Оборудование заводов по переработке пластмасс

УСТРОЙСТВО ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Конструкция манипуляторов. Манипулятор — механическая рука робота — представляет собой многозвенный разомкнутый механизм с вращательными или поступательными сочленения­ми, заканчивающийся рабочим органом в виде схвата или ка­кого-либо специального технологического инструмента. Уни­версальность манипулятора определяется числом степеней под­вижности руки. Для работы с неориентированными объектами не­обходимо иметь не менее шести степеней подвижности: три степе­ни— для перемещения схвата в заданную точку пространства и еще три — для ориентации схвата в пространстве. Увеличение числа степеней подвижности диктуется стремлением повысить ма­невренность манипулятора, но одновременно приводит к суще­ственному усложнению его конструкции, поэтому большинство промышленных роботов имеет от 4 до 7 степеней подвижности.

На рис. 12.1 показан манипулятор отечественного промыш­ленного робота ТУР-10, предназначенного для обслуживания станков с ЧПУ, литьевых машин, прессов, штампов, а также для окраски, сварки и других технологических операций.

Каждый манипулятор имеет свою рабочую зону (зону об­служивания). Эта зона представляет собой объемную фигуру в виде совокупности точек пространства, до которых может до­тянуться схват во всех крайних положениях. Конфигурация ра­бочей зоны определяется числом степеней подвижности, типом кинематических пар, их взаимной ориентацией и относительны­ми размерами звеньев руки. Типам рабочих зон соответствуют различные системы координат, в которых осуществляется дви­жение схвата манипулятора: прямоугольная, цилиндрическая и сферическая.

Движение руки по каждой координате осуществляется с по­мощью трех основных механизмов: привода, передаточного ме­ханизма и исполнительного устройства. Последним может быть схват, кисть, рука и манипулятор в целом. В качестве приводов используются гидродвигатели, пневмодвигатели, электродвига­тели и комбинированные приводы.

Конструкции передаточных механизмов отличаются боль­шим разнообразием и содержат цилиндрические или кониче­ские зубчатые, червячные, цепные, троссовые, рычажные, шари-

Рис. 12.1. Конструктивная, схема манипуля­тора промышленного робота ТУР-10:

І — неподвижное основание; 2 — подвижные звенья руки; 3 — схват.

Ковинтовые, винтовые, планетарные /

И другие передачи.

В основе классификации мани­пуляторов лежит конструктивно - компоновочный признак, а имен­но — способ размещения привод­ных устройств и принцип передачи движения от них соответствующим звеньям руки. В соответствии с этой классификацией все из­вестные конструкции манипуляторов можно разделить на четы­ре группы, различающиеся расположением приводов: 1) при­воды расположены непосредственно на местах связи звеньев руки так, что корпус привода связан с одним звеном, а веду­щий элемент — с другим; 2) приводы всех звеньев расположе­ны на неподвижном основании манипулятора, а связь каждого привода со своим звеном осуществляется через передаточные механизмы; 3) один привод используется для перемещения не­скольких звеньев руки; 4) используются комбинации трех ос­новных способов размещения приводов.

Преимущество манипуляторов первой группы заключается в простоте кинематических связей между звеньями, а недостат­ки связаны с трудностью создания компактной и гибкой кон­струкции и с ухудшением динамических характеристик манипу­лятора по сравнению с приводами других конструкций. Мани­пуляторы второй группы имеют более сложные передаточные механизмы и более длинные кинематические цепи, но обладают лучшими динамическими характеристиками. Достоинством мани­пуляторов третьей группы является сокращение числа приво­дов. Однако поскольку управление звеньями руки осуществля­ется здесь последовательно с помощью распределительных ме­ханизмов, снижается быстродействие манипулятора. Из комби­нированных конструктивных схем манипуляторов (четвертая группа) чаще всего используется комбинация способов распо­ложения приводных устройств, характерных для первой и вто­рой группы с преимущественным применением принципов, при­нятых для первой группы.

Поиск оптимальных компоновочных решений в конструкци­ях манипуляторов позволяет наблюдать две принципиально различные тенденции: создание универсальных, но дорогих и сложных конструкций с большим числом степеней подвижности и разработку простых, недорогих, узкоспециализированных ма­нипуляторов.

В последние годы успешно развивается третий путь, осно­ванный на применении системы модулей — функционально и
конструктивно независимых элементов, каждый из которых мо­жет использоваться как индивидуально, так и в различных ком­бинациях с другими модулями. Соединение модулей между со­бой происходит с помощью унифицированных стыковочных по­верхностей и не требует никаких дополнительных проектных или монтажных работ, кроме операции сочленения. Состав си­стемы конструктивных модулей определяется технологическими требованиями к геометрическим, точностным и динамическим характеристикам перемещения объектов производства.

Для увеличения рабочей зоны манипулятора и автоматиза­ции транспортных операций некоторые модели манипуляторов оснащают средствами передвижения, среди которых чаще всего применяются колесные устройства, имеющие электрические или гидравлические приводы. При управлении приводами исполь­зуются датчики, которые либо непрерывно измеряют путь пе­ремещения манипулятора относительно неподвижной базы, ли­бо подключаются (как кинематически, так и электрически) только в районе обслуживаемого оборудования. В целях повы­шения точности позиционирования манипуляторов и упрощения системы управления ими траекторию их движения обычно огра­ничивают подвесными или расположенными на полу рельсовы­ми путями.

