Устройство для программного управления промышленными роботами

СО 1 ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН П 9) (11) 3(51) 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ йСтВО ЛЛНПРОМЫ 1)ЛВННЬ 1 МИ РОБОблок датчиков кали(54)(57) 1. УСТ МНОГО УПРАВЛЕНИ ГАМИ, содержаще ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Экспериментально-конструкторский и технологический институт автомобильной промышленности(прототип),чия деталия еталей, выходы которого подключены к входам блока поиска программ, трнн параллельно соединенных блока п ограмм, управляющие выходы кот ро ых прогрсоединены с приводами роботов, о т л и ч а ю, щ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхронной работы промышленных роботов и упрощения управления ими, введены три логических переключателя, датчик считывания программы и последовательно соединенные датчик тактовых импульсов и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами логических переключателей, соединенных вторымиФ входами с соответствующими выходами 19 блока поиска программ, а выходамис входами блоков программ.ХО 72 ООО 2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, то каждый логический переключатель содержит три канала, в каждом из которых содержится последовательно соединенные блок памяти, блок усиления и распределитель импульсов, первые выходы которых соединены с аналогичными выходами распределителей импульсов других каналов, вторые выходы - с первыми входами блока Изобретение относится к технике автоматического управления и может найти применение для программного управления роботами с целью, например, обработки плоских поверхностей деталей произвольной конфигурации при их конвейерной подаче в автомобильной, машиностроительной и других отраслях промьыленности.Известно устройство для управле О ния роботом-окрасчиком, содержащее фотосчитывающий блок, блок управлеНия подачей краски, блок управления движением краскораспылителя, блок регистрации сдвига, входы которого подключены к соответствующим датчикам фотосчитывающего блока, элементЦЛИ, коммутатор окраса, сигнальные входы которого соединены с соответствующими выходами блока регистров сдвига и с соответствующими входами элемента ИЛИ, а выход подключен к входу блока управления подачей крас,ки,триггер, датчик скорости транспортера, элемент И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход - к датчику скорости транспортера и к управлялцему входу блока регистров сдвига, а выход - к счетному входу триггера, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, опроса и с блоком управления движением краскораспылителя 111.Недостатком устройства является появление сбоя в его работе, что объясняется кратковременным переры вом в питании или помехами и связано с ненадежностью хранения информации в регистрах. для управления группой роботов требуется применение несколь-ф ких устройств, при этом усложняется управление.Известно также устройство по контролю за функционированием промьаюленных роботов,производящих совокупность 45 движений по заранее установленным программам для обработки деталей памяти, второй вход которого подключен ко второму входу логическогопереключателя и к аналогичным входам блоков памяти других каналов,вторые входы блоков усиления соединены между собой и подключены кпервому входу логического переключателя, третий выход распределителяимпульсов каждого канала соединенс третьим входом блока памяти следующего канала,различной формы и габаритов, включающее детекторное устройство наоснове множества двухпозиционныхобнаруживающих элементов, размещенных по всей площади стационаоногопоста на пути движения деталей к роботу для распознавания их форчы игабаритов с последующим их дифференцированием, причем каждой деталисоответствует определенная комбинация ответных сигналов упомянутыхобнаруживаемых элементов, устройствопоиска программ, которое на основании получаемой информации (данных)детекторного устройства выбираетсоответствующую программу. Устройство поиска программ характеризуетсятем, что оно образовано сетью логических включений с числом выводов,равным максимально возможному числукомбинаций ответных сигналов упомянутых обнаруживаемых элементов,причем каждое включение (соединение)связано с отдельной программой либос возможностью программы. устройствопоиска программ выполнено на печатных схемах, Детекторное устройствосостоит из 7-ми обнаруживающих элементов, а количество выходов устройства поиска программ составляет256 121,Линия обработки промьпыенныхдеталей, патентуемая известньмустройством , состоит иэ транспортера для перемещения