Самоустанавливающаяся головка робота Советский патент 1986 года по МПК B25J15/00 B23P19/04 

оно исправляется самоустанавливающейся головкой Это производится следующим образом. После останова, руки робота по сигналу датчика 63 о достижении порогового усилия вь рабать ваются команды на переключение: электромагнитов 35 5 36 и 26,, 27, что, обеспечивает прерывание жесткой связи шайбы 34, двухподвижного сферического подтипника 33 и , 12 с корпусом 23, а также включение каналов приема информации от датчиков 24. В результате шток 12 вместе с платформой 11 и механизмом 7 с инструментом и/или деталью под действием силы тяжести,.элементов5 связанных со П1ТОКОМ, и силы тяги электромагнита 36 разворачивается относи- . тельно точек контакта инструмента или детали на кроже отверстия.Датчики 24 непрерывно выраба1ътают информацию об углах поворота штока, которая анализируется в блоке управ ления. На основе анализа формируются команды прецизионным двигателям перемещающим с заданной дискретностью шага корпус 23, ас ним шток с инструментом или деталью.к центру отверстия заготовки по кратчайшей траектории. Достижение центра отверстия .регистрируется датчиком 63 по сигналу снижения усилия. Головка позволяет управлять процессом сопря/жения объектов сборки путем вьшолнения прецизионными двигателями точных перемеп1ений детали, находящейся в схвате, которые вынуждают деталь совершать угловые перемещения, способствующие определению ее положе- i. НИН, соответствующего минимальной величине сборочного усилия, регистрируемого датчиком 63. 5.ил.

Изобретение относится к промышленной робототехнике и может быть использовано р машино- и приборостроении. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия позиционирования за счет возможности дискретного управления жесткой связью между рабочими ,и несущими . элементами головки. Если положение присоединяемой детали или инструмента не соответствует требуемому, то W to NU

Изобретение относится к промьгашенной робототехнике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для автоматизации операций обработки и сборки изделий.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействмя позиционирования.

На фиг. изображен работотехнический комплекс, использующий самоустанавливающуюся головку, на фиг . 2самоустанавливающаяся головка, разрез на фиг. 3 - разрез А-А н.а фиг. на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1 ; на фиг. 5 - фазь взаимного положения элементов головки в процессе работь.

Устройство содержит основание I (фиг, 1), оборудованное опорой 2 для собираемого (обрабатываемогоJ изделия 3. Головка 4 закреплена на ;руке 5 промышленного робота 6. Механизм 7 служит для закрепления инструмента и выполнен сменным под различные инструменты. Комплекс снабжен магазином 8, в котором размешены в , определенном порядке различные меха.низмы 7 т- схватЫ} пневмопгпиндели с.инструментами и т.д. Для управления работой комплекса 1 собходимы микропроцессор и соответствующие устройства, располагаемые в блоке 9 управления.. Механизм 7 соединен с головкой 4 посредством узла 10 крепления и подвода энергопитания (фиг. 2), содержащего платформу 11, закрепленную на конце штока 12, и фланец 13, Платформа 11 снабжена ограничителем 14 смещения головки 4 относительно механизма 7. Во фланце 13 выполнено Коническое отверстие 15, угол конуса которого соответствует углу конуса ограничителя 14 относительно смещения . Платформа 11 и фланец 13 снабжены торцовой кан 1вкой 16, в которую вложено уплотнительное кольцо Г/, Служащее для герметизации стыка. Платформа 1 снабжена тремя кулачками 18, работающими от пневмопривода (не показан) и предназначенныьт для закрепления механизма 7 на головке 4

Головка 4 состоит из основного корпуса 19, жестко соединенного с рукой 5 робота 6. Внутри неподвижного корпуса 19 установлены два дополнительных концентрично расположенных подвижных корпуса. Наружный дополни Тельный корпус 20 установлен с возможнос.тью вертикатгьного перемещения

вдоль оси корпуса 19. на котором закреплено фиксирующее кольдо 21, служащее для ограничения осевого перемещения подвижного корпуса 20. Внутри корпуса 20 находится узел 22 регистрации и компенсации угловых смещений, состоящий из внутреннего до полнительного корпуса 23, на которо расположены четыре датчика 24 угловых смещений штока 12 и механизм 25 фиксации углового положения штока 12, состоящий из пары электромагнитов 26 и 27. Электромагнит 26 содержит сердечник 28 и обмотку 29. Электромагнит 27 закреплен на штоке 12 и содержит сердечник 30 И обмотку 31. Электромагнит 26 установлен в корпусе 23 с возможностью вертикального перемещения. Пружины 32 являются возвратными. Сферический подшипник 33 одной своей частью жестко укреплен на шайбе 34 и другой с натягом сопряжен со штоком 12. Электромагнит 26 имеет вогнутую сферическую поверхность, а электромагнит 27 - соответствующей ей вьшукяую поповерхность, причем цент сферы совпадает с центром сферического подшипника 33.

