[发明专利]机器人预选定位控制系统

说明书

本发明涉及一种机器人预选定位控制系统，尤其适用于模锻、冲压、焊接等热加工生产领域的送料机器人(或称机械手，下同)。

现有的机器人控制系统，70年代多用电液伺服阀，但因液体粘度随温度而变化，引起定位点(零点)漂移，其重复定位精度大多只能达到±1mm，且其价格较贵。70年代末国内外开始采用交直流伺服电机驱动，它虽能提高重复定位精度，但因其造价更高不易推广。同时由于大多数工业生产中传送用的机器人，尤其是锻造及冲压等部门所用机器人的控制系统均为简单的点位控制，由于它们的生产环境温度变化大，所以上述两种系统更不适于其应用。因此，国内外均在提倡发展经济型机器人。如1977年《机床与液压》第4期上刊出“机床的电液数控装置”一文提出了：用预置几种不同容量的油输入执行缸中，以得到不同定位点的控制方法。但其缺点是：它的预置的容量不可变，即其行程(位移)量或定位点是固定的，是非可编程的，所以无使用价值；又例如天津大学编著的《工业机械手设计基础》一书中提出的“多点定位缓冲装置”涉及机械院机械研究所设计的辊锻机械手的液压传动系统，其定位点位置是可调的。

本发明的目的在于克服目前机器人控制系统存在的价格高，不易普及推广，以及不能改变定位点位置和工步顺序不可调等缺点，进而提供一种性能优良，价格低的机器人预选定位控制系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种机器人预选定位控制系统由计量缸、执行缸、位置预选储存器、行程缓冲装置、液压或气动元件组成，其特征在于：

位置预选储存器P由固定在机架G上的计量缸M、与轴1固定的动叶片M-1和缸体M-3内壁固定的定叶片M-2及装在轴1上的若干个预置盘15、预置块11、12、13和开关14以及固定在机架G上的金属外壳2组成，且缸体两侧排气孔a、b及进气孔c、d经电磁阀、节流阀、管路与动力源21及执行缸E相连。

行程缓冲装置3A由电磁阀3、4及节流阀18组成，或为由阀芯3-1、弹簧3-2及阀体3-3组成的缓冲阀3a。

现结合说明书附图对本发明作进一步说明：

在图1-5中，E是机器人某一运动(回转或直线运动)的执行缸，M是计量缸(采用摆动式缸，下同)，用于预置一定量的油或气，将此预置的油(气)输入执行缸E即可得一定的行程或转角(即某一定位点)，P是位置预选储存器(以下简称储存器)，它将一个工作循环中机器人的所有定位点的位置量预先储存起来，再根据工作循环中的先后顺序有选择地再现这些位置量(由执行缸E来实现)。由图2、3可知储存器P由一个计量缸M以及装在它的伸出轴1上的若干个预置盘15、预置块11、12、13及开关14、金属外壳2等组成(见图3、4、5)，颈置盘15上沿周边装有可任意调整位置的预置块若干个(如11、12、13，数量可根据需要而定)用紧固件11-2固定在预置盘15上(见图4)，盘上开有月牙槽，其形状可为通孔、燕尾槽或T型槽等(见图4、5)。预置块上端可嵌入永久磁铁11-1、12-1、13-1或无永久磁铁，槽的形式及是否嵌入永久磁铁决定于选用开关14的工作原理。

计量缸M与执行缸E的结构和尺寸完全相同，其动力源可采用液体或气体。缸的外壳(缸体)M-3固定在机架G上，动叶片M-1和轴1固定在一起，定叶片M-2固定在缸体M-3的内壁上，缸体两侧各有一个排气孔a、b，进气孔c、d，压力气从气源21经节流阀16及进气孔c、d、定叶片M-2进气口进入缸体的左右腔。缸体的两个进气孔c及d在缸体M-3两端的最远点处，缸体的两个排气孔a及b在缸体两端与进气孔c、d距离为10-20mm。排气孔a、b兼有使叶片(或活塞)在终点(即排气孔处)缓冲定位的功能。常态下左右二腔的气孔a、b由阀3、4、10封闭，动叶片M-1两侧受力平衡而处于静止状态。当阀4开启，则左腔因排气而卸压，而右腔仍保持原有压力，使动叶片M-1逆时针方向旋转。反之，如令阀10开启，则无论叶片处于任何位置皆因右腔卸压，左腔有压力而使动叶片M-1顺时针方向旋转，左右两个排气孔也是动叶片M-1的终点。动叶片M-1转到排气孔处时，因排气孔被封闭，使叶片两侧受力平衡而自动停止。不论动叶片转动到任何位置，只要控制相应的阀而令两个排气孔不能排气，动叶片即可停止。执行缸和计量缸的动叶片最大转角为270°。各个动作的实现：