Захватные устройства манипуляторов. Роботы применяются на самых разнообразных операциях и работают с деталями, различными по прочности, массе, габаритам, шероховатости по­верхности. Поэтому для манипуляторов разработано большое количество всевозможных захватных устройств — схватов, ко­торые можно подразделить на: механические с жесткими или пружинящими губками; с вакуумными присосками; электромаг­нитные; приспособления в виде кронштейнов для крепления технологического инструмента. В некоторых конструкциях ма­нипуляторов схваты могут автоматически заменяться в соответ­ствии с записанной программой.

Наиболее часто применяются механические схваты с регу­лируемым усилием или моментом, состоящие из механизма за­жима и сменных губок. У значительной части роботов, особен­но простых, движение захватного устройства осуществляется в одной плоскости по декартовым или полярным координатам. На 12.2 показан схват шарнирной конструкции с губками для удер­жания изделий цилиндрической формы. На штоке 2 пневмоци­линдра 1 смонтированы шарниры 3, несущие зажимные губки 4. Губки схватов могут быть универсальными или изготовленными из быстротвердеющих материалов типа силиконовых резин ме­тодом формообразования по профилю захватываемого изделия. Для взятия хрупких предметов применяются губки в виде на­дувных подушек или схваты с несколькими резиновыми паль­цами в виде полых разностенных трубок, несимметрично дефор­мирующихся при подаче в них воздуха и мягко охватывающих переносимый предмет с разных сторон.

Рис. 12.2. Схват для изделий ци - ? 4

Линдрической формы. Пояснения. в тексте.

Вакуумные схваты с Г' присосками из резины или ]_Г другого эластичного поли - мера используются преиму - щественно при работе с изделиями в виде листов или относительно легких объемных фигур с плавными обводами. Эти схваты очень про­сты по конструкции, имеют небольшую массу и достаточно универсальны.' Для перемещения крупногабаритных изделий и заготовок применяют схваты с несколькими присосками, рас­положение и ориентация которых в пространстве зависит от конфигурации изделия.

Область применения электромагнитных схватов несколько шире, чем вакуумных. Они могут работать с более мелкими и более тяжелыми изделиями разной формы. Однако возмож­ность взаимодействия только с изделиями из магнитных мате­риалов сужает диапазон их использования. Недостатком таких схватов является остаточный магнетизм и захват посторонних частиц, способных повредить поверхность обрабатываемого из­делия.

На схватах промышленных роботов, если это необходимо по условиям технологического процесса, устанавливают чувстви­тельные элементы, дающие информацию об объекте и внешней среде, в которой функционирует робот. Схваты оснащают так­тильными (измеряющими усилие сжатия), фотоэлектрическими, ультразвуковыми и другими датчиками, которые помогают ориентировать схват относительно детали, компенсируя неточ­ности положения схвата, обусловленные неизбежными ошиб­ками системы жесткого программирования манипулятора, а так­же уменьшают вероятность повреждения детали.

Приводы манипуляторов. Движения рабочих органов мани­пуляторов осуществляются с помощью гидравлических, электри­ческих и пневматических приводов, а также комбинированных — электрогидравлических, пневмогидравлических и др. Около 30% манипуляторов имеют гидравлические приводы. Небольшая масса гидроагрегатов, приходящаяся на единицу их мощности, жесткие статические и высокие динамические характеристики, сравнительно небольшие потери при передаче энергии в значи­тельной мере способствуют их широкому применению. В каче­стве силовых двигателей здесь используются гидромоторы, осуществляющие непрерывное вращение выходного вала; мо - ментные и поршневые гидроцилиндры, преобразующие энергию потока жидкости в поступательное перемещение выходного што­ка. Регулирование скорости движения гидродвигателей обеспе­чивается с помощью дросселей, управляемых в ручном или ав­
томатическом режимах. Недостатки гидродвигателей связаны с зависимостью скорости их работы от температуры окружаю­щей среды, которая влияет на вязкость жидкости и динамиче­ские характеристики привода.

Манипуляторы с электродвигателями дискретного или не­прерывного действия используются реже. Они имеют широкий диапазон грузоподъемности. Внешние условия слабо влияют на их работу. К преимуществам электропривода относятся легкость монтажа и наладки, отсутствие трубопроводов и низкий уро­вень шума при работе. Ограниченность применения электропри­водов в роботостроении обусловлена тем, что использование существующих высокоскоростных двигателей вращательного типа требует сложных передаточных механизмов, введения устройств фиксации положения звеньев типа фрикционных тор­мозов и применения самотормозящих передач, которые суще­ственно снижают к. п.д. привода.

Пневматические приводы в виде поршневых цилиндров и по­воротных пневмодвигателей широко используются в конструк­циях наиболее простых манипуляторов небольшой грузоподъем­ности, имеющих обычно от двух до четырех степеней подвиж­ности. Привод одной степени подвижности состоит из исполни­тельного двигателя, распределительного устройства, дроссе­лей-регуляторов скорости и редуктора. Пневматический привод во многом сходен с гидравлическим, но не имеет обратного трубопровода. Он значительно дешевле, надежнее, проще в из­готовлении и эксплуатации. Основной недостаток пневмопри­вода — трудность управления им в следящем режиме из-за вы­сокой сжимаемости воздуха.

Из комбинированных приводов наиболее часто применяются электрогидравлические и пневмогидравлические.