專利名稱：機(jī)器人預(yù)選定位控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人預(yù)選定位控制系統(tǒng)，尤其適用于模鍛、沖壓、焊點(diǎn)等熱加工生產(chǎn)領(lǐng)域的送料機(jī)器人(或稱機(jī)械手，下同)。
現(xiàn)有的機(jī)器人控制系統(tǒng)，70年代初多用電液伺服閥，但因液體粘度隨溫度而變化，引起定位點(diǎn)(零點(diǎn))漂移，其重復(fù)定位精度大多只能達(dá)到±1mm，且其價格較貴。70年代末國內(nèi)外開始采用交直流伺服電機(jī)驅(qū)動，它雖能提高重復(fù)定位精度，但因其造價更高不易推廣。同時由于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中傳送用的機(jī)器人，尤其是鍛造及沖壓等部門所用機(jī)器人的控制系統(tǒng)均為簡單的點(diǎn)位控制，由于它們的生產(chǎn)環(huán)境溫度變化大，所以上述兩種系統(tǒng)更不適于其應(yīng)用。因此，國內(nèi)外均在提倡發(fā)展經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人。例1977年《機(jī)床與液壓》第4期上刊出“機(jī)床的電液數(shù)控裝置”一文提出了用預(yù)置幾種不同容量的油輸入執(zhí)行缸中，以得到不同定位點(diǎn)的控制方法。但其缺點(diǎn)是它的預(yù)置的容量不可變，即其行程(位移)量或定位點(diǎn)是固定的，是非可編程的，所以無使用價值；又例如天津大學(xué)編著的《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)》一書中提出的“多點(diǎn)定位緩沖裝置”涉及機(jī)械院機(jī)械研究所設(shè)計的輥鍛機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng)，其定位點(diǎn)位置是可調(diào)的。但缺點(diǎn)是工步的順序是不可調(diào)的，即系非完全可編程，且機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。
本發(fā)明的目的在于克服目前機(jī)器人控制系統(tǒng)存在的價格高，不易普及推廣，以及不能改變定位點(diǎn)，位置和工步順序不可調(diào)等缺點(diǎn)，
本發(fā)明的目的在于克服目前機(jī)器人控制系統(tǒng)存在的價格高，不易普及推廣，以及不能改變定位點(diǎn)位置和工步順序不可調(diào)等缺點(diǎn)，提供一種性能優(yōu)良，價格低的預(yù)置式可變流體(液體或氣體，下同)的多點(diǎn)定位控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種機(jī)器人預(yù)選定位控制系統(tǒng)由計量缸、執(zhí)行缸、位置預(yù)選儲存器(簡稱儲存器，下同)，行程緩沖裝置、液壓(氣動)元器件，開關(guān)及可編程控制器(PC機(jī))等組成。其特征在于位置預(yù)選儲存器由固定在機(jī)架G上的計量缸M，與軸1固定的動葉片M—1和缸體M—3內(nèi)壁固定的定葉片M—2，以及裝在它的伸出軸1上的若干個預(yù)置盤15、預(yù)置塊11、12、13和開關(guān)14，以及固定在機(jī)架上的金屬外殼2等組成，且缸體兩側(cè)排氣(油)孔a、b及進(jìn)氣(油)孔c、d經(jīng)電磁閥、節(jié)流閥、管路等液壓元件與動力源21及執(zhí)行缸E等相連；行程緩沖裝置可由電磁閥3、4及節(jié)流閥18等組成，或由閥芯3—1、彈簧3—2及閥體3—3等組成的緩沖閥3a。
