Устройство для управления манипулятором

(19) 4 С 05 ОМИТЕТ СС НИЙ И ОТНР ГОСУД АРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ сю уОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ ТЕНИ ЬСТ(57) Изоб технике и при созда машиност тросила" ние о роботовано итсясполь ожет быт и манипу тор Вс пробретении элемен- действие им. (72 граммнымвведениетов И и ния ыст строис ещения с ния п етельство ССС В 19/02, 1979 ельство СССР В 19/43, 1980 л гател и Авторс970323,(21) 38 (22) 01 (46) 07 (71) Ле ительно З.Г. Дан А.А. Лоб (53) 62- (56) Авт Кф 938261 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 30/24-24.86. Вюл. Р 37градское электробъединение "ЭлекироваГ .Д. Лево тман,и ексеев рузинцев, В в, А.Л. Шми н и Ю.В. Ал 088.8) кое свид л, С 05 е свидет управление блока упра ИЛИ повьпдае а за счет анипулятор УПРАВЛЕНИЯ ИАНИРолик 38 находится в пазу кулисы 39, жестко связанной с кареткой 40, установленной на роликах 41 в плече 31. Каретка 40 несет кулачок 42, имеющий два прямолинейных симметричных профиля. На плече 31 шарнирно установлен рычаг 43, несущий на одном конце схват 44, а на другом - кулачок 45 с профилем, зеркальным 50 Изобретение относится к робототехнике и может быль использовано присоздании манипуляторов с программным управлением.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства засчет обеспечения перемещения манипулятора по всем степеням подвижностиот электродвигателя.На фиг. 1 представлена функциональ.10ная схема устройства, на фиг, 2функциональная схема блока управления приводом, на фиг. 3 - кинематическая схема манипулятора, на фиг.4 -схема цепного ползунного механизма 15манипулятора,Устройство содержит блок 1 управления, привод 2, пульт 3 управления,логический блок 4, блок 5 датчиковпозиционирования, блок 6 силовых ключей, блок 7 информационных датчиков,блок 8 задания программы, датчики 9позиционирования, первые элементыИ 10, коммутационные гнезда 11, первый элемент ИЛИ 12, вторые, элементыИ 13, переключатель 14, вторые элементы ИЛИ 15, кнопки 16, силовые ключи 17, информационные датиики 18.Блок управления приводом содержитпервый элемент НЕ 19, третий элемент 30И 20, третий элемент ИЛИ 21, первыйкоммутатор 22, второй элемент НЕ 23четвертый элемент И 24, элемент 25задержки, третий элемент НЕ 26, второй коммутатор 2735Манипулятор содержит основание 28,на котором установлено в направляющих 29 и 30 плечо 31. На основании28 закреплен редуктор 32, на выходном валу которого закреплена звездочка 33, На основании 28 установлена в подшипниках звездочка 34,причем звездочки 33 и 34.связаныцепью 35. Одно звено цепи 35 выполнено фасонным, например, в виде план-ки 36 с направляющей, на которойзакреплена штанга 37 с роликом 38 свозможностью настройки. по отношению к кулачку 42. Рычаг 43подпружинен пружиной 46.На стойках 47 и 48 установленырегулировочные винты 49 и 50, взаимодействующие с упорами 51 и 52, закрепленными на подвижном плече 31.Между кулачками 42 и 45 свободноустановлен ролик 53.На основании 28 закреплен электродвигатель 54, связанный ременнойпередачей 55 с редуктором 32.На фиг. 4 указан элемент 56, взаимодействующий с последовательно расположенными и закрепленными на основании 28 манипулятора датчиками 9,Устройство работает следующим образом.В наладочном режиме работы осуществляется ручное управление от кнопок 16 пульта 3 управления черезэлементы ИЛИ 15 блока 4 силовыми ключами 17 блока 6 силовых ключей. Силовые ключи 17 осуществляют включениелибо отключение технологическоголибо вспомогательного оборудования,а также схвата 44 манипулятора, Кроме того, в наладочном режиме осуществляется ручное управление от одной иэ кнопок 16 пульта 3 управления через блок 1 управления приводом электродвигателем 54 силовогопривода 2,При пуске электродвигателя 54 отнего через ременную передачу 55 иредуктор 32 приводятся во вращениезвездочка 33 и цепь 35, фасонноезвено 36 через планку 38 перемещаетролик 38 и кулису 39 вдоль цепи,при этом через каретку 10, кулачок42, ролик 53, кулачок 45, сжатыепружиной 46, происходит возвратно- епоступательное перемещение плеча 31и рычага 43 со схватом 44. При подходе упора 51 в одном конце и упора52 в другом к регулировочным винтам49 и 50 движение плеча 31 прекращается, а каретка 40, продолжая движе,ние, смещает профиль кулачка 42 относительно профиля кулачка 45 и происходит кивок схвата 44. Таким образом, схват 44 перемещается вниз,что может обеспечить взятие загото"вок в начале хода и установку их,например, в трафарет штампа в концехода.Иэ приведенной (фиг.4) схемы цепного ползунного механизма (механизм кивка на схеме не показан), где штрихпунктирной линией показана траектория перемещения ролика 38, связанного с цепью 35, видна последовательность "взаимодействия элемента 56, расположенного на одном из звеньев 5 цепи 35 с датчиками 9 позиционирования, последовательно расположенными и закрепленными на основании манипулятора.Указанный манипулятор имеет две степени подвижности (выдвижение - втягивание и кивок), осуществляемое от одного электродвигателя 54, непрерывно вращающегося в одном направлении (без реверса), эа счет раци онального построения кинематической схемы.В автоматическом режиме работы переключателем 14 пульта 3 управления переключается сигнал логической 20 единицы с кнопок 16, тем самым снимая разрешение работы привода 2 манипулятора и силовых ключей 17 от кнопок 16, на вход автоматического режима блока 1 управления приводом 2, тем самым включая электродвигатель 54 силового привода 2 и на вход элементов И 13 блока 4, тем самым разрешая прохождение информации, набранной на блоке 8, через элементы ИЛИ 15 на ЗО силовые ключи 17 блока 6 силовых ключей. Кроме того, в автоматическом режиме работы в точках взаимодействия элемента 56 с датчиками 9 осуществляется контроль состояния информацион- ц ных датчиков 18 блока 7 информационных датчиков через соответствующие элементы И 10 блока 4 согласно коммутации выходов указанных датчиков 18 на блоке 8 на входы соответствующих 4 О элементов И 10. При рассогласовании состояния хотя бы одного из информационных датчиков 18 в.момент срабатывания соответствующего датчика 9 бло" ка 5 с состоянием его, необходимым по ходу технологического процесса, на выходе соответствующего элемента И 10 появляется сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ 12 того же блока 4 поступает на вход 5 О торможения блока. 1 управления, что приводит к остановке движения манипулятора.Блок 8 представляет собой наборное поле, построенное на базе серий но выпускаемых блочных гнездовых частей электроконтактных разъемов врубного типа. Наборное поле блока 8 условно ра)выделено на ряд групп вхо-. дов-выходов по своему функциональному назначению: выходы датчиков 9 позиционирования, входы элементов И 10, входы элементов И 13, выходы информационных датчиков 18.Предварительный набор программы осуществляется штаккерными перемычками, а после ее отладки программа распаивается .на ответных штыревых частях разъемов, которые соединяются с соответствующими гнездовыми частями.Необходимо отметить, что включение автоматического режима устройства управления возможно в зоне определенного проходного датчика 9 позиционирования, условно выбранного за первый, который определяет своим местоположением начало технологического процесса, и первоначальный вывод манипулятора с захватом в зону срабатывания осуществляется в наладочном режиме.Питание манипулятора заготовками осуществляется от автоматического бункерно-ориентирующего устройства, в трафарете выходного лотка которого установлен датчик наличия заготовки, являющийся одним из информационных датчиков 18 блока 7. Схват 44 манипулятора оснащен двумя информационными датчиками 18, один из которых регистрирует наличие заготовки в захвате, а другой - правильность укладки заготовки в трафарет штампа, Через один из силовых ключей 17 блока 6 осуществляется срабатывание схвата 44, через другой ключ 17 - его отпускание. Через один из силовых ключей 17 осуществляется срабатывание хода ползуна пресса. Один из информационных датчиков 18 блока 7 сигнализирует о положении ползуна пресса в верхней точке.