Устройство для управления робототизированным комплексом

(21) (22) (46) (71) Краси титут ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ ВТОРСИОМУ СИИ 395781/31-0823.07.8523.12.86. Бюл. Ф 47Куйбьппевский ордена Трудовогоого Знамени политехнический инсим. В.В.Куйбьппева(56) Авторское свидетельство СССР В 672400, кл. В 25 Л 9/00, 1978.Авторское свидетельство СССР У 746419, кл, В 25 Л 9/00, 1979. 801278203 А(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯРОВОТОТИЗИРОВАННЫМ КОМПЛЕКСОМ(57) Изобретение относится к областиробототехники н может быть использовано при создании робототнзированныхкомплексов. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет обеспечения параллельной работы приводов,а также повышение надежности устройства за счет обеспечения контроля выполнения команд. Для этого в устройство дополнительно введены четыредатчика положения приводов, четырефотодатчика, датчик тока, пороговыйэлемент, две линии задержки и логические схемы. 1 э.п. ф"лы, 2 ил.Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании робототизированных комплексов.Цель изобретения - повьппение быстродействия за счет обеспечения параллельной роботы приводов, а также повьппение надежности устройства за счет обеспечения контроля исполнения команд.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг,2 функциональная схема блока управления и коммутатора. Устройство содержит коммутатор источник 2 напряжения, элемент И-НЕ 3, элементы И 4-8, элемент ИЛИ-НЕ 9, элементы 1 О и 11 задержки, датчик 12 тока, пороговый элемент 13, блок 14 приводов манипулятора, приводы 15-22 датчики 23-30 положения, блок 31 управления, блок 32 датчиков положения манипулятора, первый инвертор 33,В блок управления и коммутаторвходят счетчик 34, дешнфраторы 35-49,второй инвертор.50, элементы ИЛИ 5155 триггеры 56-60, ключи 61-69, интегратор 70, ждущие мультивибраторы71-81, выключатели 82 и 83, источник84 опорного напряжения.Устройство работает следующим образом.В исходном положении первый и второй схваты манипулятора раскрыты ирасположены у выходов двухручьевоговибробункера, который Формирует двапотока ориентированных заготовок,заготовки в каждом из ручьев нормально зажаты приводами 15 и 16 при.жимов вибробункера, вибробункер находится в рабочем состоянии, Заготовки на выходах вибробункера отсутствуют при этом, лучи фотодатчиков 25и 26 выходов вибробункера не прерваны и с выходов Фотодатчиков 25 и 26поступают единичные сигналы на. вторые входы элементов И 5 и 6, Последовательность выполнения операций вробототизированном комплексе спределяется структурой блока 31 управления, который поочередно своими: выходными сигналами при помощи коммутатора 1 включает в рабочий режим приводы 15-22 и 14 технологическогс оборудования и манипулятора.Блок 31 управления работает следующим образом,5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 В момент подключения источника 2питания выключателем 83 счетчик 34 устанавливается в ноль при помощи инвертора 50, интегратора 70, источника 84 опорного напряжения. Для этого в момент подключения источник 84 подает на вход интегратора 70 постоянное напряжение, которое интегрируется интегратором 70. На выходе последнего сначала имеет место нулевое напряжение, которое инвертируется инвертором 50 и в виде логической единицы поступает на вход установки счетчика 34 в ноль. Счетчик 34 устанавливается в исходное состояние. После окончания интегрирования на выходе интегратора 70 появляется напряжение логической единицы, которое инвертируется инвертором 50 в логический ноль и не препятствует работе счетчика 34. После нажатия выключателя 82 замыкается триггер 60,.последний своим выходным импульсом через элемент ИЛИ 51 записывает единицу в счетчик 34. На выходе дешифратора 35 возникает логическая единица, которая поступает на управляющий вход ключа 61 коммутатора 1. Ключ 61 соединяет выход источника 2 напряжения с входами элементов И 5 и 6, Это напряжение проходит через элементы И 5 и 6, так как на их других входах присутствуют единичные сигналы, и поступает на приводы 15 и 16 прижимов вибробункера. Прижимы вибробункера отпускают головные заготовки, которые выталкиваются к выходам вибробункера. По достижении вьгхода одной из заготовок луч соответствующего фотодатчика 25 и 26 прерывается, с выхода Фотодатчика 25 или 26 начинает поступать нулевой сигнал на соответствующий элемент И 7 или 8. Тем самым прерывается управляющий сигнал с первого выхода коммутатора 1 и соответствующий привод 15 или 16 прижима перестает действовать, что вызывает остановку соответствующего ручья. Таким образом обеспечивается поштучная выдача на выход вибробункера заготовок, ориентированных определенным образом. Ориентация заготовок осуществляется при помощи механических устройств, имеющихся в каналах вибробункера.