RU2365488C2

RU2365488C2 - Manipulating platform

Info

Publication number: RU2365488C2
Application number: RU2005104030/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Мирзоевич Осипов (RU); Юрий Мирзоевич Осипов
Original assignee: Юрий Мирзоевич Осипов
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2009-08-27
Also published as: RU2005104030A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: manipulating platform comprises following components: frame; spherical mechanism with turning motor on vertical axis and two arc motors on horizontal axis, with aspect sensors, with platform mounted in plane of rotation of turning motor between two pairs of arc motors with orthogonally related planes of rotation; cross-slide table with linear motor which table is mounted in parallel and movably relative to the platform; control signal units. Inductors of one pair of arc motors are immovably mounted on the frame diametrically; their movable arc magnetic cores are pivotally mounted on turning motor stator structure along corresponding horizontal axis. Inductors of the other pair of arc motors are mounted on the frame diametrically pivotally; their movable arc magnetic cores are mounted on turning motor stator structure immovably along the other horizontal axis; movable part of linear motor is pivotally fixed directly on the cross-slide table. Inductor of linear motor is immovably mounted on turning platform between frame and inductors of arc motors pivotally mounted on the frame. There are flexible conductors spiraled into harness. Between the inductor and arc magnetic core of one of the arc motors pivotally mounted on the frame, there are flexible conductors settled into harness curved along sinusoid.

EFFECT: increase in torque moment and operation reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в манипуляционных системах автоматизированных технологических комплексов, где требуется точное перемещение деталей заготовок по сложным криволинейным или сферическим поверхностям для сварки, резки, поверхностной закалки и т.п.The invention relates to robotics and can be used in handling systems of automated technological complexes where precise movement of workpiece parts on complex curved or spherical surfaces for welding, cutting, surface hardening, etc., is required.

Известны манипуляторы, предназначенные для крепления, переноса и установки свариваемых деталей в положения, требуемые для обеспечения требований технологии и доступности места сварки. Позиционирование свариваемых деталей производится автоматически от системы управления дискретно, на определенные расстояния и углы (Автоматизация процессов машиностроения: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов / Я.Буда, В.Гановски, B.C.Вихман и др. / Под. ред. А.И.Дащенко. М.: Высш. шк., 1991, стр.291-292). Недостатком является малое количество степеней подвижности рабочего стола и отсутствие возможностей для непрерывного перемещения заготовок или деталей для обеспечения сварки, резки, термической обработки и т.п. сложных криволинейных и сферических поверхностей с высокой точностью.Known manipulators designed for fastening, transferring and installing welded parts in the positions required to ensure the requirements of the technology and the availability of the weld place. The positioning of the parts to be welded is carried out automatically from the control system discretely, at certain distances and angles (Automation of mechanical engineering processes: Textbook for machine-building special schools / Ya. Buda, V. Hanowski, BC Wichmann and others / Ed. A. I. Dashchenko. M.: Higher school., 1991, pp. 291-292). The disadvantage is the small number of degrees of mobility of the desktop and the lack of opportunities for continuous movement of workpieces or parts to ensure welding, cutting, heat treatment, etc. complex curved and spherical surfaces with high accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является манипулятор-платформа по патенту РФ №2093344, снабженный кольцевым корпусом, блоками управления по каждому каналу электроприводов, сферическим механизмом с дуговыми электродвигателями, плоскости поворотных движений которых перпендикулярны плоскости кольцевого корпуса. Дуговые магнитопроводы одной пары двигателей неподвижно смонтированы на кольцевом корпусе, другой пары - установлены в нем шарнирно. В плоскости кольца между парами индукторов дуговых электродвигателей смонтирована платформа, имеющая попарно по взаимоперпендикулярным осям, соответствующим осям дуговых электродвигателей, индукторы вращающего электродвигателя и магнитопровод-ротор с крестовым столом, причем одной парой индукторов платформа соединена неподвижно с парой индукторов дугового электродвигателя, связанного шарнирно с корпусом, другой парой индукторов соединена шарнирно с парой индукторов дуговых электродвигателей, соединенных с корпусом неподвижно, крестовый стол смонтирован неподвижно относительно магнитопровода-ротора при помощи направляющих, перпендикулярных плоскости стола, на нем установлены магнитопроводы линейных двигателей, индукторы которых смонтированы на магнитопроводе-роторе. Изобретение обеспечивает перемещение детали тремя вращательными и одним поступательным движением.The closest in technical essence to the invention is the platform manipulator according to the patent of the Russian Federation No. 2093344, equipped with an annular body, control units for each channel of the electric drives, a spherical mechanism with arc electric motors, the plane of rotational movements of which are perpendicular to the plane of the ring body. Arc magnetic circuits of one pair of motors are motionlessly mounted on an annular casing, of the other pair are pivotally mounted in it. In the plane of the ring between the pairs of inductors of the arc electric motors, a platform is mounted that has pairs of mutually perpendicular axes corresponding to the axes of the arc electric motors, inductors of a rotating electric motor and a magnetic rotor with a cross table, with one pair of inductors the platform is fixedly connected to a pair of inductors of the arc electric motor, hinged to the housing , another pair of inductors is pivotally connected to a pair of inductors of arc electric motors connected to the housing motionless, to The rest table is mounted motionless relative to the rotor magnetic circuit with the help of guides perpendicular to the plane of the table. Magnetic circuits of linear motors are installed on it, the inductors of which are mounted on the rotor magnetic circuit. The invention provides movement of the part by three rotational and one translational motion.

