Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

Роботы-манипуляторы I типа называют просто манипулято­ рами. Их применяют для дистанционной передачи движений руки человека в условиях, опасных для его здоровья (атомная, хими­ ческая промышленность и т. д.).

Роботы-манипуляторы II типа —-универсальные манипуля­ торы с программным управлением, названные промышленными роботами. Они могут циклически выполнять комплекс действий, записанных в программе; за рубежом они находят широкое приме­ нение в качестве средств автоматизации загрузки и разгрузки оборудования, конвейеров, транспортных и складских операций и т. д. Эти роботы не имеют органов чувств, не могут производить анализа окружающей обстановки и менять свои действия при не­ предусмотренных программой изменениях окружающей среды.

«осязать», «анализировать» обстановку при помощи ЭВМ и изме­ нять свои действия при изменении окружающих условий.

С применением роботов II и особенно III типа связано новое направление в автоматизации ручных работ как в серийном, так

ив крупносерийном производстве.

34.ОПИСАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Классификация роботов

Первые упоминания в печати о промышленных роботах появи­ лись в 1960—1961 гг., они относились к роботам Transferobot и Fleximan, предназначавшимся для сборочных работ или авто­ матизации других работ по переносу и позиционированию деталей.

В1962—1963 гг. стали применяться промышленные роботы Unimate и Versatran (особенно на автомобильных заводах «Gene­ ral Motors», «Ford», «Buick») при разгрузке машин литья под давле­ нием, при ковке и штамповке, при термических, сварочных и других видах работ.

ВАнглии промышленные роботы начали выпускаться с 1966 г.

фирмой «Hawker Siddeley Dynamics Ltd.» (по лицензии американ­ ской фирмы «AMF Versatran Div.»), а в Японии с 1968 г.

На рис. 190 представлена блок-схема, которая соответствует большинству промышленных роботов. Робот состоит из исполни­ тельной части (ИЧ), системы датчиков положения звеньев (ДП) и вычислительной машины (ВМ), включающей в себя запомина­

ющее устройство (ЗУ), управляющее устройство (УУ), само

Исполнительная часть робота состоит из собственно манипуля­ тора (руки с захватами) и системы сервоприводов (для неподвиж­ ных роботов). У подвижных роботов в исполнительную часть входит также механизм перемещения самого ро­

бота.

Приводы роботов бы­ вают гидравлические, пневматические, элек­ трические или пред­ ставляют собой комби­ нации из этих видов (например, перемеще­ ние руки осуществляет­ ся при помощи гидроцилиндра, а зажим и разжим кисти захвата — при помощи пневмоцнлиндра).

Манипуляторы роботов представляют собой руки, снабженные захватами — кистями. Руки и захваты роботов могут осуще­ ствлять три перемещения вдоль осей координат и три поворота вокруг этих осей.

Взависимости от сочетаний движений исполнительного меха­ низма (руки с захватами, иногда вместе со станиной, на которой они закреплены) роботы могут работать в одной из трех систем ко­ ординат: сферической, цилиндрической или декартовой.

Всферической системе осуществляются повороты и вращения вокруг трех осей координат и перемещение вдоль вертикальной оси Z. В этой системе работают роботы Unimate, Prab-4800, IRA-50 и некоторые другие.

Вцилиндрической системе производятся поворот вокруг вер­

тикальной оси Z и перемещения вдоль двух осей координат X и Z.

В этой системе работает большинство моделей роботов, например

осей Z и X. В этой системе работают роботы Simpltran, Minitran.

Промышленные роботы выпускают в настоящее время более чем 60 зарубежных фирм США, Европы, Японии.

Ниже приводятся описания наиболее распространенных моде­ лей промышленных роботов.

340

Роботостроение в США и Европе

Робот Unimate. Он разработан и выпускается американской фирмой «Uniination Inc.». По лицензии этой фирмы робот Unimate изготовляется также и в других странах. В настоящее время вы­ пускаются две модели робота Mark-II и MII-FLR.

Робот состоит .из неподвижного основания и подвижной руки с захватом. В основании робота расположены механизмы, обеспе­ чивающие рабочие движения, и система программного управления.

На неподвижной части манипулятора, представляющей собой станину с опорной колонной, на радиально-упорных подшипниках смонтирована поворотная часть. Корпус руки крепится в цапфах на поворотной части. Рука с захватом имеет пять степеней свободы и работает при температуре до 49° С.

