Измерительный схват промышленного робота

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для автоматизированного определения размеров захватываемых деталей. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит основание 1 и подвижные относительно него губки 3 и 4 с приводом 2 их перемещения. Датчик 6 перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а дополнительные датчики 7 и 8 перемещения губок относительно основания 1 размещены на противоположных концах губок 3 и 4. Датчики 6 - 8 подключены к измерительно-вычислительной схеме, определяющей размер измеряемой детали 5 и его отклонения от номинала. Устройство определяет как внутренние, так и наружные размеры детали в процессе ее манипулирования. При этом учитываются деформации элементов самого захватного устройства, что позволяет компенсировать погрешности измерения. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 25 J 15/00, 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4463542/31-08 (22) 19.07.88 (46) 07.11,90. Бюл. ¹ 41 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Г.В.Нежданов, О.В.Лавренев, К.Н.Явленский, Н.А.Дроздецкий и С.А.Гордеев (53) 621-229-72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1313700, кл. В 25 J 15/00, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ СХВАТ ПРОМЫШе ЛЕННОГО РОБОТА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для автоматизированного определения размеров захватываемых деталей. Целью изобретения является повышение то4ности

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для авто мати зи рован ного on редел ения размеров захватываемых деталей, Цель изобретения — повышение точности измерений за счет учета деформации элементов схвата.

На фиг. 1 представлен измерительный схват, общий вид; на фиг. 2 — измерительновычислительная схема схвата; на фиг. 3— структурная схема блока вычисления на фиг, 4 — графическая схема погрешностей измерения схвата.

Измерительный схват промышленного робота (фиг.1) содержит основание 1 с приводом 2, соединяемым с подвижными губками 3 и 4; Для захвата детали 5 предназначены рабочие части губок. Датчик

„„5U„„1604604 А1 измерений. Устройство содержит основание 1 и подвижные относительно него губки

3 и 4 с приводом 2 их перемещения. Датчик

6 перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а дополнительные датчики

7 и 8 перемещения губок относительно основания 1 размещены на противоположных концах губок 3 и 4. Датчики 6-8 подключены к измерительно-вычислительной схеме, определяющей размер измеряемой детали 5 и его отклонения от номинала. Устройство определяет как внутренние, так и наружные размеры детали в процессе ее манипулирования, При этом учитываются деформации элементов самого захватного устройства, что позволяет компенсировать погрешности измерения. 1 з,п,ф-лы, 4 ил.

6 перемещения губок друг относительно друга установлен вблизи рабочей части губок 3 и 4, Второй 7 и третий 8 дополнитель- 4Ъь ные датчики перемещения губок О относительно основания установлены относительно первого датчика 6 с противопо- ф, ложной стороны оси привода 2, предпочтительно на противоположных от рабочих концах губок 3 и 4.

Измерительно-вычислительная схема (фиг.2) содержит три блока 9 — 11 измерения, входы которых соединены с выходами датчиков 6 — 8 перемещения. Выходы трех блоков 9-11 измерения . соединены с соответствующими входами блока 12 вычисления, выход первого блока 9 измерения также соединен с входом блока 13 задания режима, выход которого соединен с входом блока 2 вычисления, который своим выхоK1U1 — КзЦз — К4 — 04 — К60гу6 при определении

12 16 наружных размеров;

0вых = вых К101 — Кз0з — К4 04 + К60гу6 при определении внутренних размеров, 3 16 дом соединен с блоком 14 сравнения. Каждый из датчиков 6-8 может быть выполнен, например, в виде бесконтактного индуктивного датчика, состоящего из двух частей— катушки индуктивности и ферритового стержня.

Блоки 9-11 измерения идентичны и выполнены по стандартной схеме. Каждый блок включает последовательно соединенные измерительный автогенератор и частотный детектор, аналоговый выход которого является выходом блока измерения. Датчик включен в колебательный контур измерительного автогенератора, частота которого пропорциональна перемещению подвижной части датчика относительно неподвижной. Выход первого блока измерения 9 подключен к первому входу блока вычисления 12 и входу блока задания режима.

Блок задания режима 13 выполнен, например, в виде аналогового компаратора, имеющего аналоговый вход и цифровой выход.