Цель изобретения - повышение момента вращения и надежности эксплуатации.The purpose of the invention is to increase the torque and reliability of operation.

Поставленная цель достигается тем, что индукторы дуговых электродвигателей смонтированы по большему радиусу дугового магнитопровода, индукторы одной пары дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на корпусе во взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя шарнирно по соответствующей горизонтальной оси, индукторы другой пары дуговых электродвигателей шарнирно смонтированы на корпусе во взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя неподвижно по другой горизонтальной оси, подвижная часть линейного электродвигателя шарнирно закреплена непосредственно на крестовом столе, индуктор линейного электродвигателя смонтирован неподвижно на поворотной платформе, между корпусом и индукторами дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в спиралевидный жгут, между индуктором и дуговым магнитопроводом одного из дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в жгут, изогнутый по синусоиде.This goal is achieved in that the inductors of the arc electric motors are mounted over a larger radius of the arc magnetic circuit, the inductors of one pair of arc electric motors are fixedly mounted on the housing in a mutually diametrical position, their movable arc magnetic circuits are mounted on the stator structure of a rotary electric motor pivotally on the corresponding horizontal axis, the inductors of the other pair of arc electric motors are pivotally mounted on the body in a mutually diametrical position, their movable motors angular magnetic circuits are mounted on the stator structure of the rotary electric motor motionlessly on a different horizontal axis, the movable part of the linear electric motor is pivotally mounted directly on the cross table, the linear motor inductor is fixedly mounted on the rotary platform, there are pivot joints between the casing and the inductors of the arc electric motors mounted on the casing, laid in a spiral bundle, between the inductor and the arc magnetic circuit of one of the arc electrodes igateley, pivotally mounted on the housing, the flexible wires are laid in the harness, curved sinusoidally.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления; на фиг.2 - кинематическая схема манипулятора-платформы; на фиг.3 - вид в разрезе на платформу с крестовым столом и линейным электродвигателем.Figure 1 presents a block diagram of a control device; figure 2 - kinematic diagram of the manipulator platform; figure 3 is a view in section on a platform with a cross table and a linear electric motor.

