Устройство для программного управления манипулятором Советский патент 1982 года по МПК G05B19/43 B25J9/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено для управления промышленными работами. Известно устройство для управления перемещением подвижных узлов, например, исполнительными механизмами. Устройство содержит датчики поло жения подвижных узлов, взаимодейству щие с кулачками. Датчики положения выполнены в виде комплекта двуплечих рычагов, а кулач|;(и выполнены в виде кодирующих гребенок Г 1. Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и схе мы управления, в результате чего сни жается надежность устройства. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для программного управления манипулятором, содержащее вал с кулачками и гидравлические при воды по числу степеней свободы манипулятора 2 . К недостаткам указанного устройства относится низкая точность функционирования и малая возможность позиционирования только в конечных тонках хода гидравлических приводов. Цель изобретения - повышение точности и увеличение числа точек позиционирования. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для программного управления мани пуля торсхм, содержащее вал с кулачками, выполненными в виде съемных шайб, и гидравлические приводы по числу степеней свободы манипулятора, дополнительно содержит узел подпитки и однополостные цилиндры прямого и обратного хода, разбитые на группы, число которых соответствует числу степеней свободы манипулятора, причем каждый однополое тный цилиндр прямого хода соединен со штоковой полостью, каждый однополостный цилиндр обратного хода соединен с поршневой полостью своего 39 гидравлического привода, а полости всеходнополостных цилиндров соединены с узлом подпитки. Предлагаемое устройство позволяет пррграммировать не только моменты на чала движений и время перемещения, но и с достаточно высокой степенью точности величину перемещений с возможностью остановки в любых Hanepejq заданных промежуточных точках. На чертеже показана принципиальная схема устройства для программного управления манипулятором. Манипулятор 1 состоит из отдельных связанных между собой звеньев 2-6. Число этих звеньев определяется числом степеней свободы манипулятора. Звено 2 - гидроцилиндр двустороннего действия - является станиной и предназначено для подъема и опускания захваченного объекта. На его поршне закреплен неполноповоротный ги.продвигатель 3 перемещения манипулятора в горизонтальной плоскости. На его корпусе закреплен гидроцилиндр k двустороннего действия, обеспечивающий возвратно-поступатель ное движение захвата в горизонтальной плоскости. На штоке этого цилинд ра закреплен неполноповоротный гидродвигатель 5 вращения захвата 6. Программное устройство 7 состоит из кулачкового вала 8 со съемными шайбами 9. Вал 8 связан с двигателем 10 через муфту 11 предельного момента и редуктор 12 с командоаппаратом 13 и посредством кулачковых шайб с однополостными гидроцилиндрами 14. Причем количество шайб и цилиндров равно числу точек позиционирования манипулятора. Шайбы воздействуют на штоки 15 цилиндров за счет различных профилей кулачков, которые выбираютс в зависимости от программы движений звеньев манипулятора. Однополостные цилиндры 1 связаны с полостями гидроприводов поворотных и поступательных движений звеньев манипулятора трубопроводами 16 и разбиты на группы, причем количество групп равно ко личеству гидроприводов манипулятора, а каждая из групп в свою очередь раз бита на цилиндры прямого и обратного ходов, первые из которых связаны с поршневыми, а вторые с штоковыми полостями соответствующих гидроприводо манипулятора. Увеличение числа однополостных цилиндров в группах обес2печивает увеличение числа точек позиционирования звеньев манипулятора. Для пополнения замкнутых объемов систем.,образованных однополостными цилиндрами П, трубопроводами 16 и полостями гидроприводов поворотных и поступательных движений звеньев манипулятора предусмотрены узлы 17 подпитки системы рабочей жидкостью в виде емкости, выполненной жидкостью под избыточным давлением и связанной через обратные клапаны 18 с трубопроводами 16. Устройство работает следующим образом. Сначала определяют программу движения каждого из звеньев манипулятора, т.е. задают величины поступательных и поворотных движений звеньев и порядок их выполнения. В соответствии с этим набираются кулачковые шайбы с нужным для каждого движения профилями и устанавливаются на вал 8. При этом для каждой группы однополостных цилиндров кулачковые шайбы устанавливаются с двумя различными профилями. Первые воздействуют на одну половину однополостных цилиндров и обеспечивают прямой ход привода звена манипулятора, а вторые воздействуют на другую половину этих цилиндров и обеспечивают обратный ход. Если движение звена манипулятора осуществляется не на полный ход привода, то в каждой половине группы его однополостных цилиндров устанавливаются кулачковые шайбы с одинаковыми профилями, не вызывающие движения штоков некоторых однополостных цилиндров. При этом установкой таких шайб можно изменять ход приводов звеньев манипулятора ступенчато, и выбирать нужные точки позиционирования в пределах зоны движения звеньев манипулятора. После установки кулачковых шайб на вал 8 устройство запрограммировано и работает следующим образом. Включается двигатель 10, и вращение через муфту 11 и редуктор 12 передается командоаппарату 13 к валу 8. Командоаппарат включает внешнее оборудование, например пресс или станок, а вал В поворачивает закрепленные на нем кулачковые шайбы 9 на один оборот. При этом все звенья манипулятора совершают полный цикл движений, например, для звена 2 манипулятора. При повороте вала 8 штоки пер59

вой половины однополостных цилиндров 1 вдавливаются в полости за первую половину оборота вала. При этом жидкость из их полостей выдавливается в поршневую полость гидроцилиндра k двухстороннего действия и происходит подъем манипулятора вверх. При движении поршня гидроцилиндра жидкость из его штоковой полости перетекает по трубопроводу 16, в полости однополостиых цилиндров и второй половины группы, а их штоки выдавливаются из полостей и не теряют контакта с поверхностями кулачков. За вторую половину оборота вала 8 происходит обратный процесс и привод звена приходит в исходное положение, т.е. под действием кулачковых шайб вдавливаются штоки второй половины группы, а штоки первой - выдавливаются.

Аналогично осуществляется работа всех остальных звеньев манипулятора.

Применение предлагаемого устройства для программного управления манипуляторрм позволяет существенно упростить устройство за счет отсутствия промежуточных распределительных ycтpoйctв и повысить точность и многопозиционное т ь за счет силового замыкания противополостей гидроцилиндров и изменения объёма жидкости вытесняемой за один оборот кулачкового

вала в полости гидроцилиндров манипулятора.

1|ормула изобретения

Устройство для программного управления манипулятором, содержащее вал с кулачками, и гидравлические приводы по числу степеней свободы манипулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и увеличения числа точек позицио «1рования оно содержит узел подпитки и группы однополостных цилиндров прямого и обратного хода, число групп соответствует числу степеней свобода манипулятора, причем каждый одиополостный цилиндр прямого хода соединен со штоковой полостью, каждый однополостный цилиндр обратного хода соединен с поршневой полостью своего гидравлического привода, а полости всех однополостных цилиндров соединены с узлом подпитки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР W 515633, кл. В 25 J 9/00,. 19(73.

2.Пне вмати чес кие сиетемы управления станками, прессами и другими наатнами. Альбом схем И., НИИ по машиностроению. 1971, с. 181 (прототип).