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明在

圖1、2及3中，E是機(jī)器人某一運(yùn)動(回轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動)的執(zhí)行缸，M是計量缸(采用擺動式缸，下同)用于預(yù)置一定量的油或氣，將此預(yù)置的油(氣)輸入執(zhí)行缸即可得一定的行程或轉(zhuǎn)角(即某一定位點(diǎn))，P是位置預(yù)選儲存器(以下簡稱儲存器)，它將一個工作循環(huán)置塊11、12、13及開關(guān)14，金屬外殼2等組成。預(yù)置盤15上沿周邊裝有可任意調(diào)整位置的預(yù)置塊若干個(如11、12、13，數(shù)量可根據(jù)需要而定)用緊固件11—2固定在15上，盤上開有月牙槽，其開關(guān)可為通孔、燕尾槽或T型槽等，預(yù)置塊上端可嵌入永久磁鐵11—1、12—1、13—1或元永久磁鐵，槽的形式及是否嵌入永久磁鐵，決定于選用開關(guān)的工作原理。
計量缸M與執(zhí)行缸E中的一種(即擺動缸)的結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，其動力源可采用液體或氣體。缸的外殼(缸體)M—3固定在機(jī)架G上，動葉片M—1和軸1固定在一起，定葉片M—2固定在缸體M—3的內(nèi)壁上，缸體兩側(cè)各有一個排氣孔a、b，進(jìn)氣孔c、d，壓力氣從氣源21經(jīng)節(jié)流閥16及進(jìn)氣孔c、d、定葉片進(jìn)氣口進(jìn)入缸體的左右腔。缸體的兩個進(jìn)氣孔c及d在缸體M—3兩端的最遠(yuǎn)點(diǎn)處，缸體的兩個排氣孔a及b在缸體兩端進(jìn)氣孔距離為10—20mm。排氣孔兼有使葉片(或活塞)在終點(diǎn)(即排氣孔處)緩沖定位的功能。常態(tài)下左右二腔的排氣孔由閥3、4、10封閉，動葉片兩側(cè)受力平衡而處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)閥4開啟，則左腔因排氣而卸壓，而右腔仍保持原有壓力，使動葉片M—1逆時針方向旋轉(zhuǎn)。反之，如令閥10開啟，則無論葉片處于任何位置皆因右腔卸壓，左腔有壓力而使M—1順時針方向旋轉(zhuǎn)，左右兩個排氣孔也是動葉片M—1的終點(diǎn)。M—1轉(zhuǎn)到排氣孔處時，因排氣孔被封閉，使葉片兩側(cè)受力平衡而自動停止。不論動葉片轉(zhuǎn)動到任何位置，只要控制相應(yīng)的閥而令兩個排氣孔不能排氣，動葉片即可停止。執(zhí)行缸和計量缸的動葉片最大轉(zhuǎn)角為270°。各個動作的實現(xiàn)
1、預(yù)選預(yù)選前，動葉片M—1停于右側(cè)終點(diǎn)，正好蓋住排氣孔a，常態(tài)下閥3、4、10都是關(guān)閉的，動葉片M—1兩側(cè)受力平衡而靜止。將預(yù)置塊11置于某一位置上令閥4開啟，則動葉片逆時針方向旋轉(zhuǎn)，并帶動預(yù)置盤15同時旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到預(yù)置塊11對正機(jī)架上的開關(guān)(這里是舌簧開關(guān))14時(即轉(zhuǎn)到事先預(yù)置的角度)，此時開關(guān)14被永久磁塊11—1感應(yīng)而發(fā)出訊號，令閥4關(guān)閉，因左腔不能排氣，左右二腔受力平衡，使動葉片M—1停止。為了保證定位精度，在預(yù)置點(diǎn)前某一角度(位置)預(yù)置另一預(yù)置塊12，當(dāng)轉(zhuǎn)到預(yù)定的停止點(diǎn)前，永久磁鐵12—1對正開關(guān)14，開關(guān)14發(fā)出訊號使閥3打開而閥4關(guān)閉，此時計量缸M左腔的氣體經(jīng)閥3從可調(diào)節(jié)流閥18排人大氣，調(diào)整節(jié)流閥到適當(dāng)?shù)拈_度，使動葉片減速而實現(xiàn)緩沖作用，接著預(yù)置塊11轉(zhuǎn)到對正開關(guān)14時，再發(fā)訊號令閥3也關(guān)閉，則動葉片平穩(wěn)地停在預(yù)置點(diǎn)上，預(yù)選程序即行完成。
