Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

Рнс. 164. Кинематическая схема промышленного робота ПМ-4

Рука робота крепится к трубе 15. В продольном направлении рука перемещается с помощью электродвигателя 11 через рееч­ную передачу 10. На корпусе руки закреплена накладка с Т- образными пазами, в которых устанавливаются передвижные флажки 8 для грубой остановки перемещения с помощью бескон­тактных переключателей. Точная остановка осуществляется пнев­моцилиндром 7, вилка которого входит в контакт с роликовыми упорами, также установленными на накладке 9. Захватное уст­ройство выполнено в виде вакуумного присоса 6, из которого при­нудительно отсасывается воздух. Положение робота относительно оборудования выверяется четырьмя винтами 2. Робот МП-4 ос­нащен цикловой системой программного управления.

ПР тельферного типа (с перемещением руки по монорельсу) по сравнению с роботами напольного типа позволяет экономить производственные площадки и осуществлять перемещение объе­мов манипулирования над технологическим оборудованием. При­менение опорных систем большой длины обеспечивает возмож­ность компоновать участки с групповым обслуживанием несколь­ких технологических установок одним роботом при их линейном расположении.

Мостовая схема ПР позволяет создавать более жесткие и дина­мические устойчивые схемы. Однако мостовые схемы более гро­моздки и требуют увеличения массы опорной системы. Характер­ным признаком этой группы ПР является наличие траверсы или моста, по которому перемещается каретка с рукой; при этом мост перемещается по своим направляющим.

2. ИНТЕРАКТИВНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

Управление интерактивных роботов осуществляется попеременно оператором и автоматической системой. Интерактив­ные роботы, в отличие от биотехнических, оборудованы элемен­тами памяти для автоматического выполнения отдельных опера­ций.

Промышленный робот МКП-2,5 предназначен для работы в составе ковочных комплексов, в состав которых входят нагрева­тельная печь, ковочный пресс, интерактивный робот. Управление роботом осуществляется автоматизированной системой, обеспечи­вающей чередование во времени автоматического режима управ­ления с биотехническим.

Робот МКП-2,5 (грузоподъемность 2,5 т) разработан в наполь­ном исполнении. Тележка перемещается по двухрельсовому пути на четырех колесах. Максимальный путь перемещения тележки составляет 10 м. Тележка может перемещаться со скоростью до 0,6 м/с. Длина тормозного пути тележки не превышает 5 см, а тормозной путь руки 1,5 см. При ковке заготовки под действием бойка пресса рука робота имеет возможность упруго опускаться. Возникающие' при этом усилия демпфируются гидропневматиче­ским аккумулятором. Наибольший вылет руки 1180 мм.

Привод продольного движения тележки осуществляется от двух электродвигателей через редуктор и звездочку, сцепленную с неподвижными цевочными механизмами.

Система числового программного управления является четы­рехкоординатной. Она обеспечивает три программируемых дви­жения робота (подъем руки, перемещение руки параллельно рельсовому пути и ротацию захватного устройства) и управляет бойком пресса. Зажим и разжим клещей захватного устройства, боковой сдвиг руки и движение тележки по рельсам управляются вручную оператором.

Оператор, управляя роботом, обеспечивает захват загото­вки из нагревательной печи, перенос ее в рабочую зону пресса, съем и укладку готовой поковки. Ковка происходит автомати­чески по сигналу оператора (продолжительность ковки 10 ... 20 мин).

При необходимости оператор может управлять работой всего комплекса вручную.

Интерактивное управление, описанной конструкции робота носит название автоматизированного, когда происходит чередова­ние во времени автоматического режима с биотехническим.

Роботы с супервизориым управлением, в которых переход от одного автоматического цикла к другому осуществляется операто­ром, еще не нашли промышленного применения.

3. АДАПТИВНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

Основным критерием, по которому тот или иной робот можно отнести к классу адаптивных ПР, является наличие адап­тивного управления. Под адаптивным управлением. ПР понимают управление исполнительным устройством робота в функции от контролируемых параметров внешней среды и работа с автомати­ческим изменением внешней программы.