Рука робота Unimate может выдвигаться до максимального расстояния захвата от центра поворота руки, т. е. до 2,412 м. При полном вылете руки захват может перемещаться в простран­ стве со скоростью 1270 мм/с. Вертикальное перемещение деталей от уровня пола возможно в пределах 76—2286 мм (при полном вылете руки), а объем рабочей зоны робота составляет около

9,9 м3.

Максимальное усилие зажима детали на захвате клещевого типа при длине пальцев 102 мм составляет 136 кгс. Робот Unimate может работать с разными сменными захватами в зависимости от конфигурации, габаритов и веса манипулируемой детали.

Для более тяжелых условий работы выпущена новая модель МП-FLR с максимальным вылетом руки (радиусом действия) 3,25 мм. Робот может обслуживать крупногабаритное оборудова­ ние (станки, машины литья под давлением и т. п.). Объем рабочего пространства, обслуживаемого роботом MII-FLR достигает 12,6 м3. Точность позиционирования ±1,5 мм. Находясь в вытяну­ том положении, рука может поднимать детали, находящиеся на расстоянии 1 см от пола, на высоту до 3 м.

Привод движений руки роботов Unimate гидравлический. Давление в гидросистеме 36—68 кгс/см2. При падении давления ниже 32 кгс/см2 робот автоматически останавливается.

Так как робот может переносить нагретые заготовки (при ковке, штамповке, термообработке, литье), то для предотвращения загорания привод к захватному устройству осуществляется с по­ мощью пневматики. С этой же целью гидроприводы движений кисти руки отнесены от центральной части робота, а движения к кисти передаются с помощью механических передач.

Бак для масла и другая гидроаппаратура располагаются внутри основания робота. Поворот руки в горизонтальной пло­ скости (вокруг вертикальной оси) осуществляется у модели Mark-II от двух соосно расположенных гидроцилиндров одно­ стороннего действия. Штоки обоих цилиндров жестко связаны с рейкой, которая зацепляется шестерней, укрепленной на пово-

341

ротной трубе манипулятора. Для устранения мертвого хода в передаче рейка-шестерня предусмотрен специальный гидроцилнндр выбора люфта зубьями рейки и шестерни. Остальные дви­ жения руки и кисти осуществляются от обычных гпдроцилиндров возвратно-поступательного действия в комбинации с механиче­ скими передачами. Так, например, поступательное движение штока гпдроцилиндра преобразуется во вращательное следующим образом: к обоим концам штока прикреплена роликовая цепь, огибающая две звездочки; с помощью конической зубчатой пары вращение передается телескопическому валу, смонтированному вдоль траверсы. В зависимости от изменения вылета траверсы длина узла вала также меняется благодаря шлицевому соеди­ нению.

Приведем расчет экономической эффективности применения робота Unimate. Стоимость робота вместе с комплектующими изде­ лиями 25 000 долл. Ежегодные эксплуатационные расходы со­

400 долл.

Годовая экономия (за 240 дней) на зарплате при двухсменной работе (16 ч) равна 16x240x3,8 долл. *=« 15 600 долл.

Отсюда период возврата начальных капитальных вложений (в годах) составляет

25 ооо

1,99.

15 600— 2075

В табл. 11 представлены типовые применения робота Unimate. Робот Versatran. Работы по созданию робота Versatran про­ водились американской фирмой «AMF Thermatool Inc., Versa­ tran Div.» с 1958 г., а в продажу робот был выпущен в 1963 г. Название робота Versatran составлено из первых слогов двух слов: VERSAtile (многосторонний) и TRANster (передача). После 1963 г. робот подвергался модернизации, а с 1968 г. по лицензии фирмы AMF начал выпускаться с некоторыми изменениями анг­ лийской фирмой «Hawker Siddeley Dinamics Ltd.». Расчетный срок службы робота Versatran — 40 000 ч. Он работает в цилиндри­ ческой системе координат. Манипулятор состоит из неподвижного основания, колонны, поворачивающейся относительно основания на угол до 240°, и руки, осуществляющей вертикальное и гори­ зонтальное перемещения относительно колонны. Эти три движе­ ния программируются, что позволяет выводить кисть в любую точку рабочего пространства, обслуживаемого роботом. Кроме того, имеются еще две степени свободы — вращение кисти вокруг оси руки и поворот ее относительно вертикальной оси. Эти дви­ жения кисти не программируются, а ограничиваются регулируе­ мыми упорами в пределах 180°. Общий объем рабочей зоны робота составляет 2,5 м3. Он может работать при температуре окружающей среды от 0 до 45° С. Для того чтобы робот можно было

342