МАНИПУЛЯТОР-ПЛАТФОРМА Российский патент 2009 года по МПК B25J9/08 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в манипуляционных системах автоматизированных технологических комплексов, где требуется точное перемещение деталей заготовок по сложным криволинейным или сферическим поверхностям для сварки, резки, поверхностной закалки и т.п.

Известны манипуляторы, предназначенные для крепления, переноса и установки свариваемых деталей в положения, требуемые для обеспечения требований технологии и доступности места сварки. Позиционирование свариваемых деталей производится автоматически от системы управления дискретно, на определенные расстояния и углы (Автоматизация процессов машиностроения: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов / Я.Буда, В.Гановски, B.C.Вихман и др. / Под. ред. А.И.Дащенко. М.: Высш. шк., 1991, стр.291-292). Недостатком является малое количество степеней подвижности рабочего стола и отсутствие возможностей для непрерывного перемещения заготовок или деталей для обеспечения сварки, резки, термической обработки и т.п. сложных криволинейных и сферических поверхностей с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является манипулятор-платформа по патенту РФ №2093344, снабженный кольцевым корпусом, блоками управления по каждому каналу электроприводов, сферическим механизмом с дуговыми электродвигателями, плоскости поворотных движений которых перпендикулярны плоскости кольцевого корпуса. Дуговые магнитопроводы одной пары двигателей неподвижно смонтированы на кольцевом корпусе, другой пары - установлены в нем шарнирно. В плоскости кольца между парами индукторов дуговых электродвигателей смонтирована платформа, имеющая попарно по взаимоперпендикулярным осям, соответствующим осям дуговых электродвигателей, индукторы вращающего электродвигателя и магнитопровод-ротор с крестовым столом, причем одной парой индукторов платформа соединена неподвижно с парой индукторов дугового электродвигателя, связанного шарнирно с корпусом, другой парой индукторов соединена шарнирно с парой индукторов дуговых электродвигателей, соединенных с корпусом неподвижно, крестовый стол смонтирован неподвижно относительно магнитопровода-ротора при помощи направляющих, перпендикулярных плоскости стола, на нем установлены магнитопроводы линейных двигателей, индукторы которых смонтированы на магнитопроводе-роторе. Изобретение обеспечивает перемещение детали тремя вращательными и одним поступательным движением.

Цель изобретения - повышение момента вращения и надежности эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что индукторы дуговых электродвигателей смонтированы по большему радиусу дугового магнитопровода, индукторы одной пары дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на корпусе во взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя шарнирно по соответствующей горизонтальной оси, индукторы другой пары дуговых электродвигателей шарнирно смонтированы на корпусе во взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя неподвижно по другой горизонтальной оси, подвижная часть линейного электродвигателя шарнирно закреплена непосредственно на крестовом столе, индуктор линейного электродвигателя смонтирован неподвижно на поворотной платформе, между корпусом и индукторами дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в спиралевидный жгут, между индуктором и дуговым магнитопроводом одного из дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в жгут, изогнутый по синусоиде.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления; на фиг.2 - кинематическая схема манипулятора-платформы; на фиг.3 - вид в разрезе на платформу с крестовым столом и линейным электродвигателем.

Манипулятор-платформа содержит устройство управления 1 (фиг.1), включающее блок 2 электропривода вращения крестового стола 3 относительно вертикальной оси Z, блоки 4 и 5 дуговых электроприводов качания крестового стола 3 относительно осей Х и Y, блок 6 электропривода линейного перемещения крестового стола 3 вдоль оси Z и сферический электромеханизм XYZ. Электродвигатели осей Х и Y содержат соответственно индукторы 11 и 12, смонтированные подвижно при помощи направляющих магнитопроводов 13 и 14 дуговых электродвигателей. Индукторы 11 по горизонтальной оси Х неподвижно, а индукторы 12 по горизонтальной оси Y шарнирно, соединены с корпусом 15. Магнитопроводы 13 и 14 дуговых электродвигателей смонтированы на статоре 16 поворотного электродвигателя попарно во взаимоперпендикулярных плоскостях, причем магнитопроводы 13 дуговых электродвигателей при помощи шарнирного соединения 17, магнитопроводы 14 - неподвижно. В дуговом электродвигателе по оси X, соосно с осью, а также в дуговом электродвигателе по оси Y, соосно с осью, смонтированы датчики углового положения 18. Статор 16 поворотного электродвигателя (фиг.2) содержит индукторы 19, на статоре 16 при помощи кольцевых направляющих смонтирован ротор 20 поворотного электродвигателя. На роторе 20 при помощи шлицевого соединения 21 смонтирован крестовый стол 3, на котором смонтирован в подшипниках 22 магнитопровод 23 линейного электродвигателя. Индуктор 24 линейного электродвигателя неподвижно закреплен на статоре 16. Соосно с ротором 20 поворотного электродвигателя по оси Z смонтирован датчик углового положения 25. Соосно с магнитопроводом 23 линейного электродвигателя по оси Z¹ смонтирован датчик линейного положения 26.

