Устройство для управления манипулятором Советский патент 1986 года по МПК G05B19/00 

1

iliofipeTeHHe относится к робототехнике и может бьпъ использовано при создании манипуляторов с программным управлением.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет обеспечения перемещения манипулятора по всем степеням подвижности от электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства J на фи.г. 2 функциональная схема блока управления приводом, на фиг. 3 - кинематическая схема манипулятора; на фиг.4 схема цепного ползунного механизма манипулятора.

Устройство содержит блок 1 управления, привод 2, пульт 3 управления, логический блок 4, блок 5 датчиков позиционирования, блок 6 силовых клю чей, блок 7 информационных датчиков, блок 8 задания программы, датчики 9 позиху онирования, первые элементы И 10, коммутационные гнезда 11, первый элемент ИЛИ 12, вторые .элементы И 13, переключатель 14, вторые элементы ИЛИ 15, кнопки 16, силовые ключи 17, информационные датчики 18.

Блок управления приводом содержит первый элемент НЕ 19, третий элемент И 20, третий элемент ИЛИ 21, первый коммутатор 22, второй элемент НЕ 23, четвертый элемент И 24, элемент 25 задержки, третий элемент НЕ 26, второй коммутатор 27.

Манипулятор содержит основание 28 на котором установлено в направляющих 29 и 30 плечо 31. На основании 28 закреплен редуктор 32, на выходном валу которого закреплена звездочка 33. На основании 28 установлена в подшипниках звездочка 34, причем звездочки 33 и 34. связаны цепью 35. Одно звено цепи 35 выполнено фасонным, например, в виде план ки 36 с направляющей, на которой закреплена штанга 37 с роликом 38 с возможностью настройки..

Ролик 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 симметричних профиля. На плече 31 шарнирно установлен рычаг 43, несущий на одном конце схват 44, а на другом кулачок 45 с профилем, зеркальным

502

по отношению к кулачку 2. Рычаг 43

подпружинен пружиной 46.

На стойках 47 и 48 установлены регулировочные винты 49 и 50, взаимодействующие с упорами 51 и 52, закрепленными на подвижном плече 31.

Между кулачками 42 и 45 свободно установлен ролик 53.

На основании 28 закреплен электродвигатель 54, связанный ременной передачей 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 через элементы ИЛИ 15 блока 4 силовыми ключами 17 блока 6 силовых ключей. Силовые ключи 17 осуществляют включение либо отключение технологического либо вспомогательного оборудования, а также схвата 44 манипулятора. Кроме того, в наладочном режиме осуществляется ручное управление от одной из кнопок 16 пульта 3 управления через блок 1 управления приводом электродвигателем 54 силового привода 2..

При пуске электродвигателя 54 от него через ременную передачу 55 и редуктор 32 приводятся во вращение звездочка 33 и цепь 35. Фасонное звено 36 через планку 38 перемещает ролик 38 и кулису 39 вдоль цепи, при этом через каретку.. 10, кулачок 42s ролик 53, кулачок 45, сжатые пружиной 46, происходит возвратно- поступательное перемещение плеча 31 и рычага 43 со схватом 44. При Подходе упора 51 в одном конце и упора 52 в другом к регулировочным винтам 49 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 заготовок в начале хода и установку их, например, в трафарет штампа в конце хода.