Второй канал поштучной выдачи заготовок работает аналогичным образом. Если на двух выходах вибробункера присутствуют одновременно заготовки, 1278203то нулевые сигналы фотодатчиков 25и 26 поступающие на входы элементаИЛИ-НЕ 9, формируют на ее выходе еднничный сигнал, служащий ответом на исполнение команды блока 31 управления. Если происходит сбой в работе одного из каналов поштучной выдачи заготовок, то на выходе блока 9 единичный сигнал не формируется и работа комплекса блокируется, что предотвращает возможность поломки механических частей. В случае нормальной работы ответный сигнал с выхода блока 9 поступает на седьмой вход блока 31 управления, т,е. на вход ждущего мультивибратора 77. Последний вырабатывает импульс с уровнем логической единицы, который через блок 51 поступает на вход счетчика 34. На выходе счетчика 34 появляется код (число 2). В результате логическая единица на выходе дешифратора 35 сменяется логическим нулем, а на выходе дешифратора 36 появляется логическая единица, которая устанавливает триггер 56 в единичное состояние. Триггер 56 сигналом своего прямого выхода открывает ключ 62 и тем подключает источник 2 питания к электрообмотке привода схвата манипулятора блока 14, После поступления команды схваты манипулятора закрываются и зажимают заготовки, высовывающиеся из выходов вибробункера. Заготовки, как и схваты манипулятора, разнесены относительно друг друга на расстояние, равное расстоянию между центрами шпинделей станка. После выполнения команды "Зажать схваты" блок 32 датчиков положения манипулятора со своего первого выхода выдает единичный сигнал на вход блока 31 управления. После этого с выхода ждущего мультивибратора 71 через блок 51 на вход счетчика 34 поступает единичный импульс, который устанавливает на выходе счетчика 34 код (число 3), в результате появления которого на выходе дешифратора 37 возникает сигнал логической единицы, Этот сигнал с выхода дешифратора 37 через элемент ИЛИ 52 поступает на первый вход триггера 57 иустанавливает его в единичное состояние. Сигналом со своего прямого выхода триггер 57 открывает ключ 63 и подключает источник 2 к второмувходу блока 14 приводов манипулятора. После этого выполняется команда пово 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для повышения быстродействия и обеспечения одновременно надежности устройства напряжение, подаваемое на привод 20 второй педали, сначала задерживается на малое время элементом 10 задержки, а затем поступает на первый вход элемента И 8. Если рота схватов со штангой манипуляторавправо. При повороте заготовки извлекаются из выходов вибробункера. После выполнения команды поворота блок32 датчиков положения манипуляторасо своего второго выхода выдает единичный сигнал, который поступает навход ждущего мультивибратора 72. Импульс с выхода мультивибратора 72 через блок 51 поступает на счетный входсчетчика 34 и устанавливает на выходе последнего код (число 4). На выходе дешифратора 38 появляется единичный сигнал, который поступает напервый вход триггера 58. На прямомвыходе последнего устанавливаетсялогическая единица, которая открывает ключ 64, соединяющий источник 2с входом блока 14 приводов манипулятора. В результате выполняется команда выдвижения руки манипулятора. После выполнения этой команды заготовки,зажатые в схватах, оказываются расположенными напротив цанг патроновстанка. Ответ о выполнении даннойкоманды с третьего выхода блока 32поступает на третий вход блока 31,после чего на выходе ждущего мультивибратора 73 возникает единичный импульс, который проходит через блок51 на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число 5),На выходе дешифратора 39 появляетсяединичный сигнал, который через элемент ИЛИ 53 поступает на первый входтриггера 59. Последний своим прямымвыходом открывает ключ 65 и тем самым подключает источник 2 с приводами 19 и 20 педалей станка, При этомнапряжение источника через датчик 12тока включает привод 15 первой педали станка, тем самым раскрываетсяпервая цанга станка. Мощные приводы19 и 20, выполненные на электромагнитах переменного тока, не должнывключаться одновременно, так как сум"марный пусковой ток может вывести изстроя источник 2 питания и подводящие цепи. Последовательное же ихвключение снижает быстродействие всего комплекса.