деталей, детекторного устройства для распознавания формы, деталей, робота и описанного контрольного устройства,для повышения производительности линия обработки деталей состоит иэ нескольких транспортеров для перемещения деталей, управляемых контрольным устройством наряду с устройством синхронизации функционирования контрольного устройства для последовательного управления как системами роботов, так и каждым роботом внутри каждой системы.10 15 Недостатком известного устройстваявляется появление большого числадетекторных устройств, наличие устройства синхронизации функционирования контрольного устройства, использованпе большого числа программ принеобходимости повышения производительности линии. При этом увеличиваются производственные площади дляобработки деталей, что приводит кповышению стоимости,Устройство синхронизации имеетнизкую точность, ибо требуется обеспечение синхронной работы промышленных роботов. Число программ великои равно числу промышленных роботов,умноженному на число типов деталей.Цель изобретения - повышениеточности синхронной работы промышленных роботов и упрощение управления.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для программного управления промышленными роботами, содержащее блок датчиков наличия деталей, .выходы которого подключены ко входам блока поиска программ, три параллельно соединенныхблока программ, управляющие выходыкоторых соединены с приводами роботов, введены три логических переключателя,датчик считывания программыи последовательно соединенные датчик тактовых импульсов и генератортактовых импульсов, выход которогосоединен с первыми входами логических переключателей, соединенныхвторыми входами с соответствующимивыходами блока поиска программ, авыходами - со входами блоков программ,Каждый логический переключательсодержит три канала, в каждом изкоторых содержится последовательносоединенные блок памяти, блок усиления и распределитель импульсоэ,первые выходы которых соединены саналогичными входами распределителейимпульсов других каналов, вторыевыходы. - с первыми входами блокапамяти, второй вход которого подключен ко второму входу логическогопереключателя и к аналогичным входам блоков гамяти других каналов,вторые входы блоков усиления соеди-,нены между собой и подключены кпервому входу логического переключателя, третий выход распределителяимпульсов каждого канала соединенс третьим входом блока памятиследующего канала. При акой схеме устройство обеспечивает точное и непрерывное управление промлаленными роботами без устройства синхронизации. Повышение производительности линии не требует дополнительных затрат, ибо обработка 20 25 30 35 40 45 50 деталей роботами происходит в определенных зонах непрерывно и не требуется дополнительного оборудования,Схема управления проста, число программ не зависит от числа промьвленных роботов,На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - блок-схемалогического переключателя, на фиг. 3блок-схема одного из каналов; нафиг. 4 - Схема блока памяти нафиг. 5 - схема блока усиления; на фиг. 6 - схема распределителя импульсов; на фиг. 7 - схема блока поискаФпрограмм. устройство (фиг. 1) для программного управления промышленными роботами 1-3, например при конвейерной 4 подаче разнотипных деталей 5-7, содержит блок 8 датчиков наличия деталей, соединенное с блоком 9 поиска программ, запоминающее устройство 10 программ с тремя блоками 11-13 программ, управляющие выходи которых 14-19 соединены параллельно и подключены к первому, второму и третьемупромышленным роботам 1-3. В устройство введены последовательно соединенные датчик 20 тактовых импульсови генератор 21 тактовых импульсов,датчик 22 считывания программ, связанный с блоком 9 поиска программ,первый логический переключатель 23,второй логический переключатель 24 итретий логический переключатель 25,подключаемый управляющими выходами26-31 к управляющим входам третьего блока 13 чрограмм, первым входом 32 к третьему выходу блока 9 поискапрограмм, соединенного вторым выходом 33 с первым входом второго логического переключателя 24. связанного управлякюими выходами с управляющимивходами второго блока 12 програю,вторым входом 34 - со вторю входомтретьего логического переключателя 25и с выходом 34 генератора 21 тактовых импульсов, подключаемого этим вйхо=дом ко второму входу первого логического переключателя 23, соединенного первымвходом 35 с первым выходом блока 9поиска программ, управляющими июсодеми - с управляющими входами первогоблока 11 программ. Логический переключатель 25 фиг. 2) содержит первый канал 36, подключенный первым выходом 37 к первому входу 38 второго канала 39, соединенного первым выходом 37 с первым входом 38 третьего канала 40 подключенного вторым входом к первому входу 32, второму входу второго канала 39, и ко второму входу перво го канала 36, соединенного третьйм входом 34 - со вторым входом логического переключателя 25, с третьимивходами второго канала 39 и третьего канала 40 соединенного управляющими входами с управляющими выходами 26-31 логического переключателя25, подключенными к управляющим выхо 5дам первого канала 36 и второгоканала 39.