Блок вычисления 12 (фиг.3) выполнен в виде аналогового арифметического устройства и содержит управляемый инвертор 15 и сумматор 16; К одному из входов управляемого инвертора 15 подключено постоянное напРЯжение 0гу6, пРопоРциональное толщине губок. Блок 14 сравнения представляет собой двухпороговый аналоговый компаратор.

Измерительный схват работает следующим образом.

В исходном состоянии, в зависимости от того, какой размер детали определяется, внутренний или наружный, губки 3 и 4 схвата приводятся соответственно в сведенное где 0

Напряжение с выхода блока 12 вычисления поступает на вход блока 14 сравнения, где сравнивается с порогами, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям размера.

Алгоритм Оасчета следующий:

ЕСЛИ Овых 2 0пор1, тО РаЗМЕР."МЕНЬше";

ЕСЛИ 0пор1 < 0вых < 0пор2, тО РазМЕР "В допуске"; если 0вых 0пор2, то размер больше .

При разведенных или сведенных губках; схвата на выходе блока 14 сравнения будет

04604 4 либо в разведенное состояние. На выходе датчиков имеется частотный сигнал, соответствующий взаимному положению частей датчиков, При этом частота колебаний автогенераторов блоков 9-11 измерения является либо максимальной (для разведенного состояния губок 3 и 4 схвата), либо минимальнойй (для сведенного состояния).

На выходе блоков 9-11 измерения.при этом появляется постоянное напряжение

U ðàçâ (для разведенного схвата), либо U св (для сведенного схвата), = 9,10,11. Эти напряжения поступают на соответствующие входы блока 12 вычисления, а на вход блока 13 задания режима поступает сигнал с выхода блока 9 измерения, который сравнивается в нем с опорным напряжением

Uоп, где U св <0оп< 0 раза °

g 9

Алгоритм работи блока задания режима

13 при этом следующий:

0 1з Uo, если Овх акоп, 1З 1З >

1З 1З

02 . если Овх < О с и

1 где Uo Ф U2 - сопзт.

Сформированный таким образом сигнал поступает с выхода блока 13 на соответствующий вход блока 12 вычисления, т.е. на

30 вход управляемого инвертора 15. В зависимости от этого сигнала коэффициент передачи управляемого инвертора 15 по его остальным входам равен либо

-1 (при 0вых = 0о ), либо+1 (при

1З 1З

1З 1З

0 вых =02 ).

Таким образом, на выходе сумматора 16 блока 12 вычисления появляется напряжеНМ8 0вых

16, 3 индикация "больше" или "меньше" соответственно.

При захвате детали под действием привода перемещаются иэ исходного положе50 ния s п р оoм еeж yу тTоoч нHоoеe, при этом вследствие усилия привода появляется перекос губок схвата, его упругие деформации и медленное перемещение (ползучесть) губок. Это находит отражение в том, что фактическое

<< положение губок схвата отличается от идеального в точках установки датчиков на величину Ьх1, hx2, Ьхз, которая приводит к отклонению от идеального значения частоты измерительных автогенераторов и, соот5 1604604 ветственно, напряжений на выходе блоков

9-11 измерения: т

09 Ug ид + д0

U1o = U1o " + Д0!о;

U« =0«"" Д0«.

K!0!. Кз0з

1г

К!01 — Кэ0з—

K4U4 — к50губ при определении наружных размеров:

K4U4 — К50губ при определении внутренних размеров;

9 . хз и х4 могут быть выбраны эа счет установки датчиков так, чтобы обеспечивалось хз + Х4 Хср = О.

При приложении усилия механизма привода и захвата измеряемой детали происходит изгиб и перекос губок, приводящий к появлению погрешности определения размера детали. При этом равенство хз+ х4— хср = 0 наРУшитсЯ и величина (x3+ х4 — хср) будет пропорциональна величине погрешности определения размера

Ь(1 = К (X3 + Х4 Хср).

Коэффициент К определяется исходя из того, что при перекосе

Дхз= гз sin V1; дх4 = Г4 Stn Ч2; дх1 = Г1 (stn V! + sin Ч2), где Ч1,2 — угол перекоса губок;

r1, гз, r4 — расстояние от мгновенного центра вращения губок до места установки соответствующего датчика.

