Устройство управления промышленным роботом

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1 970323 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет Веударетвеакый квинтет ССВ.Р ао делам нзебретений и етерцтк 1(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫИЛЕННЫМ РОБОТОМ Изобретение относится к устройствам автоматизации производственных процессов и может быть использовано для управления различными типами промышленных роботов с пневмоприводом.5Известно устройство управления промышленным роботом, включающее пневматические цилиндры, осуществляющие все движения робота по трем степеням подвижности, воздухораспределители этих 1 о цилиндров и цикловую систему программного управления 13. Недостатком дан;чого устройства является то, что в нем переход с одного 15 ша,га программы работы робота на другой осуществляется по временным выдержкам, а не по датчикам обратной связи, что не позволяет получить оптимальное время цикла работы робота иго при неправильном выборе указанных временных выдержек может привести к возникновению аварийных ситуаций. Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления промышленным роботом, содержащее силовые цилиндры по числу. степеней свобо" ды робота с датчиками конечных точек позиционирования штоков и цикловую систему программного управления, включающую в себя блок режимов и ручного управления, выходы которого соедине" ны с входом запуска сдвигающего регистра и входами силовых ключей, соединенных своими выходами с входами электромагнитов управления воздухораспределителями силовых цилиндров, причем выходы датчиков конечных точек позиционирования штоков и входы силовых ключей соединены с программной матрицей 2 1. К недостаткам этого устройства следует отнести низкую производительность управляемого им робота, так как устройство не позволяет осуществлять совмещение движений по заданнойтраектории, а одновременное совмещение движений часто бывает невозможно вследствие наличия различных препят" ствий, втречающихся в зоне манипулирования кисти робота. 5Цель изобретения - расширение функ. циональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления промышленным роботом, содержащем силовые 1 О цилиндры по числу степеней свободы робота с датчиками конечных точек позиционирования штоков и цикловую систему программного управления, включающую в себя блок режимов и ручного 15 управления, выходы которого соединены с входом запуска сдвигающего регистра и входами силовых ключей, соединенных своими выходами с входами зле ромагнитов управления воздухораспре делителями силовых цилиндров, причем выходы датчиков конечных точек позиционирования штоков и входы силовых ключей соединены с программной матрицей, каждый силовой пневмоцилиндр 25 снабжен штангой, расположенной параллельно его штоку на которой закреплен по крайней мере один промежуточный датчик, а цикловая система программного управления содержит элемен- ЗО ты "И" по числу промежуточных датчиков, входы и выходы которых так же, как и выходы промежуточных датчиков соединены с программной матрицей.На фиг. 1 представлена пневмокинематическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема цикловой системы программного управления предлагаемого устройства; на фиг, 3 - траектория движения схвата 4 О робота, управляемого предлагаемым устройством; на Фиг, 4 - циклограмма движенил схвата робота. Устройство управления промышленным роботом содержит пневмоцилиндр 1 выдвижения схвата, на штоке 2 которого закреплен схват 3. В торцах пневмоцилиндра 1 расположены демпферы 4 и 5, например, гидравлические и связанное с ними датчики 6 и 7 конечных точен позиционирования, взаимодействующие с упорами 8 и 9 в точках позиционирования штока 2. Параллельно штоку 2 пневмоцилиндра 1 расположена штанга 10, которая крепится к штоку 2 при помощи кронштейнов 11. На штанге 10 закреплен как минимум один промежуточный датчик 12 с возможностью его перемещения и крепления вдоль штанги 10, взаимодействующий с упором 13, закрепленным на пневмоцилиндре .1. Подача воздуха в полости пневмоцилиндра 1 осуществляется от воздухораспределителя 14.На корпусе пневмоцилиндра 15 подьема шарнирно закреплен корпус пневмоцилиндра 1 выдвижения, а шток 16 цилиндра 15 подъема жестко связан с основанием 17. В торцах пневмоцилиндра 15 расположены демпферы 18 и 19 и связанные с ними датчики 20 и 21 конечных точек позиционирования, взаимодействующие с упорами 22 и 23 в точках позиционирования штока 16. Параллельно штоку 16 пневмоцилиндра 15 расположена штанга 24, которая крепится к штоку 16 при помощи кронштейна 25. На штанге 24 закреплен как минимуи один промежуточный датчик 26 с возможностью его перемещения и крепления вдоль штанги 24, взаимодействующий с упором 27, закрепленным на корпусе пневмоцилиндра 15, Подача воздуха в полости пневмоцилиндра 15 осуществляется от воздухораспределите 1 я 28.Корпус пневмоцилиндра 29 поворота шарнирно закреплен на рычаге 30, жестко связанном с корпусом пневмоцилиндра 15 подъема, а его шток 31 шарнирно связан с рычагом 32, жестко закрепленным на валу поворота пневмоцилиндра 1 выдвижения схвата. В торцах пневмоцилиндра 29 поворота расположены демпферы 33 и 34 и связанные с ними датцики 35 и 36 конечных точек позиционирования, взаимодействующие с упорами 37 и 38 в точках позиционирования штока 31. Параллельно штоку 31 пневмоцилиндра 29 расположена штанга 39, которая крепится к штоку 31 при помощи кронштейна 40, На штанге 39 закреплен как минимум один промежуточный датчик 41 с возможностью его перемещения и крепления вдоль штанги 39, взаимодействующий с упором 42, закрепленным на корпусе пневмоцилиндра 29, Подача воздуха в полости пневмоцилиндра 29 осуществляется от воздухорасйределителя 43. Кроме того, на Фиг. 1 показано технологическое оборудование, например пресс 44, с пневматическим приводом ползуна 45, на котором закреплен пуансон 46. В. крайних положениях хода ползуна 45 рзсполоиены датчики 47 и 485 9703конечных точек позиционирования, жестко закрепленные на корпусе пресса 44,и имеется как минимум один промежуточный датчик 49 с возможностью егоперемещения и крепления в любой точке между датчиками 47 и 48, Все тридатчика 47, 48 и 49 срабатывают привзаимодействии с упором 50, закрепленном на ползуне 45 пресса 44. Включение хода ползуна 45 пресса 44 осу фществляется посредством воздухораспределителя 51. Все воздухораспределители 11, 28, 43 и 51, датчики 6, 7,20,21 35 36 47 и 48 конечных точекпозиционирования и промежуточные датчики 12, 26, 41 и 49 электрически связаны с цикловой системой программного управления,Цикловая система программного управления фиг. 2 ) состоит из блока 52 20режимов и ручного управления, который задает наладочный либо автоматический режим работы устройства, сдвигающего регистра 53, блока 54 сило:вых ключей, блока 55 электромагнитов, 25воэдухораспределителей 14, 28, 43 и51, блока 56 датчиков 6, 7, 20, 21,35, 36, 47 и 48 конечных точек позиционирования, блока 57 промежуточныхдатчиков 12, 26, 41 и 49, блока 58 зосхем И по числу промежуточных датчиков и программной матрицы 59.На отдельный ряд Г 0 программнойматрицы 59 выведены входы всех разрядов сдвигающего регистра 53 ,нафиг. 2 показаны шесть разрядов1-У 1 сдвигающего регистра ); на отдельный ряд 61 - выходы всех разрядов сдвигающего регистра 53, на отдельный ряд 62 - входы всех силовыхключей блока 54 силовых ключей, выходы которых поданы на входы соответствующих электромагнитов воздухораспределителей блока 55 электромагнитов; на отдельный ряд 63 в . выходывсех датчиков обратной связи блока 56датчиков, на отдельный ряд 63 - выходы всех промежуточных датчиков роботаи технологического оборудования 57 ина отдельный ряд 65 выведены все вхоЯды и выходы двухвходовых схем И блока 58. На фиг. 3 показана траектория движения схвата 3 робота, управляемого предлагаемым устройством, .