Электромагниты 35 и 36 жестко закреплены в корпусе 23 и предназначены для фиксации положения шайбы 34 ,и тем самым - сферического подпиипника 33относительно корпуса 23. Электромагнит 35 состоит из сердечника 37 и обмотки 38, а электромагнит 36 - из сердечника 39 и обмотки 40. Кольцевая расточка 41 служит для центрирования шайбы 34 с подпипником 33 относительно корпуса 23. Подвижньй элемент 42 датчиков 24 непбдвижно закреплен на штоке 12 и для измерения угловых смещений штока. Четыре пружины 43 предназначены для центрирования штока 12 относительно корпуса 23. Тарельчатая пружина 44 жестко соединена с корпусом 23 и электромагнитом 45, содержащим .сердечник 46 и обмотку 47. Пружины 48 жестко соединены с корпусом 20 и электромагнитом 49, содержащим сердечник 50 и обмотку 51. Головка 4 снабжена механизмом 52 двухкоординатного развеса. состоящим из подвижной платформы 53 и двух взаимно перпендикулярных направляющих 54 и 55 качения. Направляющая 54 позволяет осуществить линейные перемещения корпуса 23 относительно подвижной платформы 53, а направляющая 55 - ЛИНРЙные перемещения подвижной платформы 53 BMecTje с корпусом 23 относительно корпуса 20. Платформа 53 несет оппозитно расположенные презиционны двигатель 56 линейных перемещений (например, пьезокерамический вибродвигатель) и датчик-преобразователь 57, жестко закрепденные на подвижной платформе 53. Корпус 20 несет жестко закрепленные оппозитно расположенные прецизионный двигатель 58 линейных перемещений и датчикпреобразователь 59 (фиг. 3). Пружины 60 предназначены для центрирования корпуса 23 относительно подвижной платформы 53 (направление X, фиг. З).. Пружины 1 служат для центрирования подвижной платформы 53 относительно корпуса 20 (направление у. фиг. З). Электромагнит 44 предназначен для фиксации положения корпуса 23 относительно подвижной платформы 53, электромагнит 49 - дл фиксации положения корпуса 20 относительно подвижной платформы 53. Элменты 62 предназначены для фиксации узла 22 в вертикальном направлении, передачи осевых нагрузок от узла 22 на корпус 20, а также для предотвращения перекоса узла 22 относительно вертикальной оси подвижного корпуса 20. Датчик 63 жестко закреплен на неподвижном корпусе 19 и служит для регистрации осевого усилия сборки. Пружина 64 является возвратной.

Самоустанавливающаяся головка работает следующим образом.

В соответствии с программой, заложенной в блок 9 управления, робот 6 с постоянно закрепленной головкой 4 на руке 5 подходит к нужной позиции магазина 8. При этом кулачки 18 разведены, электромагниты 26 и 27 запитаны номинальным напряжением и имеют одинаковую полярность, благодаря чему .они отталкиваются на величину малого зазора. Электромагниты 45 и 49 обесточены и за счет пружин 44 и 48 расположены на расстоянии малого зазора от подвижной платформы 53. Электромагнит 3-5 запитан номинальным напряжением 24 В. Шайба 34 вместе со сферическим подшипником 33 притянута к магниту 35 и сцентрирована относительно корпуса 23 по расточке 4i. Электромагнит 36 -обесточен. Двигатели 56 и 58 работают в режиме ожидания, характеризуемого

подачей на электроды напряжения 10I2% от номинального при резонансной частоте или подачей номинального напряжения зарезонансной частоты,при котором тяговое усилие в lO-IS раз меньше усилия самоторможения. Таким образом создается возможность перемещения узла 22 в горизонтальном направлении и: поворот штока 12 относительно центра подпгипника 33. При этом сигналы с датчиков 24, 57 и 59 не поступают в блок 9 управления...

При опускании руки 5 робота 6 ограничитель 14 входит в коническое отверстие 15 механизма 7, что обеспечивает их центрирование. При контакте платформы 11 и фланца 13 блок 9 управления выдает сигнал на ссведение кулачков 18 на запитку магнитов 45 и 49 номинальным напряжением и на перекхпочение полярности одного из электромагнитов 26 и 27, т.е. фиксацию штока 12. После зтого робот б совершает запрограммированный цикл манипулирования, При этом сборочный или режущий инструменты закреплены в механизме 7.