ток, потребляемый приводом 19 первой педали, прошел пусковую стадию и достиг своего номинального значения, то сигнал с второго выхода датчика 12 тока приводит к срабатыванию порогового элемента 3, единичный входной сигнал которого поступает на вход элементов И 8. Таким образом, выходное напряжение элемента 8 включает привод 20 второй педали еще во время работы привода 19, но после прекращения потребления им пускового тока. По окончании выполнения команды Цанги разжать выхоцные сигналы датчиков 27 и 28 положения приводов 19 и 20 первой и второй педалей станка поступают на первый и второй входы блока 7. Если обе цанги разжались, то на выходе блока 7 появляется единичный сигнал, являющийся, ответом на выполнение команды Разжать цанги", которая поступает на вхоц бпока 31 управления. Этот вход блока 31 является входом ждущего мультивибратора 78, который в момент поступления на его вход высокого уровня напряжения на своем выходе формирует импульс с уровнем логической единицы, который через блок 51 поступает на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число 6). На выходе дешифратора 40 появляется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 54 поступает на вход триггера 57 и устанавливает последний в начальное положение, При этом ключ 63 закрывается и обесточивает привод поворота манипулятора вправо. Триггер 57 своим инверсным выходом открывает ключ 66, который подключает к источнику 2 питания привод поворота манипулятора влево. После выполнения этой команды заготовки деталей, зажатые в схватах, встают на рабочие позиции в патроны станка. Ответом о выполнении данной команды служит сигнал, который поступает с выхода блока 32 на вход блока 31 управления. В результате на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 7), а на выходе дешифратора 41 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 55 поступает на второй вход триггера 59, который устанавливается после этого в нулевое состояние.Ключ 65 закрывается и отключаетисточник 2 от приводов 17 и 18 цанг,цанги станка сжимаются, на выходах1 О 5 20 30 35 датчиков 23 и 24 появляется сигнал логического ноля который передается на вход инвертора 33 через элемент И 7. На выходе инвертора 33 появляется сигнал логической единицы, который затем поступает на вход ждущего мультивибратора /9, и который является ответом на выполнение команды 1Сжать цанги . Единичный импульс с выхода мультивибратора 79 через блок 51 поступает на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число 8). На выходе дешифратора 42 появляется сигнал высокого уровня, который поступает на второй вход триггера 56 и устанавливает его в исходное состояние. В результате этого на выходе триггера 56 появляется нулевой сигнал, ключ 62 закрывается и отключает источник 2 от схвата манипулятора. Схваты манипулятора раскрываются и отпускаютзаготовки деталей, зажатые в патронах станка. Ответ о выполнении этой команды поступает с выхода блока 32 на вход блока 31, т.е. на вход ждущего мультивибратора 76. После это: го на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 9), на выходе дешифратора 43 появляется сигнал, который через второй вход элемента ИЛИ 52 поступает на первый вход триггера 57 и устанавливает последний в единичное состояние. Триггер 57 сигналом своего прямого выходаоткрывает ключ 63, что соответствует .повороту манипулятора вправо,50 После получения ответа о выполнении команды с выхода блока 32 на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 10). Дешифратор 44 своим выходным сигналом опрокидывает триггер 58 в начальное состояние, после чего ключ 64 закрывается. Инверсным выходом триггера 58 открывается ключ 67, который подключает источник 2 напряжения к входу блока 14 приводов манипулятора. При этом выполняется командаЗадвинуть манипулятор. После выполнения команды ответный сигнал с пятого выхода блока 32 записывает в счетчик 34 код (число 11). Дешифратор 45выходным сигналом через элемент ИЛИ 54 устанавливает триггер 57 в начальное состояние, ключ 63 закрывается, а открывается ключ 66, и выполняетсякоманда Повернуть манипулятор влево. После выполнения команды и при 1278203хода ответного сигнала на вход счетчика 34 в нем устанавливается код (число 12) Пешифратор 46 выходным сигналом открывает ключ 68. В результате к выходу коммутатора 1 подключается напряжение источника 2. Зто напряжение включает привод 21 второго суппорта, и после задержки элементом 11 включается привод 22 первого суппорта. Суппорты начинают перемещать резцы к заготовкам в цангах, апатроны станка начинают вращаться. Задержка включения суппортов позволяет разнести во времени моменты врезания резцов в заготовки и тем снизить суммарную пусковую механическую нагрузкуна общий электропривод токарного полуавтомата. По окончании процесса обработки кулачковый механизм станка возвращает суппорты в исходное положение, а связанные с ними датчики 29 и 30 положения приводов 21 и 22 первого и второго суппортов выдают ответ о выполнении команды. При этом выходные сигналы датчиков 29 и 30 положения приводов суппортов 21 и 22 поступают на первый и второй входы элемента И-НЕ 3. Во время включения приводов 21 и 22 на выходах датчиков 29 и 30 появляются сигналы логической единицы, а на выходе элемента И-НЕ 3 присутствует сигнал логического нуля, После окончанияпроцесса обработки и возврата суппортов в исходное положение на выходах датчиков 29 и 30 появляются сигналы логического нуля, а на элементе И-НЕ 3 соответственно появляется положительный фронт сигнала логической единицы, который воздействует на вход ждущего мультивибратора 80. В результате на выходе мультивибратора 80 возникает импульс сигнала, который через блок 51 поступает на вход счетчика 34, На выходе последнего устанавливается код (число 13), а на выходе дешифратора 37 появляется сигнал, который поступает на второй вход элемента ИЛИ 53, выход которого соединен с первым входом триггера 59. Под действием сигнала с выхода дешифратора 37 триггер 59 устанавливается в единичное состояние и сигналом со своего прямого выхода открывает ключ 65. В результате выполнится команда Раскрыть цанги станка. По окончании выполнения команды 11 Цанги разжать выходные сигна 5О15 20 25 30 35 40 45 50 55 лы датчиков 27 и 28 положения приводов 19 и 20 первой и второй педалейстанка поступают на первый и второйвходы элемента И 7, Если обе цангиразжались, то на выходе блока 7. появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход ждущего мультивибратора 78, на выходе которогопри этом формируется импульс, поступающий через блок 51 на вход счетчика 34 и устанавливающий на его выходе код (число 14). При этом на выходе дешифратора 48 появляется сигнал,который открывает ключ 69. Последнийсоединяет источник 2 напряжения свходами приводов 17 и 18 первого ивторого пневмоклапанов. Пневмоклапаны подключают пневмосеть к внутренним полостям патронов станка, В результате этого обработанные деталивыдуваются из цанг вместе со стружкой и падают в приемные лотки. Сигналы с фотодатчика 23 первой цанги ифотодатчика 24 второй цанги, сигнализирующие об отсутствии деталей впатронах станка, поступают на входыэлемента И 4. Выходной единичныйсигнал блока 4, поступающий на входждущего мультивибратора 81, является ответом об исполнении вьщува деталей из цанг. После получения ответав счетчике 34 устанавливается код(число 15). На выходе дешифратора 49появляегся сигнал, который через элемент ИЛИ 55 устанавливает триггер 59в начальное состояние, в результатечего ключ 65 закрывается. Источник 2напряжения отключается от приводовцанг, цанги сжимаются, а на выходахдатчиков 27 и 28 появляется сигналлогического нуля, который с выходаблока 7 поступает на вход инвертора33. Положительный фронт сигнала навыходе инвертора 33 воздействует навход мультивибратора 79. Ждущий мультивибратор 79 формирует сигнал, который является ответом на выполнениекоманды "Сжать цанги". Единичный импульс с выхода мультивибратора 79 через блок .51 поступает на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число О). Одновременно напятом выходе счетчика 34 появляетсяимпульс переполнения, который черезблок 51 поступает на счетный входсчетчика 34 и устанавливает в счетчике 34 код (число 1). После этогоцикл работы устройства повторяется.Формула изобретения1. Устройство для управления робототиэиронанным комплексом, содержащее восемь приводон и блок управле- с,ния, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами коммутатора, подключенного вторым входом к выходу источника питания, апервыми вьгходами к входам блока принодон манипулятора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что с целью повышения быстродействия и надежности устройства, оно содержит датчик тока, пять элементов И, восемь дат чиков положения, элемент И-НЕ,элемент ИЛИ-НЕ, первый иннертор, два элемента задержки и блок датчиков положения манипулятора, выходы которого соединены с пер ными входами блока управления, подключенного вторым входом к выходу первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго датчиков положения, второй выход коммутатора подключен к первым входам второго и третьего элементов И, подключенным выходом к входу соответственно первого и второго приводов, З 0 а вторым входом к выходу соответственно третьего и четвертого датчиков положения и первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с третьим входом блока управления, третий выход коммутатора подключен ко входу третьего и четвертого приводов, а четвертый выход - к входу первого элемента задержки и через последовательно соединенные 40 датчик тока, пятый привод и пятый датчик положения к первому входу четвертого элемента.И, второй выход датчика тока через пороговый элемент соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а выход - к входу жесткого привода, связанного через датчик положения с вторым входом четвертого элемента И, соединенного выходом непосредственно с четвертым входом блока управления и через первый инвертор с пятым входом блока управления, пятый выход коммутатора подключен к входу второго элемента задержки и через последовательно соединениьге седьмой привод, седьмой датчик положения и элемент И-НЕ с шестым входом блока управления, а выход второго элемента задержки через последовательно подключенные восьмой привод и восьмой датчик положения соединен с вторым входом элемента И-.НЕ.2. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый выключатель, пять триггеров, пять элементов ИЛИ, пятнадцать дешифраторон, одиннадцать ждущих мультивибраторон и последовательно соединенные источник опорного напряжения, второй выключатель, интегратор, второй инвертор и счетчик, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а первые выходы - к соответствующим входам всех дешифраторон, выход второго дешифратора соединен с первым нходом первого триггера, подключенного вторым входом к выходу восьмого дешифратора, выход третьего дешифратора соединен с первым выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу девятого дешифратора, а выход - к первому входу второго триггера, выход четвертого дешифратора соединен с первым входом третьего триггера, подключенного вторым входом к вьгходу десятого дешифратора, выход пятого дешифратора соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого дешифратора, а выход - к первому входу четвертого триггера, выход шестого дешифратора соединенс первым входом четвертого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу одиннадцатого дешифратора, а выходом к второму входу второго триггера, выход седьмого дешифратора соединен с первым вхоцом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого дешифратора, а выход - к Второму входу четвертого триггера, выход первого дешифратора, выход первого триггера, первый и второй выходы второго триггера, первый и второй выходы третьего триггера, ныход четвертого триггера, выход двенадцатого дешифратора и выход четырнадцатого дешифратора соединены с соответствующими выходами блока управления, выход каждого ждущего мультивибратора поцключен к соответствующему первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым ных дом счетчика, атретий вход - с выходом пятого триггера, подключенного входом к выходупервого выключателя, первые входыблока управления с входами первыхшести ждущих мультивибраторов, а вторс й, третий, четвертый, пятый и шестой входы - с входами одиннадцатого, седьмого, восьмого, девятого и десятого ждущего мультивибратора соответственно.1278203 орректор И.Муска едактор Е,Пап дписное Тираж 1031ИИПИ Государственного комитета ССГпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская на 6 каз 6796/1