儲存器上有多個預(yù)置盤，可根據(jù)工藝要求預(yù)置若干點(diǎn)以供預(yù)選，利用PC機(jī)按工藝要求去選擇，使預(yù)置點(diǎn)依次再現(xiàn)。預(yù)置盤15用緊固螺釘15—2固定在計量缸M的伸出軸1上，在軸1上可安裝供二套工藝用的預(yù)置盤，只要變換PC機(jī)中的軟件就可很快改變程序；但也可更換預(yù)調(diào)好的預(yù)置盤到軸1上去改變程序。
每個預(yù)置盤都對應(yīng)一個開關(guān)，在每次動作中，未被PC機(jī)送上的開關(guān)，雖然也被相應(yīng)的永久磁鐵感應(yīng)，但不發(fā)訊號。
2、執(zhí)行缸E動葉片正轉(zhuǎn)(順時針方向)預(yù)選好計量缸M葉片的轉(zhuǎn)角，即當(dāng)動葉片M—1逆時針轉(zhuǎn)過了某一角度之后，令閥9、7開啟則動葉片M—1順時針旋轉(zhuǎn)，計量缸M右腔中的氣體(或液體，下同)可經(jīng)閥9輸入到缸E左腔中，從而推動缸E動葉片也順時針轉(zhuǎn)，缸E右腔氣體從閥7排人大氣?？烧{(diào)節(jié)流閥17用來調(diào)整缸E動葉片的旋轉(zhuǎn)阻力，以保證缸E動葉片的轉(zhuǎn)速與計量缸巨動葉片轉(zhuǎn)速的同步，也即保證了行程的同步。當(dāng)計量缸動葉片轉(zhuǎn)到蓋住右側(cè)排氣孔a時，預(yù)置角度已再現(xiàn)，且由于將右排氣孔封住，動葉片M—1停止轉(zhuǎn)動，此時預(yù)置塊13上的永久磁鐵13—1又對正開關(guān)14(它在預(yù)送前即在此處)，開關(guān)14被感應(yīng)發(fā)出訊號使閥7關(guān)閉，令缸E動葉片停止旋轉(zhuǎn)。為了防止動葉片停后缸E左腔中氣體膨脹而使動葉片越程(即停不下來)，需同時令閥8、6開啟，閥8啟后保證右腔進(jìn)氣，使兩腔具有相等的壓力，閥6開啟是為防止左腔中氣壓因泄漏而降壓。計量缸動葉片封住右排氣孔的過程是漸變的，從而使計量缸和執(zhí)行缸的動葉片都得到緩沖，并平穩(wěn)地停止。
3、執(zhí)行缸動葉片反轉(zhuǎn)(逆時針方向)開始時執(zhí)行缸E的動葉片在右終點(diǎn)或其它位置上，令閥4、9、8開啟，閥4開啟后計量缸E動葉片開始逆時針旋轉(zhuǎn)，缸的右排氣孔a開啟，從閥8進(jìn)入缸E右腔的壓力氣使缸E動葉片逆時針旋轉(zhuǎn)，同時其左腔的氣經(jīng)閥9進(jìn)入計量缸M右腔，由于缸M左腔排氣，缸M動葉片與缸E動葉片同步旋轉(zhuǎn)。與正轉(zhuǎn)時同樣道理，可調(diào)整節(jié)流閥19使計量缸與執(zhí)行缸兩者動葉片的行程達(dá)到同步。當(dāng)計量缸動葉片轉(zhuǎn)到使某一預(yù)置塊的永久磁鐵對正開關(guān)14時，發(fā)訊號使閥4關(guān)閉，由于計量缸左腔不能排氣，計量缸動葉片就停在預(yù)置點(diǎn)上，此時因閥8、9、仍是開啟的，故保持了缸E動葉片左右兩側(cè)受力平衡，使其也停在相應(yīng)的預(yù)置點(diǎn)上。反轉(zhuǎn)時的緩沖也是利用類似預(yù)選時的辦法，即讓某個永久磁鐵感應(yīng)14而令閥4關(guān)閉，閥3開啟，計量缸左腔的氣體經(jīng)閥18節(jié)流后而減速。
4、回零計量缸M動葉片回零，可令閥4開啟，缸的左腔排氣，右腔仍保持壓力，動葉片逆時針轉(zhuǎn)到封住左排氣孔時即停止，因此時左右兩腔壓力相等。執(zhí)行缸E動葉片回零，可令閥5、6、8開啟，原理同前，閥10是為了計量缸M動葉片在任何位置時需要回到右終點(diǎn)位置而設(shè)置的。
儲存器中的開關(guān)14，可用舌簧開關(guān)，也可用光電開關(guān)，如附圖4所示，14—1為紅外光發(fā)光管，14—2為光電轉(zhuǎn)換元件，14—3為金屬隔板，預(yù)置盤15與前者相同，也開有月牙槽15—1(此處為通孔槽)，所不同的是預(yù)置塊為11a，其上不帶永久磁鐵，11a的安裝與調(diào)整方法與前述相同。當(dāng)11a轉(zhuǎn)到預(yù)置的位置(角度)時，就將光線切斷，14—2不導(dǎo)通(在常態(tài)下14—2處于導(dǎo)通狀態(tài))，則發(fā)出訊號執(zhí)行相應(yīng)的指令。用金屬隔板14—3將每組光——電元件隔開。由于光電元件的響應(yīng)速度比舌簧開關(guān)高，因此其重復(fù)定位精度較高。目前如采用德國FESTO公司的舌簧開關(guān)，其重復(fù)定位精度為±0.1mm。
儲存器(包括用舌簧開關(guān)或光電開關(guān)兩種形式)，應(yīng)裝在金屬外殼2中，只將導(dǎo)線和塑膠氣(油)管從外殼中引出，這樣可起到屏作用，以防電磁干擾。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是即可改變定位點(diǎn)位置，又可實現(xiàn)工步順序預(yù)選、可調(diào)，而且結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高達(dá)±0.1mm；價格低于同類電液伺服系統(tǒng)及交直流電機(jī)伺服系統(tǒng)，因此易于推廣，特別適用于環(huán)境溫度較高(惡劣)的鍛壓、沖壓、焊接等熱加工機(jī)械人的傳送運(yùn)動中的機(jī)械人。
說明書附圖圖1為本發(fā)明的基本控制系統(tǒng)原理圖，也是本發(fā)明的實施例之一的控制系統(tǒng)圖。
圖2為本發(fā)明位置預(yù)選儲存器的正視3為圖2的B—B剖視4為本發(fā)明儲存器中預(yù)置盤15的結(jié)構(gòu)，另一形式正視圖，開關(guān)14采用光電開關(guān)，并在儲存器上帶有金屬板14—3(采用舌簧開關(guān)時無此金屬隔板)。
圖5為圖4之C—C剖視6為平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人的傳動示意7為圓柱座標(biāo)式機(jī)器人的傳動示意8為平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人的預(yù)選定位控制系統(tǒng)9為平面并節(jié)式機(jī)器人的另一種預(yù)選定位控制系統(tǒng)圖——開關(guān)控制圖。
圖10為圓柱座標(biāo)式機(jī)器人，伸縮缸結(jié)構(gòu)及預(yù)選定位控制系統(tǒng)圖。
實施例實施例1圖1為本發(fā)明實施例之一，為有一個關(guān)節(jié)的平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人的控制系統(tǒng)，用于開式或閉式?jīng)_床的上下料機(jī)械手，或其它工序間的傳送機(jī)械手，圖2為本實例的位置預(yù)選儲存器的結(jié)構(gòu)正視圖，圖3為圖2之B—B剖視圖，其預(yù)置盤之月牙槽為通孔。
實施例2圖6、圖8為本發(fā)明實施例之二，其中圖6為平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人的傳動示意圖，共有4個自由度，即大臂1的φ1，小臂2的φ2和手腕3的φ3(旋轉(zhuǎn)自由度)，和Z方向的升降自由度；圖8為圖6機(jī)器人控制系統(tǒng)圖。它適用于在平面范圍內(nèi)送料，例在閉式機(jī)械壓力機(jī)上作上、下料機(jī)器人。由于是關(guān)節(jié)式的，便于從壓力機(jī)外將工件夾持好穿過兩側(cè)立柱的窄小空間，送到模具上，因為模鍛和沖壓的上下料的動作距離不大，所以升降缸D可用雙出桿活塞缸，而不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。大臂、小臂和手腕(夾鉗)采用執(zhí)行缸A、B、C，M1、M2是計量缸，和實施例1一樣它的伸出軸上均裝有預(yù)置盤(圖中未示出)。計量缸M1和執(zhí)行缸A、B相聯(lián)接，通過閥1、2選擇控制缸A或缸B。計量缸M2控制執(zhí)行缸C和D，缸A、B和缸C的控制方法與實施例之一(圖1)相同，是串聯(lián)控制回路，即計量缸、執(zhí)行缸對氣體21是串聯(lián)的。圖3中只表示了各缸間的聯(lián)接關(guān)系，略去了控制閥(見附圖1)。升降用的執(zhí)行缸D由于采用雙出桿活塞缸，上下兩腔面積相等，以利于控制。缸D和計量缸M2對氣源21是并連的。
缸D活塞上升先讓計量缸M2預(yù)選，即令其葉片逆時針轉(zhuǎn)到預(yù)置點(diǎn)上(原理同前述)，此時M2的葉片停在某個位置上(即離開右終點(diǎn))。壓力氣從氣源21進(jìn)入缸M2的兩腔和缸D的兩腔，葉片和活塞受力平衡而停止。令閥10和閥6開啟，缸D上腔排氣，下腔由于節(jié)流閥16的作用仍保持有壓力，缸M2的右腔排氣，所以缸D活塞上升，同時M2葉片順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)M2葉片轉(zhuǎn)到右終點(diǎn)位置時，即再現(xiàn)了預(yù)置角度，同時某預(yù)置塊令舌簧開關(guān)發(fā)訊號令閥6關(guān)閉，則缸D的活塞停止在預(yù)定點(diǎn)上。
缸D活塞下降令閥4、閥5開啟，則缸M2葉片反轉(zhuǎn)，同時缸D活塞下行(原理同前述)，當(dāng)缸M2葉片反轉(zhuǎn)到預(yù)置角度時，由另一個預(yù)置塊令舌簧開關(guān)發(fā)訊號，使閥5關(guān)閉，則缸D的活塞停止在預(yù)定點(diǎn)位上；同時閥4關(guān)閉，缸M2葉片也停止。由于垂直升降缸D的行程短，不必采用緩沖措施。
本系統(tǒng)中用兩個計量缸，一個工作，另一個正在預(yù)選，這樣可以不間斷地工作，但每次只有一個執(zhí)行缸在動作。
實施實施例3圖9為本發(fā)明實施例之三，系平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人另一種控制系統(tǒng)，即并連控制系統(tǒng)。圖9中執(zhí)行缸A、B、C、D和氣源21之間為并連。缸D的控制原理與實施例二相似，現(xiàn)只以執(zhí)行缸A為例敘述其原理，缸B、缸C所略去的元件和聯(lián)接方法與缸A相同。計量缸M1的動葉片在開始時位于左終點(diǎn)上，即正好封住左排氣孔。執(zhí)行缸A葉片正轉(zhuǎn)(順時針)，先令二位三通閥5通電，則5切換到開啟狀態(tài)，壓力氣從21經(jīng)閥5和節(jié)流閥4進(jìn)入緩沖閥3a推動閥芯3—1克服復(fù)位彈簧3—2而向右移動，并將閥3a封閉，使缸M1的左排氣也不能排氣。令閥2開啟，則M—1葉片正轉(zhuǎn)，并帶動預(yù)置盤同時轉(zhuǎn)動(結(jié)構(gòu)與圖1相同)，當(dāng)預(yù)置盤轉(zhuǎn)過一定角度時(如果預(yù)置角度比全行程角度小，則此角度是缸M1的空行程)，相應(yīng)預(yù)置塊令舌簧開關(guān)發(fā)訊號使閥7開啟，缸A左腔保持壓力，而右腔氣經(jīng)閥7和閥3a卸壓，則缸A葉片正轉(zhuǎn)當(dāng)缸M1葉片轉(zhuǎn)到右終點(diǎn)時，即轉(zhuǎn)過了預(yù)定角度，右排氣孔被封閉，缸M1的葉片緩沖并停止，其原理如前述。與此同時，另一個預(yù)置盤的預(yù)置塊也轉(zhuǎn)到此點(diǎn)位置，則令另一舌簧開知發(fā)訊號使閥5a的生磁鐵通電，閥5a切換到開啟位置，壓力氣經(jīng)閥5a和4a進(jìn)入閥3a，并推動3a閥芯右移，使3a的氣孔逐漸被封閉，則缸A右腔從排氣狀態(tài)逐漸變?yōu)榉忾]狀態(tài)，使缸A葉片緩沖直到停在預(yù)定點(diǎn)位上。緩沖過程的時間由可變節(jié)流閥4碉節(jié)到適當(dāng)值。
缸M1動葉片在預(yù)選(即逆時針旋轉(zhuǎn))時，達(dá)到預(yù)置點(diǎn)時的緩沖方法也是用緩沖閥3a，當(dāng)缸M1動葉片達(dá)到預(yù)置點(diǎn)時，預(yù)置塊令舌簧開關(guān)發(fā)訊號使閥5通電，則壓力氣將閥3a的閥芯3—1右移，從而逐漸封閉了缸M1右腔的排氣口。而在預(yù)選行程開始時，應(yīng)令閥5斷電，閥3a的閥芯3—1由彈簧3—2復(fù)位，即讓缸M1左排氣孔開啟，使缸M1左腔通向大氣，則缸M1動葉片開始逆時針旋轉(zhuǎn)。
可用緩沖閥3a去代替附圖1中的閥3、4、18組成的緩沖裝置3A。
執(zhí)行缸A葉片反轉(zhuǎn)(逆時針方向)當(dāng)計量缸M1葉片在左終點(diǎn)開始轉(zhuǎn)到預(yù)置塊發(fā)訊號時，缸A葉片在右終點(diǎn)或其他某個點(diǎn)位上，舌簧開關(guān)發(fā)訊號令閥6開啟，缸A葉片反轉(zhuǎn)，當(dāng)缸M1葉片轉(zhuǎn)到右終點(diǎn)時，除自己緩沖停止外，還令另一舌簧開關(guān)發(fā)訊號使閥5a通電，壓力氣進(jìn)入閥3a并推動3a的閥芯向右移，使3a的排氣口逐漸封閉，從而使缸A葉片緩沖最終停在預(yù)定點(diǎn)上。當(dāng)缸A由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)的開始之前，都必須將閥6、7斷電，以恢復(fù)其常態(tài)后再操作。
并連系統(tǒng)的特點(diǎn)是多個執(zhí)行缸可以只用一個計量缸控制，只需安裝足夠的預(yù)置盤即可。而且多個缸可以同時操作，由于每個缸的行程轉(zhuǎn)角不一樣，所以當(dāng)計量缸從左終點(diǎn)起動時，各個缸不是同時起動的，但是會同時停止。而串聯(lián)系統(tǒng)必須是每個缸單獨(dú)運(yùn)動。所以并連系統(tǒng)可以縮短循環(huán)的周期時間。但對于必須分開多個缸先后動作的機(jī)器人則應(yīng)采用串聯(lián)系統(tǒng)。另外，從定位精度方面分析，串聯(lián)系統(tǒng)中執(zhí)行缸的行程一端是利用計量缸達(dá)到終點(diǎn)自動定位的，這相當(dāng)于剛性定位，而另一端是靠接近開關(guān)定位的。它比并連系統(tǒng)的重復(fù)定位精度要高。因為并連系統(tǒng)的執(zhí)行缸行程的兩端均靠接近開關(guān)定位此外，并連系統(tǒng)中計量缸動葉片和執(zhí)行缸動葉片的速比不能調(diào)整到1∶1，故并連系統(tǒng)重復(fù)定位精度要低些。
實施例4圖7為本發(fā)明實施例之四的圓柱座標(biāo)式機(jī)器人傳動示意圖，有水平伸縮自由度X，垂直升降自由度Z及繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的自由度φZ三個自由度，圖10為實施例四的機(jī)器人伸縮缸結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)圖，垂直升降用執(zhí)行缸D采用雙出桿活塞缸，其控制系統(tǒng)及計量缸的控制與實施例二相同。
圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人是最常用的一種工序間傳送式單機(jī)上下料用的機(jī)器人。用液壓傳動時可以采用以上的任一種辦法，而用氣動時對于采用伸縮式活塞缸作為執(zhí)行缸的需作特殊處理。圖10中組合式活塞缸是圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的伸縮氣缸，它由兩個活塞缸組成，上面的缸是執(zhí)行缸F，下面的缸1起力的平衡作用，并兼作導(dǎo)向之用。缸F與缸1左右端是用管子相連通的。它們的結(jié)構(gòu)盡寸應(yīng)使上缸的左腔面積等于上、下缸右腔面積之和。
上缸左腔和上、下兩缸右腔都通壓力氣時，則活塞力平衡而停止。這種結(jié)構(gòu)的伸縮式活塞缸和擺動缸或雙出桿活塞缸，在控制原理上是相似的。它避免了雙出桿式活塞缸在行程長時盡寸過長的缺點(diǎn)。
缸M2是計量缸，其伸出軸上的預(yù)置盤等結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
預(yù)選令閥4開啟，計量缸葉片逆時針旋轉(zhuǎn)，緩沖和停止同前述。
執(zhí)行缸活塞前進(jìn)令閥6、7開啟，計量缸的右排氣孔和缸F的左腔連通，則從氣源21來的壓力氣進(jìn)入缸F左腔，缸M2左腔和右腔有壓差，所以缸M2葉片順時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)缸M2葉片轉(zhuǎn)到右終點(diǎn)時，通過預(yù)置塊使舌簧開關(guān)發(fā)訊號令閥7關(guān)，閥9、10開，缸F活塞先緩沖再停止，原理和前述圖1相似，即缸M2葉片在逐漸封閉右排氣孔時使缸M2葉片一缸F的活塞都得到緩沖，而且馬上又將壓力氣引入F缸活塞的兩側(cè)，使它受力平衡而停在預(yù)定的點(diǎn)位上。節(jié)流閥12可調(diào)整缸F活塞的前進(jìn)速度。
執(zhí)行缸活塞后退令閥4、6、9開啟，壓力氣從21經(jīng)閥9進(jìn)入缸F的右腔，當(dāng)活塞被推向左時，缸F左腔中氣經(jīng)閥6進(jìn)入缸M2右腔，同時缸M2葉片逆時針旋轉(zhuǎn)，它的左腔經(jīng)閥4排氣，即使缸F活塞后退，當(dāng)缸M2葉片轉(zhuǎn)到它的預(yù)置點(diǎn)稍前一段時便發(fā)訊號使閥4關(guān)，閥3開，使缸M2左腔氣經(jīng)節(jié)流閥13而排入大氣，因而產(chǎn)生緩沖作用，當(dāng)緩沖結(jié)束時另一預(yù)置塊起作用，發(fā)訊號令閥3也關(guān)閉，則動葉片停止在預(yù)置點(diǎn)上。
回零令閥8、9、10開啟，因缸F左腔排氣，而其右腔經(jīng)閥9與氣源21相連，執(zhí)行缸活塞后退至終點(diǎn)(見附圖10圖示位置)，因受力平衡而自動停止，反之令閥7、9、10開啟則活塞前進(jìn)到將右排氣孔封閉(右終點(diǎn))時停止，其它缸的控制方法與前述相同。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人預(yù)選定位控制系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))，由計量缸〔M〕、執(zhí)行缸〔E〕、位置預(yù)選儲存器(以下簡稱儲存器)〔P〕、行程緩沖裝置〔3A〕、及可編程控制器、液壓(氣動)元件等組成，其特征在于(1)儲存器〔P〕由固定在機(jī)架〔G)上的計量缸〔M〕、與軸1固定的動葉片〔M—1〕和缸體〔M—3〕內(nèi)壁固定的定葉片〔M—2〕及裝在計量缸伸出軸〔1〕上的若干個預(yù)置盤〔15〕、預(yù)置塊〔11〕、〔12〕、〔13〕和開關(guān)〔14〕，以及固定在機(jī)架〔G〕上的金屬外殼〔2〕等組成，且缸體兩側(cè)排氣(油)孔〔a〕、〔b〕及進(jìn)氣(油)孔〔c〕、〔d〕經(jīng)電磁閥、節(jié)流閥、管路等液壓元件與動力源〔21〕及執(zhí)行缸〔E〕等相連。