Манипулятор-платформа работает следующим образом. Детали со сферическими или криволинейными обрабатываемыми поверхностями должны обкатываться в фокальной плоскости лазерного луча, относительно неподвижного светового пятна лазера. Эти сложные движения обеспечиваются электроприводами манипулятора-платформы, позволяющими манипулировать крестовым столом 3 с деталями по сигналам устройства управления 1 в зависимости от заданной управляющей программы. Управляющие сигналы, необходимые для перемещения крестового стола 3 по осям X, Y, Z и Z¹ соответственно, поступают на входы индукторов 11, 12, 19 и 24 электродвигателей. Дуговые, поворотный и линейный электродвигатели соответственно поворачивают и перемещают крестовый стол 3 на заданные величины. Сигналы обратной связи от датчиков положения 18, 25 и 26 используются в обратной связи электроприводов координат.

Предложенное устройство расширяет возможности автоматизированного лазерного комплекса с координатным столом и обеспечивает для детали три вращательных и одно поступательное движения. Технический эффект очевиден, а экономический эффект на данном этапе подсчитать не представляется возможным.

Манипулятор-платформа содержит корпус, сферический механизм с поворотным электродвигателем по вертикальной оси и двумя дуговыми электродвигателями по горизонтальным осям, с датчиками угловых положений, с платформой, смонтированной в плоскости вращения поворотного электродвигателя между двумя парами дуговых электродвигателей с взаимно-перпендикулярными плоскостями поворотов, крестовый стол с линейным электродвигателем, смонтированный параллельно и подвижно относительно платформы, блоки управляющих сигналов. Индукторы одной пары дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на корпусе диаметрально, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя шарнирно по соответствующей горизонтальной оси. Индукторы другой пары дуговых электродвигателей смонтированы на корпусе диаметрально шарнирно, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя неподвижно по другой горизонтальной оси, подвижная часть линейного электродвигателя шарнирно закреплена непосредственно на крестовом столе. Индуктор линейного электродвигателя смонтирован неподвижно на поворотной платформе, между корпусом и индукторами дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в спиралевидный жгут, между индуктором и дуговым магнитопроводом одного из дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в жгут, изогнутый по синусоиде. Изобретение позволит повысить момент вращения и надежность эксплуатации. 3 ил.

Манипулятор-платформа, содержащая корпус, сферический механизм с поворотным электродвигателем по вертикальной оси и двумя дуговыми электродвигателями по горизонтальным осям, с датчиками угловых положений, с платформой, смонтированной в плоскости вращения поворотного электродвигателя между двумя парами дуговых электродвигателей с взаимно-перпендикулярными плоскостями поворотов, крестовый стол с линейным электродвигателем, смонтированный параллельно и подвижно относительно платформы, блоки управляющих сигналов, отличающаяся тем, что для повышения момента вращения и надежности эксплуатации индукторы одной пары дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на корпусе в взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя шарнирно по соответствующей горизонтальной оси, индукторы другой пары дуговых электродвигателей смонтированы на корпусе в взаимно диаметральном положении шарнирно, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя неподвижно по другой горизонтальной оси, подвижная часть линейного электродвигателя шарнирно закреплена непосредственно на крестовом столе, индуктор линейного электродвигателя смонтирован неподвижно на поворотной платформе, между корпусом и индукторами дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в спиралевидный жгут, между индуктором и дуговым магнитопроводом одного из дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в жгут, изогнутый по синусоиде.