По виду сенсорного оснащения известные модели адаптивных промышленных роботов можно разделить на три группы: с такти­льными датчиками прикосновения, с датчиками контроля усилия или момента сил, с дистанционными датчиками.

Адаптивный промышленный робот типа УМ160 оснащен сен­сорным модулем для поиска, опознавания, измерения и захваты­вания деталей типа тел вращения, имеющих однорядное распо­ложение в ориентирующих магазинах. Сенсорный модуль (рис.. 165) оснащен электромеханическим тактильным датчиком 5, имеющим штырь 4, который может перемещаться в вертикальном направле­нии под действием усилия, приложенного к его основанию. На основании штыря закреплено подвижное коромысло 6 так, что возможен его поворот. Перемещение штыря и коромысла фикси­руется датчиком положения 5. Конструктивно тактильный датчик выполнен в виде сменного сенсорного модуля, который крепится к руке рядом с захватным устройством 3. Поиск детали осуществ-

Рис. 165. Сенсорное оснащение промышленного робота

ляется сканированием пространства магазина 1 с ориентирующими призмами в горизонтальной плоскости. При соприкосновении коромысла с деталью 2 оно поворачивается, а штырь перемещается вверх. В этот момент в систему управления подаются два сигнала: первый на перемещение захватного устройства на расстояние, обеспечивающее его выход в вертикальную плоскость, проходя­щую через ось детали, и второй — на захват детали. Расстояние между осями симметрии захватного устройства и коромысла уста­навливается равным шагу позиций ориентирующего магазина тары. Если требуется взять и уложить деталь в предыдущую по­зицию, сигнал датчика служит командой к прерыванию продоль­ного перемещения робота и началу укладки детали; когда тре буется взять очередную заготовку, сигнал датчика дает команду на продолжение движения на шаг и далее иа взятие заготовки.

4. ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Захватные устройства, являющиеся одним из основных элементов ПР, служат для захватывания и удержания в опреде­ленном положении объекта манипулирования. Они должны обе­спечивать надежный захват и удержание деталей, различных по геометрии, размерам и массе, в пределах, предусмотренных пара­метров робота. Конструкция, размеры и форма захвата зависят от массы, формы, размеров, материала транспортируемого объекта и других параметров. Усилие, потребное для обеспечения надеж­ности захвата груза, зависит от соотношения направлений дей­ствия зажима и движения. Усилие зажима, направленное пер­пендикулярно движению, должно быть значительно больше уси­лия зажима, направленного вдоль движения: это позволяет су­щественно упростить конструкции захватов и при одинаковых усилиях повысить скорость передачи грузов.

Захватные устройства можно классифицировать по принципу действия, по числу рабочих позиций, по виду управления, по характеру крепления на руке и т. д.

По принципу действия различают схватывающие, поддержи­вающие и удерживающие захватные устройства.

Схватывающие захватные устройства удерживают объект рабо­чими элементами (губками, пальцами, клещами и т. п.) за счет сил

5. ПРИВОДЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

трения или комбинации сил трения и запирающих усилий. Все схватывающие устройства подразделяются на две группы. К первой относятся механические устройства: клещи, тиски, шарнирные пальцы Вторая группа объединяет захваты с эла­стичными рабочими камерами, деформирующимися под действием нагнетаемого внутрь воздуха или жидкости.

Поддерживающие захватные устройства для удержания объ­екта используют нижнюю поверхность, выступающие части объ­екта или имеющиеся в его корпусе отверстия. К таким устрой­ствам относятся крюки, петли, вилки, лопатки и захваты питате­лей, не зажимающие заготовок.

Удерживающие захватные устройства обеспечивают силовое воздействие на объект, обусловленное различными физическими эффектами. Наиболее распространены вакуумные и магнитные устройства. Встречаются захватные устройства, использующие эффект электростатического притяжения, адгезии и т. п.

По числу рабочих позиций захватные устройства можно раз­делить на однопозиционные и многопозиционные.

