Способ контроля положения осей вращения, преимущественно цилиндрических шарниров руки манипулятора Советский патент 1993 года по МПК B25J11/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к робототехнике, и касается определения отклонения расположения осей вращения от параллельности и перпендикулярности и их торцевого биения.

Известен способ определения параллельности осей вала относительно шпинделя станка, заключающийся в том, что в шпинделе укрепляют державку с индикатором, щуп которого движением стола или шпинделя перемещают вдоль образующей контролируемого вала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем показа- ния индикатора при этом не должны изменяться.

Недостаток указанного способа, основанного на измерении расположения осей вала и шпинделя посредством индикаторных приборов, заключающийся в отсутствии возможности его применения при определении положения осей вращения шарниров руки промышленного робота, в частности их параллельности. Это вызвано тем, что щуп индикаторного прибора следует перемещать вдоль образующей оси вращения шарнира, в то время как в реальных шарнирных узлах робота невозможно осуществить такое перемещение щупа вдоль оси, особенно это касается объемных узлов шарниров с волновыми зубчатыми редукторами.

Известен способ определения перпендикулярности оси вала к оси шпинделя станка, заключающийся в том, что в шпинделе укрепляют державку с индикатором и выполняют полный оборот шпинделя, в процессе которого контролируют максимальные показания индикатора в моменты касания щупа оси вала, при этом показания индикаторов сравнивают.

Этот способ наиболее близок к изобретению, поэтому он выбран в качестве прототипа. Однако нецелесообразно использовать при определении положения осей вращения руки промышленного робота, так как необходимо дополнительное устройство по фиксации индикатора в осях вращения шарниров руки, что обеспечить с высокой точностью невозможно, но возможность измерения расположения осей вращения посредством индикаторных приборов является наиболее целесообразной и приемлемой при определении положения осей вращения шарниров руки робота, в частности их параллельности, перпендикулярности и торцевого биения. При этом в процессе реализации способа должна обеспечиваться универсальность выполняемого процесса, т.к. возможность использования для определения как параллельности осей

вращения, так и их перпендикулярности и торцевого биения, что по способу, который принят в качестве прототипа, неосуществимо. Кроме того, способ должен обеспечивать возможность проверки всех осей вращения шарниров руки, причем время проверки должно быть незначительным, что можно достигнуть за счет одновременной проверки как параллельности осей враще0 ния, так и их перпендикулярности и торцевого биения. Отмеченное в целом является критерием эффективности способа. В известном способе, который выбран в качестве прототипа, эффективность способа низка.

5 Целью изобретения является упрощение процесса, повышение его эффективности за счет осуществления комплексной проверки и обеспечение универсальности способа.

0 Поставленная цель достигается тем, что по способу определения положения осей вращения шарниров руки манипуляторов и основанного на измерении расположения осей относительно измерительной базовой

5 поверхности посредством индикаторных приборов, согласно изобретению, щуп индикаторного прибора подводят к цилиндрической и торцевой поверхностям оси вращения шарнира руки, после чего регйст0 рируют показания индикаторов, принимая их за контрольные, затем осуществляют поворот контролируемой оси вращения на угол 90 градусов и регистрируют второе показание каждого индикатора, далее раз5 ворачивают нижерасположенную к контролируемой оси взаимно перпендикулярную ось вращения на угол 180 градусов и регистрируют третье показание каждого индикатора, после этого производят разворот

0 контролируемой оси вращения на угол 90 градусов в обратном направлении от ранее выполненного разворота и регистрируют четвертое показание каждого индикатора, после чего осуществляют сравнение всех

5 зарегистрированных показаний индикаторов с соответствующими контрольными показаниями. Кроме того, подвод щупов индикаторных приборов к цилиндрической и торцевой поверхностям оси вращения

0 производят по противоположным концам оси вращения.

Сравнение изобретения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна. При изучении других изве5 стных технических решений в данной области признаки, которые отличают изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена кинематическая схема манипулятора и указаны места подвода щупов индикаторных приборов к осям вращения шарниров руки.5

Манипулятор содержит шарнирную руку, состоящую из последовательно сочлененных шарнирных звеньев 1-6, нижнее звено 1 которой, установлено на неподвижном основании 7. Основание 7 является 10 базовой поверхностью и совпадает с измерительной базовой поверхностью. Звено 1 установлено с возможностью поворота оси вращения 8 в корпусе основания вокруг оси Zi. В верхней части звена 1 шарнирно смон- 15 тировано звено 2 руки манипулятора, которое имеет возможность поворота оси вращения 9 вокруг оси Х2. На основании 7 установлены державки индикаторных приборов 1.0 и 11. Щуп индикаторного прибора 20 10 касается цилиндрической поверхности оси вращения 9, а щуп индикаторного прибора 11 - ее торцевой поверхности. При этом щупы индикаторных приборов 10 и 11. подведены к оси вращения 9 до взаимодей- 25 ствия с последней на противоположные концы.

В верхней части звена 2 установлена ось вращения 12 звена 3, имеющая возможность поворота вокруг оси Хз. К цилиндри- 30 ческой поверхности оси вращения 12 подведен индикаторный прибор 13, а к ее торцевой поверхности - индикаторный прибор 14. Индикаторные приборы 13 и 14 подведены к оси 12 до взаимодействия с ней 35 посредством щупов на ее противоположные концы,

В верхней части звена 3 шарнирно смонтировано звено 4, которое установлено с возможностью вращения его оси 15 вокруг 40 оси Z4. В верхней части звена 4 шарнирно смонтированы ось вращения 16 звена 5 с возможностью поворота вокруг оси Хб. К цилиндрической и торцевой поверхностям оси 16 подведены щупы индикаторных при- 45 боров 17 и 18 соответственно, установка которых осуществлена на противоположные концы оси вращения 16.

В верхней части звена 5 смонтирована ось 19 вращения выходного звена 6. К тор- 50 цевой поверхности звена 6 подведен щуп индикаторного прибора 20. Выходное звено 6 имеет возможность вращения оси 19 вокруг оси Ze.

Способ реализуют следующим обра- 55 зом.

К цилиндрической поверхности свободного конца оси 9 подводят щуп индикаторного прибора 10, а с другого конца - к торцевой поверхности оси 9 щуп индикаторного прибора 11. После установки приборов 10 и 11 регистрируют их показания, которые принимают за контрольные. Затем производят поворот контролируемой оси 9 на угол 90 .градусов вокруг оси Ха, при этом изменится наклон звена 2, и регистрируют второе показание индикаторов 10 и 11.

После завершения регистрации вторых показаний индикаторных приборов 10 и 11 разворачивают ось вращения 8, которая перпендикулярна оси 9 и расположена ниже последней, на угол 180 градусов вокруг оси Zi. При этом осуществляется совместный поворот звена 1 с осью вращения 9, по выполнению которого регистрируют третье показание индикаторов 10 и 11. После этого производят разворот контролируемой оси 9 на угол 90 градусов вокруг оси Х2 в обратном направлении от ранее выполненного разворота и регистрируют четвертое показание индикаторов 10 и 11. При этом точки касания щупа индикатора 10 цилиндрической поверхности оси 9 располагаются на одной прямой - образующей для контрольного и четвертого замеров и на другой для второго и третьего замеров, которые находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

При сравнении вторые, третьи и четвертые зарегистрированные показания индикаторных приборов 10 и 11 в моменты касания их щупов с соответствующими поверхностями оси вращения 9 не должны отличаться от соответствующих контрольных показаний, а должны быть в пределах допустимых отклонений. При этом обеспечивается, во-первых, параллельность оси вращения 9 относительно измерительной базовой поверхности; во-вторых, перпендикулярность оси вращения 8 к измерительной базовой поверхности и оси 9; в-третьих, отсутствие биения оси 9 и симметричность ее установки относительно звена 1. При этом параллельность оси 9 определяется сравнением показаний индикатора 1.0. а именно контрольного показания с четвертым и второго с третьим. Точки касания щупа при этих замерах расположены на соответствующих образующих и лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Перпендикулярность оси 8 определяется сравнением показаний контрольного замера с четвертым или второго с третьим, а также дополнительно по показанию индикатора 11. Симметричность установки оси 9 и торцевое биение определяются по показаниям индикатора 11.

После определения положения оси 9 аналогичным образом производят определение положений: оси 12 вращения звена 3

посредством индикаторных приборов 13 и 14 при зафиксированном положении звена 2 относительно звена 1: оси вращения 15 звена 4 и оси вращения 16 звена 5 посредством индикаторных приборов 17 и 18 при зафиксированных положениях нижерасположенных звеньев 1.2 иЗ; оси вращения 19 выходного звена 6 посредством индикатор- ного прибора 10 при зафиксированных положениях всех остальных звеньев руки манипулятора.

Использование разработанного способа позволяет: - . /

- упростить процесс, так как индикаторные приборы неподвижно зафиксированы на основании и относительно их осуществляют разворот осей вращения, тем самым . исключая необходимость перемещения индикаторов;

- повысить эффективность способа за счет комплексного определения параллельности одной оси, а также перпендикулярности другой оси вращения (нижерасположенной) одними и теми же операциями, что обеспечивает возмож- ность сократить время. Кроме того, обеспечивается возможность проверки всех шарниров руки манипулятора;

- повысить универсальность способа за счет обеспечения возможности определения как параллельности осей вращения, так и перпендикулярности, а также их торцевого биения и симметричности установки.

Формула изобретения

1. Способ контроля положения осей .вращения, преимущественно цилиндрических шарниров руки манипулятора, при котором осуществляют ряд измерений положения поверхности вала с помощью индикаторных приборов, щуп одного из которых подведен к цилиндрической поверхности вала, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения технологических возможностей, индикаторные приборы устанавливают на основании манипулятора, а щуп второго прибора подводят к торцовой поверхности вала и производят ряд последовательных измерений при поворотах вала вокруг своей продольной оси на 90° и при поворотах вала вокруг оси, перпендикулярной его продольной оси, на 180.

2. Способ по п. 1,отличающий с я тем, что, с целью удобства контроля, контрольные приборы устанавливают у разных концов вала.--.

Использование: при настройке манипуляторов. Сущность изобретения: подводят индикатор 10 к цилиндрической поверхно- ctn оси 9, а индикатор 11 - к ее торцевой поверхности после чего осуществляют разворот оси 9 вокруг продольной оси Х2 на угол 90 градусов, разворот нижней оси 8, которая перпендикулярна оси 9, на угол 180 градусов И последующий разворот оси 9 на угол 90 градусов в обратную сторону. При этом регистрируют показания индикаторов 10 и 11, которые сравнивают с соответствующими контрольными показаниями, по ре-1 зультатам чего судят о параллельности оси 9 измерительной базовой поверхности 7, перпендикулярности оси 8 измерительной базовой поверхности 7, о торцевом биении оси 9 и ее симметричности расположения относительно звена 1 Аналогичным образом осуществляют определение положения осей 12, 15, 16 и 19. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ш