Общая характеристика и классификация

Для выполнения производственных функций промыш­ленный робот должен иметь: исполнительное устройство (манипу­лятор с приводами и рабочим органом — схватом); устройство управления, обеспечивающее автоматическую работу манипулятора по программе, которая хранится в оперативной памяти, а также раз­витые связи с устройствами программного управления; измери­тельно-преобразовательные устройства, контролирующие действи­тельные положения исполнительного устройства, силу зажима схвата и другие параметры, которые оказывают влияние на работу манипулятора; энергетическое устройство (гидростанцию, силовые преобразователи энергии), обеспечивающее автономность работы манипулятора.

Технологические возможности и конструкцию промышленных роботов определяют несколько основных параметров, обычно вклю­чаемых в их техническую характеристику: грузоподъемность, число степеней подвижности, рабочая зона, мобильность, быстродействие, погрешность позиционирования, типы управления и привода.

Грузоподъемность промышленного робота определяется наиболь­шей массой изделия (например, детали, инструмента или приспособ­ления), которым он может манипулировать в пределах рабочей зоны. В основном в типоразмерный ряд промышленных роботов, предназна­ченных для машиностроительного производства, входят модели гру­зоподъемностью от 5 до 500 кг.

Число степеней подвижности промышленного робота опреде­ляется общим числом поступательных и вращательных движений манипулятора, без учета движений зажима-разжима его схвата. Большинство промышленных роботов в машиностроении имеет до пяти степеней подвижности.

Рабочая зона определяет пространство, в котором может пере­мещаться схват манипулятора. Обычно оно характеризуется наиболь­шими перемещениями захватного устройства вдоль и вокруг каждой оси координат.

Мобильность промышленного робота определяется его способ­ностью совершать разные по характеру движения: перестановочные (транспортные) перемещения между рабочими позициями, находя­щимися на расстоянии, большем, чем размеры рабочей зоны мани­пулятора; установочные перемещения в пределах рабочей зоны, опре­деляемой конструкцией и размерами манипулятора; ориентирующие перемещения схвата, определяемые конструкцией и размерами ки­сти — конечного звена манипулятора. Промышленные роботы могут быть стационарными, не имеющими перестановочных перемещений, и передвижными, обеспечивающими все названные виды дви­жений.

Быстродействие определяется наибольшими линейными и угло­выми скоростями перемещений конечного звена манипулятора. Большинство промышленных роботов, применяемых в машинострое­нии, имеет линейные скорости манипулятора от 0,5 до 1,2 м/с, а угло­вые — от 90 до 180°/С.

Погрешность позиционирования манипулятора характеризуется средним значением отклонений центра схвата от заданного положе­ния и зоной рассеяния данных отклонений при многократном повто­рении цикла установочных перемещений. Наибольшее число про­мышленных роботов, применяемых в машиностроении, имеет погреш­ность позиционирования от ±0,05 до ±1,0 мм. Устройства программ­ного управления промышленных роботов могут быть цикловыми (индекс Ц), числовыми позиционными (индекс П), контурными (индекс К) или контурно-позиционными (индекс С). Приводы ис­полнительных органов промышленных роботов могут быть элек­трическими, гидравлическими, пневматическими или комбиниро­ванными, например, электрогидравлическими, пневмогидравлическими.

Промышленный робот 3388-Ш (рис. 10.1) предназначен для вы­полнения погрузочно-разгрузочных и других вспомогательных опе­раций в металлообрабатывающем производстве. Робот стационарного типа имеет четыре степени подвижности: перемещение г манипуля­тора вдоль оси Z, (подъем и опускание); выдвижение х механической руки вдоль оси X (вперед и назад); поворот манипулятора относи­тельно оси Z(движение С); поворот головки (кисти) с захватным устройством относительно оси X (движение А). Все перемещения осуществляются от пневмо- и гидроприводов. Величины наибольших перемещений по каждой из степеней подвижности, характеризу­ющие рабочую зону манипулятора, также показаны на рис. 10.1.

 

Линейные перемещения выполняются со скоростью 0,7—1 м/с, а угловые — со скоростью 90 °/с.

Конструктивно промышленный робот состоит из нескольких сборочных единиц, смонтированных на основании 1 в виде жесткой сварной рамы, закрытой кожухами. На раме установлен подъемно-поворотный механизм 2 манипулятора, который может быть оснащен одной или двумя сменными механическими руками 3. Руки можно устанавливать относительно друг друга под углом 30—60° при наладке манипулятора. Грузоподъемность каждой руки 10 кг. Пневмогидравлические приводы подъема-опускания и поворота ма­нипулятора размещены в основании промышленного робота. Для выдвижения руки используется пневмоцилиндр 4, размещенный внутри ее корпуса. На базирующий фланец руки крепится головка (кисть) 5 с захватными устройствами 6 различного типа. Привод схвата осуществляется пневмоцилиндром, установленным в корпусе головки. Движение поворота головки со схватом осуществляется пневмоцилиндрами 7 и передачей типа рейка—шестерня, установ­ленными на фланце с задней стороны руки.