При переводе устройства управления манипулятором в автоматический режим работы осуществляется пуск двигателя 54 и элемент 56, закрепленный на одном из звеньев цепи 35 и находящийся в момент пуска в зоне первого проходного датчика 9 блока 5, осуществляет при движении цепи 35 последовательное взаимодействие с каж - дым проходным датчиком 9. Причем необходимо отметить что срабатыванию каждого датчика 9 соответствует вполне опре 1262450деленное положение плеча и захватаманипулятора в пространстве,11 редположим, что первый проходнойдатчик 9 расположен таким образом,что соответствует положению схвата .44 перед началом его кивка к трафарету лотка бункерно-ориентирующего,устройства. При срабатывании первогопроходного датчика 9 необходимо проверить, есть ли заготовка в трафаре Оте лотка. Следовательно, при наборе,программы работы устройства необходимо выход информационного датчика18 наличия заготовки в лотке соединить на блоке 8 со вторым входом 15эламента И 10 блока 4, первый входкоторого соединен с выходом первогопроходного датчика 9. Таким образом,если в момент срабатывания первогопроходного датчика 9 на вход указанного элемента И 10 придет сигнал оботсутствии детали в лоткес выходаданного элемента И 10 через элементИЛИ 12 проходит сигнал на вход торможения блока 1 управления, и двигатель 2554 переходит в режим динамическоготорможения. Пуск двигателя 54 возобновится при снятии сигнала торможения, т.е. при снятии с указанногоэлемента И 10 сигнала об отсутствии ЗОзаготовки в лотке, т.е, при наличиизаготовки в трафарете выходного лотка бункерно-ориентирующего устройства. При наличии заготовки в трафаре.те в момент срабатывания первого проходного датчика 9 сигнал торможенияна вход блока 1 управления не поступает и остановки двигателя 54 не происходит. При дальнейшем движении цепи35, а следовательно, и схвата 44 эле- юмент 56 достигает эоны взаимодействияс вторым проходным датчиком 9Срабатывание второго проходного датчика 9соответствует точке окончания кивкасхвата 44 над заготовкой в траФарете 5лотка В данной точке необходимоосуществить захват заготовки. Следо/вательно, при наборе программы коммутируется на блоке 8 выход второгопроходного датчика 9 на управляющий 1 Овход соответствующего элемента И 13,связанного через элемент ИЛИ .15 свходом силового ключа 17 блока 6, осу"ществляющего через соответствующийвоздухораспределитель срабатывание 55схвата 44 и тем самым захват заготовки, Контроль состояния информационных датчиков 18 в данной точке не происходит, а следовательно, на второй вход элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом второго проходного датчика 9, ничего на блоке 8 не коммутируется. В точке срабатывания третьего проходного датчика 9 контролируется наличие заготовки в схвате 44 манипулятора, а следовательно, на вход соответствующего элемента И 10 третьего проходного датчика 9 заводится на блоке 8 сигнал с выхода информационного датчика 18 об отсутствии детали в схвате 44, В точке срабатывания четвертого проходного датчика 9 контролируется положение ползуна пресса в верхней точке, В точке срабатывания пятого проходного датчика 9 выдается команда на разжим схвата и манипулятор выкладывает заготовку, в трафарет штампа. В точке срабатывания шестого проходного датчика 9 датчиком 18, расположенным в схвате 44 манипулятора, контролируется правильность укладки заготовки в трафарет.В случае нормального прохождения шестого проходного датчика 9 в зоне срабатывания седьмого проходного датчика 9 осуществляется включение хода ползуна пресса, а в зоне срабатывания восьмого проходного датчика 9 осуществляется контроль того, сдвинулся ли ползун пресса с верхней точки, т.е. основанием для выдачи сигнала на торможение является наличие в данной зоне сигнала с информационного датчика 18 верхнего положения полэуна пресса. Далее элемент 56 подходит к первому прохбдному датчику 9, т.е. пол ный цикл работы манипулятора завершается и его дальнейшая работа повторяется по описанному выше циклу. Количество силовых ключей 17 блока 6 и количество информационных датчиков 18 может быть различным в зависимости от оснащения робототехнологического комплекса технологическим и сопутствующим оборудованием.Блок 1 управления работает следую. щим образом.При подаче сигнала логической единицы на вход "Наладка" элемента ИЛИ 21 на выходе последнего появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход коммутатора 22, который подает напряжение Зф380,50 Гц на электродвигатель 54силового привода 2, Одновременносигнал логической единицы с выходаэлемента ИЛИ 21 поступает на входэлемента НЕ 23, на выходе которого 5появляется сигнал логического нуля,который на осуществляет включениеостальных элементов, При снятии сигнала логической единицы с входа "Наладка" элемента ИЛИ 2 1, т.е. появ"ления сигнала логического нуля, навыходе его появляется сигнал логического нуля, который поступая навход коммутатора 22, отключает напряжение Зф380,50 Гц с электродвигателя 54 силового привода 2и, поступив на вход элемента НЕ 23,на его выходе образует сигнал логической единицы, Сигнал логическойединицы с выхода элемента НЕ 23 поступает на один из входов элементаИ 24 и на вход элемента 25 временнойзадержки. Последний запускается, нодо срабатывания времязадающей цепина ее выходе поддерживается сигналлогического нуля. Сигнал логического нуля с выхода элемента 25 поступает на вход элемента НЕ 26, с выхо"да которого сигнал логической едини"цы поступает на второй вход элемента 30И 24,Таким образом, на обоих входах элемента И 24 присутствуют сигналы логической единицы, а следовательно, д на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход коммутатора 27, который подает постоянное напряжение в цепи подключения двух фаз электродвига теля 54 привода 2, вызывая его динамическое торможение. По срабатыванию элемента 25 на его выходе появляется сигнал логической единицы, а следовательно, на выходе элемента НЕ 26 по является сигнал логического нуля, Появление сигнала логического нуля на одном из,входов элемента И 24 приводит к появлению на его выходе сигнала логического нуля, который отклю-О чает коммутатор 27 и снимает постоянное напряжение с цепей подключения фаз привода 2.Режим автоматической работы предполагает подачу сигнала логической единицы на один из входов элемента И 20 при одновременной подаче сигнала логического нуля на вход торможения элемента НЕ 19. На выходе элемента НЕ 19 присутствует сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента И 20 и приводит к появлению на его выходе сигнала логической единицы, поступающего на вход элемента ИЛИ 21 и включающего электродвигатель 54 привода 2, аналогично описанному в наладочном режиме. При поступлении сигнала логической единицы на вход торможения элемента НЕ 19, на его выходе устанавливается сигнал логического нуля, который приводит к появлению на выходе элемента И 20 сигнала логического нуля, поступающего на вход элемента ИЛИ 2 1, что приводит к отключению напряжения Зф 380, 50 Гц и подключению динамического торможения к цепям подключения фаз электродвигателя 54 привода 2.Формула изобретенияУстройство для управления манипулятором, содержащее привод, пульт управления, блок силовых ключей и блок датчиков позиционирования, выходы которого соединены с первыми входами блока задания программы, подключенного первыми выходами к вторым входам первых элементов И, а вторыми входами - к входам блока информационных датчиков, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит первый элемент ИЛИ, последовательно соединенные вторые элементы И и вторые элементы ИЛИ, а также блок управления, выход которого подключен к входу привода, первый вход - к первому выходу пульта управления, второй вход - к первым входам вторых элементов И и к второму выходу пульта управления, а третий вход - к выходу первого элемента ИЛИ, соединенного входами с выходами первых элементов И, третьи выходы блока задания программы подключены к вторым входам вторых элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих вторых элемеятов ИЛИ, подключенных вторыми входами к третьим выходам пульта управления, а выходами - к входам блока силовых ключей./5 Ьоизводстненно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 5424/44 ВНИИПИ Государ по делам изо 113035, Москва, ираж 83 твенног ретений -35, Ра омитета ССС открытийкая наб., д