где 66 матрица штампа, а 67 и 68 - направляющие колонки пуансона, которые схват 3 робота должен обойти при движении из 23 6точки 69 в точку 79. На Фиг4 график о показывает зависимость пройденного пути ь по выдвижению от времени 1, граик 5) - угла поворота Ч отвремени 1 .Устройство работает следующим образом.В наладочном режиме осуществляется ручное управление от кнопок блока 52 режимов и ручного управления силовыми ключами блока 54 силовых ключей, а следовательно, электромагнитами воздухораспределителей блока 55 ипневмоцилиндрами 1 15 и 29..В автоматическом режиме осуществляется последовательная выдача управляющего сигнала с каждого разряда(спо У) сдвигающего регистра 53При выдаче управляющего сигнала, например, с выхода первого разряда срабатывает тот воздухораспределитель,на силовой ключ которого по программной матрице 59 скоммутирован при наборе программы выход первого разря- да 1, Кроме того, при срабатываниипервого разряда сдвигающего регистраподготавливается следующий, т.е, второй разряд 11, срабатывание которогопроисходит при отработке датчика, конт.ролируюцего исполнение движения, заданного в первом разряде. Например,с выхода первого разряда сдвигающегорегистра подается управляющий сигнална силовой ключ, переключающий воэдухораспределитель 14 пневмоцилиндра 1на втягивание штока 2. При срабатыва-,нии первого разряда 1 происходит подготовка второго разряда 11, и переходна второй разряд осуществляется послесрабатывания датчика 7, контролирующего втягивание штока, так как выходэтого датчика по программной матрицепри наборе программы подается на входвторого разряда 11. Выход второго разряда, например, скоилутирован по программной матрице на вход силовогоключа блока 54 силовых ключей, переключающего воздухораспределитель 43 пневмоцилиндра 29 поворота на поворот схвата 3 против часовой стрелки. Происходит поворот против цасовой стрелки, по окончании которого срабатывает датчик 35, контролирующий поворот против часовой стрелки. Выход датчика 35, сколлутирован по программной матрице на вход третьего разрядасдвигающего регистра. Происходит переход на третий разрядсдвигающего регистра, и далее работа робота осуществляется20 в зависимости от программы, скоммутированной на программной матрице. Траектория перемещения схвата при описанном выше фрагменте работы робота показана штриховой линией на Фиг. 3. уКак видно из фиг, 3, втягивание кисти до ее позиционирования осущест. вляется на величину 1.0, причем часть этого пути перед позиционированием осуществляется демпфирование штока 2 10 на участке. На демпфирование у роботов с пневмоприводом тратится значительное время, что обуславливает значительную длительность рабочего цикла данного класса роботов. Применение предлагаемого устройства позволяет значительно сократить время цикла робота путем совмещения движения по различным степеням подвижности, используя промежуточные датчики.Рассмотрим вышеописанный фрагмент программы с совмещением движения по втягиванию и повороту кисти 3 робота.От первого разряда 1 регистра подается управляющий сигнал на силовой у .ключ блока 54, переключающий воздухораспределитель 1 й пневмоцилиндра 1 на втягивание штока 2, Переход на второй разряд П сдвигающего регистра происходит по промежуточному датчику 12,настроенному на длину , (фиг. 3), которая характеризуется выходом кисти робота 3 эа зону возможного столкновения при повороте с направляющей 68 пуансона, При срабатывании второго3 разряда 11 продолжается втягивание штока 2. Выход второго разряда сдвигающего регистра 53 скоммутирован по программной матрице 59 на вход силового ключа блока 54, переключающего воздухораспределитель 43 пневмоцилинд" ра 29 поворота на поворот против часовой стрелки, и происходит поворот кисти 3 против часовой стрелки одновременно с втягиванием кисти, Траек" вторил перемещения кисти 3 при совмещении движений показана на фиг, 3 штрихпунктирной линией.