Устройство циклового программного управления промышлен­ным роботом размещено во внутренней полости основания. Пульт 8 оператора смонтирован на наклонной крышке основания, за пре­делами рабочей зоны манипулятора.

Классификация промышленных роботов, применяемых в машино­строении, осуществляется по различным признакам, в том числе по технологическому назначению и степени универсальности. Про­мышленные роботы могут быть производственными и вспомогатель­ными. Производственные роботы непосредственно участвуют в тех­нологическом процессе в качестве производящих или обрабатыва­ющих рабочих машин, выполняющих некоторые основные операции: сварочные, гибочные, окрасочные, сборочные и др. Для таких ро­ботов характерно оснащение рабочих органов манипулятора необ­ходимым инструментом (отверткой, гайковертом, сварочным устрой­ством или краскораспылителем). Производственные роботы обычно используют в поточных линиях, где несколько таких роботов, установленных вдоль конвейера, последовательно выполняют раз­личные технологические переходы.

Значительная часть промышленных роботов, применяемых в ма­шиностроении, относится к группе вспомогательных (подъемно-транспортных). Они предназначены главным образом для обслужива­ния основного технологического оборудования (станков, прессов и других рабочих машин). Применение таких роботов обусловлено необходимостью гибкой автоматизации вспомогательных операций: установки-снятия заготовок и деталей, смены инструментов и осна­стки, очистки базовых поверхностей деталей и приспособлений, контроля размеров заготовок и деталей. Кроме того, подъемно-транспортные промышленные роботы могут осуществлять установку заготовок в ориентированном виде в накопителе, на транспортере, выполнять транспортно-складские операции (при обслуживании автоматизированных складов), обеспечивать транспортные потоки заготовок, деталей и инструментов как между отдельными станками, так и в пределах всего цеха. Обслуживающие промышленные ро­боты взаимодействуют с основным технологическим оборудованием, транспортными механизмами и другим вспомогательным оборудова­нием. Они являются в этом случае частью гибкого производствен­ного модуля. Вспомогательные промышленные роботы позволяют, таким образом, повысить производительность и технологическую гибкость основного оборудования, обеспечить комплексную автома­тизацию производства.

В зависимости от характера производства, вида выполняемых операций или типа основного оборудования, обслуживаемого в авто­матическом цикле, промышленные роботы могут быть разной сте­пени универсальности, которая определяется их функциональными возможностями и переналаживаемостью. В соответствии с данными признаками промышленные роботы разделяют на специальные, спе­циализированные (целевые) и универсальные (многоцелевые).

Специальные промышленные роботы предназначены для выпол­нения определенных технологических операций или обслуживания конкретных моделей технологического оборудования. Для данных роботов характерно конструктивное единство с основным или вспо­могательным оборудованием, входящим в состав гибкого производ­ственного (например, обрабатывающего) модуля. Число степеней подвижности в этом случае выбирается в соответствии со схемой выполнения необходимых манипуляционных действий и обычно не превышает 3-4. Управление циклом работы манипулятора осуще­ствляется от устройства ЧПУ технологическим модулем.

Специальный промышленный робот «Пирин» (НРБ) предназна­чен для загрузки и разгрузки заготовок и деталей на токарном станке с ЧПУ (рис. 10.2). Токарный станок 1 с ЧПУ и автоматической сменой инструментов оснащен специальным столом-накопителем 2 для партии заготовок и обработанных деталей, установленных в приспособлении-спутнике 8 в ориентированном виде. Стол-накопи­тель совершает по определенной программе шаговые перемещения по оси Yперпендикулярно оси станка для установки приспособ­ления-спутника в позицию загрузки-разгрузки. Автоматический манипулятор, предназначенный для обслуживания станка, установ­лен на каретке 4, которая может передвигаться по направляющим консоли 3 вдоль оси Zшпинделя станка. Боковое размещение нако­пительного устройства и расположение манипулятора над станком обеспечивают доступ оператора к рабочей зоне этого станка.

Таким образом, рабочая зона промышленного робота в гибком производственном модуле отделена от зоны обслуживания станка. Грузоподъемность манипулятора 80 кг; он имеет две механические руки 5 и 6. Каждая рука оснащена механизмом вертикального пере­мещения по оси X с длиной хода 350 мм. Механическая рука 5 пред­назначена для разгрузки станка, а рука 6 — для загрузки его. Цикл движения загружающей руки дополнительно включает в себя поворот С на определенный угол в вертикальной плоскости для уста­новки заготовок в патрон станка. Для обработки заготовки с двух сторон каждая рука имеет дополнительно механизм головки (кисти) с приводом поворота на угол 180° относительно оси X (движение А). В зависимости от вида обрабатываемых деталей на базирующем фланце кисти руки могут быть установлены различные быстросмен­ные" схваты. Приводы механизмов для всех степеней подвижности манипулятора и захватного устройства — гидравлические.