По виду управления захватные устройства подразделяются на четыре группы: неуправляемые, командные, жесткопрограмми­руемые и адаптивные

Неуправляемые захватные устройства — это устройства с по­стоянными магнитами или с вакуумными присосками без прину­дительного разрежения. Для снятия объекта с таких захватов требуется усилие большее, чем усилие его удержания.

Командные захватные устройства управляются только коман дами на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относятся захватные устройства с пружинным приводом, осна­щаемые стопорными устройствами и срабатывающие через такт. Губки пружинных устройств разжимаются и зажимаются благо­даря взаимодействию их с объектом манипулирования или с эле­ментами внешнего оборудования (аналогично механизмам, исполь­зуемым в конструкциях шариковых авторучек).

>Кесткопрограммируемые захватные устройства управляются системами программного управления роботов. Перемещение гу­бок, взаимное расположение рабочих элементов, усилие зажима в таких устройствах изменяются в зависимости от заданной про­граммы.

Адаптивные захватные устройства — программируемые устрой­ства, оснащенные различными первичными преобразователями внешней информации (формы поверхности и массы объекта, уси­лия зажима, наличия проскальзывания объекта относительно ра­бочих элементов захватного устройства и т, п.).

По характеру крепления к руке промышленного робота все захватные устройства можно разделить на сменные и стационар­ные.

Неуправляемые механические захватные устройства выпол няются в виде пинцетов, разрезанных упругих валиков и втулок (цанг) или клещей с одной и двумя подвижными губками, находя­щимися под действием пружин. Разжим рабочих элементов таких захватных устройств происходит при контакте с заготовкой, из-за чего могут быть повреждены поверхности детали или зажимных элементов. Деталь удерживается вследствие упругого воздействия зажимных элементов, а высвобождается принудительно благодаря дополнительным устройствам. Эти захватные устройства приме­няют в условиях массового производства или манипулирования с объектами небольшой массы и небольших габаритных раз­меров.

Неприводные захватные устройства со стопорными механиз­мами, обеспечивающими чередование циклов зажима и разжима деталей, не требуют специальных команд от системы управления и дополнительного подвода энергии. Детали удерживаются силой пружин вследствие эффекта самозатягивания или запирающего действия губок. Как правило, работа подобных захватных уст­ройств возможна только при их вертикальном положении.

Наиболее распространены конструкции клещевого тина Дви жение губок обеспечивается пневмо-, гидро- или электроприводом. Преимущества пневмопривода — простота, удобство подвода энер­гии (один шланг), отсутствие течи, легкость регулирования уси лия зажима, возможность использовании в агрессивных средах и зонах высоких температур. Недостаток большие габаритные размеры при сравнительно малых усилиях зажима. Гидропривод широко применяют, так как он обеспечивает значительные усилия зажима при малых габаритных размерах и его можно легко регу­лировать. Электропривод ввиду сравнительной сложности пока применяют ограниченно.

Основными элементами вакуумных захватных устройств яв­ляются присоски и устройства дли создания вакуума. Присоски изготовляют из резины или пластика.

Электромагнитные захватные устройства часто компонуют из небольших электромагнитов, установленных на общей раме. Такие устройства обычно применяют для переноса фасонных, круглых и ребристых поверхностей, захватить которые вакуум­ными устройствами либо трудно, либо невозможно.

Захватные устройства с эластичными камерами применяют для переноса хрупких изделий небольшой массы, имеющих не правильную форму. Действие таких устройств основано на дефор­мации эластичной камеры под действием давления воздуха или жидкости. Захватные устройства с эластичными камерами при­меняют для удержания деталей как за наружную, так и за виу тре 1! НН1Ю повер X НоСТЬ.

Выбор типа привода определяется функциональным на­значением ПР. Независимо от вида привода к нему предъявляются следующие общие требования: минимальные габаритные размеры, высокие энергетические показатели, возможность работы в ре­жиме автоматического управления и регулирования, высокое быстродействие, безопасность, возможность встраивания систем охлаждения и терморегулирования, надежность, удобство мон­тажа и обслуживания.

ПР оснащаются электрическими, пневматическими, гидрав­лическими и комбинированными приводами.