Манипулятор-платформа содержит устройство управления 1 (фиг.1), включающее блок 2 электропривода вращения крестового стола 3 относительно вертикальной оси Z, блоки 4 и 5 дуговых электроприводов качания крестового стола 3 относительно осей Х и Y, блок 6 электропривода линейного перемещения крестового стола 3 вдоль оси Z и сферический электромеханизм XYZ. Электродвигатели осей Х и Y содержат соответственно индукторы 11 и 12, смонтированные подвижно при помощи направляющих магнитопроводов 13 и 14 дуговых электродвигателей. Индукторы 11 по горизонтальной оси Х неподвижно, а индукторы 12 по горизонтальной оси Y шарнирно, соединены с корпусом 15. Магнитопроводы 13 и 14 дуговых электродвигателей смонтированы на статоре 16 поворотного электродвигателя попарно во взаимоперпендикулярных плоскостях, причем магнитопроводы 13 дуговых электродвигателей при помощи шарнирного соединения 17, магнитопроводы 14 - неподвижно. В дуговом электродвигателе по оси X, соосно с осью, а также в дуговом электродвигателе по оси Y, соосно с осью, смонтированы датчики углового положения 18. Статор 16 поворотного электродвигателя (фиг.2) содержит индукторы 19, на статоре 16 при помощи кольцевых направляющих смонтирован ротор 20 поворотного электродвигателя. На роторе 20 при помощи шлицевого соединения 21 смонтирован крестовый стол 3, на котором смонтирован в подшипниках 22 магнитопровод 23 линейного электродвигателя. Индуктор 24 линейного электродвигателя неподвижно закреплен на статоре 16. Соосно с ротором 20 поворотного электродвигателя по оси Z смонтирован датчик углового положения 25. Соосно с магнитопроводом 23 линейного электродвигателя по оси Z¹ смонтирован датчик линейного положения 26.The platform manipulator contains a control device 1 (Fig. 1), including a block 2 for electric rotation of the cross table 3 relative to the vertical Z axis, blocks 4 and 5 of arc electric swing pumps for the cross table 3 with respect to the X and Y axes, and block 6 for electric linear movement of the cross table 3 along the Z axis and XYZ spherical electromechanism. The electric motors of the X and Y axes contain, respectively, inductors 11 and 12, mounted movably by means of the guiding magnetic circuits 13 and 14 of the arc electric motors. The inductors 11 on the horizontal axis X are stationary, and the inductors 12 on the horizontal axis Y are pivotally connected to the housing 15. The magnetic circuits 13 and 14 of the arc motors are mounted on the stator 16 of the rotary electric motor in pairs in mutually perpendicular planes, the magnetic circuits 13 of the arc motors using a hinge 17, magnetic circuits 14 - motionless. In the arc electric motor along the X axis, coaxially with the axis, and also in the arc electric motor along the Y axis, coaxially with the axis, angular position sensors are mounted 18. The stator 16 of the rotary electric motor (Fig. 2) contains inductors 19, on the stator 16 using ring guides mounted rotor 20 of the rotary electric motor. A cross table 3 is mounted on the rotor 20 by means of a spline connection 21, on which a magnetic circuit 23 of a linear electric motor is mounted in bearings 22. The inductor 24, the linear motor is fixedly mounted on the stator 16. The rotor 20 coaxially with the rotary motor mounted on the Z-axis angular position sensor 25. Coaxially with the yoke 23 of the linear motor ¹ is mounted on the Z linear position sensor 26 axis.

Манипулятор-платформа работает следующим образом. Детали со сферическими или криволинейными обрабатываемыми поверхностями должны обкатываться в фокальной плоскости лазерного луча, относительно неподвижного светового пятна лазера. Эти сложные движения обеспечиваются электроприводами манипулятора-платформы, позволяющими манипулировать крестовым столом 3 с деталями по сигналам устройства управления 1 в зависимости от заданной управляющей программы. Управляющие сигналы, необходимые для перемещения крестового стола 3 по осям X, Y, Z и Z¹ соответственно, поступают на входы индукторов 11, 12, 19 и 24 электродвигателей. Дуговые, поворотный и линейный электродвигатели соответственно поворачивают и перемещают крестовый стол 3 на заданные величины. Сигналы обратной связи от датчиков положения 18, 25 и 26 используются в обратной связи электроприводов координат.The manipulator platform works as follows. Parts with spherical or curved machined surfaces must be run in the focal plane of the laser beam, relative to the stationary light spot of the laser. These complex movements are provided by electric drives of the platform manipulator, which make it possible to manipulate the cross table 3 with details according to the signals of the control device 1, depending on the given control program. The control signals necessary to move the cross table 3 along the axes X, Y, Z and Z ^1, respectively, are fed to the inputs of the inductors 11, 12, 19 and 24 of the electric motors. Arc, rotary and linear motors respectively rotate and move the cross table 3 to the specified values. Feedback signals from position sensors 18, 25 and 26 are used in the feedback of the coordinate electric drives.

Предложенное устройство расширяет возможности автоматизированного лазерного комплекса с координатным столом и обеспечивает для детали три вращательных и одно поступательное движения. Технический эффект очевиден, а экономический эффект на данном этапе подсчитать не представляется возможным.The proposed device expands the capabilities of an automated laser complex with a coordinate table and provides three rotational and one translational movements for the part. The technical effect is obvious, and the economic effect at this stage is not possible to calculate.

Claims

Манипулятор-платформа, содержащая корпус, сферический механизм с поворотным электродвигателем по вертикальной оси и двумя дуговыми электродвигателями по горизонтальным осям, с датчиками угловых положений, с платформой, смонтированной в плоскости вращения поворотного электродвигателя между двумя парами дуговых электродвигателей с взаимно-перпендикулярными плоскостями поворотов, крестовый стол с линейным электродвигателем, смонтированный параллельно и подвижно относительно платформы, блоки управляющих сигналов, отличающаяся тем, что для повышения момента вращения и надежности эксплуатации индукторы одной пары дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на корпусе в взаимно диаметральном положении, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя шарнирно по соответствующей горизонтальной оси, индукторы другой пары дуговых электродвигателей смонтированы на корпусе в взаимно диаметральном положении шарнирно, их подвижные дуговые магнитопроводы смонтированы на конструкции статора поворотного электродвигателя неподвижно по другой горизонтальной оси, подвижная часть линейного электродвигателя шарнирно закреплена непосредственно на крестовом столе, индуктор линейного электродвигателя смонтирован неподвижно на поворотной платформе, между корпусом и индукторами дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в спиралевидный жгут, между индуктором и дуговым магнитопроводом одного из дуговых электродвигателей, смонтированных на корпусе шарнирно, имеются гибкие проводники, уложенные в жгут, изогнутый по синусоиде. A platform manipulator comprising a housing, a spherical mechanism with a rotary electric motor along a vertical axis and two arc electric motors along horizontal axes, with angle sensors, with a platform mounted in the plane of rotation of the rotary electric motor between two pairs of arc electric motors with mutually perpendicular turning planes, cross a table with a linear electric motor mounted in parallel and movably relative to the platform, blocks of control signals, characterized in in order to increase the rotation moment and operation reliability, the inductors of one pair of arc electric motors are fixedly mounted on the casing in a mutually diametrical position, their movable arc magnetic cores are mounted on the stator structure of a rotary electric motor pivotally on the corresponding horizontal axis, the inductors of another pair of arc electric motors are mounted on the casing in a mutually diametrical position articulated, their movable arc magnetic cores are mounted on a stator design of a rotary electric the motor is stationary along another horizontal axis, the movable part of the linear electric motor is pivotally mounted directly on the cross table, the inductor of the linear electric motor is fixedly mounted on the turntable, between the casing and the inductors of the arc electric motors mounted on the casing pivotally, there are flexible conductors laid in a spiral bundle between the inductor and an arc magnetic circuit of one of the arc electric motors mounted on the hinged body, there are flexible conductors, st conjugated in tow, curved in a sinusoidal manner.