Аналогично построены остальные двалогические переключателя (23 и 24),подключаемяе 1 первыми входами к блоку9 поиска программ (Фиг. 1).Канал 36 (Фиг. 3) содержит блок 41памяти, блок 42 усиления и распределитель 43 импульсов, подключенныйпервыми управляющими выходами 26-31к управляющим выходам блока 36, вторым управляющим выходом 44 - к первому входу блока 41 памяти, первым вы.ходом 37 - к первому выходу блока 36,вторым выходом 45 - ко второму входу 2 Облока 41 памяти, четвертым входом 32связанный со вторым входом блока 36,первым выходом 46 - с первым входомблока усиления 42 и вторым входомраспределителя 43, связанного первым 25входом 47 с первым выходом блока 42усиления и третьим выходом 48 в .совторым входом блока 42 усиления, подключенного третьим входом 34 к третьему входу блока 36 и четвертым 39входом 49 - ко второму выходу блока41 .памяти,Аналогично устроены остальныедва канала - 39 и 40 (Фиг. 2), установленные в логическом переключате"ле 25, Общее число каналов в трехлогическихпереключателях 23-25 равнодевяти.Блок 41 памяти (Фиг. 4) содержитэлемент И 50, первый элемент ИЛИ-НЕ51 и второй элемент ИЛИ-НЕ 52,Блок 42 усиления (Фиг, 5) содержкт элемент И 53 и усилитель 54постоянного тока. Распределитель 43 импульсов 45(Фиг, 6) содеожит обмотку 55 шагового искателя, первый головной контакт 56, второй головной контакт 57,якорный контакт 58, первое поле 59шагового искателя со щеткой второеполе 60 шагового искателя со щеткой,блок 61 питания, элемент И 62, первыйэяемент ИЛИ-НЕ 63 и второй эЛементИЛИ-НЕ 64,Количество блоков 11-13 программ(Фиг. 1) запоминающего устройства 10 55соответствует числу типов деталей 5-7,имеющих различную конФигурацию, и независит от числа проыиленных роботов 1-3.Блок 9 поиска программ может 60быть выполнен, например,по схеме,изображенной на Фиг. 7, Он состоитиэ шести элементов ИЛИ-НЕ 65 70,иэ шести элементов И 71-76,. элементаИЛИ 77 и элемента 78 задержки. 65 Входы блока подключаются к выходам элементов И 75, 72 и 71, причем появление сигнала на одном из выходов зависит от комбинацисигналов на выходе блока 8 датчиков, содержащего три двухпозиционных обнаруживающих элемента 79-81 типа фотоэлект-, рическн ячеек или электромеханических датчиков, и от появления сигнала на выходе датчика 22 считывания программ при поступлении детали в зону опознавания, Таким образом уменьшается число двухлозиционных обнаруживающих элементов.Устройство работае". следующим образомРабота схемы начинает"я с того, что датчик 20 тактовых импульсов совместно с генератором 21 тактовых импульсов вырабатывают последовательность импульсов на выходе 34, пропорциональную скорости движения конвейера 4 с деталями 5-7. При поступлении первой детали 5 (Фиг. 1) в зону блока 8 срабатывает датчик 22 считывания программ и двухгозиционные обнаруживакщие элементы 79-81 в комбинации, характеризующей тип детали (Фиг. 7). На выходе элемента И 75 появляется сигнал 32, разрешающий работу третьего логического переключателя 25 (Фиг. 1), Одновременно этот сигнал через элемент ИЛИ 77 поступит на память, собранную яа элементах ИЛИ-НЕ 68 и 69.Сигнал с выхода элемента 69 йоступает на элемент 78 задержки и далее через элемент ИЛИ-НЕ 70 - на входы элементов И 71-75, запрещая таким образом появление новых сигналов на выходах элементов 71-75 до момента полного выхода детали 5 из зоны огознавания блока Я, В момент полного выхода детали 5 комбинация сигналов от двух- позиционных обнаруживающих элементов 79-81 обеспечивает тря сцг-ала "1" на входе элемента И 76, что приводит к появлению сигнала "1" на выходе элемента И 76 и сбросу памяти сигнала по входу 32 блока " поиска программ, который готов прнять в зону опознавания следувзую деталь 5. Такое построение схемы позволяет опознавать с помощью датчика 22 считывания программ типы деталей с минимальным числом двухпозиционных обнаруживающих элементов 79-81,От сигнала иа входе 32 через первый вхоц третьего логического переключателя 25 на вторых входах трех элементов И 50 (Фиг, 4) первого, второго и третьего блоков памяти, входящих в состав трех блоков, появляется сигнал "1", коорый запомнится только в первом блоке 41 памяти (Фиг. 4), ибо на первых входах 38 элементов И 50 второго и третьегоблока 82 и 83 памяти имеется потенциал логического нуля третьего выхода блока 61 питания, поступающего через первый выход первого и второго каналов 36 и 39 с первого выхода распределителей этих блоков, соединенных с третьим выходом блока 61 питания (фиг. 6) благодаря тому, что вторые головные контакты 57 этих распределителей импульсов разомкнуты. Второй сигнал "1" на третий вход элемента И 50 (фиг, 4) блока 41 поступает со второго выхода блока 61 через первую ламель первого поля 59 шагового искателя (фиг. 6) и выход 44 распределителя 43 первого канала 36 (фиг. 3). Вход 38 (фиг. 2) блока 36 остается не подключенным.В блоке 41 памяти на выходе элемента И 50 появляется сигнал "1", который через первый элемент ИЛИ-НЕ 20 51 появляется на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 52, который подает этот сигнал на первый вход элемента 51, обеспечивая таким образом запоминание сигнала "1" и появление его на 25 выходе.Появление этого сигнала обеспечивается спустя время прохождения детали от датчика 20 тактовых импульсов до блока 8, Сигнал на выходе 30 появляется всякий раз, как только с выхода блока 9 поиска программ появляется сигнал 32 (или 33, 35), За это время датчик 20 тактовых импульсов через генератор 21 так- З 5 товых импульсов (фиг. 1), вырабатывая управляющие импульсы, пропорциональные скорости перемещения конвейера с деталями, не включает логический переключатель 25, ибо для этого неободимо, чтобы на входах элемента И 53 были два сигнала "1" (фиг, 5).Третьи входы каналов Зб, 39 и 40 соединены между собой и подключены ко входу логического переключателя 45 25, Таким образом, подача сигнала "1" от генератора 21 тактовых импульсов происходит во весь период перемещения конвейера с деталями в каждый из трех переключателей 23-25, на вторые входы элементов И 53, которые управляют при наличии одного из сигналов 32, ЗЗ, 35 переключением одного из трех шаговых искателей в первых каналах логических переключателей 23-25 путем включения каждой обмотки 55 через усилитель 54 (фйг. 5, 6), ибо любой из этих сигналов вызывает появление сигнала 46 на первом выходе первых блоков памяти этих блоков, 60 После появления сигнала на входе 32, определяющего тип обрабатываемой детали, и включения блока 25, появляется сигнал "1" с выхода второго элемента ИЛИ-НЕ 52, блока 41 памя ти, и сигнал "1" второго выхода этого блока 41 (фиг. 4), поступающего через четвертый вход блока 41 (фиг. 4), поступающего через четвертый вход блока 42 усиления (фиг. 5) на третий вход усилителя постоянного тока 54, который сигналом по цепи включает обмотку 55 шагового искателя распределителя импульсов 43, подключенную к блоку 61 питания (фиг. 6),Выход управляющего сигнала 46 оказывается Заблокированным на время, пока деталь находится в зоне датчика 22 считывания программ. После выхода детали из эоны датчика 22 ,на входах элементов И 71-75 от него появляется сигнал логического "0", и сигнал 32 исчезает, обеспечивая снятие сигнала "1" с выхода элемента И 50. Сигнал 49 через второй выход блока 41 и четвертый вход блока 42 в виде логического "0" подается на третий вход усилителя 54. Блокировка снимается. Управление включением и отключением усилителя постоянного тока 54 обеспечивается с выхода усилителя 54, на первой входе которого постоянный сигнал ф 1" с первого выхода блока памяти 41 (фиг. 4) и периодические сигналы с выхода генератора 21 тактовых импульсов фиг. 1. Переключение распределителя 43 осуществляется включением и отключением обмотки 55 шагового искателя с периодичностью сигналов от генератора 21 тактовых импульсов (фиг. 5, 6 и 1).Спустя время прохождения детали от датчика 22 считывания программ начинается работа первого робота по сигналам управления с выхода третьего блока 13 программ. Распределитель 43 первым управляющими выходами 26-31 подключается к выходам канала 36, соединенный этими выходами с другими каналами 39 и 40 (фиг, 2) третьего логического переключателя 25, и к уцравляющим 26-31 выходам этого блока 25. К управлякщим выходам распределителя 43 импульсов подключается второе поле 60 шагового искателя (фиг. 6,), щетка которого подключена к блоку 61 питания, Таким образом, на управляющих входах третьего логического переключателя 25 последовательно появляется управляющий сигнал "1", переключение кото" рого обеспечивается датчиком 20 тактовых импульсов, Такая схема позволяет упростить управление роботом 1, и третий блок 13 программ будет представлять собой программную сетку, в узлах которой впаива" ются диоды. Программа, набранная на диодах, не зависит от перерыва в питании устройства.