По завершении совмещенного движения по двум степеням подвижности переход на третий разряд Н сдвигающего регистра 53 осуществляется после срабатывания датчиков 7 и 35, контролирующих позиционирование по втягиванию и повороту против часовой стрелки.5 Для этого на вход третьего разряда сдвигающего регистра 53 по программной матрице 59 подается выход одной иэ схем И блока 58, на входы которой подаются выходы датчиков 7 и 35, контролирующих позиционирование по втягиванию и повороту против часовой стрелки. Таким образом, при использовании каждого промежуточного датчика причсовмещении движении производится после дующий контроль отработки поэиционирования по каждой из координат, осуществляемый при помощи схем И, количество которых, следовательно, должно бытьравно числу промежуточных датчиков.На фиг. 4 представлена циклограммадвижения схвата 3 робота описанноговыше фрагмента программы без совмещения движений по координатам показана на циклограмме штриховой линией ) и с совмещением движений (показана на циклограмме штрихпунктирной линией ), где й - время срабатывания воздухо 1распределителя при втягивании схватас момента подачи на него электрического сигнала; й- время прохождениясхватом путио - 1., до начала демпфирования; г. - время до позиционированиясхвата по втягиванию; отдо 4- время срабатывания воздухораспределителя, управляющего поворотом схвата; от 1 до С - время поворотасхвата на угол Чо - М(фиг. 3) до началадемпфирования по повороту;- времядо позиционирования схвата по поворотубез совмещения движений; й- время начала совмещения движений после прохождения расстоянияпо втягиванию; от й до й- время срабатывания воз-. духораспределителя, управляющего поворотом схвата, при совмещении движений; ". 9 - время до начала демпфирования при повороте с совмещением движений; С - время до позиционированиясхвата по повороту при совмещении движений,Как видно из фиг. 3 и 4, при совмещении движений время на прохождение схвата по траектории, обозначенной ,штрихпунктирной линией, меньше времени на прохождение траектории, обозначенной штриховой линией натак как в этом случае прохождение часТи пути ов том числе пути 1.ф иа котором осуществляется демпфирование при позиционировании штока 2 по втягиванию, совмещено по времени с поворотом против часовой стрелки. Как показывают практические исследования различных циклограмм работы робота, управляемого предлагаемым устройством, например, на участке вторичной97032штамповки плоских деталей, возможносокращение рабочего цикла роботавдвое.формула изобретенияУстройство управления промышленным роботом, содержащее силовые цилиндры по числу степеней свободы робота с 1 О датчиками конечных точек позиционирования штоков и цикловую систему программного управления, включающую в ,себя блок режимов и ручного управления, выходы которого соединены с вхо дом запуска сдвигающего регистра и входами силовых ключей, соединенных своими выходами с входами электромаг нитов управления воздухораспределителями силовых цилиндров, причем выходы о датчиков конечных точек позиционирования штоков и входы силовых ключей 3 10соединены с программной иатрицей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, каждый силовой пневмоцилиндр снабжен штангой, расположенной параллельно его штоку, на которой закреплен по крайней мере один проме" жуточный датчик, а цикловая система программного управления содержит элементы И по числу промежуточных датчиков, входы и выходы которых так же, как и выходы промежуточных датчиков, соединены с программной матрицей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Белянин П.И. Промышленные роботы. И "Машиностроение", 1975,с, 1052. Технология электрического производства. Сборник, вып. 9(100)Информэлектро, 1977, с. 9-11 прототип).Составитель О,а Техре 8 И. КоштТираж 91Государственногоделам изобретенийМосква НРашГудковара Корректор С, Иекмар 1,. Михее5/8ВНИИП Ре 8 акто Заказ 6 Подписно митета СССРоткрытийая наб,д а,1130 ная,Филиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. Прое