По окончании цикла рука 5 вносится в рабочую зону над, заготовкой 3, располагаемой на опоре 2, и робот б опуская руку 5j осуществляет сборку деталей. Если положение вставляемой детали или .инструмента не соответствует заданному, то это положени(2 исправляется головкой 4. Рука 5 опускается до тех пор, пока датчик 63 не зарегистрирует достижение порогового усилия сборки. По этому сигналу блок 9 вырабатывает команды на останов руки 5, переключение полярности одного из магнитов 26 и 27 (расфиксация штока 12), отключение магнита 355 включение магнита 36 и каналов приема информации от датчиков 24 (положение а, фиг, 5). В результате щток 12 вместе с платформой 1I и механизмом 7, присоединяемой деталью или инструментом и электром 1гнитом 27 под действием силы тяги маг.нита 27 и силы веса системы (положение (5 , фиг, 5) свободно,поворачивается относительно хорды кромочного двухточечного контакта деталей. Возможность такого движения обеспечивается снятиемпри отключении магнита . 35 жесткой связи корпуса 23 со ш:током 12 и превьштени-ем момента сил тяги и веса и момента сил трения пружин 43, При этом датчики 24 непрерывно вырабатывают информацию о динамике поворота, поступающую в блок 9 управления, После поворота на малый угол штока 12 блок 9 вырабатывает сигнал на изменение полярности одного из магнитов 26 и 27 (фиксации поворота штока 12),выключение электромагнита 36 и включение магнита 35 (фиксация шайбы 34 относительно корпуса 23). Со1}окупность показаний четырех датчиков 24, а также последовательность их поступления в блок 9 управления однозначио определяют направление от данного положения к центру отверстия заготовки 3 по перпендикуляру к центру хорды кромочного двухточечнбго контакта. Это направление является следом пересечения плоскости качания штока 12 и nosepxнести заготовки 3.Далее блок 9 вьфабатывает команды на переключение полярности одного из магнитов 26 и 27 (расфиксация штока 12), отключение магнитов 45 и 49, включение датчиков 57 и 61 и двигателей 56 и 58. По этим командам двигатели 56 и 58 записываются номинальным напряжением резонансной частоты и, развивая тягу до 5 Н, перемещают корпус 23 в горизонтальной плоскости {положение 6 , фиг. 5) в направлении полной компенсации угла перекоса dot, что фиксируется датчиками 24, 57 и 59, После этого вырабаттззваются команды на фиксацию штока 12 переключением поляри кости магнитов 26 и 27 и на реверс двигателей 56 и 58, которые с заданной дискретностью шагового режима перемещают корпус 23 и вместе с ним , шток 12 с деталью к центру отверстия в заготовке 3 (положение Г , фиг.5). Достижение .центра отверстия регистрируется датчиком 63 по резкому снижению сборочного усипия. По этому сигналу блок 9 управления вырабатыет команды на расфиксацию поворота штока 52 переключением полярности магнитов 26 и 27, вкгаочение стандартного цикла управления двигателями 56 и 58, продолжение опускания руки 5 робота. Стандартный цикл заключается в управлении двигателями таким образом, что корпус 23 совершает f-олебательные движения в направлениях хну (фиг. 3). При этом шток 2 вместе с присоединяемой деталью совершает также колебания, ограничиваемые стенками отверстия заготовки 3 (положение Э , фиг. 5), что позволяет избежать заклинивания деталей. Окончание цикла сборки производится при конечном положении собира емых (обрабатываемых) деталей, что отражено в программе, или по показа киям датчика 63, когда окончанию сборки соответствует определенное положение деталей и возрастание ус лия сборки. По этим сигналам блок управления подает команду на разжим схвата и освобождение собираемой де тали и/или отвод руки ГГР в исходное положение или следующее для продол жеНИН цикла. Формула изобретен Самоустанавливагощаяся головка робота, содержащая основной корпус ;Два дополнительных корпуса, концам трично расположенных внутри основного корпуса, один из которых - наружный подпружинен к основному корпусу в осевом направлении, а друго.й внутренний подпружинен в плоскости, перпендикулярной его оси, щток, установленный во внутреннем дополнительном корпусе и связанный с ним через сферический подшипник, платфор му с механизмом для закрепления инструмента, установленную на одном конце щтока, две пары электромагнитов, электромагниты одной из которых вьшолнены со сферическими рабочими поверхностями, один из электромагнитов пары расположен во внутреннем дополнительном .корпусе, а другой на другом конце указанного штока, датчики угловых перемещений платформь И датчики перемещений наружного дополнительного корпуса в осевом направлении и внутреннего дополнительного корпуса в плоскости, перпендикулярной оси, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия позиционирования, она снабжена дополнительной (третьей) парой электромагнитов,установленных на внутреннем дополнительном корпусе, шайбой из магиитопро водного материала, связанной со штоком через сферический подпгипниК, и установленной между полюсами электромагнитов дополнительной (третьей) .пары, промежуточной платформой с выполненными на ней взаимно перпендикулярными направляющими канавками, уст.ановленньми внутри наружного дополнительного корпуса с возможностью взаимодействия через дополнительно введенные в устройство шарики,, расположенные в указанных направляющих канавках, с внутренним и наружным дополнительными корпусами, и по крайней мере двумя прецизионными линейными двигателями, один из которых установлен на промежуточной платформе с возможностью взаимодействия с внутренним дополнительным корпусом, а другой - на наружном дополнительном корпусе с возможностью взаимодействия с промежуточной платформой, при этом электромагниты второй пары расположены по обе стороны от промежуточной платформы и один из них упруго связан с внутренним дополнительным корпусом, а другой - с наружным ,

А-И

Я

SJ

ft

Риг J