ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании станков ЧПУ.
Известен промышленный робот SU 1304292, содержащий шарнирно связанные звенья, силовые цилиндры, штоки которых через фиксатор, имеющий стержень, шарнирно связаны с соответствующими звеньями, а корпусы - с основанием, и систему управления, отличающийся тем, что с целью повышения производительности и срока службы за счет снижения ударных нагрузок каждое звено снабжено ограничителем хода поршня силового цилиндра, выполненным в виде шарнирно связанного со звеном стержня, на конце которого расположен первый упругий элемент, взаимодействующий с корпусом силового цилиндра, а в поршневой полости силового цилиндра расположен второй упругий элемент, при этом стержень фиксатора параллелен стержню ограничителя хода поршня.
Его недостатками являются низкая приемистость, ненадежность, невозможность быстрой смены выполняемой программы управления, кроме того, подобные модели роботов морально устарели.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является промышленный робот РФ 2189899, содержащий манипулятор с основанием и несколькими степенями подвижности, каждая из которых обеспечена посредством оси, снабженной механическим приводом и электродвигателем, установленное на манипуляторе электрооборудование и систему управления с приводом, соединенным с электродвигателями, и датчиками положения и скорости, снабженный блоком обработки данных, блоком памяти, введенным в систему управления, а также переходными устройствами и переходными валами, при этом в качестве электродвигателей использованы синхронные электродвигатели переменного тока, установленные на осях манипулятора посредством переходных устройств и соединенные с помощью переходных валов с валами, предусмотренными в механических приводах, в качестве датчиков положения и скорости использованы встроенные в упомянутые синхронные электродвигатели переменного тока резольверы, блок обработки данных установлен на основании манипулятора и соединен с резольверами и системой управления, привод которой выполнен цифровым, а блок памяти выполнен из условия обеспечения возможности введения в него динамических и кинематических параметров манипулятора в зависимости от его типа.
К его недостаткам относится то, что:
- наличие на осях степеней подвижности манипулятора робота прецизионных электронных датчиков положения приводит к снижению износостойкости конструкции робота, увеличению себестоимости производства и значительно усложняет алгоритм управления;
- сложные геометрические формы и индивидуальность каркаса механических приводов приводят к высокой себестоимости и низкой технологичности конструкции;
- сложные методы управления требуют особой подготовки специалистов и сужают сферу возможного использования робота.
В предлагаемой конструкции технический результат достигается расширением функциональных и технологических возможностей робота, использованием робота в более широкой области применения и повышением его эксплуатационной надежности, снижением себестоимости за счет выбора простых геометрических форм элементов каркаса, их унифицированностью и высокой степенью повторяемости, использованием шаговых электродвигателей в качестве приводов и использованием простых методов управления.
Сущность полезной модели заключается в том, что робот содержит манипулятор с несколькими степенями подвижности, каждая из которых обеспечена осью, снабженной редуктором и электродвигателем. Устройство также включает в себя магнитные концевые датчики, электронный блок управления и набор рабочих инструментов. Блок установлен на основании манипулятора и соединен с электродвигателями и магнитными концевыми датчиками. Электродвигатели установлены с помощью переходных устройств и снабжены гибкими муфтами для сочленения с валами редукторов. Каркас манипулятора унифицирован и изготовлен из листового материала.
В результате обеспечивается расширение функциональных и технологических возможностей конструкции, многовариативность исполнения, простота сборки, высокая точность позиционирования, надежность и ремонтопригодность в результате изготовления деталей с высокой степенью повторяемости.
Для этого в промышленном роботе, содержащем манипулятор с несколькими степенями подвижности, каждая из которых обеспечена осью, используются шаговые электродвигатели, установленные на осях манипулятора посредством переходных устройств и соединенные муфтами с валами, предусмотренными в редукторах. В качестве концевых датчиков используются неподвижно установленные на каркасе редуктора датчики магнитного поля, создаваемого магнитом, встроенным во входной вал редуктора. Электронный блок управления установлен в основании манипулятора и соединен с датчиками магнитного поля и электродвигателями. Вал двигателя соединен со входным валом редуктора посредством упругой муфты, а выходной вал редуктора соединен с валом механического привода шлицевым соединением.
В зависимости от сферы применения рабочий инструмент может представлять собой: шпиндель (фрезерный / фрезерно-токарный станок), экструдер (3д принтер / литейный станок), лазер (лазерно-гравировальный станок) и т.п.
Промышленный робот содержит:
1 манипулятор
2 основание
3 кабель управления
4 кабель питания
5 электродвигатель
6 переходные устройства
7 редуктор
8 датчик магнитного поля
9 магнит
10 обходной контур
Манипулятор 1 с нужным количеством степеней подвижности, каждая из которых обеспечена осью, снабженной редуктором 7 и электродвигателем 5, установлен на основании 2, которое содержит ось подвижности, кабель управления 3 и кабель питания 4, электронный блок управления (не показано). В вал редуктора 7 вмонтирован магнит 9, а на корпусе крепится датчик магнитного поля 8. Обходной контур 10 устанавливается при необходимости соблюсти условие параллельности, наложенное на какое-либо плечо. Шаговые электродвигатели 5 установлены на осях манипулятора с помощью переходных устройств 6 (Фиг. 1). Электронный блок управления выполняет следующие функции:
- задает и контролирует угол поворота шаговых двигателей в зависимости от заложенной программы управления;
- управляет рабочим инструментом (задает и поддерживает необходимую скорость вращения шпинделя, температуру экструдера, мощность излучения лазера);
- считывает с внешнего накопителя программу управления либо загружает программу управления с ЭВМ. Таким образом, выполнение программы не зависит от связи с ЭВМ в процессе работы.
Промышленный робот работает следующим образом.
При включении системы начинается загрузка системной программы, после этого проводится самодиагностика узлов и блоков с целью анализа их работоспособности, при этом, если найдена неисправность, сообщается ее номер и дается возможность устранения ошибки. Если ошибки не найдены, происходит загрузка выбранной рабочей программы робота. При окончании загрузки программы происходит ее исполнение роботом по получении им стартовой команды и при соблюдении условий работы при запуске. Электронный блок управления через кабели моторов 3 приводит в движение электродвигатели 5, которые, в свою очередь, через переходные валы приводят в движение оси степеней подвижности манипулятора 1 робота.
Преимуществом данной полезной модели является быстрое и технологичное создание инновационных станков с ЧПУ с расширением их функциональных и технологических возможностей и увеличения их эксплуатационной надежности и невысокой себестоимостью изготовления, которая значительно расширит рынок.
Источники информации
1. Промышленный робот SU 1304292. Заявка 3786756/08 от 11.07.1984. Авторы: Софронов, Панасенков, Назаров.
2. Промышленный робот РФ 2189899. Заявка 2000126426/02 от 19.10.2000. Авторы: Жеребятьев К.В., Чернов Н.С., Подколзин В.И., Адаменко И.Э.