Из приведенной (фиг.А) схемы цепнго ползунного механизма (механизм кика на схеме не показан), где штрихпунктирной линией показана траектория перемещения ролика 38, связанного с цепью 35, видна последователь ность взаимодействия элемента 56, расположенного на одном из звеньев 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, .непре рывно вращающегося в одном направлении (без реверса), за счет радиовального построения кинематической схемы. В автоматическом режиме работы переключателем 14 пульта 3 управления переключается сигнал логическо единицы с кнопок 16, тем самым снима разрешение работы привода 2 манипулятора и силовых ключей 17 от кнопок 16, на вход автоматического режи ма блока 1 управления приводом 2, тем самым включая электродвигатель 54 силового привода 2 и на вход элементов И 13 блока 4, тем самым разре шая прохождение информации, набранно на блоке 8, через элементы ИЛИ 15 на силовые ключи 17 блока 6 силовых клю чей. Кроме того, в автоматическом режиме работы в точках взаимодействи элемента 56 с датчиками 9 осуществля ется контроль состояния информационных датчиков 1В блока 7 информационных датчиков через соответствующие элементы И 10 блока 4 согласно комму тации выходов указанных датчиков 18 на блоке 8 на входы соответствующих элементов И tO. При рассогласовании состояния хотя бы одного из информационных датчиков 18 в.момент срабаты вания 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 торможения блока 1 управления, что приводит к остановке движения манипу лятора. Блок 8 представляет собой наборное поле, построенное на базе серийно выпускаемых блочных гнездовых частей электроконтактных разъемов врубного типа. Наборное поле блока 8 условно разделено на ряд групп вхо-т дов-выходов по своему функциональному назначению: выходы датчиков 9 позиционирования, входы элементов И 10, входы элементов И 13, выходы информационных датчиков 18. Предварительньш 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, являюпщйся 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 осуществля-. ется 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, закреплеиньш 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 каждым проходным датчиком 9. Причем необходимо отметить что срабатыванию каждого датчика 9 соответствует вполне опре512деленное положение плеча и захвата манипулятора в пространстве. Предположим, что первый проходной датчик 9 расположен таким оВразом, что соответствует положению схвата . 44 перед началом его кивка к трафа рету лотка бункерно-ориентирующего .устройства. При срабатывании первого проходного датчика 9 необходимо проверить, есть ли заготовка в трафаре- Ю

те лотка. Следовательно, при наборе .программы работы устройства необходимо выход информационного датчика 18 наличия заготовки в лотке соединить на блоке 8 со вторым входом эламента И 10 блока 4, первьй вход которого соединен с выходом первого проходного датчика 9, Таким образом, если в момент срабатывания первого проходного датчика 9 на вход указан- 20

ного элемента И 10 придет сигнал об отсутствии детали в лотке, .с выхода данного элемента И 10 -через элемент ИЛИ 12 проходит сигнал на вход торможения блока 1.управления, и двигатель 54 переходит в режим динамического Пуск двигателя 54 возобторможенияновится при снятии сигнала торможения, т.е. при снятии с указанного элемента И 10 сигнала об отсутствии заготовки в лотке, т.е. при наличии заготовки в трафарете выходного лотка бункерно-ориентирующего устройства. При наличии заготовки в трафаре те в момент срабатывания первого про° ходного датчика 9 сигнал торможения на вход блока 1 управления не поступает и остановки двигателя 54 не происходит. При дальнейшем движении цепи 35, а следовательно, и схвата 44 элемент 56 достигает зоны взаимодействия с вторым проходным датчиком 9. Срабатывание второго проходного датчика 9 соответствует точке окончания кивка схвата 44 над заготовкой в трафарете «s

лоткаJ В данной точке необходимо осуществить захват заготовки. Следо7 вательно, при наборе программы коммутируется на блоке 8 выход второго проходного датчика 9 на управляющий вход соответствующего элемента И 13, связанного через элемент ИЛИ. 15 с входом силового ключа 17 блока 6, осуществляющего через соответстэующий воздухораспределитель срабатывание схвата 44 и тем самым захват заготовки. Контроль состояния информационных датчиков 18 в данной точке не.

датчика 9 заводится на блоке 8 сигнал с выхода информационног о датчика 18 об отсутствии детали в схвате 44, Б точке срабатывания четвертого проt5 ходкого датчика 9 контролируется положение ползуна пресса в верхней точке. В точке срабатывания пятого проходного датчика 9 вьщается команда на разжим схвата и манипулятор выпа, В точке срабатывания шестого проходного датчика 9 датчиком 18, расположенным в схвате 44 манипулятора, контролируется правильность укладки

и количество информационных датчиков 18 может быть различным в зависимости от оснащения робототехнологического комплекса технологическим и сопутствующим оборудованием;

Блок 1 управления работает следующим образом.