(2)行程緩沖裝置〔3A〕由電磁閥〔3〕、〔4〕及節(jié)流閥〔18〕等組成，也可為由閥芯〔3—1〕、彈簧〔3—2〕及閥體〔3—3〕等組成的緩沖閥〔3a〕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于執(zhí)行缸可為擺動缸或雙出桿式伸縮缸以及由兩個活塞缸組成的伸縮缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于計量缸〔M〕及執(zhí)行缸〔E〕和動動力流〔21〕可作并聯(lián)連接，或為串聯(lián)連接，或為串并聯(lián)復(fù)合形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中計量缸數(shù)量可為兩個，一個在工作、一個作預(yù)選。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于預(yù)置盤〔15〕上開有月牙槽，其形式根據(jù)開關(guān)〔14〕工作原理及需要可為直孔通槽或為燕尾槽、T型槽等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于預(yù)置塊〔11〕、〔12〕、〔13〕等數(shù)量由工藝要求而定，且預(yù)置塊分有永久磁鐵及無永久磁鐵兩種，它由所選用開關(guān)〔14〕的工作原理而定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于開關(guān)〔14〕可為舌簧開關(guān)或為光電開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于儲存器程序的變換可變換PC機(jī)軟件或在伸出軸〔1〕上更換預(yù)調(diào)好的預(yù)置盤〔15〕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的系統(tǒng)，其特征在于執(zhí)行缸中另一種，即伸縮缸為由兩個活塞缸組成，上缸作為執(zhí)行缸，下缸作力的平衡與導(dǎo)向，且上缸的左腔面積等于上下兩缸右腔面積之和。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于計量缸和執(zhí)行缸的兩個進(jìn)氣孔〔c〕及〔d〕在缸體〔M—3〕兩端的最遠(yuǎn)點(diǎn)，缸體的兩個排氣孔〔a〕及〔b〕在缸體兩端離進(jìn)氣孔距離為10—20mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人預(yù)選定位控制系統(tǒng)，特別適用于鍛造、沖壓及焊接等較惡劣條件下工作的傳送機(jī)器人，其特征在于位置預(yù)置儲存器由固定在機(jī)架上的計量缸與軸固定的動葉片和缸體內(nèi)壁固定的定葉片以及裝在它的伸出軸上的若干個預(yù)置盤、預(yù)置塊和開關(guān)以及固定在機(jī)架上的金屬外殼等組成，且缸體兩側(cè)排氣(油)孔及進(jìn)氣(油)孔經(jīng)電磁閥、節(jié)流閥、管路等液壓元件與動力流及執(zhí)行缸等相連。行程緩沖裝置由電磁閥及節(jié)流閥等組成，或為閥芯、彈簧及閥體等組成的緩沖閥。
文檔編號B25J13/00GK1118081SQ9411548
公開日1996年3月6日 申請日期1994年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者陳幼曾 申請人:陳幼曾