Механическая рука с программным управлением

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСовриалнстнческнкРеспублнк л 1994249(23) Приоритет - . Государственный комитет С.ССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 0702,83 Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 0702.83 т- -осударственный научно-исследовательский машиноведения им.А.А.Благонравов 71) Заявител МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА С ПРОГРАММН УПРАВЛЕНИЕМ 25 минимальн Изобретение относится к областимашиностроения и предназначено дляусовершенствования автоматическихманипуляторов с программныл управлением, используемых для автоматизациипроизводства в промышленности,Известна механическая рука с программньм управлением, содержащая основание, шарнирно соединенные звенья 1 Оприводы звеньев, установленные наосновании механизмы стереотипных движений, включающие программно-управляемые муфты, смонтированные назвеньях, кинематические передачи, а. также систему управления, включающуюлогическое устройство 11).Недостатком известной конструкцииявляется низкая долговечность и завышенная мощность приводов, обусловленные отсутствием в системе управления устройств, автоматически включающих или выключающих приводы приреализации стереотипов таким образом, чтобы обеспечить минимальныенагрузки вприводах,Целью настоящего изобретения является повышение надежности конструкции и уменьшение потребной мощности приводов путем обеспеченияО агрузок в приводах.3 Это достигается тем, что в механической руке с программным управле-. нием механизмы стереотипных движений снабжены механическими вычислитель- ньяи устройствами с датчиками относительных положений элементов этих устройств, причем датчики относительных положений звеньев руки и датчики элементов механического вычис" лительного устройства через логическое .Устройство системы управления связаны с приводами звеньев и прог.раммно-управляемыми муфтами.На фиг,1 изображена кинематическая схема механической руки спрограммнья управлением на фиг,2 - .сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на Фиг,11 на Фиг.4 - вид С на Фиг,1; на фиг.5 - узел 1 на фиг.З; на Фиг,б - схема логического .устройства на фиг.7 - кинематическая схема механической руки с программным управлением с кинематической развязкой приводов; на фиг,8 - сечение В-В на фиг.7; на фиг,9 - схема логического устройства.Механическая рука с программным управлением содержит Основание 1 и бразована последовательностью шар-, нирно соединенных звеньев 2 и 3."1 Р 1 Рг 1 "г)М51 п И 1+ 2) й вес эвеветственнследует,словия пртого или в поч ног Звено 2 посредством шарнира с гориэонтальной осью крепится на основании 1. Шарнир, соединяющий звенья2 и 3, .имеет ось, параллельйую осивращения звена 2, таким образом уголнаклона осей шарйиров не зависит отконфигурации руки.Приводы 4 и 5 установлены на основании 1 и посредством кинематических зубчатых и тросовых передач свя.заны со звеньями 2 и 3, при этом 1 Опривод 4 рядовой зубчатой передачей6 и 7 кинематически связан со звеном2, призод 5 рядовой зубчатой передачей 8 и 9 и тросовой передачей, содержащей ведущий ролик 10, трос 11 иведомый ролик 12, укрепленный на звене 2, кинематически связан со звеном 3.Эти же передачи образуют кинемати".ческие цепи, связывающие подвижныезвенья 2 и 3 с кривошипами 13 и 14механизма стереотипных движений схвата (точка з) по вертикальным прямым.Механизм этих стереотипных движений. выполнен в виде двух синусных механизмов, имеющих барабаны 15, ползуны 16 и ролики 17, при этом барабан ,15 установлен на основании с воэможностью вращения троса 18, эакрепленного концами на основании и обвивающего ролики 17 и барабан 15, и трех ЗОпрограммно-управляемых муФт 19,20 и21, причем одна иэ муфт (19) являетсятормозом барабана 15, а две другиеустановлены в кинематическнх цепяхприводов 4 и 5, 35Механическая рука с программнымуправлением снабжена также дополни-тельно механическим вычислительнымустройством, представляющим собойкулачок 22, укрепленный на диске 23, 4 Ожестко связанном с кривошипом 13механизма стереотипных движений,диск 24, кинематически связанный скривошипом 14 механизма стереотипныхдвижений, и датчик 25 относительныхположений диска 24 и кулачка 22, выполненный в виде конечного выключателя 26, укрепленного на диске 24.При этом валы дисков 23 и 24 соосны.Кроме того, механическая рука снабжена датчиком 27 относительных положений звеньев 2 и 3, выполненнымв виде конечноговыключателя 28,укрепленного на звене 3, и кулачка29, укрепленного на звене 2,Система управления механическойруки снабжена логическим устройством30, выполненным на элементах конечных выключателей 26 и 28 и связаннымс приводами 5 и 6 и программно-управляемыми муфтами 20 и 21, 60Отличием механической руки с программным управлением, в которой осуществлена кинематическая развязкаприводов, является то, что приводы4 и 5 связаны с входами 31 и 32 сост,ветственно дифференциала 33, а выходдифференциала 33 рядовой зубчатойпередачей 8 и 9 и тросовой передачей,содержащей трос 11 и ролики 10 и 12,связан со звеном 3, Приводы 4 и 5подключаются к кинематической цепичерез программно-управляемые муфты21 и 20 соответственно,Кривошипы 14 и 13, связанныежестко с выходом дифференциала 33 иприводом 4, являются входами механизма стереотипных движений охвата (точка з ) по вертикальным прямьм,Механическая рука с программнымуправлением снабжена механическимвычислительным устройством, в составкоторого входят дополнительно установленные синусные механизмы с кривошипами 34 и 35, жестко связанными скривошипами 14 и 13 соответственно иповернутыми относительно .последнихна 90 , и ползунами 36 и 37, две зубчатые рейки,38 и 39, одна из которых(рейка 38) укреплена на основаниинеподвижно, а другая (рейка 39) имеетвозможность перемещения в направляющих, зубчатое колесо 40, связанноежестко с ползуном 37 и связывающеекинематически рейки 38 и 39 и датчикположения 25, выполненный в виде конечного выключателя 26 и кулачка,образующего общую деталь с рейкой 39.Механическая рука с программнымуправлением работает следующим образом,Условие принадлежности точки 3вертикальной прямой (см.фиг,4) имеетвид:СОз Р+ 2 С 05 Ч 82) =СОП 51,1 2 ГДе Чр Чг - УГлы относнтельных поворотов звена 2 относительно основания 1, звена 3относительно звена 2;Р ,62 - длины звеньев 2 и 3 соответственно.Для схемы, изображенной на Фиг,1, это соотношение реализуется кинематически при фиксации (затормажива" нии) барабана 15, причем при отключенном приводе 5 величина момента привода 4 будет а при отключенном приводе 4 величина момента привода 5 будет 1- Ь Р 2 э У ф 51 где Р, Р 2- приведенн 2 и 3 соо Иэ этих выражений при равенстве Р 1:62 тительного отключени привода будут при Ч 2994249 то отключен привод 5если ( Мп Ч 1 ф 2 зм.(Ч Ч Ц Ото отключен. привод 4Определение знака Ч производитсяс помощью кснцевого выключателя 28,а знака выражения ( Ув Ч 1+254 о(У+ Ч Цс помощью концевого выключателя 26вычислительного устройства. Действительно, .перемещения ползуна внекотором масштабе .равныМп Ч , аперемещение рейки 39 в том же масштабе 2 эп(Ч+ Ч),Работает описанная механическаярука аналогично описанному ранееварианту,Таким образом, предлагаемые усовершенствования позволяют снизитьнагрузки в приводах и элементахкинематических передач при реалиеации стереотипных движений и тем са"мым повысить надежность и долговечность конструкции; Е преимуществамконструкции можно отнести унификациюустановленных на основании устройств.кроме того, программное устрой"ство, например управляющая ЭВМ,разгружается - нет необходимости .впостоянной проверке неравенств дляуправления отключением того или иного привода при реализации стереотипных движений. Процессор управляющейЭВМ освобождается.для решения другихзадач. формула изобретения 5если Ч),-2 Ч,то отключен привод 4если Ч с -2 Что отключен привод" 5При ЧОесли Ч )-2 Ч,;то отключен привод 5если Чс,то.отключен привод 4,Определение знака угла Ч осуществляется датчиком 27, койцевойвыключатель 28 которого являетсяэлементом логического устройства 30.,Определение вида второго неравенства Ч -2 чили Ч 2-2 Ч(соответ- . 1 Оственно ЧЧ., 2-ЧйлиЧЧ ( - . Чосуществляется в механическом вычислительном устройстве, в котором передаточное отношение от кривошипа.14 к диску 23 равно 1, с помощью датчика 24, концевой выключатель 26которого также является элементомлогического устройства.30. Логическоеустройство 30 выполнено в виде двухконцевых выключателей 26 и 28 ко" 20торые соединены между собой так, в чбы реализовать вышеописанный алгоритмработы электромагнитных муфт 20 и21.Таким образом, при реализации 25стереотипного движения логическоеустройство отключает привод 4 или 5,находящийся в невыгодных с точкизрения нагрузок условиях, и отсоединяет его от кинематической цепи спомощью муфты зубчатых передач 6или 8 соответственно, Связь междукривошипами 13 и 14, осуществляемаяпри зафиксированноМ барабане 15через ползуны 16 и трос 18, таковасчто точка з находится на вертикальнойпрямой при. всех перемещениях включенного привода 4 или 5.В рассмотренном частном случаесистемы, когда В=У и приводы кйнематически связаны так, что угол Рзадается приводом 4, а приводом 5задается не угол , а угол (Ч+ У 2),механическое вйчислительное устройство сводится к простой механическойпередаче с постоянным передаточным 45отношением.Для варианта механической рки,представленной на Фиг.7, условие принадлежности схвата (точки з ) вертикальной прймой остается прежним, 50а формулы величин моментов каждогоиз приводов при отключенном второмменяются, и.приводит к следующимусловиям предпочтительного отключения одного из приводов, . 55при Ч 2 Оесли Ой Ч+ 2 1 п ( Ч 1+Ч Ц 7 0.то отключен привод 4если91 п Ч + 2 Ы я Ж + Ч Ц 40то отключен привод 5 .6 Опри 9 оесли (В 1 н Ч+ 2 еп(Ч+РЦ О,Иеханическая рука с программйымуправлением, содержащая основание,шарнирно соединенные звенья с датчи-.ками их относительного положения,приводы звеньев, установленные наосновании механизмы стереотипныхдвижений, включающие программно-. управляемые муфты и кинематическиепередачи, а также систему управления, включающую логическое устройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежностиустройства путем обеспечения минимизации нагрузок на элементы .конструкции, механизмы стереотипных движенийснабжены механическими вычислительными устройствами с датчиками относительных положений элементов .этихустройств, причем датчики относительных положений. звеньев руки и датчикиэлементов механического вычислительного устройства. через логическоеустройство системы управления связаны с приводами звеньев и программноуправляемыми муфтами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 828551 кл, В 253 1/02, 1979.994249 Фиг. Ю итель С. Л.пекарь ос ех Редактор Н, Аристов Тираж 1079 Подп ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам иэобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д