С момента начала работы распре"делителя 43 импульсов в первом канале 36 третьего логического переключателя 25 замыкается второй контакт 57, замыкая второй логический выход "1" блока 61 питания (фиг. 6). На 5первом выходе 37 распределителяимпульсов появляется сигнал "1"фиг. 5). Первый выход 37 черезпервый выход канала Зб фиг 2)связан с первым входом 38 второго 1 Оканала 39, имеющего схему, аналогичную.схеме ( фиг3), у которойсвязь .с третьим входом блока памяти,установленного во втором канале 39.Таким образом, сигнал "1" появляется на первом входе элемента И 50фиг. 4) второго канала 39. Припоявлении второй детали 5 в блоке 8датчиков наличия в работу вступаетканал 39 третьего логического переключателя 25, Аналогично, послепоявления третьей детали 5 в работувступает третий канал 40 фиг. 2)третьего логического переключателя 25. Включение сначала одного 25канала, потом двух и затем трехобеспечивается одним датчиком 20тактовых импульсов,По истечении времени работыпервого робота и времени, через ЗОкоторое вторая деталь 5 появляетсяв зоне блока 8 после выхода первойдетали 5 из зоны работы первогоробота 1 и небольшой задержки, чтосоответствует определенному числупереключений первого распределителя импульсов 43 от датчика 20тактовых импульсов в третьем блс"ке 13 программ диодами набираетсяпрограмма для работы второго робота 2, так как первая деталь 5 4 Овходит в зону его работы. Управлениероботсмссуществляется управляющимисигналами по выходам 16 и 17. Аналогичным образом осуществляется начало управления сигналами пс выходам 18 и 19 45третьим роботом 3 для первой детали 5Общее число управляющих выходов 26-31логическогс переключателя 25 равночислу управляющих выходов 14-19 роботами 1-3, что с помощью датчика 20 50тактовых импульсов равно определен"ному числу переключений обмотки шагового искателя 55. По отношению кизвестному устройству такое построе-.ние позволяет уменьшить число программ управления роботами и увеличивает производительность линии бездополнительных затрат,После окончания управленияпервого канала 36 третьим роботом 3 ф распределитель 43 импульсов щеткой 60 (фиг. 6) переключается с предпоследней ламели на последнюю, которая подключена к первому входу элементаИ 62, и на двух входах этого элемен-та появляются сигналы логических "1".На выходе элемента И 62 сигнал логической "1" запоминается с помощьюэлементов ИЛИ-НЕ 63 и 64, и черезпервый головной контакт 56, якорныйконтакт 58 с третьего выхода распределителя сигнал логической "Г 48подается на первый вход усилителяпостоянного тока 54 (фиг. 5), ккоторому подключается обмотка 55шагового искателя фиг. 6), Отключение обмотки осуществляется якорнымконтактом 58. Таким образом, осуществляется самовозврат в начальноеположение первого распределителя 43,Одновременно с выхода элемента ИЛИ-НЕ64 сигнал (фиг. 6) логической "1"подается на второй вход элементаИЛИ-НЕ 52 в блоке памяти 41 фиг. 4),обеспечивая сброс сигнала логической "1".Преимущество описываемой схемызаключается в том, что предлагаемоеустройство обеспечивает управлениепромышленными роботами непрерывно,без устройства синхронизации, обеспечивая в этом случае более высокуюточность работы, причем совместнаяработа роботов не зависит от перерыва в плутании схемы. Схема управления проста, число программ независит,от числа промышленных роботов,При необходимости увеличения числаобрабатываемых деталей и соответственного увеличения числа обслуживаемыхпараллельно конвейеров точность синхронизации и простота управленияроботами не нарушается, ибо возможнопараллельное управление роботами.Диаграмма работы устройства при этомдля всех параллельно работающих конвейеров будет однотипной"аким образом, преимуществомпредлагаемого устройства является ито, что наибольший экономическийэффект достигается в случае обработки поверхностей деталей разных типовна одном конвейере, ибо параллельное управление роботами конвейеровпредполагает только увеличение числавыпускаемых деталей.Базовым устройством являетсясистема управления роботом окрасочным РО-ЗВ, работающим на Ставропольском заводе автоприцеповИзвестная система программногоуправления роботом позволяет обрабатывать только один тип детали. Дляобеспечения обработки трех видовдеталей необходимо три линии, чтосвязано в три раза большими затратами, чем при применении предлагаемого устройства..11303 л. Проектная,ал Тираж 842ИПИ ГосУдарственного комипо делая иэобретений ы о, Москва, Ж, РаущскаяЭ%ЭППП фйатевтф, г. Ужгород Подписноеета СССРкрытыйабр де 4/