При п.одаче сигнала логичейкой единицы на вход Наладка элемента ИЛИ 21 на выходе последнего появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход коммутатора 22 который подает напряжение Зф 2450 происходит, а следовательно, на второй вход элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом второго проходного датчика 9, ничего на бло5 ке 8 не коммутируется. В точке срабатывания третьего проходного датчика 9 контролируется наличие заготовки в охвате 44 манипулятора, а следо вательно, на вход соответствующего элемента И 10 третьего проходного кладывает заготовку, в трафарет штамзаготовки в трафарет, В случае нормального прохождения шестого проходного датчика 9 в зоне срабатьгоания 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 ползуна пресса. Далее элемент 56 подходит к первому проходному датчику 9, т.е. цикл работы манипулятора завершается и его дальнейшая работа hoBToряется по описанному выше циклу. Количество силовых ключей 17 блока 6 7 380,50 Гд на электродвигатель 54 силовогопривода 2, Одновременно сигнал логической единицы с выхода элемента ИЛИ 21 поступает на вход элемента НЕ 23, на выходе которого появляется сигнал логического нуля, который на осуществляет включение остальных элементов. При снятии сиг нала логической единицы с входа На ладка элемента ИЛИ 21, т.е. появления сигнала логического нуля, на выходе его появляется сигнал логического нуля, который поступая на вход коммутатора 22, отключает напряжение Зф 380,50 Гц с электродвигателя ЗА силового привода 2 и, поступив на вход элемента НЕ 23, на его выходе образует сигнал логической единицы. Сигнал логической единицы с выхода элемента НЕ 23 поступает на один из входов элемента И 24 и на вход элемента 25 временно задержки. Последний запускается, но до срабатывания времязадаювдей цепи на ее вькоде поддерживается сигнал логического нуля. Сигнал логического нуля с выхода элемента 25 пост пает на вход элемента НЕ 26, с выхо да которого сигнал логической едини цы поступает на второй вход элемент И 24. Таким образом, на обоих входах элемента И 24 присутствуют сигналы логической единицы, а следовательно на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает навход коммутатора 27, который подает постоянное напряжение в цепи подключения двух фаз электродвигателя 54 привода 2, вызывая его динамическое торможение. По срабатыванию элемента 25 на его выходе появляется сигнал логической единицы, а следова тельно, на выходе элемента НЕ 26 появляется сигнал логического нуля. Появление сигнала логического нуля на одном из ,входов элемента И 24 при водит к появлению на его выходе сигнала логического нуля, который отклю чает коммутатор 27 и снимает постоян ное 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 сигн 50В ла 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 ре- жиме. При поступлении сигнала логической единицы на вход торможения элемента НЕ 19, на его вькоде устанавливается сигнал логического нуля, которьй приводит к появлению на выходе элемента И 20 сигнала логического нуля, поступающего на вход элемента ИЛИ 21, что приводит к отключению напряжения , 50 Гц и подключению динамического торможения к цепям подключения фаз электродвигателя 54 привода 2. Фо-рмула изобретения Устройство 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 информационньЕх датчиков, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия устройства, оно содержит первый элемент ИЛИ, последовательно соединенные вторые элементы Ни 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 вхоами соответствующих вторых элеме тов {-ШИ, подключенных вторыми входаи к третьим выходам пульта управлеия, а выходами - к входам блока сиовьк ключей.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании манипуляторов с программным управлением, В изобретении введение блока управления и элементов И и ИЛИ повьшает быстродействие устройства за счет обеспечения перемещения манипулятора от электродвигателя . 4 ил.