Отсюда

x3+ х4 хср = дхэ+дх4+д х! = r3 Sin V1

+ Г4 stn Ч2 Г1 (sin Ч! + sin Чг), ! при гэ = r4 получают — x1+(=+ ) =x1+h и! пг

2 2

0з — напряжение на выходе 2-го блока

10 измерения;

Оз=01о=Вз хз;

U4-напряжение на выходе 3-ro блока 11 измерения, 04 011 84 Х4;

x1 — расстояние между внутренними рабочими (захватывающими) частями губок.;

x2 — расстояние между наружными (захватывающими) частями губок; хз,4- расстояние между губками 3 и 4 и основанием 1 в месте установки датчиков 7 ив; хср- расстояние между центрами губок.

Коэффициенты К1,Кз,К4,K5 определяются на основании следующих положений. Из геометрических соотношений.(фиг.4) следует, что при определении наружных размеров й(1 = r1 гз — г! где 01 — напряжение на выходе 1-го блока измерения, 01=0g=81x

2 2

Х1 = )нар + ДХ1, нар =X1 дх! =Хср дх!

При этом Ug,1о,!! " отражает размер деалей в схвате робота, а AUg,1o,« — погреш-, 1 ность измерения. !

Компенсация погрешностей схвата ocy- ществляется путем их линейной комбинации в блоке 12 вычисления, выходное напряжение которого равно

sin V!+ sin V2

40 r3 Г1

Отсюда

При определении внутренних размеров из геометрических соотношений следует:

1вн Х2+ дХ2= Хср+ дХ2+ П, где 1нар — определяемый наружный размер детали; вн — определяемый внутренний размер детали.

При отсутствии изгиба и перекоса губок

ХЗ + Х4 — Хср = СОПЯ х — Дх! — h = — — К(+

01 03 04 ср 8! Вз 84 х +hh2+h = — +K(— +—

01 ЦЗ 04 ср

81 ВЗ 84

К—

Г1

45 ГЗ Г1

При определении внутренних размеров погрешности Лхг = дх1, так как геометрия расположения датчиков остается неиэмен5О ной, а знак учитывается в формуле для определения действительного размера. Тогда величина размера детали может быть определена следующим образом

0!) — б при определении

0 б

81 85 наружного размера. — — ) + — - при определении

01 U б

81 85 внутреннего размера.

7 1604604 8

Приведенное выражение определяет где Kl — масштабирующий коэффициент. алгоритм работы блока 12.вычисления, на- Коэффициенты при суммировании сигпряжение на входе которого 0вых пропор- налов датчиков определяются соотношени12 ционально определяемому размеру детали: ем

Овых К 1

12 5

Kl . KIK KIK Kl К К! — 01 — — 0з + — 04 0> + — 0гу5 при определении наружного

b> Ьз 84 8< . 85 размера;

0вых— .а

Kl К!К KIK KIK Kl ф 1+ 80з+ 8 04 — 8 01+@4У5 при определении внутреннего размера;

Таким образом, коэффициенты К>, Кз, К4, К5 имеют вид:

Kl = — (1 + K)

Kl

81

KIK .

Вз

„Kl К, 84

KI

К5 =

8 выражениях для К>, Кз, К4 верхний знак соответствует определению наружных размеров, а нижний, — внутренних.

Таким образом, измерительный схват промышленного робота может осуществля;ь определение внутренних и наружных размеров деталей в процессе захвата и переноса с учетом деформации элементов захватного устройства, что существенно увеличивает точность контроля.

Формула изобретения

1. Измерительный схват промышленноm робота, содержащий основание, подвижные относительно него губки с приводом их! перемещения, датчик перемещения губок друг относительно друга, состоящий из двух частей, одна из которых закреплена на одной из губок, а другая — на другой губке, при этом выход датчика перемещения подключен к измерительно-вычислительной схеме, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя дополнительными датчиками перемещения губок относительно основания, каждый из которых также состоит из двух частей, одна из которых закреплена на соответствующей губке, а другая на основании, при этом выходы дополнительных датчиков перемещения подключены к соответствующим входам измерительно-вычилительной

30 схемы

2. Измерительный схват по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что датчик перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а

З5 дополнительные датчики перемещения установлены на противоположных концах губок, причем привод перемещения губок расположен между датчиком перемещения губок и дополнительными датчиками перетц мещения.

1604604

1604604

Составитель А.Ширяева

Редактор А.Козориз Техред М. Морге нтал Корректор Э.Лончакова

Заказ 3422 Тираж 695 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина; 101