 

Вид б

Рис. 10.2. Специальный промышленный робот «Пирин» (НРБ)

Последовательность движений программируется на пульте 7 управления. Специализированные (целевые) промышленные роботы предназ­начены для выполнения технологических операций одного вида (например, для операций сварки, окрашивания или сборки) или только вспомогательных переходов, требующих одинаковых манипуляционных действий. Манипуляторы таких роботов имеют обычно 4-5 степеней подвижности и могут быть оснащены устройствами циклового или числового программного управления. Проектирова­ние специализированных промышленных роботов осуществляется с учетом их целевого назначения, в том числе конструктивных особенностей обслуживаемого технологического оборудования.

Рис. 10.3. Гибкая производственная система для обработки деталей

типа тел вра­щения

 

Гибкая производственная система для обработки деталей типа тел вращения, представленная на рис. 10.3, состоит из двух токар­ных станков с ЧПУ и обслуживающего эти станки промышленного робота портального типа. Каретка 2 с установленной на ней меха­нической рукой 3 перемещается по направляющим портала 1, смон­тированного на колоннах 4. Рука 5 манипулятора двухзвенная и состоит из плечевого и локтевого рычажно-шарнирных механизмов. На базирующем фланце конечного звена руки установлен механизм головки (кисти) 6 с захватным устройством 7. Манипулятор имеет четыре степени подвижности: перемещение каретки по оси X, по­ворот А руки в плечевом шарнире, поворот Dруки в локтевом шар­нире, поворот С кисти вокруг своей оси на угол 90 или 180°. Кроме того, для зажима и разжима деталей предусмотрено движение W губок схвата.

Управление приводами перемещений X, А и D осуществляется в режиме позиционирования от устройства 9 числового управления, а перемещений С и W — спомощью команд цикловой автоматики. Приводы манипулятора — гидравлические с автономным питанием от гидростанции 8. Конструкция манипулятора позволяет установить на его кисти дополнительные механизмы и устройства для контроля правильности базирования заготовки в центрах или патроне станка, измерения обрабатываемого диаметра заготовки и для очистки базирующих поверхностей от стружки путем обдува их сжатым воздухом.

В состав гибкой производ­ственной системы для токарной обработки помимо основного тех­нологического оборудования (стан­ков 10 и обслуживающего их про­мышленного робота) входят вспо­могательные накопительные ус­тройства 11 и 12 для установки в них в ориентированном положе­нии заготовок и обработанных де­талей, находящихся также в ра­бочей зоне манипулятора. Рабо­чая зона манипулятора имеет ограждение 13.

Рис. 10.4 Гибкий производственный модуль для токарной обработки

Универсальные промышленные роботы предназначены для вы­полнения технологических опера­ций различных видов. Они могут быть использованы как для основных технологических операций (например, сварочных или сборочных), так и для выполнения раз­личных вспомогательных функций при обслуживании оборудования различного технологического назначения, требующих различных манипуляционных движений. Для таких роботов характерна полная конструктивная независимость от основного технологического обо­рудования, с которым они совместно работают, а также большое число степеней подвижности (5—7), обеспечивающее их широкие функциональные возможности.

На рис. 10.4 приведена схема гибкого производственного модуля, состоящего из токарного станка 1, обслуживающего его универсаль­ного промышленного робота 2 и транспортно-накопительного уст­ройства 3 для заготовок и обработанных деталей. Рабочая зона промышленного робота охватывает загрузочные и разгрузочные позиции транспортера-накопителя, зону обработки на станке, при­мыкающую к его шпинделю, контрольно-измерительную позицию специального автоматического устройства 4.

Автоматический манипулятор имеет пять степеней подвижности: осевое перемещение по оси X руки на длине 800 мм; вертикальное перемещение по оси Y руки относительно стойки (перпендикулярно плоскости чертежа); поворот В руки на угол 300° в горизонтальной плоскости; поворот А кисти руки на угол 180° относительно про­дольной оси руки; поворот (качание), С кисти в вертикальной пло­скости. Захватное устройство должно, кроме того, выполнять дви­жения зажима-разжима заготовки или детали. Рабочая зона про­мышленного робота имеет ограждение 5, обеспечивающее безопас­ность для обслуживающих данный комплекс рабочих и наладчиков.

Микропроцессорное устройство ЧПУ централизованно управ­ляет всем оборудованием комплекса во время автоматического цикла работы.

⇐ Предыдущая30313233343536373839Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: