>>> Перейти на полный размер сайта >>>

Учебное пособие

Шлифовальные работы

       

18.2. Автооператоры, манипуляторы и промышленные роботы

Для автоматизации и механизации ручных операций в промышленности используют устройства, которые обладают одной, двумя или тремя возможностями, присущими человеку: физическими, функциональными или умственными. Физические возможности — это способность развивать силу, скорость, совершать работу по перемещению тел, двигаться и работать надежно и непрерывно в течение длительного времени. Функциональные возможности — это умение приспосабливаться к внешним условиям при воспроизведении некоторых двигательных функций человека. Умственные возможности — это способность к ощущению и восприятию, к памяти, логике, обучению, к распознаванию команд управления и т. п. Эти устройства имеют самые разные названия, классификация их очень условна, так как признаки очень разнообразны; основными являются автооператоры, манипуляторы и промышленные роботы.

Автооператором называют автоматическую машину или устройство в виде манипулятора и неперепрограммируемого устройства управления. Автооператор служит для выполнения вспомогательных и транспортных производственных операций. Наладка автооператора требует регулирования, смены кулачков, перестановки упоров, изменения размеров звеньев и т. п. Автооператоры отличаются простотой системы управления и конструкции, обладают высокой надежностью и долговечностью, поэтому они (несмотря на необходимость переналадок) широко применяются в машиностроении. Обычно автооператоры выполняют одну, две, иногда три простые операции.

Манипулятор — это управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве. Это устройство оснащено рабочим органом.

Промышленный робот — это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Таким образом, промышленный робот — это машина-автомат, которая частично или полностью выполняет функции человека.

В настоящее время промышленные роботы и манипуляторы включают в состав автоматизированных и автоматических линий, гибких производственных систем и автоматизированных комплексов. Они позволяют избавить человека от монотонного, малоквалифицированного, тяжелого и часто вредного для здоровья труда. Число роботов, отнесенное к общему количеству промышленных рабочих, во всех развитых странах непрерывно повышается. Роботы позволяют улучшить качество выпускаемой продукции, уменьшить брак и отходы производства, снизить себестоимость продукции. Роботы способны выполнять работу в условиях ограниченной видимости, в темноте, при высоких температурах, в воде, в вакууме, во вредной атмосфере и т. п. Они способны быстро приспосабливаться к изменениям в конструкции изделий (обладают гибкостью), т. е. являются технической базой при создании гибких автоматизированных производств, приспособленных к частой смене продукции.

На рис. 18.1 показаны подуконструктивная (рис. 18.1, а) и структурная (рис. 18.1, б) схемы промышленного робота, предназначенного для автоматизации вспомогательных работ при обслуживании технологического оборудования. Робот I производит загрузку заготовок IV в пресс III. Робот оснащен системой позиционного управления II с электроприводом, состоящим из электродвигателей, датчиков скорости и положения. Основная цепь робота состоит из звеньев 1,2,3,4,5 и захватного устройства 6, 6’. Эти звенья соединены одноподвижными кинематическими парами, допускающими относительный поворот звеньев на соответствующие углы φ10, φ21, φ32, φ43, φ54, φбб, φ66'. Программирование робота осуществляется путем обучения с пульта управления и команд на программоносителе от системы управления.

Рис. 18.1. Компоновка основных устройств (а) и структурная схема (б) шарнирно-рычажного механизма промышленного робота

В зависимости от вида кинематических пар, использованных в структурной схеме робота, числа и размеров звеньев получают разные размеры, форму и объект рабочей зоны, обслуживаемый манипулятором, и разные манипуляционные и маневренные возможности.

В зависимости от назначения применяет позиционную или контурную систему управления роботами. При позиционной системе управления программа определяет координаты точек пространства, в которых последовательно должно находиться захватное устройство манипулятора. Этого обычно достаточно для выполнения операций типа «взять — положить». Траектория между заданными точками пространства при позиционной системе не контролируется, а выбирается такой, чтобы время движения было бы минимальным. Контурная система управления строится на базе микроЭВМ с использованием специального языка, созданного для упрощения общения оператора с роботом.

При этой системе задаются координаты определенных точек: начала и конца перемещения на заданном участке и вид кривой между этими точками: прямая, окружность или другая линия. Это задание должно обеспечить рабочему инструменту робота непрерывное движение по определенной траектории, зависящей от конфигурации, например, обрабатываемой заготовки. Создание такой программы обучения производится с пульта с помощью ручного управления в процессе обучения робота.

Промышленный робот мод. РФ-204М, имеющий манипулятор с двумя «руками», с грузоподъемностью по 1 кг показан на рис. 18.2. Одна «рука» при обслуживании рабочей зоны станка держит заготовку, которую надо установить, а вторая—предварительно снимает обработанную деталь. Такое решение позволяет уменьшить простои станка. Привод робота — пневматический. Система управления — цикловая: все звенья работают с помощью датчиков конечного положения (упоров). Точность позиционирования высокая — до 0,05 мм. Программа робота формируется по пробному перемещению, которое проводится вручную по командам с пульта управления.

Рис. 18.2. Промышленный робот мод. РФ-204М с двуруким манипулятором

Для обслуживания нескольких станков манипулятор крепится на транспортном устройстве — тележке. Транспортная тележка перемещается по двутавровой балке с помощью линейного асинхронного двигателя. Робот имеет 8 степеней подвижности, не считая подвижности захватного устройства.

Электрогидравлический робот «Контур 002М» работает в сферической системе координат и имеет 6 степеней подвижности (рис. 18.3).

Рис. 18.3. Электрогидравлический робот «Контур 002М»

В конструкции этого робота использованы неполноповоротные гидравлические двигатели, которые развивают значительные крутящие моменты. Грузоподъемность — до 10 кг, скорость перемещения инструмента, закрепленного в захватном устройстве, может достигать до 2 м/с, погрешность позиционирования — до 3 мм. Робот «Контур 002М» обычно используют на тех операциях, где требуется непрерывное перемещение рабочего инструмента по заданной траектории. К таким операциям относятся шлифование поверхности сложной формы, пескоструйная обработка, окрашивание и др.

Роботами «Контура управляет специальная система управления. В процессе обучения происходит автоматическая запись программы на магнитных дисках. При обучении оператор вручную перемещает захватное устройство или рабочий инструмент по требуемой траектории. При работе система управления получает сигналы от датчиков, которые установлены во всех кинематических парах, сравнивает полученную информацию с запрограммированной на данный момент в процессе обучения и выдает необходимые команды на гидроприводы, обеспечивающие воспроизведение требуемых перемещений.

Основные конструктивно-компоновочные схемы промышленных роботов показаны на рис. 18.4, согласно которым роботы могут быть разделены на 10 групп.

Рис. 18.4. Основные конструктивно-компоновочные схемы промышленных роботов: а — напольно-стреловые с манипулятором на подвижной или неподвижном опорной части, б — тельферно-стреловые с манипулятором, прикрепленным к тельферной тележке, которая перемещается по подвижному мосту, в, г — портально-стреловые, у которых опорная часть выполнена в виде портала, д — напольные с шарнирно-стреловым манипулятором, закрепленным на подвижной или неподвижной опорной части, е — портальные шарнирностреловые, ж — напольно-шарнирные с шарнирным манипулятором, закрепленным на подвижной или неподвижной опорной частн, з — гельферно-шарнирные (на тельферной тележке), и — мостошарнирные, к — портально-шарнирные

На рис. 18.5 показана схема расположения промышленного робота 5, используемого в качестве автоматического загрузочного устройства, обслуживающего два станка (например, шлифовальных) 2 и 3, заготовки к которым поступают по конвейеру 1.

Рис. 18.5. Схема оборудования промышленным роботом конвейера и двух станков

В исходной позиции А робот захватывает с конвейера 1 заготовку по команде с пульта управления и переносит ее на позицию В. Во время обработки заготовки робот имеет останов. После окончания операции на станке 2 заготовка переносится на позицию С перед станком 3. По сигналу управления на станке 3 открывается заслонка 4 и заготовка устанавливается на позицию D, а захватное устройство манипуляюра возвращается в исходную позицию А для захвата следующей заготовки.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru