Книга
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Промышленные роботы (ПР) находят все более широкое применение, заменяя человека (нли помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиями труда. Особенно важно то, что ПР можно применять для выполнения работ, которые не могут быть механизированы или автоматизированы традиционными средствами. Однако ПР — всего лишь одно из многих возможных средств автоматизации и упрощения производственных процессов. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации — созданию автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека.
Сегодня робототехнические системы применяют практически во всех отраслях народного хозяйства, однако наибольшее распространение они получили в промышленности, прежде всего — в машиностроении.
Одно из основных преимуществ ПР— возможность быстрой переналадки для выполнения задач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий. Поэтому применение ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, атакже для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда.
Промышленные роботы дают возможность автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним.
Одной из основных причин разработок и внедрения роботов является, конечно, экономия средств. По сравнению с традиционными средствами автоматизации ПР обеспечивают ббльшую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и пуска в производство автоматизированных систем.
Целесообразность применения ПР (особенно при необходимости замены рабочего во время выполнения работ на участках с опасными, вредными для здоровья условиями труда) прежде всего должна диктоваться интересами человека, его безопасностью и удобствами работы.
Основные предпосылки расширения применения ПР следующие: повышение качества продукции и объемов ее выпуска благодаря снижению времени выполнения операций и обеспечению постоянного режима «без усталости», росту коэффициента сменности работы оборудования, интенсификации существующих и стимулированию создания новых высокоскоростных процессов и оборудования;
изменение условий труда работающих путем освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда, улучшения условий безопасности, снижения потерь рабочего времени от производственного травматизма и профессионально-технических заболеваний;
экономия и высвобождение рабочей силы для решения народнохозяйственных задач*
Современное развитие техники позволяет перейти к решению этих технико-экономических и социальных задач за счет создания ПР и выпуска роботизированных комплексов (модулей) «оборудование—робот—приспособление».
Предлагаемое второе издание справочника существенно переработано. Исключены устаревшие модели ПР, снятые с производства. Справочник дополнен описанием новых конструкций ПР, разработанных в период 1981—1986 гг. Значительно расширен раздел, посвященный применению ПР. Справочник содержит сведения более чем о 500 моделях ПР.
ГлаваГлаваТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Глава
Глава
ОСНОВНЫЕ понятия
Робот (Р) — автоматическая машина, включающая перепрограммируемое устройство управления и другие технические средства, обеспечивающие выполнение тех или иных действий (в зависимости от назначения Р), свойственных человеку в процессе его трудовой деятельности. Наиболее совершенный Р представляет собой машину, способную самостоятельно и в комплексе решать задачи самоуправления, адаптации с окружающей средой и выполнения трудовых воздействий. Различаясь техническим уровнем и показателями систем управления, информационного обеспечения и исполнительных органов, роботы образуют обширный класс машин, предназначенных для выполнения самых разнообразных операций. Общим признаком роботов является возможность быстрой переналадки для автоматического выполнения различных действий, предусмотренных программой.
Технические системы, характеризующиеся наличием одного, или нескольких роботов, называют робототехническими (роботизированными) системами (РТС). Они могут быть разделены на следующие классы [44]: информационные и управляющие: мобильные (движущиеся); манипуляционные.
Информационные и управляющие РТС представляют собой комплексы измерительно-информационных и управляющих средств,автоматически производящих сбор, обработку и передачу информации, а также использование ее для формирования различных управляющих сигналов. В промышленных цехах — это системы автоматического контроля и управления процессами производства. Для исследовательских работ (в атмосфере, под водой, в космосе) такие РТС могут быть оснащены
средствами передвижения и защиты от окружающей среды.
Мобильные (движущиеся) РТС обеспечивают автоматическое перемещение полезной нагрузки в пространстве. Могут иметь запрограммированный маршрут движения и (или) автоматическое адресование цели. Оснащаются движителями различных типов: колесными, гусеничными, шагающими, водометными, винтовыми, ракетными и т. п. В промышленности применяются для обслуживания складов, межцехового и внутрицехового транспортирования материалов, деталей, инструмента и оснастки. Такие подвижные РТС часто оснащаются манипуляторами.
Манипуляционные РТС предназначены для имитации двигательных функций руки человека. Наибольшее развитие и практическое применение они получили в промышленности, где их называют промышленными роботами.
Манипуляционные промышленные роботы относят к обширному классу машин, оснащаемых манипуляторами.
Манипулятор (М)— устройство для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом.
Объектом манипулирования называют тело, перемещаемое в пространстве манипулятором. К объектам манипулирования относят заготовки, детали, захватные устройства, вспомогательный, мерительный или обрабатывающий инструмент, технологическую оснастку и т. п.
Метод управления манипулятором (рис. 1) наиболее полно характеризует уровень автоматизации конструкции и возможность ее применения в различных условиях. По методу управления все М можно разделить на биотехнические (с ручным управлением),
Рис. 1. Классификация манипуляторов по методу управленияРис. 1. Классификация манипуляторов по методу управленияинтерактивные (со смешанным управлением) и автоматические.
Рис. 1. Классификация манипуляторов по методу управления
Рис. 1. Классификация манипуляторов по методу управления
Манипулятор с ручным управлением (биотехнический) — М, управляемый оператором. Это управление может осуществляться дистанционно или (и) непосредственно за счет перемещения рабочего органа М.
В состав структурной схемы М входят приведенные ниже основные элементы.
Задающий орган — функциональная часть М, предназначенная для создания управляющих сигналов и движений.
Исполнительный орган — функциональная часть М, предназначенная для выполнения действий по сигналам и движениям, поступающих от задающего органа.
Связующий орган предназначен для передачи сигналов и движений от задающего к исполнительному органу.
Рабочий орган — часть исполнительного органа, предназначенная для реализации технологического назначения М (выполняется в виде захватов, инструмента и т. п.).
В зависимости от типа задающего органа биотехнические М могут быть трех разновидностей.
В копирующем М движение рабочего органа повторяет перемещение кисти
руки оператора. Задающее устройство кинематически подобно исполнительному механизму (обычно снабжается устройствами, позволяющими оператору ощутить в масштабе силы, действующие на исполнительный механизм).
В командном (некопирующем) М движение рабочего органа ие связано кинематически с задающим устройством, а управление осуществляется по каждой из степеней подвижности в отдельности с помощью кнопок, рукояток и т. п.
В полуавтоматическом М задающая система включает в себя рукоятку, управляющую несколькими степенями подвижности, и малую ЭВМ или специальный вычислитель, которые преобразуют сигналы с рукоятки в сигналы, управляющие движениями исполнительных или рабочих органов.
Функциональные схемы основных видов биотехнических манипуляторов выполняют по принципу копирующего управления, по принципу раздельного управления приводами (командная система) и управления от задающего устройства типа рукоятки.
Все биотехнические М отличаются от автоматических отсутствием устройств памяти и требуют непрерывного
участия оператора в процессе управления.
Одной из наиболее распространенных разновидностей биотехнических манипуляторов являются сбалансированные (шарнирные сбалансированные) манипуляторы с ручным управлением, содержащие систему уравновешивания рабочего органа.
В автоматическом М выполнение рабочих функций обеспечивается без участия оператора.
К числу автоматических манипуляторов могут быть отнесены автооператоры (А), промышленные роботы (ПР) и манипуляторы с интерактивным управлением (ИМ).
Автооператор (А) — автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора (или совокупности М и устройства передвижения) и иеперепрограм- мируемого устройства управления, другими словами, А — иеперепрограмми- руемый автоматический М.
Промышленный робот (ПР) — автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде М, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций (по ГОСТ 25686—85). В технической литературе часто встречается и более короткое определение: ПР — перепрограммируемый автоматический М промышленного применения. Характерными признаками ПР являются автоматическое управление; перепро- граммируемость — способность к быстрой автоматической или при помощи человека-оператора замене управляющей программы (к изменению последовательности, системы и содержания команд); способность к выполнению трудовых действий.
Интерактивный робот — попеременно управляемый оператором или действующий автоматически. В отличие от биотехнических, интерактивные системы имеют устройства памяти для автоматического выполнения отдельных действий. В зависимости от формы участия человека интерактивное управление может быть двух видов: 1) авто
матизированное, т. е. чередование во времени автоматических режимов управления с биотехническими; 2) су- первизориое, когда все части заданного цикла операций выполняются роботом автоматически поэтапно, ио переход от одного этапа к другому может осуществляться только после подачи оператором необходимой целеуказа- тельиой команды.
Разновидностью интерактивного управления является диалоговое управление, предполагающее разнообразные формы общения оператора с системой управления (на языках любого уровня, включая подачу команд голосом, текстом и т. п.).
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Структурная схема ПР представлена на рис. 2.
Система программного управления (СПУ) предназначена для программирования, сохранения управляющей программы, ее воспроизведения и отработки.
Структура СПУ в общем виде приведена в табл. 1. В зависимости от решаемых задач состав систем управления может варьироваться.
Управление роботом осуществляется на основании программы его работы.
Программа — полное и точное описание на некотором формальном языке процесса обработки информации, приводящего к решению поставленных задач.
Управляющая программа — последовательность простых инструкций, выполненных на некотором формальном языке, причем исполнение этих инструкций при соблюдении определенной очередности приводит к решению поставленной задачи.
В общем виде для функционирования ПР необходима информация о последовательности выполнения шагов программы, о пространственном положении отдельных степеней подвижности и о времени выполнения отдельных шагов программы и отдельных управ-
Система упрабленияСистема упрабленияРис. 2. Структурная схема промышленного робота, основные элементы конструкции и виды движений рабочих органов:1 — путепровод; 2 — основание; 3 — корпус; 4 — рука; 5 — захватное устройство: б — рабочая зона н система координат основных движений ПР: хх — направление движения руки вдоль продольной оси; уу — Направление движения корпуса робота по путепроводу; 22 — направление движения руки вверх-вниз; фХу — угол поворота корпуса робота вокруг вертикальной осн гг; Ф2Х — угол поворота рукн в вертикальной плоскости; ф^2 — угол поворота захватного устройства относительно осн хх; б — направление движения захвата (зажима) детали; б и ф^2 — направление ориентирующих движений! хх, гг, ФЖу н ф2х — направления транспортирующих движений; уу — координатное движениеРис. 2. Структурная схема промышленного робота, основные элементы конструкции и виды движений рабочих органов:1 — путепровод; 2 — основание; 3 — корпус; 4 — рука; 5 — захватное устройство: б — рабочая зона н система координат основных движений ПР: хх — направление движения руки вдоль продольной оси; уу — Направление движения корпуса робота по путепроводу; 22 — направление движения руки вверх-вниз; фХу — угол поворота корпуса робота вокруг вертикальной осн гг; Ф2Х — угол поворота рукн в вертикальной плоскости; ф^2 — угол поворота захватного устройства относительно осн хх; б — направление движения захвата (зажима) детали; б и ф^2 — направление ориентирующих движений! хх, гг, ФЖу н ф2х — направления транспортирующих движений; уу — координатное движениеляющих команд (табл. 2). Эта информация, зафиксированная тем или иным способом, является управляющей программой. Материальный носитель, в котором она зафиксирована, называют программоносителем.
Система упрабления
Система упрабления
Рис. 2. Структурная схема промышленного робота, основные элементы конструкции и виды движений рабочих органов:
1 — путепровод; 2 — основание; 3 — корпус; 4 — рука; 5 — захватное устройство: б — рабочая зона н система координат основных движений ПР: хх — направление движения руки вдоль продольной оси; уу — Направление движения корпуса робота по путепроводу; 22 — направление движения руки вверх-вниз; фХу — угол поворота корпуса робота вокруг вертикальной осн гг; Ф2Х — угол поворота рукн в вертикальной плоскости; ф^2 — угол поворота захватного устройства относительно осн хх; б — направление движения захвата (зажима) детали; б и ф^2 — направление ориентирующих движений! хх, гг, ФЖу н ф2х — направления транспортирующих движений; уу — координатное движение
Рис. 2. Структурная схема промышленного робота, основные элементы конструкции и виды движений рабочих органов:
1 — путепровод; 2 — основание; 3 — корпус; 4 — рука; 5 — захватное устройство: б — рабочая зона н система координат основных движений ПР: хх — направление движения руки вдоль продольной оси; уу — Направление движения корпуса робота по путепроводу; 22 — направление движения руки вверх-вниз; фХу — угол поворота корпуса робота вокруг вертикальной осн гг; Ф2Х — угол поворота рукн в вертикальной плоскости; ф^2 — угол поворота захватного устройства относительно осн хх; б — направление движения захвата (зажима) детали; б и ф^2 — направление ориентирующих движений! хх, гг, ФЖу н ф2х — направления транспортирующих движений; уу — координатное движение
Управляющая программа может быть зафиксирована как с помощью механических аналогов (упоров, копиров и т. п.) и различных коммутаторов (штекерных панелей, барабанов, коммутационных полей и т. п.)» так и иа быстросменных носителях (перфолентах, магнитных лентах, дисках и т. д.). В качестве устройств ввода управляющей программы с быстросменных носителей применяют контактные и бесконтактные считывающие устройства (для перфолент и перфокарт), а также различные магнитные накопители (дли
магнитных лент, барабанов и дисков). Устройствами ввода управляющей программы являются также пульты обучения и управления, позволяющие ввести управляющую программу непосредственно в запоминающее устройство СПУ.
Программирование — подготовка задачи управления для ее решения и ввод информации" управляющей программы в запоминающее устройство СПУ.
Программирование ПР может осуществляться методами: 1) обучения (наиболее распространен); 2) расчета управляющей программы; 3) самообучения. При первом методе управляющая программа формируется в режиме диалога СПУ с оператором, который с помощью ручного пульта (панели)
УстройствоВыполняемые функцииВвода управляющей программыЗапоминающееВывода управляющей программыХранения управляющей программыПреобразующе-передающееСилового приводаОбратной связиСравненияУправленияПульт управленияВосприятие (считывание) с программоносителя управляющей программы, содержащей всю информацию, необходимую для работы ПРЗапись, храиение н выдача всей управляющей программы либо отдельных ее частейЗанесение информации управляющей программы в запоминающее устройство на хранениеЗапоминание, фиксация и длительное хранение управляющей программы на программоносителеПреобразование управляющей программы в вид, необходимый для управления силовым приводомУсиление мощности управляющих воздействий и их передача на двигатели отдельных степеней подвижности ПР и (при необходимости) иа внешнее технологическое оборудованиеВосприятие от датчиков и преобразование информации о параметрах, состоянии внешней среды и функционировании механизмов и систем ПР в вид, удобный для сравнения со значениями этих параметров, заданными управляющей программойСравнение информации о состоянии внешней среды и параметрах функционирования отдельных механизмов и систем ПР с заданными управляющей программой значениями и выработка сигнала ошибки на основании сравнения входного сигнала управляющей программы и сигнала, полученного от устройства обратной связиАвтоматическое управление работой всех частей СПУ в соответствии с заданным режимом и программойЧасть устройства управления, позволяющая оператору задавать требуемые режимы работы СПУ, контролировать ее и обеспечивать ввод информации управляющей программы непосредственно в запоминающее устройствоУстройствоВыполняемые функцииВвода управляющей программыЗапоминающееВывода управляющей программыХранения управляющей программыПреобразующе-передающееСилового приводаОбратной связиСравненияУправленияПульт управленияВосприятие (считывание) с программоносителя управляющей программы, содержащей всю информацию, необходимую для работы ПРЗапись, храиение н выдача всей управляющей программы либо отдельных ее частейЗанесение информации управляющей программы в запоминающее устройство на хранениеЗапоминание, фиксация и длительное хранение управляющей программы на программоносителеПреобразование управляющей программы в вид, необходимый для управления силовым приводомУсиление мощности управляющих воздействий и их передача на двигатели отдельных степеней подвижности ПР и (при необходимости) иа внешнее технологическое оборудованиеВосприятие от датчиков и преобразование информации о параметрах, состоянии внешней среды и функционировании механизмов и систем ПР в вид, удобный для сравнения со значениями этих параметров, заданными управляющей программойСравнение информации о состоянии внешней среды и параметрах функционирования отдельных механизмов и систем ПР с заданными управляющей программой значениями и выработка сигнала ошибки на основании сравнения входного сигнала управляющей программы и сигнала, полученного от устройства обратной связиАвтоматическое управление работой всех частей СПУ в соответствии с заданным режимом и программойЧасть устройства управления, позволяющая оператору задавать требуемые режимы работы СПУ, контролировать ее и обеспечивать ввод информации управляющей программы непосредственно в запоминающее устройствоL Структура системы программного управления промышленным роботомL Структура системы программного управления промышленным роботомуправляет роботом, осуществляя последовательную отработку необходимых операций с последующим занесе- .иием информации в запоминающее устройство СПУ. При втором методе программу рассчитывают либо на вычислительном центре (ВЦ) на одном из специализированных языков (код ISO, система комаид машины и т. д.) или на языках высокого уровня, либо в самой СПУ с помощью вычислителя по директивам оператора. Прн самообучении программа ПР формируется на
Устройство
Выполняемые функции
Ввода управляющей программы
Запоминающее
Вывода управляющей программы
Хранения управляющей программы
Преобразующе-передающее
Силового привода
Обратной связи
Сравнения
Управления
Пульт управления
Восприятие (считывание) с программоносителя управляющей программы, содержащей всю информацию, необходимую для работы ПР
Запись, храиение н выдача всей управляющей программы либо отдельных ее частей
Занесение информации управляющей программы в запоминающее устройство на хранение
Запоминание, фиксация и длительное хранение управляющей программы на программоносителе
Преобразование управляющей программы в вид, необходимый для управления силовым приводом
Усиление мощности управляющих воздействий и их передача на двигатели отдельных степеней подвижности ПР и (при необходимости) иа внешнее технологическое оборудование
Восприятие от датчиков и преобразование информации о параметрах, состоянии внешней среды и функционировании механизмов и систем ПР в вид, удобный для сравнения со значениями этих параметров, заданными управляющей программой
Сравнение информации о состоянии внешней среды и параметрах функционирования отдельных механизмов и систем ПР с заданными управляющей программой значениями и выработка сигнала ошибки на основании сравнения входного сигнала управляющей программы и сигнала, полученного от устройства обратной связи
Автоматическое управление работой всех частей СПУ в соответствии с заданным режимом и программой
Часть устройства управления, позволяющая оператору задавать требуемые режимы работы СПУ, контролировать ее и обеспечивать ввод информации управляющей программы непосредственно в запоминающее устройство
Устройство
Выполняемые функции
Ввода управляющей программы
Запоминающее
Вывода управляющей программы
Хранения управляющей программы
Преобразующе-передающее
Силового привода
Обратной связи
Сравнения
Управления
Пульт управления
Восприятие (считывание) с программоносителя управляющей программы, содержащей всю информацию, необходимую для работы ПР
Запись, храиение н выдача всей управляющей программы либо отдельных ее частей
Занесение информации управляющей программы в запоминающее устройство на хранение
Запоминание, фиксация и длительное хранение управляющей программы на программоносителе
Преобразование управляющей программы в вид, необходимый для управления силовым приводом
Усиление мощности управляющих воздействий и их передача на двигатели отдельных степеней подвижности ПР и (при необходимости) иа внешнее технологическое оборудование
Восприятие от датчиков и преобразование информации о параметрах, состоянии внешней среды и функционировании механизмов и систем ПР в вид, удобный для сравнения со значениями этих параметров, заданными управляющей программой
Сравнение информации о состоянии внешней среды и параметрах функционирования отдельных механизмов и систем ПР с заданными управляющей программой значениями и выработка сигнала ошибки на основании сравнения входного сигнала управляющей программы и сигнала, полученного от устройства обратной связи
Автоматическое управление работой всех частей СПУ в соответствии с заданным режимом и программой
Часть устройства управления, позволяющая оператору задавать требуемые режимы работы СПУ, контролировать ее и обеспечивать ввод информации управляющей программы непосредственно в запоминающее устройство
L Структура системы программного управления промышленным роботом
L Структура системы программного управления промышленным роботом
основе информации, анализируемой системой восприятия внешней среды с последующим запоминанием полученной информации и организацией соответствующих команд.
Запоминание управляющей программы — сохранение в течение требуемого времеин информации управляющей программы в запомииающем устройстве.
Емкость (объем) памяти запоминающего устройства — наибольшее количество информации, которое может
ИнформацияСодержаниеСпособ организации памятиО последовательностиКомбинация единичных операций в каждом из последовательных шагов и последовательность перехода к следующему шагу программыВручную с помощью кулачков и копиров, штекерной панели, барабана или иных коммутационных устройствПолуавтоматически с помощью перфолент, перфокарт или магнитных носителейАвтоматически путем записи информации на магнитной ленте, сердечнике, диске и т. п.О положенииЗначения линейных и (или) угловых координат положения отдельных степеней подвижности ПРВручную с помощью механических упоров, стопорных устройств и предельных выключателей; бесконтактных выключателей, фотореле и т. п.; командных потенциометров, установленных на панели СПУАвтоматически путем записи информации на магнитной лейте, барабане, сердечнике, диске и т. п.О времениВремя, требуемое для выполнения каждого из последующих шагов (переходов)Вручную, установкой временнйх интервалов на барабане с шаговым приводом; с помощью реле времениАвтоматически путем подключения счетчика времениЦентрализованная о последовательности, положении и времениСумма информационных сведенийАвтоматически с помощью записи информации на магнитный носитель; при программировании методом расчета программы иа ВЦ; при программировании методом самообученияИнформацияСодержаниеСпособ организации памятиО последовательностиКомбинация единичных операций в каждом из последовательных шагов и последовательность перехода к следующему шагу программыВручную с помощью кулачков и копиров, штекерной панели, барабана или иных коммутационных устройствПолуавтоматически с помощью перфолент, перфокарт или магнитных носителейАвтоматически путем записи информации на магнитной ленте, сердечнике, диске и т. п.О положенииЗначения линейных и (или) угловых координат положения отдельных степеней подвижности ПРВручную с помощью механических упоров, стопорных устройств и предельных выключателей; бесконтактных выключателей, фотореле и т. п.; командных потенциометров, установленных на панели СПУАвтоматически путем записи информации на магнитной лейте, барабане, сердечнике, диске и т. п.О времениВремя, требуемое для выполнения каждого из последующих шагов (переходов)Вручную, установкой временнйх интервалов на барабане с шаговым приводом; с помощью реле времениАвтоматически путем подключения счетчика времениЦентрализованная о последовательности, положении и времениСумма информационных сведенийАвтоматически с помощью записи информации на магнитный носитель; при программировании методом расчета программы иа ВЦ; при программировании методом самообучения2. Виды информации для управления ПР2. Виды информации для управления ПР
Информация
Содержание
Способ организации памяти
О последовательности
Комбинация единичных операций в каждом из последовательных шагов и последовательность перехода к следующему шагу программы
Вручную с помощью кулачков и копиров, штекерной панели, барабана или иных коммутационных устройств
Полуавтоматически с помощью перфолент, перфокарт или магнитных носителей
Автоматически путем записи информации на магнитной ленте, сердечнике, диске и т. п.
О положении
Значения линейных и (или) угловых координат положения отдельных степеней подвижности ПР
Вручную с помощью механических упоров, стопорных устройств и предельных выключателей; бесконтактных выключателей, фотореле и т. п.; командных потенциометров, установленных на панели СПУ
Автоматически путем записи информации на магнитной лейте, барабане, сердечнике, диске и т. п.
О времени
Время, требуемое для выполнения каждого из последующих шагов (переходов)
Вручную, установкой временнйх интервалов на барабане с шаговым приводом; с помощью реле времени
Автоматически путем подключения счетчика времени
Централизованная о последовательности, положении и времени
Сумма информационных сведений
Автоматически с помощью записи информации на магнитный носитель; при программировании методом расчета программы иа ВЦ; при программировании методом самообучения
Информация
Содержание
Способ организации памяти
О последовательности
Комбинация единичных операций в каждом из последовательных шагов и последовательность перехода к следующему шагу программы
Вручную с помощью кулачков и копиров, штекерной панели, барабана или иных коммутационных устройств
Полуавтоматически с помощью перфолент, перфокарт или магнитных носителей
Автоматически путем записи информации на магнитной ленте, сердечнике, диске и т. п.
О положении
Значения линейных и (или) угловых координат положения отдельных степеней подвижности ПР
Вручную с помощью механических упоров, стопорных устройств и предельных выключателей; бесконтактных выключателей, фотореле и т. п.; командных потенциометров, установленных на панели СПУ
Автоматически путем записи информации на магнитной лейте, барабане, сердечнике, диске и т. п.
О времени
Время, требуемое для выполнения каждого из последующих шагов (переходов)
Вручную, установкой временнйх интервалов на барабане с шаговым приводом; с помощью реле времени
Автоматически путем подключения счетчика времени
Централизованная о последовательности, положении и времени
Сумма информационных сведений
Автоматически с помощью записи информации на магнитный носитель; при программировании методом расчета программы иа ВЦ; при программировании методом самообучения
2. Виды информации для управления ПР
2. Виды информации для управления ПР
храниться в запоминающем устройстве. Для систем ЧПУ объем памяти определяется количеством машинных слов или двоичных знаков. Для систем ЦПУ емкость памяти — максимальное количество управляющих команд. Емкость оперативной памяти запоминающего устройства (ОЗУ) — максимальное количество информации управляющей программы, непосредственно участвующей в текущем процессе выполнения операций по управлению ПР. Емкость внешнего запоминающего устройства (ВЗУ) — макси
мальное количество информации, которое может длительно храниться на программоносителе.
Воспроизведение программы — считывание информации из запоминающего устройства и передача управляющих сигналов к исполнительным механизмам ПР.
Отработка программы — выполнение ПР операций в соответствии с сигналами, переданными на его исполнительные механизмы при воспроизведении программы.
В зависимости от вида информации I организация памяти может быть осуществлена различными способами (см. табл. 2).
Информационная система (ИС) обеспечивает сбор, первичную обработку и передачу в систему управления данных о функционировании узлов и механизмов ПР (в том числе и блоков системы управления) и о состоянии внешней среды.
ИС входит в состав СПУ и включает в себя устройство обратной связи (УОС), устройство сравнения сигналов (УСр) и комплекс датчиков обратной связи (ДОС) различного функционального назначения.
Информационные системы ПР по функциональному значению условно можно разделить на три подсистемы: 1) восприятия и переработки информации о внешней среде, в которой функционирует робот; 2) внутренней информации о состоянии узлов, механизмов и систем ПР; 3) обеспечения техники безопасности. Условность такого разделения определяется тем, что одни и те же датчики и блоки обработки информации могут иа основе межсенсорного и сенсомоторного взаимодействий участвовать как в восприятии внешней информации, так и в контроле собственного состояния ПР, а информационная подсистема обеспечения техники безопасности функционирует в результате взаимодействия двух первых подсистем.
Подсистема внешней информации определяет функциональные возможности ПР и степень сложности решаемых им задач; она предназначена для сбора информации о внешней среде и контроля состояния объекта труда и обслуживаемого оборудования. В зависимости от способа взаимодействия с объектами внешней среды эта подсистема может быть разделена иа дистантную (визуальную, локационную) и контактную (осязания).
Контактные датчики применяют для обнаружения объекта, установления момента соприкосновения с ним, определения размеров объекта, контроля Давления на объект, выполнения различных производственных операций, установления подготовленности основного технологического оборудования
к обслуживанию роботом, а также для обеспечения безопасной работы.
Назначение дистантных (бесконтактных) датчиков то же, что и контактных. Их преимущество — отсутствие непосредственного соприкосновения с объектом, вследствие чего они не испытывают силовых воздействий. Однако отсутствие контакта с поверхностью накладывает свои ограничения иа решаемые с их помощью задачи. Так, использование дистантных датчиков затрудняет определение некоторых физических параметров объектов манипулирования — шероховатости поверхности, теплоемкости, электропроводности и т. п., а также затрудняет захват хрупких (деформируемых) объектов и контроль за надежным удержанием этих объектов в процессе манипулирования с ними.
Подсистема внутренней информации в зависимости от решаемых задач может содержать различные устройства:
оценки положения и скорости движения степеней подвижности ПР, регистрирующие фактическое его состояние в каждый момент времени и сравнивающие поступающую информацию с требуемыми параметрами движения;
аварийной блокировки, предотвращающие поломки механической си-
I стемы ПР и взаимодействующего с ним оборудования при появлении случайных сбоев;
диагностики и прогнозирования ресурса ПР, предназначенные для определения причин отказов, предуведомления о иих и сокращения времени восстановления работоспособности ПР, а также для уменьшения числа отказов ПР путем своевременного проведения профилактических работ.
В качестве датчиков внутренней информации применяют предельные выключатели, бесконтактные переключатели, фотореле, реле давления, силовые датчики и датчики моментов. Датчиками внутренней информации могут быть и элементы системы внешней информации (оценка положения степеней подвижности ПР в пространстве путем прохода контрольных точек, оценка правильности протекания рабочего цикла по ответным командам от внешнего технологического оборудовании и т. п.). Если в ПР используются
ЭлементЭскизХарактеристикаЗвено (стержень)——4—Неподвижное закрепление звена (стойка)Движение отсутствуетЖесткое соединение звеньевПодвижное соединение с перемещением вдоль прямолинейных направляющих1—11—1Возвратно-поступательное движение(поступательнаяпара класса V)Винтовое подвижное соединениеВозвратно-поступательное движение и взаимосвязанное вращательное движение (поступательно-вращательная пара класса V)Цилиндрическое соединение звеньевВрзвратио-поступательиое движение и независимое вращение вокруг продольной оси (цилиндрическая пара класса IV)Плоское шарнирное соединение звеньевВращение вокруг поперечной оси (вращательная пара класса V)Шаровой шарнир с пальцемгВращение вокруг двух осей (вращательная пара класса IV)Шаровой шарнирВращение вокруг трех осей (вращательная пара класса III)Захватное устройствоiа^Зажимные элементы подвижныi<уЗажимные элементы неподвижныЭлементЭскизХарактеристикаЗвено (стержень)——4—Неподвижное закрепление звена (стойка)Движение отсутствуетЖесткое соединение звеньевПодвижное соединение с перемещением вдоль прямолинейных направляющих1—11—1Возвратно-поступательное движение(поступательнаяпара класса V)Винтовое подвижное соединениеВозвратно-поступательное движение и взаимосвязанное вращательное движение (поступательно-вращательная пара класса V)Цилиндрическое соединение звеньевВрзвратио-поступательиое движение и независимое вращение вокруг продольной оси (цилиндрическая пара класса IV)Плоское шарнирное соединение звеньевВращение вокруг поперечной оси (вращательная пара класса V)Шаровой шарнир с пальцемгВращение вокруг двух осей (вращательная пара класса IV)Шаровой шарнирВращение вокруг трех осей (вращательная пара класса III)Захватное устройствоiа^Зажимные элементы подвижныi<уЗажимные элементы неподвижны3. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов3. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов
Элемент
Эскиз
Характеристика
Звено (стержень)
——4
—
Неподвижное закрепление звена (стойка)
Движение отсутствует
Жесткое соединение звеньев
Подвижное соединение с перемещением вдоль прямолинейных направляющих
1—11—1
Возвратно-поступательное движение(поступательная
пара класса V)
Винтовое подвижное соединение
Возвратно-поступательное движение и взаимосвязанное вращательное движение (поступательно-вращательная пара класса V)
Цилиндрическое соединение звеньев
Врзвратио-поступательиое движение и независимое вращение вокруг продольной оси (цилиндрическая пара класса IV)
Плоское шарнирное соединение звеньев
Вращение вокруг поперечной оси (вращательная пара класса V)
Шаровой шарнир с пальцем
г
Вращение вокруг двух осей (вращательная пара класса IV)
Шаровой шарнир
Вращение вокруг трех осей (вращательная пара класса III)
Захватное устройство
iа^
Зажимные элементы подвижны
i<у
Зажимные элементы неподвижны
Элемент
Эскиз
Характеристика
Звено (стержень)
——4
—
Неподвижное закрепление звена (стойка)
Движение отсутствует
Жесткое соединение звеньев
Подвижное соединение с перемещением вдоль прямолинейных направляющих
1—11—1
Возвратно-поступательное движение(поступательная
пара класса V)
Винтовое подвижное соединение
Возвратно-поступательное движение и взаимосвязанное вращательное движение (поступательно-вращательная пара класса V)
Цилиндрическое соединение звеньев
Врзвратио-поступательиое движение и независимое вращение вокруг продольной оси (цилиндрическая пара класса IV)
Плоское шарнирное соединение звеньев
Вращение вокруг поперечной оси (вращательная пара класса V)
Шаровой шарнир с пальцем
г
Вращение вокруг двух осей (вращательная пара класса IV)
Шаровой шарнир
Вращение вокруг трех осей (вращательная пара класса III)
Захватное устройство
iа^
Зажимные элементы подвижны
i<у
Зажимные элементы неподвижны
3. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов
3. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов
гидро- или пиевмомехаиизмы с обратной связью, то для определения положений исполнительных органов применяют потенциометры, сельсины, резольверы, индуктивные датчики различных типов, генераторы импульсов, кодовые датчики и другие устройства. С помощью указанных датчиков в СПУ робота передается информация о положениях (линейных и угловых) исполнительных механизмов ПР, о подготовленности к работе приводов и т. п.
Информационное обеспечение работы ПР складывается из трех последовательно реализуемых этапов (фаз): 1) захватывания объекта манипулирования; 2) его перемещения в пространстве (транспортирования) и 3) «терминала». Последняя фаза может преследовать три основные цели: достижение конечного положения и ориентацию объекта манипулирования относительно других объектов в рабочем пространстве; получение надежного контакта (взаимосвязи) объекта манипулирования либо конечного звена ПР с какими-либо объектами внешней среды; обеспечение на конечном звене ПР усилий или моментов, достаточных для выполнения производственных операций. Каждой из этих фаз требуется различное информационное обеспечение. Фазы захватывания объекта и терминала могут осуществляться под контролем подсистем внешней и внутренней информации. Фаза транспортирования требует в основном использования устройств оценки положения и скорости перемещений степеней подвижности ПР, а также устройств аварийной блокировки.
Механическая система (МС) обеспечивает выполнение двигательных функций н реализацию технологического назначения ПР. Ее часто называют собственно манипулятором. МС представляет собой пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью. Конструктивно МС состоит из следующих основных узлов: несущих конструкций, приводов, передаточных механизмов, исполнительных механизмов и захватных устройств.
Исполнительный механизм ПР (или М) совокупность подвижно соединенных звеньев МС, предназначенных для воздействия иа объект манипули
рования или обрабатываемую среду. Исполнительный механизм, осуществляющий транспортирующие и ориентирующие движения, называют рукой ПР. Если звенья исполнительного механизма ПР соединены между собой только вращательными кинематическими парами, то в совокупности они образуют руку шарнирного типа (шарнирную руку).
Захватное устройство — узел механической системы ПР, обеспечивающий захватывание и удержание в определенном положении объекта манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму и массу, поэтому захваты относят к числу сменных элементов ПР и М. Как правило, ПР комплектуют набором типовых (для данной модели) захватных устройств, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания.
Соединение звеньев МС в кинематическую цепь осуществляется с помощью кинематических пар, основные типы которых представлены в табл. 3.
В большинстве конструкций ПР нашли применение кинематические пары класса V — вращательные или поступательные, обеспечивающие одну степень свободы в относительном движении каждого из двух подвижно соединенных звеньев. Совокупность некоторого числа подвижных звеньев обеспечивает механизму определенное число степеней подвижности, являющееся важной характеристикой МС ПР.
Числом степеней подвижности W кинематической цепи называют число степеней свободы кинематической цепи относительно звена, принятого за неподвижное [7].
Число степеней подвижности определяют по формуле Соснова-Малышева:
W = бл — 5р6 — 4р4 — Зр3 —
— 2pi — pt, (О где п — число подвижных звеньев ки- иематической-цепи; р3, рг, р3, pt, р5 — число кинематических пар соответственно I, II, III, IV и V класса.
Для плоских механизмов
^пл — Зп — 2р3 — р4. (2)
Для кинематической цепи, образованной только парами V класса,
W = 6п — 5р6(3)
или
^пл= Зл 2рь.(4)
В открытых кинематических цепях, к которым относят механические системы ПР и М, число л подвижных звеньев всегда равно числу пар: л = = Р1+ Ре+ Ра+ Р« + Рь- Таким образом, для ПР и М
Vm = Рь+ 2р»+ Зр3+ 4р2 +
+ 5pi,(5)
или для плоского механизма
^1 пл = Ре 4~ 2р«.(6)
Относительные движения звеньев механической системы ПР, посредством которых реализуются степени подвижности, разделяют (см. рис. 3) иа три группы: ориентирующие (локальные), транспортирующие (региональные) и координатные (глобальные).
Ориентирующими движениями называют перемещения захватного устройства (инструмента), соизмеримые с его размерами. Транспортирующие движения захватного устройства или инструмента в различные зоны рабочего пространства определяются размерами звеньев руки и соизмеримы с размерами рабочего места (обслуживаемого оборудования). Координатные движения — это перемещения на расстояния, превышающие размеры самого ПР и размеры обслуживаемого им оборудования или рабочего места.
Механическая система ПР может быть разделена иа четыре структурных элемента, отличающихся функциональным назначением и характером выполняемых движений: основание (неподвижное звено), которым, в частности, может быть опорная конструкция или путепровод; корпус (стойка, каретка); механическая рука; захватное устройство.
Число степеней подвижности: основания Wo = 0; корпуса (каретки, стойки) Wv > 0 (определяется мобильностью ПР); механической руки 1^м> > 1 (определяется назначением ПР); захватного устройства 1^3 > 0 (в зависимости от способа удержания объ-
екта манипулирования и конструктивного исполнения).
Маневренность М — число степеней подвижности МС при фиксированном положении захватного устройства; определяет возможность обхода рукой препятствий в рабочем объеме и способность М к выполнению сложных операций.
Коэффициент сервиса М характеризует возможность подхода захватного устройства (конечного звена) М к заданной точке с разных направлений и дает представление о двигательных возможностях М.
Совокупность степеней подвижности иа захватном устройстве (конечном звене) М позволяет ему занимать те или ииые положения в некоторой области пространства, которая ограничивается конкретными связями и длиной звеньев кинематической цепи.
Совокупность возможных положений оси захвата, при которых центр его находится в заданной точке рабочего пространства, определяет телесный угол V, называемый пространственным углом обслуживания, или углом сервиса.
Отношение Е =—— называют коэф- 4л
фициентом сервиса в данной точке. Он может изменяться от нуля на границе рабочего пространства (где ось захвата может занимать только одно положение) до единицы для точек так называемой зоны 100 %-иого, или полного, сервиса (в этих точках ось захвата может занимать любое простраи- ствеииое положение).
Полным коэффициентом сервиса ПР и М принято называть среднее значение коэффициента сервиса в рабочем пространстве объемом V:
Е = <1/Ю j ЫУ.(V)
Коэффициент сервиса £ дает возможность качественной оценки кинематических свойств ПР в целом.
Расчеты полного коэффициента сервиса и значений Е, в разных точках рабочего пространства производят с помощью ЭВМ.
Рис. 3. Системы основных координатных перемещений звеньев механической системы манипуляторов и промышленных роботов (а) и соответствующие им примеры структурных кинематических схем (б)Обозначения: 1.1 — прямоугольная плоская система координат; 1.2 — прямоугольная пространственная система координат; 2.1, 2.2, 2.3 — полярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая; 3.1, 3.2, 3.3 — ангу- лярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическаяРис. 3. Системы основных координатных перемещений звеньев механической системы манипуляторов и промышленных роботов (а) и соответствующие им примеры структурных кинематических схем (б)Обозначения: 1.1 — прямоугольная плоская система координат; 1.2 — прямоугольная пространственная система координат; 2.1, 2.2, 2.3 — полярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая; 3.1, 3.2, 3.3 — ангу- лярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическаяОценка кинематических свойств М коэффициентом £ позволяет выбрать рациональный вариант структурной схемы руки. Задача оптимизации сводится к выбору для звеньев, вида и расположения кинематических пар, при которых значения § достигают максимума.
Рис. 3. Системы основных координатных перемещений звеньев механической системы манипуляторов и промышленных роботов (а) и соответствующие им примеры структурных кинематических схем (б)
Обозначения: 1.1 — прямоугольная плоская система координат; 1.2 — прямоугольная пространственная система координат; 2.1, 2.2, 2.3 — полярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая; 3.1, 3.2, 3.3 — ангу- лярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая
Рис. 3. Системы основных координатных перемещений звеньев механической системы манипуляторов и промышленных роботов (а) и соответствующие им примеры структурных кинематических схем (б)
Обозначения: 1.1 — прямоугольная плоская система координат; 1.2 — прямоугольная пространственная система координат; 2.1, 2.2, 2.3 — полярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая; 3.1, 3.2, 3.3 — ангу- лярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая
В зависимости от конструктивной схемы МС рука ПР и М может находиться в рабочем объеме, имеющем ту или иную форму, а ее движения — осуществляться в различных системах координат.
Система координатных перемещений (система координат) ПР определяет кинематику основных движений и форму рабочей зоны. К основным движениям относят все движения МС без учета движении захвата (зажима) де
тали, ориентирующих движений и дополнительных перемещений основания ПР.
Системы координат (рис. 3) бывают двух видов: прямоугольные и криволинейные.
В прямоугольной системе координат (плоская и пространственная) объект манипулирования помещается в определенную точку пространства Р путем прямолинейных перемещений звеньев механической системы ПР по трем (или двум) взаимно перпендикулярным осям.
В криволинейной системе координат наиболее распространены координаты: плоские полярные (перемещение объекта происходит в одной координатной плоскости в направлении радиус-вектора г и угла <р): цилиндрические, ха-
растеризующиеся перемещением объекта в основной координатной плоскости в направлениях г и ф, а также по нормали к ней z; сферические (полярные), где перемещения объекта манипулирования в пространстве осуществляются за счет линейного движения руки ПР иа величину г и ее угловых перемещений ф и 9 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Разновидностью криволинейной системы является ангулярная (угловая) плоская или пространственная (цилиндрическая и сферическая) система координат, характерная для движений многозвенных шарнирных рук ПР и М.
В аигулярной плоской системе координат объект манипулирования перемещается в координатной плоскости благодаря относительным поворотам звеньев руки, имеющих постоянную длину. Ангулярная цилиндрическая система характеризуется дополнительным смещением относительно основной координатной плоскости в направлении перпендикулярной к ней координаты г. В ангуляриой сферической системе координат перемещение объекта в Пространстве происходит только за счет относительных угловых поворотов звеньев руки, при этом хотя бы одно звено имеет возможность поворота иа углы ф и 9 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Виды систем координат и примеры соответствующих им структурных кинематических схем ПР приведены иа рис. 3.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Классификация роботов по различным признакам, существенным для разработки типажа, представлена иа рис. 4 (см. также ГОСТ 25685—83).
По характеру выполняемых операций все ПР подразделяют иа три группы, имеющие различные производственно-технологические признаки.
Технологические (производственные) роботы (ТПР) выполняют основные операции технологического процесса, Они непосредственно участвуют в технологическом процессе в качестве производящих или обрабатывающих
машии, выполняющих такие операции, как гибка, сварка, окраска, сборка и т. п.
Вспомогательные (подъемно-транспортные) роботы (ВПР) выполняют действия типа взять—перенести—положить. Их применяют при обслуживании основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций установки-снятия заготовок, деталей, инструмента и оснастки, очистки баз деталей и оборудования, питания конвейеров, а также иа транспортно-складских и других операциях.
Универсальные роботы (УПР) выполняют разнородные технологические операции — основные и вспомогательные, т. е. они сочетают в себе признаки первых двух групп. Данный термин характеризует ПР как по характеру выполняемых операций, так и по степени специализации (см. ниже).
По степени специализации технологические или вспомогательные ПР подразделяют иа специальные, специализированные и многоцелевые. Функциональные возможности специального ПР позволяют ему выполнять определенную технологическую операцию или обслуживать конкретную модель основного технологического оборудования. Специализированные ПР предназначены для выполнения технологических операций одиого вида (сварка, окраска, сборка, гибка, штабелирование и т. п.) или (если это вспомогательные ПР) — для обслуживания широкой номенклатуры моделей основного технологического оборудования, объединенных общностью манипуляционных действий. Многоцелевые ПР предназначены для выполнения различных основных (ТПР) или вспомогательных (ВПР) операций, в том числе и таких, выполнение которых осуществляется разнотипными приемами.
Если ПР может выполнять и основные, и вспомогательные операции, объединяя признаки многоцелевых ТПР и ВПР, ои относится к числу универсальных (см. рис. 4).
Функциональные возможности ПР во многом определяются типом СПУ и характером отработки программ. Большинство применяемых ПР относится к числу жесткопрограммируе-
мых, программа действий которых содержит полный набор информации, ие изменяющийся в процессе работы. Они ие обеспечивают корректировки программы при изменении внешней среды.
Адаптивные ПР осуществляют свои действия с использованием информации об объектах и явлениях внешней среды, полученной в процессе работы. Они имеют сенсорное обеспечение, позволяющее корректировать управляющую программу.
Гибкопрограммируемые (интегральные) ПР способны формировать программу своих действий иа основе поставленной цели и информации об объектах и явлениях внешней среды.
В ПР применяются три типа СПУ, классифицируемых в соответствии с характером и дискретностью перемещений степеней подвижности, — позиционные (от точки к точке), контурные (по непрерывной траектории) и комбинированные.
По типу представления задающей информации СПУ можно разделить иа цикловые (ЦПУ), аналоговые (АПУ), числовые (ЧПУ) и аналого-числовые (гибридные).
Роботы с ЦПУ являются простейшими типами позиционных ПР. Программа систем ЦПУ содержит информацию о последовательности перемещений исполнительных механизмов ПР или о последовательности и скоростях; пути их перемещений задаются настройкой упоров, воздействующих иа конечные переключатели.
В аналоговых СПУ информация задается в виде непрерывно изменяющихся значений физических (аналоговых) величии. В системах ЧПУ (позиционных или контурных) информация представлена в виде цифровых кодов, хранящихся иа быстросменном носителе. В гибридных (аналого-числовых) СПУ могут использоваться различные способы представления информации.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Основные технические показатели ПР (см. ГОСТ 25378—82) определяются предполагаемой областью применения
и условиями производства, для которых предиазиачается робот.
Грузоподъемность ПР определяется как суммарная грузоподъемность его рук.
Грузоподъемность руки ПР — наибольшая масса объектов манипулирования (включая массу захватного устройства), которые могут перемещаться рукой при заданных условиях (при максимальной или минимальной скорости, при максимальном вылете руки и т. п.).
При исполнении с несколькими руками наряду с суммарной грузоподъемностью ПР следует указывать грузоподъемность одной руки.
Для некоторых типов ПР важным показателем является усилие (или крутящий момеит), развиваемое исполнительным механизмом при заданных условиях. К числу таких показателей можно отнести усилие зажима (захвата, удержания) объекта манипулирования захватным устройством; рабочее усилие руки ПР вдоль ее продольной оси; крутящий момеит при ротации захватного устройства.
Число степеней подвижности ПР — сумма возможных координатных движений объекта манипулирования относительно опорной системы (стойки, основания) ПР.
Погрешность позиционирования — отклонение заданной позиции исполнительного механизма от фактической при многократном позиционировании (повторении движения). Погрешность позиционирования может оцениваться в линейных или угловых единицах. Применительно к ПР важным показателем является суммарная погрешность позиционирования всех исполнительных механизмов, приведенная к фактическому положению объекта манипулирования, отличающемуся от заданного по программе работы. Такой показатель называют погрешностью позиционирования рабочего органа ПР. Он определяется как величина отклонения рабочего органа ПР от заданного управляющей программой.
Погрешность отработки траектории рабочего органа ПР — отклонение фактической траектории от заданной по программе.
Рис. 4. Классификация' промышленных роботовРис. 4. Классификация' промышленных роботов
Рис. 4. Классификация' промышленных роботов
Рис. 4. Классификация' промышленных роботов
Рабочее пространство промышленного робота (манипулятора или автооператора) — пространство, в котором может находиться исполнительный орган (устройство) ПР, М или А.
Рабочая зона ПР, М или А — пространство, в котором может находиться рабочий орган (например, рука) при функционировании ПР, М или А.
Зона обслуживания ПР, М или А — часть рабочей зоны, где полностью сохраняются заданные (паспортные) значения технических характеристик ПР, М или А.
При работе нескольких ПР в качестве характеристики робототехниче
ского комплекса приводится зона совместного обслуживания — часть пространства, в котором перемещения объекта манипулирования могут выполняться несколькими ПР.
Мобильность ПР определяется его возможностью совершать движения. По мобильности роботы подразделяют на две группы: стационарные (обеспечивающие ориентирующие и транспортирующие движения) и передвижные (обеспечивающие дополнительно к названным еще и координатные движения).
Дополнительные сведения — см. ГОСТ 25378—82, ГОСТ 25685—83, ГОСТ 25686—85, ГОСТ 25204—82.
2 КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Анализ конструктивно-технологических параметров 500 моделей современных ПР, применяемых в машиностроении, позволил установить ряд особенностей.
В табл. 1 приведены примеры характерных структурных кинематических схем, в табл. 2 — наиболее распространенные формы рабочих зон, зависящие от вида системы координат, в которой выполняются транспортирующие и координатные движения звеньев механической системы. Большинство моделей ПР работают в цилиндрической системе координат (рис. 1), однако в последнее время возрастает число конструкций, работающих в ангуляр- ной системе координат.
На рис. 2 показано распределение ПР по числу степеней подвижности. ПР оснащают в основном гидравлическими и пневматическими приводами.
В последнее время чаще применяется электропривод. Число моделей ПР с гидро- и пневмоприводом остается примерно равным (38,4 и 40 % соответственно). Распределение моделей ПР по грузоподъемности и типам силовых приводов показано на рис. 3. До 65 % моделей ПР выпускаются грузоподъемностью 5—80 кг.
Гистограммы (рис. 4) раскрывают связь между типом привода и способом позиционирования, обеспечиваемым системой программного управления (СПУ). В большинстве случаев СПУ выполняют отдельно от механической системы ПР. Это позволяет эффективнее использовать производственную площадь и применять ПР в опасных и неблагоприятных условиях, установив СПУ вне зоны действия возможных помех, а также комплектовать одну механическую систему разными ти-
Рис. 1. Распределение моделей ПР в зависимости от вида системы координат основных движений звеньев механической системы:
1 — плоская прямоугольная; 2 — пространственная прямоугольная; 3 — плоская полярная; 4 — цилиндрическая; 5 — сферическая; 6 — ангулярная цилиндрическая;
7 —• ангулярная сферическая
1. Примеры структурных кинематических схем промышленных роботов
Структурная кинематическая схема
Система координат
Модель робота (страна)
Прямоугольная * плоская
Р0/1В (СССР);
«Autohand АН-60-3» (Япония)
)l
СМ80Ц25.01; СМ80Ц48.01; ТРТ-1-250 (СССР); M63-OL (ЧССР)
«Пирин* 120; 130; 150 (НРБ)
Прямоугольная пространственная
«Autohand АН-40/40-2» (Япония)
«Toyoda B.B.S» (Япония)
Г
Полярная цилиндрическая■
КМ10Ц42.31 (СССР); М-04 (ЧССР); «Motbac JRC-30* (Япония)
УМ-1; СМ40Ц40.11 (СССР); «Versatran* (США)
КМ1, 25Ц42.01; КМ10Ц42.01;
ПР-10 (СССР); «RJMP-401» (ПНР); «Autohand АН-6» (Япония)
Продолжение табл. 1
Структурная кинематическая схема
Система координат
Модель робота (страна)
Полярмя цжджн- дрическая
«Kaufeldt* (Швеция)
«Уииверсал-5» (СССР)
«Пирин» — тип А (НРБ)
IJ
Полярная сферическая
«Универсал-50М (СССР);
«RJMP-ЮОО» (ПНР);
«Unimate» (США); Kawasaki Unimate; Robitus RB; Tosman (Япония)
их ж
Ангулярная цилиндрическая
СМ40Ф2.80.01 (СССР)
MTL-80 (ЧССР)^
■ Ангулярная сферическая
«Trallfa» (Швеция)
«Asea» (Швеция);
«Cincinnati Milacron 6CH-Arm» (США)
2. Системы координат основных движений промышленных роботов н формы рабочих зон
Движения
Система координат
Прямоугольная декартова Я
полярная
аигулярная
цилиндрическая С
сферическая
Р
цилиндрическая АС
сферическая АР
плосжже
Основные
пространственные
Комбини-рованныес дополни-тельнымилинейнымиперемеще-ниями
4-х
Pl^fcy)
(9г)
R^xz)
Р2 (Sr)
арх №е,1
—
—
—
—
—
сг (sx)
—
—
—
63 (xyz)
РЗ (Убг)
(УУ,2)
АРЗ (Уб,
—
(ее,х)
АРч (89,9)
—
cix (Угх)
—
—
—
СЗх (9pzx)
РЗх фвгх}
АСЗх (УУ,гх)
АРЗх
—
—
РЧхд(69гхм)
№ Ух)
Движения
Система координат
Прямоугольная декартова R
полярная
ангуляриая
цилиндрическая С
сферическая Р
цилиндрическая АС
сферическая АР
Комбинированные с дополнительными линейными перемещениями
4-х
—
C2z (6x1)
—
—
—
—
РЗг
—
АРЗх (Уб,8г)
—
®
C4z (6pxz)
АСУг хг)
АРУг (6У,Уг)
■Vxe
—
(Vzxyj
—
—
—
—
СЗху (ургху)
РЗху (Уегху)
AC3xy(W,zxy)
—
РЧх (89гх]
АРЧху(8У,9ху)
4-xz
—
(бухг)
—
—
—
—
—
—
AP3xi(*PQiQxz)
—
C4xz(8pyxz)
(вугхг)
^1£■^^^^2^
^^^^^xz)
Продолжение табл. 2
Рис. 2. Распределение моделей ПР в зависимости от числа степеней подвижностиРис. 2. Распределение моделей ПР в зависимости от числа степеней подвижности1,38,«1,38,«Рис. 3. Распределение моделей ПР в зависимости от грузоподъемности и типа приводовРис. 3. Распределение моделей ПР в зависимости от грузоподъемности и типа приводовРис. 4. Соотношения между типами приводов ПР и способом позиционирования, обеспечиваемым системой управления:РТР — позиционной; СР — коитур- иой; К — комбииироваииойРис. 4. Соотношения между типами приводов ПР и способом позиционирования, обеспечиваемым системой управления:РТР — позиционной; СР — коитур- иой; К — комбииироваииойРис. 6. Распределение моделей ПР в зависимости от числа каналов связи систем управления с внешним оборудованиемРис. 6. Распределение моделей ПР в зависимости от числа каналов связи систем управления с внешним оборудованиемРис. 5. Распределение ПР с позиционной системой управления в зависимости от числа управляющих командРис. 5. Распределение ПР с позиционной системой управления в зависимости от числа управляющих командРис. 7. Распределение моделей ПР в зависимости от продольного хода руки и хода узла подъемаРис. 7. Распределение моделей ПР в зависимости от продольного хода руки и хода узла подъема
Рис. 2. Распределение моделей ПР в зависимости от числа степеней подвижности
Рис. 2. Распределение моделей ПР в зависимости от числа степеней подвижности
1,38,«
1,38,«
Рис. 3. Распределение моделей ПР в зависимости от грузоподъемности и типа приводов
Рис. 3. Распределение моделей ПР в зависимости от грузоподъемности и типа приводов
Рис. 4. Соотношения между типами приводов ПР и способом позиционирования, обеспечиваемым системой управления:
РТР — позиционной; СР — коитур- иой; К — комбииироваииой
Рис. 4. Соотношения между типами приводов ПР и способом позиционирования, обеспечиваемым системой управления:
РТР — позиционной; СР — коитур- иой; К — комбииироваииой
Рис. 6. Распределение моделей ПР в зависимости от числа каналов связи систем управления с внешним оборудованием
Рис. 6. Распределение моделей ПР в зависимости от числа каналов связи систем управления с внешним оборудованием
Рис. 5. Распределение ПР с позиционной системой управления в зависимости от числа управляющих команд
Рис. 5. Распределение ПР с позиционной системой управления в зависимости от числа управляющих команд
Рис. 7. Распределение моделей ПР в зависимости от продольного хода руки и хода узла подъема
Рис. 7. Распределение моделей ПР в зависимости от продольного хода руки и хода узла подъема
пами СПУ в зависимости от конкретных условий применения робота. До 50 % моделей ПР оснащают позиционными СПУ с объемом памяти 10—50 управляющих команд (рис. 5). Технические возможности ПР расширяются
с увеличением числа каналов связи с внешним оборудованием. Распределение моделей ПР по указанному признаку приведено на рис. 6.
Гистограммы на рис. 7—9 показывают распределение моделей по величинам ходов и скоростям перемещений исполнительных органов ПР, а также по объему рабочей зоны. Погрешность позиционирования ПР известных моделей ±(0,05^-5,0) мм. В последнее время получают распространение ПР для автоматизации сборочных операций. Эти ПР, как правило, оснащаются электромеханическим приводом, работают в ангулярной системе координат и имеют погрешность позиционирования в пределах ±(0,005-?- 0,05) мм. Одиако в целом для 70 %
Рис. 8. Распределение моделей ПР в зависимости от объема рабочей зоны
моделей ПР погрешность позиционирования не превышает ±1,0 мм (рис. 10).
Распределение моделей ПР по занимаемому пространству показано на рис. 11.
По конструктивно-технологическим и компоновочным признакам механических систем большинство моделей ПР могут быть объединены в следующие группы:
с выдвижной рукой и консольным механизмом подъема, работающие в цилиндрической или прямоугольной системе координат основных движений (группа I);
с выдвижной рукой, установленной иа подъемной каретке, работающие в цилиндрической или прямоугольной системе координат (группа II);
с качающейся выдвижной рукой (ПР может устанавливаться на консольном механизме подъема), работающие в полярной сферической системе координат основных движений (группа III);
с многозвенной рукой, работающие в ангулярной (цилиндрической или сферической) системе координат основных движений (группа IV);
подвесные передвижные тельфер иого типа с одной (или более) рукой (выдвижной или многозвеииой), установленной иа каретке, перемещающейся по монорельсу (группа V);
подвесные передвижные мостового типа (группа VI);
установленные иа шасси повышенной проходимости (группа VII).
Распределение моделей ПР по признакам I—VI групп показано на рис. 12.
Скорость угловых перемещений, °/с
Рис. 9. Распределение моделей ПР в зависимости от скорости линейных : и угловых перемещений исполнитель- иых органов• ’
Рис. 10. Распределение моделей ПР в зависимости от погрешности позиционирования
Наработка на отказ для большинства (75 %) моделей современных ПР не превышает 1000 ч, а для отдельных типов (главным образом с пневматическим и электромеханическим приводом) достигает 5000 ч (10 % моделей).
Рис. 11. Распределение моделей ПР в зависимости от занимаемого пространства
Рис. 12. Распределение моделей ПР по конструктивно-технологическим и компоновочным признакам механических систем
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В табл. 3—15, 17—22 и 24—31 приведены технические данные 527 моделей современных ПР. Роботы сгруппированы по странам и систематизированы по общим конструктивно-технологическим признакам. Внутри каждой подгруппы ПР располагаются в порядке возрастания грузоподъемности. Модели, технические данные которых не соответствуют принятой систематизации, приведены отдельно. Технические данные ПР агрегатного типа и отдельных образцов роботов с адаптивным управлением, а также ПР, отличающихся характером применения, представлены в соответствующих разделах.
В таблицах указана суммарная грузоподъемность ПР независимо от числа рук. При этом приведена максимальная грузоподъемность, обеспечиваемая при наибольших скоростях рабочих движений. Масса захватного устройства (устройств) входит в грузоподъемность. Число степеней подвижности приведено без учета движения зажима.
Условные обозначения следующие. Тип привода: П — пневматический, Г — гидравлический, Э — электрический. Система управления: Ц — цикловая, П — позиционная, К — контурная, У — универсальная, ЭВМ — управление с использованием ЭВМ. Прочерки означают отсутствие техии-
3. Технические данные напольных промышленных роботов3. Технические данные напольных промышленных роботовс выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъемас выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъема
3. Технические данные напольных промышленных роботов
3. Технические данные напольных промышленных роботов
с выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъема
с выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъема
Исполнение 1Исполнение 2
я
0 с -
л я о!
® О
3 о.
их X
о х 7, С я+1
h
а в 6 * о
Kg
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0
§ в
X
Габаритные размеры, мм
Страна - изготовитель
Модель робота (фирма)
и О Я X $ 5 В о
II
V в
о
V
§ Я Е
1 в
СО х
Я s и я
s я X я X & &О о о
X о 3
ЕГ о.
X . X £ со X 0.0 о о о. в в о о 5 * В о « U о,Н
g = S а 3 | о^г
Скорость, и/с
- Угловая скорость, °/С
н
L
в
г
Г
X
ф
а
3
0,02
180
10
0,1
—
—
20—90
130
—
1
238
316
236
13
СССР
МРУ-901
0,02
2
1
э
ц
2
По упорам
4
0,1
200
12 0,16
180
400
160
350
260
17
КМ.0.08Ц.42.01
0,08
п
6
345
50 0,17
150
0,6
50 0,17
220
360
180
90
280
335
220
30
Ритм 01.01
0,1
5
5
19
—
2
322
335
220
31
Ритм 01.02
0,2
2
4
1
224
29
Ритм 01.03
0,1
4
1
0,05
426
30
0,1
150
120
180
360
1
248
270
200
40
РФ-201М
0,2
4
1
3
5
0,2
350
0,3
120
—
254
275
220
70
МП-9
3
10
0,03
910
50
0,5
255
0,6
90
120
180
180
1
1140
600
40
РС-4
0,3
5
п
4
50
х0'1
J
350
20 0,16
—
—
180
130
—
230
365
380
20
КМ0.63Ц42.12
0,63
2
1
ц
2
6
0,1
905
50
0,5
400
1.0
300
0,6
_
180
180
2
755
500 "
800
326
Ритм 05.01
1
6
2
3
19
1250
80
0,9
500
1,5
—
180
360
180
360
830
950
600
280
КМ1,25Ц.42.16
1,25
4
90
Страна- изготовитель
Модель робота (фирна)
Д
о
X
О С О £ Au
« ■ _
go
5* в
Я >» о.
о Ч
Я У
5 Я
Е
ч я
в
и в
Я я х я X я
А h О О О ft« в
о 2
У ft
Я х у я X ДУ о ftB в ю я _ о Я« Од К В о о Uft^
В в
g в =
S ” 2 я В °
S - О о g ч л и
О Si
Я
О В •
д *
о”
9 я
Д я X
Ь ° s 1=5+1
3 X я X
Я О? 3 я о
Kg
Линейные перемещения, мм Скорость н/с
Угловые пере- мещеиия, 0 Угловая скорость, 7с
Я ч о в
X
Габаритные размеры, мм
Ж
н
L
в
Z
Г
X
Ф
а
5
СССР
1 М-75
1,5
5
1
п
ц
4
По упорам
16
0,5
2080
200
0,5
1000 0,5
200
0,5
180 90
180 90
—
1
1450
750
1250
350
МП-3
2
3
4
3
10
0,1
625
125
0,1
100
0,1
90
90
—
—
1
405
0= = 200
0 =
= 200
40
КМ.2.5Ц.42.14
2,5
4
1
4
800
80
0,6
300
0,8
270
360
180
360
1
520
1000
300
150
7605
4
2
25
1400
150
0,2
500
1,0
120
120
—
2
1036
1000
500
240
ПР-4
5
6
1
6
60
150
0,5
600
1,0
240
120
—
15
30
1
1050
1650
950
550
ПР-5
2
150
0,3
1380
150
0,5
600
150 90
180
180
—
2
1060
600
700
380
МП-4
3
1
п
3
Обучение
86
0,3
1100
100
0,05
0,8
220
28
—
1
1760
1100
1100
460
Универсал-5
6
э
4
50
1,0
1330
400 или 800 0,3
700
0,9
330
60
180
180
180
90
1630
870
650
КМ5Ц.42.01
8
3
п
ц
5
По упорам
30
0,1
1500
100
0,3
500
1,0
90
90
180
150
2
600
800
740
600
Циклон 3.01
6
6
2
3
0,25
600
0,6
180
160
180 90
850
1100
840
540
КМЮЦ42.01
10
4
2
3
64
0,1
2314
150
0,3
800
1,3
180 90
180
180
2
945
1296
1008
930
КМ10Ц42.03
5
5
150
0,5
800
1,5
ПРП-5
4
3
1260
150
0,5
500
1,0
180
180
—
200
Продолжение табл. 3
Козырев Ю. Г.
22
2
2
Продолжение табл. 3
Страна- изготовитель
Модель робота (фирма)
Л
о S
£
о
8* с о 2 о 5 х = * ч я
Ус
О ч
X
5
С
Ч
с
1
s к и X
X со 2 X 2 *
о. о. U о о о
О. X с
X дх
У О.
X 2 , 2 У я 2 О. У и о. О У О. G С
О Кд 8 5 = о§1
Ь х sh
Я Е 0 К^Х
8 = g
1
i О = «
У *
5 о
У X £5 2 с5и
их я 2
1 =
ю о.
«6 К ч
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0
У X § с
X
Габаритные размеры, мм
я
Скорость, м/с
Угловая скорость, °/с
н
L
в
г
Г
X
Ф
а
р
СССР
Бриг-10
10
5
1
П
ц
4
По упорам
28
40
0,3
1260
100
0,3
600
0,8
100
0,3
220
90
180 90
—
1
800
780
620
300
ПР-10
4
1435
200
0,3
—
180
180
1045
890
815
500
РПП-76
10
5
2
5
31
0,5
1235
150
0,5
500
0,5
180 90
180
90
2
1150
570
570
420
Циклон-5.01
4 или
6
До 6
0,1
1560
100
600
1,5
400
0,5
180
120
180
180
870
1100
840
Циклои-5.02
5 или
7
0,2
860
1630
780
КМ.10Ц42.01
3 или
4
3
14
2314
150
0,3
800
—
180 90
945
1296
1008
930
1,3
МП-5
15
4
1
4
2
0,3
1100
250
0,25
600
1,0
180 90
—
80
90
1
1035
500
720
370
3388-1
5
п—Г
42
0,15
1680
100
0,7
600
1,0
120
90
180 90
970
1020
1008
525
3388-II
6
2
2
567
3388-III
20
555
ЛМ.20Ц46.01
20
5
1
г
5
32
0,1
2415
340
0,5
1250 0,5
420 од"
100
40
90
90
1
1425
2540
840
1750
НРБ
РБ-110
10
5
1
п
ц
4
256
0,5
2020
300 0,25
ПОР 1,0
20
0,1
360 90
180 90
1
1070
1170
1170
650
РБ-112
2
64
0,2
1650
160
0,3
500
1,0
50
0,1
180 90
180
180
2
1100
500
Пирии-521
40
7
г
6
104
0,3
900
205
0,5
350
0,5
100
0,5
180
120
180
120
1246
1658
1000
1200
ВНР
HFR-1
2
3
1
эп
п
3
60
1,0
1100
80'
0,5
500
1,0
—
160
160
—
1
700
200
200
50
2*
Продолжение табл. 3
Страна- изготовитель
Модель робота (фирма)
A
О X 2
£
o о
X
О X c h So o| я
о 4
X у
К
С
СО 2
и к
X X
U х
s со 2 х
2 S
Q. Q. U О О о Q.X С
§3
5* о.
2 , 2 о со 2 Q. о
О О Q. С с« В^ о а X во" и о.?
• к ° X 41 ь § х $£| В >Л 2 •* о S я ч
о ° Я
X 0 с« Л X н X о со я о 3 д us, &Si cS-н
3 2 0 2
xQ? i =
X К ч
Линейные перемещения, мм Скорость, м/с
Угловые перемещения, 0 Угловая скорость, °/с
X X
X ч о с
X
Габаритные размеры, мм
1
Н
L
в
2
Г
X
Ф
а
0
ВНР
МТЕ-55
25
4
1
Г
п
4
По упорам
22
0,5
1285
600
0,2
700
0,4
210
50
180
90
—
1
1200
1300
600
350
ПНР
МР-25
2
2
1
П
ц
1
0,1
186
125
0,15
—
90
120
—
370
283
140
11
R IMP-401-I
R IMP-401-II
4
6
4
2
3
180
0,2
1688
150
400
0,5
120
120
180
2
1092
1880
900
500
1888
0,5
600
0,5
90
1800
510
RIMR-402
20
2—7
1—4
п
4—6
Обучение
220—
600
0,1
1600
160
0,5
630
1,0
180
20
360
180
180
180
1160
525
1100
250
ЧССР
PR-04
4
6
2
6
180
0,5
1450
200
0,4
1000 0,8
270
180
90
—
2
1850
600
600
400
М-04
4
4
32
0,3
1550
630
0,6
90
1435
400
400
350
AM-5
5
4
2—3
ц
По упорам
256
0,1
1800
100
0,3
630
1,0
90
90
180
180
1
1700
1240
800
500
PR-16P
16
6
1
6
27
0,2
2000
500
0,4
1000 1,0
50
0,5
360
20
180
90
1170
1400
1200
813
Италия
Pragma-АЗООО (DEA)
1,5
5
1
э
У
5
ЭВМ
0,1
300
0,5
1300
0,67
250
0,5
—
180
132
90
132
36
RBT-5 (AJSA)
2,5
6
п
п
По упорам
0,2
1170
. 40
0,8
400
0,8
40
0,8
180
30
180
90
30
90
450
0 =
= 380
0 = = 380
ФРГ
Mini-Mater CX-312
4
3
3
.1
0,1
850
300
0,8
500
0,8
—
270
80
—
—
100
PM-12 (KUKA)
10
5
5
1,5
1930
500
0,9
1200
1,5
—
210
130
220
120
220
90
1110
1200
680
625
Robotek-1 (Liebherr)
Robotek-2 (Liebherr)
12
25
6
э
п
6
Обучение
32
0,5
1525
200
0,3
750
1,0
300
0,3
360
90
360
180
90
90
960
950
750
450
Продолжение табл. 3
Страна* изготовитель
Модель робота (фирма)
H о В X
§ c о
Au u X
2 о
-I
5 ®
X
A
О 4
X У
5 a
A E
a
A C
Ж
о R s s О a
X h Ж a Ж ® co a A el h CX О o АО С а
О К Ч 2 X Ж
ж , Ж а я Ж АО
АС С
К
'о S «
О д Я с О я
Ж
Ж -Я о
Л Ж 5 0^3 О о ’
Я 0 с -
А X ^
За
AS Ж кож к 3+1
я 5 о S
■ О?
л = is
я?
Линейные перемещения, мм Скорость, и/с
Угловые пере- мещения, ° Угловая скорость, °/с
S
о а
X
Габаритные размеры, мм
S
н
L
в
2
Г
X
ф
а
6
ФРГ
Transfer-Automat Е («Vew-Fokker»)
15
4
1
П
Э
4
Обучение
as
1,0
1400
350
0,6
1000 1,0
—
250
100
350
180
1
960
950
750
450
Einfach-Hand Abungsgerate («Vew-Fokker*)
12
Ц
3
16
0,3
300
0,5
1000 0,8
—
270 НО
180
180
США
Autoplace (Auto-Place)
4,54
П
n
4
—
0,076
76
305
—
270
270
Sinchrotrans (Sinchrotrans)
9
0,75
1000
100
0,5
500
0,75
—
90
225
90;
180
600
1240
1260
14
Transiva (BR Talore)
45
г
L
4
2
1,5
305
610
—
240
—
1440
1035
Япония
RB-50 (Yasui Sangvo Co. Ltd.)
25
6
П
6
2,0
1650
600 0,40
500
0,50
—
220
60
180
90
90
90
1600
2000
950
1400
SR-25 (Shinko Electric Co)
25 (35)
4
П
4
1,0
924
300
0,50
600 0,50
—
200
90
180
180
—
1470
1155
730
800
Type KMR-2 (Kayaba Industry Co, Ltd.)
40
6
г
1,0
1185
250
0,25
500
0,35
—
240
60
180
60
—
1235
600
1000
480
RBH-50
(Vasui Sangyo Co, Ltd.)
50
(60)
5
5
0,1
1600
1200
0,40
1100
0,50
—
220 90
—
90
90
1000
1600
800
750
HI-Mate MODELES (Kuroda Prectsioh)
8
4
п
П
4
0,2
—
200
0,2
400
0,4
270
90
180
360
—
1208
1035
650
510
Продолжение табл. 3
Страна- изготовитель
Модель робота (фирма)
О X 8
5 К о
h Й о* ч ®
У с
о ч
X
У
5 Я X
К
о» ч я
В
8
х к
О х
i х 55 && as X
X о 3
X « ST а
X Ж 1 8 £ я 8
а &£
ох5 о ” х е о " О аЯ
ь " § 5 ® 5 8 a S я е о в**
8 з О! о = Ч л и
о 6 г
X о в .
£ ®
|8
3 о. а* 8 К о $ к§-н
их X X
xOJ л■ la
S ч
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, °
X ч о в
S
Габаритные размеры, мм
X
Скорость, м/с
Угловая скорость, °/с
н
L
В
г
Т
X
ф
а
0
SYNCHRO TRANS (Keiaishf Mfg. Ltd)
10
4
п
4
Обу-
360
1,0
1000
100
0,5
500
0,7
180
220
90;
180
600
—
1010
1237
500
620
RB-10 (Yasui Sangyo Co.)
6
г
6
чени(
0,1
1100
300
0,5
250
0,5
220
60
180
90
90
90
1100
1200
300
700
Kawasaki MHU SENIOR (Kawasaki Heavy Ind.)
15
3
1
3
60
0,1
1660
500
0,3
1100 1,0
360 90
—
1
1290
1120
1120
500
System Hand SR-10 (Kuroda Precision)
20
24
0,5
1248
300
0,5
500
0,5
240
90
180
90
915
995
745
390
Autohand AH-40
4
1000
260— 400
—
0—120
90
250
Япоиня
Autohand
4
4—5
ц
4
10—
1,0
Autohand AH-40/40-2
4—5
2
100
100
0,3
400
0,5
90—
180
180
—
2
793
—
690
270
Autohand AH-60
5
2-4
1
П
По упо-
1340
450— 600
1
1
250
Autohand AH 1-0/40
5
2
5
рам
25
0,1
1000
10— 100 0,2
260— 400
1
90
120
2
1027
902
660
Autohand AH-60-3
2—3
1
3
1340
0—100 0,3
600
0,8
—
—
1
925
590
100
Autohand AH-6
5
4—5
2
4
100
10— 100
0,1
450— 600
1
0—120
90
90-
180
180
2
793
690
250
JON-FX
5
—
0,5
1235
150
700
120
180
1
920
800
760
450
JON-FH
10
4
3
24
0,3
0,7
90
90
Примечания. 1. у мод. А
2. 1°/с = 0,(
LFI-3 четыре pi 17453 рад/с.
^кн расположе
иы к
оест-накрест.
/ мод.
RIMP
*402 и «Пирии-521» руки попарно расположены
под
углом 180°.
8
8
О
X
X
Модель робота
О X 2 1 с о
их
се х *
So
Ji
У G
х£ 2 X х »
О. О. L О О о Q.X G
о а
5$
Та
К я I X
ОСС g" 5*
В i
X X
и х
X X X
о в
ЗЕ
Is в о и о.
56
X и о 2 5 Я X с
X -• 2 5
X 8 « О о Я
X о в *
II
3 сх
а.х 2 л°2 С в-Н
5 ч 3
« 2 X 2 а .
о .
* S я *
I о.
Линейные перемещения, мм Скорость, м/с
Угловые перемещения, 8 Угловая ско* рость, ’/с
Габаритные размеры. мм
Масса, кг
н
L
в
г
X
V
2
ф
а
Р
СССР
РФ-1001С
1
5
5
э-п
п
Обу- чеиие
36
0,5
1000
500
400
250
60
360
200
200
200
1200
1000
400
100
0,5
0,2
Итэкар
5
4
4
8000
1,0
1100
500
0,5
500
0,3
240
45
270
45
1700
1000
1000
500
РКТБ
7
э
25
1300
600
0,3
600
270
90
180
90
1800
970
754
120
МАН-63С
63
4
4
г
13
3,0
1495
625
0,3
0,3
240
30
180
45
2050
1877
740
105
М20П40.01
20
5
5
э
300
1,0
1844
800
1,0
500
300
60
180
60
90
60
2359
700
650
570
М20П40.02
2160
1100 1,0
0,5
СМ40Ц40.11
40
4
3
г
Ц
По упорам
150
1,5
672
760
0,5
760
0,2
270
60
180
90
—
2840
1400
950
1400
С7505.03
250
4
3
г
П
Обу- чеиие
3
1580
,760 "^5-
1500 0,5
315
45
180
60
2720
1365
1060
3000
НРБ
РБ-231
184-55
6
6
г
п-к
430
1,5
1420
; 1060 .^0-9
1220
0,46
—
760
0,9
240
90
180
180
280
100
1885
1098
68^
262
4. Технические данные напольных промышленных роботов с горизонтальной выдвижной рукой и подъемной кареткойКомпоноака робота и основные движемяRт Ь к д4. Технические данные напольных промышленных роботов с горизонтальной выдвижной рукой и подъемной кареткойКомпоноака робота и основные движемяRт Ь к д
4. Технические данные напольных промышленных роботов с горизонтальной выдвижной рукой и подъемной кареткой
Компоноака робота и основные движемя
R
т Ь к д
4. Технические данные напольных промышленных роботов с горизонтальной выдвижной рукой и подъемной кареткой
Компоноака робота и основные движемя
R
т Ь к д
а о
о
и S
Модель робота
О
1 в о
Ь С
° S ч А «5 У с
2 5
S R
О С О. X С
5 =
У Q
3 х А О X
<®
£* о.® С §
ч А
S
о ®
5 8
о.
о о.
Ю X о X « 69 о а
U о.
ж 1 и О
ж
н о К q 2 о Ж Ж В ОТ
S -я^ 5 q
£ 01 * о 5 s
А О В .
5- и S
X ” 3 о. f ж ?хх о° = Е в +
5 ч 3 А
в 2 Ж $
НРБ
РБ-232
110
7
7
Г
П-к
Обучение
430-
5000
1,2
1930
1981
2108
РБ-233
180
РБ-234
500
РБ-241
20
5
5
э
п
300
1,0
2160
ГДР
IR-1
5—10
3
3
г
п
Обучение
0,3
IR-2
10—40
IR-3
10—
100
ВНР
IR-51
20
5
5
2,0
1750
ПНР
НМ-3
0,1
2
2
п
ц
По упорам
10
0,1
185
МР-25
2
НМ-7
5
0,2
35':
32''
МР-50
РО1
20
4
4
п
п
Обучение
0,2
1200
Италия
RBT20
40
5
5
г
1,0
1500
ORCA
50
3
3
1055
Продолжение табл. 4
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Скорость, м/с
Угловая скорость, е/с
я
L
В
г
X
V
X
ф
а
0
914—1525
1220—
6095
914—1525
300
60
300
45
180
45
3404
1116
1116
810
3429
920
0,76
0,76
0,45
3556
1080
1100
—
500
210
60
180
90
30
2179
700
650
750
1,0
0,5
60
400
630
270
60
—
—
—
—
—
900
1,2
1,2
630
750
1,0
1000
1,0
1000 0,8
1000
1200
0,8
800
800
220
60
180
90
180
90
2450
1000
850
1050
0,8
0,8
—
40
0,2
120
180
340
256
95
12
125
90
120
370
383
140
20
0,15
63
120
90
330
210
340
30
0,1
200
0,15
200
—
620
383
200
17
0,1
750
—
—
575
180
120
90
120
—
1780
0 =
= 900
—
0,5
0,5
_ 800 0,8
150
180
30
180
90
30
90
2200
1550
800
—
0,25
850
0,8
пХ 1000
650
—
—
—
—
660
600
—
—
Продолжение табл. 4
8 О
х
X
Модель робота
О X s
в О
a L
«
Sg
So
° X 5 «
5* в
• b X Я X я
aS cx О я 4 X я ST a
X 3 X о X o«
A X x 5 a * Eg
ч A а В
1 и к X X О х
X я а о а в
ХЭ X о х
о А U а
X • U О
X н о к Ч
В я,
3=я
О о I
X о в .
si ® о 3 а V X
og* Ея+
S ч 3
ее х * X а . ч* 1» «в
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Скорость, м/с
Угловая скорость, °/С
я
L
В
г
Я
У
г
ф
а
0
Италия
JOB' оТ-10
50—70
5
5
Э
п
Обучение
0,25
2500
1170
—
—
1000
300
60
350
180
60
2400
2100
800
2400
0,6
0,5
60
—
1500
800
—
400
90
190
90
—
—
—
—
Elfin
60
6
6
1,0
1300
600
0,35
0,35
0,35
НО-1
100
5
5
г
0,2.
1400
1000
2500
—
500
180
90
180
90
—
1800
1500
500
550
0,45
0,4
0,4
США
RE-3
3
3
3
П
ц
По упорам
20
0,5
1460
750
—
100
0,08
—
—
90
80
—
330
850
1100
590
0,6
S-900
23
5
5
г
Обучение
1,27
762
560
—
305
180
180
90
180
90
—
—
—
—
0,9
0,9
100
762
762
220
90
180
90
180
90
—
—
—
—
М-1200
45
5
5
1,27
1524
0,9
1067 0,9
0,9
L-2400
68
60
1,27
2134
Versatran E-EHV
55
6
6
г
п-к
10
1,6
1442
762
До 4000
—
762
—
300
90
270
90
1885
1098
686
262
0,9
Versatran E-ESH
0,9
—
240
90
Versatran E-ESV
—
0,46
762
Versatran e-ehvs
7
7
762
0,9
0,9
Versatran F-FL
110
1638*
1,27
1930
914—1524
1220— 6095
По заказу
914—1524
300
90
300
90
270
90
3404
1116
1116
810
300
60
3429
920
Versatran F-FA
180
5000
1981
0,9
0,914
914—1524
3100
930
Versatran F-FH
250
1638
0,46
914—1524
—
300
60
270
60
3100
Versatran F-FB
270
5000
0,76
Versatran F-FC
800
2108
0,762
300
45
270
45
3556
1524
1524
1080
Продолжение табл. 4
Я о
о
ж
5 У
Модель робота
О ж X
5 С о «
Q. u
L X
ж „ E go
H
■5
У c
X я X X X X
Q. CL fe§ CLX В
X
ST Q,
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
X
X о ж
О ей
о 5 gX cl ® с§
3
о. в
X
X ж и ж
X X
о.
о о. в
ю ж о X
в о U а
X 1 и О
ж и о К в;
X и
S3 ж ВГ
х а^
Оо X
ж о В м si И
3 cl
Ms о° = Са+1
X X
ас
ж х а* 5» 8 «
яЗ
Скорость, м/с
Угловая скорость, е/с
н
L
в
г
X
У
X
ф
а
0
Финляндия
RB-3
30
5
5
Э
п
Обучение
—-
0,5
—
1000 1,0
—
—
600
0,6
220
110
280
110
280
110
—
—
—
—
ФРГ
Star-O-Mat
2
3
3
П
Ц
По упорам
—
0,01
0,3
1100
900
300
—
—
150
180
90
—
—
—
—
—
—
0,1
0,5
MHV-500
5; 10
500
150
180
739
—
—
60
0,6
0,3
90
Kuka-Nachi-4000
10
3—
5
3- 5
Г
п
Обучение
3199
0,5
760
760
—
1600
760
—
200
90
200
90
—
—
—
—
0,25
0,2
0,25
ZF20
20; 40
3
3
Г
Ц
По упорам
—
0,5
—
1000
—
—
800
—
180
90
—
—
—
—
550
1,0
1,0
Sirobot-2
20
5
5
п
п
Обучение
704
1,0
2290
1100
—
—
800
300
60
270
60
120
—
—
—
—
0,5
0,5
60
Robotek
50;
100
3
3
э
—
0,5
—
1000
—
—
650
400
45
—-
—
—
—
—
—
0,6
0,4
Roth-Elek trie
80
4
4
э
—
0,2
—
—
1000 0,2
1000
0,2
800
0,2
—
360
90
—
—
—
—
—
Франция
6
6
э
п
1000
0,1
—
700
—
1000
—
360
120
360
120
—
—
—
—
1,58
1200
1,58
800
1,2
1200
DU
0,2
—
_ 1,16
1,16
Швейцария
ARO Automat
100
г
—
1,0
—
820
0,4
250
0,4
500
0,4
—
—
—
—
—
—
Японии
ALMART PE-3
3
3
3
п
п
30
0,5
1430
700
0,6
500 ~То~
700
—
—
100
0,08
—
—
90
80
550
600
590
MHY Junior
3
3
чп 50
0,1
1250
150
0,5
270
180
—
50
Versatran E-401
5
4
4
0,5
1137
500
0,9
180
180
180
90
—
1575
1325
600
400
Продолжение табл. 4
X о о
« X
X
U и
Модель робота
о X 2
tQ 5 в о «
U X
X * h О ®
X
S о c
X я 2 X 2 X bo О о
c о 3 о 5
5* О.
3 X
о
О х bt X
6 ч X
О. В
2
6 X
X 2 2
О. С
X ХЭ X о X о 60 с о О о.
и О
X f- о к ч 2 о
В 5
в | я
О и 2
о
U я
Е °
В о. у X
О. X 2
О х
ч 3
се 2 X 2 а .
х
* о.
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения* 0
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Скорость* м/с .
Угловая скорость, е/с
н
L
В
г
X
У
X
ф
а
Р
Япония
Versa tran Е-302
9—45
5
5
г
п
Обучение
20
(50)
1
1121
762, 1067
762
240
90
180
90
180
90
1098
1820
674
560
VA-700X500
0,912
0,912
Uniman UM1320PT
10—30
4
4
30
1150
500
700
240
40
180
100
—
1735
1190
700
750
0,25
0,7
Type РТР
10—30
5
5
ИЗО
760
760
240
90
180
180
1800
1530
730 '
1,0
1,0
Machine-Hand
300
2
700
700
240 60
180
180
2000
1000
650
600
0,5
0,5
15
4
4
250
1
600
600
220
90
90, 180
90
—
0,25
0,25
Conslarm (СР)
20
5
5
400
1500
1000
700
240
80
180
20
180
20
245
850
800
800
1,0
DMIR-DM-20
4
4
■ 30
1750
1,0
600
180
90
90
90
—
1994
1850
1150
0,5
Type-207
20
5
5
П
30
0,5
1270
500 0,29
500
240
50
180
40
180
40
1680
1720
460
390
0,26
Taibot N-25
25
5
5
Г
24
3
1030
700
700
220
24
180
90
220
90
1800
2430
—
730
0,5
0,5
Conslarm (PTP)
30
5
5
40
1
1500
1000
700
240
80
180
20
180
20
—
—
—
800
1,0
1,0
Machine-man Hand
30
3
3
Э—П
12
. 5
630
50 "о^бб-
150
90, 180
90
—
—
1400
950
1000
150
0,15
Workmate ZA-24-1
30—50
3
3
Г
50
3
1000
500
0,35
450
220
90
1810
1500
760
1000
Werkmate ZA-25
30—50
4
4
50
3
1000
500 "~(Х35~
1000 "о^~
0,25
180
90
Type C MIR-CM30
30
5
5
300
2
1779
750
200
90
200
90
2380
1430
860
1100
0,5
ХарактеристикаХарактеристикаЭскизЭскиз
Характеристика
Характеристика
Эскиз
Эскиз
А О g
U и
Модель робота
о X 2
о с о
X
с Ь
So
о*
5 «
У в
X л S х s S
сх сх U О о о СХ X с
§1
2
А О
Ж
о«
X
О ®
= «
С ч
А
О.
В
s
я Ж
U ж
2 2
о.
о с
АО Ж О X и л
Е О U О.
о О
X н о к ч
A S 5
Sg ”
О О 2
Ж о с - £ s о ” 2 О 3 о. у X р.ж$ о g® С а+1
ь ч
А « 5 Ж S
О . АО X 5 *
Линейные перемещения, мм Скорость, м/с
Угловые перемещения, ° Угловая скорость, °/с
Габаритные размеры , мм
Масса, кг
н
L
в
г
X
У
X
ф
а
6
Япония
203А-РТР
50—
100
5
5
Г
п
Обучение
40
2
1295
800
0,25
800
240
45
180
70
180
70
2300
1940
800
1000
203A-DPP
50—
100
5
5
1000
2
1295
800
0,25
0,25
Type RA
60
4
4
50
1
1250
850, 1050
500, 800
180, 250
100
90, 180
100
—
—
—
—
2000
RA
60
4
4
50
1
1250
1,0
0,5
1200
Matbac IRC-3C
60
6
6
1200
1
2000
100
700
140
60
180
90
90
90
2161
800
1950
800
0,6
0,5
Продолжение табл. 4
5. Технические данные промышленных роботов со складывающейся
Грузоподъемность, суммарная (на одну руку), кг
Число степеней подвижности
Число программируемых координат
Объем памяти системы (шаги) Погрешность позиционирования, мм Наибольший вылет руки R, мм г, мм
Скорость по г, м/с
Z, мм
Скорость ПО Z, м/с ф°
Угловая скорость по ф, 7с
Угловая скорость по а, 7с
Р°
Угловая скорость по 0, 7с
Габаритные размеры, мм (LXBXH) Масса, кг
Type A MIR-AH10 (фирма Nagoya Kiko Со. Ltd.)ULB-I300 (фирма Icnikon Industries, Ltd.)Matbac IRB-10 (фирма Tokyo Reiki Co. Ltd.)—14 4±Р,4 2300 1500 1,000 350 0,3501809090901100X540X 152425003320±0,5 -2115013000,7009090' 90901200X1500X150050015541200 ±2 15308000,8002000,20022090180909090650X1000 X 867300Система управления — позиционная. Способ программирования системы — обучение.Type A MIR-AH10 (фирма Nagoya Kiko Со. Ltd.)ULB-I300 (фирма Icnikon Industries, Ltd.)Matbac IRB-10 (фирма Tokyo Reiki Co. Ltd.)—14 4±Р,4 2300 1500 1,000 350 0,3501809090901100X540X 152425003320±0,5 -2115013000,7009090' 90901200X1500X150050015541200 ±2 15308000,8002000,20022090180909090650X1000 X 867300Система управления — позиционная. Способ программирования системы — обучение.IIрукой и подъемной кареткой (Япония)рукой и подъемной кареткой (Япония)Примечание. Число рук (захватов на руку) 1 (1). Привод — гидравлический
Type A MIR-AH10 (фирма Nagoya Kiko Со. Ltd.)
ULB-I300 (фирма Icnikon Industries, Ltd.)
Matbac IRB-10 (фирма Tokyo Reiki Co. Ltd.)
—1
4 4
±Р,4 2300 1500 1,000 350 0,350
180
90
90
90
1100X540X 1524
250
0
3
3
20
±0,5 -
21150
1300
0,700
90
90
' 90
90
1200X1500X1500
500
15
5
4
1200 ±2 1530
800
0,800
200
0,200
220
90
180
90
90
90
650X1000 X 867
300
Система управления — позиционная. Способ программирования системы — обучение.
Type A MIR-AH10 (фирма Nagoya Kiko Со. Ltd.)
ULB-I300 (фирма Icnikon Industries, Ltd.)
Matbac IRB-10 (фирма Tokyo Reiki Co. Ltd.)
—1
4 4
±Р,4 2300 1500 1,000 350 0,350
180
90
90
90
1100X540X 1524
250
0
3
3
20
±0,5 -
21150
1300
0,700
90
90
' 90
90
1200X1500X1500
500
15
5
4
1200 ±2 1530
800
0,800
200
0,200
220
90
180
90
90
90
650X1000 X 867
300
Система управления — позиционная. Способ программирования системы — обучение.
I
I
рукой и подъемной кареткой (Япония)
рукой и подъемной кареткой (Япония)
Базовая компоновка робота н основные размерыБазовая компоновка робота н основные размеры6. Технические данные напольных промышленных роботов с выдвижной рукой, работающих в сферической системе координат
Базовая компоновка робота н основные размеры
Базовая компоновка робота н основные размеры
Страиа- нзгото- внтель
Модель робота
о
S 1 в о
U Ж
h
и Т с
X Я 2 х s S я < до L О. О о О. X В
X о Я
3* о.
К 3 X
о X
о« о i
с§
V ч
в
я 2
X х
и х
X X X
о.
о
Ю X О X
о X с о и О.
U О
X н о к ч
Я х
3 3 я
2 s 5
О о S
СССР
Универсал 15М
15
6
6
э—м
п
Обучение
СПУ мод. АПС-1 (63)
Универсал-15.03
Р-505
16
4
3
п
Ц
По упорам
20
ИЭС-690
20
5
5
э—г
К
Обучение
—
ПР-35
35
5
5
г
п
СПУ мод. УПМ-552
Универсал 50М .
50
5
5
э— г— м
п
Комплектуются СПУ мод. ПУР-2М;
УПМ-552; УПМ-772
Универсал 60 I
60
6
6
э-г
Универсал 60 II
ПНР
R IMP-1000
60
3—6
3—6
г
п
125
X о в .
X
а °
Ф X р-х X ogS Св-Н
3
■ *
Ч £
° г
И q
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 6
Габаритные размеры, мм
X
1
Угловая скорость, °/с
Скорость, м/с
н
L
В
г
X
У
Ф
0
Р
а
3
2294
1000
0,4
400
0,12
—
340
50
50
190
360
180
1440
1440
1600
2100
20
—
340
45
50
70
360
90
1600
1260
1440
2300
10
2
1525
600
1,0
—
—
180
12
—
180
60
1250
1200
1000
500
60
60
1
1,25
1975
1000 0,8
■—
—
220
40
50
180
270
180
270
1600
2434
1300
1900
40
—
940
0,5
—
—
235 НО
60
220
НО
355
75
1827
—
1370
1650
32
0,3
1,27
1810
900
0,9
—
_
340
50
200
90
360
180
1300
1300
1600
1500
36
20
2044
1000 0,4
400
0,08
—
340
45
40
190
80
360
90
1260
1440
1670
2300
10
2100
1000 0,6
400
0,12
—
340
90
50
20
190
100
360
120
1260
1440
1670
2300
2300
800
0,75
—
_
220 ПО
+30-=-—27
220
60
200 НО
1620
1310
1300
1100
60
Продолжение табл. 6
Страна* изготовитель
Модель робота
h
О Я 2 i c о
”5 h
О я e
is 2 я 2 S
U О О о D. X С
X о 3 ц sr 2
3 о я
О « о i X*
С <
1
О. В
2
5 я
X 2 2
О. о с ю я
О Я О я
U а.
56
X и о
2 £
= £
^"5
О о s
Я
о
в *
я
^ Я
gS 5 о 3 а.
D.S 2
Ь О 2 2 я и С +1
3
S Х^
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения., с Угловая скорость, °/с
Габаритные размеры, мм
1
Скорость, м/с
н
L
В
г
X
У
ф
е
Р
а
Англия
Unimate-2100
50
6
6
г
п
Обучение
В зависимости от типа СПУ: 128, 256, 512; 1024 и более
1,25
2838
1350
0,75
—
—
220
НО
52
220
1200
—
1220
1600
Unimate-2000;
910DP;
Space-Saver
70
1,25
2013
1050
0,75
—
—
220
НО
57
220
300 но
1200
915
1220
1600
Unimate-2100; Space-Saver
1,25
2838
1350
0,75
—
—
220 НО
52 '
220
1200
915
1220
1600
Unimate-4000
175
2
2929
1300
0,75
_
—
200
65
50
35
230
1292
1575
1372
2050
Италия
Auto-Mate
5
6
6
п
п
63
4,0
—
609
—
380
90—
120
10
—
180
Robot Sprayer
13,6
5,6
5
г
к
2108
914
1,7
—
—
85
70
210
—
568
Robot Welder
13,6
6
5
1,0
2050
882 0,15
—
—
82
30
48
30
180
—
560
Little Giant
30
5
5
п
—
1,0
1950
860
—
—
240
60
180
270
1302
610
610
Polar-6000
60
6
6
У
От ЭВМ
—
—
1,0
2980
1300 1,0
—
—
210
86
50
240
360
172
1400
—
1340
3700
37
США
Unimate Mark II
11—34
5
5
В зависимости от типа СПУ: 128, 256, 512, 1024 и более
п или К
Обучение
1,27
2419
1200
1270
—
200
100
220
НО
57
220 НО
180
100
1239
1594
1219
1589
Unimate Mark II FLR
35
5
5
1,5
1350
1270
240
НО
110
Unimate 2000
35—61
5—6
5—6
1,27
2013
1040
750
—
220 НО
57
36
300 НО
1200
1594
1219
1589
Unimate 2000В
136
1,3
1271
Unimate 2000C
136
—
4
—
1000
Продолжение табл. 6
Страна- изготовитель
Модель робота
£ о x 8
8 О с о
X S h
° X ч®
У с
X я 8 х 8 X я < 0.0. U О О о О. X = х 2 2 Ч 2 х ф У О.
3
л о X
о £ si eg
ч
О.
В
X & и X
X я
о. с
х
О X
о а с о U а
56
X и о к ч
8 2 А л X 5
5 %
О о 8
X о с - к
Л S
OS 3 а Р-Х X og$ к “-н
3
в S X 26 л * Ч £ о Ь ю а
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0
Угловая скорость, °/с
Габаритные размеры, мм
X я
5
Скорость, м/с
н
L
В
г
X
У
ф
6
Р
а
США
Uni mate 2005F
—
—
4
г
п ИЛИ К
Обучение
В зависимости от типа СПУ.
128, 256, 512, 1024 и более
1,27
2838
1350
750
200
100
220
110
57
35
220 ПО
300 но
1200
1594
1219
1318
Unimate 2005Н
—
Unimate 2100
50—70
5
4
1,27
2838
1350
Unimate 2100B
136
5
4
1,3
2838
1350
2,03
2838
1350
Unimate 2100C
123
5
4
1045
1066
57
Unimate Space Saver 2000
45—68
5
4
1,27
2013
—
—
—
—
36
1,27
2838
1371
52
Unimate Space Saver 2100
45—68
5
4
35
Unimate
RIG Mode 1
—
5
4
1
2013
1320
57
1293
1575
1372
1271
36
Unimate RIG Mode 2
_
5
4
1
2013
57
36
Unimate 4000
175— 225Д
5
4
2
2929
200
65
50
230
—
—
—
2300
2
2929
Uni mate 4000 6 axis
6
6
35
Prab-4200
34
5
5
П
Обучение
В зависимости от типа СПУ: 24, 30 или 60
0,7
2541
1060
—
—
270
90
20
90
45
90
180
1372
1435
889
—
Prab-4200H
57
1,00
15
1470
1,00
Prab-5800
23
Prab-5800HD
45
Продолжение табл. 6
Страна- изготовитель
Модель робота
Л о
$ 5 в о
>» a a Ln X
X я
=i
5 в
x a E x
S X
a a и о о о ax
2 3
ST о.
К X
X
о Я о i X * ая ЕЙ
ч
03 а
в
о X
X X
О х
в в 03 а
о а
о я В О О а
X • и О
X
X ь о к ч
В s ■ в
У 3 и
О о S
X ОТ
“к
®
а
ах в к ° 2 с§-н
3
X * 1 X ч £ о а | 5 X ч
Линейные перемещения, мм Скорость, м/с
Угловые перемещения, °
Угловая скорость, °/с
Габаритные размеры, мм
X
1
н
L
В
г
X
У
Ф
6
Р
а
Япония
Tokyo Shibaura Electic IX-12
10
5
5
г
п
Магнитный диск
300
1,0
1900
700
0,7
—
—
220
90
30
30
220
90
220
90
1410
1020
1020
600
Tokyo Shibaura Electric IX-15
20
6
6
500
1,0
2515
900
0,7
—-
360
90
220
90
30
30
220
90
360
90
1650
1200
1200
1300
Kawasaki
Unimate 5030
10
7
7
Магнитная проволока
512
0,25
1382
600
1,2
300
360
180
240
180
30
220
180
360
180
1200
1280
640
1300
1000
60
Kawasaki
Unimate 2000
35
5
5
Магнитный диск
180
1,0
2418
1041
0,762
—
—
220 НО
+30 ±—27 30
220 ПО
360 ПО
1435
1620
1230
1500
Kawasaki
Unimate 2030C
35
5
5
к
Магнитная проволока
512
1,0
2418
1041 0,762
—
—
220 ПО
220 ПО
360 ПО
1435
1620
1230
1500
Kawasaki
Unimate 2040
35
5
5
п
512
1,0
2418
1041
0,762
—
220
110
220
ТТб"
360
ПО
1435
1620
1230
1500
Kawasaki
Unimate 2030P
35
5
5
512
1,0
2426
895 0,625
—
—
220 ПО
214 ПО
250
ПО
1640
1320
1220
1800
Kawasaki
Unimate 2600
35—75
6
6
Магнитный диск
180
1
2476
895
0,762
—
360
90
220
НО
+30-4—27
90
220
ПО
360
ПО
1550
1620
1230
1600
2000
Kawasaki
Unimate 4030
45—
135
6
6
Магнитная проволока
512
2
2928
1320
0,915
—
200
ПО
200
65
+25
50
235
ПО
300
ПО
1594
1575
1372
Uniman UM3600-MP
40—75
6
6
1
2125
1000 0,8
—
180
120
240
120
+27-;—33
220 ПО
360
120
1260
1280
—
1900
Uniman UM3500-MP
40—75
5
5
1
1920
1000 0,8
—
_
240
120
35
220
НО
360
120
1260
1280
—
1800
Type PB
50
5
5
612
1
1975
1000
0,75
—
—
220
110
±30
30
220 ПО
360
180
1530
1270
1885
1600
Matbac—IPA-50
80
5
5
28
2
1750
800
0,6
—
—
220
60
±45 60
±90
180
60
1590
865
2510
700
7. Технические данные подвесных промышленно
Исполнение 1
Исполнение 2
Модель робота
2
L ох с 8®
в X V go
° Я 5 « ® 5 3" с
ад X X ад
«5 О С
S
X >» а
о
• я ад ь ь х ад о >* ®« д х о
и х v я 3 ад 7 х х
СМ80Ц.48.11
80
3
1
1
2
СМ80Ц.25.01.А
80
3
1
1
2
РС-25П
25
6
1
1
2
РС-40-Ц
40
5
СМ40Ф2.80.01
40
4
4
1
1
М40.П.05.02
40
5
4
1
1
М40.П.05.03
4
УМ160Ф2.81.01
160
4
4
1
1
СССР
Страна- изготовитель
8 х 2 ®
о * ~Я
я * К х
Г
ц
И с п о
лиев
2
и е 3•И с п
9 'М
о л и е и
^ X.'
я е 4
с а о s О 2 и $ о 03
О и
X ® г ад
с 3
£5 =
О о ч
«3
£ о и О'
ag^
Ь = К - о = Сея
2 2
« - х X 3 £
я S
” 3 X to
Линейные перемещения, мм
Угловые перемещения, 0 Угловая скорость.
7с
О X ° 2 2 5
х 5 X В Чех
X ад
8
Скорость, м/с
X
У
2
а
6
По упорам
20 команд
1,5
800
2 070 0,2
—
320
—
15
.15
2,2
280
0,2
80 команд
0,3
1500
3 600 0,8
1000 0,5
180
90
5,75
2220
Обучение
0,5 Кбайт
0,5
400
3 100 0,8
—
—
4,0
2850
0,5
730
3 100
0,8
—
400
180
45
—
3000
0,4
0,5
1900
10 000 0,8
3000
1,2
1000
180
30
180
30
12
3400
1,0
1520
10 800
0,8
1500 0,8
420
0,4
180
90
90
45
12
3000
—
0,5
2300
16 000
1,2
2560
1,8
1200
180
90
180
30
18
6500
роботов тельферного типа
с
s
о ч
п
УПМ-331
Страна- изготовитель
Модель робота
2
5i 5- c .
О д >*u ДО
X * 0) X H ч» й
«I X X «I X
о с
S
X
о 5 X Т
дез ее
X о °* ” Но = >•8 5,° ■ г я
”х °х
о X
5 « о КС
х х К х
а д с
>»
6 ч
X . X О 2
с д
83 о &
Обучение
5 ад
= 3
1° о X Й X ° О и ч
л о
и
о ® х х х s
3 х -Н
О О X Сех
Z S
« • X X а*
ч а о и
” 3 X в
Линейные перемещения. мм
Угловые перемещения, •
г ®
Ч а
Ж
Угловая скорость, 7с
Скорость, м/с
X
V
г
а
в
СССР
СМ160Ф2.05.01
320
3
3
2
1
г
П УПМ.
331
0,5 Кбайт
0,5
1800
8 900 0,8
=
970
—
60
15
12
6500
0,3 ■
ЧССР
M63-OL
20
3
1
1
2
п
По упорам
64 команды
0,5
800
4 000 0,8
—
800
—
180
90
4,7
1300
0,5
М63-ОН
63
2 '
2
2
1
1.0
500
4 000 0,6
—
500
„
—
6,8
1500
0,3
800
3 000 0,6
800
—
—
4,8
1350
M63-QP
0,5
Япония
ТСА-5
5
2
1, 2, 3 (по заказу)
1 или
2
1
п
ц
16 точек
0,1
300— 600
300—800
—
300—600
—
—
2,5
600
ТСА-12
12
0,3
0,3
ТСА-25
25
Type-RC
60
3
50 точек
0,2
800
1 300 0,5
750
0,5
180
60
—
1,5
Motohand
30 или
70
3
1
э
п
Обучение
24 точки
1,0
500
1 500 0,3
—
500
180
60
—
1,8
180
0,3
Motoloader
60
2
1
32 точки
0,5
400
1 500 0,2
—
400
—
1,8
0,2
32 точки
1,0
500
1 000 0,2
—-
500
—
—
1,2
Machinehand
120
3
1
0,15
Electrohand
200
4
1
25 точек
0,5
500
7 000
—
500
180
90
90
90
10,0
500
0,3
0,3
Продолжение табл. 1
Козырев Ю. Г
3
Страна- изготовитель
Модель робота
X
Si е
8 -
Г
ч о
X
§1 ёх et s
О & 2 х С S
8
В
та X
Е X
U ч
ё^х
S S-H Я О
Я X ^
о 2 s
К в я
X
X « . 3* ч °- о ь
X я
Угловые перемещения, °
Угловая скорость, °/с
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Ф1
ф.
а
в»
0»
0.
0«
н
L
В
СССР
Колер
3
5
1
э—г
к (объем памяти до 900 с)
3
2080
75 *’
210 *’
210 *’
77 *’
77 *’
—
—
1905
800
800
450
Контур
6
1
2000
90 *’
210 *’
210 *’
90 *’
90 *’
210 *’
—
ПРК-20
20
6
1 ♦*
180 *’
90 *’
220 *’
90 *’
—-
—
900
ИРВ
РБ-210
15
6
1
2680
90 *’
210 *’
270 *’
90 *’
90 •*
210 *’
—
1800
700
700
550
ГДР
IR-5E
5
5
2
э
0,2
700
300
90
—
180
75
75
90
180
90
—
1000
700
700
200
IR-30E
30
0,4
1800
—
—
1600
800
800
500
180
90
IR-60E
60
0,8
1900
—
—
2200
900
900
800
ПНР
RMIP-900
10
5
1
г
П или К
2,0
2250
80 *а
210 *’
210 *’
77 **
68 *’
—
—
1710
700
700
900
PRO-30
30
5
1
э
0,4
1760
360
60
—
180 ПО
60
30
60
60
—
—
1585
1230
600
1000
3*
Продолжение табл. 1
Страна- изготовитель
Модель робота
s Su c о
и §
5 £ C ►
U £ gg
9* E
D S S
£ 5 c
S
Я 5 о 5
о* 5®
5 * К E
в
V к
О ч
^ о S и °* 2 о s в = -Н 3® - У У к ь* * g О |
« -
ч о ь,
X я
Угловые перемещения, °
Угловая скорость, е/с
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Фх
ф.
а
91
9,
в»
9.
н
L
в
ПНР
RPA-80
63
5
2
Э
П или К
0,5
1900
330
90
—
360
180
НО
33
180
57
120
90
—
1500
900
900
1340
ЧССР
PR-32E
80
6
2
0,6
1720
270
90
—.
360
115
70
90
75
90
330
115
250
115
1950
840
920
1340
Италия
Painter (Basfer)
25
6
3
г
У
0,4
2100
90
60
240
90
—
60
60
135
60
240
60
240
90
1650
980
980
590
JOB ЮТ-20
50
Э
п
0,5
2600
270
60
150
90
350
30
100
60
ПО
60
200
60
—
—
—
—
1800
Spraying Robot
136
5
г
к
4,0
1270
180
45
180
120
160
90
155
90
180 (
120
—
—
—
568
Швеция
Asea IRB-6
6
5
2
э
п
0,2
1159
340
95
—
360
195
80 *3
65 *3
180 *3
—
1150
462
462
500
Asea IRB-60
60
0,4
2288
330
90
—
360
150
70 *4
65 *‘
150
90
—
1600
800
800
950
Coat-a—Matic
15
6
1
г
к
4,0
2185
—
135 *а
210 *а
360 *а
90 *а
90 *а
210 *а
—
940
700
700
250
Норвегия
Trail fa-3000S
14
6
1
1,0
2185
93 *а
210 *а
210 *а
75 *а
68 *а
210 *а
—-
1750
750
750
450
Япония
Mitsubishi-iwata
3
1
2,0
2200
70 *а
210 *а
210 *а
77 *а
77 *а
90 *а
—
1950
710
710
800
Основание робота может перемещаться по рельсам на 1500 мм
*— До 2 м/с.вниз) и до 0,75 (вперед-назад).вниз) н до 1.0 (вперед-назад).*— До 2 м/с.вниз) и до 0,75 (вперед-назад).вниз) н до 1.0 (вперед-назад).•• Ск^посТь^^Рукн робота при сложеннн »«х угловых движений
*— До 2 м/с.
вниз) и до 0,75 (вперед-назад).
вниз) н до 1.0 (вперед-назад).
*— До 2 м/с.
вниз) и до 0,75 (вперед-назад).
вниз) н до 1.0 (вперед-назад).
Ь*0Р°сТЬ <м/с/ РУК» робота при сложения всех угловых движений* до 1 1 (ннепх- При сложении всех угловых движений скорость (м/с) руки робота: До 1,5 (вверх-
Примечание. Метод программирования — обучение.
Технические данные промышленных роботов с многозвенной рукой моделей Sandstrand (фирма Sandstrand Machine Tool) и 6 CH Arm (фирма Cincinnati Milacron) производства США
Технические данные промышленных роботов фирмы Vicarm Inc. (США)
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Привод основных движений
Система управления
Способ программирования перемещений
11,35 5 Э—М Мини-ЭВМ Обучение по
54—136 6 Э—Г Мини-ЭВМ Обучение по
первому
первому цик-
циклу
лу или расчет
Погрешность позиционирования, мм
±0,3
программы ±1,27
Наибольший вылет руки, мм
1207
2464
Наибольшая скорость перемещения ру-
1,0
1,27
ки, м/с
Угловые перемещения, °:
<01/
330
240
<о,
70
125
©з
105
240
270
190
®s
360
180
<0в
240
Габаритные размеры, мм:
Н
1524
1500
L
400
990
В
400
990
Масса, кг
363,2
2267
Параметр
Sandstrand 6 CH Arm
Примечание. Система управления — от миий-ЭБМ.
Параметр
MIT-Arm
Stanford-Arm
Грузоподъемность, кг;
1,5 •
5
Число степеней подвижности (беазехвата)
6
Число рук (захватов иа руку)
1 (О
Привод
Э-
-М
Система управления
ЭВМ PDP-11 *
Число программируемых координат
6
Способ программирования перемещений
Обучение
Погрешность позиционирования, мм
Менее ±1,0
Наибольший вылет руки R, мм
900
1000
Время перемещения между любыми наиболее отдаленными точками, с
1
2
Stanford-Arm
Ml Т-Arm
^ехничетие данные промышленных роботов с многозвенной рукой фирмы Unimation (Europe) (Англия)
12. Технические данные напольных промышленных роботов с антропоморфной рукой (Японии)
Вид сбоку на робот Робот «Puma» Бнд в плане роботов
(вид в плане) «Unimate Multi-Arm Robot System»
Параметр
Puma Series 250
Puma Series 500
Puma Series 600
Unimate Multi-Arm Robot System Mod. 6060
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Число рук (захватов на ру- ку)
Привод
Система управления
Число программируемых координат
Погрешность позиционирования, мм
Наибольший вылет руки R, мм
Линейное перемещение у, мм
Угол поворота, °:
ф а
1,5 6
2,27 5
4
6
20
60 )
1 (О
п
Г
Позиционная
6 ±0,05 400
310 300 330
360 360 240
5 ±0,1 860
200 270 320
270 200
5
±0,1
1000
5
±1,0 630
500, 850, 1300
70 1 70
90
360
220
Параметр
UM5600-SP
UM5500-SP
ARTICULAR ТУРЕ KAR-2
Industrial Robot КТ101
Грузоподъемность,
5
■ 5
12
50 (100)
КГ
Число степеней под-
6
5
6
3
внжностн
Система управления
к
П
Число программируе-
6
5
6
3
мых координат
Объем памяти систе-
400
256
30
мы (шаги)
Погрешность пози-
±10
± 1
700
цноннрования, мм
Наибольший вылет
2390
1011
700
руки R, мм
Угол поворота, °:
Ф
90
—
240
100
а
220
е—в
180
0
>0
125
77
90
90
118
220
150
——
220
180
—
Масса, кг
650
630
400
—
Примечание. Привод гидравлический. Метод программировали
я—‘Обучение.
13. Технические данные промышленных роботов (ФРГ)
"ии *Н имДД
дедов уишчиодиен
во
8
8
S
1
6 я
А°
В« о ® Я *
О
о О а h
е о «5
£
&
сч
3
О
8
О
о
3
8
8
8
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
О
8
1
1
1
1
1
А
1
О
О
1
1
1
8
8
1
8
1
1
8
8
1
1
1
1
зН®
«I £ 4) « Sg*
§•= и
N
8
8
О
5
8
О
3
О
8
о"
8
ео
о
“1
о
о
о
3
о
О
о.
О
о"
ии^ *BHHBeodHHOHti • иеои чхэоншэ4аоц
о
о"
о
О
и»
о"
динэЗпэи
-edau винввоЦин
-HBdaodu доэоиэ
о 6 я С в *
og
о 6 2
о «
МНИ
-aireeduK виэдеиэ
я
с
я
с
дииэживУ хниеоиэо tfoeHdu
с
и
S 1 m
ихэонжие
•tfOU уэнэиэхэ OlfOHh
я
«о
*
я
я
я
я
ЭИНЭН|ГОиЭИ
-•
«
JM *Ч4Э0Н •HBitfouoeAdj
о
2
у
S
5 н S
8 о
S <0
е
т* в 1*5
5-5
С~ ч
£
<0
о ь.
S ш >
35 и
Q
JS
О
О я
в- ч
£
5-с >
1 а
5
5 S
S2
So ь N
£
си
с <0 X
-с <0
ш
S о
3 X
S
N
4)
о
ww ‘^ имАб xair •на уитч^ориен
о
2
2
о
о
1
к
X 0)
V 2
&
С
«>
3
5
5
А
О а о X
к а я
О Ч
>>
&
О
S
О
S
О
S
о
1
ф
о
о
о
о
о
в
О
»
1
г-
I
О
S
I
о
о
о
о
I
«1
1
2
I
о
о
О
о
о
СО
о
в
О
S
СО
2
§
О
о
о
о
3 S3 в $ g 8 к 2 ах Ч в ®
н X о
N
о*
I
1
1
о со
о_
*-
О
о
о
О
О*
о о
6*4
о
WW ^ ‘кииввобииои!1 -ивой чхэоишэбиоц
*о
о
о
о
о"
уииэЬтэн -эбэц кииввобии -нвбиобц роэоиэ
О X
вин
-aireeduA внэхэиэ
К
С
уииэживИ хмнаонэо Ноаибц
идэоижив
-tfou уэиаиэхо oiroHh
я
я
ю
ю
I
я
эниаиуоиэи
*
из
СО
JM
*4*ooHHB4.tfouoeAdj
из
о
о
2
о
5
X в о
г в» X
S
X е
с
1 о
>о <
? в
и
о
>О
<
е
&
м
о
>С
<
в
1
>О <
ад
К
£ >
а
о О а
1
о
о с — «ОТ
О
О я — Sos'
ад
О
Е2
■ ^ Я
Ко
§
К
|е
ь
V)
Продолжение табл. 13
14. Технические данные промышленных роботов «Fleximan* фирмы AMF (США)
Параметр
Fleximan-l
FIexlman-2
FIeximan-3
Flex!man-4
Груэоподъемиость суммарная (на 1 руку), кг
0,7
1,5
5,4
11,0
Число степеней подвижности (без захвата)
3
Число рук (захватов на руку)
1(0
Привод
Электромеханический
Система управления
П
Число программируемых координат
3
Способ программирования перемещений
Обучение по одному циклу
Объем памяти системы (перемещения)
1€
Погрешность позиционирования, мм
±0,25
±0,25
±0,3
±0,37
Наибольший вылет руки R, мм
510
710
1070
1830
Высота подъема 2, мм
254
355
535
914
Угол поворота, °: Ф а
360
120
15. Технические данные промышленных роботов для обслуживания горячештамповочных прессов
Параметр
КМ104.31.01 (РПГ-10)
КМ40Ц.31.01 (РПГ-40)
Грузоподъемность, суммарная на 1 руку, кг
Число степеней подвижности (без захвата) Привод
Система управления
Число программируемых координат Способ программирования перемещений Погрешность позиционирования, мм Линейные перемещения:
г, мм
скорость по г, м/с
О,
Угловая скорость по 0, %
0, °
Угловая скорость по 0, °/с
L, мм
Н. мм
Масса, кг
1040
75,0
. 90
9028701270600
10001,0
7
19
90
100313012802000
ческого показателя, пустые клетки — отсутствие технических данных.
Дополнительные сведения о технических характеристиках современных промышленных роботов можно найти в работах [39, 40, 48].
ПРОМЫШЛ ЕНН Ы Е РОБОТЫ
АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
Основные принципы построения конструкций. Классификация. Проектирование новых моделей на базе унифицированных агрегатных узлов и блоков (модулей) обеспечивает создание широкого диапазона конструкций ПР
с техническими параметрами, соответствующими требованиям конкретного потребителя.
Преимущества метода агрегатно-модульного построения связаны с возможностью получения специализированных машин, наиболее полно отвечающих требованиям конкретной технологической задачи, не обладающих избыточностью функций, и поэтому более дешевых, чем универсальные ПР. Узлы агрегатных ПР выбираются из числа предварительно разработанных. Это сокращает время и трудоемкость проектирования, так как появляется возможность более полно использовать ранее разработанные кон-
струкции и расширить номенклатуру ПР путем добавления новых узлов и создания их новых комбинаций на базе уже имеющихся решений. Если узлы, входящие в агрегатную систему, достаточно отработаны, то надежность ПР существенно возрастает, чему способствует также отсутствие избыточности функций и соответствие данной конструкции ПР выполняемой технологической задаче. Ограниченная номенклатура узлов и деталей, возможность прогнозирования их показателей надежности и введение предупредительного ремонта вместе с единой системой комплектации способствуют Цовышению ремонтопригодности и эксплуатационной надежности конструкций. Агрегатно-модульное построение приводит к удешевлению производства ПР вследствие снижения общей номенклатуры деталей и увеличения серийности их выпуска.
К недостаткам агрегатно-модульных конструкций относится необходимость разработки механической системы конкретных моделей ПР из ограниченной номенклатуры деталей, узлов и кинематических модулей, что иногда может привести к неоправданному (технологически) снижению функциональных возможностей машины. Получение заданной траектории движения исполнительных органов ПР с помощью имеющегося набора простейших функциональных узлов, каждый из которых обеспечивает один или два вида движений, может вызвать увеличение числа стыков, утяжеление конструкции, снижение ее жесткости, ухудшение динамических характеристик и точностных параметров. В некоторых случаях приходится принимать решения, менее выгодные с конструкторской точки зрения, но более соответствующие выбранным принципам агрегатного построения.
Приемы и принципы, закладываемые отдельными проектировщиками при создании агрегатно-модульных конструкций, различны.
Одной из разновидностей системы агрегатно-модульного построения ПР является модульный принцип. Под этим обычно подразумевается создание ПР на базе функциональных модулей (узлов), в состав которых входят все
конструктивные элементы, необходимые для обеспечения модулем своего функционального назначения. Таким образом, при подключении силовых и управляющих коммуникаций модуль способен выполнять определенные действия.
Термины и определения основных понятий, относящихся к системам агрегатно-модульного построения ПР, приведены в табл, 16.
Классифицировать агрегатно-модульные конструкции ПР можно по следующим основным признакам, существенным при разработке агрегатных гамм и систем: компоновке, возможности изменения технических характеристик ПР в пределах одной агрегатной гаммы, применению систем управления. Указанные признаки могут встречаться в различных сочетаниях.
По компоновке системы агрегатно- модульного построения ПР условно могут быть разделены на две группы: 1) системы агрегатного построения ПР на базе одной принципиальной компоновочной схемы (однотипные роботы): конкретные исполнения ПР отличаются характером комплектации (системами управления, дополнительными кинематическими модулями, расширяющими подвижность базовой модели, различными типами приводов, изменяющих энергетические показатели конструкции и т. п.); 2) системы агрегатного построения ПР, дающие возможность получать несколько принципиально различных компоновочных схем (разнотипные роботы), обеспечивающих разнообразие размеров и форм зон обслуживания.
По возможности изменения технических характеристик ПР агрегатные гаммы могут быть разделены на три группы: 1) гамма ПР с постоянными значениями основных технических показателей (например, грузоподъемность, скорость, число степенен подвижности и т. п.); 2) гамма модификаций ПР с ограниченным разнообразием основных технических показателей; 3) агрегатная гамма широкого назначения, обеспечивающая получение модификаций ПР с большим разнообразием основных характеристик.
По применению систем управления различают агрегатные гаммы, ком-
ТерминОпределениеПримечаниеАгрегат ПРСовокупность узлов ПР, образующая механизм, предназначенный для выполнения движений по одной степени подвижности, реализуемых с помощью присоединяемого к нему привода, и имеющий унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения, включая унифицированные места крепления (в том числе — места крепления привода)Примеры: механизмы для перемещения по какой-либо из координат в сборе без приводаКинематический ис- полнител ь- ный модуль ПРУстройство, реализующее возможность движений по одной (или нескольким) из координат прн подключении к цепям энергопитания, управления и информации н имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе с цепями энергопитания, управления и информации)Исполнительный модуль включает агрегат, двигатель, редуктор, передаточные механизмы (или их части), элементы и компоненты систем управленияМодуль- приводКомплектное устройство, обеспечивающее преобразование поступающих от системы управления команд иа выполнение движений в необходимые усилия или крутящий момент и имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе — сопряжения с системой управления ПР)Модуль-привод включает двигатель, редуктор, передаточные механизмы, датчики обратной связи и устройство управления силовой частью привода (усилитель и т. п.)Модуль устройства (системы) управления ПРСборочная единица устройства (системы) управления, имеющая унифицированные присоединительные размеры и параметры сопряжения и подключаемая в общую схему через унифицированные интерфейсыПримеры: процессор, плата управления скоростью по одной координате, плата (или группа плат) сопряжения с каналом внешней информации и т. п.ТерминОпределениеПримечаниеАгрегат ПРСовокупность узлов ПР, образующая механизм, предназначенный для выполнения движений по одной степени подвижности, реализуемых с помощью присоединяемого к нему привода, и имеющий унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения, включая унифицированные места крепления (в том числе — места крепления привода)Примеры: механизмы для перемещения по какой-либо из координат в сборе без приводаКинематический ис- полнител ь- ный модуль ПРУстройство, реализующее возможность движений по одной (или нескольким) из координат прн подключении к цепям энергопитания, управления и информации н имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе с цепями энергопитания, управления и информации)Исполнительный модуль включает агрегат, двигатель, редуктор, передаточные механизмы (или их части), элементы и компоненты систем управленияМодуль- приводКомплектное устройство, обеспечивающее преобразование поступающих от системы управления команд иа выполнение движений в необходимые усилия или крутящий момент и имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе — сопряжения с системой управления ПР)Модуль-привод включает двигатель, редуктор, передаточные механизмы, датчики обратной связи и устройство управления силовой частью привода (усилитель и т. п.)Модуль устройства (системы) управления ПРСборочная единица устройства (системы) управления, имеющая унифицированные присоединительные размеры и параметры сопряжения и подключаемая в общую схему через унифицированные интерфейсыПримеры: процессор, плата управления скоростью по одной координате, плата (или группа плат) сопряжения с каналом внешней информации и т. п.16. Основные понятия, термины н определения, относящиеся к системам агрегатно-модульного построения промышленных роботов16. Основные понятия, термины н определения, относящиеся к системам агрегатно-модульного построения промышленных роботов
Термин
Определение
Примечание
Агрегат ПР
Совокупность узлов ПР, образующая механизм, предназначенный для выполнения движений по одной степени подвижности, реализуемых с помощью присоединяемого к нему привода, и имеющий унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения, включая унифицированные места крепления (в том числе — места крепления привода)
Примеры: механизмы для перемещения по какой-либо из координат в сборе без привода
Кинематический ис- полнител ь- ный модуль ПР
Устройство, реализующее возможность движений по одной (или нескольким) из координат прн подключении к цепям энергопитания, управления и информации н имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе с цепями энергопитания, управления и информации)
Исполнительный модуль включает агрегат, двигатель, редуктор, передаточные механизмы (или их части), элементы и компоненты систем управления
Модуль- привод
Комплектное устройство, обеспечивающее преобразование поступающих от системы управления команд иа выполнение движений в необходимые усилия или крутящий момент и имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе — сопряжения с системой управления ПР)
Модуль-привод включает двигатель, редуктор, передаточные механизмы, датчики обратной связи и устройство управления силовой частью привода (усилитель и т. п.)
Модуль устройства (системы) управления ПР
Сборочная единица устройства (системы) управления, имеющая унифицированные присоединительные размеры и параметры сопряжения и подключаемая в общую схему через унифицированные интерфейсы
Примеры: процессор, плата управления скоростью по одной координате, плата (или группа плат) сопряжения с каналом внешней информации и т. п.
Термин
Определение
Примечание
Агрегат ПР
Совокупность узлов ПР, образующая механизм, предназначенный для выполнения движений по одной степени подвижности, реализуемых с помощью присоединяемого к нему привода, и имеющий унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения, включая унифицированные места крепления (в том числе — места крепления привода)
Примеры: механизмы для перемещения по какой-либо из координат в сборе без привода
Кинематический ис- полнител ь- ный модуль ПР
Устройство, реализующее возможность движений по одной (или нескольким) из координат прн подключении к цепям энергопитания, управления и информации н имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе с цепями энергопитания, управления и информации)
Исполнительный модуль включает агрегат, двигатель, редуктор, передаточные механизмы (или их части), элементы и компоненты систем управления
Модуль- привод
Комплектное устройство, обеспечивающее преобразование поступающих от системы управления команд иа выполнение движений в необходимые усилия или крутящий момент и имеющее унифицированные присоединительные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе — сопряжения с системой управления ПР)
Модуль-привод включает двигатель, редуктор, передаточные механизмы, датчики обратной связи и устройство управления силовой частью привода (усилитель и т. п.)
Модуль устройства (системы) управления ПР
Сборочная единица устройства (системы) управления, имеющая унифицированные присоединительные размеры и параметры сопряжения и подключаемая в общую схему через унифицированные интерфейсы
Примеры: процессор, плата управления скоростью по одной координате, плата (или группа плат) сопряжения с каналом внешней информации и т. п.
16. Основные понятия, термины н определения, относящиеся к системам агрегатно-модульного построения промышленных роботов
16. Основные понятия, термины н определения, относящиеся к системам агрегатно-модульного построения промышленных роботов
плектуемые одним типом системы управления, комплектуемые различными типами систем управления и агрегатные гаммы, допускающие комбинаторное комплектование модификаций механических систем различными типами систем управления, входящими в свой унифицированный ряд.
Основные требования прн разработке конструкций. Одним из важных принципов агрегатно-модульного построения ПР является необходимость конструктивного формирования отдельных элементов по функциональному признаку. Поэтому агрегатные узлы должны быть конструктивно самостоятельными механизмами.
В составе гаммы агрегатных узлов механической системы необходимо предусматривать унифицированный ряд базовых кинематических модулей. В данном случае под кинематическим модулем понимают агрегатный узел, включающий в себя привод, аппаратуру управления н клеммные разъемы для подсоединения к устройству управления. Конструкции узлов должны удовлетворять требованиям по прочности, жесткости в пределах отдельных типоразмеров, установленных соответствующими проектными нормативами. Агрегатные узлы механической системы ПР должны обеспечивать взаимную компоновку в различных сочетаниях н положениях, а их монтаж должен быть простым н надежным.
Для систем управления и автоматики должна предусматриваться возможность крепления на элементах механической системы ПР или раздельной установки. Стыковочные элементы узлов однотипного назначения должны быть унифицированы. Унификацию следует предусматривать в пределах отдельных типоразмеров, смежных типоразмеров и между отдельными типами узлов с установлением конкретной номенклатуры типов таких узлов, деталей, принадлежностей и приспособлений.
При создании системы агрегатно- модульного построения должна решаться задача минимизации номенклатуры узлов и устройств, входящих в ее состав. Конкретные модификации ПР, построенные из агрегатных узлов,
должны удовлетворять следующим требованиям:
конструктивно-технологические параметры ПР (грузоподъемность, скорости перемещений исполнительных органов, погрешность позиционирования, размеры рабочей зоны, тип СПУ, степень защищенности от влияния окружающей среды и т. п.) должны соответствовать его функциональному назначению и требованиям конкретного технологического процесса;
структурная схема ПР н его компоновка должны обеспечивать минимальный объем манипуляционных действий, необходимых для обслуживания конкретной модели основного технологического оборудования или для выполнения определенной технологической операции;
число степеней подвижности ПР не должно превышать минимально необходимое для выполнения требуемых манипуляционных действий, а технические показатели СПУ должны максимально (ио без избыточности) соответствовать требованиям, удовлетворяющим решению конкретных технологических задач (принцип минимизации конструктивного решения);
объем операций, выполняемых ПР, и темп их исполнения в сочетании с суммой затрат на внедрение ПР должны обеспечивать технико-экономическую эффективность применения ПР (нижняя граница целесообразности применения ПР); верхняя граница темпа работы робота устанавливается требованиями технологии и (вместе с объемом возлагаемых иа него операций) экономически целесообразным техническим уровнем его конструкции.
Унификация и стандартизация основных параметров ПР и узлов — одиа из основных задач при разработке агрегатно-модульных систем построения конструкций.
Грузоподъемность. С переходом к агрегатно-модульному построению ПР следование какому бы то ни было ряду грузоподъемности становится затруднительным, так как рабочая грузоподъемность ПР зависит от массы его узлов и может значительно колебаться при замене одного узла другим, изменении ходов, замене привода, приме-
17. Технические даииые агрегатной гаммы промышленных роботов ЛМ40Ц.00.0017. Технические даииые агрегатной гаммы промышленных роботов ЛМ40Ц.00.00ИсполнениеЧисло степеней подвижности при компоновкеXZГф«i«147200640ммградусм0165655005005002701801800265451000035434500—0454341000—054323500——0643231000——ИсполнениеЧисло степеней подвижности при компоновкеXZГф«i«147200640ммградусм0165655005005002701801800265451000035434500—0454341000—054323500——0643231000——Схема построения отдельных модификаций агрегатной гамммСхема построения отдельных модификаций агрегатной гамммПримечание. Грузоподъемность 40 кг. Привод гидравлический. Система управления цикловая. Метод программирования перемещений — по упорам. Погрешность позициоиироваиня ±2,0 мм. Наибольший вылет руки 885 мм. Скорости линейных перемещений: 0,2; 0,35 и 0,6 м/с. Угловая скорость перемещений: 90 и 180°/с. Схема модификации моделей: ЛМ40Ц. 47.01, где 47 — компоновка; 01 — исполнение.Примечание. Грузоподъемность 40 кг. Привод гидравлический. Система управления цикловая. Метод программирования перемещений — по упорам. Погрешность позициоиироваиня ±2,0 мм. Наибольший вылет руки 885 мм. Скорости линейных перемещений: 0,2; 0,35 и 0,6 м/с. Угловая скорость перемещений: 90 и 180°/с. Схема модификации моделей: ЛМ40Ц. 47.01, где 47 — компоновка; 01 — исполнение.
17. Технические даииые агрегатной гаммы промышленных роботов ЛМ40Ц.00.00
17. Технические даииые агрегатной гаммы промышленных роботов ЛМ40Ц.00.00
Исполнение
Число степеней подвижности при компоновке
X
Z
Г
ф
«i
«1
47
20
06
40
мм
градусм
01
6
5
6
5
500
500
500
270
180
180
02
6
5
4
5
1000
03
5
4
3
4
500
—
04
5
4
3
4
1000
—
05
4
3
2
3
500
—
—
06
4
3
2
3
1000
—
—
Исполнение
Число степеней подвижности при компоновке
X
Z
Г
ф
«i
«1
47
20
06
40
мм
градусм
01
6
5
6
5
500
500
500
270
180
180
02
6
5
4
5
1000
03
5
4
3
4
500
—
04
5
4
3
4
1000
—
05
4
3
2
3
500
—
—
06
4
3
2
3
1000
—
—
Схема построения отдельных модификаций агрегатной гаммм
Схема построения отдельных модификаций агрегатной гаммм
Примечание. Грузоподъемность 40 кг. Привод гидравлический. Система управления цикловая. Метод программирования перемещений — по упорам. Погрешность позициоиироваиня ±2,0 мм. Наибольший вылет руки 885 мм. Скорости линейных перемещений: 0,2; 0,35 и 0,6 м/с. Угловая скорость перемещений: 90 и 180°/с. Схема модификации моделей: ЛМ40Ц. 47.01, где 47 — компоновка; 01 — исполнение.
Примечание. Грузоподъемность 40 кг. Привод гидравлический. Система управления цикловая. Метод программирования перемещений — по упорам. Погрешность позициоиироваиня ±2,0 мм. Наибольший вылет руки 885 мм. Скорости линейных перемещений: 0,2; 0,35 и 0,6 м/с. Угловая скорость перемещений: 90 и 180°/с. Схема модификации моделей: ЛМ40Ц. 47.01, где 47 — компоновка; 01 — исполнение.
нении конструкций, где исключены отдельные движения.
У роботов агрегатной конструкции часто предусматривается возможность установки узлов в разных положениях, что также оказывает влияние иа грузоподъемность. Таким образом, грузоподъемность, характеризующая гамму, может относиться лишь к наиболее характерным модификациям или базовым моделям. Эта величина, принятая за основу, служит исходной для задания энергетических показателей приводных узлов гаммы.
Энергетические показатели агрегатных узлов и кинематических модулей (развиваемая мощность, сила, крутящий момент) устанавливаются при разработке параметрических рядов агрегатных систем.
Скорости и перемещения исполнительных органов агрегатных узлов и кинематических модулей в настоящее время регламентируются в пределах отдельных агрегатных гамм, построенных, как правило, иа основе какой-либо базовой модели ПР. Трудности, возникающие при решении этой задачи, связаны с разнообразием компоновок ПР и изменениями динамических показателей конструкции при различных комбинациях стыкуемых модулей.
Конструкции стыковочных элементов и присоединительные размеры узлов. В существующих конструкциях агрегатных ПР два вида соединений узлов: клеммное и на винтах.
Клеммы, надетые иа цилиндрические скалки, применяют в основном в легких манипуляторах. Они позволяют легко регулировать линейное и угловое взаимное расположение узлов.
При соединении винтами на узлах предусматривают базовые плоскости и отверстия под крепежные детали. В ответственных случаях, когда предъявляются высокие требования к точности, необходимы базирующие отверстия. В узлах упрощенных манипуляторов несколько стыковочных элементов позволяют устанавливать узлы в различных положениях. Перезакреп- ленне этих узлов позволяет изменять форму и расположение рабочей зоны манипулятора.
Выбор конструкции и размеров сть: ковочных элементов узлов и их нор мализация являются основой агрегат ного построения ПР.
Захватные устройства агрегатны ПР нормализуют по грузоподъемности наибольшему размеру захватываемо; поверхности объекта манипулирова ння, конструкции и размерам элемен тов (мест) крепления к руке робота
Системы управления, комплекту ющие агрегатную гамму ПР, должны быть унифицированы по внешним свя зям с оборудованием и механической системой ПР. Задача унификации СПУ заключается в создании модификаций устройств управления из унифицированных функциональных блоков с комплектованием таких устройств в условиях завода-изготовителя.
Системы агрегатного построении иа базе одной принципиальной компоновочной схемы (однотипные роботы). Гамма агрегатных роботов ЛМ40Ц00.00 с ограниченным разнооб разием основных технических показателей включает 24 модификации, различающиеся числом степеней подвиж ности (2—6), формами рабочих зон. комбинациями и расположением стыкуемых узлов (табл. 17). Роботы могут быть использованы для съема и переноса отливок в составе комплексов литья под давлением и при обслуживании термопластоавтоматов, а также для установки-снятия деталей при обслуживании некоторых моделей металлорежущих станков в условиях массового и крупносерийного производства.
Портальные автоматические манипуляторы (АМ) Ширина с ограниченным разнообразием основных показателей выпускает предприятие «НПКР Берое» (НРБ). Они предназначены для установки-снятия деталей типа тел вращения при обслуживании металлорежущих станков в условиях массового илн крупносерийного производства. Портальные манипуляторы «Пирин» выпускаются в двух исполнениях: непереналаживаемые (автооператоры) и с системой программного управления (промышленные роботы). При этом меняется только система управления. В последнем случае АМ оснащаются командоаппаратами, обес-
печивающими формирование до 100 команд.
Одна из базовых моделей портального манипулятора «Пирин» — тип Б показана на рис. 13. На сварной балке 14 коробчатой формы установлены плоский 6 и призматический 8 направляющие рельсы. Сбоку на плоском рельсе 6 нарезана зубчатая рейка, зацепляющаяся с приводом перемещения каретки. На основании каретки расположены опорные ролики 2, плиты 9 и /5 для крепления рук 10 и 16, гидроаккумулятор 3, гидродвигатель 7 привода перемещения каретки по монорельсу, кронштейн 5 крепления кабельной цепи 18. Предусмотрена специальная скоба 4 для подъема каретки при монтаже. Плиту 1 монтируют вертикально или под углом 106. Плиту 9 устанавливают на шарнире. и закрепляют планками 13. Регулируемую стяжку 12 применяют при монтаже, а после установки планок 13 снимают. Вместо планок 13 на отдельных модификациях устанавливают гидроцилиндр для качания плиты 9 вместе с рукой (на исполнениях А, В, Е), что позволяет загружать детали большого диаметра. Оси роликов 2 выполнены с эксцентриситетом, что позволяет менять угловое положение каретки относительно монорельса, обеспечивая контакт роликов с направляющими.
.Механические руки 10 и 16 имеют два конструктивных исполнения: с механизмом ротации захватного устройства и без него. Привод продольного перемещения рук, ротации захватного устройства и движения зажима — от гидроцилиндров.
АМ снабжены гидростанцией, электрошкафом и пультом управления. Их применяют в составе автоматических линий и автоматизированных участков. Заготовки на позиции загрузки подают с помощью конвейеров или транспортных спутников, устанавливаемых на тактовых столах (палетах). Для обеспечения захвата заготовка должна переместиться на фиксированную позицию так, чтобы ее ось находилась в одной вертикальной плоскости с осью шпинделя станка и была ей параллельна.
Механическая система АМ, входящих в гамму, выполнена по агрегатному принципу, позволяющему комплектовать 55 модификаций, различающихся формой и размерами несущего портала, числом рук, их взаимным расположением и ходами, наличием механизмов качания рук и ротации захватного устройства.
На базе портальных манипуляторов создана модификация консольных АМ с исполнением каретки и рук по типу А, причем каретка перемещается по консольной траверсе, закрепленной непосредственно на станине станка (рис. 14). Консольные АМ предназначены для комплектации ограниченной номенклатуры моделей станков: токарных с ЧПУ СЕ061 и СЕ06201 (НРБ) и токарных гидрокопироваль- ных DSKP-ЮООЕ и D52-N2 (ГДР).
Схема агрегатного построения АМ показана в табл. 18. Их основные технические данные следующие: грузоподъемность на одной руке 40 кг, погрешность позиционирования ±0,25 мм, скорость движения каретки по монорельсу (бесступенчатое регулирование) 0,08—0,15 м/с и 0,3—0,6 м/с, скорость продольного перемещения руки 0,2—0,6 м/с, ротация захватного устройства ±180°.
В гамме АМ типа «Пирин» предусмотрены исполнения, обеспечивающие обслуживание одного или двух станков (различаются длиной портала), с правым или левым расположением станков, со снятием заготовок с подводящего конвейера или с палеты.
Рис. 13. Портальный автоматический манипулятор «Пирин», тип Б (НРБ): 1 —.основание передвижной каретки; 2 — опорные ролики каретки: 3 — гндравлнче- аккумулятор; 4 — скоба; 5 — кронштейн крепления кабельной цепи; 6 — плоская аправляющая с зубчатой рейкой; 7 — гидравлический двигатель привода перемещения каретки по монорельсу; 8 — призматическая направляющая; 9 — наклонная плнта каретки, служащая для крепления рукн 10; 11 — захватное устройство; 12 — регулируемая стяжка; 13 — планка; 14 — монорельс; 15 — вертикальная плнта каретки;0 вертикальная рука; 17 — каретка; 18 — кабельная цепь; 19 — пульт управления; 20 —. станок; 21 — конвейер; 22.*- электрошкафРис. 13. Портальный автоматический манипулятор «Пирин», тип Б (НРБ): 1 —.основание передвижной каретки; 2 — опорные ролики каретки: 3 — гндравлнче- аккумулятор; 4 — скоба; 5 — кронштейн крепления кабельной цепи; 6 — плоская аправляющая с зубчатой рейкой; 7 — гидравлический двигатель привода перемещения каретки по монорельсу; 8 — призматическая направляющая; 9 — наклонная плнта каретки, служащая для крепления рукн 10; 11 — захватное устройство; 12 — регулируемая стяжка; 13 — планка; 14 — монорельс; 15 — вертикальная плнта каретки;0 вертикальная рука; 17 — каретка; 18 — кабельная цепь; 19 — пульт управления; 20 —. станок; 21 — конвейер; 22.*- электрошкафАгрегатная гамма роботов типа М20Ц ..., выпускаемая Мукачевским станкозаводом им. С. М. Кирова, включает восемь модификаций с числом степеней подвижности от 3 до 5 в зависимости от комплектации и конструкции рук. Роботы тельферного типа, с электропневматическим приводом, грузоподъемностью до 20 кг. Технические данные агрегатной гаммы приведены в табл. 19. Роботы предназначены для выполнения операций установки-снятия детален при обслуживании металлорежущих станков, пр еимущественно токар но-револьвер- ных автоматов, при обработке деталей типа-фланцев диаметром 40—160 мм, высотой до 100 мм и массой до 10 кг.
Рис. 13. Портальный автоматический манипулятор «Пирин», тип Б (НРБ): 1 —.основание передвижной каретки; 2 — опорные ролики каретки: 3 — гндравлнче- аккумулятор; 4 — скоба; 5 — кронштейн крепления кабельной цепи; 6 — плоская аправляющая с зубчатой рейкой; 7 — гидравлический двигатель привода перемещения каретки по монорельсу; 8 — призматическая направляющая; 9 — наклонная плнта каретки, служащая для крепления рукн 10; 11 — захватное устройство; 12 — регулируемая стяжка; 13 — планка; 14 — монорельс; 15 — вертикальная плнта каретки;
0 вертикальная рука; 17 — каретка; 18 — кабельная цепь; 19 — пульт управления; 20 —. станок; 21 — конвейер; 22.*- электрошкаф
Рис. 13. Портальный автоматический манипулятор «Пирин», тип Б (НРБ): 1 —.основание передвижной каретки; 2 — опорные ролики каретки: 3 — гндравлнче- аккумулятор; 4 — скоба; 5 — кронштейн крепления кабельной цепи; 6 — плоская аправляющая с зубчатой рейкой; 7 — гидравлический двигатель привода перемещения каретки по монорельсу; 8 — призматическая направляющая; 9 — наклонная плнта каретки, служащая для крепления рукн 10; 11 — захватное устройство; 12 — регулируемая стяжка; 13 — планка; 14 — монорельс; 15 — вертикальная плнта каретки;
0 вертикальная рука; 17 — каретка; 18 — кабельная цепь; 19 — пульт управления; 20 —. станок; 21 — конвейер; 22.*- электрошкаф
Рис. 14. Консольный автоматический манипулятор «Пирии> (НРБ):Рис. 14. Консольный автоматический манипулятор «Пирии> (НРБ):/ — станок; 2 — каретка манипулятора; 3 — рука; 4 — кабельная цепь; 5 — траверса 6 — магазин деталей (палета); 7 — подпалетная станция/ — станок; 2 — каретка манипулятора; 3 — рука; 4 — кабельная цепь; 5 — траверса 6 — магазин деталей (палета); 7 — подпалетная станция18. Автоматические манипуляторы «Пирии» (НРБ)18. Автоматические манипуляторы «Пирии» (НРБ)Основные типы механических руи н виды их рабочих движенийОсновные типы механических руи н виды их рабочих движенийОсновные типы опорных систем: / — портал, тяжелый тип (двух- н четырехопорное исполнение); 2 — консольный монорельс с опорой одного конца на станину станка; 3 — портал, легкий типОсновные типы опорных систем: / — портал, тяжелый тип (двух- н четырехопорное исполнение); 2 — консольный монорельс с опорой одного конца на станину станка; 3 — портал, легкий типкаретка с руками; 2 — опорная системакаретка с руками; 2 — опорная система
Рис. 14. Консольный автоматический манипулятор «Пирии> (НРБ):
Рис. 14. Консольный автоматический манипулятор «Пирии> (НРБ):
/ — станок; 2 — каретка манипулятора; 3 — рука; 4 — кабельная цепь; 5 — траверса 6 — магазин деталей (палета); 7 — подпалетная станция
/ — станок; 2 — каретка манипулятора; 3 — рука; 4 — кабельная цепь; 5 — траверса 6 — магазин деталей (палета); 7 — подпалетная станция
18. Автоматические манипуляторы «Пирии» (НРБ)
18. Автоматические манипуляторы «Пирии» (НРБ)
Основные типы механических руи н виды их рабочих движений
Основные типы механических руи н виды их рабочих движений
Основные типы опорных систем: / — портал, тяжелый тип (двух- н четырехопорное исполнение); 2 — консольный монорельс с опорой одного конца на станину станка; 3 — портал, легкий тип
Основные типы опорных систем: / — портал, тяжелый тип (двух- н четырехопорное исполнение); 2 — консольный монорельс с опорой одного конца на станину станка; 3 — портал, легкий тип
каретка с руками; 2 — опорная система
каретка с руками; 2 — опорная система
В одноруком исполнении могут применяться для загрузки станков валами массой до 20 кг. В зависимости от конструкции узла захватного устройства ПР может брать (и укладывать) детали, расположенные на загрузочной позиции стопками (фланцы) или уложенные цилиндрической поверхностью в соответствующие ложементы (валы). Захватные устройства комплектуются тактильными адаптивными датчиками, фиксирующими наличие деталей. Прн укладке деталей стопками ПР работает с тактовым дисковым питателем, получающим команды от системы управления роботом. Роботы агрегатной гаммы могут обслуживать различные типы станков, в том числе: токарноревольверные мод. 1А34Щ, 1Г340ПЦ, 1В340ПФЦ, 1В340Ф30 и 1П420Ф30; патронные мод. 2П717ФЗ, КТ-141 и КТ-141П; патронно-центровые мод. 16505ВФЗ, 16Б16ФЗ; шлифовальные мод. СШ-99, СШ-124, СШ-122, СШ-135, СШ-162, ЗМ151, ЗТ150Е, ЗМ150, 3M153, ЗМ153Ф2, ЗМ151Е, ЗМ151В. Привод каретки — электромеханический. Привод рук н захватных устройств пневматический.
Унифицированная гамма роботов типа «Skitam* фирмы Sankyo (Япония)
состоит из семи модификаций. И'- технические данные приведены а табл. 20. Общая компоновка ПР ха рактеризуется двухзвенной шарнирной рукой, работающей в плоской ангу- л яр ной системе координат. Рука кре пится к вертикальной стойке. Привод движения звеньев руки электромеханический. На свободном конце ведомого звена закреплен пневмоцнлнндр вертикального хода захватного устройства. Захватное устройство имеет механизм ротации вокруг вертикаль ной оси на угол ±180° илн (в зависимости от модели робота) на угол ±360° X п (программируется число оборотов). В память управляющей микроЭВМ могут быть одновременно введены пять управляющих программ с условием автоматической их смены. Программирование ПР производится методом обучения с пульта, оснащенного телевизионным монитором. Роботы Skilam применяют для автоматизации сборочных операций. Общий вид одного из них мод. SR-2 приведен на рис. 15.
Агрегатная гамма роботов <Kawasaki Unimatei фирмы Kavasaki Heavy Industries (Япония) отличается широким разнообразием основных тех-
<.ы>
Продолжение табл. ;
19. Агрегатная гамма М20Ц ...
движений исполнительных органов
А
в
в
г
Д
Е
спецнальное с поворотом руки на 90е
Число рук
Ход руки вдоль продольной оси х (хо и хь), мм: 250 350 500 600
Качание рук относительно оси г по углу ср: / //
Ротация захватного устройства 0:
/ // Движение вдоль оси г
2
+ + + +
+
+ + +
2
+ +
+ + +
2, 4
+
4—F
+-
И
+
2, 1
++ +
+
2
+ +
+
+
2
+
+
+
+
+
1
+
+
+
+
2
+ +
+
+ + +
3
+
+
Опорная система
Портал:
легкого типа
тяжелого типа
Консольный монорельс
L, мм
4 500—10 000 (шаг 500 мм)
4 500—10 000
(шаг 500 мм) ^4500
Н, мм 1900; 2120 2120; 2320; 3230; 3530 Конструктивно
Исполнение
Наличие узлов н виды
5JJ7
инческих характеристик, причем допускается комплектование всех модификаций механических систем различными типами СПУ, входящих в свой унифицированный ряд.
Роботы имеют однотипную компе иовку механических систем большой средней и малой грузоподъемности основные технические характеристик которых приведены в табл. 21; могу
Рис. 15. ПР модели SR-2 и) унифицированной агрегатной гаммы «Skilam» японской фирмы Sankyo
Параметр
Модель
48.01
48.02
48.11
48.12
05.01
05.02
05.11
05.12
Грузоподъемность суммариая/иа руку, кг
20/10
20
20/10
20
Число степеней подвижности
5
4
5
4
4
3
4
3
Число рук/захват- ных устройств на руку
2/1
1/1
2/1
1/1
Тип привода: каретки рук и захватных устройств
Электромеханический Пневматический
Устройство управления
Цикловое, мод. УЦМ 663
Погрешность позиционирования, мм
±1,0
Максимальный вы- лет рук R, мм
1020
Параметр
Модель
48.01
48.02
48.11
48.12
05.01
05.02
05.11
05.12
Лниейиые переме- щеиня, мм:
х (со скоростью
1,2 м/с)
у (со скоростью
0,5 м/с)
3500'
630
Угловые перемещения, ° (со скоростью 180%)
0
Р.
а
30
180
—
180
—
180
—
180
—
90
Масса, кг
1450
1400•
Продолжение табл. Г
Примечания. 1. По требованию заказчика монорельс может устанавливаться на различных по высоте стойках (размер L), мм: 1890, 1940, 1990, 2040, 2090.
2. Конкретная модель обозначается соединением шифра агрегатной гаммы (М20Ц ...) с шифром модификации, например: М20Ц48.01.
20. Технические данные промышленных роботов «Skilam» фирмы Sankyo (Япония)
выпускаться в стационариом н передвижном, иапольиом н подвесном исполнениях (шесть комбинаций).
Механические системы ПР комплектуют одной из шести систем управления, встраиваемых в основание робота или устанавливаемых отдельно.
Стандартная система «00» позиционного типа, оснащена запоминающим устройством на 180 команд, которые могут быть объединены в одну, две, четыре и шесть отдельных подпрограмм; программоноситель — магнитный барабан. Емкость памяти может быть удвоена путем установки дополнительного барабана. СПУ имеет по шесть каналов для входных и выходных сигналов от внешнего оборудования.
Многопрограммная позиционная система «30» с увеличенным объемом памяти имеет запоминающее устройство на 512 команд; программоноситель — фер- ромагинтиая плеика. Благодаря при-
меиеиию стандартных блоков емкост памяти увеличивается до 2048 коман; СПУ построена на интегральных сх< мах, оснащена встроенным блоко самоконтроля, обеспечивает иезавнс: мую запись и воспроизведение не скольких программ. Имеет по 18 к; налов для входных и выходных сиги; лов от внешнего оборудования.
Контурная система управления «4( осуществляет непрерывный контрол . траектории н скорости перемещени узлов. Ею оснащают роботы, пре. назначенные для автоматизации св: рочных, окрасочных и сборочных от раций.
Система «60» предназначена для гру: нового управления роботами и техн: логическим оборудованием.
СПУ «50» построена на базе миниЭВМ. Она обеспечивает управление группой ПР и обслуживаемого оборудования: способна решать задачи адаптивного управления.
Параметр
Модель робота
g со
g со
со
со
со
со
со
Грузоподъемность, кг: минимальная номинальная максимальная
Число степеней под- внжиости
Число программируемых координат■
Привод основных перемещений
Система управления
Способ программирования
Погрешность позиционирования, ±мм
Максимальный вылет руки R, мм
Длина звена г^, мм
Длина звена г2, мм
Ширина рабочей зоиы
1, мм
Ход вверх-вниз, мм
Угловые перемещения звеньев руки, °:
0з (±)
0,5 2,0 3,0
Мнк]
360
200 160
215
200
200
135 ЗбОХп
1,0
6,0
10,0
■ ;
юЭВМ
0,0
650
400
250 464
400
200 160
180
1,0
3,0
3,0
Электр on с возмоя О
5
650
400
250
364
100—
250
200
135
180
3,0 6,0 6,0
4
3
иевмат
сиостьк прогр
бучен ш
1030
630 400
735
100
200 160 180
0,5
2,0
5,0
ическнй
храиеи амм
0,03
360
200
160
215
75—
100
200
135
ЗбОХп
1,0
6,0
20,0
ИЯ до п
0,(
650
400
250 364
75—
100
200
160
180
3,0 20,0 40,0
яти
)5
1030
630 400 735
100
200 160 180
Продолжение табл. 20
Модель робота
Технические данные механических систем агрегатной гаммы роботов «Kawasaki Unimate» (Япония)
Параметр
ОС <0
Окружные скорости перемещений на концах звеньев руки, мм/с:
иа звене г^
на звене г2
Габаритные размеры, мм:
В Н Масса, кг
700—1450 (регулируемая)
400—1000 (регулируемая)
300
1190
70
600
1830
300
270
1035
90
400
1320
122
160
650
50
270
1000
88
400
1320
120
/ — механическая система; 2 — система управления; V — угол ротацвв захватного устройства вокруг продольной осн рукн
'Параметр1Модуль механической системытяжелыйсреднийлегкийСерия4020306050; 70Грузоподъемность, кгЧисло степеней подвижностиПогрешность позиционирования, ммОбъем рабочей зоны, м8Продольный ход рукн R; ммСкорость линейных перемещений, м/с, при углах, °Ф«2'■Р' . .Т'45—135 <6 ±2,023,0 <1320 0,9152202525230 36035—75 | 20 5—6 |4—6• ±1,09,0800—10410,762'220—36030-27■; 220'36010—20 <8±0,254,0500—8001,2240—3603030220360'Параметр1Модуль механической системытяжелыйсреднийлегкийСерия4020306050; 70Грузоподъемность, кгЧисло степеней подвижностиПогрешность позиционирования, ммОбъем рабочей зоны, м8Продольный ход рукн R; ммСкорость линейных перемещений, м/с, при углах, °Ф«2'■Р' . .Т'45—135 <6 ±2,023,0 <1320 0,9152202525230 36035—75 | 20 5—6 |4—6• ±1,09,0800—10410,762'220—36030-27■; 220'36010—20 <8±0,254,0500—8001,2240—3603030220360Примечав в. е. Прввод гидравлический.Примечав в. е. Прввод гидравлический.
'Параметр1
Модуль механической системы
тяжелый
средний
легкий
Серия
40
20
30
60
50; 70
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Погрешность позиционирования, мм
Объем рабочей зоны, м8
Продольный ход рукн R; мм
Скорость линейных перемещений, м/с, при углах, °
Ф
«2'■
Р' . .
Т'
45—135 <6 ±2,0
23,0 <1320 0,915
220
25
25
230 360
35—75 | 20 5—6 |4—6
• ±1,0
9,0
800—1041
0,762'
220—360
30
-27■
; 220'
360
10—20 <8
±0,25
4,0
500—800
1,2
240—360
30
30
220
360
'Параметр1
Модуль механической системы
тяжелый
средний
легкий
Серия
40
20
30
60
50; 70
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Погрешность позиционирования, мм
Объем рабочей зоны, м8
Продольный ход рукн R; мм
Скорость линейных перемещений, м/с, при углах, °
Ф
«2'■
Р' . .
Т'
45—135 <6 ±2,0
23,0 <1320 0,915
220
25
25
230 360
35—75 | 20 5—6 |4—6
• ±1,0
9,0
800—1041
0,762'
220—360
30
-27■
; 220'
360
10—20 <8
±0,25
4,0
500—800
1,2
240—360
30
30
220
360
Примечав в. е. Прввод гидравлический.
Примечав в. е. Прввод гидравлический.
Система агрегатирования н обозначения ПР в зависимости от комбинаций механической системы и типа СПУ приведена в табл. 22.
ПР большой грузоподъемности применяют в основном для установки-снятия и транспортирования тяжелых деталей и точечной сварки. Легкие ПР чаще применяют на операциях сборки и контроля. Рекомендуемые виды работ для модификаций ПР < Kawasaki Unimate* приведены в табл. 23.
Системы агрегатного построения с широким рядом компоновок (разнотипные роботы). ПР этого типа могут быть условно разделены на две группы: 1) упрощенные с цикловыми СПУ и автооператоры, предназначенные для работы в условиях массового и крупносерийного производства; 2) широкого назначения, применяемые для выполнения сложных операций и работы в условиях серийного производства.
Упрощ енны е разнотипные ПР. Упрощенные промышленные роботы и автооператоры с пневматическим приводом выпускают фирмы Mikrotechnik (Швейцария), Felss (ФРГ) и др.
Агрегатная гамма фирмы Felss построена на базе узлов линейных перемещений, подъема, поворота и набора
разнообразных захватных устройст: с державками. Грузоподъемность П1 не превышает 5 кг. Их применяют дл; установки-снятия легких деталей пр: обслуживании листоштамповочны: прессов, металлорежущих станков i сборочных автоматов. Эти роботы осиа щают унифицированными пневматиче скими СПУ. Для осуществления тнпо вых иепереналаживаемых циклов он: могут комплектоваться распределитель иыми кулачковыми валиками, обеспе чивающими высокий темп работы. Схе ма комплектации и основные техниче ские данные базовых узлов гамм: приведены в табл. 24. Число модифи каций 90.
Агрегатная гамма роботов PR-О'. (ПНР) грузоподъемностью до 6 к: строится на базе узлов линейных г угловых перемещений с пневматичес ким приводом. Технические данньп основных агрегатных узлов приведен:, в табл. 25. Из агрегатных узлов можн< комплектовать до 50 типоразмеров ПР различающихся техническими дан иымн.
Система агрегатного построения MHU, выпускаемая фирмами Elektro lux (Швеция) н Robert Bosch (ФРГ) нключает три агрегатных гаммы ПР со сквозной унификацией отдельны: узлов: «MHU-Senior* (грузоподъем
Робо*
Механическая система
СП У
5 §•”
О д* д д е о о я 5 о.» а с ж
е-2 я я
дЗ §<е Б >»* & а
с управлением от миниЭВМ
«70*
«50»
Стационарный
Легкая «50*
5000
5030
5040
5060
5070
5050
Средняя
«20*
2000
2030
2040
2060
2070
2050
«30*
—
3030
3040
3060
_
3050
Тяжелая «40*
4000
4030
4040
4060
4070
4050
Передвижной
Легкая «70*
—
7030
7040
7060
—
7050
Средняя *60*
—
6030
6040
6060
—
6050
22, Система агрегатирования роботов «Kawasaki Unimate»
Виды работ
Модель робота
Точечная сварка
2000
W2000
2600
Дуговая сварка
AW2040
5140
5040
Комплексы литья под давлением
2000
2030
4030
Механообработка
2000
5100
5130
Складские работы
2000
4000
—
Окраска
2400
5140
—
Сборка
5030
5050
—
23. Рекомендуемые виды работ для роботов «Kawasaki Unimate»
кость модификаций 10—20 кг), «MHU-Junior* (грузоподъемность до 5 кг) и «MHU-Minior » (грузоподъемность до 1 кг). Все роботы оснащены пневмоприводом и работают по упорам.
Роботы «MHU-Senior* комплектуют из трех узлов: руки, узла подъема и узла поворота. К ннм иногда добавляют узел качания рукн (табл. 26). Телескопическая рука состоит из двух труб квадратного сечения, вставленных одна в другую и перемещающихся по
направляющим роликам. Продольнс перемещение узлов руки осущест: ляется тремя пиевмоцилиндрами, уст; иовленнымн последовательно. Раэли1 ные комбинации включения цилиндре позволяют останавливать выдвнжени руки в шести различных промежуточ ных положениях. Механизм поворота обеспечивает поворот закрепленного на нем узла на любой угол с остановками по упорам. Привод осущестг- ляетси пневматическим двигателем ч'
CQ
1
я
о -
FLOO
f
STW со
Увл
ы лип
FL30
FL20
FL30
FL20
FL30
FL0O
FL2Q
FL30
ейны
+ ^3 + Е£3* FL 20/30
+ l^^l + 1 ST 10 \* FL 00
+ I FL50\ '+ Д ST 10\—» FL 50
+ \FL 50 -1000 \ + 2 1 ST 10 |^- FL 50*1000
x перемещений
Блок
Линейные перемещения, мм
Габаритные размеры, мм
Масса блока, кг
в
C
D
FL20
100
200
300
325
425
525
142
242
342
103
4,3
5,9
6,3
FL30
50
100
150
300
400
500
102
152
202
96
2,0
2,3
2,6
FL40
300
400.
500
600
700
800
372
472
572
122
5,0
4.0
3,0
FL50
400
500
600
820
920
1020
480
580
680
177
15,0
12,0
10.0
FL50—1000
1000
920
170
177
5,0
Узлы подъема—поворота
Блок
Грузоподъемность, кг
Наибольший вертикальный ход, мм
Наибольший угол поворота. 6
Наибольшее ЧИСЛО циклов в 1 мин
FL10 FL24 FL25 FL26 FL29 FL30
0,5
2,5
1,5
1,0
5,0
5,0
20
65
00
75
125
180
180
180
180
180
40
35
30
25
30
25
Примечание. Грузоподъемность — до 5,0 кг. Число степеней подвнж- кости — до 3. Система управления цикловая. Объем памяти системы управления 1U точек. Способ программирования перемещений— по упорам. Привод пневматический. Л = 300 мм, Л = 400 мм, Л = 500 мм.
24. Технические данные агрегатной гаммы «Linearsystem» фирмы Glerb Felss (ФРГ) со схемами построения роботов FL20/30, FL40, FL50 и FL50-1000
Технические данные агрегатной гаммы роботов PR-02 (ПНР)
Схема агрегатного построения промышленных роботов «МН U-Senior»
Узел
Максимальное перемещение
Число точек позиционирования
Развиваемо усилие, Н
Назначение
Серия
Номер
Для линейного перемещения
МА
501
50 мм
2
20
3001
300 мм
3002
300 мм
70
6002
600 мм
МВ
201
20 мм
20
2003
200 мм
150
4003
400 мм
6003
600 мм
МС
321
300 мм
20
502
360 мм
30
Для поворота
MD
3001
300°
3
—
3603
360°
ME
1801
180°
2
1603
360°
Примечание. Грузоподъемность 4—6 кг. Число степеней подвижности 2—7. Система управления цикловая. Привод пневматический. Способ программирования перемещений — по упорам. Объем памяти системы управления — до 32 шагов. Погрешность позиционироваиия ±(0.1 — 0,5) мм в зависимости от исполнения механической системы (набора блоков).
Комплект узлов 1 и 2 Комплект узлов 1 и 4 Комплект узлов 1, 2, 3 и 4
350 560 11QQ
ч
ж
Узел
Эскиз
5“^
° я
о 2 5 я *£ У о
Перемещение
Скорость перемеще-
О ^
O-gE
X ф Ф Ч Л X X О ч
1
Рука
10
14
КГ
КГ
6—8
1100 мм
1.0 м/с
2
Механизм качания руки
—
2
+ 10ч—40°
1
4 Козырев Ю. Г.
Продолжение табл. 26Продолжение табл. 26Рис. 16. Система агрегатного построения роботов <MHU-Junior 305*, включающая 10 модификаций (А1—АЮ)Рис. 16. Система агрегатного построения роботов <MHU-Junior 305*, включающая 10 модификаций (А1—АЮ)
Продолжение табл. 26
Продолжение табл. 26
Рис. 16. Система агрегатного построения роботов <MHU-Junior 305*, включающая 10 модификаций (А1—АЮ)
Рис. 16. Система агрегатного построения роботов <MHU-Junior 305*, включающая 10 модификаций (А1—АЮ)
рез цепную передачу. Закрепляется узел клеммным зажимом за удлиненную цилиндрическую часть, что позволяет регулировать высоту располо- жения узла от 0 до 230 мм. Важная особенность узла — наличие скользящих контактов и воздушных коллекторов для передачи управляющих сигналов и подвода сжатого воздуха к закрепленным на нем механизмам (к руке и захватному устройству). Это позволяет осуществлять различные циклы без изменения направления поворота руки, что часто дает существенный выигрыш во времени. Узел подъема конструктивно подобен узлу руки. Один пневмоцнлиндр, поднимающий внутреннюю трубу, развивает усилие в 1000 Н. Система жестких упоров с торможением за счет гидравлических демпферов обеспечивает погрешность позиционирования ±(0,1 — 0,5) мм.
На базе узлов, комплектующих роботы «MHU-Senior», выпускается робот «MHU-Filler>, предназначенный для заливки металла в камеры машин литья под давлением. Используются узлы руки и механизма поворота в со
четании с дополнительными узлами подъема и опрокидывания ковша.
Роботы «MHU-Junior» включают мо дели 305 и 500, различающиеся грузоподъемностью (З и 5 кг) и конструк цией рук. ПР работают в цилиндрической системе координат и могут иметь одну—три руки, устанавливаемые жестко под произвольными углами на колонке подъемно-поворотного механизма. Программируются только два положения по каждой степени подвижности. Схема агрегатирования ПР модели 305, включающая 10 модификаций, показана на рис. 16. Рука / представляет собой пневмоцнлиндр, ход которого регулируется в диапазоне 0—500 мм, а скорость — до 1,0 м/с. Шток пневмоцилнндра смонтирован в шариковых втулках. Воздух в полости цилиндра и к захватному устройству подается через шток. Поршень относительно штока расположен эксцентрично, что предотвращает проворот штока. Рука крепится непосредственно с помощью клеммного зажима или через переходный элемент 7. Блок 2 пневмооборудования выполнег в виде панели, закрытой прямоуголь-
ным кожухом, вмещающим пневматические направляющие распределители и механизм поворота 3. Промежуточный фланец 3 F устанавливают, когда не требуется поворота рук. Механизм подъема 4 регулирует ход по вертикали до 150 мм. Колонку 4F устанавливают на место механизма подъема, если не требуется подъема рук. Система управления 5 — цикловая по жестким упорам. Выдвижная стойка 6 на основании позволяет регулировать положение основных узлов ПР. Погрешность позиционирования ±0,1 мм.
Роботы <MHU-Minior> предназначены для манипулирования деталями Массой до 1 кг. Рука (или несколько рук) выполняется в виде жестких державок и имеет постоянный радиус рабочей зоны. Набор узлов включает механизмы линейного перемещения с Ходами до 50 и 100 мм и поворотные
с углом поворота 90 и |80°. Погрешность позиционирования ±0,1 мм.
Разнотипные агрегат - ные роботы широкого назначения применяются в серийном и мелкосерийном производстве для выполнения различных операций. .
Агрегатная гамма <RobUus RC> фирмы Mitsubishi Heavy Ind. (Япония) построена на базе конструктивно унифицированных кинематических модулей с гидравлическими или пневматическими приводами. Гидравлические и пневматические модули взаимозаменяемы. Их сочетания позволяют получать широкий ряд модификаций ПР с различными техническими характеристиками (табл. 27). Роботы могут комплектоваться системами управления трех типов: двухпозиционной электропнев- матической, двухпозициоиной для цик-
4е
27. Технические данные агрегатной гаммы роботов Robitus RC фирмы Mitsubishi Heavy Ind (Япония)
Схема агрегатного построения
S hL-9
/ — рука; 2 — механизм поворота колоииы вокруг вертикальной оси; 3 — колонна с механизмом подъема руки; 4 — колонна с механизмом качания руки; 5 — неподвижное основание; 6 — подвижное основание с продольным столом; 7 — основание с крестовым столом; 3 — каретка; 9 — монорельс; 10, И, 12 — блоки соответственно ротации, наклона и изгиба захвата
Техническая характеристика
Робот
гидравлический напольный (стационарный илн передвижной)
пневматический напольный (стационарный нли передвижной)
пневматический подвесной передвижной
Состав модулей, входящих в механиче- скую систему робота
Рука
Механизм поворота колонны
Каретка; монорельс с опорной системой
Колонна с механизмом наклона руки
Колонна с механизмом подъема руки
Узел ротации захватного устройства; набор захватных устройств
Подвижное или неподвижное основание
—
Грузоподъемность, кг
30—42
15—30
40—55
Базовые модификации роботов
а — пневматический напольный; б — гидравлический на польный; а — пневматический подвесной
Техническая характеристика
Робот
гидравлический напольный (стационарный нли передвижной)
пневматический напольный (стационарный или передвижной)
пневматический подвесной передвижной
Погрешность позиционирования, мм
±2,0
±0,1
Ход руки вперед-назад, мм
1350
1350
700
Ход механизма подъема, мм
500
1
—
Поворот колонны вокруг вертикальной оси, °
250
Наклон руки вверх- вниз, °
+294-—40
—
Ротация захватного устройства
360°
Продолжение табл. 27
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВРОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
28. Агрегатная гамма сварочных роботов фирмы Renault (Франция)28. Агрегатная гамма сварочных роботов фирмы Renault (Франция)Vertical-80Horizontal-80Gantry-80Vertical-80Horizontal-80Gantry-80УзелТипоразмерVertical-80Hori zontal-80Gantry-80Узел поворота колонны1++—Приводной шарнир руки1+—2+——3—+—Привод линейного перемещения1—+—2——+Головка1. +++’ Каретка и мост1——. +Примечание. Грузоподъемность 70—80 кг. Число степеней подвижности — 6. Привод гидравлический, следящий. Система управления контурная. Число программируемых координат — 6. Способ программирования перемеще- . иий — обучение. Объем памяти системы управления 32 К. Погрешность позиционирования + 0,5 мм. Скорости перемещений 0,5 —1,0 м/с. Угловая скорость пере- мещений 1807с. Знак «+» означает наличие узла, знак «—» — отсутствие.УзелТипоразмерVertical-80Hori zontal-80Gantry-80Узел поворота колонны1++—Приводной шарнир руки1+—2+——3—+—Привод линейного перемещения1—+—2——+Головка1. +++’ Каретка и мост1——. +Примечание. Грузоподъемность 70—80 кг. Число степеней подвижности — 6. Привод гидравлический, следящий. Система управления контурная. Число программируемых координат — 6. Способ программирования перемеще- . иий — обучение. Объем памяти системы управления 32 К. Погрешность позиционирования + 0,5 мм. Скорости перемещений 0,5 —1,0 м/с. Угловая скорость пере- мещений 1807с. Знак «+» означает наличие узла, знак «—» — отсутствие.Система агрегатного построенияСистема агрегатного построения
28. Агрегатная гамма сварочных роботов фирмы Renault (Франция)
28. Агрегатная гамма сварочных роботов фирмы Renault (Франция)
Vertical-80Horizontal-80Gantry-80
Vertical-80Horizontal-80Gantry-80
Узел
Типоразмер
Vertical-80
Hori zontal-80
Gantry-80
Узел поворота колонны
1
+
+
—
Приводной шарнир руки
1
+
—
2
+
—
—
3
—
+
—
Привод линейного перемещения
1
—
+
—
2
—
—
+
Головка
1
. +
+
+
’ Каретка и мост
1
—
—
. +
Примечание. Грузоподъемность 70—80 кг. Число степеней подвижности — 6. Привод гидравлический, следящий. Система управления контурная. Число программируемых координат — 6. Способ программирования перемеще- . иий — обучение. Объем памяти системы управления 32 К. Погрешность позиционирования + 0,5 мм. Скорости перемещений 0,5 —1,0 м/с. Угловая скорость пере- мещений 1807с. Знак «+» означает наличие узла, знак «—» — отсутствие.
Узел
Типоразмер
Vertical-80
Hori zontal-80
Gantry-80
Узел поворота колонны
1
+
+
—
Приводной шарнир руки
1
+
—
2
+
—
—
3
—
+
—
Привод линейного перемещения
1
—
+
—
2
—
—
+
Головка
1
. +
+
+
’ Каретка и мост
1
—
—
. +
Примечание. Грузоподъемность 70—80 кг. Число степеней подвижности — 6. Привод гидравлический, следящий. Система управления контурная. Число программируемых координат — 6. Способ программирования перемеще- . иий — обучение. Объем памяти системы управления 32 К. Погрешность позиционирования + 0,5 мм. Скорости перемещений 0,5 —1,0 м/с. Угловая скорость пере- мещений 1807с. Знак «+» означает наличие узла, знак «—» — отсутствие.
Система агрегатного построения
Система агрегатного построения
ловых ПР с гидроприводом и многоточечной позиционной числовой СПУ.
Скорости линейных перемещений — до 1 м/с. Скорость поворота колонны вокруг вертикальной оси — до 100%. Скорость ротацнн захватного устройства 180%.
В качестве базовых фирма рекомендует три модификации: два стационарных напольных ПР н одни подвесной передвижной. В механизмах руки и кисти роботов применены гидравлические демпферные устройства.
Агрегатные роботы фирмы Renault (Франция) предназначены в основном для автоматизации операций точечной сварки автомобильных кузовов. Система агрегатирования и технические данные базовых модификаций приведены в табл. 28. Роботы комплектуются контурными системами программного управления, в том числе и на базе мянн-ЭВМ. Гамма строится на основе следующих узлов: поворота колонны (два типоразмера); приводного шарнира руки (три типоразмера); направляющей с приводами для перемещения руки по колонне (два типоразмера); головки с поворотом вокруг трех осей и с устройством для автоматической смены инструмента; каретки с приводом; моста с приводом.
Основные движения выполняются от гидромоторов, а локальные перемещения — от поворотных гидроцилиндров. Все приводные элементы снабжены датчиками перемещений и скорости.
Гамма Modular Robot фирмы Sciaky (Франция) также предназначена для комплектации поточных линий сварки при массовом производстве автомобильных кузовов. Схема агрегатного построения основных модификаций и технические данные узлов агрегатной гаммы приведены в табл. 29.
За базовые компоновки приняты ПР грузоподъемностью 12, 40, 60 н 80 кг, работающие в декартовой и цилиндрической системах координат. Число степеней подвижности — до 6. Погрешность познцноннровання ±2,0 мм. Основания ПР могут устанавливаться в произвольном положении — горизонтальном, вертикальном, перевернутом (над конвейером). ПР управляются от мннн-ЭВМ, рассчитан
ной на одновременное управление большим количеством приводов (20—40). Таким образом, одна система может управлять комплексом из трех—шести шестикоордннатных ПР.
Гамма электромеханических роботов модульного типа РПМ-25 (СССР разработана на базе группы модуле;, включающих стационарное н подвня ное основания в напольном нлн подве ном исполнении, блоки сдвига, поде ема, одинарного и двойного качань (кулнса), радиального хода, трн моди фнкацнн рук (с одной, двумя н трем: степенями подвижности). Путем ком бннацнй модулей (без их повторения в одной конструкции) можно получить 95 модификаций ПР (рис. 17).
На рис. 18 показаны кинематические схемы трех модификаций руки, а на рнс. 19 приведена кинематическая схема модуля двойного качания (кулисы), обеспечивающего поступательное без нзменення орнентацнн перемещение исполнительного звена.
Глобальные перемещения ПР осуществляются с помощью модуля подвижной тележки по напольным нли подвесным направляющим.' Комбинация модулей сдвига и подъема обеспечивает шагающее перемещение ПР, что достигается путем установки на подвижном звене модуля подъема — специального опорного элемента (рис. 20).
Примеры базовых компоновок ПР показаны на рнс. 21. В качестве приводов применяют двигатели постоянного тока. Связь двигателей с исполнительными звеньями осуществляется через комбинированные червячно-цнлин- дрнческне редукторы (для вращательных движений звеньев) и шариковые винтовые пары (для поступательных перемещений). Каждый из модулей может комплектоваться кодовыми нли аналоговыми датчиками обратной связи (в зависимости от требований точности) по скорости и положению.
Поскольку ПР с максимальным набором модулей не содержат больше восьми приводов, электрические коммуникации построены на основе разделения контактов соединительных разъемов на восемь групп. Каждый модуль имеет входные н выходные разъемы, причем часть проводов является «транзитной* и служит для передачи энер-
Технические данные агрегатной гаммы Modular Robot фирмы Sciakv (Франция)3
Продолжение табл. 29
Узел
Перемещение
Габаритные размеры, мм
2 2.x . Д 2
В <0^ и В О
О О CL В . о к х 5 х
£05
a g . Ss« Р X X а А X >2 о Сед
Масса, кг
Стол продольный, исполнения:
1
2
3
800 мм
1200 мм
1600 мм
2200Х 1610X520
2600Х 1610X520
3000Х 1610X520
0,33
1,0
900 1100 1400
Стол поворотный
240°
0 1500X 350
(3)
0,3
900
Примечания. 1. Возможно комплектование ПР в трех исполнениях 24 модификаций (по набору технических характеристик).
2. Суммарная погрешность позиционирования ±2,0 мм.
Узел
Перемещение
Габаритные размеры, мм
= 2=
О О °
О V К 615
£ о = и g^-H a g
ГХ X о 2 я
Масса, кг
Набор головок исполнения:
Р-1 ротация
360°
(10)
—
40
Р-2: ротация
360°
80
сгибание
180°
Р-3, Р-4: ротация сгибание поворот
360°
180°
360°
120
Рука исполнения:
1
2
3
4
600 мм
800 мм
1000 мм
1200 мм
1800X550X550
2000Х 550Х 550
2200 X 550 X 550 2400X550X550
0,5
1,0
600
700
800
900
Колонна исполнения:
1
2
3
100 мм
800 мм
1200 мм
600X 750 X 2400 600X750X2800 600X750X3200
0,42
1,0
550
700
900
Рис. 17. Варианты компоновок модульной гаммы электромеханических роботов РПМ-25:
О — неподвижное основание; Т — тележка: кинематические модули: С — сдвига; П — подъема; В — поворота; К — качания; Д — двойного качания; РХ — радиального Хода; р — рукн (три варианта)
Рнс. 18. Кинематические модули руки роботов РПМ-25 с тремя (а), двумя (б) и одной (в) степенями подвижности:Рнс. 18. Кинематические модули руки роботов РПМ-25 с тремя (а), двумя (б) и одной (в) степенями подвижности:1 — блок электродвигатель—червячный редуктор; 2 — дифференциальный блок; 3 — устройство выбора эаэора; 4 — труба с коаксиальными валами; 5 — ориентирующая головка1 — блок электродвигатель—червячный редуктор; 2 — дифференциальный блок; 3 — устройство выбора эаэора; 4 — труба с коаксиальными валами; 5 — ориентирующая головкаРнс. 19. Кинематическая схема модуля двойного качания робота РПМ-251 — двигатель с червячным редуктором; 2 — предохранительная муфта; 3 — дифференциал; 4 — устройство выбора эаэора; 6 — уравновешивающий торсиои; 6 — первый рычаг; 7 — второй рычагРнс. 19. Кинематическая схема модуля двойного качания робота РПМ-251 — двигатель с червячным редуктором; 2 — предохранительная муфта; 3 — дифференциал; 4 — устройство выбора эаэора; 6 — уравновешивающий торсиои; 6 — первый рычаг; 7 — второй рычагРис. 21. Примеры базовых компоновок робота модульного типа РПМ-25: а — в прямоугольных координатах; б — в цилиндрических координатах; в — в сферических координатах; г — в аигуляриой сферической системе координат; 1 — рука с одной степенью подвижности; 2 -— рука с двумя степенями подвижности; 3 — рука с тремя степенями подвижности; 4 — модуль радиального хода; 5 — модуль качания; 6 — модуль двойного качания; 7 — модуль поворота; 8 — модуль сдвига; 9 — модуль подъема; 10—12 — захватные устройстваРис. 21. Примеры базовых компоновок робота модульного типа РПМ-25: а — в прямоугольных координатах; б — в цилиндрических координатах; в — в сферических координатах; г — в аигуляриой сферической системе координат; 1 — рука с одной степенью подвижности; 2 -— рука с двумя степенями подвижности; 3 — рука с тремя степенями подвижности; 4 — модуль радиального хода; 5 — модуль качания; 6 — модуль двойного качания; 7 — модуль поворота; 8 — модуль сдвига; 9 — модуль подъема; 10—12 — захватные устройства
Рнс. 18. Кинематические модули руки роботов РПМ-25 с тремя (а), двумя (б) и одной (в) степенями подвижности:
Рнс. 18. Кинематические модули руки роботов РПМ-25 с тремя (а), двумя (б) и одной (в) степенями подвижности:
1 — блок электродвигатель—червячный редуктор; 2 — дифференциальный блок; 3 — устройство выбора эаэора; 4 — труба с коаксиальными валами; 5 — ориентирующая головка
1 — блок электродвигатель—червячный редуктор; 2 — дифференциальный блок; 3 — устройство выбора эаэора; 4 — труба с коаксиальными валами; 5 — ориентирующая головка
Рнс. 19. Кинематическая схема модуля двойного качания робота РПМ-25
1 — двигатель с червячным редуктором; 2 — предохранительная муфта; 3 — дифференциал; 4 — устройство выбора эаэора; 6 — уравновешивающий торсиои; 6 — первый рычаг; 7 — второй рычаг
Рнс. 19. Кинематическая схема модуля двойного качания робота РПМ-25
1 — двигатель с червячным редуктором; 2 — предохранительная муфта; 3 — дифференциал; 4 — устройство выбора эаэора; 6 — уравновешивающий торсиои; 6 — первый рычаг; 7 — второй рычаг
Рис. 21. Примеры базовых компоновок робота модульного типа РПМ-25: а — в прямоугольных координатах; б — в цилиндрических координатах; в — в сферических координатах; г — в аигуляриой сферической системе координат; 1 — рука с одной степенью подвижности; 2 -— рука с двумя степенями подвижности; 3 — рука с тремя степенями подвижности; 4 — модуль радиального хода; 5 — модуль качания; 6 — модуль двойного качания; 7 — модуль поворота; 8 — модуль сдвига; 9 — модуль подъема; 10—12 — захватные устройства
Рис. 21. Примеры базовых компоновок робота модульного типа РПМ-25: а — в прямоугольных координатах; б — в цилиндрических координатах; в — в сферических координатах; г — в аигуляриой сферической системе координат; 1 — рука с одной степенью подвижности; 2 -— рука с двумя степенями подвижности; 3 — рука с тремя степенями подвижности; 4 — модуль радиального хода; 5 — модуль качания; 6 — модуль двойного качания; 7 — модуль поворота; 8 — модуль сдвига; 9 — модуль подъема; 10—12 — захватные устройства
гни и информации соседним модулям. Разъемы соединяются стандартными электрическими кабелями. Такая схема позволяет соединять модули между собой в любом порядке. Технические данные модулей приведены в табл. 30. В завнснмостн от типа устанавливаемых датчиков положения для управления ПР применяют цифровые яли аналоговые СПУ. В роботах предусмотрена также пневмоснстема, служащая в качестве привода захватного устройства и для статического уравновешивания звеньев манипулятора.
Унифицированная агрегатно-модульная' система построения промышленных роботов фирмы Fujitsu Fanuc
(Япония) (табл. 31) включает три гаммы (серии) роботов: М, Л и S. В первую гамму (Fanuc Robot М series) входят 7 модификаций, во вторую (A series) — 3 модификации, в третью (S series) — 8 модификаций, всего 18 модификаций ПР. Общей отличительной особенностью роботов является применение высокомоментных приводов на базе серводвигателей постоянного тока со встроенными кодовыми фо- тодатчнкамн положения. Роботы элек- тромеханнческне. Программируются методом обучения.
Роботы M-model 00, M-model 0 и M-model 2 пристраиваются к оборудованию (на станину или рядом на
Рис. 20. Схема осуществления шагающих перемещений робота: модуль сдвига расположен на полу, модуль подъема приподнят (а); модуль подъема расположен на полу, модуль сдвига приподнят на высоту Д (б): 1 — модуль сдвига; 2 — модуль подъема;
3 — фиксирующие штыри; /, — шаг; I, — подъем
специальной стойке), имеют одну программируемую координату и управляются от общей со станком позиционной системы ЧПУ (типа Fanuc Sy- stem-6M нлн Fanuc System 6Т). Система 6М управляет тремя или четырьмя координатами с одновременным управлением по двум или трем координатам. Система ЧПУ Fanuc System 6Т управляет (в том числе и одновременно) двумя координатами.
Робот M-model 1 работает в цилиндрической системе координат и используется для обслуживания одного или двух станков. Выпускается в двух исполнениях: с СПУ, устанавливаемой отдельно от механической системы ПР (Separated Туре), и с СПУ, устанавливаемой на общем с механической системой основании (Integrated Туре). Программирование осуществляется методом обучения с переносного пульта. Объем памяти СПУ 80—251 позиция. Роботы M-model 1 могут выпускаться 8 исполнениях с управлением от системы ЧПУ станка. В этом случае они имеют одну программируемую координату.
Отличительной особенностью ПР M-model 2/2 (Sirobot-2) является С- образная жесткая станина, поддерживающая вертикальную поворотную колонну сверху я снизу, а также позиционная система ЧПУ, обеспечивающая одновременную отработку пяти координат. Зажим-разжим захватного устройства осуществляется по командам цикловой автоматики. ПР работает в цилиндрической системе координат и может обеспечить обслуживание до пяти единиц основного технологического оборудования при круговом нх расположении.
Технические данные робота М-то- del-З близки к характеристикам Si-
I robot-2.
МодульХодУгловая или линейная скорость перемещенияНоминальное усилие или номинальный моментПогрешность позицио нироваиия с датчикованалоговымКОДОВЫМПоворотаПодъемаСдвигаКачанияРадиального хода300°400 мм800 мм60° 1000 мм135 %0,4 м/с0,6 м/с45%0,6 м/с800 Н-м2500 Н2000 Н3000 Н-м2000 Н±4 мин±0,4 мм±0,8 мм ±2 мин±0,8 мм±0,56 мин ±0,05 мм±0,1 мм±0,22 мин±0,1 ммДвойного качания:иижний рычаг90°65%1800 Н-м±3 мин±0,4 минверхний рычаг90°65 %1800 Н-м±3 мин±0,4 минРуки: вращение360°180 %200 Н-м±10 мин±1,3 минсгибание200°180 %200 Н-м±10 мин±1,5 минТележки (подвижного основания)10 м1,5 м/с700 Н±2 мм±0,4 ммМодульХодУгловая или линейная скорость перемещенияНоминальное усилие или номинальный моментПогрешность позицио нироваиия с датчикованалоговымКОДОВЫМПоворотаПодъемаСдвигаКачанияРадиального хода300°400 мм800 мм60° 1000 мм135 %0,4 м/с0,6 м/с45%0,6 м/с800 Н-м2500 Н2000 Н3000 Н-м2000 Н±4 мин±0,4 мм±0,8 мм ±2 мин±0,8 мм±0,56 мин ±0,05 мм±0,1 мм±0,22 мин±0,1 ммДвойного качания:иижний рычаг90°65%1800 Н-м±3 мин±0,4 минверхний рычаг90°65 %1800 Н-м±3 мин±0,4 минРуки: вращение360°180 %200 Н-м±10 мин±1,3 минсгибание200°180 %200 Н-м±10 мин±1,5 минТележки (подвижного основания)10 м1,5 м/с700 Н±2 мм±0,4 мм30. Технические данные модулей агрегатной гаммы РПМ-2530. Технические данные модулей агрегатной гаммы РПМ-25
Модуль
Ход
Угловая или линейная скорость перемещения
Номинальное усилие или номинальный момент
Погрешность позицио нироваиия с датчиков
аналоговым
КОДОВЫМ
Поворота
Подъема
Сдвига
Качания
Радиального хода
300°
400 мм
800 мм
60° 1000 мм
135 %
0,4 м/с
0,6 м/с
45%
0,6 м/с
800 Н-м
2500 Н
2000 Н
3000 Н-м
2000 Н
±4 мин
±0,4 мм
±0,8 мм ±2 мин
±0,8 мм
±0,56 мин ±0,05 мм
±0,1 мм
±0,22 мин
±0,1 мм
Двойного качания:
иижний рычаг
90°
65%
1800 Н-м
±3 мин
±0,4 мин
верхний рычаг
90°
65 %
1800 Н-м
±3 мин
±0,4 мин
Руки: вращение
360°
180 %
200 Н-м
±10 мин
±1,3 мин
сгибание
200°
180 %
200 Н-м
±10 мин
±1,5 мин
Тележки (подвижного основания)
10 м
1,5 м/с
700 Н
±2 мм
±0,4 мм
Модуль
Ход
Угловая или линейная скорость перемещения
Номинальное усилие или номинальный момент
Погрешность позицио нироваиия с датчиков
аналоговым
КОДОВЫМ
Поворота
Подъема
Сдвига
Качания
Радиального хода
300°
400 мм
800 мм
60° 1000 мм
135 %
0,4 м/с
0,6 м/с
45%
0,6 м/с
800 Н-м
2500 Н
2000 Н
3000 Н-м
2000 Н
±4 мин
±0,4 мм
±0,8 мм ±2 мин
±0,8 мм
±0,56 мин ±0,05 мм
±0,1 мм
±0,22 мин
±0,1 мм
Двойного качания:
иижний рычаг
90°
65%
1800 Н-м
±3 мин
±0,4 мин
верхний рычаг
90°
65 %
1800 Н-м
±3 мин
±0,4 мин
Руки: вращение
360°
180 %
200 Н-м
±10 мин
±1,3 мин
сгибание
200°
180 %
200 Н-м
±10 мин
±1,5 мин
Тележки (подвижного основания)
10 м
1,5 м/с
700 Н
±2 мм
±0,4 мм
30. Технические данные модулей агрегатной гаммы РПМ-25
30. Технические данные модулей агрегатной гаммы РПМ-25
Роботы серии А применяются для обслуживания оборудования и сборочных работ.
Роботы серии S имеют многозвенную руку и работают в ангулярной системе координат. Оснащаются позиционными, контурными или позиционно-контурными системами ЧПУ. Применяются для автоматизации операций окраски, сварки, обдирки литья, резки и при обслуживании оборудо- иания.
ХАРАКТЕРНЫЕ
ПРЕДСТАВИТЕЛИ КОНСТРУКТИВНЫХ ГРУПП
Напольные промышленные роботы с выдвижиой рукой и консольным механизмом подъема (перемещения) руки. Консольный механизм подъема, характерный для ПР рассматриваемой
группы, обеспечивает сравнительно м лый ход руки по высоте (в силу ко: структивных ограничений длины н; правляющих). Поэтому большинсп разработанных конструкций предста; ляют собой специальные или специал: зированные модели, предназначеннь для выполнения простейших загрузс ных операций и работающие в прямоугольной или цилиндрической системе координат. В основном привод пневматический или электромеханический. Эти роботы оснащаются простейшими позиционными СПУ и составляют основную массу легких и сверхлегки' ПР. Технические данные таких П приведены в табл. 3.
На рис. 22 приведена наиболее рас пространенная компоновка пневматг ческого ПР. На основании 5 устансн лена сварная рама 4, в нижней част • которой размещен механизм поворота вокруг вертикальной оси, а в верх
Продолжение табл. 31Продолжение табл. 31счсч
Продолжение табл. 31
Продолжение табл. 31
сч
сч
5 о £
Продолжение табл. 31
Модель
Эскиз
2
а
1 р
1 0
ММ
градусы
А-0
к
300
300
300
190
300
<_
г
7^5 о
а
А-1
Д’
Лг
еь чх
500
500
Модель
Эскиз
у, мм
а
В
V
е
и
W
градусы
S-0
и м Z Р
360
210
—
300
100 .
75
S-1
380
190
240
S-2
720
210
720
105
90
S-3
360
360
120
105
S-4
220
S-0/1 (У)
ос
1000—2000
360
210
—
75
100
S-3/4 (У)
1000—2000—3000
360
105
90
120
105
S-4/4 (У)
220
Продолжение табл. 31
Роботы серии S
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
табл. 31
Серия, модель
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Число программируемых координат
Система управления
Объем памяти системы управления (число точек)
Погрешность позиционирования, ± мм
Примечания
Серия М: М-00
10 или
5X2
5
1
Позиционная
1,о
Возможно оснащение двухпозиционным захватным устройством. Объем памяти определяется СПУ станка
М-0
10
6
0,5
М-1/1
20
3—5
1,0
С системой управления от СПУ станка
М-1
20
3—5
3—5
300
1,0
Автономнаи система управления с компоновкой вместе или отдельно от механической системы ПР
М-2
40
4
1
1,0
Управление от СПУ станка
Si robot-2
30
5
5
50—704
1,0
Возможно оснащение двухпозиционным захватным устройством
М-3
50
3—5
3-5
300—6000
1,0
Серия А: А-00
3—10
2—4
2—3
П или К
0,05
Грузоподъемность меняется в зависимости от числа степеней подвижности. Максимальная грузоподъемность соответствует минимальному числу степеней подвижности
А-0
1—10
3—5
3—5
А-1
5—30
3—5
3—5
Серия S: S-0
8
5
5
п, к или п-к
0,2
Возможно оснащение модулем (У) воз- вратно-поступательного перемещения на расстояние 1000 илн 2000 мм (исполнение 1), или на расстояние 1000, 2000 или 3000 мм (исполнение 4)
S-0/1 (У)
S-1
10
6
6
0,2
S-2
15
6
6
0,5
S-3/4 (У)
60
6
6
S-4, й - S-4/4 (У)
80
6
6
0,5
X > •и >
m •и
в и
а ■о и h о
о S
и ь S
<< а а
Рис. 23. Кинематическая схема ПР МП-4
грубой остановки перемещения с помощью бесконтактных переключателей. Точная остановка осуществляется пневмоцилиндром 14, вилка которого входит в контакт с роликовыми упорами, также установленными на накладке 12. Захватное устройство 17 выполнено в виде вакуумного присоса, к которому подводится принудительное разрежение. Положение робота относительно оборудования выверяется четырьмя винтами 2. Позициями 15 и 16 на рисунке показаны головка и защитный кожух. Робот оснащен цикловой системой программного управления.
На рис. 24 показан робот <Уни- версал-5> с электромеханическим при
водом основных движений. Привод захватного устройства пневматический. Подъемный механизм выдвижной руки выполнен в виде шарнирных параллелограммов, что позволило значительно увеличить ход вверх-вниз. В механизме подъема применены уравновешивающие пружины, позволяющие снизить мощность электродвигателя и обеспечить плавность работы. Датчиками положения служат проволочные потенциометры ППМЛ. Ориентирующие степени подвижности имеют пневмопривод от пневмоцнлнндров, управляемых малогабаритными воздухораспределителями с электромагнитным управлением. К особенностям конструк-
и
Оптимальные
границы расстановки оборуЭования при повороте
Рис. 24. Промышленный робот «Универсал-5»:
/ — рука; 2 — захватное устройство; 3 — основание манипулятора с механизмом поворота вокруг вертикальной оси I —I; 4 — электродвигатель механизма подъема;
5 — шарнирные параллелограммы механизма подъема; б — четыре уравновешивающие пружины растяжения; 7 — защитный кожух-гармошка; 8 — механизм поворота руки вокруг вертикальной оси II — II; 9 — гибкий пневмоцилиндр; 10 — ’блок воздухораспределителей; // — механизм выдвижения руки
i
цнн относится поворот руки вокруг двух вертикальных осей, одна из которых расположена с эксцентриситетом 610 мм относительно осн поворот- .ного основания робота, что также существенно расширяет обслуживаемую зону. Управление роботом осуществ- гляется от позиционной ОПУ ПУР-2М.
Напольные ПР с выдвижной рукой, установленной на подъемной каретке. Установка рукн на подъемной каретке, -перемещающейся по направляющим, существенно увеличивает ход вверх (до 2000 мм). В выпускаемых моделях
реализованы все виды приводов рабочих органов и их комбинации, а также все известные виды управления. Роботы, относящиеся к конструктивной группе, работают в плоской и пространственной системах прямоугольных координат, но наиболее распространены модели с кареткой, перемещающейся по направляющим поворотной колонны (цилиндрические координаты) . Грузоподъемность различных конструкций 1—1000 кг, число степеней подвижности 3—7 (см. табл. 4).
Гамма роботов cVersatran*, выпускаемая фирмой AMF Versatran Automation Systems (США), наиболее известна среди роботов этого типа. На эскизе в табл. 4 показана типовая компоновка ПР. Все движения осуществляются от механизмов с гидравлическим приводом. Основные агрегаты гидросистемы расположены на основании ПР, которое при необходимости может быть установлено на моторную тележку, перемещающуюся по напольному или подвесному рельсовому пути. Колонна поворачивается двумя гидроцилиндрами одностороннего действия с помощью цепной передачи. Каретка с рукой перемещается вертикально двумя гидроцилиндрами, закрепленными на колонне. В руке ПР, представляющей собой трубу, расположены механизмы поворота захватного устройства вокруг взаимно перпендикулярных осей, его сдвига и зажима-разжима. Механические системы с широкой унификацией отдельных узлов выпускают в нескольких конструктивных исполнениях, различающихся рабочими ходами и грузоподъемностью. Каждая из них может комплектоваться системами программного управления нескольких типов.. Простейшая СПУ модели 100 с программоносителем в виде матричной штекерной панели обеспе- , чивает объем памяти в 20 команд. Для решения более сложных задач ПР может оснащаться позиционной СПУ модели 302 с программоносителем в виде штекерного барабана или штекерной панели с числом гнезд 120— 600. В усовершенствованной СПУ модели 302 имеется расширенная внутренняя память с возможностью предварительной записи вспомогательных
Рис. 25. Кинематическая схема
ПР Rocks Марк-Ш японской фирмы Kawaguchy
подпрограмм стандартных циклов. Контурная система модели 401 имеет двойное считывающее с двух магнитных лент устройство ввода ннформацнн в цифровом виде. Роботы «Versatran» серии F могут комплектоваться и универсальными СПУ типа «600» (позиционно-контурными), пригодными для самого широкого применения.
В ряде стран выпускаются ПР, аналогичные базовому прототипу и отличающиеся от него некоторыми конструктивными элементами и техническими данными (см. табл. 4).
На рис. 25 приведена кинематическая схема ПР модели «Rocks Mark-Ш», выпускаемого японской фирмой Kawaguchy. Робот имеет общее основание 16 с гидростанцией и аппаратурой. Подъем каретки 7 осуществляется от гндроцнлнндра 5 по трем направляющим 2, закрепленным внутри колонны 1, установленной на фланце вала-шестернн 18. Гндроцялнндр 5 крепится к колонне, а его шток 4 через стакан 3 связан с кареткой 7. На колонне 1 закреплена н измерительная рейка 25, находящаяся в зацеплении с колесом 27, связанным с валом потенциометра 28. Поворот колонны осуществляется двумя гндро- цилиидрами 22 и 23 с помощью реек 19,
сцепленных с вертикальным валом- шестерней 18. Обратная связь обеспечивается потенциометром 21, связанным с рейкой 19 через зубчатое колесо 20. Продольное перемещение руки обеспечивается гндроцнлнндром 26, закрепленным на каретке 7, шток 8 которого через скобу 10 соединен со скалками 24 и 25, перемещающимися по направляющим качения внутри каретки 7, На скалке 24 нарезана измерительная рейка, соединенная через зубчатое колесо 9 с потенциометром 6. Ротация захватного устройства обеспечивается гндроцнлнндром 12. За- жнм-разжнм захватного устройства 15 обеспечивается через рычажную систему 14 гндроцнлнндром 13. Позициями И и 17 на рисунке обозначены фланец н втулка. Робот оснащается позиционным устройством программного управления с программоносителем, выполненным в виде штекерной панели.
ПР «Matbac IRB-Ю» японской фирмы Tokyo Kelki (рис. 26) отличается от традиционных решений наличием складывающейся руки. Механическая система выпускается в двух вариантах: 1) с четырьмя степенями подвижности (основной тип); 2) с дополнительным движением — поворотом захватного устройства на 90°. Технические данные робота приведены в табл. 5.
В корпусе 1 робота размещены гидростанция, гидроаппаратура, механизмы подъема руки и поворота вертикальной стойки 33. Рука состоит из двух звеньев (22 и 25) одинаковой длины, соединенных шарнирно и кинематически связанных цепной передачей. Ведомое звено 22 всегда поворачивается на угол, вдвое больший, чем угол поворота ведущего звена 25, что обеспечивает горизонтальное перемещение конца руки, к которому на качающемся кронштейне 20 прикреплен неполноповоротный гидродвигатель 15 ротации захватного устройства. Горизонтальное движение захватного устройства обеспечивается шарнирным параллелограммом, образуемым звеньями 22, 25 и штоками 21, 28. Зажим-разжим губок 17 осуществляется штоком гндроцилнндра 19, соединенным с рычажным механизмом 18. Звездочка 27 жестко связана
с кареткой 36. С кареткой через шарнир связана и стяжка 28. Поднимается каретка гндроцнлнндром 34, гильза которого шарнирно связана с поворотной платформой 10, а шток — с кареткой. Механизм поворота колонны 33 состоит из двух гндроцнлнндров 2, штоки которых через звездочку 9 связаны цепной передачей 7.
Для управления тремя движениями руки служат дросселирующие распределители фирмы Moog (ФРГ). Торможение движения штоков в гидроцнлнн- драх обеспечивается демпферами.
ПР может быть укомплектован СПУ двух различных моделей: ТКС-10 фирмы Tokyo Keiki (Япония) или RC-7000 фирмы RETAB (Швеция).
Рис. 26. Кинематическая схема робота «Matbac IRB-10»:Рис. 26. Кинематическая схема робота «Matbac IRB-10»:/ — корпус с гидравлической станцией, гидравлической аппаратурой и механизмами подъема руки и поворота вертикальной колоииы; гидроцилиндры: 2 — поворота вертикальной колонны, 19 — привода захватного устройства, 34 — механизма подъема каретки, 35 — выдвижения руки; 3 — регулируемые упоры ограничения поворота колонны; 4,6 — фиксирующие гайки; 5 — опорная плита; 7, 24 — цепные передачи; 8 — ось; 9, 23, 27 — звездочки; 10 — поворотная платформа; 11 — измерительное зубчатое колесо; 12, 32, 37 — потенциометры; 13 — шестерня; 14 — внит регулировки положения упора, ограничивающего продольный ход руки; 15 — иеполиоповоротиый гидродвигатель ротации захватного устройства; 16 — хомуты; 17 — захватное устройство; 18 — Рычажный механизм; 20 — кронштейн; 21, 28 — регулируемые стяжки; 22 — ведомое и 25 — ведущее звенья руки; 26 — регулятор натяжения цепи; 29 — кулачок конечного выключателя; 30, 31 — зубчатая пара; 33 — стойка; 36 — каретка; 38, 40 — реечная передача; 39 — шариковые опоры; 41 — рейки/ — корпус с гидравлической станцией, гидравлической аппаратурой и механизмами подъема руки и поворота вертикальной колоииы; гидроцилиндры: 2 — поворота вертикальной колонны, 19 — привода захватного устройства, 34 — механизма подъема каретки, 35 — выдвижения руки; 3 — регулируемые упоры ограничения поворота колонны; 4,6 — фиксирующие гайки; 5 — опорная плита; 7, 24 — цепные передачи; 8 — ось; 9, 23, 27 — звездочки; 10 — поворотная платформа; 11 — измерительное зубчатое колесо; 12, 32, 37 — потенциометры; 13 — шестерня; 14 — внит регулировки положения упора, ограничивающего продольный ход руки; 15 — иеполиоповоротиый гидродвигатель ротации захватного устройства; 16 — хомуты; 17 — захватное устройство; 18 — Рычажный механизм; 20 — кронштейн; 21, 28 — регулируемые стяжки; 22 — ведомое и 25 — ведущее звенья руки; 26 — регулятор натяжения цепи; 29 — кулачок конечного выключателя; 30, 31 — зубчатая пара; 33 — стойка; 36 — каретка; 38, 40 — реечная передача; 39 — шариковые опоры; 41 — рейкиСистема ТКС-10 позиционная, аналоговая с сервоприводом, имеет наборную контактную панель, обеспечивающую установку заданных положений исполнительных механизмов ПР с помощью потенциометров, позволяющих задавать до четырех фиксированных позиций в пределах каждой из трех степеней подвижности. Ротация захватного устройства и движение зажима-разжима губок происходят по командам цикловой автоматики. СПУ позволяет осуществлять движения одновременно по двум координатам. Максимальное число шагов в программе 27. С помощью таймеров можно устанавливать выдержку времени 1— 15 с.
Рис. 26. Кинематическая схема робота «Matbac IRB-10»:
Рис. 26. Кинематическая схема робота «Matbac IRB-10»:
/ — корпус с гидравлической станцией, гидравлической аппаратурой и механизмами подъема руки и поворота вертикальной колоииы; гидроцилиндры: 2 — поворота вертикальной колонны, 19 — привода захватного устройства, 34 — механизма подъема каретки, 35 — выдвижения руки; 3 — регулируемые упоры ограничения поворота колонны; 4,6 — фиксирующие гайки; 5 — опорная плита; 7, 24 — цепные передачи; 8 — ось; 9, 23, 27 — звездочки; 10 — поворотная платформа; 11 — измерительное зубчатое колесо; 12, 32, 37 — потенциометры; 13 — шестерня; 14 — внит регулировки положения упора, ограничивающего продольный ход руки; 15 — иеполиоповоротиый гидродвигатель ротации захватного устройства; 16 — хомуты; 17 — захватное устройство; 18 — Рычажный механизм; 20 — кронштейн; 21, 28 — регулируемые стяжки; 22 — ведомое и 25 — ведущее звенья руки; 26 — регулятор натяжения цепи; 29 — кулачок конечного выключателя; 30, 31 — зубчатая пара; 33 — стойка; 36 — каретка; 38, 40 — реечная передача; 39 — шариковые опоры; 41 — рейки
/ — корпус с гидравлической станцией, гидравлической аппаратурой и механизмами подъема руки и поворота вертикальной колоииы; гидроцилиндры: 2 — поворота вертикальной колонны, 19 — привода захватного устройства, 34 — механизма подъема каретки, 35 — выдвижения руки; 3 — регулируемые упоры ограничения поворота колонны; 4,6 — фиксирующие гайки; 5 — опорная плита; 7, 24 — цепные передачи; 8 — ось; 9, 23, 27 — звездочки; 10 — поворотная платформа; 11 — измерительное зубчатое колесо; 12, 32, 37 — потенциометры; 13 — шестерня; 14 — внит регулировки положения упора, ограничивающего продольный ход руки; 15 — иеполиоповоротиый гидродвигатель ротации захватного устройства; 16 — хомуты; 17 — захватное устройство; 18 — Рычажный механизм; 20 — кронштейн; 21, 28 — регулируемые стяжки; 22 — ведомое и 25 — ведущее звенья руки; 26 — регулятор натяжения цепи; 29 — кулачок конечного выключателя; 30, 31 — зубчатая пара; 33 — стойка; 36 — каретка; 38, 40 — реечная передача; 39 — шариковые опоры; 41 — рейки
Система управления RC-7000 позиционная, числовая, может одновременно управлять движениями по семи координатам. В зависимости от числа управляемых координат и комплектации объем памяти 250—5000 точек. Система имеет по 20 входов и выходов для связи с внешним оборудованием.
Напольные ПР с выдвижной рукой, работающие в полярной сферической системе координат. Применение сферической системы координат приводит к тому, что при необходимости поступательного перемещения по вертикали тела, удерживаемого захватным устройством, требуется сочетание взаимно связанных движений: линейного перемещения руки, ее поворота в вертикальной плоскости и компенсирующего обратного углового поворота головки с закрепленным захватным устройством. Необходимость в таком же сочетании трех движений возникает при линейном перемещении детали по любой из горизонтальных осей. Поэтому ПР, работающие в сферической системе координат, обычно имеют пять или более степеней подвижности, одна из которых обеспечивает программируемое угловое перемещение головки с закрепленным захватным устройством. Роботы с шестью и более степенями подвижности, работающие в сферической системе координат, как правило, обладают набором движений для решения задачи переноса предмета по любой траектории в пределах рабочей зоны с любой его переориентацией и могут быть отнесены к категории универсальных.
ПР «Unimate» фирмы Unimation Inc (США) является наиболее типичным представителем этой группы. Фирма выпускает свыше десяти базовых моделей (см. табл. 6), специализированных для выполнения различных основных и вспомогательных операций. Роботы выпускаются в стационарном и передвижном исполнениях. Их установка возможна под любым углом к горизонтали. В ряде стран налажено производство ПР на основе лицензий фирмы Unimation Inc.
На рис. 27 показана конструктивная схема робота «Unimate Mark II». СПУ может крепиться к основанию механической системы или устанавливаться
отдельно от него. На общем основании 4 смонтированы гидростанция н механизм поворота руки вокруг вертикальной оси. В верхней части вертикальной поворотной колонны 31 на шарнирных опорах установлена выдвижная рука, которая под действием гидроцилиндра 17 способна совершать качательные движения в вертикальной плоскости. Направляющие руки выполнены в виде пары трубчатых скалок, внутри которых проходят передаточные валы, соединенные с механизмом вращения поворотной головки 28, к которой крепится захватное устройство 15 с приводом от пневмоцилиндра.
Все приводы оснащены кодовыми датчиками положения. Схема размещения кодовых датчиков на манипуляторе ПР «Unimate Mark II» и приводов к ним показана на рис. 28.
ПР «Unimate» в зависимости от назначения могут оснащаться позиционными СПУ с объемом памяти в 128, 256, 512, 1024 точек, контурными и универсальными (позиционно-контурными) СПУ.
Напольные ПР с многозвенной рукой. Основными преимуществами многозвенной руки являются ее компактность и возможность обслуживания больших рабочих зон при малых габаритных размерах механизмов ПР. Но эти преимущества достигаются путем усложнения механической системы и системы управления. Как правило. ПР с многозвенной рукой работают в ангулярной (угловой) системе координат основных движений, однакс имеется ряд упрощенных моделей, в которых применены многозвенные руки со спрямительными механизмами. Благодаря цепной передаче или рычажнозубчатому механизму, связывающему шарнирные звенья руки, достигается принудительный поворот ведомого звена при повороте ведущего. При этом конец ведомого звена с закрепленным захватным устройством движется прямолинейно. Примером ПР этого типа может служить робот «Matbac IRB-10» с многозвенной выдвижной рукой, установленной на подъемной каретке.
Промышленный робот «Coat-a-Matic» фирмы RETAB (Швеция), кинематическая схема которого показана на
Рис. 27. Конструктивная схема робота «Unimate» мод. Mark II:
а — вид справа; б — вид слева; / — главный коллектор; 2 — клапан разгрузки насоса; 3 — воздушный фильтр; 4 — основание; 5 — гидравлический аккумулятор; 6 — шкаф силового электрооборудования; 7 — электрические предохранители; 8 — разъем пульта ручного управления; 9 — устройства блокировки системы программного управления; 10 шкаф системы управления; 11 — кодовый датчик; 12 — конические зубчатые колеса приводов движения кисти; 13 — гидравлический цилиндр ротации захватного устройства; 14 — цепная передача; 15 — захватное устройство; 16 — привод кодового датчика качания руки в вертикальной плоскости; 17 — гидравлический цилиндр качания руки; 18 — гидроцилиндры поворота руки; 19 — воздушио-масляный Радиатор; 20 — вентилятор; 21 — электродвигатель привода гидравлического иасоса; 22 — фильтр; 23 — реле давления; 24 — датчик давления в гидросистеме; 25 — фильтр гидравлический; 26 — разгрузочный клапан; 27 — поворотный гидравлический коллектор; 28 — поворотная головка захватного устройства; 29 — рука; 30 — гндроцилиидр привода сгибания захватного устройства; 31 — поворотная колонна
рис. 29, предназначен для автоматизации процессов окраски напылением. Многозвенная рука, имеющая шесть степеней подвижности, контролируемых датчиками обратной связи, установлена шарнирно на основании 22.
Рука поворачивается относительно Вертикальной оси гидроцилиндром /5, Шарнирно соединенным с основанием 22. Шток 19 шарннрно соединен с -планшайбой 16 через крнвошип 17. , Качание нижнего звена руки вокруг оси 14 осуществляется гндроцилин- Дром 21, соединенным шарнирно с кронштейном 20. Его шток 23 через шарнир соединен с вилкой 24. Вилка 24 Фиксируется рычагом 10 относительно
звена 8. Силовые стойки 8 и тяги 25 образуют шарнирный параллелограмм. Уравновешивание осуществляется пружинами И, закрепленными с помощью серьги 12 эксцентрично по отношению к оси 13. Потенциометр 15 служит датчиком обратной связи.
Поворот второго звена вокруг оси, на которой закреплен потенциометр 7, обеспечивается гидроцилиндром 9, гильза которого через внлку 24 связана со звеном 8, а шток 26 через серьгу 27 со звеном 28. Поскольку пружины 11 закреплены эксцентрично относительно оси качания звена 28, они оказывают уравновешивающее действие.
z=37z-31 z-29 z=37 z--(6z=37z-31 z-29 z=37 z--(6Рис. 28. Схема расположения кодовых датчиков (КД) на манипуляторе робота «Unimate* модели Mark II и приводов к ним (z — число зубьев в механичеРис. 28. Схема расположения кодовых датчиков (КД) на манипуляторе робота «Unimate* модели Mark II и приводов к ним (z — число зубьев в механических передачах)ских передачах)Рис. 30. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) промышленного робота «Asea IRb-6*Рис. 30. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) промышленного робота «Asea IRb-6*I 2I 2Рис. 29. Кинематическая схема робота «Coat-a-Matic*Рис. 29. Кинематическая схема робота «Coat-a-Matic*
z=37z-31 z-29 z=37 z--(6
z=37z-31 z-29 z=37 z--(6
Рис. 28. Схема расположения кодовых датчиков (КД) на манипуляторе робота «Unimate* модели Mark II и приводов к ним (z — число зубьев в механиче
Рис. 28. Схема расположения кодовых датчиков (КД) на манипуляторе робота «Unimate* модели Mark II и приводов к ним (z — число зубьев в механиче
ских передачах)
ских передачах)
Рис. 30. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) промышленного робота «Asea IRb-6*
Рис. 30. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) промышленного робота «Asea IRb-6*
I 2
I 2
Рис. 29. Кинематическая схема робота «Coat-a-Matic*
Рис. 29. Кинематическая схема робота «Coat-a-Matic*
Сгибание головки относительно двух взаимно перпендикулярных осей осуществляется поворотными гидродвигателями 1 и 3. Датчиками обратной связи служат потенциометры 2 и 4. Гидродвигатель 6, к выходному валу которого прикреплен держатель краскопульта, обеспечивает его ротацию. Потенциометр 5 служит датчиком обратной связи. Гидронасос и система управления выполнены в виде отдельных блоков.
СПУ — контурного типа. Программоносителем служит магнитный диск емкостью до 75 дорожек с продолжительностью записи на одной дорожке 11 с. Одновременно в памяти могут храниться не более четырех программ; их воспроизведение может быть автоматическим по внешним сигналам. Программирование осуществляется методом обучения, при котором оператор вручную перемещает закрепленный на головке краскопульт, выполняя требуемые операции. Наличие уравновешивающих пружин позволяет выполнять обучение непосредственным перемещением головки.
Промышленные роботы фирмы Asea Electronic Division (Швеция) выпускаются в двух модификациях: грузо- подъемиостью в 6 и 60 кг. Конструк-
тивное оформление и кинематическая схема ПР грузоподъемностью 6 кг показаны на рис. 30. Роботы оснащены электроприводом, выполненным на базе электродвигателей (2, 4, 17, 20 на рис. 30, б) с печатным якорем. Поворот руки вокруг вертикальной оси относительно основания 1 осуществляется от мотор-редуктора 2 через волновую передачу 3, выходное колесо которой связано с поворотным корпусом 5. Мотор-редуктор 4 через шариковую винтовую пару 6 поворачивает тягу 7, образующую цо звеньями 9, 10 и 12 шарнирный параллелограмм, обеспечивающий поворот звена 12 вокруг оси 13. Наклон звена 10 обеспечивается мотор-редуктором 20, движение от которого через шариковую винтовую пару 18 передается на кривошип 19. При необходимости путем •автоматического пересчета в СПУ скоростей можно осуществить поступательные перемещения захватного устройства (при одновременной работе мотор-редукторов 4 и 20). Для разгрузки приводов предусмотрен урав
новешивающий груз 8. Внутри звеньев руки размещены тяги 11, 14 и система кривошипов 13, 15, 19, образующих систему передач, которые обеспечивают поворот захватного устройства вокруг оси I—I и поворот на угол а. Изгиб захватного устройства выполняется кривошипом 15, а ротация — конической передачей 16.
Движения звеньев ПР по всем степеням подвижности контролируются датчиками положения. СПУ позиционная. Измерительная система построена по фазоаналоговому принципу: разность фаз между сигналом с датчика и заданным сигналом преобразуется в аналоговый сигнал, управляющий сервосистемой.
ПР «Asea* можно применять для обслуживания металлорежущих станков, сварки, окраски, абразивной очистки, загрузки прессов. В них предусмотрена возможность дистанционного управления с удалением СПУ на 15— 20 м от механической системы. Программирование осуществляется методом обучения с переиосного пульта.
Промышленный робот бСНАгш фирмы Cincinnati Mil acron (США) имеет шесть степеней подвижности и выпускается в двух модификациях: Т8 и НТ8 с грузоподъемностью соответственно 45 и 102 кг. Применяют эти роботы для автоматизации операций сборки, сварки, транспортно-разгрузоч- иых работ, обслуживания конвейеров и металлорежущих станков. В качестве приводов шарнирных перемещений руки и головки применены поворотные лопастные гидроцилиндры. Каждый из них снабжен устройством обратной связи, включающим в себя решающий блок и тахометр. Робот управляется устройством «Acramatic» (разработано фирмой), в состав которого входит мини-ЭВМ, дисплей и клавишная распределительная панель для ввода программы, ее редактирования и контроля. Программы могут вводиться с помощью перфокарт, но возможно программирование и методом обучения с переносного пульта.
Унифицированная гамма роботов фирмы Кика (ФРГ) включает пять моделей, технические характеристики которых приведены в табл. 32. ПР предназначены для точечной и дуговой сварки, ио могут быть использованы для нанесения мастик и антикоррозионных покрытий, окраски, обдирки литья, работы с дробе- и пескоструйными пистолетами, сборки, монтажа и обслуживания обрабатывающего оборудования.
Роботы электромехаиические, с пневмоцилиндрами системы уравиовешива- ння масс. Имеют шесть степеней по- движиости. Работают в ангулярной системе координат. Транспортирующие (региоиальиые) вращательные движения звеньев ПР ограничиваются электрическими концевыми выключателями. Повороты звеньев, осуществляющих ориентирующие (локальные) движения захватиого устройства или инструмента, дополнительно ограиичи- -ваются механическими упорами. Компенсация сил инерции с помощью системы уравновешивания масс введена по степеням подвижности 2 и 3. Рабочее давление в системе зависит от нагрузки на степень подвижности — ось 6.
Роботы приводятся в движение тиристорными малоинерционными двигателями постоянного тока с тахогенераторами. Ускорение и торможение двигателя происходит за счет определения положения по сигналам системы управления. Встроенные тормоза с постоянными магнитами фиксируют положение звеньев (в положении «стоп» электродвигателя). Определение углового положения ротора двигателя осуществляется резольвером. Чтобы избежать больших зазоров и достичь наибольшей жесткости руки, а также снизить моменты инерции, высокооборотная часть привода доходит до кисти руки— и только в этом месте число оборотов снижается до необходимого.
Для снижения числа оборотов двигателя до рабочего числа оборотов соответствующей степени подвижности в приводах степеней подвижности 2 и 3 встроены роликовые винтовые пары, а в приводах степеней подвижности 1, 4, 5 и 6 — волновые редукторы.
Роботы могут оснащаться тремя видами систем числового управления: контурной, позиционной и комбиии- рованной.
Подвесные ПР тельферного типа. Преимущества ПР тельферного типа (с перемещением руки по монорельсу) состоят в экономии производственных площадей, возможности организации транспортирования объектов поверху. Применение опорных систем большой длииы позволяет компоновать участки с групповым обслуживанием нескольких станков одним роботом при линейном расположении оборудования.
Роботы тельферного типа условно можно разделить иа две группы: 1) упрощенные, работающие в плоской прямоугольной системе координат (ПР, используемые для транспортных работ, а также ПР для обслуживания однотипного оборудования в составе автоматических лииий); 2) ПР с многозвенной рукой, работающие в ангулярной системе координат и обладающие вследствие этого большими манипуляционными возможностями; они оснащаются числовыми СПУ с элементами адаптации к окружающей среде.
Промышленный робот СМ80Ц.25.01 (СССР) предназначен для единичного
Технические данные сварочных роботов фирмы Kuka (ФРГ)
Компоновка роботов типа IR 160/60 и IR 601/60
Ось Л
Робот IR 160/60Робот IR 601/60
Общий внд и габаритные размеры роботов
Робот IR 160/15робот IR 160/60
Продолжение табл. 32
Общий вид и габаритные размеры роботов
Робот IR 601/60Робот IR 662/100
2530
Робот IR 260/500.1
.—Параметр
Модель робота
а
а
а
а
а
Грузоподъемность, кг
15
60
60;
100 *
160
60
Число степеней подвижности
6
6
6
6
6
Число программируемых координат
6
6
6
6
6
Погрешность позиционирования, zb мм
0,2
0,5
1,2
0,8
0,8
Параметры степеней подвижиости (по осям):'
ось 1 (вращательная): угол поворота, °■
скорость, °/с
ось 1 (поступательная): величина перемещения, м скорость, м/с
320
136
250
100
320
76
320
79
320 160
6
1,2 .
ось 2 (вращательная): угол поворота, ° скорость, %
ось 2 (поступательная): величина перемещения, м скорость, м/с
129
119
125
108
1,5
1,2
1,5
1,25
180
125
ось 3 (вращательная): угол поворота, °-
скорость, %
ось 3 (поступательная): величина перемещения, м скорость, м/с
270
148
270
139
2,5
1,2
2,5
1,45
180
125
ось 4 (вращательная): угол поворота, ° скорость, %
500
187
450
145
360
120
450 ПО
350
200
ось 5 (вращательная): угол поворота, ° скорость. °/с
240
182
240
140
360
120
450 ПО
180
200
ось 6 (вращательная): угол поворота, ° _скорость, %
540
225
540
180
360
120
450 ПО
Продолжение табл. 32
ПараметрМодель роботааааааОбъем рабочей зоны, м310,5—20,514,5—28,530373—24,5Суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт3,910,816,515,923,2Масса, кг7401700| 20 0020002500ПараметрМодель роботааааааОбъем рабочей зоны, м310,5—20,514,5—28,530373—24,5Суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт3,910,816,515,923,2Масса, кг7401700| 20 0020002500Продолжение табл. 32Продолжение табл. 32* При пониженной скорости.* При пониженной скорости.Примечания. 1. Привод электромеханический. Система управления позиционная, контурная или комбинированная (в зависимости от требования заказчика). Метод программирования — обучение.2. Робот IR 260/500.1 выпускается в подвесном исполнении. Может быть установлен стационарно.В этом случае число степеней подвижности равно пяти (отсутствует ось 1 поступательного перемещения). В передвижном исполнении робот оснащается дополнительным приводом для перемещения по подвесному двухрельсовому пути (дополняется осью 1 поступательного перемещения).Примечания. 1. Привод электромеханический. Система управления позиционная, контурная или комбинированная (в зависимости от требования заказчика). Метод программирования — обучение.2. Робот IR 260/500.1 выпускается в подвесном исполнении. Может быть установлен стационарно.В этом случае число степеней подвижности равно пяти (отсутствует ось 1 поступательного перемещения). В передвижном исполнении робот оснащается дополнительным приводом для перемещения по подвесному двухрельсовому пути (дополняется осью 1 поступательного перемещения).Рис. 31. Кинематическая схема промышленного робота СМ40Ф2.80.01Рис. 31. Кинематическая схема промышленного робота СМ40Ф2.80.01
Параметр
Модель робота
а
а
а
а
а
Объем рабочей зоны, м3
10,5—
20,5
14,5—
28,5
30
37
3—24,5
Суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт
3,9
10,8
16,5
15,9
23,2
Масса, кг
740
1700| 20 00
2000
2500
Параметр
Модель робота
а
а
а
а
а
Объем рабочей зоны, м3
10,5—
20,5
14,5—
28,5
30
37
3—24,5
Суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт
3,9
10,8
16,5
15,9
23,2
Масса, кг
740
1700| 20 00
2000
2500
Продолжение табл. 32
Продолжение табл. 32
* При пониженной скорости.
* При пониженной скорости.
Примечания. 1. Привод электромеханический. Система управления позиционная, контурная или комбинированная (в зависимости от требования заказчика). Метод программирования — обучение.
2. Робот IR 260/500.1 выпускается в подвесном исполнении. Может быть установлен стационарно.
В этом случае число степеней подвижности равно пяти (отсутствует ось 1 поступательного перемещения). В передвижном исполнении робот оснащается дополнительным приводом для перемещения по подвесному двухрельсовому пути (дополняется осью 1 поступательного перемещения).
Примечания. 1. Привод электромеханический. Система управления позиционная, контурная или комбинированная (в зависимости от требования заказчика). Метод программирования — обучение.
2. Робот IR 260/500.1 выпускается в подвесном исполнении. Может быть установлен стационарно.
В этом случае число степеней подвижности равно пяти (отсутствует ось 1 поступательного перемещения). В передвижном исполнении робот оснащается дополнительным приводом для перемещения по подвесному двухрельсовому пути (дополняется осью 1 поступательного перемещения).
Рис. 31. Кинематическая схема промышленного робота СМ40Ф2.80.01
Рис. 31. Кинематическая схема промышленного робота СМ40Ф2.80.01
обслуживании патронных токарных станков. Каретка робота (см. табл. 7) с закрепленной на ней выдвижной рукой перемещается по монорельсу в плоскости, совпадающей с осью шпинделя станка. Заготовки типа фланцев помещают в специальную кассету, расположенную за передней бабкой станка. Для вывода очередного ряда заготовок на линию, лежащую в плоскости работы руки, предусмотрен тактовый стол, перемещающийся в поперечном направлении. Для ускорения операции загрузки применен двухпозиционный захват, который может поворачиваться на 180° вокруг оси руки. Привод ПР гидравлический. Комплектуется ПР цикловой СПУ на струйных элементах, обеспечивающей отработку нескольких стандартных циклов. Положение механизмов определяется барабанами упоров.
ПР оснащен элементами адаптации: когда рука должна взять заготовку из магазина, она движется на малой скорости до соприкосновения с поверхностью заготовки. Момент касания контролируется датчиком, подающим
команду на зажим. Если в данно» гнезде кассеты нет заготовки, поел, полного выдвижения руки на запро граммированное расстояние подаете: команда на переход к следующему гнезду.
Применение двухпозиционных за хватных устройств илн двух независи мых рук позволяет значительно сокра тить несовмещенное время работы стан ка и ПР, что особенно важно для ма шин этого типа, так как для ни: характерны большие пути переноса деталей между позициями хранени: (выдачи) и обработки.
Промышленный робот СМ40Ф2.80.0 (СССР) предназначен для группового обслуживания металлорежущих стан ков с горизонтальной осью шпинделе в номенклатуре до 60 моделей. Кон структивно-кинематическая схема ма нипулятора (рис. 31) обеспечивав" обслуживание оборудования при ли нейном или линейно-параллельном (н два ряда) его расположении. Двухзвен ная шарнирная рука установлена на каретке 1, перемещающейся по монорельсу на расстояние до 12 м. Привод
каретки осуществляется от электро- гидравлического шагового привода ШД1 через двухступенчатый зубчатый редуктор на выходную шестерню гх, находящуюся в зацеплении с зубчатой рейкой, закрепленной На монорельсе 11. Привод ведущего 3 и ведомого 5 звеньев руки обеспечивается от шаговых электродвигателей с гидроусили- телими ШД2 и ШДЗ, передающих движение через одноступенчатые зубчатые редукторы на выходные зубчатые колеса г2 и г3 на шариковые винтовые пары 9—10 и 8—7. Возвратнопоступательное движение шариковых гаек 10 и 7 вызывает поворот ведущего звена руки вокруг оси 2, закрепленной на каретке, и ведомого звена — вокруг оси 6. В редукторах приводов качания звеньев руки применены электромагнитные муфты ЭТМ1 и ЭТМ2, обеспечивающие торможение при прекращении подачи электрического тока. К базовому фланцу ведомого звена руки крепится головка 4, в которой размещен гидроцилиндр Ц1 привода движения зажима захватного устройства и гидроцилиндра Ц2, обеспечивающий ротацию (на 90 и 180°) головки.
Робот комплектуется СПУ УПМ-331. По требованию заказчика может оснащаться устройствами внешней информации, обеспечивающими поиск и выборку ориентированных деталей, расположенных в ячейках кассеты, а также определение их диаметра (в заданном диапазоне). Технические данные ПР приведены в табл. 7.
Промышленный робот УМ160Ф2.81.01 (СССР) предназначен для группового обслуживания оборудования (преимущественно металлорежущих станков с горизонтальной осью шпинделя или горизонтальным столом). Обеспечивает установку-снятие и межстаночное транспортирование деталей типа тел вращения нли корпусных. Грузоподъемность 160 кг. Число степеней подвижности 4. Кинематические возможности манипулятора позволяют обслужить 80 моделей станков: токарных, фрезерно-центровальных, вертикально-сверлильных, отделочноРасточных, шлифовальных, зубообра- батывающнх и др. — при линейном их Расположении под несущим монорель- бом. Максимальная скорость переме-
5 Козырев Ю Г.
щения каретки по монорельсу 1,2 м/с. Технические данные ПР приведены в табл. 7.
Кинематическая схема ПР представлена на рис. 32. Каретка 1 с трехзвенной рукой перемещается по несущему монорельсу, состоящему из трех шестиметровых секций, установленных на четырех колоннах. К монорельсу крепятся две направляющие прямоугольного сечения, по которым катятся ролики каретки. На верхней направляющей закреплена зубчатая рейка 37. Привод каретки осуществляется от шагового электродвигателя ШД1 с гидроусилителем через коническую пару зубчатых колес 39—40 на выходное зубчатое колесо 38, находящуюся в зацеплении с рейкой 37. Кинематическая цепь 41—42—43—37, идущая от гидромотора ГМ1, служит для выбора зазора в зацеплении. Гидроусилитель электродвигателя ШД1 и гидромотор Г Ml гидравлически связаны в еди-
Bilk,
Рис. 32. Кинематическая схема робота УМ160Ф2.81.01Рис. 32. Кинематическая схема робота УМ160Ф2.81.012126 252126 25353511119947474848363738393637383941 a «44 454641 a «44 454632 3130 29333432 3130 293334Рис. 33. Механическая система (а) и кинематическая схема (б) ПР «Sigma/MTG» фирмы Olivetti (Италия):1 — головка захватного устройства; 2 — штуцер пневматической системы; 3 — зубчатый сектор; 4—6 — вспомогательные приспособления; 7 — рабочий стол; 8 — магазин; 9 — вибрационные бункеры; 10 — лоток; 11 — основание; 12, 18, 24, 44 — установочные упоры выхода в «ноль» по степеням подвижности; 13, 23, 38 — зубчатые рейки; 14 — Фланец; 15, 21, 22, 35 — направляющие; 16, 20, 36 — подшипиикн; 17, 37 — тележка Моста; 19, 46 — захватные устройства; 25 — каретка; 26, 45 — соединительные фланцы; 27 — вал; 28, 30, 43 — шестерня; 29, 42 — электродвигатель; 31 — редуктор; 32 — пневматический цилиндр; 33 — вал-шестерия; 34 — кронштейн: 39 — штанга; 40 — поршень; 41 — вилка; 47 — поршень пиевмоцилиндра; 48 — датчики контакта с объектом манипулированияРис. 33. Механическая система (а) и кинематическая схема (б) ПР «Sigma/MTG» фирмы Olivetti (Италия):1 — головка захватного устройства; 2 — штуцер пневматической системы; 3 — зубчатый сектор; 4—6 — вспомогательные приспособления; 7 — рабочий стол; 8 — магазин; 9 — вибрационные бункеры; 10 — лоток; 11 — основание; 12, 18, 24, 44 — установочные упоры выхода в «ноль» по степеням подвижности; 13, 23, 38 — зубчатые рейки; 14 — Фланец; 15, 21, 22, 35 — направляющие; 16, 20, 36 — подшипиикн; 17, 37 — тележка Моста; 19, 46 — захватные устройства; 25 — каретка; 26, 45 — соединительные фланцы; 27 — вал; 28, 30, 43 — шестерня; 29, 42 — электродвигатель; 31 — редуктор; 32 — пневматический цилиндр; 33 — вал-шестерия; 34 — кронштейн: 39 — штанга; 40 — поршень; 41 — вилка; 47 — поршень пиевмоцилиндра; 48 — датчики контакта с объектом манипулирования
Рис. 32. Кинематическая схема робота УМ160Ф2.81.01
Рис. 32. Кинематическая схема робота УМ160Ф2.81.01
2126 25
2126 25
35
35
11
11
9
9
47
47
48
48
36
37
38
39
36
37
38
39
41 a «
44 45
46
41 a «
44 45
46
32 3130 29
33
34
32 3130 29
33
34
Рис. 33. Механическая система (а) и кинематическая схема (б) ПР «Sigma/MTG» фирмы Olivetti (Италия):
1 — головка захватного устройства; 2 — штуцер пневматической системы; 3 — зубчатый сектор; 4—6 — вспомогательные приспособления; 7 — рабочий стол; 8 — магазин; 9 — вибрационные бункеры; 10 — лоток; 11 — основание; 12, 18, 24, 44 — установочные упоры выхода в «ноль» по степеням подвижности; 13, 23, 38 — зубчатые рейки; 14 — Фланец; 15, 21, 22, 35 — направляющие; 16, 20, 36 — подшипиикн; 17, 37 — тележка Моста; 19, 46 — захватные устройства; 25 — каретка; 26, 45 — соединительные фланцы; 27 — вал; 28, 30, 43 — шестерня; 29, 42 — электродвигатель; 31 — редуктор; 32 — пневматический цилиндр; 33 — вал-шестерия; 34 — кронштейн: 39 — штанга; 40 — поршень; 41 — вилка; 47 — поршень пиевмоцилиндра; 48 — датчики контакта с объектом манипулирования
Рис. 33. Механическая система (а) и кинематическая схема (б) ПР «Sigma/MTG» фирмы Olivetti (Италия):
1 — головка захватного устройства; 2 — штуцер пневматической системы; 3 — зубчатый сектор; 4—6 — вспомогательные приспособления; 7 — рабочий стол; 8 — магазин; 9 — вибрационные бункеры; 10 — лоток; 11 — основание; 12, 18, 24, 44 — установочные упоры выхода в «ноль» по степеням подвижности; 13, 23, 38 — зубчатые рейки; 14 — Фланец; 15, 21, 22, 35 — направляющие; 16, 20, 36 — подшипиикн; 17, 37 — тележка Моста; 19, 46 — захватные устройства; 25 — каретка; 26, 45 — соединительные фланцы; 27 — вал; 28, 30, 43 — шестерня; 29, 42 — электродвигатель; 31 — редуктор; 32 — пневматический цилиндр; 33 — вал-шестерия; 34 — кронштейн: 39 — штанга; 40 — поршень; 41 — вилка; 47 — поршень пиевмоцилиндра; 48 — датчики контакта с объектом манипулирования
ную систему, обеспечивающую зацепление зубчатого колеса 38 с рейкой.
На оси А, размещенной в кронштейне, установленном на каретке, шарнирно закреплено ведущее звено 34 руки. Привод поворота звена шарнирно связан с кареткой. От электрогидрав- лического шагового привода ШД2 движение через одноступенчатый редуктор (зубчатая пара 3—5) передается на шариковый винт 7, который, вращаясь, сообщает возвратно-поступательное движение гайке 8, соединенной шарниром В с ведущим звеном руки. Другой конец винта 7 шарнирно закреплен на кронштейне 2. Максимальный угол поворота звена 34 90°. К ведущему звену шарнирно через ось Г закреплено ведомое звено 14. Его поворот вокруг оси Г осуществляется от шагового электрогидравли- ческого привода ШДЗ через одноступенчатый зубчатый редуктор и шариковую винтовую пару (кинематиче
ская цепь ШДЗ—32—33—36—35). Максимальный угол поворота звена 14 относительно звена 34 90°. В исходном положении звенья размещены под углом 30° друг к другу, что обеспечивает более выгодную форму рабочей зоны.
На оси Д шарнирно установлен диск 29, на диске закреплена головка 24, в корпусе которой размещен гидроцилиндр 26 и шток 25 привода движения пальцев 22 захватного устройства. Передача движения осуществляется через тягу 23 с закрепленной рейкой, находящейся в зацеплении с зубчатыми секторами привода пальцев,
К диску 29 прикреплен лопастной гидроцилиндр 20, обеспечивающий ротацию корпуса 24 головки на 90 и 180°. Управляется гидроцилиндр с помощью следящего направляющего распределителя 17, щуп которого контактирует через рычаг 19 с кольцевым копиром 18, закрепленным на корпусе 24 головки. Ось рычага закреплена на тяге 16, которая опирается на ступенчатый шток 21 вспомогательного гидроцилиндра. В зависимости от положения штока ось рычага устанавливается на одном из трех уровней, что приводит к изменению щупа следящего направляющего распределителя по отношению к копиру 18 и, как следствие, к повороту лопастного гидроцилиндра.
К руке крепится шарнирно-рычажный спрямительный механизм, состоящий из тяг 9, 15 и 30, соединенных шарнирно пальцами 6, 10, 12, 13, 27 и 28 с кареткой и поворотными дисками 11 и 29, размещенными на шарнирных осях Г и Д звеньев руки, Образованные рычагами и звеньями руки шарнирные параллелограммы обеспечивают сохранение вертикального положения головки (23—26) и закрепленного на ней захватного устройства при любом угловом располо жении звеньев руки. На рис. 32 позициями 4 и 31 обозначены упоры.
Робот комплектуется системой управления УПМ-331. По требованию заказчика робот может оснащаться механизмом автоматической смены захватных устройств, а также устройствами внешней информации, обеспечивающими поиск и выборку заготовок, расположенных в ячейках кассеты.
Робот оснащается устройствами техники безопасности (гравитационные трапики и светолокационная система). Захватные устройства могут комплектоваться тактильными щупами, срабатывающими при соприкосновении Их с внешними объектами, а также Датчиками, регистрирующими пере-
5*
кос заготовки при установке ее в зажимные устройства станка.
Промышленные роботы мостового типа. Мостовая схема позволяет создавать более жесткие и динамически устойчивые по сравнению с другими схемами конструкции ПР. Однако мостовые схемы более громоздки и вы-
зывают увеличение массы опорной системы и перемещающихся масс. Характерным признаком этой группы ПР является наличие траверсы или моста, по которому перемещается каретка с рукой, при этом мост передвигается по своим направляющим. По такой схеме выполнены роботы «Gantry 80» фирмы Renault (Франция).
Промышленный робот «Sigma/MTG» фирмы Olivetti (Италия) предназначен для автоматизации сборочных операций при изготовлении узлов пишущих машин, электроаппаратуры, печатных плат с установкой микросхем и других легких сборочных работ. Механическая и кинематическая схемы робота представлены на рис. 33 (а, б).
На сварном основании 11 закреплен стол 7. Над ним на специальных стойках установлены круглая /5 и прямоугольная 35 направляющие, вдоль которых перемещается мост, состоящий из двух тележек — 17 и 37, соединенных направляющими 21 и 22, по которым перемещается каретка 25, несущая выдвижную руку с захватным устройством. Рука вместе с кареткой и мостом представляет собой отдельный манипулятор. Робот оснащен двумя манипуляторами, каждый из которых имеет четыре степени подвижности. Приводы всех степеней электромеханические. В механизмах вертикального выдвижения рук для уравновешивания массы применены пневмоцилиндры. Установочные упоры 12 и 18, размещенные на тележках мостов, предназначены для определения нулевых точек по I степени подвижности (движения мостов). При выходе в «ноль» расстояние между фланцами 14, закрепленными по торцам направляющей 15 и упором соответствующей тележки должно быть равно конечной величине (обычно 15 мм). Выход в «ноль» по II и III степеням подвижности определяется упорами 24 и 44 по такому же принципу.
На рабочем столе устанавливают различные вспомогательные приспособления (4—5) для обеспечения сборочных работ. Там же закреплен магазин 8 для хранения отдельных элементов, используемых при сборке. В зависимости от назначения робот оснащается различного рода питателями
(на рис. 33 показаны вибробункеры 9 и гравитационный лоток /б). Грузоподъемность одной руки 5 кг. Робот выпускают в двух исполнениях: с одним мостом, с двумя мостами (в одно^ и двуруком исполнениях) и, следовательно, с числом степеней подвиж ности, равным четырем или восьми Погрешность позиционирования не более ±0,15 мм. Наибольший вылет руки 1010 мм. Перемещения (рис. 33, б) в направлении I — 1010 мм, в на правлениях II и III — 400 мм. Ско рость линейных перемещений — не бо лее 0,8 м/с; поворот захватного уст ройства на 360° в направлении IV.
Система управления ПР позиционная, числовая со встроенными мини компьютером и телетайпом. Телетайп предназначен для программирования ПР и содержит клавиатуру ввода сим волов, пишущую машинку, устройстве ввода-вывода на перфоленту. Управ ление двумя манипуляторами осуществляется одновременно. Руки робота оснащены датчиками измерения уси лий в продольном (вдоль руки) и двух поперечных направлениях. В качестве .этих датчиков применены магнитоуправляемые резисторы. В зависимо сти от величины смещения захватного устройства относительно руки в диапазоне 0—4 мм формируются выходные сигналы (всего 250 уровней).
Захватное устройство соединяется с рукой через электромагнитную муфту, у которой в зазор между фланцами подается сжатый воздух. Бла годаря этому при рабочем напряжении 8 В захватное устройство может смещаться относительно руки под дейст вием внешних усилий. При управляющем напряжении 24 В муфта жестко присоединяет к руке захватное устройство для осуществления требуемой операции.
АДАПТИВНЫЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Адаптивные ПР обеспечивают активное целенаправленное взаимодействие с реальной внешней средой на основе информации о ее состоянии (о расположении и свойствах тех или иных объектов виешией среды), о состоянии
и функционировании отдельных узлов и подсистем робота и его исполнительных органов. Управляющая программа адаптивного ПР не содержит полного набора необходимой информации; ее недостающая часть формируется в процессе функционирования ПР на основе анализа выполняемых действий и контроля измеряемых параметров внешней среды, а также состояния узлов и подсистем ПР. Характер и структура этой информации определяются функциональным назначением робота, содержанием производственной задачи и условиями работы, уров- , нем автономности действий ПР, требованиями техники безопасности и другими факторами.
Всю информацию, требующуюся для управления ПР, можно разделить на информацию о параметрах внешней среды, с которой взаимодействует робот, и на информацию о внутреннем состоянии самого робота. Сбор, первичная обработка и передача информации в систему управления обеспечиваются информационной системой. Формирование адаптивных программ и алгоритмов управления должно устанавливать функциональные связи между данными о работе узлов и подсистем ПР (эти параметры непосредственно регулируются с помощью СПУ) и контролируемыми сведениями о состоянии отдельных параметров внешней среды. Степень сложности этих функциональных связей определяется конкретной производственной задачей: это может быть простая блокировка действий ПР или разветвленная программа его работы. Высокая технологическая гибкость и возможность оперативной перестройки программ выполняемых действий позволяют адаптивным ПР решать большинство задач, не доступных для жесткопрограммируемых роботов. К числу наиболее важных задач, решаемых адаптивными ПР, относятся определение расстояния до объекта манипулирования и наличия контакта с ним; контроль усилия зажима детали; поиск, распознавание типа детали и ее положения; захват неориентированных деталей из стандартной тары и их ориентация; осуществление сборочных сварочных и окрасочиых операций;
осуществление корректирования программы работы ПР или аварийных остановов при несовпадении контролируемых параметров среды с заданными.
Большинство моделей жесткопрограммируемых ПР может быть использовано в адаптивном режиме благодаря оснащению их сенсорными устройствами и соответствующим математическим обеспечением. Алгоритмы управления при этом могут быть достаточно простыми и заключаться в суммировании и сравнении сигналов с датчиков внешней и внутренней информации и формировании корректирующих воздействий иа управляющую программу.
Информация о состоянии внешней среды может быть получена с помощью сенсорных элементов различной модальности (одного типа или при различном их сочетании). По виду сенсорного оснащения известные модели адаптивных ПР можно разделить на три группы: с тактильными датчиками прикосновения, с датчиками контроля усилия или момента сил, с дистантными датчиками.
Промышленный робот. УМ160Ф2.8к01 (см. рис. 32) оснащается сенсорным модулем для поиска, опозиавания, измерения и захватывания деталей типа тел вращения, имеющих однорядное расположение в ориентирующих ложементах. Схема работы сенсорного модуля показана на рис. 34, а. Он оснащен электромеханическим тактильным датчиком в виде штыря, перемещающегося в вертикальной плоскости под действием усилия, приложенного к его основанию. На основании штыря закреплено подпружиненное коромысло так, что возможно угловое перемещение плеч. Перемещения штыря и коромысла фиксируются датчиками положения. Конструктивно тактильный датчик выполнен в виде сменного сенсорного модуля, который крепится к руке рядом с захватным устройством. Поиск детали осуществляется сканированием пространства тары с ориентирующими призмами в горизонтальной плоскости. При соприкосновении коромысла с деталью оио поворачивается, а штырь датчика перемещается вверх, В систе-
Рис. 34. Сенсорное оснащение ПР УМ160Ф2.81.01:
а — схема работы тактильного сенсорного модуля; б — последовательность работы при взятии заготовки; е — последовательность работы при укладке изделия; г — измерение длины детали; / — ориентирующий магазин; 2 — валы; 3 — захватное устройство ро бота; 4 — штырь; 5 — датчики положения; 6 — коромысло; 7 — стойка; 8 — конеч ный выключатель
му управления подаются сигналы на перемещение руки на расстояния L и Н, обеспечивающие выход захватного устройства в вертикальную плоскость Р, совпадающую с осью детали, и на взятие детали. Захватное устройство, оснащенное тактильным датчиком, обеспечивает поиск очередной заготовки или свободной позиции в таре для укладки готового изделия. Последовательность работы показана на рнс. 34, б, в. Расстояние между осями симметрии захватного устройства и коромысла устанавливается равным шагу позиций ориентирующей тары. Если требуется уложить деталь в предыдущую позицию, сигнал датчика служит командой к прерыванию продольного перемещения робота и началу укладки заготовки (рис. 34, б). Когда требуется взять очередную заготовку, сигнал датчика дает команду на продолжение движения на величину шага и далее на взятие детали (рис. 34, в). Применение таких устройств позволяет использовать в качестве магазинов простейшие накопители в виде неподвижных ложементов.
С помощью сигналов конечных выключателей электролинейки (рис. 34, г) измеряется длина детали и устанавливается положение захватного устройства относительно ее торцов, а также производится коррекция программы ПР для правильной установки вала в зажимных приспособлениях станка.
Экспериментальный робот «Адам-02-», разработанный ЭНИМСом и Институтом проблем передачи информации АН СССР, обеспечивает поиск, опознавание и определение положения деталей типа тел вращения, лежащих «навалом» в стандартной таре (ящике), выявление свободных участков поверхности конкретной детали и мест, за которые она может быть захвачена, захват заготовки, перенос и установку на фиксированную позицию в ориентированном положении. ПР (рнс. 35, а) имеет шесть степеней подвижности, не считая движения губок захватного устройства и перемещения информационного штыря. Три из иих — линейные (перемещения стола 1, каретки 2 и руки 3) и три
угловые (ротация поворотной вялки 4, поворот головки 5 и ротация захватного устройства 6). В качестве приводов использованы электродвигатели серии ДПМ с редукторами. Углы поворота звеньев ±180°, линейные перемещения 400 мм, максимальная грузоподъемность 2 кг. Максимальное раскрытие губок 7 захватного устройства (программируемое) 100 мм; информационный штырь 8 выдвигается с помощью специального привода на расстояние 120 мм. Губки захватного устройства выполнены так, что втянутый штырь не препятствует их смыканию. Захватное и информационное устройства выполнены в виде отдельных блоков, что исключает передачу усилия на информационный штырь при захвате детали. Движения звеньев ПР по всем степеням подвижности контролируются датчиками положения. На губках захвата размещены тензометрические датчики усилия захватывания, а на руке имеется тензометри
ческий датчик усилия вытягивания заготовки. В торце информационного штыря установлена матрица размером 15Х 15 мм из девяти проволочных линейных потенциометров; она соединена с информационным штырем сферическим шарниром, что обеспечивает ее подвижность при боковом контакте с объектом. Эти микроперемещения матрицы регистрируются контактными датчиками, укрепленными на информационном штыре.
Алгоритм управления роботом «Адам-02» реализован в виде программ для ЦВМ, осуществляющих сканирующие и ощупывающие движения, а также захватывание и перенос заготовки (рис. 35, бу Сканирующие движения предназначены для поиска детали и заканчиваются при контакте информационного штыря с объектом, ощупывание производится посредством тактильной матрицы и заканчивается при определении мест, за которые деталь можно захватить. В зави-
I
Рис. 35. Экспериментальный адаптивный автоматический манипулятор «Адам-02»; I—III способы захватывания
Рис. 36. Автоматизация сборочных операций с использованием ПР «Ш-Т-Нап^ Expert*:Рис. 36. Автоматизация сборочных операций с использованием ПР «Ш-Т-Нап^ Expert*:HI-T-Hand Expert-2:тензодатчиками; 3 — рука основного манипулятора. 6 — подающие лотки; 7 — вспомогательный манипу операции; в — пример узла, собираемого роботамиHI-T-Hand Expert-2:тензодатчиками; 3 — рука основного манипулятора. 6 — подающие лотки; 7 — вспомогательный манипу операции; в — пример узла, собираемого роботамиРис. 37. Схема выполнения роботом Sigma/MTG операции завинчивания винта (а) и отдельные фазы сборки (б): 1 — рука робота; 2 — силовой датчик! 3 и 4 — скрепляемые детали; 5 — отверткаРис. 37. Схема выполнения роботом Sigma/MTG операции завинчивания винта (а) и отдельные фазы сборки (б): 1 — рука робота; 2 — силовой датчик! 3 и 4 — скрепляемые детали; 5 — отвертка
Рис. 36. Автоматизация сборочных операций с использованием ПР «Ш-Т-Нап^ Expert*:
Рис. 36. Автоматизация сборочных операций с использованием ПР «Ш-Т-Нап^ Expert*:
HI-T-Hand Expert-2:
тензодатчиками; 3 — рука основного манипулятора. 6 — подающие лотки; 7 — вспомогательный манипу операции; в — пример узла, собираемого роботами
HI-T-Hand Expert-2:
тензодатчиками; 3 — рука основного манипулятора. 6 — подающие лотки; 7 — вспомогательный манипу операции; в — пример узла, собираемого роботами
Рис. 37. Схема выполнения роботом Sigma/MTG операции завинчивания винта (а) и отдельные фазы сборки (б): 1 — рука робота; 2 — силовой датчик! 3 и 4 — скрепляемые детали; 5 — отвертка
Рис. 37. Схема выполнения роботом Sigma/MTG операции завинчивания винта (а) и отдельные фазы сборки (б): 1 — рука робота; 2 — силовой датчик! 3 и 4 — скрепляемые детали; 5 — отвертка
а — участок сборки с роботом / — конвейер; 2 — пружина с
4 — основной манипулятор; 5, лятор; б — этапы сборочной HLT-Hand Expert-4
симости от исходного положения и условий совместного размещения с другими заготовками найденная заготовка может быть по-разному захвачена (см. рис. 35, в). Поэтому алгоритм предусматривает целенаправленное ощупывание заготовки для реализации нужного типа захватывания. Процесс ощупывания сопровождается регистрацией формы локального участка поверхности, наклона поверхности и его направления, ориентации поверхности относительно информационного штыря, высоты локального участка поверхности по отношению к дну тары, числа шагов ощупывания и длины опознаваемого участка поверхности, а также принадлежности ощупывае
мого участка поверхности данной заготовке. На основе этой информации определяется возможность захватывания, осуществляемого двухпальцевым захватным устройством.
Неориентированные детали такой ПР может также брать с помощью электромагнитных захватных уст ройств. В этом случае он снабжается электромагнитным захватом с регулируемой силой тока и датчиком массы детали. В процессе сканирования пространства тары электромагнит захватывает детали, число которых фиксируется по сигналу датчика массы Если захвачено несколько деталей, происходит регулирование силы тока протекающего через электромагнит
до значения, обеспечивающего удержание одной детали. В дальнейшем деталь переносится на информационное поле, выполненное на базе «очувствленной» плоскости, где определяются форма и положение детали.
Тактильный робот модели <HI-T-Hand Expert-2* Hitachi Ltd (Япония) обеспечивает сборку комплектов из двух или трех деталей. На общем основании (рис. 36, а) размещены основной манипулятор 4 с тремя степенями подвижности в декартовой системе координат; вспомогательный манипулятор 7 с одной степенью подвижности; устройства 5 и 6 подачи собираемых деталей; конвейер 1 со спутниками, играющими роль рабочих позиций, на которых осуществляется сборка (вместо спутников может быть использован корпус — третья деталь собираемого комплекта). Захватное устройство основного манипулятора соединено с рукой 3 через крестообразную плоскую пружину 2 с тензометрическими силовыми датчиками, подающими сигналы, пропорциональные прогибу лепестков пружины, по осям х, у, г. Указанная пружина прижимает сопрягаемые детали в процессе сборки. Последовательность сборки комплекта вал — втулка показана на рис. 36, б. При введении втулки в отверстие контролируются силы и осциллирующие движения руки по сигналам силовых датчиков для предотвращения заклинивания и уменьшения трения. Робот способен осуществлять сборку при зазоре по диаметру сопрягаемых деталей в пределах 20 мкм.
Управление осуществляется СПУ, построенной иа основе матричной панели и сменных логических схем, предусматривающих перестройку на сборку нескольких типоразмеров сопрягаемых деталей. Если за установленное время не удается выполнить заданную операцию, деталь, имеющаяся в захвате основного манипулятора, бракуется и заменяется следующей.
Тактильный робот «Ш-T-Hand Ex- pert-4* конструктивно подобен предыдущей модели и состоит из основного манипулятора и пластинчатого конвейера, размещенных на общем основании. На рис. 36, в показана кон-
струкция типового узла, собираемого с помощью этого робота.
ПР «Sigma/MTG* (см. рис. 33) осиа- щен силовыми датчиками. Смещения захватного устройства относительно руки по осям х, у, г контролируются датчиками усилий с диапазоном измерения 0—1 м, сигналы от которых передаются в систему управления, корректирующую движения руки. На рис. 37, а показана схема завиичива-
Рис. 38. Структурная схема интегрального робота ETL;Рис. 38. Структурная схема интегрального робота ETL;1,3 — телевизионные камеры; 2 — свето- фильтр; 4 — блок ввода изображения; 5 — блок разделения изображения по цвету; 6 — блок распознавания формы объекта, разделения граией и поверхностей; 7 — блок измерения расстояния до объекта; 5 — блок распознавания объекта н формирования программы поведения робота; 9 — блок управления движениями робота; 10 — блок управления захватным устройством и рукой по сигналам тактильных датчиков; 11 — манипулятор;
Рис. 38. Структурная схема интегрального робота ETL;
Рис. 38. Структурная схема интегрального робота ETL;
12 — рабочий стол
ния винта, на рис. 37, б слева показана последовательность сборки годных деталей, справа — отбраковка деталей по различным причинам. Вся операция разделена на три фазы, в каждой из которых последовательно контролируются взаимное положение и пригодность деталей. В первой фазе винт входит в отверстие детали 3 и датчик 2 относительно руки 1 не смещается: можно приступать к выполнению следующей фазы. Если при выполнении первой фазы с датчика 2 поступает сигнал, то корректируется положение руки 1 или заменяется деталь 3. Аналогичным образом контролируются действия при выполнении двух последующих фаз, где детали отбраковываются при одном из условий: если отверстие в детали 4 большего диаметра, чем винт; если потерян винт; если в детали 4 отверстие меньшего диамет
ра, чем винт; если усилие завинчива ния превышает допустимое.
Интегральный робот ETL (Япония) способен осуществлять адаптивный режим управления и формировать управляющие программы в соответствии с поставленной целью на основе сбора информации о внешней среде, полученной с помощью технического зрения и тактильных датчиков. Структурная схема робота показана на рис. 38. Манипулятор имеет шест: степеней подвижности и работает в ан гулярной системе координат. Оснаще, комплектами захватных устройств гидравлическим и электромеханиче ским. Захватные устройства имею' тактильные датчики, размещенные н; внутренних поверхностях «пальцев» г работающие в режиме «да—нет». Элек тромеханическое захватное устройств; оснащено датчиками положения паль цев, что дает возможность оцениват; размеры деталей и регулировать уси лие сжатия. Тактильные датчики применяют для поиска объектов в рабочей зоне и определения их ориентации с целью формирования программы движений для захватывания объекта заданным образом. Система телеви знойного зрения служит для определения ориентировочного положения детали, ее опознавания, классификации и идентификации.
Большинство разработок адаптивных ПР ведется в исследовательских целях. Лишь отдельные образцы (УМ160Ф2.81.01, Hl-T-Hand Expert-2 и Expert-4, Sigma/MTG и др.) предназначены для промышленного применения. Оснащение современных ПР системами внешней информации с использованием различных датчиков и их сочетаний в дальнейшем существенно расширит применение адаптивных машин.
ИНТЕРАКТИВНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Управление интерактивными робо тами осуществляется попеременно: оператором или автоматической системой.
Промышленный робот МКП-2,5 предназначен для работы в составе
Рис. 39. Кинематическая схема маиипулятора МКП-2,5;Рис. 39. Кинематическая схема маиипулятора МКП-2,5;* — тележка манипулятора; 2 — редуктор осевого перемещения тележки с электродвигателями и гидравлическим насосом; 3 — рука (хобот) с клещами и гидравлическим Механизмом зажима; 4 — редуктор подъема хобота с электродвигателями; 5 — редук* — тележка манипулятора; 2 — редуктор осевого перемещения тележки с электродвигателями и гидравлическим насосом; 3 — рука (хобот) с клещами и гидравлическим Механизмом зажима; 4 — редуктор подъема хобота с электродвигателями; 5 — редуктор вращения хобота с электродвигателямитор вращения хобота с электродвигателямиковочных комплексов нагревательное устройство — ковочный пресс (усилием до 5000 МН) — манипулятор; оснащен автоматизированной системой ЧПУ, обеспечивающей чередова- иие во времени автоматического режима управления с биотехническим. Манипулятор (рис. 39) грузоподъемностью в 2,5 т — напольный, рельсового типа. Тележка 1 перемещается по двухрельсовому пути на четырех колесах. Наибольшее перемещение 10 м, скорость — до 0,6 м/с. Длина участка полного затормаживания тележки ие превышает 5 см. Тормозной путь останова руки при движущейся тележке I—1,5 см. При ковке под действием бойка пресса поковка и рука 3 манипулятора могут упруго опускаться. Усилия демпфируются гидро- пневматическим аккумулятором. Наибольший вылет руки 1180 мм; вертикальный ход руки 455 мм; скорость вертикального хода 0,07 м/с. В горизонтальной плоскости предусмотрено программируемое смещение руки относительно тележки на ±150 мм. Угол поворота клещей 360°. Масса манипулятора 20 т.
Рис. 39. Кинематическая схема маиипулятора МКП-2,5;
Рис. 39. Кинематическая схема маиипулятора МКП-2,5;
* — тележка манипулятора; 2 — редуктор осевого перемещения тележки с электродвигателями и гидравлическим насосом; 3 — рука (хобот) с клещами и гидравлическим Механизмом зажима; 4 — редуктор подъема хобота с электродвигателями; 5 — редук
* — тележка манипулятора; 2 — редуктор осевого перемещения тележки с электродвигателями и гидравлическим насосом; 3 — рука (хобот) с клещами и гидравлическим Механизмом зажима; 4 — редуктор подъема хобота с электродвигателями; 5 — редук
тор вращения хобота с электродвигателями
тор вращения хобота с электродвигателями
Привод продольного движения тележки осуществляется от двух электродвигателей через редуктор и звездочку, сцепленную с неподвижными цевками.
Система ЧПУ четырехкоординатная, обеспечивает три программируемых движения манипулятора (подъем руки, перемещение руки параллельно рельсовому пути и ротацию клещей) и управляет движением бойка пресса. Зажим клещей, боковой сдвиг руки параллельно фронту пресса и движение тележки по рельсам управляются вручную. Объем информации на ленте системы ЧПУ 20—100 кадров; длительность обработки кадра 6—60 с; средняя продолжительность автоматической ковки 10—20 мин.
Оператор, вручную управляя манипулятором, обеспечивает захват заготовки из нагревательного устройства, перенос ее в рабочую зону пресса, съем и укладку готовой поковки. Ковка происходит автоматически по сигналу оператора.
При необходимости оператор может управлять вручную работой всего комплекса, для чего предусмотрена
одна комбинированная рукоитка управления.
Роботы с супервизорным управлением, в которых переход от одного автоматического цикла к другому осуществляется по целевым командам оператора, еще не нашли промышленного применения. Описания конструкций отдельных экспериментальных образцов см. в работах [36, 37, 57—591.
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ
И УСТРОЙСТВА ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ
Транспортные ПР разделяют на напольные и подвесные. По способу перемещения грузов различаются ПР:
оснащенные манипулятором или специальным захватным устройством, с помощью которых переносится груз;
буксирующие необходимое количество непрнводных транспортных средств, которые, в свою очередь, также могут быть оснащены манипуляторами или захватными устройствами;
перемещающие грузы без их захватывания (например, грузонесущне платформы).
По функциональным возможностям транспортные ПР подразделяют на роботы, обеспечивающие только перемещение грузов, и на роботы, выполняющие, помимо этого, некоторые производственные операции (обслуживание технологического оборудования, определение размеров и массы детали и т. п.).
По способу управления транспортные ПР разделяют на четыре группы:
с ручным управлением; в этом случае целеуказание и выбор параметров движения осуществляются водителем, а система управления транспортным ПР обеспечивает реализацию и поддержание заданных параметров;
с автономной системой управления, реализующей весь комплекс операций автоматического управления транспортным ПР, в том числе — целеуказание и выбор параметров движения;
с внешним управлением, при котором все параметры движения (скорость, путь, остановка и т. п.) за
даются сигналами, приходящими на устройство управления ПР извне; пе- редача сигналов осуществляется контактным илн бесконтактным способом: устройство управления, размещенное на ПР, расшифровывает приходящие сигналы и вырабатывает управляющие воздействия И команды на отдельные исполнительные механизмы;
с комбинированной системой управ- ления, обеспечивающей возможность реализации параметров движения разными способами задания программы,
По приспособляемости к внешним условиям транспортные ПР разделяют на жесткопрограммируемые и адаптивные, которые оснащаются развитой информационной системой, обеспечивающей приспособление к изменяющимся условиям работы, безопасност) и безаварийность.
Подвесные транспорт н ые робототехническн системы применяют для внутри цехового, межпознцнонного и меж станочного транспортирования.
Монорельсовые конвейерные системь отличаются высокой уннверсаль ностью. Они свободно размещаются на: оборудованием, занимая минимальны* производственные площади. Их недо статком является необходимость при менення дополнительных подъемно опускающих устройств между урон нямн транспортирования и рабочими позициями в цехе, а также средстЕ установки-снятия и ориентации перемещаемых деталей (грузов). Второй недостаток — постоянство трассы перемещения грузов, обусловленное однажды смонтированными направляющими (монорельсом). Эти системы могут быть трех типов: с приводными грузонесущнмн каретками; с приводными каретками, буксирующими группы транспортных непрнводных грузонесущих тележек; комбинированные системы.
Схема монорельсовой конвейерной системы типа AZT (ЧССР) показана на рнс. 40. По монорельсовому пути 1, составленному нз прямолинейных и криволинейных секций, перемещаются приводные грузонесущне нлн буксирующие каретки 2, оснащенные крюками, захватными устройствами нлн держателями палет (спутников). Переход
кареток с одного пути на другой осуществляется с помощью автоматически управляемых стрелок 3 н поворотных кругов 4. Съем н установка грузов осуществляется с помощью подъемно-опускающих станций 5. Прн этом секция монорелоса вместе с кареткой опускается по направляющим подъемно-опускающей станнин 5 до приемного стола, где происходит съем или установка груза, и по команде вновь поднимается до уровня монорельса. Число подъемно-опускающих станций устанавливается по требованию потребителя. Каретки могут останавливаться в любой точке монорельсового пути, где съем-установка груза Может осуществляться с помощью роботов или средств механизации. Привод кареток, стрелочных переводов, поворотных кругов и подъемно-опу- скающнх станций электромеханический, Распределение электроэнергии и управляющих сигналов обеспечивается полуоткрытым контактным проводом, закрепленным на специальных держателях, установленных на боковом профиле монорельса. Управление движением кареток, программирование остановок, управление поворотными
кругами, стрелками, подъемно-опу- скающими станциями осуществляется от центральной ЭВМ. Каретки оснащаются набором сменных токосъемных щеток. Конструктивно каждая каретка имеет универсальный технологический фланец, служащий для крепления грузонесущего устройства.
Технические данные агрегатной гаммы конвейерных систем типа AZT приведены в табл. 33. В зависимости от грузоподъемности они выпускаются в двух исполнениях: с приводными грузонесущимн каретками и с каретками, буксирующими одну или более грузонесущнх тележек.
Подвесные транспортные роботы тельферного типа позволяют исключить необходимость применения вспомогательных подъемно-опускающих устройств. Они строятся на базе тель- ферных тележек, перемещающихся по подвесному монорельсу н снабженных специальным подъемным механизмом (рукой) с захватным устройством. Такне ПР позволяют автоматически захватывать тару (палеты и спутники) с деталями или отдельное изделие с рабочих позиций, находящихся под трассой тележки, транспортировать их и
Элементы конструкции и их параметрыТипы конвейерных системN <N <N <NgNgНО1. Грузонесущая каретка: грузоподъемность, кг скорость перемещения максимальная, м/скоэффициент регулирования скорости перемещения (min/max)погрешность позиционирования, ±ммтип приводаисполнение1600,8250 0,635000,4320 0,635000,4юоо ; 0,2 ii1/4 или 1/2j5 1Электромеханический1Единичные приводные грузоне- сущне кареткиКаретки, буксирующие группы грузонесущих кареток2. Стрелки перевода пути: число направленийуглы ветвления и соединения, 0время перевода, сДо двух0; 45; 60; 90 и их комбинации43. Поворотный круг: скорость вращения, °/счисло направленийминимальный угол поворота, 020До четырех304. Подъемно-опускающая станция:грузоподъемность, кгскорость подъема максимальная, м/смаксимальный подъем, м25035062550070012500,18305. Система управления: число адресов511Элементы конструкции и их параметрыТипы конвейерных системN <N <N <NgNgНО1. Грузонесущая каретка: грузоподъемность, кг скорость перемещения максимальная, м/скоэффициент регулирования скорости перемещения (min/max)погрешность позиционирования, ±ммтип приводаисполнение1600,8250 0,635000,4320 0,635000,4юоо ; 0,2 ii1/4 или 1/2j5 1Электромеханический1Единичные приводные грузоне- сущне кареткиКаретки, буксирующие группы грузонесущих кареток2. Стрелки перевода пути: число направленийуглы ветвления и соединения, 0время перевода, сДо двух0; 45; 60; 90 и их комбинации43. Поворотный круг: скорость вращения, °/счисло направленийминимальный угол поворота, 020До четырех304. Подъемно-опускающая станция:грузоподъемность, кгскорость подъема максимальная, м/смаксимальный подъем, м25035062550070012500,18305. Система управления: число адресов51133. Технические данные агрегатной гаммы роботизированных конвейерных систем типа AZT, разработанных институтом ВУКОВ (ЧССР)33. Технические данные агрегатной гаммы роботизированных конвейерных систем типа AZT, разработанных институтом ВУКОВ (ЧССР)Рис. 41. Транспортный промышленный робот ТРТ-250-1Рис. 41. Транспортный промышленный робот ТРТ-250-1
Элементы конструкции и их параметры
Типы конвейерных систем
N <
N <
N <
Ng
Ng
НО
1. Грузонесущая каретка: грузоподъемность, кг скорость перемещения максимальная, м/с
коэффициент регулирования скорости перемещения (min/max)
погрешность позиционирования, ±мм
тип привода
исполнение
160
0,8
250 0,63
500
0,4
320 0,63
500
0,4
юоо ; 0,2 i
i
1/4 или 1/2j
5 1
Электромеханический1
Единичные приводные грузоне- сущне каретки
Каретки, буксирующие группы грузонесущих кареток
2. Стрелки перевода пути: число направлений
углы ветвления и соединения, 0
время перевода, с
До двух
0; 45; 60; 90 и их комбинации
4
3. Поворотный круг: скорость вращения, °/с
число направлений
минимальный угол поворота, 0
20
До четырех
30
4. Подъемно-опускающая станция:
грузоподъемность, кг
скорость подъема максимальная, м/с
максимальный подъем, м
250
350
625
500
700
1250
0,18
30
5. Система управления: число адресов
511
Элементы конструкции и их параметры
Типы конвейерных систем
N <
N <
N <
Ng
Ng
НО
1. Грузонесущая каретка: грузоподъемность, кг скорость перемещения максимальная, м/с
коэффициент регулирования скорости перемещения (min/max)
погрешность позиционирования, ±мм
тип привода
исполнение
160
0,8
250 0,63
500
0,4
320 0,63
500
0,4
юоо ; 0,2 i
i
1/4 или 1/2j
5 1
Электромеханический1
Единичные приводные грузоне- сущне каретки
Каретки, буксирующие группы грузонесущих кареток
2. Стрелки перевода пути: число направлений
углы ветвления и соединения, 0
время перевода, с
До двух
0; 45; 60; 90 и их комбинации
4
3. Поворотный круг: скорость вращения, °/с
число направлений
минимальный угол поворота, 0
20
До четырех
30
4. Подъемно-опускающая станция:
грузоподъемность, кг
скорость подъема максимальная, м/с
максимальный подъем, м
250
350
625
500
700
1250
0,18
30
5. Система управления: число адресов
511
33. Технические данные агрегатной гаммы роботизированных конвейерных систем типа AZT, разработанных институтом ВУКОВ (ЧССР)
33. Технические данные агрегатной гаммы роботизированных конвейерных систем типа AZT, разработанных институтом ВУКОВ (ЧССР)
Рис. 41. Транспортный промышленный робот ТРТ-250-1
Рис. 41. Транспортный промышленный робот ТРТ-250-1
устанавливать иа другие позиции (в том числе на станки) по командам, получаемым от специальной системы адресования.
Промышленный робот ТРТ-250-1 (СССР) грузоподъемностью 250 кг показан на рис. 41. Он имеет две степени подвижности и предназначен для внутрицехового транспортирования контейнеров с грузом. Две телескопические направляющие манипулятора с автоматическими захватными устройствами, защищенными предохранительной сеткой, закреплены на тель- ферной тележке, перемещающейся со скоростью до 0,5 м/с по системе монорельсов, проложенных в соответствии с транспортными трассами под потолком цеха. Ход вверх-вниз направляющих с захватным устройством 3,2 м со скоростью до 0,28 м/с. Привод робота электромеханический, он выполнен на базе асинхронного электродвигателя и имеет электромагнитный тормоз. Манипулятор управляется устройством ЦПУ, обеспечивающим по программе с преднабором автоматическое выполнение заданных операций, выбор кратчайшего пути перемещений по трассе, остановку в заданных позициях погрузки-выгрузки и взаимную блокировку при работе нескольких ПР. В конструкции использован разомкнутый привод со ступенчатым регулированием скорости, поэтому выход робота в заданные позиции осуществляется по нескольким командам на торможение, последовательно подаваемым от расположенных по трассе специальных релейных устройств. Позиционирование осуществляется с помощью двух бесконтактных индукционных датчиков, один из которых формирует команду на отключение двигателя, а другой — на включение тормоза в точке позиционирования. Погрешность позиционирования составляет ±10 мм. Подача электроэнергии происходит через токоприемник (троллей).
В табл. 34 приведены технические Данные отдельных моделей подвесных транспортных ПР.
Отдельные модели тельферных подвесных ПР, предназначенных для обслуживания группы станков, также Можно использовать для выполнения
транспортных операции. К числу таких ПР относят, например, роботы типа «Пирин», СМ40Ф2.80.01, УМ160Ф2.81.01 и др. (см. с. 82, 128—130 и табл. 7).
Транспортные подвесные роботы мостового типа используют для автоматизации транспортных и складских работ, а также для установки-снятия деталей, инструмента и оснастки при обслуживании основного технологического оборудования.
Наземные транспортные роботы находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Они легко приспосабливаются к конкретным условиям производства. С увеличением расстояния транспортирования и сложности маршрута практически не требуются дополнительные материальные затраты. С применением наземных транспортных ПР производственные площади остаются свободными от постоянных препятствий, создаваемых традиционными транспортными средствами: опор, колонн, напольных конвейеров, подъемно-опускающих устройств и т.п.
Наземные транспортные ПР в основном отличаются по типу используемого движителя, который может быть колесным, гусеничным или комбинированным.
Г ресничные транспортные роботы применяются дли научных исследо-
Характеристика3 &£Ср X£С £Грузоподъемность, кгЧисло степеней подвижностиПогрешность позиционирования, мм63 , 2 ±101503±51504 ±22502±55002±10Число рук1Система управленияЦикловаяСпособ программированияОбучениеЗахватное устройствоМеханическоеЭлектромагнитноеМеханическоеПривод основных перемещенийЭлектромеханическийПеремещения: вверх-вннз, мм скорость, м/с вдоль монорельса, мм скорость, м/с вправо-влево (сдвиг), мм скорость, м/с22000,2100 0000.51150 0,134 10 000 0,134750,0752000 0,075 30 000 0,3354400,0223200 0,28 50 0000,53200 0,1 100 0000.5Характеристика3 &£Ср X£С £Грузоподъемность, кгЧисло степеней подвижностиПогрешность позиционирования, мм63 , 2 ±101503±51504 ±22502±55002±10Число рук1Система управленияЦикловаяСпособ программированияОбучениеЗахватное устройствоМеханическоеЭлектромагнитноеМеханическоеПривод основных перемещенийЭлектромеханическийПеремещения: вверх-вннз, мм скорость, м/с вдоль монорельса, мм скорость, м/с вправо-влево (сдвиг), мм скорость, м/с22000,2100 0000.51150 0,134 10 000 0,134750,0752000 0,075 30 000 0,3354400,0223200 0,28 50 0000,53200 0,1 100 0000.534. Технические данные подвесных транспортных промышленных роботов34. Технические данные подвесных транспортных промышленных роботовРис. 42. Схема индукционного метода управления колесными траяспортными промышленными роботамиРис. 42. Схема индукционного метода управления колесными траяспортными промышленными роботами
Характеристика
3 &
£
Ср X
£
С £
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Погрешность позиционирования, мм
63 , 2 ±10
150
3
±5
150
4 ±2
250
2
±5
500
2
±10
Число рук
1
Система управления
Цикловая
Способ программирования
Обучение
Захватное устройство
Механическое
Электромагнитное
Механическое
Привод основных перемещений
Электромеханический
Перемещения: вверх-вннз, мм скорость, м/с вдоль монорельса, мм скорость, м/с вправо-влево (сдвиг), мм скорость, м/с
2200
0,2
100 000
0.5
1150 0,134 10 000 0,134
75
0,075
2000 0,075 30 000 0,335
440
0,022
3200 0,28 50 000
0,5
3200 0,1 100 000
0.5
Характеристика
3 &
£
Ср X
£
С £
Грузоподъемность, кг
Число степеней подвижности
Погрешность позиционирования, мм
63 , 2 ±10
150
3
±5
150
4 ±2
250
2
±5
500
2
±10
Число рук
1
Система управления
Цикловая
Способ программирования
Обучение
Захватное устройство
Механическое
Электромагнитное
Механическое
Привод основных перемещений
Электромеханический
Перемещения: вверх-вннз, мм скорость, м/с вдоль монорельса, мм скорость, м/с вправо-влево (сдвиг), мм скорость, м/с
2200
0,2
100 000
0.5
1150 0,134 10 000 0,134
75
0,075
2000 0,075 30 000 0,335
440
0,022
3200 0,28 50 000
0,5
3200 0,1 100 000
0.5
34. Технические данные подвесных транспортных промышленных роботов
34. Технические данные подвесных транспортных промышленных роботов
Рис. 42. Схема индукционного метода управления колесными траяспортными промышленными роботами
Рис. 42. Схема индукционного метода управления колесными траяспортными промышленными роботами
ваний в условиях труднопроходимой местности и горных разработок, а также для выполнения производственных операций (например, горнопроходческие робототехнические комплексы).
Колесные транспортные роботы находят широкое применение на промышленных предприятиях. Условно эти ПР можно разделить на следующие типы:
автоматические тягачи (АТ), обеспечивающие транспортирование подцепляемых к иим грузонесущих тележек;
транспортные тележки (ТТ), обеспечивающие помимо буксирования автономную перевозку грузов;
манипуляционные тележки (МТ), обеспечивающие помимо буксирования и автономной перевозки грузов, еще и выполнение ряда технологических операций, таких, как взятие груза, его штабелирование, ориентирование, сортировка, установка- снятие при обслуживании обрабатывающего оборудования и т. п. Для этого они оснащаются соответствующими механизмами: подъемниками,
манипуляторами и различными типами погрузчиков.
Принцип управления большинством известных конструкций колесных транспортных ПР показан на рис. 42. По кабелю 3, заделанному в напольное покрытие, подается переменный ток. Вокруг проводника создается магнитное поле, на интенсивность которого реагируют датчики 1, установленные на тра!нспортном ПР. Кабель укладывается в соответствии с трассой передвижения ПР. Все отклонения от трассы фиксируются датчиками, передающими информацию в систему управления, которая формирует команды, управляющие ходовой частью 2 ПР, и обеспечивает компенсацию отклонений. Модулируя частоту переменного тока, подаваемого по кабелю, осуществляют бесконтактную передачу информации на робот о параметрах его движения (в том числе: скорости, направленяи, необходимости остановок, поворотов и т. п).
Для управления транспортными роботами используются также оптические, ультразвуковые н другие системы автоматического задании я стабилизации курса. При применении оптической системы на полу цеха на- носнтся белая линия, служащая указателем фотоэлектрическому дальномеру. Останов происходит в местах разрыва белой линии. В машиностроительных цехах используются также передвижные грузонесущие тележки, перемещающиеся по одно- или двухрельсовому пути, уложенному на полу цеха. Эти тележки обслуживают автоматизированные склады и участки обрабатывающего оборудования. Диспетчер переключением тумблеров на панели управления задает программу, устанавливая конечный пункт назначения, число и места остановок (адресов). Позиции остановок формируются по командам датчиков релейного типа, приводимых в действие сигналами предварительно набранной программы. Аналогично действуют сигналы и в том случае, когда тележка приводится в Движение цепью или получает энергию от токоприемника: специальный ролик под тележкой (считывающее устройство), перекатываясь через выступы в полу, выполненные на каждом оста-
новочном пункте, формирует ответные сигналы для задающей программы.
Автоматический тягач мод. АТ-60А (рис. 43) предназначен для буксирования прицепных тележек с грузом по замкнутой трассе любой конфигурация без ответвлений. Адресование производится отправителем в соответствии с заданной программой. Останов в заданном пункте осуществляется авто- матяческя, а пуск с места останова производят получатель груза. Трассой движения АТ является проложенная по поверхности пола (или на глубине до 7 мм) массивная металлическая полоса ширяной 70 мм. Пункты остановок обозначены короткими разрывами этой полосы. Пульт управления смонтирован яа переднем щитке АТ, где с помощью тумблеров програм-
Рис. 43. Автоматический тягач модели
АТ-60А
Рнс. 44. Автоматическая транспортная тележка системы Robotug с автоматической стабилизацией курса:1 — тормозная катушка; 2 — транзисторное устройство управления; 3 — рукоятк. торможения; 4 — привод; 5 — сигнальная лампа; 6 — устройство обеспечения безопас ности движения; 7 — буферный щит; 8 — привод устройства управления; 9 — панел: программирования; 10 — аккумуляторная батареяРнс. 44. Автоматическая транспортная тележка системы Robotug с автоматической стабилизацией курса:1 — тормозная катушка; 2 — транзисторное устройство управления; 3 — рукоятк. торможения; 4 — привод; 5 — сигнальная лампа; 6 — устройство обеспечения безопас ности движения; 7 — буферный щит; 8 — привод устройства управления; 9 — панел: программирования; 10 — аккумуляторная батареямируются необходимые остановки. Следящим устройством служит индуктивный датчик, расположенный под передним щитком тягача непосредственно над трассой и соединенный с сервоприводом рулевого механизма. На тягаче также установлен датчик, дающий команду для остановки при наезде на препятствие (соединен с передним подпружиненным буфером) и устройство предупредительной сигнализации: мигающий световой сигнал, который автоматически включается при движении. Тягач может быть переключен с автоматического режима работы на ручное управление, осуществляемое водителем, что значительно расширяет область его применения. АТ обеспечивает буксирование до 1500 кг груза со скоростью до 3,5 км/ч. Минимальный радиус поворота 1400 мм.
Рнс. 44. Автоматическая транспортная тележка системы Robotug с автоматической стабилизацией курса:
1 — тормозная катушка; 2 — транзисторное устройство управления; 3 — рукоятк. торможения; 4 — привод; 5 — сигнальная лампа; 6 — устройство обеспечения безопас ности движения; 7 — буферный щит; 8 — привод устройства управления; 9 — панел: программирования; 10 — аккумуляторная батарея
Рнс. 44. Автоматическая транспортная тележка системы Robotug с автоматической стабилизацией курса:
1 — тормозная катушка; 2 — транзисторное устройство управления; 3 — рукоятк. торможения; 4 — привод; 5 — сигнальная лампа; 6 — устройство обеспечения безопас ности движения; 7 — буферный щит; 8 — привод устройства управления; 9 — панел: программирования; 10 — аккумуляторная батарея
Передвижная автоматическая транспортная тележка (ТТ) системы Robotug (Норвегия), показанная на рис. 44, способна либо нести груз, либо буксировать состав из грузовых тележек. Предусмотрена возможность ручного управления водителем (при этом блок автоматического отслеживания трассы отключается). В автоматическом режиме ТТ управляется электромагнитным полем, образуемым проводником с переменным током. Проводник проложен по поверхности пола
вдоль трассы движения. Простейша; траектория движения ТТ представляв', собой замкнутую однопутевую петлю Многопутевая система может содержат; точки пересечения, "ответвления, обхО' ды и тупики. Маршруты и пункть назначения выбираются заранее с по мощью переключателей бортового про' граммного устройства. При работе пс многопутевой системе вся траектория разделяется на отдельные секции. Каждая секция управляется от своегс внешнего командного устройства. Координация работы внешних командных устройств осуществляется центральной ЭВМ. При этом исключается возможность одновременного нахождения двух ТТ в пределах одной секции. Технические данные ТТ типа Robotug приведены в табл. 35.
Транспортные тележки фирмы Comau (Италия) обеспечивают перевозку изделий, установленных на спутники, помещенные на грузонесущей платформе. Такие ТТ называют робс- трайлерами. Связь роботрайлеров, питаемых от аккумуляторных батарей с 15-часовым запасом хода, с центральным процессором, обеспечивающим управление их работой, осуществляется с помощью магнитного поля, образуемого утопленным в пол по трассе движения кабелем. Центральный процессор управляет генератором
Технические данные транспортных тележек системы Robotug
ПараметрЗначениеГрузоподъемность тележки, тМасса буксируемого груза, т19Скорость движения, км/ч3,2Число остановок на трассеЭлектропитание от аккумуляторных батарей:90емкость, А/ч658напряжение, В24Мощность электродвигателя движения по трассе, Вт1693Габаритные размеры,2175ХММХ914Х Х692ПараметрЗначениеГрузоподъемность тележки, тМасса буксируемого груза, т19Скорость движения, км/ч3,2Число остановок на трассеЭлектропитание от аккумуляторных батарей:90емкость, А/ч658напряжение, В24Мощность электродвигателя движения по трассе, Вт1693Габаритные размеры,2175ХММХ914Х Х692частоты, подающим импульсы, которые активизируют скрытый под полом направляющий кабель (рнс. 45). Снабженные приемными датчиками робо- трайлеры через магнитное поле принимают н передают информацию, касающуюся режима движения. Все отклонения от требуемого направления компенсируются за счет разности скоростей двух ведущих колес. Центральный процессор реализует управление одновременно до 10 роботрайлеров, которые перемещают грузы по различным производственным участкам. Система управления оптимизирует применительно к изменяющейся обстановке трассы перемещения роботрайлеров, выбирает оптимальные маршруты их движения, а также контролирует их рабочую скорость. Грузоподъемность роботрайлеров 1500 кг.
Параметр
Значение
Грузоподъемность тележки, т
Масса буксируемого груза, т
1
9
Скорость движения, км/ч
3,2
Число остановок на трассе
Электропитание от аккумуляторных батарей:
90
емкость, А/ч
658
напряжение, В
24
Мощность электродвигателя движения по трассе, Вт
1693
Габаритные размеры,
2175Х
ММ
Х914Х Х692
Параметр
Значение
Грузоподъемность тележки, т
Масса буксируемого груза, т
1
9
Скорость движения, км/ч
3,2
Число остановок на трассе
Электропитание от аккумуляторных батарей:
90
емкость, А/ч
658
напряжение, В
24
Мощность электродвигателя движения по трассе, Вт
1693
Габаритные размеры,
2175Х
ММ
Х914Х Х692
Функциональная тележка (робокар) Фирмы Telegejv Flexomatic (ФРГ), показанная на рис. 46, снабжена подъемником 2, на котором устанавливается Поддон 3 с изделиями. Специальный механизм переталкивателя смещает подъемник вместе с поддоном поперек Корпуса робокара для установки под-
11Рис. 45. Схема управления робо- трайлерами фирмы Comau (Италия): 1 — палета с грузом; 2 — тележкаРис. 45. Схема управления робо- трайлерами фирмы Comau (Италия): 1 — палета с грузом; 2 — тележкадона на загрузочно-разгрузочной позиции у соответствующего рабочего места. Управление робокаром осуществляется изменением интенсивности электромагнитного поля токоприемника, проложенного под полом вдоль трассы движения. Маршрут движения определяется центральной ЭВМ в соответствии с типом детали (кодируется), технологической последовательностью ее обработки и реально возможными в текущий момент трассами передвижения. Робокары имеют возможность перемещения вперед-назад, вправо- влево (без поворотов корпуса — за счет разворота колес). Грузоподъем-
1
1
Рис. 45. Схема управления робо- трайлерами фирмы Comau (Италия): 1 — палета с грузом; 2 — тележка
Рис. 45. Схема управления робо- трайлерами фирмы Comau (Италия): 1 — палета с грузом; 2 — тележка
Рис. 46. Робокар фирмы Telegejv Flexomatic:
1 — корпус робокара; 2 — подъемник; 3 — поддон с изделиями; 4 — кабель; 5 — устройство блокировки
ность 1500 кг, скорость перемещения 2,7 км/ч. Аккумуляторная батареи размещена в специальном контейнере, обеспечивающем возможность ее автоматической замены. На борту робокара размещен блок управления с аналоговой, логической и силовой частями, а также устройство блокировки, движения 5, фиксирующее наезд на препятствие.
Транспортные системы повышенной проходимости в качестве движителя оснащаются искусственными ногами. Такие шагающие машины обладают более высокой проходимостью по сравнению с колесными или гусеничными.
Под проходимостью следует понимать не только величину преодолеваемого препятствия, соотнесенную к затратам мощности на его преодоление и геометрическим размерам перемещающегося устройства, но н возможность избежать необходимость преодоления препятствия. Например, яму, ров или холм определенных размеров шагающий механизм может перешагнуть, поскольку сам принцип шагания по пересеченной местности позволяет выбирать при каждом шаге место, наиболее удобное для постановки ноги. В отличие от шагающей машины колесная и гусеничная машины оставляют за собой не пунктирный след стопы (так называемую следовую дорожку), а непрерывную колею, поскольку эти типы движителя (колесный и гусеничный) не позволяют выбирать место контакта с поверхностью.
Другим преимуществом шагающих машин являются более низкие энергозатраты, идущие на изменение структуры поверхности, по которой перемещаются шагающие машины (их еще называют «стопоходы»). Сплошные следы (колея), остающиеся за колесными и гусеничными машинами, являются результатом непрерывного уплотнения почвы, на что затрачивается дополнительная энергия.
Однако шагающим машинам присущ н ряд недостатков:
сложность траектории перемещения звеньев ног, что ведет к дополнительным энергозатратам;
сложность конструкции шагающего движителя и необходимость обеспече- I
Рис. 47. Основные конструктивных схемы искусственных ног шагающи' роботов: а — аппарат с двухосевым; конечностями, перемещающимися с плоскости; б — шарнирная многозвен ная конечность
ння равновесия и надежного сцепле ння (контакта) с грунтом (опорной поверхностью);
сложность управления шагающим механизмом и его походкой.
Таким образом, применение шага- ющнх машин целесообразно при необходимости обеспечения высокой маневренности, подвижности и проходи мости при движении по труднопроходимой местности.
Конструкции механических систем шагающих машин различаются числом, кинематикой и конструкцией ног. По кинематике искусственные ноги шагающих машин можно разделить на две группы:
двухосевые конечности, работающие в прямоугольной системе координат и обеспечивающие перемещение конца ноги (стопы) в одной плоскости (рис. 47, а);
шарнирные многозвенные конечности («паучьи ноги»), работающие в ангулярноЙ системе координат (рис. 47, б); эти конечности наиболее распространены в действующих конструкциях машин.
Опорный конец ноги (стопа) оснащается датчиками, регистрирующими наличие контакта с опорной поверхностью.
Кинематика разрабатываемых искусственных ног в ряде случаев аналогична кинематике рук манипуляционных ПР, однако число работающих ног, как правило, более двух, что вызывает определенные трудности при разработке систем управления. Ноги шагающих машин представляют собой шарнирные системы, работающие в двух основных режимах: в фазе опоры, сопровождающейся продольным сжатием ноги, и в фазе переноса, реализуемого как свободное маятниковое перемещение.
Ходьба является циклическим процессом, в течение которого имеются отрезки времени, когда отдельные конечности находятся в состоянии переноса, а для шагающего аппарата возникает задача сохранения устойчивости. Устойчивость может быть двух видов: статическая и динамическая. Для дву-, трех -и четырехногнх аппаратов статическая устойчивость отсутствует на протяжении значительной части цикла хода. Исходя из простоты управления, следует признать наиболее целесообразным использование шестиногих конструкций, обеспечивающих сохранение статической устойчивости для значительного диапазона скоростей н типов походок.
Шагающие роботы устойчивой конфигурации содержат не менее шести ног, выполненных на основе различных кинематических схем. Простейшие схемы содержат две степени подвижности (два управляемых шарнира), что позволяет осуществлять прямолинейные движения. Более сложные конструкции имеют конечности с числом степеней подвижности более трех, что дает возможность осуществлять и сложные траектории перемещения (вперед-назад, вправо-влево, повороты). С целью поддержания необходимой статической устойчивости управ-
Рнс. 48. Шестиногая шагающая машина с телескопическими конечностями
ление роботами строится так, чтобы обеспечить в каждый момент контакт с поверхностью не менее трех ног.
Примером простых шагающих роботов может служить конструкция, представленная на рис. 47, а. Каждая нога робота имеет две степени подвижности и работает в прямоугольной системе координат, что позволяет существенно упростить устройство управления, так как для реализации необходимого цикла перемещения стопы не требуется сложных тригонометрических преобразований и вычислений.
Экспериментальная электромеханическая шестиногая машина (рис. 48) оснащена конечностями, имеющими две степени подвижности, причем первая — вращательная (бедренный сустав), а вторая (коленный сустав) — имеет телескопическую выдвижную конструкцию.
Шагающий робот с шестью много-
Рис. 49. Шестиногий робот с *пяучьн- ми> конечностями
Рнс. 50. Пример конструкции «паучьей» ноги
звеннымн ногами показан на рнс. 49. Шесть ног симметрично расположены вокруг шестиугольного корпуса, что обеспечивает возможность его перемещения в любом направлении, не меняя стереотип движения конечностей, а изменяя лишь последовательность их действий.
На рнс. 50 показана конструкция ног, которыми оснащен электромеханический шагающий робот, разработанный Институтом проблем передачи информации АН СССР и Институтом механики МГУ. Робот снабжен шестью многозвенными «паучьими ногами»,
Рнс. 51. Четырехногая платформа
Рнс. 52. Двуногая шагающая машина
каждая нз которых имеет шесть степенен подвижности. Трн степени подвижности управляются электроприводами, а трн — являются пассивными, приведенными к стопе (вращение стопы вокруг продольной осн н поворот вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, ортогональных первой). В стопе установлен датчик контакта с опорной поверхностью, а в каждом управляемом шарнире — потенциометрические датчики угловых перемещений.
Шагающие роботы неустойчивой конфигурации имеют четыре, три или две ноги и относятся к таким машинам, в которых не обеспечивается постоянное сохранение статической устойчивости. В этих машинах, помимо решения задачи управления перемещением, необходимо решать и задачу сохранения устойчивости. На рнс. 51 показан вариант четырехногой грузовой платформы, разработанной фирмой General Electrik (США), а на рнс. 52 — двуногая шагающая машина (Япония)
Глава 3 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Захватные устройства (ЗУ) промышленных роботов (ПР) н манипуляторов (М) служат для захватывания в удержания в определенном положении объектов манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму, массу и обладать разнообразными физическими свойствами, поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Как правило, ПР и М комплектуют набором типовых (для данной модели) ЗУ, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Иногда на типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки, присоски и т. п.). При необходимости ПР оснащают специальными ЗУ, предназначенными для выполнения определенных операций. К ЗУ предъявляются требования общего характера и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся надежность захватывания и удержания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреждений нлн разрушения объектов. Прочность ЗУ должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе. Особое внимание должно быть обращено на надежность крепления ЗУ к руке ПР. При обслуживании одним ПР нескольких единиц оборудования применение широкоднапа- зонных ЗУ нлн нх автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением, если одновременно обрабатываются детали различных конфигурации и массы. Поэтому к ЗУ для ПР, работающих в условиях серийного производства, предъявляются дополнительные требования: Ншрокоднапазонность (возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне массы, размеров и формы), обеспечение захватывания
близко расположенных деталей, легкость и быстрота замены (вплоть до автоматической смены ЗУ). В ряде случаев необходимо автоматическое изменение усилия удержания объекта в завнснмостн от массы детали.
В последнее время ведутся разработки конструкций ЗУ, способных захватывать и базировать неориентированно расположенные объекты.
Классификация захватных устройств. На рнс. 1 представлена классификация ЗУ по признакам, которые в большинстве случаев являются равноправными. В табл. 1 приведены примеры конструкций ЗУ, распределенные в соответствии с отдельными классификационными признаками.
Различают ЗУ по принципу действия.
Схватывающие ЗУ удерживают объект благодаря кинематическому воздействию рабочих элементов (губок, пальцев, клещей и т. п.) с помощью сил трения нлн комбинации сил трення н запирающих усилий. Все схватывающие ЗУ активного типа подразделяются на две группы: механические (клещи, тиски, шарнирные пальцы) н с эластичными рабочими камерами, деформирующимися под действием нагнетаемого внутрь воздуха нлн жидкости.
В поддерживающих ЗУ для удержания объекта используют нижнюю поверхность, выступающие части объекта нлн имеющиеся в его корпусе отверстия. К этим ЗУ относят крюки, петли, вилки, лопатки и захваты питателей, не зажимающие заготовок.
Удерживающие ЗУ обеспечивают силовое воздействие на объект благодаря использованию различных физических эффектов. Наиболее распространены вакуумные н магнитные ЗУ. Встречаются ЗУ, использующие эффект электростатического притяжения, ад гезнн, ЗУ с лнпкнмн наклддкамн и т. п
Рис. 1. Классификация
захватных устройств
I
1. Примеры конструкций захватных устройств
Детали
Механические
центрирующие
широкодиапазои- ные
узкодиапазоиные
Тела вращения: фланцы
валы
1.2
21
2.2
Плоские детали
3.2
Детали коробчатой формы
4.1
4.2
Детали сложной формы
—
устройства
базирующие
Вакуумные и магнитные устройства
Устройства с эластичными камерами
центрирующие
базирующие
По характеру базирования захватные устройства делят на пять групп.
Способные к перебазированию объекта ЗУ изменяют положение удерживаемой детали благодаря управляемым действиям рабочих элементов. Этим Свойством обладают антропоморфные
ЗУ с управляемыми шарнирными паль цами.
Центрирующие ЗУ определяют по ложення оси или плоскости снмметри! захватываемого объекта. К ним прежд всего относят механические ЗУ, осна ценные кинематически связанными ра
бочнми элементами, имеющие губкн в виде призм и др. Иногда это могут быть ЗУ с эластичными камерами.
Базирующие ЗУ определяют положение базовой поверхности (или поверхностей). Такой принцип базирования характерен для поддерживаю
щих ЗУ. Однако он часто применяется н в схватывающих ЗУ.
Фиксирующие ЗУ сохраняют положение объекта, которое тот имел в момент захватывания.
Не обеспечивающие базирования или фиксации объекта ЗУ почти
Рнс. 2. Неуправляемые механические ЗУРнс. 2. Неуправляемые механические ЗУРис. 3. Неприводные механические ЗУ со стопорными механизмамиРис. 3. Неприводные механические ЗУ со стопорными механизмами
Рнс. 2. Неуправляемые механические ЗУ
Рнс. 2. Неуправляемые механические ЗУ
Рис. 3. Неприводные механические ЗУ со стопорными механизмами
Рис. 3. Неприводные механические ЗУ со стопорными механизмами
не применяют для оснащения ПР.
В зависимости от назначения (например, для сборочных ПР) ЗУ могут оснащаться дополнительными приспособлениями для выполнения ориентирующих перемещений, а также приспособлениями для выполнения некоторых технологических операций (например, гайковертом, запрессовщн- ком или ножницами для отрезки литниковой системы при съеме пластмассовых изделий из камер термопласто- автоматов).
По числу рабочих позиций ЗУ можно разделить на однопозицнонные н многопознционные. По характеру работы многопознционные ЗУ можно разделить на трн группы: последовательного, параллельного и комбинированного действия. К ЗУ последовательного действия относят двухпо- зицнонные устройства, имеющие загрузочную и разгрузочную позиции. Рабочие элементы на каждой позиции действуют независимо. Многопрзн- ционные ЗУ параллельного действия имеют ряд позиций для одновременного захватывания или высвобождения группы деталей. ЗУ комбинированного действия оснащены группами параллельно работающих позиций, причем группы эти приводятся в действие независимо одиа от другой.
По виду управления ЗУ подразделяют на четыре группы.
Неуправляемые ЗУ — пружинные механические устройства с постоянными магнитами или с вакуумными присосками без принудительного разрежения. Для снятия объекта с таких ЗУ требуется усилие большее, чем усилие его удержания.
Командные ЗУ управляются только командами на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относят ЗУ с пружинным приводом, оснащаемые стопорными устройствами и срабатывающие через такт. Разжимаются и зажимаются губки пружинных ЗУ благодаря взаимодействию их с объектом манипулирования илн элементами внешнего оборудования (аналогично механизмам, используемым в некоторых конструкциях шариковых авторучек).
Жесткопрограммируемые ЗУ упра
вляются СУ ПР. Величина перемещения губок, взаимное расположение рабочих элементов, усилие зажима в таких ЗУ могут меняться в зависимости от заданной программы, которая может управлять и действием вспомогательных технологических при способлений.
Адаптивные ЗУ — программируе мые устройства, оснащенные различ нымн датчиками внешней информации (определения формы поверхности и массы объекта, усилия зажима, нали чия проскальзывания объекта относи тельно рабочих элементов ЗУ и т. п.)
По характеру крепления к руке ПР все ЗУ можно разделить на четырс- группы.
Несменяемые ЗУ — устройства, я в ляющнеся неотъемлемой частью кон струкцни робота, замена которых не предусматривается.
Сменные ЗУ — устройства, пред ставляющие собой самостоятельные узлы с базовыми поверхностями для крепления к роботу. Прн этом их крепление не предусматривает быстрой замены (например, установка на фланце с помощью нескольких вин тов).
Быстросменные ЗУ —■ сменные ЗУ у которых конструкция базовых по верхностей для крепления ЗУ к роботу обеспечивает их быструю смену (на пример, исполнение в виде байонетного замка).
Пригодные для автоматической сме ны ЗУ — устройства, у которых кон струкцня базовых поверхностей обес печнвает возможность нх автоматического закрепления на руке робота. ■ '
Конструкции захватных устройств.
Механические захватные устройства. Неуправляе мые ЗУ выполняют в виде пинцетов, разрезных упругих валиков н втулок (цанг) или же клещей с одной и двумя подвижными губками, находящимися под действием пружин (рис. 2). Разжим рабочих элементов таких ЗУ происходит при контакте с заготовкой, из-за чего могут быть повреждены поверхности детали илн зажимных элементов. Деталь удерживается вследствие упругого воздействия зажимных элементов, а высвобождается прннуди-
тельно благодаря дополнительным устройствам. Эти ЗУ применяют в условиях массового производства прн манипулировании с объектами небольшой массы н габаритных размеров.
Неприводные ЗУ со стопорными механизмами, обеспечивающими чередование циклов зажима и разжима деталей, являются автономными, не требуют специальных команд от системы управления и дополнительного подвода энергии. Детали удерживаются силой пружин вследствие эффекта самозатягнвания или запирающего действия губок. Как правило, работа подобных ЗУ возможна только при их вертикальном положении.
На рис. 3, а показана схема работы ЗУ для схватывания валов или флан-
Рнс. 4. Клещевые механические ЗУРнс. 4. Клещевые механические ЗУс рычажными передаточными механизмамис рычажными передаточными механизмами^ис. 5. Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами и пневматическим приводом^ис. 5. Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами и пневматическим приводом
Рнс. 4. Клещевые механические ЗУ
Рнс. 4. Клещевые механические ЗУ
с рычажными передаточными механизмами
с рычажными передаточными механизмами
^ис. 5. Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами и пневматическим приводом
^ис. 5. Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами и пневматическим приводом
цев за наружную поверхность. На корпусе 7 закреплена направляющая 5, несущая запирающую планку 4. По направляющей может скользить поддерживаемая пружиной 6 головка 3, в которой шарнирно закреплены губки 1. Когда деталь удерживается губками ЗУ, планка 4 входит между верхними концами губок 1, препятствуя их раскрытию. При укладке детали на разгрузочную позицию ЗУ перемещается вниз до контакта детали с поверхностью установки. При этом головка 3 за счет упора 2 упирается в деталь и останавливается, а корпус 7 продолжает опускаться. Планка 4 опускается н высвобождает губкн 1, которые расходятся под действием пружины 13. Одновременно срабатывает стопорное устройство, состоящее нз свободно вращающейся защелкн 11, которая размещена на осн 12, нижней втулки 9, которая закреплена на корпусе 7, н верхней втулки 8. Втулка 8 имеет храповые зубья только снизу, а втулка 9 имеет зубья сверху и снизу и, кроме того, снабжена прорезью по форме защелкн 11, у которой имеются треугольные выступы, смещенные относительно храповых зубьев. При сближении корпуса 7 и головки 3 защелка входит в зацепление с верхними храповыми зубьями и поворачивается на 45°. Когда корпус н головка расходятся, защелка входит в зацепление с верхними храповыми зубьями втулки 9, поворачивается еще на 45° и ее выступы 10 попадают в прорезь. При этом запирающая планка 4 перемещается между верхними концами губок 1, обеспечивая зажим детали.
Чтобы разомкнуть систему, необходимо произвести еще одно сближение корпуса и головкн: защелка опять войдет в зацепление с храповыми зубьями верхней втулки и повернется на 45°, а когда корпус 7 н головка 3 станут расходиться, защелка 11 войдет в зацепление с храповыми зубьями верхней втулки 8, повернется еще на 45° н будет удержана ею. Губки ЗУ при этом окажутся раскрытыми, как это и показано на рнс. 3, а справа.
На рнс. 3, б показано тактовое пружинное ЗУ, предназначенное для захвата деталей типа фланцев, зубчатых колес н втулок из стопы.
На рис. 3, в показано узкодиапа зонное (с разностью диаметров 1,52,0 мм) ЗУ для захватывания детале: за внутреннюю поверхность. Захват ная часть состоит нз конуса 1 и ша рнков 2, расположенных по окруж ностн в обойме 3. Угол конуса (реко мендуется 5—6°) должен быть меньше угла трення между шариками и де талью. Принцип работы ЗУ тот же, чтг у конструкций, описанных выше.
Пружинные тактовые ЗУ применяю-: для работы с деталями типа тел вра щення массой до 30 кг в условиях массового производства.
Командные ЗУ. Наиболее распро странены конструкции клещевого типа Движение губок обеспечивается пнев мо-, гидро- или электроприводом Преимущества пневмопривода — пре стота, удобство подвода энергии (один шланг), отсутствие течи, легкость регулирования усилия зажима, возмож ность использования в агрессивных средах н зонах высоких температур, Недостаток — большие габаритные размеры прн сравнительно малых усилиях зажима. Гидропривод широко применяют, так как он обеспечивает значительные усилия зажима при малых габаритных размерах н его можно легко регулировать. Электропривод ввиду сравнительной сложности пока применяют ограниченно.
Широкое применение получили клещевые командные ЗУ с рычажными передаточными механизмами, обеспе чнвающимн выигрыш в усилии зажима детали.
На рис. 4 показаны клещевые ЗУ с гидроприводом н системой ломающихся рычагов, дающей значительное увеличение усилия зажима детали. В конструкциях, показанных на рнс. 4, а, б, гидроцнлнндр расположен между шарнирно закрепленными планками, связанными с рычажным механизмом. Зажимные губкн сменные н крепятся к этим планкам. Путем смены губок обеспечивается захват детали за внутреннюю (рис. 4, а) или за наружную (рис. 4, б) поверхность. В ЗУ, показанном на рис. 4, в, одна из губок установлена на качающейся планке, угловое положение которой относительно рычага может регулироваться винтом, что позволяет изменять
teife-j
Рис. 6. Широкодиапазоиные центрирующие ЗУ с реечными передаточным < механизмами для деталей типа тел вращенияРис. 6. Широкодиапазоиные центрирующие ЗУ с реечными передаточным < механизмами для деталей типа тел вращения
Рис. 6. Широкодиапазоиные центрирующие ЗУ с реечными передаточным < механизмами для деталей типа тел вращения
Рис. 6. Широкодиапазоиные центрирующие ЗУ с реечными передаточным < механизмами для деталей типа тел вращения
лии зажима объекта. На рис. 6 представлены примеры конструкций реечных шарикодиапазонных ЗУ для деталей типа тел вращения (разработка ЭНИМСа).
На рис. 6, а показано однопозицион- иое ЗУ, предназначенное для гладких и ступенчатых валов. Профиль губок обеспечивает центрирование валов в широком диапазоне размеров. Две пары поворотных губок 1 свободно сидят на осях 7. На губках закреплены зубчатые секторы 8, входящие попарно в зацепление с рейками 3, которые связаны рычагами 4, образующими шарнирный параллелограмм. Рычаги 4 шарнирно связаны с тягой 2 привода. Такое устройство обеспечивает независимую работу каждой пары губок, что необходимо для захватывания и центрирования ступенчатых валов. Участки 5 профиля губок имеют меньшую толщину по сравнению с толщиной участков 6. Это обеспечивает подхватывание и центрирование деталей, расположенных с угловым смещением, а также гарантирует центрирование ступенчатой детали.
На рис. 6, б показано двухпозиционное центрирующее широкодиапазон- иое ЗУ для валов, сокращающее цикл установки-снятия заготовок и обработанных деталей. ЗУ с заготовкой 11,
зажатой губками 10, сомкнутыми под действием пружины 8, переносится на линию центров станка. При этом губки ЗУ на позиции // под действием толкателя <3, имеющего свой привод 4, раскрыты (пружина 8 на позиции II сжата). При перемещении толкателя вверх пружина разжимается, приводя в действие рычаги 1 и рейки 9, вследствие чего губки позиции /I сжимаются, захватывая обработанную деталь. После высвобождения детали из патрона (центров) станка вращением шпинделя 5 через коническую шестерню 6 н зубчатый сектор 2 корпус 7 с губками поворачивается вокруг оси 12 так, что позиция I занимает положение позиции //, и заготовка 11 может быть установлена в патрон или центра станка.
На рис. 6, в, г показаны двухпальцевые центрирующие широкодиапазонные ЗУ, принцип действия которых аналогичен описанному выше. Устройство на рис. 6, г отличается тем, что одна из его губок укороченная, чем обеспечивается компактность конструкции и достигаются меньшие зазоры между деталями, лежащими в ориентирующей таре. Однако для таких конструкций требуется более точное совмещение осей симметрии ЗУ и детали перед ее зажимом.
взаимное расположение губок. На рис. 4, г приведена конструкция ЗУ, где для удержания детали используется усилие упругой деформации «пальцев».
На рис. 5, а показана схема пневматического рычажного ЗУ со сменными рабочими губками, что позволяет использовать его для работы с объектами различной формы. Аналогичное ЗУ для фланцев и колец показано на рис. 5, б; иа штоке 4 пневмоцилиндра 1 установлена планка 5, иа которой шарнирно закреплены тяги 2, связанные с поворотными рычагами 3. К рычагам крепятся держатели 6, несущие сменные губки 7. Переналадка на другой диапазон захватываемых поверхностей осуществляется путем перестановки осей тяг 2 в дополнительные отверстия планки 5 сдвига держателей 6 по рычагам 3 и смены держателей 3 или губок 7.
На рис. 5, в показано центрируют' широкодиапазонное ЗУ с параллел! ным перемещением губок. К корпусу шарнирно крепятся рычаги 1. В направляющих корпуса перемещаете тяга 4, связанная с приводом, иа к< торой закреплены оси рычагов 2 и . К средним точкам рычагов 2 присоед) йены концы рычагов 1. Длина рычаге 2 вдвое больше длины рычагов 1, шарнирные треугольники, образовав иые этими рычагами, являются равн бедренными, чем и обеспечиваете прямолинейность перемещения губок ' которые составляют вместе с тягой 4 рычагами 2 и 5 шарнирные параллел граммы.
В конструкциях механических 3 широкое применение нашли реечш передачи. По сравнению с рычажнь№ они имеют меньшие габаритные ра меры, обеспечивают большее раскр)' тие губок, но не дают выигрыша в ус
Ьис.
типа
7. Центрирующие ЗУ с реечными передаточными механизмами для деталей фланцев, дисков, зубчатых колес и т. п.
6 Козырев Ю. Г.
Центрирующее широкодиапазонное ЗУ (рис. 7, а) оснащено тремя рабочими губками специального профиля, на которых выполнены зубчатые секторы. Две губки 1 и 3 свободно сидят на общей оси. Зубчатые секторы губок 1 и 4 сцеплены с одинаковыми шестернями 5 и S, которые находятся в зацеплении с рейкой 7, соединенной с тягой 2 привода ЗУ. Зубчатый сектор губки 3 связан с промежуточным колесом 9, сцепленным с шестерней 8. При перемещении тяги 2 и рейки 7 все три губки поворачиваются к центру ЗУ на равные углы, центрируя деталь.
Центрирующее узкодиапазонное двухпозиционное ЗУ последовательного действия для фланцев (рис 7, б) имеет удлиненный прямоугольный корпус 5, у которого с двух сторон выполнены две пары направляющих. В направляющих перемещаются линейки 6, 10, 13, 14 с рифлениями, к которым винтами крепятся призмы 1, 2, 3, 4. На каждой стороне линейки попарно сцеплены между собой посредством реек и срезанных зубчатых колес 7 и 12. Такое соединение обусловливает встречное движение призм и центрирует детали. Линейки 6 и 10 приводятся в движение гидроцилиндрами 8 и 9, встроенными в ЗУ. Ход призм, ограниченный ходом цилиндров, определяет диапазон ЗУ в пределах одной размерной наладки. Переналадка с размера на размер производится перезакреплением призм. Одна из позиций ЗУ применяется в качестве загрузочной, вторая — в качестве разгрузочной. Места позиций меняют поворотом ЗУ на 180°. К руке робота ЗУ подвешено на цапфах 11 так, что может отклоняться на небольшой угол. Это обеспечивает благодаря специальным пружинам или другим приспособлениям прижим торца детали к зеркалу патрона станка.
Центрирующие широкодиапазонные ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач, показаны на рис. 8. В конструкции на рис. 8, а движение зажима детали от центрального валика /, на котором укреплена солнечная шестерня планетарной передачи, передается водилу,
а от него через конические шестерни 2 — двум зубчатым колесам 3, связанным с криволинейными рейками 4. Рейки нарезаны на планках, замыкающих шарнирные четырехзвенники, к которым крепятся губки 5. Конструкция отличается большим ходом губок и компактностью. В устройстве на рис. 8, б внутренние рычаги 3 и 4 через зубчатые секторы зацепляются с рейкой 6, соединенной с тягой привода ЗУ. Рычаги попарно (2, 3 и 4, 5) соединены с планками 7 и 8, несущими зажимные губки 9, и вместе с корпусом 1 образуют два шарнирных параллелограмма, обеспечивающих. прямолинейное симметричное перемещение губок, и, следовательно, центрирование коробчатых и плоских деталей (с губками 9) или тел вращения с разной ориентацией осей (с губками 1OV
Конструкции ЗУ с клиновыми передачами показаны в табл. 1. Устройство, приведенное на эскизе 2.2, благодаря клину, имеющему симметричные скосы, центрирует захваченную деталь. На эскизе 3.3 показана конструкция нецентрирующего ЗУ, применяемого в автоматических загрузчиках листоштамповочных и горячештамповочных прессов. Здесь одна из губок выполнена неподвижной, а клином служит скос на заднем конце поворотной губки.
Гамма центрирующих ЗУ фирмы Fujitsu Fanuc Ltd (Япония) показана на рис. 9. Кинематика центрирования ЗУ типа Т, М и ТМ та же, что у конструкции, приведенной на рис. 7, а. Различия заключаются в применении плоских губок, соединенных с поворотными рычагами и сохраняющих свое угловое положение благодаря шарнирным параллелограммам, а также в конструкции привода рычагов, осуществляемого пневмодвигателем через червячные передачи. Между собой ЗУ различаются характером крепления к руке робота. ЗУ типа Т закреплено на пружинах, расположенных симметрично относительно оси зажимаемого изделия, чем достигается прижим торца детали к базам во время загрузки оборудования. ЗУ типа А' закреплено жестко, но имеет привод который может поворачивать ЗУ вме
Рис. 8. Центрирующие широкодиапазонные механические ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передачРис. 8. Центрирующие широкодиапазонные механические ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передачсте с зажатым изделием вокруг оси симметрии на некоторый угол. Такая коррекция бывает необходима при обработке корпусных деталей для компенсации их поворота, который происходит при переносе деталей роботом с позиции на позицию. ЗУ типа ТМ имеет и пружинную подвеску, и механизм поворота.
Рис. 8. Центрирующие широкодиапазонные механические ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач
Рис. 8. Центрирующие широкодиапазонные механические ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач
ЗУ типов D представляют собой клещевые конструкции с пневмоприводом, у которых расположение осей не остается постоянным у захваченных деталей разных размеров. Погрешности при необходимости корректируются перепрограммированием перемещений руки ПР. Устройства Dr и Dz —- двух- позиционные, состоят из пары одинаковых по конструкции ЗУ: разгрузочного и загрузочного. Загрузочное ЗУ Подвешено к руке на симметрично расположенных пружинах для прижима торца заготовки к базам оборудования, а разгрузочное ЗУ закреплено жестко. По конструкции типы Dx и D^ различаются расположением загрузочного й разгрузочного ЗУ. В устройстве Ds
зажимиые призмы перемещаются вдоль продольной оси руки робота. Устройство D4 является зеркальным отображением устройства D3.
Жесткопрограммируемые механические ЗУ отличаются возможностью программирования ширины раскрытия губок. Многие из описанных выше широкодиапазонных устройств (см. рис. 5, а; 7, а и 8) при оснащении соответствующим приводом могут работать в таком режиме. Программирование ширины раскрытия губок дает возможность более тесно укладывать детали в ориентирующих магазинах, работать с деталями разных типоразмеров, облегчает сенсорное оснащение ЗУ и расширяет их функциональные возможности.
Вакуумные и электромагнитные захватные устройства. Сравнительные характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ приведены иас. 165. Видно, что вакуумные захватные устройства являются более универсальными.
6)
Рис. 9. Гамма центрирующих механических захватных устройств Fujitsu Fenuc Ltd (Япония):
а — тип Т; б — тип М; е — тип ТМ; г — тип D ° ~ ТИП °,; е ” ТИП D,: Ж —
Электромагнитные ЗУ
Вакуумные ЗУ
Пригодны только для намагничивающихся материалов
Пригодны только для плоских и ровных поверхностей для всех материалов
Возможна большая сила притяжения на единицу поверхности
Обеспечивают ограниченную силу притяжения для данной площади
Высокая точность базирования благодаря жесткости сердечника
Пониженная точность базирования из-за эластичности присосок
Сопутствует остаточный магнетизм, вызывающий опасность загрязнения и повреждения поверхностей детали , и захватного устройства
Необходимо отсутствие частиц между присосками и поверхностью детали
Быстрота захватывания детали
Требуется некоторое время для создания необходимого вакуума
Простота конструкции: катушки и сердечники могут быть легко изготовлены потребителем
Конструкция более сложная: необходима герметичность соединений, требуютси присоски и трубопроводы
Катушки нагреваются, ио конструкция долговечна
Срок работы конструкции ограничен
Основными элементами вакуумных ЗУ являются присоски и устройства Для создания вакуума. Простой и распространенный способ создания вакуума — с помощью эжекторов. Разрежение получается за счет энергии сжатого воздуха, поступающего из заводской сети. Одна из известных конструкций эжектора представлена иа рис. 10, а. Основа эжектора — тройник, в который вклеены или впаяны пробки с отверстиями малого диаметра. На эскизе 4.4 табл. 1 показано устройство с четырьмя при-
сосками, где разрежение создается эжектором, общим для всех присосок и установленным на раме захвата. В конструкциях нецентрирующих вакуумных ЗУ, приведенных в этой же таблице, эжекторы установлены на каждой присоске, причем оии выполняют также роль присоединительной арматуры воздухопровода.
Электромагнитные ЗУ (см. эскизы 3.5 и 4.5 табл. 1) часто компонуют из небольших электромагнитов, устанавливаемых на общей раме. Такие устройства обычно применяют для пере-
Сравнительные характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ:
носа фасонных, круглых, ребристых и решетчатых поверхностей, захватить которые вакуумными ЗУ затруднительно или невозможно. Иногда применяют ЗУ с постоянными магнитами, но в этом случае необходимы устройства для удержания детали на позиции разгрузки или оснащение ЗУ специальными сбрасывателями.
Подъемные электромагниты (рис. 10, б) состоят из корпуса 3, внутри которого размещены катушки магнита 2, защищенные от повреждений листом / из марганцовистой стали или латуни.
Присоски изготовляют из резины или пластика. На рис. 10, в показана конструкция присоски с шаровой опорой, которую можно закреплять к патрубку в любом положении. Обычно для захвата детали применяют несколько присосок.
Устройство для крепления удерживающих элементов (рис. 10, г) содер
жит корпус 4 с отверстиями, в которые помещены резьбовые втулки 8 с поперечно высверленными отверстиями, куда вставляют держатели 6, несущие вакуумные присоски 7 или магниты 9. К плоскости корпуса 4 держатели 6 прижимаются винтами 5, проходящими через втулки 8. Передвигая держатели в отверстиях втулок 8 и поворачивая их на нужные углы относительно корпуса 4, можно в широких пределах менять относительное расположение захватных элементов.
Захватные устройствам эластичными камерами применяют для переноса хрупких изделий небольшой массы, имеющих неправильную форму или значительные отклонения формы и размеров. Действие ЗУ основано на деформации эластичной камеры под действием давления воздуха или жидкости. На эскизе 2.6 табл. 1 показано двухместное ЗУ для переноса бутылок, а на эскизе 5.6—
устройство с эластичными пальцами. Внутренняя часть поверхности пальцев менее эластична, чем наружная, поэтому под действием давления воздуха или жидкости пальцы изгибаются и прибегают к детали, повторяя ее конфигурацию. ЗУ с эластичными камерами применяют для удержания деталей как за наружную, так и за внутреннюю поверхность.
Центрирующие ЗУ с расширяющимися эластичными камерами показаны на рис. 11. Камеру 4 крепят к корпусу / через промежуточное кольцо 3 (или шайбу 6) гайкой 2 и винтом 5. Сжатый воздух подается в камеру через просверленные отверстия в корпусе /. При подаче воздуха камера раздувается и удерживает деталь за внутреннюю (рис. 1 [, а) или наружную поверхность (рис. 11. б).
В табл. 2 приведены основные размеры ЗУ фирмы Simrit (ФРГ). Технические характеристики ЗУ, соответствующие рис. 11, а, приведены в табл. 3, а соответствующие рис. 11, б,— в табл. 4.
Базирующие ЗУ с изгибающимися эластичными камерами фирмы Simrit (ФРГ) для захватывания объектов за наружную поверхность показаны на рис. 12, а. На корпусе 4 закреплены базирующая призма 2 и пара эластичных камер Л соединенных с пневмоприводом посредством патрубков 3. У про-
Рис. 11. Центрирующие ЗУ с расширяющимися эластичными камерами фирмы Simrit (ФРГ)
филя камер жесткость переменная, поэтому при подаче сжатого воздуха камеры изгибаются и прижимают захваченную деталь к базирующей призме. Переналаживают ЗУ на другой типоразмер изделия перестановкой камер в пазах корпуса 4. Высоту расположения призмы 2 регулируют резьбовым держателем 5.
В табл. 5 приведены основные размеры ЗУ. Конструкция эластичных изгибающихся камер и их размеры приведены на рис. 12, б и в табл. 6.
При установке трех и более эластичных камер на общем корпусе можно получить различные базирующие ЗУ, позволяющие удерживать объекты произвольной формы: шары, электролампы, корпуса телефонных аппаратов и т. п.
Адаптивные захватные устройства. В ряде случаев ПР требуется оснащать датчиками внешней информации: о наличии объекта манипулирования, его форме, размерах, массе, состоянии поверхности, усилии его удержания, степени возможного проскальзывания и т. п. Часто наилучшим местом установки датчиков является ЗУ. В зависимости от сложности и характера решаемых задач конструкция адаптивных ЗУ может быть различной.
На рис. 13, а показаны общий вид и схема экспериментального антропоморфного трехпалого ЗУ. Фаланги пальцев трубчатые. Движения передаются через пропущенные внутри пальцев тросики, что делает конструкцию компактной. Фаланги сгибаются на ±45° в каждом шарнире, поэтому рабочая зона ЗУ больше, чем у человеческой руки при той же длине пальцев. 11 степеней подвижности трехпалой кисти обеспечивается благодаря двигателям постоянного тока, которые объединены в общий блок и вынесены за пределы ЗУ. Длина троса, связывающего шарнир пальца с приводом, около 1700 мм. Масса ЗУ 240 г, грузоподъемность 0,5 кг. Согласованное управление всеми приводами ЗУ — сложная задача, которую решают путем приспосабливания части приводов к работе остальных: движение ряда приводов программируется, а остальные управляются по усилиям. При
2. Основные размеры (мм) расширяющихся эластичных камер в захватных устройствах фирмы Simrit (ФРГ) — см. рис. 11
Размер
Типоразмер
003
005
007
008
009
010
011
D
12
21
35
44
55
51
60
Dv
15
24
39
49
62
57
68
d2
20,5
34,5
51,5
64,5
70,0
75,0
82,0
L
62
62
62
62
62 -
72
72
3. Технические данные (см. рис. 11, а) захватных устройств фирмы Simrit (ФРГ) для удержания деталей за внутреннюю поверхность
Параметр
Типоразмер
003
005
007
008
009
010
011
Рабочий диапазон изменения диаметров, мм
Удерживающая сила, Н, при захвате деталей:
16—
16,5
25—29
40—50
50—60
60—70
63—80
70—80
с ^mln
80
160
330
660
440
640
450
с ^тах
35
60
180
380
280
160
240
4. Технические данные (см. рис. 11, S’) захватных устройств фирмы Simrit (ФРГ) для удержания деталей за наружную поверхность
Параметр
Типоразмер
003
005
007
008
009
010
011
Рабочий диапазон измене-
11-5
20—11
34—20
43—34
54—43
50—40
59—54
ния диаметров, мм
Удерживающая сила, И, при захвате деталей:
С ^Щ1П
50
95
180
260
240
210
180
с ^гпах
50
120
220
330
380
220
220
этом активные и пассивные (по усилиям) режимы чередуются в зависимости от выполняемых операций.
Экспериментальное адаптивное ЗУ МН-1 показано на рис. 13, б. На наружных сторонах его губок установлены шесть тактильных датчиков 3,
построенных на основе микропереключателей. С их помощью фиксируется соприкосновение ЗУ с объектом. На внутренней поверхности губок, на их концах и на рычаге / между губками установлено 17 потенциометрических датчиков давления 2, 4 и 6. Два фото-
Рис. 13. Адаптивные захватные устройства
Основные размеры (мм) базирующих захватных устройств с изгибающимися эластичными камерами фирмы Simrit (ФРГ) — см. рис. 12, а
Размер
Типоразмер
001
003
004
005
L
90
165
165
220
В
26
24
24
40
Н
15
24
24
25
G
65
115
106
165
Основные размеры (мм) изгибающихся эластичных камер фирмы Simrit (ФРГ) — см. рис. 12, б
Размер
Типоразмер
001
003
004
005
L
36
65
92
130
В
10
20
28
40
D
9
18
25
36
Di
13
22
31
44
D.
15
25
36
51
к
24
49
69
97
L.
10
13
19
26
диода 5 обеспечивают локацию объекта и наведение ЗУ на него. ЗУ использовалось в экспериментах по поиску, опознаванию и сборке объектов.
В ЗУ экспериментального ПР, разработанного ЭНИМСом (рис. 13, в), предусмотрен выдвижной элемент 1, несущий силовой датчик 2, соединенный с щупом 3. В торцах зажимных губок 4 помещены фотодальномеры 5. ЗУ обеспечивает захватывание неориентированно расположенных деталей типа плоских дисков. Сначала при раскрытых губках и выдвинутом штыре 3 проводится сканирование поля расположения деталей. При соприкосновении щупа 3 с деталью с помощью датчика 2 определяется ее положение путем нахождения направления нормали к цилиндрической поверхности объекта. Затем ЗУ выводится на центр диска и
поворачивается вокруг продольной оси руки ПР, при этом фотодально меры находят свободные участки на ружной поверхности детали, которые могут быть использованы для ее захва тывания.
Элементы адаптации предусмотрень в ЗУ робота модели УМ160Ф2.81.01 К захватным устройствам этого робота крепится информационный модуль, позволяющий использовать в качестве магазинов для хранения деталей простейшие накопители в виде неподвижных ложементов.
Адаптивные ЗУ широко применяют при автоматизации сборочных операций.
Захватные устройства с приспособлениями для выполнения технологических операций расширяют область применения ПР и сокращают цикл его работы. Такие ЗУ могут быть командными, жесткопрограммируемыми или адаптивными. К их числу можно отнести ЗУ, показанные на рис. 9, которые оснащены приспособлениями для локальных перемещений заготовок при загрузке металлорежущих станков. Применяют ЗУ, оснащенные соплами для очистки сжатым воздухом поверхностей детали и станка, толкателями для отделения и сброса пресс-остатка при листовой штамповке, средствами запрессовки для выполнения монтажных работ и т. п.
На рис. 14, а показано ЗУ с приспособлением для измерения диаметра обработанной детали. В пазу одной из призматических губок ЗУ На плоских пружинах подвешена призма. На ней жестко закреплено сопло пневматического измерителя. При изменении расстояния между соплом и поверхностью детали из-за колебаний ее размеров изменяется расход воздуха в измерительной системе.
На рис. 14, б показано вакуумное ЗУ для съема изделий с термопласто- автоматов, снабженное пневматическими ножницами для отрезки литника. Размещение приспособления для отрезки непосредственно на ЗУ позволяет совмещать во времени эту операцию с переносом изделия от термо- пластоавтомата к таре (или к холо-
Рис. 14. ЗУ с приспособлениями для выполнения технологических операций
дильной установке), а также производить отрезку литника до того, как материал затвердеет и приобретет склонность к растрескиванию.
Особенно часто оснащают дополнительными приспособлениями ЗУ, пред- назначеные для автоматизации сборочных операций, где требуется сочетание действий, связанных с переносом и соединением деталей. В ряде случаев сам сборочный инструмент служит и захватным устройством.
Захватные устройства и инструмент для выполнения сборочных операций. Захватные устройства обеспечивают присоединение деталей, изменение положения, а также перенос деталей и собранного изделия. На рис. 15 показано ЗУ для работы с деталями типа корпусов и фланцев. К корпусу 3 сверху крепят хвостовик 1 с фланцем 2 — элементы системы автоматической смены ЗУ, а сбоку — пнем- моцилиидр 5, предназначенный для
раскрытия губок 9, которые для зажима детали сводятся пружиной 10. Губки свободно поворачиваются на осях, установленных в вилке, смонтированной на поворотной плите 4. Поворот плиты вокруг оси х—х иа 90 и 180° осуществляется благодаря передаче шестерня 6 — рейка 11, причем рейка нарезана на конце тяги 7, соединенной болтом 8 со штоком гидро-или пневмоцилиндра, размещенного внутри руки ПР. Губки поворачиваются либо с помощью реечной передачи рейка 12 — зубчатый сектор 16 (рис. 15, а), либо с помощью клина и разжимных роликов 15 (рис. 15, б). На рейке 12 или иа клине 13 смонтирован струйный датчик 14, подающий команду иа останов руки ПР при подходе к детали, расположенной в магазине в виде стопы. Пневмоцилиндр 5 и датчик 14 подключаются к силовой и измерительной сетям и к пневмоэлектропреобразователю с помощью пневморазъема, ответная часть которого установлена на фланце 2.
Рис. 15. Широкодиапазонное ЗУ для выполнения сборочных операций с деталями типа валов, колец, корпусов или фланцев
Рис. 16. Инструмент для захватывания и монтажа подшипников в отверстие базовой детали .
Инструмент для выполнения сборочных операций достаточно разнообразен. Ниже приведены примеры отдельных конструктивных решений.
Соединение деталей по цилиндрическим поверхностям — операция, наиболее часто встречающаяся в машиностроении (установка подшипников, валов, вкладышей и манжет в корпус). Требуется высокая точность взаимного расположения сопрягаемых поверхностей и траектории перемещения или компенсации погрешностей взаимного расположения деталей.
Погрешности взаимного расположения компенсируют двумя принципиально различными способами.
Активный способ — с примеие иием датчиков, измеряющих усилия г моменты, возникающие при сопряже. нии деталей, и выдающих команды не дополнительные перемещения испол нительных узлов ПР и ЗУ.
Пассивный способ — с приме нением кинематических элементов и приспособлений, устанавливаемых обычно непосредственно на сборочном ЗУ или инструменте, которые обеспе чивают «автопоиск» сопрягаемых по верхностей. Дли «автопоиска» на сопрягаемых деталях необходимо иметь соответствующие вспомогательные поверхности: фаски, скосы и т. п.
Первый способ наиболее универсален, однако требуется оснащение сборочного оборудования широким набором средств адаптации. Второй способ менее универсален, но требуются меньшие затраты времени на выполнение сборочной операции, а сенсорное оснащение ограничивается устройствами поиска детали и контроля ее наличия на сборочной позиции.
На рис. 16 показан инструмент для захватывания и монтажа подшипника качения в базовый корпус по посадке H7/h6, на примере которого можно проиллюстрировать возможность компенсации погрешностей по второму способу при сопряжении жестких деталей. В корпусе 8 по направляющим скольжения 7 и 9 перемещается рабочий шток 10, головка // которого связана со штоком гидроцилиидра привода, расположенного внутри руки ПР. Пневмодатчик 19, установленный на стакане 4, подключен к пневморазъему 6 воздухопровода 5. Он контролирует наличие в сборочном инструменте монтируемой детали (подшипника).
Детали, подлежащие установке (диски, кольца, подшипники и т. п.), устанавливают на начальной позиции в кассетах. Сборочный инструмент, установленный в руке ПР, размещается над первой верхней деталью соосно с ней и опускается ходом руки ПР вниз. При этом рабочий шток 10 находится в крайнем верхнем положении, а прессующий шток 16 висит на упоре 14. Между монтируемой деталью (подшипником) и фланцем прессующего штока расположен сепаратор
(диск 21 с шариками 2d), прикрепленный к штоку эластичной струной 22. Монтируемая деталь 23 центрируется и захватывается тремя подпружиненными губками 1 с усилием, выбираемым в соответствии с массой детали. При движении инструмента вниз деталь 23 перемещает прессующий шток до тех пор, пока его фланец не перекроет датчик 19. По команде датчика движение инструмента вниз прекращается, и инструмент вместе с деталью 23 поднимается и перемещается иа сборочную позицию. Стакан 4 располагается соосно отверстию в корпусе и прижимается к его торцу. Усилие прижима контролируется силовым датчиком, встроенным в руку ПР. По команде иа выполнение соединения встроенный в руку ПР гидроцилиндр перемещает рабочий шток 10, который через гайку 12 со сферическим торцом передает усилие иа шаровую поверхность упора 13, укрепленного на прессующем штоке 16. Прессующий шток по направляющим 15 и 17 перемещается внутри стакана 4, который на сферической опоре 2 вмонтирован в корпус 8 и предохранен от осевого перемещения стопорным кольцом 3, а от проворота — штифтом 18. Перемещаясь вниз, прессующий шток устанавливает (запрессовывает) деталь 23 в отверстие базовой детали (корпуса).
Компенсация смещения осей сопрягаемых деталей происходит при радиальном перемещении присоединяемой детали под действием усилий, возникающих при контакте заходных фасок сопрягаемых поверхностей. Сепаратор (20—21) уменьшает сопротивление радиальному перемещению детали.
Для надежного соединения деталей несовпадение их осей не должно превышать 0,5 размера радиусной и 0,8 размера прямолинейной заходной фаски (на той детали, где фаска большего размера), а отклонение от перпендикулярности торца (по которому базируется рабочая часть сборочного инструмента) оси отверстия в базовой детали (корпусе) должно быть не более 0,1—0,2 мм на 100 мм. Самоуста- иовка инструмента по торцу базовой детали (корпуса) допускает значительные (до 1,5 мм иа 100 мм) перекосы
монтируемой детали в приспособлении.
Переналадка инструмента, показанного на рис. 16, заключается в регулировании положения губок /, усилий их сжатия и положения датчика 19, а также в установке сепаратора соответствующих размеров.
При монтаже деталей, одна из которых является нежесткой, несовпадение их осей компенсируется упругой деформацией присоединяемой (нежесткой) детали или ее элементов. На рис. 17 показан инструмент для запрессовки армированной резиновой уплотнительной манжеты с пружиной в гнездо базового корпуса. Инструмент состоит из цилиндрического корпуса / с хвостовиком и фланцем для под-
Рис. 17. Инструмент для запрессовки резиновой уплотнительной манжеты до (а) и в момент (б) запрессовки. Положение оправки инструмента относительно манжеты до (в) и после (е) насадки
Рис. 18. Широкодиапазоииое вакуумное ЗУ для установки прокладок из листового материалаРис. 18. Широкодиапазоииое вакуумное ЗУ для установки прокладок из листового материаласоединения к руке ПР. Внутри корпуса расположена подпружиненная оправка 2, вылет которой ограничен упором 3. На оправке на двух полуосях 4, проходящих через пазы 9 в корпусе 1, смонтирован рычаг 6, представляющий собой полувтулку, несущую с одной стороны щуп 5, а с другой — кулачок 7, взаимодействующий с закрепленным на оправке 2 пневмодатчиком 8. При опускании инструмента в накопитель манжета 10 надевается иа
Рис. 18. Широкодиапазоииое вакуумное ЗУ для установки прокладок из листового материала
Рис. 18. Широкодиапазоииое вакуумное ЗУ для установки прокладок из листового материала
оправку 2, диаметр которой соответ ствует диаметру уплотняемого вала, и удерживается на ней силой трения При этом манжета отжимает щуп 5. Рычаг 6 поворачивается, перекрывае. кулачком 7 сопло датчика 8, и дви жеиие вниз руки ПР прекращается Затем инструмент с захваченной май жетой перемещается иа сборочиук позицию. Упор 11 (рис. 17, б), уста иовлеиный в приспособлении 13 и<а сборочной позиции, центрирует базо вую деталь 12, а также служит направляющей для манжеты. При запрессовке манжеты оправка 2 упи рается торцом в упор 11, а корпус 1, продолжая двигаться вниз, сжимает пружину и запрессовывает манжету в гнездо. Затем инструмент перемещается вверх и удаляется из зоны сборки.
При присоединении манжета центрируется наружной (монтажной) поверхностью по заходной фаске /, выполненной в отверстии базовой детали. Смещение осей оправки и манжеты не должно превышать размера фаски С на оправке. Вылет оправки выбирают в зависимости от конструкции манжеты.
Применяя соответствующие насадки иа корпусе 1 и оправке 2, можно использовать инструмент, показанный иа рис. 17, для запрессовки армированных резиновых уплотнительных манжет с наружным диаметром 32— 125 мм в гнезда базовых деталей типа корпусов, крышек, стаканов и т. п. Для уменьшения деформации манжет и облегчения входа в них оправок, манжеты и гнезда можно смазывать минеральным маслом, что облегчает монтаж и предотвращает повреждение манжет.
Установка плоских прокладок из листового материала производится с помощью электромагнитных или вакуумных ЗУ. Вакуумные ЗУ обеспечивают большую точность устаиова, и их работа не зависит от материала прокладок. На рис. 18 показано вакуумное ЗУ, выполненное в виде цилиндрического корпуса 1, где закреплен сменный диск 5, в пазах которого установлены присоски 6 с эжекторами 12 и струйный датчик 7. Число присосок выбирают в зависи
Рис. 19. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наружных плоских пружинных колец по ГОСТ 13942—68 (конструкция ЭНИМС)Рис. 19. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наружных плоских пружинных колец по ГОСТ 13942—68 (конструкция ЭНИМС)мости от формы, размеров и массы прокладки. Воздух подается от силовой пневмосети через ответную часть пневморазъема 2, патрубок 3 и трубки 9 в корпус 1, где размещен распределитель 4. К струйному датчику 7 ъозр^х подается через патрубки 8 и 10. Струйный датчик 7 формирует команды на останов руки ПР при контакте присосок ЗУ с прокладкой // и на перемещение руки на сборочную позицию. На исходной позиции прокладки располагаются стопой в ориентирующем магазине. Инструмент переналаживается сменой дисков 5, установкой соответствующего числа присосок и регулировкой их положения в пазах дисков, а также перенастройкой положения датчиков 7. При смене дисков (три типоразмера) подобные ЗУ могут быть использованы для работы с картонными и текстолитовыми прокладками, имеющими размеры: D,
Рис. 19. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наружных плоских пружинных колец по ГОСТ 13942—68 (конструкция ЭНИМС)
Рис. 19. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наружных плоских пружинных колец по ГОСТ 13942—68 (конструкция ЭНИМС)
равный 28—37, 40—95, 100—220 мм и соответственно Dv равный 42—48, 54—НО, 120—250 мм, a Da, равный 55—65, 70—130, 145—280 мм.
Установка наружных и внутренних плоских пружинных колец. Инструмент для захватывания и установки наружных плоских пружинных колец в канавки деталей типа валов показан на рис. 19. Внутри корпуса 1 проходит тяга 2, связанная с приводом, размещенным в руке ПР. Там же размещена втулка 5, прижимаемая пружинами 8 к подшипнику 3. На диаметрально противоположных сторонах втулки 5 вырезаны два фигурных окна 6, имеющих наклонный 12 и два горизонтальных (13 и 14) участка, а в корпусе / вырезаны продольные пазы 4. Концы штифта 7, соединенного с тягой 2, через фигурные окна 6 входят в пазы 4. На торце втулки 5 закреплена насадка 9, несущая подвижный упор 23,
два регулируемых толкателя колец 15 и подпружиненный штырь 16 для установки монтируемого пружинного кольца 17. Регулирование толкателей 15 осуществляется их передвижением в пазах детали 20. Планка 22 служит ограничителем поворота втулки 5.
Инструмент располагают иад кассетой с ориентированными пружинными кольцами 17. Он опускается, касаясь торцами иасадки 9 и планки 19 на кольце 17. При этом установочные штыри 16 и 18 входят в отверстия проушин кольца 17. Пневмодатчик, зафиксировав наличие монтируемой детали, формирует сигнал, включается привод ЗУ, и тяга 2 движется вверх. Штифт 7 поворачивает втулку 5 относительно корпуса 7, разжимая монтируемое кольцо 17 и возвратную пружину 21, прикрепленную одним концом к планке 22, установленной на корпусе ЗУ, а другим — к насадке 9. При разжиме монтируемое кольцо 17 фиксируется в углублении на установочных штырях 16 и 18 подпружиненным упором 11, который установлен на выдвижной скобе 10 и подводится под два регулируемых толкателя 15. Затем инструмент перемещается соосно валу, закрепленному в сборочном приспособлении, и опускается, надевая разжатое кольцо 17 на вал до тех пор, пока изменится сигнал пневмодатчика, что свидетельствует о наличии канавки. При опускании тяги 2 штифт 7 освобождает фигурные окна 6, вследствие чего втулка 5 разворачивается под действием возвратной пружины 21 и монтируемого кольца 17, которое охватывает канавку сопрягаемого вала. Продолжая опускаться, штифт 7 доходит до горизонтальных участков фигурных окон б и смещает втулку 5 вместе с насадкой 9, которая с помощью двух регулируемых толкателей 15 сталкивает монтируемое кольцо 17 в канавку вала, освобождая установочный штырь 18. Другой штырь 16, высота которого превышает толщину кольца 17, упирается в торец упора, смонтированного в сборочном приспособлении, и утапливается. При движении инструмента вверх все его элементы занимают исходное положение. Инструмент для захватывания и уста
новки внутренних плоских пружинных колец в выточки отверстий базовых деталей (корпусов, крышек и т. nJ показан на рис. 20. Внутри корпуса / проходит тяга 2 со штифтом 6, в верхней части которой ввернут наконечник 13, соединяющий тягу с приводом. Концы штифта 6 через два противоположных продольных паза 12, прорезанных в корпусе 1, входят в фигурные окна 5 внешней втулки 4, установленной через упорный подшипник 3 коаксиально относительно корпуса 1. Между втулкой и корпусом установлено пружинное кольцо 7, аналогичное монтируемому пружинному кольцу 9, так, что один конец кольца 7 закреплен на корпусе, а другой — на втулке 4. На боковой стороне корпуса 1 снизу закреплен пружинный упор 8, а на торце с противоположной стороны — установочный штырь 10. Второй штырь 11, подпружиненный пружиной 14, смонтирован на торце втулки 4. Расстояние между штырями равно межосевому расстоянию отверстий в проушинах недеформироваиного кольца 9 и задаетси пружинным кольцом 7. Длина штырей больше толщины монтируемого кольца 9. На установочных штырях выполнены углубления 15, длина которых равна толщине монтируемого кольца. На концах штырей имеются конусные участки 16, облегчающие введение их в отверстия кольца 9.
Монтируемые кольца 9 расположены стопой в ориентирующем магазине на начальной позиции. Инструмент перемещается соосно стопе и опускается до касания торцом втулки 4 плоскости верхнего кольца. При этом установочные штыри 10 и 11 входят в отверстия в проушинах монтируемого кольца. При движении тяги 2 вверх штифт 6 поворачивает внешнюю втулку 4 относительно корпуса 1, сжимая пружинное кольцо 7 и монтируемое кольцо 9 (посредством штырей 10 и //), которое фиксируется углублениями 15 этих штырей. Пружинный упор 8 препятствует провисанию и срыву монтируемого кольца. Затем инструмент перемещается соосно отверстию в базовой детали и опускается в него, не доходя до выточки на высоту установочного штыря 10.
Рис. 20. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки отверстий базовых деталей плоских пружинных колец (конструкция ЭНИМС)Рис. 20. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки отверстий базовых деталей плоских пружинных колец (конструкция ЭНИМС)При движении тяги 2 вниз штифт 6 высвобождает внешнюю втулку 4 так, что она проворачивается относительно корпуса 1. Установочные штыри 10 и 11 расходятся, а пружинное коль- ‘ цо 9 расходится до тех пор, пока не коснется стенок отверстия базовой детали. При дальнейшем движении вниз тяги 2 штифт 6 опускает втулку 4, которая сталкивает монтируемое кольцо 9 в выточку, освобождая при этом . установочный штырь 10. Штырь 11 утапливается специальным упором, расположенным в сборочном приспособлении, и выходит из контакта с коль- - Цом 9, которое, разжимаясь, устанав-
Рис. 20. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки отверстий базовых деталей плоских пружинных колец (конструкция ЭНИМС)
Рис. 20. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки отверстий базовых деталей плоских пружинных колец (конструкция ЭНИМС)
Ливается в выточке внутреннего от- -;* верстия базовой детали. При дви- •^ Кении инструмента вверх втулка 4 S ПоД действием пружинного кольца 7
поворачивается и занимает исходное положение.
Инструмент для сборки резьбовых соединений показан на рис. 21. Инструмент предназначен для захвата, наживления и завинчивания винтов. В корпусе 9 размещен пневмодвигатель с ударным механизмом. Корпус прикреплен к хвостовику 5. Пневморазъем 22 и трубопровод 21 служат для подачи воздуха из сети к пневмодвигателю, который вращает шпиндель 11. На шпинделе установлен с возможностью осевого перемещения торцовый ключ 12, подпружиненный пружиной 13. На корпусе закреплен кронштейн 10, несущий датчик 15 контроля положения торцового ключа 12 относительно корпуса. В корпусе расположены переключатель реверса
Рис. 21. Инструмент для автоматической сборки резьбовых соединений (конструкция ЭНИМС)Рис. 21. Инструмент для автоматической сборки резьбовых соединений (конструкция ЭНИМС)ТО Не менееТО Не менееИсполнение IИсполнение IИсполнение ЛИсполнение ЛРис. 22. Места Р00-1— 78Рис. 22. Места Р00-1— 78dDxdi/, не менееD.Dv не менееАtп •я " 2 я я 5О Я uiliИсполнение IИсполнение II1018М46302632202030М574040424304052Мб9606453486076М81290926346890ПОМ101514413084110120140М1015180160847140160184М1218240208105182200232М1624300264125230dDxdi/, не менееD.Dv не менееАtп •я " 2 я я 5О Я uiliИсполнение IИсполнение II1018М46302632202030М574040424304052Мб9606453486076М81290926346890ПОМ101514413084110120140М1015180160847140160184М1218240208105182200232М16243002641252307. Основные размеры (мм) мест крепления сменных захватных устройств согласно РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рис. 22)7. Основные размеры (мм) мест крепления сменных захватных устройств согласно РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рис. 22), * Число крепежных отверстий., * Число крепежных отверстий.вых отверстий по*ГОСТ 1414°0-8°ИеИНе цеитРальиого Угла “ежДУ «*“« «Репеж- t. 2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение канавки размером hxt необязательно.вых отверстий по*ГОСТ 1414°0-8°ИеИНе цеитРальиого Угла “ежДУ «*“« «Репеж- t. 2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение канавки размером hxt необязательно.
Рис. 21. Инструмент для автоматической сборки резьбовых соединений (конструкция ЭНИМС)
Рис. 21. Инструмент для автоматической сборки резьбовых соединений (конструкция ЭНИМС)
ТО Не менее
ТО Не менее
Исполнение I
Исполнение I
Исполнение Л
Исполнение Л
Рис. 22. Места Р00-1— 78
Рис. 22. Места Р00-1— 78
d
Dx
di
/, не менее
D.
Dv не менее
А
t
п •
я " 2 я я 5
О Я uili
Исполнение I
Исполнение II
10
18
М4
6
30
26
3
2
20
20
30
М5
7
40
40
4
2
4
30
40
52
Мб
9
60
64
5
3
48
60
76
М8
12
90
92
6
3
4
68
90
ПО
М10
15
144
130
8
4
110
120
140
М10
15
180
160
8
4
7
140
160
184
М12
18
240
208
10
5
182
200
232
М16
24
300
264
12
5
230
d
Dx
di
/, не менее
D.
Dv не менее
А
t
п •
я " 2 я я 5
О Я uili
Исполнение I
Исполнение II
10
18
М4
6
30
26
3
2
20
20
30
М5
7
40
40
4
2
4
30
40
52
Мб
9
60
64
5
3
48
60
76
М8
12
90
92
6
3
4
68
90
ПО
М10
15
144
130
8
4
110
120
140
М10
15
180
160
8
4
7
140
160
184
М12
18
240
208
10
5
182
200
232
М16
24
300
264
12
5
230
7. Основные размеры (мм) мест крепления сменных захватных устройств согласно РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рис. 22)
7. Основные размеры (мм) мест крепления сменных захватных устройств согласно РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рис. 22)
, * Число крепежных отверстий.
, * Число крепежных отверстий.
вых отверстий по*ГОСТ 1414°0-8°ИеИНе цеитРальиого Угла “ежДУ «*“« «Репеж- t. 2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение канавки размером hxt необязательно.
вых отверстий по*ГОСТ 1414°0-8°ИеИНе цеитРальиого Угла “ежДУ «*“« «Репеж- t. 2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение канавки размером hxt необязательно.
со штоком 24 и кольцо реверса 8 с каналами 7. В зависимости от положения кольца 8 воздух подается в один из каналов, обеспечивая «правое» или «левое» вращение шпинделя. Тяга 2 ,фиксируется вхвостовике от проворота винтом26, скользящим по
пазу 25 приосевом перемещении
тяги. На тяге также выполнен винтовой паз 4. При осевом перемещении винта 1 и тяги 2 штифт 3 скользит по винтовому пазу, поворачивая шток 24 на угол 90° и тем самым реверсируя вращение шпинделя. Осевое перемещение тяги выполняется с помощью
штока гидро- или пневмоцилиндра, который располагается внутри руки ПР. На торцовом ключе выполнено гнездо 18, соответствующее по форме головке винта, и кольцевой выступ 19, соединенный посредством шлангов 14 к 16 с расположенной на фланце 6 нижней частью 23 пневморазъема. Завинчивание винта контролируется по относительному положению торцового ключа и корпуса.
Винт захватывается из накопителя магнитным элементом 17 и подносится к базовой детали. Сжатый воздух через пневморазъем 22 и трубопровод 2/ поступает к пневмодвигателю. Шпиндель 11 начинает вращаться, осцилли руя при этом вдоль оси. Происходит наживление винта. При завинчивании шпинделю сообщают рабочее движение вдоль оси резьбового соединения Оправка 20 с базирующим элементом 17 утапливается в гнезде 18 завинчиваемым винтом, входящим в это гнездо. Перемещение руки ПР и шпинделя в осевом направлении продолжается и тогда, когда вследствие каких-либо причин соединения не произошло, например винт заклинило. В этом случае торцовый ключ, оставаясь неподвижным в осевом направ леиии, кольцевым выступом 19 взаимодействует с датчиком 15. При этом давление в измерительном канале пневмодатчика повышается и подается команда на прекращение осевого перемещения шпинделя в течение заданного времени. Если по прошествии определенного времени сигнал исчезнет (прокручивающийся торцовый ключ сместится вместе с болтом и кольцевой выступ 19 «откроет» датчик), то поступит команда на дальнейшее осевое перемещение на заданную глубину свинчивания. Если после выдержки времени пневмодатчик останется включенным, то от системы управления роботом поступит сигнал на реверс и отвод инструмента.
Крепление захватных устройств (см. ГОСТ 26063—84). Конструкция мест крепления ЗУ. Рекомендуются два исполнения мест крепления ЗУ: сменные и быстросменные. Конструкции мест крепления и размерные ряды разнообразны. В РТМ 2 Р00-1—78 в качестве конструктив-
креплений сменных ЗУ
ного исполнения мест крепления сменных ЗУ рекомендовано фланцевое крепление, причем на руке ПР выполняется фланец с центрирующим отверстием по оси и с резьбовыми отверстиями вокруг него. Такая конструкция позволяет размещать часть элементов ЗУ внутри руки ПР, осуществлять связь ЗУ, не имеющих встроенного привода, с приводом, находящимся в
(размеры см. табл. 7) согласно РТМ 2
руке, являясь при этом простой и универсальной. Предусмотрено два исполнения фланцев: круглой и квадратной формы, причем координаты резьбовых отверстий в обоих случаях остаются постоянными (для данного типоразмера) и оба исполнения креплений — взаимозаменяемы (рис. 22 и табл. 7).
РТМ 2 Р00-1—78 рекомендует байонетное крепление, которое может ис-
Рис. 23. Места креплений быстросменных ЗУ (размеры см. табл. 8):
/ — гнездо, выполненное в руке робота; 2 — хвостовик захватного устройства; 3 — приспособление угловой фиксации захватного устройства относительно руки робота
пользоваться как для быстрой ручной, так и для автоматической смены ЗУ. Узел крепления (рис. 23) включает гнездо 1, выполненное на руке ПР, хвостовик 2 захватного устройства и приспособление 3 для его угловой фиксации. При установке хвостовик ЗУ вводится в гнездо с одновременным отжимом упора 3, затем ЗУ поворачивается на 90° (см. вид А—4), и упор 3 заскакивает в отверстие, выполненное иа фланце ЗУ. Для смеиы ЗУ требуется повернуть его относительно гнезда на 90° и вынуть из гнезда. Конструкция и размеры приспособлений для угловой фиксации ЗУ по отношению к руке ПР зависят от конструкции руки и не регламентируются. Основные размеры узла крепления, выполненного в соответствии с конструкцией иа рис. 23, приведены в табл. 8, а допустимые крутящие и изгибающие моменты для мест крепления — в табл. 9 и 10.
Механизм автоматической смеиы ЗУ выполняется на основе нормализован-
s. Основные размеры (мм) мест крепления быстросменных захватных устройств, согласно РТМ 2 Р00-1—Is (см. рис. 23)
9. Допустимые крутящие моменты (Н-м) для мест крепления сменных захватных устройств согласно РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рнс. 22)
Исполнение
Диаметр базового отверстия, мм
10
20
40
60
I
4
12
30
80
II
4,4
12
30
80
Исполнение
Диаметр базового отверстия, мм
90
120
160
200
I
310
400
770
1845
II
180
230
440
1050
10. Допустимые изгибающие моменты (Нм)в местах крепления сменных захватных устройств (см. рис. 22)
Исполнение
Диаметр базового отверстия, мм
10
20
40
60
I
20
50
140
400
II
20
50
140
400
Исполнение
Диаметр базового отверстия, мм
90
120
160
200
I
1300
1700
3300
7800
II
900
1100
2200
5200
ного быстросменного крепления согласно рнс. 23. Схема механизма представлена на рис. 24. ЗУ, предназначенные для автоматической смены, помещаются в магазинное устройство, которое может быть выполнено в виде неподвижной стойки или поворотного диска с соответствующими гнездами 1. Каждое ЗУ опирается на торцовую поверхность стойки фланцем 8 и центрируется цилиндрическим пояском 9 по гнезду, имеющему форму отверстия с вырезом для прохода верхней части корпуса захвата. Угловое положение ЗУ определяется штифтом 2.
Угловая фиксация ЗУ в руке робота 7 осуществляется фиксатором, который представляет собой подпружиненную скалку 4 с роликом 3. Он закрепляется во втулке 5, помещенной на руке робота 7. От поворота скалка удерживается винтом н связана также с рукояткой 6 для ручной расфиксацин ЗУ. На рисунке показана установка ЗУ в гнездо 1 магазина перед раскрытием байонетного замка (схема соответствует взятию ЗУ из магазина). Поскольку штифт 2 магазина входит в тот же паз 10 фланца 8, что и ролик фиксатора 3, то в момент установки ЗУ в магазин, показанный на рисунке штифт 2 отжимает фиксатор 4, что обеспечивает поворот руки робота 7 с фиксатором на угол 90°, что необходимо для раскрытия байонетного замка. При повороте руки 7 на угол 90° ролик 3 отжатого фиксатора катится по поверхности фланца 8. После поворота на угол 90° рука 7 уходит вверх, оставляя ЗУ в гнезде магазина 1.
При взятии ЗУ из магазина рука, перемещаясь вертикально, надевается иа его хвостовик. При этом фиксатор повернут на 90° относительно паза. Взаимодействуя с фланцем 8, фиксатор отжимается. При повороте руки на 90° байонетный замок замыкается, ролик 3 при этом катится по поверхности фланца 8. В конце поворота ролик 3 оказывается на торце штифта 2. Далее рука поднимается, увлекая за собой инструмент, причем паз 10 ЗУ сходит со штифта 2, а фиксатор входит в него сверху под действием пружины. Для смены ЗУ вручную расфиксация осуществляется рычагом 6.
Рис. 24. Механизм автоматической смены ЗУ (конструкция ЭНИМС)
Расчет захватных устройств. М е- ханическне захватные устройства. Расчет механических ЗУ включает нахождение сил, действующих в местах контакта заготовки и губок; определение усилий привода; проверку отсутствия повреждений поверхности детали при захватывании; расчет на прочность деталей ЗУ. Последний расчет ведется по обычным методикам расчета деталей машин. Кроме того, приводится методика построения профиля центрирующих поворотных губок ЗУ согласно рис. 6.
Расчет сил, действующих в местах контакта захватного устройства с объектами манипулирования, ведется по формулам табл. 11. Различают следующие схемы удержания объекта в механическом ЗУ:
деталь поддерживается губкой ЗУ, силы трения мало влияют на механизм удержания детали (схема 4 в табл. 11);
деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном влиянии сил трения (схема 2 и 5 в табл. 11);
деталь удерживается силами трения (схемы 3 и 6 в табл. 11).
На практике обычно встречается сложное нагружение ЗУ, при котором имеет место комбинация описанных случаев (см. схему 2 в табл. 11), прн этом в процессе манипулирования объектом характер нагрузки ЗУ и
11. Формулы дли расчета сил, действующих в местах контакта заготовки и элементов захвата
Продолжение табл. 11
Расчетная схема
3 е S ° * в
Эскиз
Расчетные формулы
R.
1
с
2
3
4
t
С
Q
«г
с
?*z
\*1
Для аRt = -^Q\Ri-4-Q.
Для б
Rx =
P<2;
R*=—yQ.
" расчетные формулы
Ф1 = 90°, ф2 = ф;
_ sin ф — ц cos ф
n cos ф + 2ц sin ф ’
п1
COS ф-|-2ц sin ф
■■sin 0 [sin фу — з1пфА — — ц (cos фу — cos Фа)] —
— (1 — ц2) Sin (фу — Фа)
‘(1-Ц2)[81п(ф1-фа) +
+ sin (ф2 — фз) + sin (фз — ф1)]
где i, j, к = 1, 2, 3; i=# j ^ к.
е = о
Nt = --
Нsin (фу —фа)
sin (q>i — ф2 + sin (ф2 — фз) ++ 81п(ф3—ф1)
где i, /, к = 1, 2, 3; i ф / #= к.
sin фу — ц cos фу
Nl ~sin (Ф1 + ф2) — 2ц cos (Ф1 + фа) ’
где 1, / = 1, 2; i ^ j.
Обозначения. Q — расчетная нагрузка, I — размер захвата; с — расстояние от точки приложения нагрузки до рассматриваемой губки захвата; Rn — реакция на п-ю губку захвата; 0 — угол между осью заготовки и силой Rn; N^ — усилие контактирования между заготовкой и губкой; ф^ — угол между проекцией силы Rn на плоскость и силой N^; ц, — коэффициент трения губки захвата с заготовкой (для иезакаленных губок без насечки из стали 45, 50 ц, = = 0,12-4-0,15, для закаленных губок в виде гребенки с острой насечкой из стали 65Г, 60С2, У8А, У10А при твердости HRC 55 ц. = 0,3-4-0,35).
схемы удержания детали могут изменяться. Поэтому расчет должен вестись для критического случая нагрузок.
Расчет усилий привода ведется по формулам табл. 12, где рассмотрены примеры применения клиновых, рычажных и реечных передаточных механизмов.
Определение напряжений на поверхностях контакта ЗУ с объектом манипулирования может потребоваться как при расчете ЗУ, так и при установлении возможности повреждения объекта при его захватывании и удержании. В ряде случаев, особенно при удержании детали благодаря силам трения, Усилия, действующие в местах контакта с ЗУ, бывают значительными. Это может привести к повреждению Поверхности деталей, что недопустимо при их чистовой обработке, или к по- преждению зажимных губок ЗУ. Контактные напряжения ок должны быть
меньше допустимых [ак]. Формулы определяющие напряжения на поверхностях контакта заготовки с ЗУ, приведены в табл. 13, значения коэффициента т — в табл. 14.
Приведенный модуль упругости материалов 5пр подсчитывают по формуле
_ 2ЕзагЕ3уПр Е3аг + ^ЗУ ’
где Езаг — модуль упругости материала заготовки (объекта манипулирования); Езу — модуль упругости материала губок ЗУ.
Построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых захватных устройств для деталей типа тел вращения. К механическим ЗУ клещевого типа, предназначенным для манипулирования ступенчатыми валами и фланцами, часто предъявляются требования обеспечения центрирования деталей при изменении их диа-
Формулы для расчета усилий привода для основных групп захватных устройств
Формулы для расчета контактных напряжений при захватывании заготовки губками захватного устройства
Формула для определения сил Р (Н)
Схема
Общий случай
m M;tg(₽ + p)
для симметричных губок 2A4ytg (Р + р) .
."' Ьт\р ’
т = 2; т]р = 0,9; ₽ = 44-8°; р == 1°10' — при осях на подшипникахскольжения; р = 3° — при осях наподшипниках качения
Общий случай
т
У Mucosa
для симметричных губок
р 2М,-со8а , Ир ’
Пр = 0,9-г-0,95
• Общий случай
т
2 2 М,
/=1
тсЗДр
для симметричных губок
4Mj . ^С^сПр
Пр =0,94
Обозначения, т — число губок захвата; Mi — удерживающий мок
меит (Н-м) для /-й губки, Mi = ^ А^созф/ [a^ tg ф; ± с; — ц (а^ ± с; tg ф;)]; 1 = 1
N; — сила контакта, определяемая формулами табл. 11, Н; к — число точек контакта; а^, с^ — расстояния от точки поворота губки до Z-й точки контакта, м; Ф/ — угол контакта, °; ц, — коэффициент трения между губкой и заготовкой; р — приведенный угол трения, учитывающий сопротивление осей рычагов, °; у — угол клина, °; Лр — коэффициент полезного действия механизма; b — размер рычага, м; a — угол рычага, °; тс — модуль сектора, м; zc — полное число зубьев сектора.
Схема
Формула
Обозиачеиия. N — сила, действующая в месте контакта захвата с заготовкой и определяемая формулами табл. 39; £'пр — приведенный модуль упругости материалов губки захвата и заготовки; I — ширина губки захвата, см; d — диаметр заготовки, см; г — радиус губок захвата, см; тп — коэффициент, зависящий от отношения наименьшего радиуса к наибольшему из двух соприкасающихся поверхностей (см. табл. 14).
метров, происходящем в результате обработки. Такие ЗУ оснащают поворотными губками криволинейной формы (см. рис. 6). Губки должны быть профилированы так, чтобы обеспечивать в определенном диапазоне Центрирование шеек вала (или фланца) различного диаметра. Верхние части губок делают одинаковой ширины, а нижние срезают так, чтобы они заходили одна за другую. Это позволяет надежно центрировать вал даже в том случае, когда в зоне действия губок оказывается ступень с перепадом диаметров.
14. Значения коэффициента ш
2г d
т
2г d
т
1,0
0,388
0,4
0,536
0,9
0,4
0,3
0,6
0,8
0,42
0,2
0,716
0,7
0,44
0,15
0,8
0,6
0,468
0,10
0,97
0,5
0,49
0,05
1,98
в зависимости от отношения —та
Рис. 25. Схема, поясняющая построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых ЗУ для деталей типа тел вращенияРис. 25. Схема, поясняющая построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых ЗУ для деталей типа тел вращенияri = R sina —^-;ri = R sina —^-;r2 = R sin a + -^- .r2 = R sin a + -^- .тдтдРис. 26. Адаптивное механическое ЗУ с многозвенными пальцами: а — кинематическая схема привода паль- цев; б — звено пальцаРис. 26. Адаптивное механическое ЗУ с многозвенными пальцами: а — кинематическая схема привода паль- цев; б — звено пальца15. Формулы для проверки условий удержания детали вакуумными и магнитными захватами15. Формулы для проверки условий удержания детали вакуумными и магнитными захватамиОбозначения, р — сила вакуумного или магнитного притяжения» Н; т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а — ускорение захвата, м/с; 6 — угол (°) между вектором ускорения и осью 2, совпадающей с осью захвата; ф — угол (°) между проекцией ускорения на плоскость перпендикулярно к оси z н осью у; р — коэффициент трения между заготовкой в захватом (для металлических захватов и стальных заготовок ц « 0,17; для резиновых манжет н стальных заготовок р = 0,3); &$ — коэффициент запаса; й« — коэффициент, учитывающий смещение точки приложения подъемной силы и центра тяжести заготовки (для круглых захватов к* = —;—-—, где г — средний радвус\Дхуплотнительной поверхности захвата, Дх — смещение осв захвата в центра тяжести заготовки^.Обозначения, р — сила вакуумного или магнитного притяжения» Н; т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а — ускорение захвата, м/с; 6 — угол (°) между вектором ускорения и осью 2, совпадающей с осью захвата; ф — угол (°) между проекцией ускорения на плоскость перпендикулярно к оси z н осью у; р — коэффициент трения между заготовкой в захватом (для металлических захватов и стальных заготовок ц « 0,17; для резиновых манжет н стальных заготовок р = 0,3); &$ — коэффициент запаса; й« — коэффициент, учитывающий смещение точки приложения подъемной силы и центра тяжести заготовки (для круглых захватов к* = —;—-—, где г — средний радвус\Дхуплотнительной поверхности захвата, Дх — смещение осв захвата в центра тяжести заготовки^.
Рис. 25. Схема, поясняющая построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых ЗУ для деталей типа тел вращения
Рис. 25. Схема, поясняющая построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых ЗУ для деталей типа тел вращения
ri = R sina —^-;
ri = R sina —^-;
r2 = R sin a + -^- .
r2 = R sin a + -^- .
тд
тд
Рис. 26. Адаптивное механическое ЗУ с многозвенными пальцами: а — кинематическая схема привода паль- цев; б — звено пальца
Рис. 26. Адаптивное механическое ЗУ с многозвенными пальцами: а — кинематическая схема привода паль- цев; б — звено пальца
15. Формулы для проверки условий удержания детали вакуумными и магнитными захватами
15. Формулы для проверки условий удержания детали вакуумными и магнитными захватами
Обозначения, р — сила вакуумного или магнитного притяжения» Н; т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а — ускорение захвата, м/с; 6 — угол (°) между вектором ускорения и осью 2, совпадающей с осью захвата; ф — угол (°) между проекцией ускорения на плоскость перпендикулярно к оси z н осью у; р — коэффициент трения между заготовкой в захватом (для металлических захватов и стальных заготовок ц « 0,17; для резиновых манжет н стальных заготовок р = 0,3); &$ — коэффициент запаса; й« — коэффициент, учитывающий смещение точки приложения подъемной силы и центра тяжести заготовки (для круглых захватов к* = —;—-—, где г — средний радвус
\Дх
уплотнительной поверхности захвата, Дх — смещение осв захвата в центра тяжести заготовки^.
Обозначения, р — сила вакуумного или магнитного притяжения» Н; т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а — ускорение захвата, м/с; 6 — угол (°) между вектором ускорения и осью 2, совпадающей с осью захвата; ф — угол (°) между проекцией ускорения на плоскость перпендикулярно к оси z н осью у; р — коэффициент трения между заготовкой в захватом (для металлических захватов и стальных заготовок ц « 0,17; для резиновых манжет н стальных заготовок р = 0,3); &$ — коэффициент запаса; й« — коэффициент, учитывающий смещение точки приложения подъемной силы и центра тяжести заготовки (для круглых захватов к* = —;—-—, где г — средний радвус
\Дх
уплотнительной поверхности захвата, Дх — смещение осв захвата в центра тяжести заготовки^.
Для точного центрирования заготовки профиль губок аппроксимируется дугами окружности. При этом погрешность центрирования
(Дтах — Д mln)4 t(r2 я40967? 3ё Р ’
где £)тах, ^тт — возможный перепад диаметров зажимаемых деталей, мм; R — радиус поворота губок, мм, Р — угол, получаемый построением (рис. 25).
Исходными параметрами при построении профиля губок являются диапазон диаметров зажимаемых деталей (Dmax и £>min) и центральный угол между точками контакта губок с деталью 2а. Рекомендуются Dmax/Dm\n = 2,5 и 2а = 40-ь 50°. Последовательность построения профиля показана на рис. 25. Размер R между центром зажимаемого вала и осью поворота губки выбирается конструктивно и должен быть больше dcp = = ^max + ^mm ^зт0чек в и С очер-
чивают дуги профиля радиусами гг и г2. Эти точки лежат на расстоянии R/2 от оси поворота губки. Горизонтальная координата точек В и С
R л определяется по формуле а = -g- ctga.
Радиусы дуг профиля губок:
Профили губок симметричны. Ес л; обе губки поворачиваются вокруг об щей оси (точка А), то точки контакт; губок с деталью располагаются сим метрично. Если губки имеют разные оси поворота (Ai и Д2), т0 точки кон такта детали с профилями радиуса г удаляются, а с профилями радиус; г2 — сближаются. Центральный угол q между осями поворота губок и центроь детали О (угол Д1ОД2) рекомендуете! выбирать в пределах 0 ^ ф ^ (2a — — 40°).
Захватные устройств; с многозвенными паль ц а м и. Пример конструкции адаптив него механического ЗУ с многозвен ными пальцами приведен на рис. 26 Звенья приводятся в действие шкиво тросовым передаточным механизмом Известные способы фиксации предме тов с помощью ремней или лент даю1 возможность манипулировать тольк< объектами выпуклой формы, что су жает область применения показанной ЗУ. Шкивы 1 и трос 2 предназначены для освобождения, а блок шкивов - и 5 с тросом 3 — для захватывай^ объекта. Трос 3 охватывает больше! шкив 4 со стороны звена, ближне! к опорному звену пальца, а со сто роны, ближней к концу пальца, охва тывает малый шкив 5. Трос 2 последо вательно охватывает шкивы 1, имею
Расчетные формулы
^Щ-еео$0о + «со$9)> > g sin фо sin 0о + a sin ф sin 0;
»*(-4л;-гсо8в’+асо80)>
> g cos фо sin 0e + a cos ф sin 0
ф = Фо = 90°;
M^“*C°S0e + aC°S0)>
> | g sin 0o + a sin 0 |
Фо = ф = 90°; 0O = 0°;
-^-g + a cos o)>a sin0
Фо = Ф - 90°; 0O = 90°;
(-^Ь;-асо80)>г+а^п0
Фо = ф = 90°; 0, = 0 = 0°;
1Щ>8^а
щие одинаковые диаметры. При подаче команды на захват объекта трос 3 натягивается, создавая крутящий момент в первом звене до соприкосновения его с объектом. Затем крутящий момент передается следующему звену и так до последовательного охвата объекта всеми звеньями ЗУ. После завершения охвата объекта необходимое давление q звеньев на объект может быть получено дальнейшим натяжением троса 3 с усилием Ро. Давление на единицу ширины звена при равной длине всех звеньев Ц = 1 = = const и равном диаметре больших шкивов 4: q = —^-^Pg, где п- число звеньев; D — диаметр больших шкивов 4; I — длина звеньев пальца; Ро — сила натяжения троса 3 (см. рис. 26).
Вакуумные и магнитные захватные устройства. Вакуумные захватные устройства. Сила вакуумного притяжения Рв. п= = ^Р3У (Ра Рв)> где Ар 0,85 коэффициент, учитывающий возможное изменение атмосферного давления и свойств уплотнителя; Рзу — эффективная площадь действия захватного устройства; ра — атмосферное давление; рв — остаточное давление в камере присосов; Рв. п — удерживающее усилие захватного устройства.
Для вакуумных захватных устройств с уплотнительным кольцом, соединенных с вакуумным насосом, давление внутри полости присосов принимают равным давлению разрежения, создаваемому насосом. Для вакуумных захватных устройств без уплотнительного кольца и для неуправляемых ЗУ с уплотнительным кольцом разность давлений принимают ра — рв = = (0,03-0,035) МПа.
Для круглых ЗУ с уплотнительным кольцом Р3У = (0,6—0,7) Рд, где FH — площадь поверхности, ограниченная наружной линией контакта ЗУ с объектом манипулирования.
Магнитные захватные устройства. Сила притяжения электромагнита определяется формулой Максвелла Ра =
(7п)2,
пер-витков обмотки; F — площадь по
верхности соприкосновения груза с по люсами электромагнита; RB, RM — магнитное сопротивление на участкам пути магнитного потока соответственно воздушном и металлическом.
Наличие примесей (марганца, серы, фосфора, никеля и т. п.) в материале объекта манипулирования снижает подъемную силу электромагнита.
Формулы для проверки возможности удержания объектов вакуумными и магнитными захватными устройствами приведены в табл. 15.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
Выбор типа привода зависит от функционального назначения ПР. Основ ными факторами, определяющими вы бор типа привода, являются назначе ние и условия эксплуатации ПР, гру зоподъемность и требуемые динамические характеристики конструкции, вид системы управления. Независимо от вида привода к нему предъявляются следующие общие требования: минимальные габаритные размеры и высокие энергетические показатели, обес печивающие большую величину отно шения выходной мощности к массе; возможность работы в режиме автоматического управления и регулирова ния с обеспечением оптимальных за конов разгона и торможения при минимальном времени переходных процессов; быстродействие — осуществление движений исполнительных меха низмов с высокими скоростями и малой погрешностью позиционирования; малая масса элементов привода при высоком КПД всей конструкции; обеспечение безопасности (путем минимизации времени торможения, легкости отключения привода и снятия прикладываемого усилия, блокирования привода и сохранения положения исполнительных механизмов при команде «Стоп»); возможность встраивания систем охлаждения и терморегулирования для обеспечения приемлемых тепловых режимов работы привода и стабильности его характеристик; надежность элементов конструкции; удобство монтажа, обслуживания, ремонта и переналадки; низкий шум.
Промышленные роботы оснащают электрическими, пневматическими и гидравлическими приводами.
Элементы электроавтоматики и электропривода промышленных роботов. Устройства электроавтоматики ПР обеспечивают логическое преобразование выходных сигналов устройства управления, а также сигналов датчиков ПР н связанного с ним оборудования и устройств; силовое преобразование выходных сигналов устройства управления до уровня, необходимого для срабатывания соответствующих силовых элементов (магниты, пускатели и т. п.). Логическая и силовая части электроавтоматики располагаются, как правило, в электрическом шкафу, где размещается и блок питания. В состав электроавтоматики входят датчики различных типов (путевые выключатели, реле давления н т. п.), обеспечивающие контроль отдельных параметров работы ПР. Обычно эти датчики используют для ограничения перемещений отдельных звеньев механической системы, для фиксации исходного (нулевого) положении звеньев по всем координатам, а также в качестве датчиков положения при цикловом управлении отдельными степенями подвижности (зажим-разжим, кантование захватного устройства и
т. п,). Выбор типов датчиков определяется условиями их работы. Бесконтактные путевые выключатели применяют там, где частота включений достаточно высока. Контактные конечные выключатели применяют в качестве аварийных для ограничения перемещений или контрольных для проверки исполнении цикловых команд по отдельным степеням подвижности. От коротких замыканий и перегрева электроаппаратуру и коммуникации защищают автоматическими выключателями, реле и предохранителями. Характеристики различных типов устройств электроавтоматики приведены в табл. 16—19.
В состав электропривода входят усилители мощности, управляемые двигатели, передаточные механизмы, датчики обратной связи по скорости и по положению, сравнивающее устройство.
Широкое распространение получил дискретный (шаговый) привод, имеющий две разновидности: привод с управляющим шаговым двигателем (ШД) и промежуточным усилителем момента, выполненным в виде следящей гидравлической системы; привод с силовым ШД, соединенным непосредственно с исполнительным механизмом через механическую передачу
16. Технические даииые конечных выключателей
Выключатель
Ток
Номинальное напряжение, В
Номинальная сила тока продолжительного режима, А (максимальная сила тока нагрузки, мА)
Число циклов, млн (погрешность, мм)
МП 1100
Переменный (50—60 Гц) Постоянный
380, 500
. 220
4
2,5
1,6
1,6
ВПК 2000
Переменный (50—60 Гц) Постоянный
<500
<220
6
4
2,5
2,5
Б В К-201
ВТП-101-24
Постоянный
24
(83)
(d=o,l)
(180)
(±0,025)
17. Технические данные автоматических выключателей
Выключатель
Число полюсов
Номинальная сила тока, А
Число циклов
А К-63 АЕ-2000
1—3
1—3
0,6—63
10—100
25 000
80 000
Примечание. Напряжение, Б: 500 — при переменном токе; до 220 — при постоянном токе.
18. Технические данные тепловых реле
Реле
Номинальная сила тока, А
Предел регулирования напряжения, Б
РТН-10
РТН-25
^10 ^25
0,75—1,3 0,75—1,3
19. Технические данные магнитных пускателей
Пускатель
Наибольшая мощность (кВт) управляемого электродвигателя переменного тока (частота 50 — 60 Гц при напряжении 380 Б)
Число циклов под нагрузкой *
ПМЕ-100
4
1200
ПМЕ-200
10
600
• При периоде включения
40 % от общего времени работы.
(например, модели ЕС-5, ЕС-10, ЕС-20, разработанные в НРБ). Расширяется применение следящих приводов иа базе электродвигателей постоянного тока, позволяющих обеспечить простую и надежную схему управления. Разработаны электродвигатели с плоским и гладким роторами, позволяющими повышать быстродействие и обладающими малым моментом ииерцни.
Весьма перспективным является при меиеиие малоииерциоииых высокомо меитных электродвигателей, в которы? вместо обмотки возбуждения исполь зуются постоянные магниты из магнит иых материалов с высокой коэрцитиь иой силой, что позволяет зиачительнс повысить показатели удельной мощ иости и получить высокую кратиост тока и момента по отношению к нс мииальиым.
Легкость регулирования, бесшух иость, отсутствие трубопроводов, легкость эиергоподводов, простота мог тажа и наладки, достаточно высоки' показатели надежности — положител! иые стороны для применения электрс привода в конструкциях ПР. Сдержи вающим фактором являются низки, показатели удельной мощности: для применения в конструкциях ПР и установки непосредственно иа испо. иительиых звеньях электродвигателе должны иметь удельную мощности 150 Вт/кг. Этим показателям в иаи большей мере отвечают современные электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов
Асинхронные двигатели в приводах ПР не получили пока широкого рас простраиеиия из-за сложности и вы сокой стоимости электронных пре образователей, обеспечивающих регу лирование частоты вращения.
В табл. 20 приведены технические данные электронных преобразователей предназначенных для регулирование частоты вращения электродвигателей В табл. 21—36 приведены основные технические данные электродвигатс лей, применяемых в составе электро приводов ПР. В табл. 37 (см. с. 204 даиы характеристики комплектны? электроприводов, рекомендуемы? для ПР.
Гидропривод и аппаратура. Высо кая энергоемкость, быстродействие, ма лая инерционность, относительно вы сокая жесткость статических иагрузоч иых характеристик (за счет малой ежи маемости рабочих жидкостей), воз можность реализации автоматической управления и регулирования скорост! исполнительных механизмов, простота конструкции, надежность и низка; стоимость обеспечивают широкое при менеиие гидропривода в конструкция?
ПР в большом диапазоне грузоподъемности (свыше 10 кг). К недостаткам гидропривода относятся возможность утечек и необходимость введения устройств для охлаждения рабочей жидкости.
В гидроприводах цикловых ПР применяют следующие основные типы исполнительных гидродвигателей, которые могут сочетаться с различными конструкциями механических передач: линейные гидроцилиндры с поступательным движением штока, поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного вала, гидромоторы.
В табл. 38—42 приведены технические данные гидродвигателей и комплектных электрогидравлическнх приводов, выпускаемых в СССР и за рубежом. В табл. 43—50 приведены технические данные исполнительных гидродвигателей и комплектных гидроприводов, разработанных в СССР.
В гидроцилиндрах ЦРГ и поворотных гидродвигателях ДПГ предусмотрена возможность регулирования режимов торможения в конце рабочего хода. Рабочая жидкость — минеральные масла вязкостью 12—250 мм2/с со степенью очистки не грубее 14-го класса по ГОСТ 17216—71. Температура масел 0—60°.
Скорость перемещений исполнительных гидродвигателей регулируется дросселями. Для запирания полостей при выключении гидравлики применяют гидрозамки клапанного типа или блокирующие распределители с электро- или гидроуправлением.
В ПР с числовыми СПУ (позиционными и контурными) иашли применение два типа комплектных гидроприводов: электрогидравлические следящие приводы с линейными гидроцилин- Драми (типа ПЭГС) и гидродвигателями (поворотные приводы типа СП), работающие по замкнутой схеме; электрогидравлические шаговые приводы вращения и линейные электрогидравлические шаговые приводы Г28-2. Электрогидравлические следящие приводы ПЭГС и СП комплектуют элек- , трогидравлическими усилителями УЭГ-8 или УЭГ-85 и встроенными датчиками обратной связи по положению. Рабочая жидкость — минеральные
масла вязкостью ие более 40 мм2/с при температуре 10—60 °C.
Шаговые электрогидравлические приводы работают по разомкнутой схеме, из-за чего возникает опасность потери информации о положении выходного звена. Поэтому при их применении необходимо оснащать звенья ПР дополнительными датчиками положения. Линейные электрогидравлические приводы Г28-2 могут комплектоваться датчиками положения штока цилиндра. Электрогидравлические шаговые приводы вращения Э32 Г18-2 применяют для осуществления значительных (свыше 2—3 м) перемещений вспомогательных органов ПР в сочетании с винтовыми или реечными механическими передачами.
В гидроприводах ПР применяется широкая номенклатура распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры. Наибольшее распространение получила малогабаритная аппаратура с условным проходом до 6 мм. Питание гидросистем ПР — от насосных установок с непрерывным или ступенчатым изменением подачи рабочей жидкости. Широкое применение находят пневмогидравлические аккумуляторы с эластичным разделителем полостей и поршневые. В роботах с цикловым управлением тонкость фильтрации рабочей жидкости обычно 25 мкм, при применении комплектных электрогидравлических приводов — 10 мкм. Информация по применяемому в ПР гидрооборудованию имеется в специализированных каталогах этих изделий.
Пневматический привод получил широкое применение в конструкциях упрощенных ПР грузоподъемностью до 20 кг. Это обусловлено следующими свойствами: быстродействием, связанным с высокой скоростью срабатывания пневматических исполнительных механизмов; относительной простотой конструкции линейных пневмоцилиндров и поворотных пневмодвигателей, способных реализовать требуемые движения без использования сложных механических передач; сравнительной легкостью реализации принципов агрегатно-модульного построения конструкций ПР в широком диапазоне компоновок механических систем; иа-
Страна (фирма)
Привод
Мощность, кВт
Диапазон изменения частоты вращения, МИН”1
Номинальная сила тока, А
Силовая схема якорного преобразователя
Структурная схема привода
Способ управле-
группами вентилей
Наличие реакторов
Полоса пропускания, Гц
США (Contravec)
сюо
0,15—
1,4
1000
5—10
Транзисторная широтно- нмпульсная
Двухконтурная с регулированием по току и скорости
Широтноимпульсная модуляция
Нет
ADB380
12—96
1000
30—240
Шести- импульсная тиристорная
Раздельный
2
США (Lucas Нарег- Loop)
HLV
8—20
500
50—150
Трехфазная, однополу- пернодная с уравнительными токами
HLV
4
500
150
Двухфазная, однополу- пернодная
HLV
64
100
—
Трехфазная, однополу- периодная
ФРГ (Bosh)
D60
12
2000
40
Трех- импульсная тир исторная
Независимый
D60
16
2000
60
Италия
122R
10—60
5000
75
Трехфазная,
Раздельный
200
\
/ Япония / А20В (Fujitsu / Fanuc)
' 40
1000
116
Шестифазная двухполу- периодная
Независимый
Франция (Sempar- beks)
VAR
До 0,3
1000
10
Транзисторная широтноимпульсная
Широтно- импульсная модуляция
Нет
НРБ (ГХО ЭЛПРОМ)
ЕВ
1,2—4,8
5000
10—80
Тиристорная трехимпульс- ная с регулированием уравнительных токов
Двухконтурная с подчиненным регулированием по току и скорости
Раздельный
2
12
ЧССР (MES)
PHR
0,8—4,6
10 000
25—250
Тиристорная трех импульсная с нулем
С обратной связью по току
20
ПНР (ARENA)
TNP
3,6—6
5000
30
Тиристорная трехимпульс- ная с регулированием уравнительных токов
С обратной связью по скорости
12
СРР (Электротехника)
2—4,6
20 000
25—250
Тиристорная шестиимпульс- ная с нулем
Двухконтурная с регулированием по току
2
20
СССР
ЭТУ3602
До 30 кВт
1000 или
10 000 в зависимости от испол
нения
10; 40;
100
Две трехфазные мостовые
Сглаживающий 1 или 2
33
20. Технические данные электронных преобразователей
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ”ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
Продолжение табл. 20
Страна (фирма)
Привод
Мощность, кВт
Диапазон изменения частоты вращения, мин-1
Номинальная сила тока, А
Силовая схема якорного преобразователя
Структурная схема привода
1
Способ управле-
группами вентилей
Наличие реакторов
Полоса пропускания, Гц
о
ч: 5 В Я га
к
га
□
о
в
X
га о 01 О
О 0
СССР
этзс (ЭТЗР)
11
1000
До 60
Две трехфазовые однополу- периодные
Одноконтурная с обратной связью по скорости и упреждающим токоограниче- нием
Совместно согласованное
2
20
ЭТ6 (6)
До 11
10 000
До 100
Две шестифазные нулевые
Двухконтурное подчинение регулируемого параметра
2
40
ЭТ6-3 (2)
0,75;
1,1, U-
1,1; 1,1
10 000
До 20
2 шт. на одном магнитопроводе, специального изготовления
40
ПРП-1
ПРП-2
0,18— 0,55
1000
15
Транзисторный преобра
' Широтно-
Сглаживающие, специального изготовления
70
зователь с шнротно- импульсной модуляцией
L
ЭШИР-1
0,18— 0,75 0,18— 0,55 0,18—
1,5
1 000
10 000
30 000
в зависимости от испол
нения
16
ная мо
дуляция
Сглаживающие
ЭШИР-1-1 80 Гц;
ЭШИР-1-2 120 Гц
•о S ш О 1а И
S
CD ь ГО 3 го л
Е
> ш
О 3 >
к X S
со еп
5У3608
0,96;
1,5;
2,88;
5,55;
11,5; 23
10 000 и 1000
16; 25; 50
Трехфазная мостовая с тиристорным коммутатором
Двух контурная подчиненного регулирования
Раздельное
Сглаживающий
25
ЭТЗИ
0,05— 2,0
1000 и 10 000
20
Две трехфазные нулевые
Одноконтурная с обратной связью по скорости и упреждающим токоограниче- нием
Согласованное
Два уравнительных реактора
18
Р4В
До 0,09
10 000
До 6,5
Транзисторная широтно- нмпульсная
Двухконтурная замкнутая по частоте вращения н току якоря двигателя
Широтно- импульсная модуляция
Нет
70
Примечания. 1. Силовой трансформатор в комплект поставки не входит. 2. Число рабочих квадрантов 4.
21. Технические данные асинхронных двигателей серии 4А (СССР)
Электродвигатель
з s 5х ч
X g
ч 4
Я о Я X х
5 О
X S
к Ё?
Sgs я ° А о О К X у я
О с
я
as
о
X х
Момент инерции, кг* м2
X “ я о о к Н Е 3
Я ч ч
X
8
м
м
4А50А2УЗ
0,30
0,09
4,0
0,98-10-4
60
174
104
3,3
4А50В2УЗ
0,40
0,12
4,0
1,07-10-4
60
174
104
3,3
4А56А2УЗ
0,60
0,18
4,0
16,6- ю~4
60
194
120
4,5
4А56В2УЗ
0,83
0,25
4,0
18,6-IO*4
100
194
120
4,5
4А63АЗУЗ
1,23
0,37
4,5
30,5-10"4
100
216
130
6,3
4А63В2УЗ
1,83
0,55
4,5
36-ю-4
100
216
130
6,3
4А71А2УЗ
2,50
0,75
3000
5,5
39-Ю-4
100
285
170
15,1
4А71А2УЗ
3,66
1,1
5,5
42-10"4
100
285
170
15,1
4А802УЗ
5,00
1,5
6,5
73-10"4
120
300
186
17,4
4А80В2УЗ
7,33
2,2
6,5
85-10"4
120
320
186
20,4
4А90В2УЗ
10,00
3,0
6,5
1,41 - IO"4
120
350
208
28,7
4А10052УЗ
13,33
4,0
7,5
2,37-10"2
120
365
235
36,0
4А100Ь2УЗ
18,33
5,5
7,5
3-10-2
120
395
235
42,0
4А50А4УЗ
0,40
0,06
2,5
1,15-10~4
40
174
104
3,3
4А50В4УЗ
0,60
0,09
2,5
1,3-Ю'4
40
174
104
3,3
4А56А4УЗ
0,80
0,12
3,5
28-10-4
60
194
152
4,5
4А56В4УЗ
1,20
0,18
3,5
31,5-10-*
60
194
152
4,5
4А63А4УЗ
1,67
0,25
4,0
49,5-10"4
60
216
164
6,3
4А63В4УЗ
2,47
0,37
4,0
55-Ю-4
100
216
164
6,3
4А71А4УЗ
3,67
0,55
1500
4,5
52-Ю-4
100
285
201
15,1
4А71В4УЗ
5,00
0,75
4,5
57-10" 4
100
285
201
15,1
4А80А4УЗ
7,33
1,1
5,0
1,29-10'2
100
300
218
17,4
4А80В4УЗ
10,00
1,5
5,0
1,33-ю-2
120
320
218
20,4
4А90В4УЗ
14,33
2,2
6,0
2,24-10"2
120
350
243
28,7
4А10054УЗ
20,00
3,0
6,0
3,47-10~2
120
365
263
36,0
4А100В4УЗ
23,33
4,0
>
6,0
4,5-10"2
120
395
263
42,0
4А112М4УЗ
36,67
5,5
7,0
7,0-10"2
120
452
260
56,0
22. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДП (СССР)
Электро-
Номииаль-
к S те Я
те те
О Е
Я
Момент
Длина
Диа-
двигатель
ный момент, Н* м
| а
SSs
X о
U х as
инерции,
—
*
О о X s
о X х
8
ДП-35
6-10"2
0,025
3000
3,6
0,86-10-»
136
35
0,9
ДП-40
9,55-10"2
0,04
3000
4,5
1,9-10-»
145
40
1,1
ДП-50
14,3-Ю-2
0,06
3000
5,8
2,5-10-»
167
50
2,0
ДП-60
21,6-10"2
0,09
3000
7,5
5,5-10-5
187
60
2,9
23. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДПУ (СССР)
Электро-
Ч S
Номинальная
Номинальная частота
Я Н
ах
^х
Момент
Длина
Диаметр
Я
двигатель
я В
X X
М0Щ-. ность, кВт
вращения ,
инерции, кг* м8
о з ♦ X хХ
мин”1
£ О К Е
мм
8
ДПУ-160
0,5
0,18
3000
5
0,17-10"3
172
130
130
ДПУ-200
1,7
0,55
3000
5
0,81-Ю"3
180
180
180
ДПУ-240
3,5
1,1
3000
5
1,33-ю-3
170
230
230
24. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДК-1 (СССР)
Электродвигатель
Номинальный момент, Н*м
Номинальная мощность, кВт
Перегрузка по моменту
Момент инерции, кг* м2
Дли-
Диаметр
Масса, кг
м
и
ДК1-1.7
1,7
0,17
4,1
1,1-Ю-3
375
165
12,7
ДК1-2.3
2,3
0,23
4,1
1,55-10-3
408
165
15,5
ДК1-3.5
3,5
0,35
5,2
1,95-IO’3
441
165
18,2
ДК 1-5,2
5,2
0,5
6
2,0-10"3
507
165
23,7
Примечание. Номинальная угловая скорость 1000 мин*1.
25. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДК-2 (СССР)
Номинальный
Номинальная
грузка
Момент
Длина
Диаметр
Масса,
двигатель
момент, Н* м
мощность, кВт
по моменту
инерции, кг* м8
мм
кг
ДК2-1.7
1,7
0,17
4,1
0,001
390
123
12,5
ДК2-2.3
2,3
0,23
4,1
0,0012
430
128
17
ДК2-3,5
3,5
0,35
5,2
0,002
470
132
21
ДК2-5.2
5,2
0,5
6
0,0028
510
143
25
Примечание. Номинальная угловая скорость 1000 мин”1.
26. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ПБВ (СССР)
Электродвигатель
Номинальный момент, Н*м
kS
Ч н'
Я о я х
О О X X
О Е
а и я
as W о X х
Момент инерции, КГ’ м8
Температурная постоянная, мни
Дли-
Диаметр
8
мм
ПБВ-100М
ПБВ-IOOL
7,16
10,5
0,75 1,1
9
9
0,01
0,013
60
70
476
536
192
192
29
35
Примечание. Номинальная частота вращения 1000 мин *.
27. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ПБВ-112 (СССР)
Электродвигатель
Номинальный момент, Н-м
Номинальная частота вращения, мнн“*
Q. S
С в
Температурная постоянная, МИИ
Длина
Диаметр
Я я
£
м
м
ПБВ-1125
14
750
9
0,035
60
515
220
45
ПБВ-112М
17,5
600
10
0,042
70
555
220
51
ПБВ-112Б
21
500
10
0,049
80
595
220
57
Примечание. Номинальная мощность 1,1 кВт.
28. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии А (СССР)
Электро- двига-
а з
^Х
Номинальная частота враще-
2
Момент инерции.
Я
я 5
Дли-
Диа-
й 2
иия, мин-1
° о х s
X s
г- О L з
£ О Я
8
90S-A
10
2,5
2500
11,2
0,008
30
564
168
32
90М-А
13
3,25
2500
И,2
0,009
30
589
168
36
90L-A
17
4,25
2500
11,3
0,015
40
619
168
38
112S-A
21
4,20
2000
11,5
0,025
40
610
218
55
112М-А
28
5,60
2000
11,5
0,027
40
645
218
62
112L-A
42
8,40
2000
11,8
0,030
50
732
218
76
160S-A
56
11,20
2000
11,8
0,032
50
751
312
147
160М-А
85
17,00
2000
11,8
0,035
50
821
312
165
160L-A
125
22,50
1800
12,5
0,042
60
885
312
182
Продолжение табл. 29
Электродвигатель
а з я • лн
я р
X s
«5 я *
й
* 3
Номинальная частота вращения, МИИ-1
О с
Я
£>»
U я
X 3
Момент инерции, кг - м8
Температурная постоянная, мин
3 3
я
^
Я
5
DF4-K-7714
11,9
3,50
3000
9,5
0,039
60
419
27
ZF4-K-7715
18,7
2,30
1200
9,8
0,042
70
490
38
ZF4-K-7716
18,7
3,60
2000
9,8
0,044
70
490
38
ZF4-K-7717
18,7
4,50
2500
9,8
0,046
70
490
38
ZF4-K-7718
19,0
5,70
3000
9,8
0,047
70
490
38
ZF4-K-7719
26,7
3,20
1200
10,5
0,049
70
582
48
ZN4-K-7720
26,0
5,20
2000
10,5
0,05
80
582
48
ZN4-К-7721
26,0
6,50
2500
10,5
0,052
80
582
48
ZN4-К-7722
25,5
7,60
3000
10,5
0,055
80
582
48
30. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии СМ У (СРР)
Электродвигатель
Номинальный момент, Н-м
Номинальная мощность, кВт
Перегрузка по моменту
Температурная постоянная, мин
Длина
Диаметр
Масса, кг
мм
СМУ-180
0,57
180
7,8
40
220
169
7,5
СМУ-370
1,18
370
7,8
40
220
169
10,5
СМУ-750
2,38
750
8,2
40
177
220
17
СМУ-1200
3,82
1200
8,5
60
177
220
20
СМУ-1500
4,78
1500
8,7
60
179
282
25,5
СМУ-2200
7,00
2200
9,5
60
179
282
28,5
СМУ-4000
12,70
4000
10,0
60
228
360
52
СМУ-5000
17,50
5500
11,5
80
228
360
55
Примечание. Номинальная угловая скорость 3000 мни
29. Технические данные высокомоментных электродвигателей серии 56-80 (ПНР)
Электродвигатель
1?
h‘ si
ЯМ 1 -а
я °
5 & ° о X s
Номинальная частота враще- иня, МИИ-1
О с
£ о
Момент инерции, кг- м*
Температурная постоянная, мин
3 3
я
Mi
।
DF4-К-7707
6,2
0,75
1200
8,5
0,021
40
330
19
DF4-К-7708
6,1
1,20
2000
8,5
0,025
40
330
19
DF4-К-7709
6,0
1,50
2500
8,5
0,027
50
330
19
DF4-K-7710
6,0
1,80
3000
8,5
0,028
50
330
19
DF4-K-7711
12,0
1,50
1200
9,5
0,032
50
419
27
DF4-K-7712
11,9
2,30
2000
9,5
0,034
60
419
27
DF4-K-7713
11,9
3,00
2500
9,5
0,037
- 60
419
27
31. Технические данные высокомомеитиых электродвигателей серии МВ (НРБ)
Электродвигатель
3 3
я - р о О X S
я £ я ° з я
X S
Номинальная частота вращения, мин~1
О с
U я
д3 w О X з
3 О я Нез
Дли- иа
Дна-
Масса, кг
ДМ
23МВ
42СР
23
3,45
1500
8,3
30
—
—
—
35MB 02СР
35
5,25
1500
8,5
30
740
220
70
47MB 02СР
47
6,11
1300
9,0
40
740
220
70
47MB ОЗСР
47
6,11
1300
9,5
40
—
—
—
Продолжение табл 3
Электродвигатель
3 3 |х
S ” ° о X 2
«И
X *
5 X о X X
° о X s
Номинальная частота вращения, мни~1
о Я
и х
Д 3
V О
X 2
”1
я 2
3 у X vox Н Я 3
Дли- на
Диаметр
Масса, кг
мм
47МВ НЗСР
47
7,05
1500
10,0
40
745
280
100
70MB 02СР
70
7,0
1000
11
40
770
280
но
100МВ 02СР
100
10,0
1000
12
50
770
280
по
130MB 02СР
130
13,0
1000
14
50
840
320
130
170MB 02СР
170
17,0
1000
16
60
840
320
130
Продолжение табл. 33
Электродвигатель
Номинальный момент, Н-м
Номинальная МОЩНОСТЬ, кВт
Номинальная частота вращения, мни-1
Момент инерции, кг* м*
Температурная постоянная, мни
Длина, мм
Масса, кг
444.2.30
3,36
1,00
3000
0,0043
60
381,5
14
444.3.12
7,0
0,84
1200
0,0048
70
461,5
19
444.3.20
7,0
1,4
2000
0,0048
70
461,5
19
444.3.30
6,8
2,04
3000
0,0048
70
461,5
19
Примечание. Диаметр 113 мм.
32. Технические данные электродвигателей постоянного тока TF (Франция)
Электродвигатель
2 2 х >
к;
' х Ж |$
О О X 2
Ь
Я X 3 ° о X 2
Номинальная частота вращения,
Д 2
X s
д V
X 3
X X h" 5 й
Температурная постоянная, МИИ
Дли- иа
Диа-
£
м
75F2B
3,5
1,01
2900
10,0
3,2
53
324
134
16,0
75F2C
3,5
0,80
2300
10,0
3,2
53
324
134
16,0
75F2D
3,5
0,56
1600
10,0
3,2
53
324
134
16,0
T5F3B
5,0
1,37
2700
9,7
4,6
62
354
134
19,0
T5F3C
5,0
1,00
2000
9,7
4,6
62
354
134
19,0
T5F3D
5,0
0,80
1600
9,7
4,6
62
354
134
19,0
T6F2B
8,0
2,00
2550
9,9
11,0
77
375
162
25,0
T6F2C
8,0
1,44
1800
■ 9,9
11,0
77
375
162
25,0
T6F2D
8,0
1,12
1400
9,9
11,0
77
375
162
25,0
T6F3B
12,0
3,34
2700"
8,9
14,5
93
420
162
30,0
T6F3C
12,0
2,46
2050
8,9
14,5
93
420
162
30,0
T6F3D
12,0
1,68
1400
8,9
14,5
93
420
162
30,0
T6F4B
15,0
3,07
2050
9,7
18,0
107
469
162
36,0
T6F4C
15,0
2,32
1550
9,7
18,0
107
469
162
36,0
T6F4D
15,0
1,80
1200
9,7
18,0
107
469
162
36,0
34. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии 147
Электродвигатель
Номинальный момент, Н*м
Номинальная мощность, кВт
Номинальная частота вращения, МНИ-1
О
U ®
Д S £ О X s
Момент инерции, КГ* M*
” 1
Я Р ж С х Н ° 2
S 2
5
S
147 01
8,4
5,4
1200
7,0
0,01177
70
420
25
147.02
7,9
4,8
2000
7,0
0,01177
70
420
25
147.03
7,9
5,2
2500
7,3
0,01177
70
420
25
147.04
7,8
6,2
3000
7,1
0,01177
70
420
25
147.05
14,9
9,0
1200
7,5
0,02148
90
490
33
147.08
14,5
12,1
3000
8,0
0,02148
90
490
33
147.09
19,3
11,2
1200
8,7
0,0317
НО
560
41
147.10
19,3
12,9
2000
8,3
0,0317
ПО
560
41
147 11
17,1
14,9
2500
9,3
0,0317
ПО
560
41
147.12
16,2
19,5
3000
10,3
0,0317
ПО
560
41
147 13
25,2
14,1
1200
9,0
0,0440
120
630
49
147.14
23,5
18,6
2000
9,4
0,0440
120
630
49
147.15
21,6
21,4
2500
10,2
0,0440
120
630
49
При
м е ч а и и
е. Диаметр 192 мм.
33. Технические данные электродвигателей постоянного тока серин 444 (ФРГ)
Электро- двига-
Номинальный момент,
Н-м
Номинальная мощность, кВт
Номинальная частота враще-
Момент инерции, кг* м*
Температурная постоянная, МИИ
Длина,
Масса, кг
444.1.12
1,96
0,13
1200
0,0026
50
326,5
10,5
444.1.20
1,96
0,39
2000
0,0026
50
326,5
10,5
444.1.30
2,2
0,66
3000
0,0026
50
326,5
10,5
444.2.12
4,12
0,49
1200
0,0043
60
381,5
14
444.2.20
3,65
0,73
2000
0,0043
60
381,5
1'4
35. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии А (США)
Электродвигатель
Номинальный момент, Н-м
Номинальная мощность, кВт
Номинальная частота вращения.
МИИ-1
О я
Д S
X х
So®
Н Я 3
Длина
Диаметр
S
мм
А 75
6,8
1,01
1456
11,2
40,0
278,6
184,15
20,4
А100
8,4
0,79
936
П,1
40,0
278,6
184,15
20,4
А115
9,8
1,74
1621
14,5
60,0
350,04
184,15
27,2
Продолжение табл. 3
Электродвигатель
Номинальный момент, Н-м
Номинальная мощность, кВт
Номинальная частота враще« НИЯ, МИИ-1
О В
л
си ®
О* S * о К s
О. к
go Su®
НЕЕ
Длина
Диа- метр
X
S
м
м
А125
10,0
1,59
1408
13,0
60,0
350,04
184,15
27,2
А150
10,0
1,09
955
17,0
60,0
350,04
184,15
27,2
А175
11,1
2,46
1190
17,7
75,0
421,48
184,15
38,5
А185
12,2
2,03
1342
16,4
75,0
421,48
184,15
38,5
А200
14,0
1,30
850
19,0
75,0
421,48
184,15
38,5
А250
26
2,68
1000
25,2
130,0
5300
254,00
88,4
АЗОО
46
4,20
981
23,0
130,0
651,0
254,00
112,5
Электро- двнга-Номинальный момент.Номинальная МОЩ-Номинальная частота враще-О ЕК^ кСО XДлинаДиаметрXН- мкВтНИЯ, МИИ”1о ® О. S " О К sU £Е 2 Е и хНЕЕММсо£0010,1520004,015150862,702,80,420008,5502621271255,50,820008,755327127161012,01,115009,710034917225ЮН20,01,515005,835435172302023,01,8150010,71054351723620Н40,03,115006,135553172453038,52,810009,6ПО52217246ЗОН60,04,610006,140640172554033,0520005,0150501250905067,01020005,0150635250125601001520005,015073525016060Н15022 .20003,340945250180Электро- двнга-Номинальный момент.Номинальная МОЩ-Номинальная частота враще-О ЕК^ кСО XДлинаДиаметрXН- мкВтНИЯ, МИИ”1о ® О. S " О К sU £Е 2 Е и хНЕЕММсо£0010,1520004,015150862,702,80,420008,5502621271255,50,820008,755327127161012,01,115009,710034917225ЮН20,01,515005,835435172302023,01,8150010,71054351723620Н40,03,115006,135553172453038,52,810009,6ПО52217246ЗОН60,04,610006,140640172554033,0520005,0150501250905067,01020005,0150635250125601001520005,015073525016060Н15022 .20003,34094525018036. Технические данные электродвигателей постоянного тока (Япония)36. Технические данные электродвигателей постоянного тока (Япония)удельную мощность, что обусловлено малым рабочим давлением (не более 0,6 МПа), а также низкую жесткость, связанную со сжимаемостью воздуха. Низкая жесткость привода в сочетании с системой управления разомкнутого типа создает трудности при наладке и программировании. Из-за малой жесткости привода также трудно обеспечить чисто пневматическими средствами мягкую безударную остановку движущихся масс при подходе пневмоцилиндра к неподвижному упо-удельную мощность, что обусловлено малым рабочим давлением (не более 0,6 МПа), а также низкую жесткость, связанную со сжимаемостью воздуха. Низкая жесткость привода в сочетании с системой управления разомкнутого типа создает трудности при наладке и программировании. Из-за малой жесткости привода также трудно обеспечить чисто пневматическими средствами мягкую безударную остановку движущихся масс при подходе пневмоцилиндра к неподвижному упо-ХарактеристикаСССРSperry- Vickers (США)RexrothLangenФРГСерияРабочий объем, см5Частота вращения, об/минМаксимальное давление, МПаМаксимальный крутящий момент, Н-мМасса, кгГ15-2.Н10—160 1,2—40012,519—2704,5—40МРВ, М11-23050—36007—2121—6709,5—73A IF, MF2G2 3,0—250 25—500012,5—325—6203—125HMF9—1201—20005,5-166,35—125,67—34,5ХарактеристикаСССРSperry- Vickers (США)RexrothLangenФРГСерияРабочий объем, см5Частота вращения, об/минМаксимальное давление, МПаМаксимальный крутящий момент, Н-мМасса, кгГ15-2.Н10—160 1,2—40012,519—2704,5—40МРВ, М11-23050—36007—2121—6709,5—73A IF, MF2G2 3,0—250 25—500012,5—325—6203—125HMF9—1201—20005,5-166,35—125,67—34,539. Технические данные гидромоторов39. Технические данные гидромоторовХарактеристикаСССРSIG (Швейцария)RexrothHartmann + + LammleФРГСерияТочность позиционирования, ммМаксимальная скорость движения Штока, м/сХод, ммМаксимальноедавление, МПаУправляющее устройствоПЭГС ±0,6—1,50,45—0,9500—1000 12,5—16ЭМПГ28-2 ±0,10,4—0,8220—7106,3ШД или ДПLVSG 0,1—0,250,22—1,5100—800 15ШД или ДПтс 0,020,1—0,2До 500 7,0ШД или ДПSVl 0,010,1До 500 15ШД или ДПХарактеристикаСССРSIG (Швейцария)RexrothHartmann + + LammleФРГСерияТочность позиционирования, ммМаксимальная скорость движения Штока, м/сХод, ммМаксимальноедавление, МПаУправляющее устройствоПЭГС ±0,6—1,50,45—0,9500—1000 12,5—16ЭМПГ28-2 ±0,10,4—0,8220—7106,3ШД или ДПLVSG 0,1—0,250,22—1,5100—800 15ШД или ДПтс 0,020,1—0,2До 500 7,0ШД или ДПSVl 0,010,1До 500 15ШД или ДП40. Технические данные комплектных линейных электрогндравлнческнх приводов40. Технические данные комплектных линейных электрогндравлнческнх приводовПримечание. ЭМП — электромагнитный преобразователь; ШД — ша говый электродвигатель; ДП —■ электродвигатель постоянного тока.Примечание. ЭМП — электромагнитный преобразователь; ШД — ша говый электродвигатель; ДП —■ электродвигатель постоянного тока.дежностью работы в широком диапазоне температур. Преимуществами нх являются также простота в эксплуатации, пожаро- и взрывобезопасность, возможность применения простых устройств для защиты от перегрузок, виброустойчивость, меньшая стоимость по сравнению с другими видами приводов, а также возможность комплектации струйными системами управления, использующими тот же вид энергоносителя. К недостаткам пневмопривода следует отнести низкую
Электро- двнга-
Номинальный момент.
Номинальная МОЩ-
Номинальная частота враще-
О Е
К
^ к
СО X
Длина
Диаметр
X
Н- м
кВт
НИЯ, МИИ”1
о ® О. S " О К s
U £
Е 2 Е и х
НЕЕ
ММ
со
£
00
1
0,15
2000
4,0
15
150
86
2,7
0
2,8
0,4
2000
8,5
50
262
127
12
5
5,5
0,8
2000
8,7
55
327
127
16
10
12,0
1,1
1500
9,7
100
349
172
25
ЮН
20,0
1,5
1500
5,8
35
435
172
30
20
23,0
1,8
1500
10,7
105
435
172
36
20Н
40,0
3,1
1500
6,1
35
553
172
45
30
38,5
2,8
1000
9,6
ПО
522
172
46
ЗОН
60,0
4,6
1000
6,1
40
640
172
55
40
33,0
5
2000
5,0
150
501
250
90
50
67,0
10
2000
5,0
150
635
250
125
60
100
15
2000
5,0
150
735
250
160
60Н
150
22 .
2000
3,3
40
945
250
180
Электро- двнга-
Номинальный момент.
Номинальная МОЩ-
Номинальная частота враще-
О Е
К
^ к
СО X
Длина
Диаметр
X
Н- м
кВт
НИЯ, МИИ”1
о ® О. S " О К s
U £
Е 2 Е и х
НЕЕ
ММ
со
£
00
1
0,15
2000
4,0
15
150
86
2,7
0
2,8
0,4
2000
8,5
50
262
127
12
5
5,5
0,8
2000
8,7
55
327
127
16
10
12,0
1,1
1500
9,7
100
349
172
25
ЮН
20,0
1,5
1500
5,8
35
435
172
30
20
23,0
1,8
1500
10,7
105
435
172
36
20Н
40,0
3,1
1500
6,1
35
553
172
45
30
38,5
2,8
1000
9,6
ПО
522
172
46
ЗОН
60,0
4,6
1000
6,1
40
640
172
55
40
33,0
5
2000
5,0
150
501
250
90
50
67,0
10
2000
5,0
150
635
250
125
60
100
15
2000
5,0
150
735
250
160
60Н
150
22 .
2000
3,3
40
945
250
180
36. Технические данные электродвигателей постоянного тока (Япония)
36. Технические данные электродвигателей постоянного тока (Япония)
удельную мощность, что обусловлено малым рабочим давлением (не более 0,6 МПа), а также низкую жесткость, связанную со сжимаемостью воздуха. Низкая жесткость привода в сочетании с системой управления разомкнутого типа создает трудности при наладке и программировании. Из-за малой жесткости привода также трудно обеспечить чисто пневматическими средствами мягкую безударную остановку движущихся масс при подходе пневмоцилиндра к неподвижному упо-
удельную мощность, что обусловлено малым рабочим давлением (не более 0,6 МПа), а также низкую жесткость, связанную со сжимаемостью воздуха. Низкая жесткость привода в сочетании с системой управления разомкнутого типа создает трудности при наладке и программировании. Из-за малой жесткости привода также трудно обеспечить чисто пневматическими средствами мягкую безударную остановку движущихся масс при подходе пневмоцилиндра к неподвижному упо-
Характеристика
СССР
Sperry- Vickers (США)
Rexroth
Langen
ФРГ
Серия
Рабочий объем, см5
Частота вращения, об/мин
Максимальное давление, МПа
Максимальный крутящий момент, Н-м
Масса, кг
Г15-2.Н
10—160 1,2—400
12,5
19—270
4,5—40
МРВ, М
11-230
50—3600
7—21
21—670
9,5—73
A IF, MF2G2 3,0—250 25—5000
12,5—32
5—620
3—125
HMF
9—120
1—2000
5,5-16
6,35—125,6
7—34,5
Характеристика
СССР
Sperry- Vickers (США)
Rexroth
Langen
ФРГ
Серия
Рабочий объем, см5
Частота вращения, об/мин
Максимальное давление, МПа
Максимальный крутящий момент, Н-м
Масса, кг
Г15-2.Н
10—160 1,2—400
12,5
19—270
4,5—40
МРВ, М
11-230
50—3600
7—21
21—670
9,5—73
A IF, MF2G2 3,0—250 25—5000
12,5—32
5—620
3—125
HMF
9—120
1—2000
5,5-16
6,35—125,6
7—34,5
39. Технические данные гидромоторов
39. Технические данные гидромоторов
Характеристика
СССР
SIG (Швейцария)
Rexroth
Hartmann + + Lammle
ФРГ
Серия
Точность позиционирования, мм
Максимальная скорость движения Штока, м/с
Ход, мм
Максимальное
давление, МПа
Управляющее устройство
ПЭГС ±0,6—1,5
0,45—0,9
500—1000 12,5—16
ЭМП
Г28-2 ±0,1
0,4—0,8
220—710
6,3
ШД или ДП
LVSG 0,1—0,25
0,22—1,5
100—800 15
ШД или ДП
тс 0,02
0,1—0,2
До 500 7,0
ШД или ДП
SVl 0,01
0,1
До 500 15
ШД или ДП
Характеристика
СССР
SIG (Швейцария)
Rexroth
Hartmann + + Lammle
ФРГ
Серия
Точность позиционирования, мм
Максимальная скорость движения Штока, м/с
Ход, мм
Максимальное
давление, МПа
Управляющее устройство
ПЭГС ±0,6—1,5
0,45—0,9
500—1000 12,5—16
ЭМП
Г28-2 ±0,1
0,4—0,8
220—710
6,3
ШД или ДП
LVSG 0,1—0,25
0,22—1,5
100—800 15
ШД или ДП
тс 0,02
0,1—0,2
До 500 7,0
ШД или ДП
SVl 0,01
0,1
До 500 15
ШД или ДП
40. Технические данные комплектных линейных электрогндравлнческнх приводов
40. Технические данные комплектных линейных электрогндравлнческнх приводов
Примечание. ЭМП — электромагнитный преобразователь; ШД — ша говый электродвигатель; ДП —■ электродвигатель постоянного тока.
Примечание. ЭМП — электромагнитный преобразователь; ШД — ша говый электродвигатель; ДП —■ электродвигатель постоянного тока.
38. Технические данные гидроцнлиндров
Характеристика
СССР
Parker Hannifin (США)
Rekroth
Bosch
ФРГ
Серия
Диаметр поршня, мм
Диаметр штока, мм
Ход, мм
Максимальная скорость, м/с
Максимальное давление, МПа
ЦРГ
40, 50, 56
28, 32, 40 250—800
1,5
16
3L; 2Н 25,4—63,5 12,7—44,5 По заказу 1,5
7; 21
CD70; 210 25—63 12—45 По заказу 0,5
7; 21
НУ/с 32—63 18—40 По заказу 0,5
16
37. Комплектные электроприводы
Тип привода
Страна, фирма
Питающая сеть
Силовой трансформатор
Мощность, кВт
Диапазон изменения частоты вращения
ЙГ
® 3®
Силовая схема якорного преобразователя
Структурная схема привода
5 X о о К $
(J > u со
Наличие реакторов
= Sc «°C
Полоса пропускания, Гц
Габаритные размеры преобразователя, мм
ЕВ
НРВ, гхо ЭЛПРОМ
3 фазы 380 В, 50 Гц
<Всть
1,2-4,8
5-10»
10-
Тиристорная трехимпульсная с регулируемыми уравнительными токами
Двухконтурная с подчиненным регулированием по току и скорости
Раздельный
2
Нет
12
550X265х Х400
483X266X
X 266
ТИР
ПНР, Арена
3 фазы 220 В, 500 В, 380 В, 50 Гц
3,6 — 6
3
Тиристорная трехимпульсная с регулируемыми уравнительными токами
С обратной связью по скорости
20
310Х660Х Х300 310Х920Х Х300
ААМ
СРР, «Электротехника»
3 фазы 380 В, 50 Гц
2 — 4,6
20- 10*
25 - :
Тиристорная шестннмпульс- иая с нулем
Двухконтурная с регулированием по току н скорости
ЭТУ 3601
СССР
3 фазы 220 В, 380 В, 415 В, 50 Гц; 220 В, 380 В, 440 В,460 В, 60 Гц
Серия ТСТ, 2—40 кВт
<30
ыо* или 10-101 в зависимости от исполнения
10: 1С '
Две трехфазиые мостовые
1 или 2 сглаживающих реактора
Имеется в исполнении «С»
33
400х 175Х Х250
600X225X
Х250
600X320X Х250
этзс (ЭТЗР)
3 фазы 380 В, 50 Гц
Серия ТТ, 6—25 кВт
<11
10*
Две трехфазные однополу- пернодные
Одноконтурная с обратной связью по скорости и упреждающим токо- ограничением
Совместно согласован-
2
Нет
20
550X350X Х300
ЭТ6 (С)
3 фазы 380 В, 50 Гц
Серия ТС, 6 — 25 кВт
<11
10-10*
<1"‘
Две шестнфаз- ные с нулем
Двухконтурная подчиненного регулирования параметров с ПИ-регулнро- ваннем тока н скорости
40
400X330X Х200
517Х230 Х Х215
ЭТ6-3 (2)
3 фазы 380 В, 50 Гц
ТТ —2,5 X 2
0,75-1,1
20
Два реактора на одном магннто- проводе
ПРП-1
ПРП-2
3 фазы 220 В, 380 В, 50 Гц
ТСТ1, ТСТ2, 1 кВт
0,18 — 0,55
10»
15
Транзисторный преобразователь
Двухконтурная подчиненного регулирования параметров с ПИ-регулиро- ваннем тока н скорости
Шнрот- но-им- пульс- ный (ШИМ)
Сглаживающие, специального изготовления
Нет
70
485X2I0X X 198
ЭШИР-1
3 фазы 220 В, 380 В, 400 В, 415 В, 50 Гц
Есть
0,18 — 0,75 0,18 — 0,55 0,18-1,5
10*. 10-10* 30- 10* в зависимости от исполнения
16
2
80 (ЭШИР-1-1) 120 (ЭШИР-1-2)
345 X 195х Х300
БУ3608
3 фазы
220 В, 380 В. 50 Гц
Нет
0,96; 1,5 2,88; 5,55;
11,5; 23
10*, 10-10* в зависимости от исполнения
50
20
Трехфазная мостовая с тиристорным коммутатором
Двухконтурная подчиненного регулирования
Раз- дель-
Есть
25
600X350X Х500
ЭТЗИ
0,05 — 2,0
Две трехфазных с нулем
Одноконтурная с обратной связью по скорости и упреждающим токо- ограннченнем
Согласованный
18
485 X 170Х Х235
Продолжение табл. 37
Тип привода
Страна, фирма
Питающая сеть
Силовой трансформатор
Мощность, кВт
Диапазон изменения частоты вращения
= ае = 2 3
Силовая схема якорного преобразователя
Структурная схема привода
as
s «
О » с 2
Наличие реакторов
5 » 2с
Ею и
Полоса пропускания, Гц
Габаритные размеры преобразователя, мм
РЧВ
СССР
3 фазы 380 В, 50 Гц
Нет
<0,09
Ю-Ю*
<6,5
Транзисторный преобразователь
Двухконтурная замкнутая по частоте вращения и току якоря двигателя
ШИМ
2
Есть
70
272X266X X 200
PHP
ЧССР, MES
3 фазы 380 В, 50 Гц (60 Гц)
0,8—4,6
25 — 250
Тиристорная трехимпульсная с нулем
С обратной связью по току якоря двигателя
Согласованный
20
490X430 X Х347
490 X 530Х X 347
122R
Италия Polieti u Osta
380 В, 50 Гц
Есть
10 — 60
5- 10*
75
Трехфазиая двухполу- периодная
Двухконтурная с регулированием по току и скорости
Раздельный
100
245X330X X 520
NC100
США, Contravers
120 В, 240 В, 50 Гц (60 Гц)
0,15—1,4
10*
5—10
Транзисторный преобразователь
ШИМ
200
187Х152Х X 149
349 Х168Х Х200
ADB.380
3 фазы 380 В, 50 Гц (60 Гц)
12-96
30 — 240
Шести- импульсная тиристорная
Раз- дель-
80
—
HLB
США,
Lucas Нарег Loop
3 фазы 230 В, 380 В, 460 В, 50 Гц, 230 В, 460 В, 60 Гц
8 — 20
0,5-10*
50 — 150
Трехфазная однополу- периодная с уравнительными токами
60
482,6Х X 609 X X279,4
HLS
230 В, 460 В, 60 Гц
4
150
Двухфазная одногюлу- периодиая
40
482 X311 X Х254
HLU
230 В, 460 В, 60 Ги, 230 В, 380 В, 460 В, 50 Гц
64
0,Ь 10*
Трехфазиая одиополу- периодиая
60
482,6Х
Х914.4 X
X 266,7
VAR
Франция, Sem parveks
220 В, 380 В, 48 — 63 Гц
0,3
10
Транзисторный преобразователь
ШИМ
100
485х 430 X Х267
D40
ФРГ, Bosch
3 фазы 220 В, 380 В, 440 В, 50 Гц
12
2-10*
40
Трехимпульсная тиристорная
Независимый
60
465 Х 290 Х X 240
465 Х390Х Х240
D60
16
60
А20В
Япония, Fujitsu Fanuc
380 В, 50 Гц (60 Гц)
40
10*
116
Шестифазиая Двухнолу- периодная
80
1700 Х X 550 x 500
41. Технические данные комплектных электрогидравлических приводов вращательного движения
Характеристика
СССР
Hartmann + + Lammie SVR (ФРГ)
Fujitsu Ltd (Япония)
Ratjer- Forest (Франция)
Moog (США)
Серия
Э32Г18-2
SVR
SSSS
Numa dyne
40 .. М
Максимальная частота вращения, об/мин
1000—2000
1500
3200
500
600—2500
Максимальный крутящий момент, Н-м
11—92
До 549
3,6—45
100—200
4—360
Рабочий объем, см3, на 1 оборот
20—160
25—250
5,6—75
80—160
1,9—280
Максимальное давление, МПа
6,3
15
7,0
10,0
9—14
Масса, кг
15,5—57
—
7—32
28—49
—
Управляющее устройство
шд или ДП
шд или ДП
шд
ЭМП
ЭМП
42. Технические данные поворотных гидродвигателей и комплектных поворотных электрогидравлических приводов
Характеристика
СССР
Kuroda Precision Ind Ltd (Япония)
Серия
СП
ДПГ
pp
Максимальный угол поворота, 0
270
270
100; 280
Номинальный крутящий момент, Н-м
500—6300
160—6300
20—750
Номинальное давление, МПа
6,3—16
16
2,0
Масса, кг
56—133
3,5—100
0,9—16,7
Управляющее устройство
ЭМП
—
—
Примечание. Основное назначение — осуществление линейных перемещений.
Технические данные гидродвигателей
Технические данные гидродвигателей
30°30°
L
Параметр
ДПГ-16
ДПГ-63
Давление, МПа:
номинальное
16
16
страгивания без нагрузки
0,03
0,03
Угол поворота выходного вала максимальный, 0
270
270
Рабочий объем на максимальный угол поворота, см3
50
160
Максимальная угловая скорость поворота выходного вала, °/с
180
180
Номинальный крутящий момент, Н-м
160
630
Расход при максимальной скорости поворота, л/м ИИ
2,0
6,4
Масса, кг;
3,5
12,0
Размеры, мм:’
D'
104
146
R■ Ч
30
40
L<
150
205
1'
53
72
/1
47
52
. 35
24
24
20
zXdXD,
6X23X28
10X32X40
Примечание. Основное назначение — для осуществления поворот вых движений в пределах максимального угла поворота двигателя.
i»d»Dj
рераж
.Параметр
ДПГ-125
ДПГ-200
ДПГ-400
ДПГ-630
Давление, МПа: номинальное страгивания без нагрузки
Угол поворота выходного вала максимальный, °
Рабочий объем на максимальный угол поворота, см3
Максимальная угловая скорость поворота выходного вала, °/с
Номинальный крутящий момент, Н-м
Расход при максимальной скорости поворота, л/мин
Масса, кг
Размеры, мм:- ,
В'
D.
L-' ■ -
zXdXD,
16 0,04 270
400
180
1250
16,0
35,0
194 200 285 120
95
78
24 8X52X60
16 0,04 270
630
180
2000
25,2
40,0
194 200 330
136 112
95
24
8Х 52Х 60
16 0,05 270
1250
180
4000
50,0
90,0
265 270 365
148
118
97
30 10X72X82
16 0,05 270
1800
180
6300
72,0
100,0
265 270 430
175
146
125
30 10X72X82
Примечание. См. примечание к табл. 44.
46. Технические данные гидромотора
Параметр
Г15-21Н
Г15-22Н
Г15-23Н
Г15-24Н
Г15-25Н
Давление, МПа: на входе
номинальное
6,3
6,3
6,3
6,3
6,3
максимальное на слнве
12,5
12,5
12,5
12,5
12,5
номинальное
6,3
6,3
6,3
6,3
6,3
минимальное
Крутящий момент, Н*м:
0,08
0,08
0,08
0,1
0,15
номинальный
9,6
17,0
34,0
68,5
136,0
страгивания
Частота вращения, с-1:
8,6
15,4
31,0
61,0'
122,0
номинальная
16
16
16
16
16
максимальная
40
35
30
25
21,6
минимальная
0,27—
0,13—
0,07—
0,03—
0,02—
1,33
1,0
0,66
0,66
0,66
Номинальный расход, л/мин
П,2
20,0
40,0
80,0
160,0
Масса, кг
Размеры, мм:
4,5
7,0
12,0
20,0
40,0
D
70
80
100
120
140
d
14
15
22
32
42
di
7
9
11
13
13
а
64
72
92
108
138
в
80
92
ПО
132
162
6
5
6
6
10
12
L
168
202
248
308
402
1
20
25
30
42
58
Ц
131
156
194
253
316
h
16
20,5
20,5
33,0
45,0
Примечание. Основное назначение — привод рабочих органов станков н роботов.
и
л к
ЙQЮ Ю Ю —
QжQ—■04 со со04
ОО о200соf М О С4
-Н 60
о c
2 2
Д
О а E
О E
S
* s
tl
3
О
Е
О
Е 6
1 S
°” 1
§£ё
“ о ® S-Д к я ь я
° о « ] ф
Код Я ЕЮ ¥9°
X я я я 2 ь s ” ° У
® го g о к я я 3 я я я о О 5 о X о
” Я О
Я £s ” S * g. <ЬЗ
Ф О
5 S X я ^, д ® С
С фО* 5 2
Е
о л к
”8 «1 " 8 о "- m сч 3 го - сч
,. о о2Sо со ся
"НгоСЧ— —
о
С
—*8 СЯ5о‘Я- s ю т ю -
о 8 —*© обо> го ся — ся
-Н го °-счю тГ го го
о
К
2 сч * о о “о — в- ю ю — О § —* О 2 тг СЧ СЯ «5 ся — ся ± ГО ° “ « К S ю го
6
с
S 04оосою ю ю —*
° i о 28§2 3 $ S3 "
6
к
ю
S 2о—00 04 о ю ю —
о£"1оS_00 04 со СО04
8 О-00СЯо> t~- го сч
и
&
*5О~04 00 О Ю 04 00
418200^2 S3 8
£
д С
Кl=t<6<6
SООО
яй
афсвФ
ва. фхя
оЯ 5ои
о.е°-
я. о <чЯ
оЬ s55
яв .о кок
ял оя о, s
sIs'Is 8а?
5М35м£6з"
<3”5 оs яя в-
g“-Sbs^®^”Я- =я
gS3Я®§ §£®« I^^Kjaj-aa;
^S= C2 К5 <5 ^£
SЯ s s
Продолжение табл. 47
48. Технические данные поворотных приводов
Параметр
СП1
СП2
СПЗ
СП4
СП5
Давление нагнетания, МПа:
номинальное
63
125
125
160
160
минимальное
50
100
100
125
125
Максимальный реактивный момент в местах крепления привода, Н-м
500
1000
1550
4000
6300
Максимальная угловая скорость, 7с
120
120
100
100
80
Максимальный угол поворота выходного вала, 0
270
270
270
270
270
Максимальный потребляемый расход рабочей жидкости, л/мин
Максимальная погрешность позиционирования, 0
15
15
17
35
40
±0,83
±0,13
±0,165
±0,2
±0,33
Номинальная сила обмотки тока управления, мА
100
100
100
100
100
Активное сопротивление обмотки управления, Ом
80
80
80
80
80
Масса, кг
Размеры, Мм:
56
56
63
112
133
D
200
200
200
270
270
Di
140
140
140
200
200
Li
475
475
520
555
620
293
293
293
342
342
li
95
95
112
118
146
1г
118
118
136
148
175
zXdXD
8Х52Х
8Х52Х
8Х52Х
10Х72Х
10Х72Х
Х60
Х60
Х60
Х82
Х82
Примечания. 1. Основное назначение — осуществление поворотных движений по программе, поступающей в виде электрических сигналов от задающего устройства.
2. Приводы имеют встроенные датчики обратной связи по положению.
49. Технические данные приводов поворотных шаговых
Вид к
2T18-Z D-подвод D-слив ШД-5Д1М
Вч-Дренаж Вид м
Параметр
Э32 Г18-22
Э32 Г18-23
Э32 Г18-24
Э32 Г18-25
Номинальное рабочее дав-
6,3
6,3
6,3
6,3
ление, МПа
Рабочий объем, см3/об
20
40
80
160
Максимальная частота:
вращения, мии-1
2000
2000
1000
1000
импульсов, Гц
8000
8000
4000
4000
Угловая дискрета, °
1,5
1,5
1,5
1,5
Крутящий момент на вы-
11
22
46
92
ходном валу, Н-м
Наибольшаяотдаваемая
2,2
4,4
4,6
9,2
мощность, кВт
Расход масла при наиболь-
40
80
80
160
шей частоте вращения, л/мин
Масса, кг
15,5
22
34,3
57
Размеры, мм:
Л
72
92
108
138
В
92
НО
132
152
6
6(4)
6(4)
Ю (6)
12 (10)
d.
18
22
32
42
80
100
120
140
d^
9
11
13
13
di
Мб (М5)
Мб
мю
MIO (Ml2)
1
25 (28)
30 (36)
42 (58)
58 (82)
11
46 (49)
54 (60)
70 (86)
86 (110)
L
518
555
614
691
Н
112
130
630
715
h
20 (18,8)
24,5 (26,6)
35 (33)
45 (42,5)
Примечания. 1. В скобках указаны размеры приводов с конической шейкой выходного вала Э32 П8-22К, Э32 Г18-23К, Э32 Г18-24, Э32 Г18-25К-
2. Основное назначение — перемещение рабочих органов станков и роботов по программе, поступающей в виде электрических сигналов от задающего устройства на управляющий ШД.
3. Управляющий шаговый двигатель ШД5-Д1М.
; 50. Технические данные линейных шаговых приводов
Параметр
50x25 Г28-22
63x32 Г28-23
70x32 Г28-24
Номинальное давление, МПа
6,3
6,3
6,3
Максимальный ход, мм
710
710
710
Номинальное тяговое усилие, Н
7000
10 000
14 000
Цена импульса, мм
0,1
0,05; 0,1
0,05; 0,1
Точность позиционирования, мм
±0,1
±,0,1
±6,1
Задающий шаговый двигатель
ШД5-Д1М
ШД5-Д1М
ШД5-Д1М
Максимальная частота, Гц
8000
8000; 4000
8000; 4000
Масса при максимальном ходе, кг Размеры, мм:
30,0
36,2
50,0
D
80
90
90
41
МЮ
МЮ
М12
В
120
130
140
L
995
995
995
1
40
40
40
11
174
174
172
Н
212
218
227
41
И
11
13
Примечания. 1. Ход: 220, 320, 400, 500, 630, 710.
2. Основное назначение — осуществление линейных перемещений по программе, поступающей в виде электрических сигналов от задающего устройства на управляющий ШД. На приводах возможна установка датчиков положения штока.
Ру, что вызывает необходимость применения гидроамортизаторов. В табле 51—54 приведены технические данные гидроамортизаторов, выпускаемых в СССР, Австрии и ФРГ.
В состав пневмопривода входят пневматические исполнительные механизмы (пневмоцилиндры одностороннего и двустороннего действия, неполноповоротные пневмодвнгателн разных типов,
пиевмомоторы, мембранные камеры и т. п.); распределительная пневмоаппаратура — главные и вспомогательные распределители (двух- и реже трехпозиционные, различные пневмоклапаны и т. п.); контрольио-регулирую- щая пневмоаппаратура (пневмодроссели, пневмоклапаны редукционные, индикаторы давления, реле давления и др.); аппаратура для подготовки
51. Технические данные гидроамортнзаторов ГА (СССР)
Типоразмер изделия
Энергия, поглощаемая за цикл, Дж
и X
5 о
а о Е
д
3
3
£
Я к
^
• X х л к ч х
S S
ГА4-1
40
10
30
16
0,545
ГА4-2
0,606
ГА6,3-1
63
20
30
16
0,618
ГА6.3-2
0,708
ГА10-1
100
30
25
20
0,840
ГА 10-2
0,930
ГА20-1
ГА20-2
200
100
25
20
0,955 1,105
ГА32-1
ГА32-2
320
160
25
20
1,113
1,323
ГА63-1
ГА63-2
630
.320
25
32
1,622
1,852
ГА 100-1
ГА 100-2
1000
500
20
32
1,998
2,338
ГА 160-1
ГА160-2
1600
800
15
32
2,632
3,132
52. Техническая характеристика гидравлических амортизаторов фирмы Forkardt (ФРГ)
Типоразмер изделия
Энергия, поглощаемая за цикл, Дж
3 3
£5 s а ” д 5 о с£е
минимальная
максимальная
SDN35-50 SDN35-100
SDN35-150 SDN35-200
SDN45-75
SDN45-100
SDN45-150 SDN45-200 SDN60-76
SDN60-100
SDN60-150
SDN60-200
SDN80-100 SDN80-150
SDN80-250 SDN80-350 SDN100-125 SDN100-250 SDN100-375 SDN100-500 SDN125-125 SDN125-250 SDN125-375 SDN125-500
SDN125-750
180
360
540
720
450
600
950
1 200
800
1 050
1 600
2 100
1 900
2 850
4 750
6 650
3 800
7 600
11 400
15 200
6 000
12 000
18 000
24 000
36 000
1 900
3 800
5 700
7 600
4 750
6 350
9 500
12 700
8 450
11 300
16 900
22 600
20 000
30 000 50 000
70 000
39 250
78 500
117 750
157 000
61 350 122 700
184 000 245 400 368 000
35
35
35
35
45
45
45
45
60
60
60
60
80
80
80
80
100
100
100
100
125
125
125
125
125
Продолжение табл. 52
Типоразмер изделия
Энергия, поглощаемая за цикл, Дж
3 3
?х
2 3 S д 5.0 ЧЕ
минимальная
максимальная
SDN7-5
0,4
5
7
SDN7-15
1,5
20
7
SDN7-25
2,5
38
7
SDN8-25
3
50
8
SDN14-25
15
150
14
SDN14-50
30
300
14
SDN24-25
40
450
24
SDN24-50
80
900
24
SDN24-80
130
1 440
24
SDN24-120
200
2 150
24
53. Технические данные гидравлических амортизаторов фирмы Festo (Австрия)
Типоразмер изделия
Максим альная энергия, поглощаемая за цикл, Дж
3 3
fa 5 о ЧЕ
го
2
YS-16-25
50
16
0,8
YS-25-40
100
25
1,4
54. Основные размеры (мм) гидроамортизаторов
1
Фирма , (страна)
Амортизатор
Диаметр цилиндра
Ход
А
в
с
н
dx
ГА4-1
16
20
129
44
28
34
16
ГА4-2-
16
20
129
44
28
34
16
ГА6.3-1
16
32
153
44
28
34
16
ГА6.3-2
16
32
153
44
28
34
16
ГАЮ-1
20
25
146
49
36
42
20
ГА 10-2
20
25
146
49
36
42
20
ГА20-1
20
50
196
49
36
42
20
СССР
ГА20-2
20
50
196
49
36
42
20
ГА32-1
20
80
256
49
36
42
20
ГА32-2
20
80
256
49
36
42
20
ГА63-1
32
63
240
54
48
54
32
ГА63-2
32
63
240
54
48
54
32
ГА 100-1
32
100
314
54
48
54
32
ГА 100-2
32
100
314
54
48
54
32
ГА 160-1
32
160
434
54
48
54
32
ГА160-2
32
160
434
54
48
54
32
SDN14-25
14
25
122
78
SDN14-50
14
50
185
103
45
Forkardt
SDN24-25
24
25
144
103
(ФРГ)
SDN24-50
24
50
205
128
SDN24-80
24
80
275
158
SDN24-120
24
120
369
198
SDN35-50
35
50
238
159
SDN35-100
35
100
356
209
SDN35-150
35
150
493
259
100
SDN35-200
35
200
—
309
SND45-75
45
75
320
210
SDN45-100
45
100
382
235
SDN45-150
45
150
498
285
115
115
52
SDN45-200
45
200
—
335
Фирма (страна)
Амортизатор
Диаметр цилиндра
Ход
А
В
с
н
41
SDN60-75
SDN60-100
SDN60-150
SDN60-200
60
60
60
60
75 100 150 200
369
442
575
243
268
318
368
160
160
67
Fcrkardt (ФРГ)
SDN80-100
SDN80-150
SDN80-250
SDN80-350
80
80
80
80
100
150
250
350
457
595
302
352
452
552
210
210
87
SDN100-125
SDN100-250
SDN100-375
SDN100-500
100
100
100
100
125
250
375
500
639
932
410
535
660
785
250
250
112
SDN125-125 SDN125-250 SDN125-375 SDN125-500 SDN125-750
125
125
125
125
125
125
250
375
500
750
670
1018
451
576
701
826
1076
300
300
140
Festo (Австрия)
YS-16-25
YS-25-40
16
25
25
40
152
229
120
175
32
36
32
36
10
20
Продолжение табл. 54
воздуха с фильтрами с целью отделения пыли, влаги с маслораспылителями и другими элементами.
В табл. 55—60 приведены технические данные лопастных (ПДЛ) и поршневых (ПДП) пневмодвигателей, предназначенных для осуществления неполноповоротных вращательных движений механизмов ПР. Поршневые пневмодвигатели выпускают в одинарном и сдвоенном исполнениях. В ка честве рабочей среды применяют сжатый воздух температурой 0—60 °C и степенью очистки не ниже 10-го класса загрязненности (ГОСТ 17433—80). Воздух должен быть насыщен маслом (2—4 капли на 1 м3 свободного воздуха).
В конструкциях ПР используют специальные или стандартные пневмоцилиндры по ГОСТ 15608—81.
В табл. 61 и 62 приведены основные технические данные поворотных пневмодвигателей японской фирмы Kuroda, работающих на давлении сжатого воздуха 0,3—2,0 МПа.
Наряду с устройствами, предназначенными специально для ПР, в приводах применяют пневматическую аппаратуру и пневмооборудование общего назначения, серийно выпускаемые специализированными заводами.
Пневматические ПР часто комплектуют струйными логическими элементами. Для ввода информации о перемещении исполнительных механизмов ПР часто используют струйные путевые выключатели СТ 135, технические данные которых приведены в табл. 63, 64.
Типоразмер изделий
Отверстия nxDtXh
D
D,
одиолопастных
двухлопастных
Iп'
<
—1
й
п о mb.
U4
8
с
т
■ А '
ПДЛ0.5-1-00-01
ПДЛ 1-1-00-01
ПДЛ2-1-00-01
ПДЛЗ,2-1-00-01 ПДЛ6,3-1-00-01
ПДЛ8-1-00-01
ПДЛ 10-1-00-01
ПДЛ 16-1-00-01 ПДЛ25-1-00-01 ПДЛ40-1-00-01
ПДЛ2-2-00-01
ПДЛЗ,3-2-00-01
ПДЛ6,3-2-00-01 ПДЛ8-2-00-01
ПДЛ 10-2-00-01
ПДЛ16-2-00-01
ПДЛ25-2-00-01
ПДЛ40-2-00-01
4ХМ6Х9 4Х Мбх 9 6ХМ8Х 12 6ХМ8Х12 6ХМ10Х 12 6ХМ10Х15 6ХМ10Х15 6ХМ12Х24 6ХМ12Х24
8ХМ12Х24
75
75
106
106
138
138
138
190
190
235
25
25
30
30
45
45
45
70
70
100
Типоразмер изделий
iXdxD,
А
F
с
Dt
однолопастиых
двухлопастных
1
ПДЛ0,5-1-00-01
ПДЛ 1-1-00-01
ПДЛ2-1-00-01
ПДЛ 3,2-1-00-01
ПДЛ6,3-1-00-01
ПДЛ8-1-00-01
ПДЛ 2-2-00-01
ПДЛЗ,3-2-00-01
ПДЛ6,3-2-00-01
ПДЛ8-2-00-01
6Х11Х14Н7 25
6Х11Х14Н7 25
6Х16Х20Н7 45
6Х 16Х20Н7
45
6Х23Х28Н7 60
6Х23Х28Н7 60
63
84
90
110
122
136
9
9
11
11
17
17
2
2
2
2
4
4
45
45
70
70
80
80
55. Основные размеры (мм) поворотных пневмодвигателей ПДЛ
57. Основные размеры (мм) поворотных пневмодвигателей ПДП1 и ПДП2
Типоразмер изделий
IXdXD,
А
F
с
D.
одиолопастиых
двухлопастных
1
ПДЛ 10-1-00-01
ПДЛ10-2-00-01
6Х32Х28Н7
154
17
4
80
60
ПДЛ 16-1-00-01
ПДЛ25-1-00-01
ПДЛ 16-2-00-01
ПДЛ 25-2-00-01
10Х32Х40Н7 85 10Х32Х40Н7
150
186
17
17
5
5
120
. 120
85
ПДЛ40-1-00-01
ПДЛ40-2-00-01
10Х46Х40Н7
105
205
21
3
160
Продолжение табл. 55
Примечание. Двигатели ПДЛ0.5 и ПДЛ1 выпускаются в исполнении I, остальные типы — в исполнении II.
56. Технические данные поворотных пневмодвигателей ПДЛ
Типоразмер изделия
Номинальный крутящий момент на выходном валу, Н-м
Угол поворота выходного вала, 0
Давление холостого хода, МПа
Рабочий объем двигателя при повороте иа полный угол, дм8
Масса, кг
ПДЛ0.5
5
0,05
0,03
0,92
ПДЛ1
10
0,06
1,0
ПДЛ2-1
20
270
0,125
1,9
ПДЛ2-2
40
0,04
0,1
2,1
ПДЛЗ.2-1
32
0,2
2,5
ПДЛЗ,2-2
63
0,15
2,7
ПДЛ6.3-1
63
0,3
4,3
ПДЛ 6,3-2
125
0,25
4,7
ПДЛ 8-1
80
280 —
0,03
0,4
5,0
ПДЛ8-2
160
для одно-
0,3
5,8
ПДЛ 10-1
100
лопастных;
0,5
5,9
ПДЛ 10-2
200
100 —
0,4
7,2
для двух-
ПДЛ 16-1
160
лопастных
0,9
9,5
ПДЛ 16-2
320
0,7
12,0
ПДЛ25-1
250
0,02
1,5
14,3
ПДЛ25-2
500
1,1
16,0
ПДЛ40-1
400
2,7
23,0
ПДЛ40-2
800
2,3
27,0
Примечания. 1. Номинальное давление воздуха 1 МПа.
2. Угловая скорость выходного вала 180 °/с.
3. Допускается падение давления при риом через уплотнения подвижных и неподвижных соединений ие более 0,02 МПа за 30 с.
Типоразмер изделия
Е
Ei
В
51
Bt
5,
zXdxD
ПДП1-1.040.180
ПДП2-3,2.060.180
ПДП2-8.063.180
ПДП2-8.063.270
ПДП2-25.100.180
ПДП2-25.100.270
75
90
120
150
50
50
85
95
95 112 146
184
55
70
80
118
66
80
124
145
115
132
166
200
6X6X20
6X26X32
8X42X48
8X62X75
Типоразмер изделия
О,
di
d,
d.
d.
m
ft
L
ПДП1-1.040.180 ПДП2-3,2.060.180 ПДП2-8.063.180 ПДП2-8.063.270 ПДП2-25.100.180 ПДП2-25.100.270
40
50
63
100
М12Х1,5
М12Х1.5
М12Х1.5
М16Х1.5
7
7
9
11
10
13
16
20
20
24
25
35
52
64
9 10 13
17
300
370
518
642
635
795
П римечаиие. Исполнение ПДП2 имеет торможение в конце хода.
Параметр
Е
Ч
Е
Е Ч
Е
ЕЕ ад ЕЕ
О о
ЕЕ W ЕЕ
Давление номинальное, МПа
Крутящий момент при номинальном давлении воздуха, Н-м
Угол поворота, °
Угловая скорость, %
Давление страгиваиия (без нагрузки), МПа
Масса, кг
1
10
180
180 0,05
4
1 32
180
180 0,05
6,3
1
80
180; 270
90
0,05
12/14
1 250
180; 270
90 0,035
24/27
58. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей ПДП1 и ПДП2
Примечание. Падение давления прн 1 МПа через уплотнения подвижных и неподвижных соединений за время 5 мин при полностью перекрытом питании не более 0,02 МПа.
Типоразмер изделия
Е
Ех
В
Вх
в2
Вз
zXdXD
ПДП2С-16.063.180'
ПДП2С-16.063.270
162
85
188
80
124 ’
224
8X42X48
ПДП2С-40.100.180
ПДП2С-40.100.270
206
95
240
118
145
270
8X62X72
Типоразмер изделия
Dt
di
dl
d»
h
L
ПДП1С-2.040.180
ПДП2С-6,3.050.180
40
50
М12Х 1,5
М12Х 1,5
7
9
20
11
12
300
370
ПДП2С-16.063.180
ПДП2С-16.063.270
63
М12Х 1,5
9
13
518
642
ПДП2С-40.100.180
ПДП2С-40.100.270
100
М16Х 1,5
11
24
17
635
795
Продолжение табл. 59
Примечание. Исполнение ПДП2С имеет торможение в конце хода.
59. Основные размеры (мм) поворотных пиевмодвигателей моделей ПДП1С и ПДП2С
60. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей ПДП1С и ПДП2С
Параметр
б
Е Ц
Е
б
Е КС Е
бб
ЕЕ СИ
ЕЕ
бб
ЕЕ
СИ
ЕЕ
Давление номинальное, МПа
1
1
1
1
Крутящий момент при номинальном давлении, Н-м
20
63
160
400
Угол поворота, °
180
180
180; 270
180; 270
Угловая скорость, %
180
180
90
90
Давление страгиваиия (без нагрузки), МПа
0,05
0,05
0,05
0,035
Масса, кг
7
11,5
20; 25
43; 48
Примечание. Падение давления при 1 МПа через уплотнения подвижных и неподвижных соединений за время 5 мин при полностью перекрытом питании не более 0,02 МПа.
8 Козырев Ю. Г.
63. Основные размеры (мм) струйных путевых выключателей модели СТ135
Типоразмер изделия / одиолопастиые \ I двухлопастные )
Крутящий момент иа выходном валу при давлении сжатого воздуха 1,0 МПа, Н* м
Угол поворота выходного вала, °
Рабочий объем при повороте иа полный угол, дм’
Масса, кг
PR-50D
12,2
280
0,06
0,9
PR-50S
24,5
100
0,043
1,0
PR-150D
37,5
280
0,184
2,6
PR-150S
75,0
доо
0,131
2,9
PR-300D
73,5
280
0,36
5,1
PR-300S
147,0
100
0,257
5,5
PR-800D
235,6
280
1,152
14,9
PR-800S
471,2
100
0,823
16,7
61. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей фирмы Kuroda (Япония), работающих на давлении
сжатого воздуха 0,3—2,0 МПа
А-А
ПИЯ
V эЬ
’1 /
—
-у.
-3^
А
zdL
вс
TZC
Е
'А'
Типоразмер изделия
D
Л
В
с
Е
dx
bXhXl
Резьба трубиая dt. дюймы
PR-50D;
PR-50S
75
145
19,5
86
39,5
12h7
4X2,5X20
1/8
PR-150D;
PR-150S
ПО
180
23,5
103
53,5
17h7
5X3X35
1/4
PR-300D;
PR-300S
140
220
30
125
65
25h7
7X4X40
3/8
PR-800D;
PR-800S
200
285
44,5
171
69,5
40h7
12X4,5X40
1/2
62. Основные размеры (мм) поворотных пиевмодвигателей фирмы Kuroda (Япония)
Типоразмер изделия
d.
+
L
Si
s,
СТ135.000
M8X0.5
3
35
6
12
СТ135 000-01
M10X1
3
35
6
14
СТ135.000-02
M16X1
4
40
12
22
СТ135.000-03 :
M24X1
6
53
19
32
Параметр
СТ135-00
СТ135-01
СТ135-02
СТ135-03
Диапазон давления, МПа
Рекомендуемое давление питания, кПа
Расход, м3/с, при давлении питания 50 кПа
Диапазон срабатывания, мм
Температура, °C, окружающей среды
Масса, кг
.' ’ -о—юо ■ '
,•. 50—100*Х
1,28X10’*
0—3,5
2,31X10-*
0—5,5
5,22X10"*
0—9
8.2Х 10’*
0—12
От —50 до +80
0,009
0,017
0,064
0,194
Примечание. Пропускаемая частота 20 Гц при линии связи длиной 5 м.
64. Технические данные струйных путевых выключателей модели СТ135
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ
Классификация. В зависимости от используемого критерия системы управления (СУ) могут быть классифици
8*
1
рованы по различным признакам (рис. 27).
По способу позиционирования рабочих органов ПР системы управления подразделяют на позиционные, контурные и комбинированные (уиивер-
Рис, 27. Классификация систем управления промышленными роботами
сальные). У позиционных СУ задаются начальное и конечное положения рабочих органов ПР. Различают малоточечные и многоточечные позиционные СУ. У первых число точек позиционирования не более восьми—десяти. У многоточечных СУ число программируемых позиций — до нескольких сотен н ограничено объемом памяти н допустимой погрешностью позиционирования. При контурном управлении положение рабочего органа ПР определено в каждый момент времени. Комбинированные СУ обеспечивают как позиционное, так и контурное управление ПР.
По способу представления информации СУ разделяют на электромеханические (путевые с упорами, временные, кулачковые, копировальные и т. п.), цикловые, числовые, аналоговые и гибридные. В электромеханических СУ геометрическая информация представлена в виде физического аналога (положение упоров, настройка реле времени и т. п.). Информация о времени и последовательности выполнения шагов программы (цикл работы) может задаваться непереналаживаемыми схемами релейной автоматики. Эти СУ являются наиболее простыми и обеспечивают наименьшие функциональные возможности ПР. В системах циклового программного управления (ЦПУ) команды цикла задаются в виде чисел, а геометрическая информация — упорами и подключением соответствующих выключателей. Перестройка цикла при использовании внутренних коммутаторов сводится к установке штекеров (переключателей, кнопок и т. п.) в определенные гнезда (положения), а прн использовании перфоленты — к ее установке в считывающее устройство. Системы ЦПУ широко применяют для управления ПР с небольшим числом точек позиционирования. Аналоговые СУ по выполняемым функциям, простоте, стоимости и области применения мало отличаются от цикловых. Информация в этих системах задается и хранится в виде потенциалов. В качестве элементной базы в аналоговых СУ используются решающие и операционные усилителя постоянного тока., В системах ЧПУ вся информация представляется в чис
ловом виде н хранится на быстросменном носителе (магнитные илн перфорированные ленты, барабаны, диски и т. п.). При работе с датчиками обратной связи аналогового типа (потенциометры, силовые датчики и т. п.) системы ЧПУ оснащаются аналого- цифровыми преобразователями (АЦП) на устройствах входа сигналов. Эти системы обеспечивают наибольшие функциональные возможности ПР, позволяя контролировать выполнение манипуляционных действий и параметров внешней среды и развитую индикацию параметров на устройствах отображения информации. Они могут стыковаться с внешней ЭВМ.
В гибридных СУ могут использоваться различные способы представления информации.
По способу управления СУ делят на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых системах нет входной информации о фактическом состоянии ПР и о состоянии внешней среды. Поэтому для управления требуется тщательное соблюдение всех условий технологического процесса и постоянство физических характеристик ПР, что вызывает определенные трудности. Изменение эксплуатационных характеристик ПР в процессе его работы (по'явленне люфтов, увеличение моментов сопротивления в отдельных шарнирных соединениях и механических передачах и т. п.) приводит к изменению точностных характеристик позиционирования, т. е. снижает эксплуатационную надежность ПР. В настоящее время область применения разомкнутых СУ сужается.
Этих недостатков лишены ПР с замкнутой СУ следящим приводом, где управление осуществляется с учетом текущих параметров состояния ПР путем их сравнения с требуемыми величинами.
По объему информации в управляющей программе СУ разделяются на жесткопрограммируемые и адаптивные. В жесткопрограммируемых СУ управляющая программа содержит определенный объем информации, не меняющийся в процессе работы ПР- Корректирование программы прн изменения параметров внешней среды не обеспечивается.
При программировании адаптивных СУ не требуется введения полной (для конкретного технологического процесса) информации о параметрах внешней среды. Недостающая информация воспринимается СУ с помощью внешней информационной системы в процессе работы ПР, что делает допустимым непостоянство условий конкретного технологического процесса и приводит к упрощению программирования, вспомогательных устройств и механизмов, обеспечивающих работу ПР (магазинов, подающих и ориентирующих устройств и т. п.), а в ряде случаев и к уменьшению требуемого объема памяти СУ.
Виды систем управления. Управление ПР может осуществляться от автономных, комплексных и многоуровневых систем.
Автономные СУ предназначены только для управления ПР. Для этой цели применяют системы, специально предназначенные для комплектации ПР, и иногда устройства, предназначенные для управления станками. В общем случае специализированные СУ для ПР имеют следующие отлнчня от станочных систем ЧПУ: программирование методом обучения; значительное число входов-выходов для связи с основным и вспомогательным оборудованием, в том числе и информационных входов; дополнительные модули измерения показателей состояния механизмов ПР и параметров внешней среды; модули диагностики для реализации функций диспетчирования и контроля работы оборудования и устройств, состыкованных с ПР; специальное математическое обеспечение, обусловленное особенностями ПР как объекта управления, повышенными скоростями и значительными перемещениями рабочих органов, величинами дискрет, наличием специализированных циклов (загрузки-разгрузки оборудования, опознавания и измерения внешних объектов, адаптивного управления, контроля положения рабочих органов, отбраковки деталей н т. п.).
Специализированные автономные СУ разрабатываются для единичного и группового управления ПР.
Комплексные СУ предназначены для Управления комплексами оборудова
ние — робот. Для этой цели в настоящее время часто используются серийно выпускаемые станочные системы ЧПУ. Однако прн этом усложняется программирование ПР (существующие станочные системы не обеспечивают программирования методом обучения). Разработка и применение комплексных СУ являются перспективными при условии обеспечения программирования основного технологического оборудования и ПР методом обучения по первой детали.
Многоуровневые иерархические системы числового управления роботами применяют прн обслуживании ими станков, входящих в состав автоматизированного участка. Числовое управление участком в этом случае можно разбить на трн уровня, где на верхнем с помощью ЭВМ производятся расчет, хранение, выбор и передача на низший уровень управляющих программ для станков и роботов. На среднем уровне осуществляются редакция (отладка по результатам обработки) этих программ н их хранение на время обработки на станках. На низшем уровне происходит отработка программ оборудованием в составе участка. Так же как и у станков, система управления роботами на участке должна выполнять подготовку и формирование программ (средний уровень); хранение, выбор и передачу программ, задание данных по форме, размерам и характеру хранения деталей в таре и диспетчирование работы роботов на участке (верхний уровень); отработку программ (низший уровень).
Подготовка программ для роботов при централизованном управлении происходят так же, как и в автономных системах, однако запоминание нх целесообразно Производить на ЭВМ среднего уровня. Отработка программы выполняется устройством низшего уровня, представляющим собой позиционер, осуществляющий покадровую отработку. Таким образом, в многоуровневых системах устройства управления низшего уровня существенно упрощены по сравнению с автономными СУ.
Применение многоуровневых иерархических систем не всегда экономически целесообразно. В настоящее время
наибольшее применение для управления ПР нашли автономные унифицированные СУ специального назначения.
Унифицированные системы управления промышленными роботами. Для управления ПР в СССР выпускают серийно гамму унифицированных СПУ различного функционального назначения УЦМ, УПМ и УКМ.
Малоточечные цикловые системы позиционного управления типа УЦМ. Цикловые СПУ модификации УЦМ 10, УЦМ20, УЦМЗО и УЦМ663 различаются в основном числом выходных сигналов и вспомогательных команд. СУ этого типа предназначены для ПР, обслуживающих кузнечнопрессовое оборудование, литейные машины, линии гальванопокрытий и металлорежущие станки в условиях массового и крупносерийного производства. Такими системами комплектуют ПР с ограниченными манипуляционными и функциональными возможностями, имеющими небольшое число точек позиционирования по каждой степени подвижности. Командный сигнал таких СУ представляет собой потенциал определенной полярности, появляющийся на соответствующей выходной шине. Длительность командного сигнала может быть установлена по времени в СУ, либо по ответу от конечного выключателя, расположенного иа соответствующем рабочем органе ПР.
Структурные схемы устройств типа УЦМ показаны на рис. 28. В табл. 65 приведены основные технические данные этих устройств.
Устройство УЦМ-10 состоит из блока управления и блока питания. Блок управления выполнен по модульному принципу и состоит из модуля А (МА), предназначенного для связи с ЭВМ и внешним технологическим оборудованием, и группы модулей Б (не более пяти: МБ 1, ..., МБ5), каждый из которых способен обеспечить управление двумя координатами.
Каждый модуль (А или Б) состоит из платы управления и платы задания программы. В плате управления формируются 30 импульсов, следующих друг за другом с интервалом 0,1 с. Из-
менением очередности поступления этих импульсов на входы триггеров формирования управляющих команд, размещенных в плате задания программы, и составляется требуемая программа управления.
Плата управления модуля А синхронизирует работу всего устройства.
Режимы работы — автоматический, полуавтоматический, наладочный.
Устройство выполнено в виде отдельного блока, состоящего из сварного шкафа, в который устанавливают блок питания и логические платы. Управляемое оборудование подключается с помощью кабельных разъемов, расположенных непосредственно на платах управления модулей.
Устройство УЦМ-20 построено по принципу синхронного программного автомата с жестким циклом управления. Управляющая программа набирается в блоке задания программы с помощью диодных штекеров, устанавливаемых в позиции, соответствующие управляющим командам, выдаваемым на ПР и обслуживаемое оборудование. В блоке формирования управляющих команд определяется их последовательность на основании информации, поступающей из блока задания программы и блока управления.
Управляющие команды на перемещение рабочих органов ПР выдаются через блок выходных усилителей, а выдача управляющих команд на обслуживаемое оборудование, прием информации, поступающей с него и с датчиков положения подвижных органов ПР, обеспечиваются блоком связи с роботом и внешним технологическим оборудованием.
Режимы работы (автоматический, полуавтоматический, наладочный) и длительность сигналов управляющих команд задаются с пульта управления.
Пульт обучения обеспечивает ручное управление подвижными органами ПР и контроль их датчиков положения. С помощью установки временных интервалов можно сформировать выдержки времени между отработкой отдельных кадров управляющей программы. Отработка каждого кадра управляющей программы фиксируется счетчиком кадров с последующей вы-
От ЭВМ
От пульта управления
Счетчик кадров
управле-
На оборудование
От обору-|
дования”■
На ЭВМ
От ПР
На ПР
От ПР
На ПР
Плата управления МА '
Плата задания программы МА
Блок задания программы
Формирова-тель времен-ных интер-валов
Блок управления ■*
управления
Блок памяти программы
Плата управле-ния МБ1
Плата заданияпрограммы МБ1
а)
Блок форми-рования ко-манд
управления
Блок связи с ПР и оборудованием
Пульт обучения
б)
Блок выходных матриц
Блок регистров датчиков ПР
6)
Плата управления МБ5
Плата задания программы МБ5
Блок выходных усилителей
На
ПР
На оборудование
От ПР От оборудования
Блок выходныхусилителей
На ПР
На оборудование
Узел связи с ПР и оборудованием
От ПР От оборудования
Рис. 28. Структурные схемы устройств циклового программного управления: а — УЦМ-10; 6 — УЦМ-20; в — УЦМ-663
ПараметрУЦМ-10УЦМ-20УЦМ-30УЦМ-663Число программируемых координатЧисло точек позиционирования по координатамСпособ программированияОбъем памятиЧисло команд: техиологических управления ПРЧисло входных сигналовЧисло программВремя хранения программы при отключении питания, ЧДиапазон задаваемых выдержек времени, сМаксимальное время цикла работы, сТип датчиков положенияЭлементная базаНапряжение питающего тока, ВПотребляемая мощность, кВ АГабаритные размеры, ммМасса, кг22Предварительный набор программы30 команд121612176До ВОСЬМИДо трехОбучение32 кадра100 кадров224 кадра1232204 20000,1—307 2471 2000,2—183 (с дискретностью 0,1 с)——МикровыключателиБесконтактные типа БКИнтегральные микросхемы2200,7 520X220X27020Трехфазиая сеть 220/380 0,7600Х500Х 1200100Однофазная сеть 380 0,7575X480X X 1250 113ПараметрУЦМ-10УЦМ-20УЦМ-30УЦМ-663Число программируемых координатЧисло точек позиционирования по координатамСпособ программированияОбъем памятиЧисло команд: техиологических управления ПРЧисло входных сигналовЧисло программВремя хранения программы при отключении питания, ЧДиапазон задаваемых выдержек времени, сМаксимальное время цикла работы, сТип датчиков положенияЭлементная базаНапряжение питающего тока, ВПотребляемая мощность, кВ АГабаритные размеры, ммМасса, кг22Предварительный набор программы30 команд121612176До ВОСЬМИДо трехОбучение32 кадра100 кадров224 кадра1232204 20000,1—307 2471 2000,2—183 (с дискретностью 0,1 с)——МикровыключателиБесконтактные типа БКИнтегральные микросхемы2200,7 520X220X27020Трехфазиая сеть 220/380 0,7600Х500Х 1200100Однофазная сеть 380 0,7575X480X X 1250 11365. Технические данные унифицированных систем управления УЦМ65. Технические данные унифицированных систем управления УЦМ
Параметр
УЦМ-10
УЦМ-20
УЦМ-30
УЦМ-663
Число программируемых координат
Число точек позиционирования по координатам
Способ программирования
Объем памяти
Число команд: техиологических управления ПР
Число входных сигналов
Число программ
Время хранения программы при отключении питания, Ч
Диапазон задаваемых выдержек времени, с
Максимальное время цикла работы, с
Тип датчиков положения
Элементная база
Напряжение питающего тока, В
Потребляемая мощность, кВ А
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
2
2
Предварительный набор программы
30 команд
12
16
12
1
7
6
До ВОСЬМИ
До трех
Обучение
32 кадра
100 кадров
224 кадра
12
32
20
4 2000
0,1—30
7 24
7
1 200
0,2—18
3 (с дискретностью 0,1 с)
—
—
Микровыключатели
Бесконтактные типа БК
Интегральные микросхемы
220
0,7 520X220X270
20
Трехфазиая сеть 220/380 0,7
600Х500Х 1200
100
Однофазная сеть 380 0,7
575X480X X 1250 113
Параметр
УЦМ-10
УЦМ-20
УЦМ-30
УЦМ-663
Число программируемых координат
Число точек позиционирования по координатам
Способ программирования
Объем памяти
Число команд: техиологических управления ПР
Число входных сигналов
Число программ
Время хранения программы при отключении питания, Ч
Диапазон задаваемых выдержек времени, с
Максимальное время цикла работы, с
Тип датчиков положения
Элементная база
Напряжение питающего тока, В
Потребляемая мощность, кВ А
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
2
2
Предварительный набор программы
30 команд
12
16
12
1
7
6
До ВОСЬМИ
До трех
Обучение
32 кадра
100 кадров
224 кадра
12
32
20
4 2000
0,1—30
7 24
7
1 200
0,2—18
3 (с дискретностью 0,1 с)
—
—
Микровыключатели
Бесконтактные типа БК
Интегральные микросхемы
220
0,7 520X220X270
20
Трехфазиая сеть 220/380 0,7
600Х500Х 1200
100
Однофазная сеть 380 0,7
575X480X X 1250 113
65. Технические данные унифицированных систем управления УЦМ
65. Технические данные унифицированных систем управления УЦМ
дачей управляющих команд очередного кадра рабочего цикла программы.
Устройство имеет принудительное охлаждение. Для установки блоков микроэлектроники, автоматики и питания в металлическом шкафу имеются направляющие элементы крепления. Блоки микроэлектроники расположены на платах с двусторонним печатным монтажом. Генеральный монтаж вы- полиеи методом накрутки, выходные
разъемы связаны с блоками управления и задания программы плоскими кабелями. С выносным пультом обучения устройство соединено через разъемы кабелем длиной 3 м.
Устройство предназначено для управления ПР, обслуживающими оборудование различного технологического назначения в условиях крупносерийного производства.
Устройство УЦМ-30 ивлиетси мо-
К дификацией устройства УЦМ-20. Раз- * личие заключается в том, что УЦМ-30 8 оснащено оперативной памятью, по-
■ зволяющей избавиться от i диодных Я штекеров (1 = 15).Устройство
Ж УЦМ-30 обеспечивает сохранность уп- <■ равляющей программы при отключе- $ нии питания.
Т Устройство УЦМ-663 построено по | принципу синхронного программного ' автомата с жестким циклом управления. Программа хранится в блоке памяти устройства и ие разрушается при отключении питания. По заданной программе в блоке управления обрабатывается информация. Затем через блоки выходных матриц и выходных усилителей управляющие команды выдаются на ПР и обслуживаемое оборудование. Управляющие команды блока управления формируются на основании информации, поступающей из блоков: памяти программы, связи с ПР и обслуживаемым оборудованием, а также от накопителя информации датчиков ПР. Число точек позиционирования по управляемым координатам — до восьми.
Блок выходных усилителей, построенный на оптроииых тиристорах, обеспечивает выдачу управляющих команд необходимой мощности на ПР и обслуживаемое оборудование, а также полную гальваническую и электромагнитную развязки цепей управления и мощных выходных цепей.
С пульта управления задаются режимы работы устройства, индикация обрабатываемого номера кадра и содержания кадра программы, включение-выключение электропитания и гидропневмосети. С помощью клавиатуры набираются буквенно-цифровые команды и записываются в оперативную память устройства в режиме обучения.
Возможно программирование различных команд: позиционирования рабочего органа ПР и управления оборудованием (управляющие команды); выдержки времени, совместной отработки управляющих команд, обращения к подпрограмме, конца подпрограммы, управления рабочим циклом, конца рабочего цикла, остановки (вспомогательные команды). Устройство также обеспечивает совместную
отработку до восьми единичных операций путем организации кадров переменной длины.
Режимы работы устройства — автоматический, цикловой, покадровый, покомандиый, ручной, задание программы, регенерация программы.
Устройство может работать по отдельным подпрограммам с вариациями их логической взаимосвязи («вложенные» циклы выборки и раскладки заготовок в упорядоченную тару, типовые циклы взаимодействия с вспомогательными устройствами и т. п.).
Блоки микроэлектроники выполнены на платах с двусторонним печатным монтажом, генеральный монтаж произведен методом накрутки. Пульт управления расположен сверху металлического шкафа на наклонной панели. С ПР и обслуживаемым оборудованием устройство связано через разъемы с помощью кабелей.
Числовые системы позиционного управления типа У П М. Числовые системы позиционного управления УПМ выпускаются в модификациях УПМ-331, УПМ-552 и УПМ-772, которые различаются числом управляемых координат и типом управляемого привода. Предназначены для управления ПР со значительным числом точек позиционирования по каждой координате. Могут применяться для комплектации ПР, осуществляющих автоматизацию обслуживания оборудования различного технологического назначения, подъемно-транспортных операций, простейших сборочных работ и операций контактной точечной сварки. Число единиц обслуживаемого оборудования ие превышает четырех .
Устройства построены по принципу синхронного микропрограммного автомата с конечным числом состояний и жестким циклом управления. Они унифицированы по структур но-алгоритмическому и конструкторско-технологическому принципам. Вся командная, технологическая и геометри-
ческая (в абсолютных величинах) информация с пульта обучения н пульта управления записывается в оперативную память устройства, откуда она может быть переписана для длительного хранения на магнитную ленту кассетного накопителя. Технологическая информация включает до 60 управляющих команд. Операционно-логический блок совместно с микропрограммным автоматом обеспечивает взаимодействие всех блоков устройства и осуществляет центральное управление и логическую обработку информации.
Прием и выдача командной и технологической информации на ПР и состыкованное с ним оборудование производятся блоком ввода-вывода технологической информации.
С пульта управления устройств возможно задание следующих режимов работы: «Программа» (автоматическая отработка программы); «Поиск кадра»; «Ручное управление»; «Программирование» (обучение); «Контроль программы»; «Разметка магнитной ленты»; «Разметка зоны»; «Начальная установка».
Отработка программы осуществляется при наличии команд безусловного перехода и условного перехода — по сигналам от объектов. Число сигналов условий от объектов — до 32. Требуемая программа выбирается по соответствующим сигналам от объектов или с пульта управления.
Программирование методом «обучения» производится на медленных скоростях движения ПР и представляет собой последовательное занесение в ОЗУ устройства информации отдельных кадров рабочей программы. Перед обучением целесообразно составить рабочую программу работы ПР и записать ее на карту программирования.
Управление степенями подвижности ПР и задание скорости перемещения при обучении осуществляются с пульта обучения; набор технологической и вспомогательной информации (в том числе условий выполнения программы, скоростей рабочего перемещения степеней подвижности, параметров тары и т. п.) происходит на пульте управления устройства.
Обучение отдельными кадрами программы состоит в наборе на пульте управления технологической и вспомогательной информации, требуемой в i-м кадре рабочей программы, и в соответствующем пространственном перемещении исполнительного органа (захвата) ПР. Затем нажатием кнопки «Запись кадра», располагаемой на пульте обучения, вся геометрическая технологическая и вспомогательная информация заносится в соответствующие ячейки ОЗУ устройства.
Устройства состоят из шкафа (УПМ-331 — из двух шкафов на общем основании) и пульта обучения, подсоединяемого через разъем экранированным кабелем длиной до 20 м. Все устройства снабжены принудительным воздушным охлаждением.
Блоки микроэлектроники размещены на платах с двусторонним печатным монтажом. Генеральный монтаж выполнен путем накрутки. Интегральные кремниевые микросхемы серии 155 обеспечивают высокие надежностные характеристики устройства и достаточную помехоустойчивость.
Устройства осуществляют цифровую индикацию и световую сигнализацию как режимов работы, так и возможных отказов.
Условия работы — в закрытом отапливаемом помещении, в среде, не содержащей агрессивных паров и газов в концентрациях, повреждающих металл и изоляцию, при температуре
В табл. 66 приведены основные технические данные устройств серии УПМ.
Устройство УПМ-331 (рис. 29) предназначено для управления ПР с шаговым приводом разомкнутого типа и числом программируемых координат до трех.
Устройство может выполнять программу загрузки-выгрузки деталей из специальной ориентирующей тары (ложементов). Число тар — восемь, величина коррекции шага — три десятичных разряда.
Устройство УПМ-552 (рис. 30) предназначено для управления пятью программируемыми координатами ПР со следящими приводами.
Управляющие сигналы на перемещение манипулятора в режиме раз-
ХарактеристикаУПМ-331УПМ-552УПМ-7721ПриводЧисло программируемых координатЧисло двоичных разрядов для обработки геометрической информацииКоличество степеней точностиТочность позиционирования, единиц дискретностиКоррекция движенияДатчик обратной связиПотребляемая мощность, кВтШаговый 316Нет±1Да Нет 1,5Следящий 5153256, 16, 1Нет СКТД-6465Д 1,0Следящий 7153256, 16, 1Да СКТД-6465Д 1,0Система отсчетаМетод программирования ПрограммоносительПамятьОтработка программыЧисло входных сигналовЧисло технологических командЧисло скоростейИндикацияПитаниеВ абсолютных значенияхОбучениеНакопитель на магнитной ленте с объемом хранимой информации 600 Кбнт.Оперативное запоминающее устройство с объемом на 100—120 кадров программыС использованием команд условных и безусловных переходов32 для всех СПУ типа УПМ60Восемь скоростей перемещения с разгоном и замедлениемЦифровая, номера зоны и номера кадра, световая сигнализацияОт трехфазной сети переменного тока напряжением 220/380 ВХарактеристикаУПМ-331УПМ-552УПМ-7721ПриводЧисло программируемых координатЧисло двоичных разрядов для обработки геометрической информацииКоличество степеней точностиТочность позиционирования, единиц дискретностиКоррекция движенияДатчик обратной связиПотребляемая мощность, кВтШаговый 316Нет±1Да Нет 1,5Следящий 5153256, 16, 1Нет СКТД-6465Д 1,0Следящий 7153256, 16, 1Да СКТД-6465Д 1,0Система отсчетаМетод программирования ПрограммоносительПамятьОтработка программыЧисло входных сигналовЧисло технологических командЧисло скоростейИндикацияПитаниеВ абсолютных значенияхОбучениеНакопитель на магнитной ленте с объемом хранимой информации 600 Кбнт.Оперативное запоминающее устройство с объемом на 100—120 кадров программыС использованием команд условных и безусловных переходов32 для всех СПУ типа УПМ60Восемь скоростей перемещения с разгоном и замедлениемЦифровая, номера зоны и номера кадра, световая сигнализацияОт трехфазной сети переменного тока напряжением 220/380 В66. Технические данные унифицированных систем управления УПМ66. Технические данные унифицированных систем управления УПМделения времени выдаются через усилители мощности с функционального цифроаналогового преобразователя в виде постоянного напряжения, изменяющегося в диапазоне ±10 В. С двухотсчетных фазовых датчиков обратной связи в устройство поступает информация о текущем положении подвижных органов манипулятора. С помощью блоков формирователя фазы и преобразователей фаза — цифра эта информация преобразуется в цифровую форму и для дальнейшей обработки подается в операционнологический блок. Питание датчиков обратной связи осуществляется опорным напряжением, формируемым бло
Характеристика
УПМ-331
УПМ-552
УПМ-772
1
Привод
Число программируемых координат
Число двоичных разрядов для обработки геометрической информации
Количество степеней точности
Точность позиционирования, единиц дискретности
Коррекция движения
Датчик обратной связи
Потребляемая мощность, кВт
Шаговый 3
16
Нет
±1
Да Нет 1,5
Следящий 5
15
3
256, 16, 1
Нет СКТД-6465Д 1,0
Следящий 7
15
3
256, 16, 1
Да СКТД-6465Д 1,0
Система отсчета
Метод программирования Программоноситель
Память
Отработка программы
Число входных сигналов
Число технологических команд
Число скоростей
Индикация
Питание
В абсолютных значениях
Обучение
Накопитель на магнитной ленте с объемом хранимой информации 600 Кбнт.
Оперативное запоминающее устройство с объемом на 100—120 кадров программы
С использованием команд условных и безусловных переходов
32 для всех СПУ типа УПМ
60
Восемь скоростей перемещения с разгоном и замедлением
Цифровая, номера зоны и номера кадра, световая сигнализация
От трехфазной сети переменного тока напряжением 220/380 В
Характеристика
УПМ-331
УПМ-552
УПМ-772
1
Привод
Число программируемых координат
Число двоичных разрядов для обработки геометрической информации
Количество степеней точности
Точность позиционирования, единиц дискретности
Коррекция движения
Датчик обратной связи
Потребляемая мощность, кВт
Шаговый 3
16
Нет
±1
Да Нет 1,5
Следящий 5
15
3
256, 16, 1
Нет СКТД-6465Д 1,0
Следящий 7
15
3
256, 16, 1
Да СКТД-6465Д 1,0
Система отсчета
Метод программирования Программоноситель
Память
Отработка программы
Число входных сигналов
Число технологических команд
Число скоростей
Индикация
Питание
В абсолютных значениях
Обучение
Накопитель на магнитной ленте с объемом хранимой информации 600 Кбнт.
Оперативное запоминающее устройство с объемом на 100—120 кадров программы
С использованием команд условных и безусловных переходов
32 для всех СПУ типа УПМ
60
Восемь скоростей перемещения с разгоном и замедлением
Цифровая, номера зоны и номера кадра, световая сигнализация
От трехфазной сети переменного тока напряжением 220/380 В
66. Технические данные унифицированных систем управления УПМ
66. Технические данные унифицированных систем управления УПМ
ком питания датчиков от входного сигнала блока синхронизации. В качестве датчиков обратной связи применяют двухотсчетные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы типа СКТБ-6465Д.
Устройство УПМ-772 (см. рис. 30) предназначено для управления семью программируемыми координатами ПР со следящими приводами. Принцип работы аналогичен принципу работы устройства УПМ-552. Различие заключается в числе управляемых координат. Кроме того, устройство УПМ-772 обеспечивает работу по программе загрузки-выгрузки деталей из специальной ориентирующей тары (ло-
Рис. 29. Структурная схема устройства числового программного управления УПМ-331Рис. 29. Структурная схема устройства числового программного управления УПМ-331жемеитов) в декартовой системе координат. Число тар — восемь, величина коррекции шага — три десятичных разряда.
Рис. 29. Структурная схема устройства числового программного управления УПМ-331
Рис. 29. Структурная схема устройства числового программного управления УПМ-331
Системы контурного управления серии УКМ. Устройства контурного управления серии УКМ с модификациями УКМ-552, УКМ-772 различаются числом управляемых координат и предназначены для управления ПР, требующими сложного пространствеииого перемещения исполнительного органа по заданной траектории. Последнее необходимо для окраски, дуговой сварки, а также сложных сборочных операций.
Для управления подобными ПР требуется значительный объем памяти управляющего вычислительного устройства для хранения рабочей программы.
Управление подобными ПР, как правило, осуществляется от ЭВМ, например М-6000. В настоящее время для этой цели разработаны унифици
рованные системы контурного управления УКМ мод. УКМ-552 и УКМ-772.
Вычислитель устройств УКМ реализован на базе микроЭВМ «Электро- иика-60», программоноситель — накопитель на гибких магнитных дисках с объемом хранимой информации до 12,8 Мбит.
Устройства принимают сигналы от органов управления ПР, от измерительных датчиков ПР, от контакторов технологического оборудования, инструмента (краскопульты, сварочные головки) и устройства, а также от аварийных конечных выключателей.
Устройства серии УКМ обладают объемом оперативной памяти, равным 2 Кбайт. Максимальное перемещение 16 двоичных разрядов, число команд, воспринимаемых от внешнего оборудования, восемь. Программирование работы ПР ведется методом обучения. Интерполяция линейная.
Коммутирующие цепи выходных технологических команд на манипулятор
и внешнее оборудование обеспечивают коммутацию токов до 0,2 А при уровне постоянного напряжения 24t^;|B.
Ответные сигналы от манипулятора и внешнего оборудования имеют следующие параметры: уровень постоянного напряжения 24±§;| В при токе 0,1 А.
Устройство обеспечивает плавную установку рабочих органов маиипуля- , тора в позицию, соответствующую иа- i чалу рабочей программы.
I При отработке программы могут I использоваться команды безусловных | и условных переходов. Выбор требуе- | мой программы осуществляется по I соответствующим сигналам от объекта Г (число сигналов 4 для УКМ-552, 5 | для УКМ-772) или от органов пульта I управления.
I Устройство конструктивно выполие- I ио в виде унифицированной стойки | управления в соответствии с ГОСТ I 20504—75.
Управляющие сигналы на привод манипулятораУправляющие сигналы на привод манипулятораСигналы с датчиков обратной связиСигналы с датчиков обратной связиНа питание датчиков обратной связиНа питание датчиков обратной связиРис. 30. Структурная схема устройств числового программного управления УПМ-552 и УПМ-772Рис. 30. Структурная схема устройств числового программного управления УПМ-552 и УПМ-772I Связь устройства с ПР и внешним | оборудованием кабельная при длине I кабеля не более 20 м.
Управляющие сигналы на привод манипулятора
Управляющие сигналы на привод манипулятора
Сигналы с датчиков обратной связи
Сигналы с датчиков обратной связи
На питание датчиков обратной связи
На питание датчиков обратной связи
Рис. 30. Структурная схема устройств числового программного управления УПМ-552 и УПМ-772
Рис. 30. Структурная схема устройств числового программного управления УПМ-552 и УПМ-772
Пульт управления встроен в стойку управления и является его неотъемлемой частью.
Монтаж на платах двусторонний печатный. Генеральный монтаж выполнен методом накрутки.
Элементно-конструктивная база — интегральные микросхемы К155 в сочетании с дискретными элементами.
Габаритные размеры 1700Х 470Х Х600 мм. Масса устройства 300 кг. Устройство имеет электрическую защиту, отключающую питание при коротких замыканиях. Условия работы — в закрытом отапливаемом помещении, в среде, не содержащей агрессивных паров и газов в концентрациях, повреждающих металл и изоляцию. Технические данные устройств УКМ приведены в табл. 67, упрощенная структурная схема устройств — на рис. 31.
Устройство УКМ-552 предназначено для управления ПР и окрасочным оборудованием при окраске объемных изделий в типовых окрасочных камерах.
ХарактеристикаУКМ-552УКМ-772Число программируемых координат57Измерительный преобразовательПотенциометрКодовый дат-СП4-8чик 15 разря-Число команд: технологических8дов32от внешнего оборудования88Число двоичных разрядов для обработку16геометрической информации'Точность позиционирования± единицадискретностиПриводСледящийМетод программированияОбучениеИнтерполяцияЛинейнаяХарактеристикаУКМ-552УКМ-772Число программируемых координат57Измерительный преобразовательПотенциометрКодовый дат-СП4-8чик 15 разря-Число команд: технологических8дов32от внешнего оборудования88Число двоичных разрядов для обработку16геометрической информации'Точность позиционирования± единицадискретностиПриводСледящийМетод программированияОбучениеИнтерполяцияЛинейная67. Технические данные контурных систем управления серии УКМ67. Технические данные контурных систем управления серии УКМРис. 31. Упрощенная У КМ-772Рис. 31. Упрощенная У КМ-772структурная схема устройств управления УКМ-552 иструктурная схема устройств управления УКМ-552 и
Характеристика
УКМ-552
УКМ-772
Число программируемых координат
5
7
Измерительный преобразователь
Потенциометр
Кодовый дат-
СП4-8
чик 15 разря-
Число команд: технологических
8
дов
32
от внешнего оборудования
8
8
Число двоичных разрядов для обработку
16
геометрической информации'
Точность позиционирования
± единица
дискретности
Привод
Следящий
Метод программирования
Обучение
Интерполяция
Линейная
Характеристика
УКМ-552
УКМ-772
Число программируемых координат
5
7
Измерительный преобразователь
Потенциометр
Кодовый дат-
СП4-8
чик 15 разря-
Число команд: технологических
8
дов
32
от внешнего оборудования
8
8
Число двоичных разрядов для обработку
16
геометрической информации'
Точность позиционирования
± единица
дискретности
Привод
Следящий
Метод программирования
Обучение
Интерполяция
Линейная
67. Технические данные контурных систем управления серии УКМ
67. Технические данные контурных систем управления серии УКМ
Рис. 31. Упрощенная У КМ-772
Рис. 31. Упрощенная У КМ-772
структурная схема устройств управления УКМ-552 и
структурная схема устройств управления УКМ-552 и
I • Число управляемых координат 5. | Привод следящий электрогидравличе- I ский с преобразователем УЭ-85. Вы- Г ходной сигнал на привод — постоян- I ное напряжение ±3 В. В качестве I датчиков обратной связи применяют | аналоговые потенциометры СП 1-8.
I Устройство обеспечивает возмож- I ность работы:
I с заданием скорости воспроизведе- I ния программы от внутреннего гене- I ратора с возможностью плавного pelt гулирования в диапазоне ±20 % от номинальной;
с заданием скорости воспроизведения программы от датчика скорости (типа BE-106) конвейера.
Основные режимы работы: «Программа» — воспроизведение программы в автоматическом режиме; «Обучение» — ручное управление с записью программы в память устройства; «Контроль» — профилактические работы, связанные с отработкой математического обеспечения; «Ручной» — управление от органов, расположенных на рукоятке обучения манипулятора.
Устройство обеспечивает контроль работы вычислителя, программоносителя, блока измерительной системы и управления приводом, исходного положения манипулятора и превышения длительности времени обучения, а также цифровую индикацию номера зоны (два десятичных разряда) и : световую сигнализацию работы, отра- : ботку технологических команд, уста- - - новку подвижных органов манипу- « i лятора в исходное положение, превы- * ' шенне длительности обучения, вы- 1 1 бора программы.
| ? Устройство УКМ-772 предназна- | j; чено для управления манипулятором ж и сварочным оборудованием при авто- el матизации технологического процесса ■ дуговой сварки. Число управляемых ® по программе координат — семь. При- ft вод следящий электрогидравлический.
Выходной сигнал иа привод — на- пряжение постоянного тока, меняю- ■ щееся в диапазоне ±1-ь±10 В. В ка- ^Кчестве датчиков обратной связи при- ^Вкиеняют кодовые пятнадцатиразрядиые ^^■атчики. Устройство обеспечивает раз- и торможение привода с регулн- ^Мюванием в диапазоне 0,25—2 с.
Основные режимы работы: «Программа» — обработка информации по программе в автоматическом режиме со сваркой или без сварки (отработка исключительно геометрической информации); «Обучение» — программирование геометрической и технологической информации без ее отработки в процессе ручного управления; «Ручной» — перемещение подвижных органов манипулятора с пульта обучения и работы сварочного оборудования с автономного пульта на сварочном оборудовании; «Контроль» — профилактические работы, связанные с отработкой математического обеспечения.
Устройство обеспечивает световую сигнализацию о выполнении работы, обработке технологических команд, наличии сбоя, об установке манипулятора в исходное положение, а также цифровую индикацию номера зоны на пультах управления и обучения устройства (четыре десятичных разряда). Пульт обучения устройства подсоединяется к устройству через разъем посредством экранированного кабеля длиной до 20 м.
Унифицированная гамма устройств управления типа Е СМ для промышленных роботов включает модели ЕСМ-020, ЕСМ-030, ЕСМ-040 и ЕСМ-060. Гамма устройств разработана в СССР на базе единой универсальной системы модулей, которая содержит:
модуль памяти, рассчитанный на запись и хранение 512 команд и сохраняющий информацию при отключении питания в течение 1000 ч;
модуль дискретных команд, обеспечивающий хранение н выдачу 16 дискретных команд;
модуль опроса датчиков, воспринимающий сигналы по 32 входам от датчиков;
модуль обучения, обеспечивающий: формирование команд по сигналам от пульта оператора при программировании, вывод информации на индикацию, ручное управление оборудованием;
модуль управления, обрабатывающий информацию в соответствии с программой и формирующий управляющие сигналы на исполнительный механизм робота;
ХарактеристикаЕСМ-020ЕСМ-030ЕСМ-040ЕСМ-060Тип устройстваЧисло управляемых ПРОбъем памятиВыдержка времени, сЧисло дискретных выходовЧисло дискретных входовЧисло аналоговых входовЧисло управляемых координатТип измерительного преобразователяСпособ задания перемещенийИнтерполяцияПозиционное1512 команд0,1—409 1632До 8Пленочные потенциометры типаСПЧ-8В абсолютных значенияхГрупповое цикловоеДо 81024 команды 0,1—409 160192Позиционно-контурное165 Кбит; 1632До 8Адаптивное12048 команд16328До 8Пленочные потенциометры типа СПЧ-8В абсолютных значенияхЛинейная—ХарактеристикаЕСМ-020ЕСМ-030ЕСМ-040ЕСМ-060Тип устройстваЧисло управляемых ПРОбъем памятиВыдержка времени, сЧисло дискретных выходовЧисло дискретных входовЧисло аналоговых входовЧисло управляемых координатТип измерительного преобразователяСпособ задания перемещенийИнтерполяцияПозиционное1512 команд0,1—409 1632До 8Пленочные потенциометры типаСПЧ-8В абсолютных значенияхГрупповое цикловоеДо 81024 команды 0,1—409 160192Позиционно-контурное165 Кбит; 1632До 8Адаптивное12048 команд16328До 8Пленочные потенциометры типа СПЧ-8В абсолютных значенияхЛинейная—68. Основные технические данные устройств серяи ЕСМ68. Основные технические данные устройств серяи ЕСМ
Характеристика
ЕСМ-020
ЕСМ-030
ЕСМ-040
ЕСМ-060
Тип устройства
Число управляемых ПР
Объем памяти
Выдержка времени, с
Число дискретных выходов
Число дискретных входов
Число аналоговых входов
Число управляемых координат
Тип измерительного преобразователя
Способ задания перемещений
Интерполяция
Позиционное
1
512 команд
0,1—409 16
32
До 8
Пленочные потенциометры типа
СПЧ-8
В абсолютных значениях
Групповое цикловое
До 8
1024 команды 0,1—409 160
192
Позиционно-контурное
1
65 Кбит
; 16
32
До 8
Адаптивное
1
2048 команд
16
32
8
До 8
Пленочные потенциометры типа СПЧ-8
В абсолютных значениях
Линейная
—
Характеристика
ЕСМ-020
ЕСМ-030
ЕСМ-040
ЕСМ-060
Тип устройства
Число управляемых ПР
Объем памяти
Выдержка времени, с
Число дискретных выходов
Число дискретных входов
Число аналоговых входов
Число управляемых координат
Тип измерительного преобразователя
Способ задания перемещений
Интерполяция
Позиционное
1
512 команд
0,1—409 16
32
До 8
Пленочные потенциометры типа
СПЧ-8
В абсолютных значениях
Групповое цикловое
До 8
1024 команды 0,1—409 160
192
Позиционно-контурное
1
65 Кбит
; 16
32
До 8
Адаптивное
1
2048 команд
16
32
8
До 8
Пленочные потенциометры типа СПЧ-8
В абсолютных значениях
Линейная
—
68. Основные технические данные устройств серяи ЕСМ
68. Основные технические данные устройств серяи ЕСМ
модуль синхронизации, обеспечивающий синхронную работу модулей устройства;
модуль контроля, обеспечивающий контроль записанной в память информации, а также напряжений питания устройств;
модуль измерения, предназначенный для преобразования сигналов от датчиков положения звеньев ПР в определенном интервале времени, а также кодов задания положения и формирования широтно-модулированных сигналов рассогласования;
модуль формирования сигналов управления приводами ПР, служащий для преобразования сигналов рассогласования в постоянное напряжение для управления приводами;
модуль усилителей мощности, обеспечивающий усиление сигналов управления приводами до необходимой величины;
модуль силовых ключей, обеспечивающий усиление управляющих дискретных сигналов.
В состав модулей входит также пульт оператора, предназначенный для задания режимов работы устройств управления, и выносной пульт ручного управления оборудованием, программирования и индикации информации непосредственно иа рабочем месте. Пульт выносится на расстояние до 10 м от устройства управления ПР.
Для обеспечения режимов адаптивного управления ПР в состав модулей дополнительно входят:
периферийные модули для подключения к дискретным и аналоговым датчикам и формирования сигналов управления;
центральные модули обработки информации и реализации адаптивных алгоритмов управления.
Конструктивно блоки располагаются на поворотном контейнере. Генеральный монтаж осуществляется методом накрутки. Элементной базой устройств служат микросхемы средней степени интеграции серии К155.
Технические данные устройств программного управления блочно-модульного типа ЁСМ приведены в табл. 68.
Устройство ЕСМ-020 предназначено для управления ПР, оснащенными следящими приводами, а также для
циклового управления сопутствующим технологическим оборудованием.
Устройство включает следующие блоки: обучения, управления, синхронизации, памяти, контроля, измерения, формирования сигналов управления приводами, усилителей мощности, дискретных команд, силовых ключей, спроса датчиков, а также пульт оператора.
Режимы работы устройства: автоматический, поцикловой, покомандный и обучения.
Устройство ЕСМ-030 предназначено для управления группой ПР циклового типа с позиционированием по упорам.
Устройство выполнено по принципу синхронного автомата с жестким циклом управления и включает следующий набор блоков: памяти, управления, обучения, опроса датчиков, дискретных команд, контроля, синхронизации, силовых ключей, а также пульт оператора.
Режим работы устройства:
автоматический, обеспечивающий многократное выполнение программы;
поцикловой, обеспечивающий однократное выполнение программы;
покомандный, реализующий отработку каждой команды кадра;
обучения, обеспечивающий набор и запись в память программы; ручное управление оборудованием, индикацию информации, записанной в память, а также индикацию состояния дискретных датчиков.
Устройство состоит из стойки управления и стойки силовых ключей.
Устройство ЕСМ-040 предназиачеио для управления ПР, оснащенных следящими электро- или гидроприводами при автоматизации операций, связанных с процессами нанесения покрытий, сборки и т. п.
Устройство включает следующий набор блоков: обучения, управления, синхронизации, памяти, контроля, дискретных команд, опроса датчиков, позиционно-контурного управления, усилителей мощности сигналов управления приводом.
Режимы работы устройства: автоматический, поцикловой и обучения.
Устройство ЕСМ-060 предназначено для управления ПР, оснащенным датчиками внешней информация, позво-
ляющими в процессе выполнения работы учитывать различные отклонения от запрограммированного состояния внешних объектов.
Устройство построено иа микропроцессорных элементах и обеспечивает программную реализацию алгоритмов обработки сигналов от датчиков внешней информации.
Устройство включает следующий набор блоков: обработки информации и реализации адаптивных алгоритмов управления; интерфейсных для подключения к дискретным аналоговым датчикам.
' Режимы работы устройства: программирование, обеспечивающее формирование программы в процессе ручного управления, введение констант для адаптивных программ управления, индикацию информации, хранимой в памяти;
автоматический;
поцикловой.
Специализированные системы управления, как правило, предназначены для определенных моделей ПР или групп моделей с одинаковыми параметрами стыковки с устройствами управления.
Устройства циклового управления. Устройство управления ЭЦПУ-6030 (СССР). Построено по принципу синхронного программного автомата с жестким циклом управления. Программа работы ПР и технологического оборудования набирается на многопозиционных плоских переключателях и не разрушается при отключении устройства от сети питания. На лицевой панели осуществляются задание режимов работы устройства, индикация номера отрабатываемого кадра программы, а также
ручное управление звеньями ПР. Устройство работает в следующих режимах: автоматическом, отработки цикла, отработки кадра, записи команд, ручном. Имеет настольное исполнение.
Техническая характеристика
Тип устройства управления Цикловой
Число программируемых координат 6
Число одновременно управляемых координат2
Число точек позиционирования по координатам 2 Число технологических команд 6
Число внешних блокировочных сигналов, воспринимаемых устрой-'
ством 4
Диапазон задаваемых выдержек времени, с 0—1,0 Емкость памяти, число кадров 30
Напряжение выходных сигналов, В 24
Потребляемая мощность, В А 120
Масса, кг ^25
Устройство управления ПУР-Ц (СССР). Предназначено для управления одним ПР и технологическим оборудованием. Программа работы ПР набирается на штекерной панели в соответствии с технологической картой. Исполнение команд, записанных в кадре, параллельное. Команды, выдаваемые устройством на внешнее технологическое оборудование и на перемещение рабочих органов ПР, отрабатываются с подтверждением об исполнении. Отработка команд на захваты осуществляется по времени. Кодирование информации в кадре позиционное в унитарном коде. Конструктивно устройство выполнено в виде напольного шкафа с выносным пультом обучения. Устройство обеспечивает три режима работы: автоматический, покадровый, ручной.
Техническая характеристика
Тип устройства управления . . . . Цикловой Число программируемых координат6
Число точек позицио
нирования:'
по координате I4
по координатам II—IV . . . .2
Средство программи
рования Штекерная
панель
Емкость памяти, чис
ло команд . . . .34
Число управляющих команд:
на ПР 20
на внешнее техно- . , логическое оборудование 6
Контроль положе-
ння рабочих органов:
по координа
там I—IV . . . . По датчикам
положения
по координа
там V—VI . . . . По времени Тнп датчиков поло
жения БКА
Габаритные разме
ры, мм 535Х650Х 845
Устройство управления УПУ-ЦМ (СССР). Конструктивные и функциональные характеристики устройства аналогичны соответствующим характеристикам устройства ПУР-Ц. Однако в устройстве УПУ-ЦМ предусмотрена возможность сопряжения с магнитоуправляемыми переключателями КИМ-8-5. Программирование осуществляется путем задания номера положения захвата из числа его возможных положений в пространстве. Номер положения кодируется в двоично-десятичном коде, что значительно сокращает необходимую емкость программоносителя. Программа кодируется на диодной матрице в соответствии с технологической картой. Предусмотрены четыре сменных матрицы для организации библиотеки программ.
Техническая характеристика
Типустройства
управления . . . . Цикловой Числопрограммируемых координат7
Число точек позиционирования 2,
Средство программирования
Диодная матрица
Способ задания программы
. Набор на диодной матрице
Емкость памяти, чис-
ло кадров
Число управляющих
32
команд:
на ПР
22
на технологиче
ское оборудование7
Контроль положения
рабочих органов:р
по координатам I—V. . . . По датчикам
положения по координатам VI—VII . . . По времени Тип датчиков поло
жения Магнитоуправ
ляемые пе
реключателиКИМ-8-5
Габаритные размеры, мм 420 X 560 X 920
Устройство управления ПЦУ-1 (СССР). Конструктивно устройство имеет напольное исполнение и обеспечивает автоматический и ручной режимы работы. В качестве управляемого привода используются электро- пневматические клапаны типа Н КВ-250.
Устройство имеет две модификации — на интегральных микросхемах серии К-155 и на струйно-мембранных элементах.
Техническая характеристика
Типустройства
управления . . . . Числопрограмми
руемых координат Средство программирования
j Число временных так
/ тов в цикле програм
мы
Цикловой6Коммутационная штекер-ная панельЦикловой6Коммутационная штекер-ная панель150150Диапазон задания времени выполнения
Цикловой
6
Коммутационная штекер-ная панель
Цикловой
6
Коммутационная штекер-ная панель
150
150
цикла, с3—150 (с ди
скретностью
1/10, 1/20, 1/30, 1/40, •1/50 с)
Режим работы . . . Автоматический, ручной
Число каналов связи с внешним оборудованием: по входу 6
по выходу . . . .6
Габаритные размеры, мм 700X470X850
Устройство управления РБ-110У (НРБ). Устройство предназначено для циклового управления, имеет конструкцию, обеспечивающую встраивание в ПР. Память устройства сохраняет информацию после выключения питания. Имеется возможность вызова программ по сигналам от внешних датчиков с заранее установленным приоритетом.
Техническая характеристика
Тнп устройства управления Цикловой
Число программируемых координат6
Число одновременно . / управляемых координат 3
Диапазон задавае- ' мых выдержек времени, с 1—99
Число одновременно хранящихся про- . грамм'3
Число управляющих команд:
на ПР 24
на технологнче-‘
ское оборудование’36
Число ответных сиг-:
налов:’
от ПР 34
от технологического оборудования36
Питание 220 В, 50 Гц
Габаритные размеры, мм 400X540X1035
Масса, кг 80
Устройство управления ПР-02/СДМ (ПНР). Предназначено для циклового управления, имеет модульную кои-
струкцию. Программирование ПР осуществляется посредством набора команд на штекерной матрице. Предусмотрена возможность условных переходов по сигналам от датчиков внешней информации. Устройство разработано на интегральных микросхемах.
Техническая характеристика
Тип устройства уп--
равлення Цикловой
Число программи- .,
руемых координат41
Число точек позиционирования 4
Емкость памяти, чис- _ ло кадров 60'
Число управляющих команд:
на ПР 20.
на технологиче-.
ское оборудование6‘
Число входных снг- ' налов 6
Управляющие сигналы:
иа ПР, В • • • •24
на технологиче- ",
ское оборудование Контакты ' реле Программируемая выдержка времени, с0,4—4,0
Питание220 В, 50 Гц
Потребляемая мощ- ’ ность, ВА 400
Габаритные разме
ры, мм 400X640X 1150
Устройства позиционного управления. Устройство управления ПУР-2М (СССР). Конструктивно устройство выполнено в виде напольного шкафа с выносным пультом обучения. Оно обеспечивает позиционное управление осями робота и формирует команды на управление захватом и электроавтоматикой основного и вспомогательного оборудования.
Устройство позволяет обеспечивать три режима работы: обучение, покадровый, автоматический. Программирование осуществляется по кадрам. Информация о перемещениях захвата кодируется номером в двоично-десятичном коде; группы потенциометров накопителя, команды на робот и технологическое оборудование кодируются
номером команды в двоично-десятичном коде, вспомогательные команды — номером команды в унитарном коде. Набор программы осуществляется на штекерном барабане в соответствии с технологической картой.
В режиме обучения, пользуясь выносным пультом, осуществляют установку захвата робота в требуемое положение, установку штекерного барабана на считывание соответствующего кадра и запись координат положения путем балансировки измерительных мостов, образованных соответствующими датчиками положения и потенциометрами накопителя устройства.
Техническая характеристика
Тип устройства управления Аналоговый,
позиционный
Число программируемых координат6
Число точек познцио- нирования по координатам:■
I—III 16
IV—VI 8
Способ программирования Обучение
Средство программирования Штекерный
барабан
Емкость памяти, число кадров50
Число управляющих команд на оборудование 12
Контроль положения По датчикам положения Тип датчика положения Прецизион-
- ные потенциометры ппмл
Габаритные разме
ры, мм 530X650X 1200
Устройство управления АПС-1 (СССР). По принципу действия оно аналогично устройству ПУР-2М. По сравнению с последним в нем дополнительно предусмотрены сопряжение с ЭВМ типа М-6000; выход на тиристорный регулируемый привод мощностью до 2 кВт; адресное програм
мирование перемещений по координатам; кроме того, в АПС-1 увеличено число технологических и вспомогательных команд, а также емкость программоносителя.
Техническая характеристика
Тип устройства управления Аналоговый,
позиционный
Число программируемых координат6
Число точек позиционирования по координатам:
I-III 14
IV—VI 7
Способ программирования Обучение
Средство программирования Штекерный
барабан
Емкость памяти, число кадров 60
Число управляющих команд и а оборудование 14
Контроль положения По датчикам положения
Тип датчика положения Прецизион
ные потен
циометрыППМЛ
Габаритные разме
ры, мм 535X650X1205
Устройство управления IRC 600 (ГДР). Разработано с применением микроЭВМ и БИС и имеет модульную конструкцию. Для обеспечения простоты программирования и обслуживания роботов все необходимые элементы управления и ввода программ расположены иа переносном пульте управления. На шкафу устройства находятся только следующие элементы управления: силовой выключатель, выключатель напряжения управления, ; выключатель гидравлики, аварийный выключатель. Предусмотрена возмож- . ность подключения считывающего уст'; ройства и перфоратора. Устройство i комплектуется тест-программами для поиска неисправностей. При програм-
мировании имеется возможность организации подпрограмм.
Техническая характеристика
Тип устройства управления Число программируемых координат Число цикловых координат Емкость памяти, К байт Время сохранения информации при отключении питания, ч Тип датчика обратной связи по положению
Число выходов . . . Число входов . . .
Позиционный325,5200Резольвер,индуктосин13696Позиционный325,5200Резольвер,индуктосин13696Устройство управления NUMS 406 (ПНР). Построено по принципу микропрограммного автомата. Конструктивно выполнено в виде пульта, на' котором размещены диодная матрица и несколько групп переключателей.
Позиционный
3
2
5,5
200
Резольвер,индуктосин136
96
Позиционный
3
2
5,5
200
Резольвер,индуктосин136
96
Техническая характеристика
Тип устройства управления Позиционный
Число управляемых координат 6
Число одновременно управляемых координат 3
Емкость памяти, К байт . . 6
Число входов...12
Число выходов...12
Тип измерительного преобразователя.. Резольвер
Устройство управления М ТЕ-62 (ВНР). Построено на электронных элементах, за исключением блока управления приводом, выполненного на элементах пневматики. Устройство обеспечивает работу в следующих режимах: наладочном, полуавтоматическом, автоматическом.
Отработка программы осуществляется с использованием команд условных переходов; число шагов программы
256; максимальное число управляемых координат 4.
Устройство управления РС-7000 фирмы Retab (Швеция). Предназначено для управления гидравлическими, электрогидравлическими приводами, а также двигателями постоянного тока.
Программирование осуществляется методом обучения с использованием специального пульта ручного управления. Все другие функции выполняются на основном пульте.
Управляющая программа может содержать набор подпрограмм, выбор которых осуществляется по сигналам от внешнего оборудования.
Одной из функций устройства является обеспечение режима адаптивного управления, использующегося для поиска объектов, положение которых не определено, например при захвате роботом неориентированно расположенных деталей из тары. Этот режим позволяет запрограммировать поиск по одной координате, в то время как другие блокируются в заданном положении. Управление движением вдоль выбранной координаты (включая разгон и торможение) до поступления сигнала от внешнего датчика происходит на обычной скорости, что не приводит к увеличению времени на поиск объекта по сравнению с временем обычного позиционирования.
Техническая характеристика
Тип устройства управления Позиционный Число программируемых координат^7
Число точек позиционирования 1500
Способ программирования Обучение
Тип измерительного преобразователя . . Инкрементные датчики
Максимальное число
модулей памяти..3
Емкость модуля памяти, число точек..500
Точность позиционирования, мм . ...0,01
Внешняя память..КНМЛ
Устройство управления фирмы Fanuc (Япония). В состаи устройства управ
ления входит следящий привод двигателей постоянного тока и устройство управления, выполненное на микропроцессоре высокого быстродействия и специальных БИС.
Программирование осуществляется методом обучения. При автоматической работе возможно перемещение с большей скоростью, чем при обучении.
Во встроенном ЗУ можно хранить несколько управляющих программ ПР. Устройство обеспечивает сохранность этой информации при отключении питания.
Математическое обеспечение, разработанное для устройства, позволяет использовать метод упрощенного обучения, при котором в память в процессе обучения заносятся координаты только отдельных «особых» точек положения робота, например положение захвата перед тарой, перед загрузкой станка и т. п. Все остальные стандартные движения ПР постоянно содержатся в памяти устройства. Набором стандартных подпрограмм предусмотрена реализация таких действий, как укладка деталей в штабель разной конфигурации, захват из тары и т. п.
Устройство обеспечивает возможность выбора требуемого движения по сигналам от внешних датчиков с использованием так называемых команд условных переходов.
Важным является программная реализация мер безопасности, обеспечивающих безаварийную работу ПР. К ним кроме останова робота по различным аварийно-предупреждающим сигналам относят: сигнал предупреждения блока управления приводом (перегрев, сбой работы); сигнал под- программ самодиагностики; сигналы запрета работы и экстренного останова от обслуживаемого роботом станка; сигнал о нарушении работы исполнительных механизмов робота; сигналы останова от обслуживающего персонала.
Для стыковки робота со станками в устройстве предусмотрен стандартизованный интерфейс связи с ЧПУ станка, обеспечивающий обмен четырьмя командами (две команды запроса на обслуживание и две команды на запуск станка).
Наличие цифрового дисплея позволяет передавать оператору информацию об отдельных параметрах управления ПР, а также коды ошибок работы.
Техническая характеристика
Число программируемых координат Число одновременно управляемых координат Тип привода . . . .
Погрешность позиционирования, мм . . Величина перемещений, м
Внешняя память . .
Емкость внутренней памяти, число точек
3Двигателипостоянноготока±1<1,8Кассета сБИС (с под-питкой отбатареи)80 (максимально до 704 точек)3Двигателипостоянноготока±1<1,8Кассета сБИС (с под-питкой отбатареи)80 (максимально до 704 точек)Комбинированные (универсальные) системы программного управления. Для многофункциональных ПР, решающих разнообразные производственные задачи, в ряде случаев требуется комбинированное (контурное н позиционное) управление. Подобные СУ должны быть универсальными, обеспечивающими задание геометрической информации как в абсолютных значениях, так и в приращениях, а также возможность адаптивного управления с учетом информации, поступающей извне.
3Двигателипостоянноготока
±1
<1,8Кассета сБИС (с под-питкой отбатареи)
80 (максимально до 704 точек)
3Двигателипостоянноготока
±1
<1,8Кассета сБИС (с под-питкой отбатареи)
80 (максимально до 704 точек)
Для решения таких задач обычно применяют ЭВМ, подключаемую к технологическому оборудованию. Указанным требованиям соответствует универсальная система 2С85, которой оснащают оборудование различных типов. Указанная система может быть автономной или комплексной — для управления РТК в целом.
Система ЧПУ 2С85 на базе встроенной ЭВМ со свободным программированием. В основе системы — серийно выпускаемая микроЭВМ «Электроника-60».
Система обеспечивает: управление восемью координатами; позиционирование с остановкой по сигналам датчиков; отработку программы с обращением к подпрограммам; покадровую отработку программы; оперативную коррекцию скоростей и перемещений; развитую систему индикации, включая индикацию текущего кадра, отработку перемещений, кодов ошибок; редактирование управляющих программ с выводом информации на дисплей; тестовый контроль функционирования; интерполяцию перемещений: линейную в пяти и дуговую в трех основных плоскостях.
Величины перемещений задаются как в абсолютных значениях, так и в приращениях.
В базовый комплект системы входят процессор, таймер, пульт управления, блок сопряжения со станком (роботом), блок ввода-вывода данных; блок питания, запоминающее устройство.
Дополнительные модули устройства: дисплей на электронно-лучевой трубке, перфоратор, устройство вывода на печать, внешнее запоминающее устройство.
Емкость оперативного запоминающего устройства — до 28 К слов.
Устройство управления СОУ ПР (СССР). Разработано на базе микроЭВМ «Электроника-60» и обеспечивает как позиционное, так и контурное управление роботом.
Конструктивно устройство выполнено в виде напольного шкафа с пультом оператора и выносным пультом ручного управления и обучения. Устройство обеспечивает обучение по рабочим операциям, задаваемым в виде микрокоманд, и работает в абсолютной системе координат. В режиме обучения возможно задание условных и безусловных переходов по признакам времени, сигналам от оборудования и т. п.
Основными режимами работы являются ручное управление, обучение, выполнение программы, пошаговая отработка, коррекция, обслуживание, ЭВМ автоном. В режиме выполнения программы предусматривается возможность ее отработки без управления технологическим оборудованием. Режимы «Обслуживание» и «ЭВМ автоном» являются служебными. Они обес-
Тип устройства управления Число программируемых координат Число точек позицио-Позиционио- контурный<10иирования по координатам <2048 ■Способ программирования ОбучениеПрограммоносительОЗУ микроЭВМ «Элек-троника-60*Емкость памяти, число кадров Число управляющих команд иа оборудо-<1024вание <128Контроль положенияПо датчикамположенияТип датчика положе-НИЯКодовые 15-разрядиые фотоимпульс-иыеГабаритные размеры, мм 470X650X1700Тип устройства управления Число программируемых координат Число точек позицио-Позиционио- контурный<10иирования по координатам <2048 ■Способ программирования ОбучениеПрограммоносительОЗУ микроЭВМ «Элек-троника-60*Емкость памяти, число кадров Число управляющих команд иа оборудо-<1024вание <128Контроль положенияПо датчикамположенияТип датчика положе-НИЯКодовые 15-разрядиые фотоимпульс-иыеГабаритные размеры, мм 470X650X1700Техническая характеристикаТехническая характеристикаЧисло программи-руемых координат6 с расширением до 10Тип измерительныхпреобразователей . .Фотоимпульс- иые, кодовые 11-разряд- ные (15-раз- рядные) датчики ФЭП-11 (ФЭП-15)Емкость памяти, чис-ло кадров <2000Число каналов выдачи технологическихкоманд 32Тип привода . . . .СледящийТип памяти ОЗУ микроЭВМ «Электроника-60*Внешняя память . .Перфолента, КНМЛ, магнитные дискиОтработка программС использованием команд условных и безусловных переходовЧисло программи-руемых координат6 с расширением до 10Тип измерительныхпреобразователей . .Фотоимпульс- иые, кодовые 11-разряд- ные (15-раз- рядные) датчики ФЭП-11 (ФЭП-15)Емкость памяти, чис-ло кадров <2000Число каналов выдачи технологическихкоманд 32Тип привода . . . .СледящийТип памяти ОЗУ микроЭВМ «Электроника-60*Внешняя память . .Перфолента, КНМЛ, магнитные дискиОтработка программС использованием команд условных и безусловных переходовТехническая характеристикаТехническая характеристикаТип устройства управления Число координат: программируемых одновременно управляемых . . .Тип измерительной системы Тип устройства управления Число координат: программируемых одновременно управляемых . . .Тип измерительной системы Емкость памяти, КЕмкость памяти, К* байт Число программ . . ; Число подпрограмм ■; Число сигналов:* байт Число программ . . ; Число подпрограмм ■; Число сигналов:входныхвыходныхГабаритные размеры, мм входныхвыходныхГабаритные размеры, мм ПоЗИЦИОНИО’-контурныйПоЗИЦИОНИО’-контурный7732 (имеетсявозможностьрасширенияпамяти)32 (имеетсявозможностьрасширенияпамяти)
Тип устройства управления
Число программируемых координат Число точек позицио-
Позиционио- контурный
<10
иирования по координатам
<2048 ■
Способ программирования
Обучение
Программоноситель
ОЗУ микроЭВМ «Элек-
троника-60*
Емкость памяти, число кадров Число управляющих команд иа оборудо-
<1024
вание
<128
Контроль положения
По датчикам
положения
Тип датчика положе-
НИЯ
Кодовые 15-разрядиые фотоимпульс-
иые
Габаритные размеры, мм
470X650X1700
Тип устройства управления
Число программируемых координат Число точек позицио-
Позиционио- контурный
<10
иирования по координатам
<2048 ■
Способ программирования
Обучение
Программоноситель
ОЗУ микроЭВМ «Элек-
троника-60*
Емкость памяти, число кадров Число управляющих команд иа оборудо-
<1024
вание
<128
Контроль положения
По датчикам
положения
Тип датчика положе-
НИЯ
Кодовые 15-разрядиые фотоимпульс-
иые
Габаритные размеры, мм
470X650X1700
Техническая характеристика
Техническая характеристика
Число программи-
руемых координат
6 с расширением до 10
Тип измерительных
преобразователей . .
Фотоимпульс- иые, кодовые 11-разряд- ные (15-раз- рядные) датчики ФЭП-11 (ФЭП-15)
Емкость памяти, чис-
ло кадров
<2000
Число каналов выдачи технологических
команд
32
Тип привода . . . .
Следящий
Тип памяти
ОЗУ микроЭВМ «Электроника-60*
Внешняя память . .
Перфолента, КНМЛ, магнитные диски
Отработка программ
С использованием команд условных и безусловных переходов
Число программи-
руемых координат
6 с расширением до 10
Тип измерительных
преобразователей . .
Фотоимпульс- иые, кодовые 11-разряд- ные (15-раз- рядные) датчики ФЭП-11 (ФЭП-15)
Емкость памяти, чис-
ло кадров
<2000
Число каналов выдачи технологических
команд
32
Тип привода . . . .
Следящий
Тип памяти
ОЗУ микроЭВМ «Электроника-60*
Внешняя память . .
Перфолента, КНМЛ, магнитные диски
Отработка программ
С использованием команд условных и безусловных переходов
Техническая характеристика
Техническая характеристика
Тип устройства управления
Число координат: программируемых одновременно управляемых . . .
Тип измерительной системы
Тип устройства управления
Число координат: программируемых одновременно управляемых . . .
Тип измерительной системы
Емкость памяти, К
Емкость памяти, К
* байт
Число программ . . ; Число подпрограмм ■; Число сигналов:
* байт
Число программ . . ; Число подпрограмм ■; Число сигналов:
входных
выходных
Габаритные размеры, мм
входных
выходных
Габаритные размеры, мм
ПоЗИЦИОНИО’-контурный
ПоЗИЦИОНИО’-контурный
7
7
32 (имеетсявозможностьрасширенияпамяти)
32 (имеетсявозможностьрасширенияпамяти)
печивают ввод и вывод перфолент программ, тестов диагностирования, а также автономную работу ЭВМ при отладке, настройке и т. п.
Состав операций, реализуемых устройством, может быть расширен путем написания программных модулей.
Функциональные возможности устройства позволяют осуществлять параллельное позиционирование по 10 независимым координатам; обеспечивать запись, отработку и хранение до 128 подпрограмм; организовывать библиотеку программ на гибких магнитных дисках.
Связь с роботом осуществляется через специальное устройство связи, обеспечивающее выдачу команд по 15 независимым каналам и прием информации по 15 таким же каналам.
Устройство управления АС-2600 (СССР). Конструктивно устройство выполнено в виде напольного шкафа со встроенным пультом и фотосчитывающим устройством. Устройство построено на базе двух микроЭВМ «Электро- иика-60», связанных между собой с по
мощью блока связи ЭВМ и внешними штатными устройствами через модули интерфейсного ввода.
Устройство обеспечивает программирование методом обучения с помощью специального выносного пульта, а также по микрокомандам с пульта управления, при этом перемещения записываются в абсолютной системе координат. В зависимости от состава программ устройство позволяет обеспечить как контурное, так и позиционное управление роботом.
Основные режимы работы: воспроизведение (обеспечивается как полная отработка программы, так и без отработки технологии); обучение; программирование. Вспомогательными режимами работы являются работа с перфолентой, ввод параметров, ЭВМ (организация связи с центральной ЭВМ) тест.
Устройство управления IRS 650 (ГДР). Разработано с использованием микропроцессора U880 и БИС, имеет
модульную конструкцию. В состав устройства входит привод для управления шестью координатами ПР. Программирование осуществляется методом обучения с выносного пульта управления. Имеется встроенный накопитель на магнитной ленте. Предусмотрена возможность подключения дисплея для отладки программ. Устройство комплектуется комплектом отладочных тест-программ.
Техническая характеристика
Позиционио-контурный
6.
6
Фотоимпульс-ные датчики
IGR400
20
99•
99.
48
48
660Х 1932X810
Устройство управления RS-3(4CCP). Разработано на базе системы NC600. : Устройство предназначено для позиционного нли контурного управления ПР. Устройство имеет модульную конструкцию и может наращиваться по желанию потребителя. Имеется воз; можность для связи с ЭВМ высшего ранга.
Техническая характеристика
;Тип устройства управления
Число программируемых координат ■ Емкость памяти, К байт
Способ программирования Обучение
(возможенввод с пер-фолентыКНМЛ)
Число сигналов:
входных 16
выходных 16
Диапазон регулирования скорости перемещения по координатам, % ±10
Потребляемая мощность, кВА. . . .1
Струйные системы программного управления. Для комплектации пневматических ПР, обслуживающих прессы, литейные машины, а также работающих во взрывоопасной среде, применяют струйные системы циклового программного управления УС2 и УС6, технические данные которых приведены в табл. 69.
Применение серийных станочных систем для управления роботами. Для управления ПР иногда применяют серийно выпускаемые станочные устройства ЧПУ.
Возможны три варианта использования станочных систем для управления ПР: использование системы ЧПУ для управления ПР и станком в режиме разделения времени; применение станочной системы СПУ для автономного управления ПР; использование многокоординатных систем для управления комплексом оборудование — робот с возможностью одновременной отработки программы.
При использовании системы ЧПУ, установленной на станке, для управления ПР усложняются программирование робота и станка и наладка комплекса в целом (поскольку управляющие программы станка и робота объединены), не совпадает по времени работа ПР и станка (для обеспечения одновременной работы необходима серийная система ЧПУ с числом управляемых координат, равным сумме координат робота и станка, на что требуются дополнительные затраты), становится невозможным обеспечить программирование ПР методом обучения.
69. Технические данные струйных устройств циклового программного управления УС2 и УС6
Характеристика
УС2
УС6
Длительность такта, с, при дискретности, с: 0,05 0,1
Число:
включений одной и той же команды в цикле выходов тактов
входов
блокировочных команд
Устройство
Элементная база
Программоноситель
Способ получения тактовых импульсов .
Средний срок службы, год
Наработка на отказ, ч
0,1—3,0
0,1—1,5 0,2—3,0
3
34
30
25
18
24
5
12
Цикловое Струйные элементы «Волга» Штекерная панель
От струйного генератора импульсов (контроль по времени)
6
1000
Вновь создаваемые системы ЧПУ для станков разрабатываются на совершенной элементной базе с использованием микроЭВМ и микропроцессорных наборов. Однако и они рассчитаны на управление станками конкретного класса (эрозионные, шлифовальные, токарные и т. п.) и не вполне отвечают требованиям управления промышленными роботами.
Использование для управления ПР серийных станочных систем затруднено из-за специфики требований, предъявляемых к управлению ПР и их отли
чию от особенностей управления станками. По сравнению со станками для ПР характерным являются необходимость программирования методом обучения, значительные скорости н перемещения, отсутствие сложных стандартных циклов управления (например, цикл резьбонарезания, включаемый в СПУ токарных станков), необходимость значительного числа технологических команд, большое число управляемых координат, пониженные требования к точности позиционирования и потребность в специфических режимах адаптивного управления. В большинстве случаев применение серийных станочных систем ЧПУ для управления ПР является вынужденной мерой и обусловливает необходимость разработки специализированных систем управления ПР, построенных по общей схемноструктурной организации со станочными СПУ и на основе такой же элементной базы.
Управление промышленными роботами от ЭВМ используют для осуществления сложных производственных операций, таких, как сборка, сварка, транспортирование изделий. Как правило, этот вид управления сопряжен и с распознаванием объекта и основных показателей окружающей среды. Любая цифровая ЭВМ включает следующие основные устройства (рис. 32): ввода информации 1, центральное запоминающее 2, вывода информации 5, арифметическое 4, внешнее запоминающее 6 и центральный процессор 3.
Все устройства ЭВМ связаны между собой электронными магистралями, по которым и происходят передача я прием соответствующей информации.
Рнс. 32. Структурная схема ЭВМ
Как правило, информация в ЭВМ вводится с помощью устройства ввода и хранится в центральном запоминающем устройстве (ЗУ), которое может быть оперативным (ОЗУ) или постоянным (ПЗУ). Центральный процессор обеспечивает управление последовательностью выполнения всех операций в ЭВМ. Он имеет доступ к любой информации, хранимой в ЗУ, и формирует управление команды на реализацию требуемых операций. Помимо этого, процессор управляет обменом информацией между ЗУ и арифметическим устройством, в котором выполняются арифметические операции над числами.
Результат проведенных вычислений, а также другая информация могут быть переданы из запоминающего устройства на устройство вывода информации (устройство пробивки перфолент, печать и т. п.). Процессор имеет быстрый доступ к информации центрального ЗУ. Однако быстродействующая память стоит дорого, поэтому наряду с ОЗУ, как правило, применяют довольно медленное, но дешевое и обладающее значительно большим объемом памяти внешнее запоминающее устройство (ВЗУ). В качестве ВЗУ используются магнитные ленты, диски, барабаны и другие устройства.
ЭВМ решает задачи, представленные в виде последовательных простых инструкций. Их последовательность называют программой. Количество же таких инструкций ограничено для каждой ЭВМ (сложение, вычитание и т. п.), поэтому сложное математическое вычисление возможно только прн представлении его в виде последовательности реализуемых данной ЭВМ основных инструкций. Математическое описание способа получения требуемого решения с помощью простейших численных операций называют алгоритмом. Этот алгоритм может быть представлен в виде блок-схемы, отражающей все его основные этапы.
Реализацию алгоритма в виде последовательности инструкций иа языке, понятном ЭВМ (машинный язык), называют рабочей или исполняемой программой. Однако процесс составления рабочей программы сложен и малопроизводителен. Дли обеспечения про
граммирования разрабатывают так называемые алгоритмические языки — специальные языки высокого уровня (например: ФОРТРАН, АЛГОЛ и т. п.), в которых набор применяемых инструкций содержательнее, что позволяет упростить процесс программирования. Кроме того, разрабатывают так называемые проблемно-ориентированные языки (АИСП, ЭПСИЛОН и т. п.), содержащие инструкции, ориентированные для решения специальных задач (экономические расчеты, управление технологическим процессом и т. п.).
Программу, написанную на одном из таких языков, необходимо сначала перевести на машинный язык и лишь затем задавать ЭВМ. Операцию по такому переводу называют трансляцией, выполняют ее при помощи транслятора (компилятора).
Для оценки возможностей конкретного типа ЭВМ по решению определенных задач используют следующие их характеристики:
Структура команд (адресность) — число адресов в команде, по которым можно обращаться к различным устройствам ЭВМ. Наиболее распространены одно-, двух-, трехадресные ЭВМ. Адреса машинных команд показывают места ЗУ, откуда должна быть взята информация для осуществления соответствующей вычислительной или логической операции, и адрес, куда должен быть занесен результат.
Система чисел. Числа в ЭВМ обычно представляются в двоичной системе счисления, а буквы, цифры и специальные знаки — в двоично-кодированном виде.
Способ представления чисел. Числа в ЭВМ могут быть представлены с фиксированной либо с плавающей запятой. Арифметические устройства машин с фиксированной запятой оперируют с дробными числами, они просты по конструкции. Недостатком их является сложность процесса программирования из-за возможного переполнения разрядной сетки при вычислениях с требуемой точностью. Машины с плавающей запятой значительно сложнее по структуре, так как число представляется в виде порядка и мантиссы н необходимо оперировать с иимн отдельно.
Разрядность — число разрядов, отводимых ЭВМ для представления одного информационного слова. Для улучшения использования емкости памяти и производительности ЭВМ обеспечивают переменную разрядность, т. е. выполнение операций с полусловами или словами двойной длины.
Характеристики запоминающих устройств — их состав, время обращения к ним и емкость их памяти. Емкость памяти характеризует наибольшее количество информации, которую можно одновременно хранить в ЗУ. Она определяется количеством чисел или слов определенной разрядности, чаще числом байт. Иногда емкость ЗУ определяют и числом бит. Для ОЗУ, как правило, емкость составляет 2—64 К слов (байт), что соответствует примерно 104—2-106 бит. Количество разрядов в словах определяется разрядностью ЭВМ и составляет 8, 12. Емкость ВЗУ, как правило, выше, чем ОЗУ, и составляет 10®—109 бит.
Быстродействие определяется средним числом операций в единицу времени. Для микроЭВМ, применяемых в системах программного управления ПР, оно составляет 50 тыс. операций/с.
В микроЭВМ, как правило, применяют полупроводниковые ЗУ, где используют МОП и биполярные транзисторы.
Запоминающие устройства состоят из ЗУ с произвольной выборкой — ЗУПВ, ОЗУ (RAM), постоянного запоминающего устройства ПЗУ (ROM), программируемой пользователем постоянной памяти ППЗУ (PROM), электрически перепрограммируемого постоянного ЗУ, позволяющего стирать записанную информацию и заново записывать — ЭППЗУ.
Математическое обеспечение. Различают общее и специальное математическое обеспечение (МО). Общее МО (иначе называемое операционной системой) включает программы, которые являются обязательными для организации вычислительного процесса на данной ЭВМ. Специальное МО ориентировано на конкретную специализацию ЭВМ, функционирует совместно с программами общего МО и реализует специфические методы решения задач.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Информационная система в значительной мере определяет функциональные возможности ПР, сложность решаемых роботами задач, эксплуатационную надежность и эффективность использования их в производственных условиях, а также является важным звеном в обеспечении безопасности обслуживающего персонала. В зависимости от функционального назначения, характера решаемых задач информационные системы ПР могут быть условно разделены так, как это показано на рис. 33. Условность принятой классификации определяется тем, что одни и те же датчики и блоки обработки информации могут на основе межсенсорного и сенсомоторного взаимодействия участвовать как в восприятии внешней информации, так и в контроле собственного состояния ПР. Подсистема техники безопасности формируется сочетанием и взаимодействием отдельных элементов подсистем восприятия внешней среды и контроля собственного состояния ПР.
Системы восприятия и контроля информации о внешней среде. Визуальные системы. Для получения зрительного изображения обычно используют устройства монокулярного или бинокулярного искусственного зрения. В качестве датчиков применяют видиконы, фотоматрицы и т. п., а для решения задач управления ПР — ЭВМ. Задачи, решаемые с помощью визуальных систем, приведены в табл. 70.
Работы по использованию визуальных систем носят в настоящее время экспериментальный характер, что в основном определяется необходимостью реализации сложных алгоритмов обработки зрительной информации, а для этого требуется использование значительного объема памяти и длительное время обработки информации (1 — 5 мин).
Вопросы использования визуальных систем изучены достаточно полно, разработано соответствующее математическое обеспечение. Это позволяет осуществить широкое применение на практике систем искусственного зрения для решения сложных задач по классификации и распознаванию внеш- иях объектов в том случае, когда при-
70. Примеры задач, решаемых с помощью визуальных систем. Особенности конструктивных и алгоритмических решений
Задача
Конструктивные особенности
Принцип действия
Условия работы
Распознавание деталей: плоских на поточной линии
Управление ПР, осуществляющими простейшие операции сборки
Оптическая головка с вращающимся зеркалом, параболическим зеркалом и фотоэлементом
Видеосенсор с матрицей из 1024 фотодиодов, диаграммой и фокусирующим оптическим устройством
Телевизионные камеры, установленные над равномерно освещенным конвейером
Две телевизионные камеры
Более пяти телевизионных камер
Фотоэлемент воспринимает лучи, посылаемые головкой и отраженные от отражателя, на котором располагается деталь
. Освещенность каждого диода имеет 16 градаций
Опознавание осуществляется путем соотнесения формы и размеров детали с тремя окружностями разных диаметров
Инструкция вводится посредством предъявления одной телевизионной камеры чертежа объекта и отыскания отдельных составляющих деталей другой телевизионной камерой
Информация используется для распознавания объектов сложной формы и координации работы нескольких ПР
Естественная освещенность
Необходимы определенные направление освещения и угла падения света
Естественная освещенность
Организация определенного освещения
метов и их классификация; определение физических свойств объектов (масса, твердость, шероховатость поверхности, температура, тепло- и электропроводность и т. п.); надежное захва- i" тывание и удержание объекта с кон- ‘ тролем усилия зажима (с целью предотвращения разрушения хрупких и легкодеформируемых предметов); контроль за микроперемещениями деталей при выполнении некоторых сборочных операций; контроль смещений- объекта в захватном устройстве ПР при воздействии на него динамических нагрузок.
Простейшими датчиками системы искусственного осязания являются тактильные датчики контактного типа. Эти датчики обычно располагают на наружных и внутренних поверхностях захватного устройства ПР. В качестве чувствительных элементов обычно используют микропереключатели. Реже датчики создают на основе электропроводящих полимеров. Задачи, ре
шаемые с помощью тактильных датчиков контактного типа, и особенности конструктивных и алгоритмических решений представлены в табл. 71 и иа рис .34. Такие датчики можно рекомендовать для решения задачи контроля наличия детали в захватном устройстве ПР, контроля правильности центрирования объекта в захватном устройстве, а также для поиска, распознавания, захватывания и манипулирования с пространственно неориентированными предметами. Последнее позволит упростить требования к специальной оснастке ПР, что приведет к снижению ее стоимости. Примером такого решения является адаптивное управление фазой захватывания деталей, реализованное в НПО ЭНИМС, в конструкциях роботов мод. СМ40Ф2.80.01 и УМ60Ф2.81.01. Структурные схемы программ адаптивной разгрузки и загрузки магазинов показаны на рис. 35.
71. Примеры задач, решаемых с помощью тактильных датчиков коитактиого типа. Особенности конструктивных и алгоритмических решений
сутствуют помехи для зрительного контроля (манипулирование объектами в небольших и закрытых объемах, когда отдельные узлы ПР и оборудования могут мешать зрительному контролю, работа в средах с различной оптической проницаемостью, недостаточная освещенность поля зрения и т. п.). В производственных условиях дополнительные помехи для визуального распознавания объекта могут быть вызваны состоянием и характером об
работки его поверхности, наличием ржавчины и загрязнения и т. п.
Системы искусственного осязания. Особенностью работы систем искусственного осязания является наличие контакта датчиков с поверхностью объекта. С их помощью могут быть решены следующие задачи: поиск, обнаружение предметов и определение их положения; схватывание и манипулирование с неориентированными объектами; распознавание формы пред-
Задача
Конструктивные особенности
Принцип действия
Определение местоположения предметов по отношению к руке ПР, контроль наличия предмета в захвате и контакте с предметом ПР
Классификация предметов простых форм
Захват неориентированных объектов
Микровыключатели
Электропроводные полимеры
Пневматически выдвигаемый контактный щуп
Тактильные датчики располагаются на внутренней поверхности искусственной кисти
Искусственный палец, содержащий четыре контактных датчика, располагаемых иа наружных поверхностях пальца
Наличие группы тактильных датчиков контактного типа, располагаемых на внутренних поверхностях захвата ПР
Контакт с объектом
Классификация путем охвата поверхности предметов кистью
Точность классификации зависит от размеров предметов
Классификация путем ощупывания поверхности предмета, т. е. движения пальца по Поверхности
См. рис. 34
9 Козырев Ю. Г.
Объединение контактных датчиков в матрицы с точки зрения информационного содержания добавляет новую размерность, при которой совокупность датчиков упорядочена в пространстве. Это позволяет получать информацию о зоне контакта между захватом манипулятора и удерживаемым объектом. Форма зоны контакта может быть использована для распознавания предметов, а с помощью анализа временных изменений тактильного образа
Рис. 34. Последовательность действий при схватывании неориентированных предметов захватным устройством, оснащенным группой тактильных датчиков контактного типа, расположенных на внутренних поверхностях «пальцев»
б)
Рис. 35. Структурные схемы программ адаптивной разгрузки (а) и-адаптивной загрузки (б) магазинов
Матрица
На основе электротензометров сопротивлений
На основе реостатных потенциометров
На основе электропроводящих полимеров
72. Примеры конструктивных решений пропорциовальных датчиков, объединенных в матрицы
Конструкция датчика
з
J
1 — электропроводящий полимер; 2 — выводы; 3 — упругая оболочка; 4 — поршей ь-электрод
1 1
о
Выход
/ — воспринимающий элемент; 2 — пружина; 3 — потенциометр
1 — тензобалка; 2 — электротензометры сопротивлений
Принцип действия
Измеиеиие силы, направленной по нормали к поверхности объекта, приводит к изменению сопротивления токопроводящего полимера. Диапазон сопротивлений (100 ± 1) кОм
Прикладываемая сила приводит к перемещению воспринимающего элемента и связанного с ним движка потенциометра
Прикладываемая сила приводит к деформации (изгиб) балки, которая регистрируется электротензометрами сопротивлений
МатрицаКонструкция датчикаПринцип действияНа основе пьезо-хбГенератор 1р функций о-—' i—=Вход 1—1 V 1'Выходрецептора \пОрогРечептора 1Шпрадление1JпорогомПри соприкосновении матрицы с телом внутренние потенциалы распределяют-электрического преобразователяся. Это распределение представляется рядом плоских образцов и соответствую-а — преобразователь давления в электрические сиг-щих им пороговых величинналы; б — порог; 1 — эла-стичный материал, деформирующийся соответственно форме объекта; 2 — тактильные датчики на основе пьезоэлементов (с преобразованием движения в электрические сигналы)МатрицаКонструкция датчикаПринцип действияНа основе пьезо-хбГенератор 1р функций о-—' i—=Вход 1—1 V 1'Выходрецептора \пОрогРечептора 1Шпрадление1JпорогомПри соприкосновении матрицы с телом внутренние потенциалы распределяют-электрического преобразователяся. Это распределение представляется рядом плоских образцов и соответствую-а — преобразователь давления в электрические сиг-щих им пороговых величинналы; б — порог; 1 — эла-стичный материал, деформирующийся соответственно форме объекта; 2 — тактильные датчики на основе пьезоэлементов (с преобразованием движения в электрические сигналы)Продолжение табл. 72Продолжение табл. 72ААББввх(Х2х3х4Х5Х6Х7Х8Х3х(Х2х3х4Х5Х6Х7Х8Х3ТАКТИЛЬНАЯ МАТРИЦАТАКТИЛЬНАЯ МАТРИЦАСигнал толькоодного датчикаматрицыСигнал толькоодного датчикаматрицыxi H1Q-i2xi H1Q-i2ДаДаSmLn * 6* ?' =2SmLn * 6* ?' =2ДаДаб- у[^{б^б^рб^б- у[^{б^б^рб^НетНетНетНетизизДаДакостькостьЦилинО - Слое - Сферичес- Вершина кая п0^ерХ,ЦилинО - Слое - Сферичес- Вершина кая п0^ерХ,Да ДаДа Данетнетпроболи- Ребро нейноеребропроболи- Ребро нейноереброНетНет\Пч№\Пч№ДаДаАлгоритмАлгоритмклассификацииклассификацииРис.Рис.36.36.
Матрица
Конструкция датчика
Принцип действия
На основе пьезо-
хб
Генератор 1р функций о-—' i—=
Вход 1—1 V 1'Выход
рецептора \пОрогРечептора 1Шпрадление
1Jпорогом
При соприкосновении матрицы с телом внутренние потенциалы распределяют-
электрического преобразователя
ся. Это распределение представляется рядом плоских образцов и соответствую-
а — преобразователь давления в электрические сиг-
щих им пороговых величин
налы; б — порог; 1 — эла-
стичный материал, деформирующийся соответственно форме объекта; 2 — тактильные датчики на основе пьезоэлементов (с преобразованием движения в электрические сигналы)
Матрица
Конструкция датчика
Принцип действия
На основе пьезо-
хб
Генератор 1р функций о-—' i—=
Вход 1—1 V 1'Выход
рецептора \пОрогРечептора 1Шпрадление
1Jпорогом
При соприкосновении матрицы с телом внутренние потенциалы распределяют-
электрического преобразователя
ся. Это распределение представляется рядом плоских образцов и соответствую-
а — преобразователь давления в электрические сиг-
щих им пороговых величин
налы; б — порог; 1 — эла-
стичный материал, деформирующийся соответственно форме объекта; 2 — тактильные датчики на основе пьезоэлементов (с преобразованием движения в электрические сигналы)
Продолжение табл. 72
Продолжение табл. 72
А
А
Б
Б
в
в
х(
Х2
х3
х4
Х5
Х6
Х7
Х8
Х3
х(
Х2
х3
х4
Х5
Х6
Х7
Х8
Х3
ТАКТИЛЬНАЯ МАТРИЦА
ТАКТИЛЬНАЯ МАТРИЦА
Сигнал толькоодного датчикаматрицы
Сигнал толькоодного датчикаматрицы
xi H1Q-i2
xi H1Q-i2
Да
Да
SmLn * 6* ?' =2
SmLn * 6* ?' =2
Да
Да
б- у[^{б^б^рб^
б- у[^{б^б^рб^
Нет
Нет
Нет
Нет
из
из
Да
Да
кость
кость
ЦилинО - Слое - Сферичес- Вершина кая п0^ерХ,
ЦилинО - Слое - Сферичес- Вершина кая п0^ерХ,
Да Да
Да Да
нет
нет
проболи- Ребро нейное
ребро
проболи- Ребро нейное
ребро
Нет
Нет
\Пч№
\Пч№
Да
Да
Алгоритм
Алгоритм
классификации
классификации
Рис.
Рис.
36.
36.
она может быть использована для обнаружения проскальзывания предмета в захвате.
При использовании матриц следует учитывать ряд факторов. При низкой плотности расположения датчиков в матрице могут быть применены микропереключатели, реле и т. п.
Более высокие функциональные возможности ПР обеспечиваются при использовании матриц из пропорциональных датчиков, которые применяют в основном для решения задачи классификации и определения формы объектов манипулирования.
Некоторые конструктивные решения отдельных датчиков, объединяемых в матрицы, показаны в табл. 72.
' При разработке пропорциональных тактильных датчиков перспективно применение различных токопроводящих полимерных материалов, а также интегральной технологии, что позволит
создать различные миниатюрные датчики давления.
Для применения матриц требуется разработка специальных алгоритмов обработки информации, позволяющих на основе межсенсорного и сенсомоторного взаимодействия осуществлять как одномоментное распознавание формы трехмерных объектов, так и распознавание путем активного и целенаправленного ощупывания их поверхности.
На рис. 36 показан алгоритм классификации формы локальной поверхности, контактируемой с тактильной матрицей. Точность определения формы локальной поверхности этим алгоритмом составляет 95—100 %. Это позволяет осуществлять одномоментные распознавания формы с точностью не ниже 80 %. Точность может быть существенно увеличена, если разработанный алгоритм дополнить алгоритмом целенаправленного ощупывания поверх-
ности с целью выявления недостающих для классификации признаков деталей.
Однако эксплуатационная надежность матриц пропорциональных датчиков еще довольно низка. Кроме того, увеличение набора классифицируемых предметов требует осуществления ощупывания их поверхности, что вызывает определенные трудности.
Можно предположить, что в большинстве случаев для этих целей более оправданным является оснащение ПР визуальными системами, а матрицы (пропорциональных датчиков будут использоваться только в отдельных случаях применения ПР, когда зрительный контроль затруднен.
Датчики усилий (моментов) применяют в роботах, осуществляющих манипулирование хрупкими и легкоде- формируемыми предметами или выполняющих простые операции сборки. Йк В первом случае датчики усилий В позволяют регулировать усилие схвата В пропорционально массе захватываемых К объектов. Такие датчики обычно уста- Е иавливают в захвате, и поэтому они ■ должны быть небольших размеров. ■ Применяют два способа измерения ■ усилий: по упругой деформации чув- ■ ствительного элемента и по перемеще- ■ иию подвижной части чувствительного элемента.
Для измерения малых усилий пригодны различные конструкционные решения с использованием проволочных и полупроводниковых тензометров сопротивления или токопроводящих полимеров. Для измерения больших усилий применяют магнитоупругие элементы, а для точных измерений — градуированные пружины и другие упругочувствительные элементы.
При выполнении простейших операций сборки целесообразно введение некоторой адаптации ПР к условиям выполнения операции путем использования более сложных датчиков усилий (моментов). Такая адаптация позволяет ■ обеспечить реализацию посадочных опе- |Г раций с точностью в пределах нескольких микрометров.
Конструктивная сложность применяемого датчика усилия (момента) определяется в первую очередь сложностью решаемой с их помощью задачи. В общем случае для получения полной
рическая кость поверх ■
кость
формы локальной поверхности предмета при контакте с тактильной ма- тр ицей
картины силового взаимодействия захвата ПР с внешним объектом необходимо использовать шестикомпонентный датчик, измеряющий три составляющих усилия вдоль координатных осей и три момента относительно этих осей.
Перспективным является расположение силового датчика не на руке ПР, а внутри сборочного стола. Это упрощает конструкцию, снижает требования к габаритным размерам. Такой датчик может быть выполнен в виде квадрата из пластин, располагаемых одна иад другой и закрепляемых на
рабочей поверхности стола, между которыми располагаются тензометры.
Силовой датчик должен быть защищен от перегрузок и повреждений.
Датчики регистрации перемещений объекта предназначены для захватывания и надежного удержания предметов без их деформации.
Примеры датчиков регистрации перемещений показаны в табл. 73. Большинство известных конструкций обладают недостатками, ограничивающими возможность их применения на практике. К ним относят низкую помехозащищенность в зависимости от их ориентации относительно направления перемещения захватываемых предметов, регистрацию перемещения только в одном направлении, а также ограничение величин регистрируемых перемещений. Так, датчики, в которых контакт с поверхностью предмета осуществляется с помощью разнообразных конструкций роликов, регистрируют перемещение предмета только в одном направлении.
Перспективным конструктивным решением является электромеханический датчик (см. с. 265). Он позволяет регистрировать перемещения предмета в любом относительно датчика направлении. В его конструкции предусмотрено периодическое прерывание контакта датчика с поверхностью предмета с помощью электромеханического соленоида (вибратора). Это позволяет в течение отрезка времени, пока отсутствует контакт с поверхностью детали, осуществлять механическую компенсацию (благодаря пружинным свойствам стержня) предыдущего перемещения воспринимающего элемента датчика. Таким образом, период времени, при котором осуществляется контакт датчика с поверхностью предмета, служит для регистрации возможного перемещения предмета в захвате. Во время отсутствия контакта датчик приходит в исходное состояние. Выбрав определенным образом частоту переключения соленоида и длительность периодов контакта датчика с поверхностью предмета, можно регистрировать его перемещение без ограничений величины. Чувствительность такого датчика будет определяться, с одной стороны, скоростью перемещения за
хваченного объекта, а с другой — его конструктивными параметрами и частотой переключения соленоида.
В большинстве разработок осуществляется постоянное приращение усилия схвата предмета в ответ на сигнал датчика выскальзывания. Если этого недостаточно для осуществления тонких манипуляций, то необходима организация взаимодействия двигательных и сенсорных систем для решения задач надежного удержания предметов с учетом их массы, свойств поверхности и действующих на них динамических возмущений.
Алгоритм управления манипулятора, решающего задачу регулирования усилия первоначального схвата при подъеме предмета в фазе «захватывание объекта», приведен на рис. 37. Регулирование усилия захватывания осуществляется с крутизной приращения, определяемой массой захваченного предмета, коэффициентом трения между его поверхностью и пальцами захватного устройства.
Локационные системы. Системы локации ввиду отсутствия непосредственного контакта между датчиками и поверхностью объекта обладают более высокой надежностью к механическим повреждениям. Помимо этого они позволяют существенно снизить ограничения иа скорость перемещения внешних объектов относительно ПР по сравнению с системами искусственного осязания.
Локационные системы условно можно разделить на два класса: системы дальней н системы ближней локации рабочего пространства. Первые могут быть построены с использованием ультразвуковых, лазерных и светолокационных (оптических) систем.
Ультразвуковые дальномеры позволяют измерять расстояния до объекта в диапазоне 0,2—2 м с погрешностью 2%. Точность определения угловых координат, т. е. положения объекта, значительно ниже, поскольку облучается большая часть поверхности предмета, что затрудняет выделение его локального участка для измерения. Поэтому ультразвуковые системы используют для обнаружения объекта и примерного определении его положения в пространстве.
73. Основные схемы и характеристики датчиков регистрации перемещений
Схема
1 — сапфировый сердечник; 2 — пьезокерамический датчик; 3 — резиновый амортизатор; 4 — металлический амортизатор
1 — резиновый ролик; 2 — магнит; 3 — магнитная головка; 4 — пальцы
/ 2 735
/ — силиконовая резина; 2 — упругая резина; 3 — датчик давления; 4 — игла; 5 — палец
1 — лампа; 2— диафрагма; 3 — фотоэлемент; 4 — резиновый ролик; 5 — пальцы
Принцип действия
Микронеровности поверхности предмета при его перемещении вызывают появление электрического сигнала на выходе пьезоэлектрика
Перемещение предмета вызывает вращение ролика, что регистрируется магнитным преобразователем
Смещение иглы, возникающее при перемещении предмета, регистрируется датчиком давления
Вращение ролика вследствие перемещения предмета приводит к перекрытию диафрагмы фотоэлектрического преобразователя
Продолжение табл. 73
Схема
Принцип действия
1 — наполни
4 — дат
талы тель чики
2Х
3
1ы;
3 дав
— м — пр( ления
ЯРКИЙ ;дмет;
Изменение состояния отдельных датчиков характеризует наличие перемещения предмета
1 — т<
7J7
;нзометры
Изгиб воспринимающего элемента (С) при перемещении предмета вызывает изгиб тензометрической балки (О)
A F
ПТУ F
1 — чувствительные элементы
Перемещение предмета вызывает изгиб тензометрических балок с чувствительными элементами. Применение в качестве воспринимающего элемента шарика и наличие четырех теизо- балок позволяет регистрировать перемещения в любом направлении
Смещение крышки под действием перемещения предмета в любом направлении регистрируется датчиком давления
Матрица
Применение матриц датчиков тангенциальных усилий позволяет регистрировать пространственное перемещение
Продолжение табл. 73
Схема
Принцип действия
1 — воспринимающий элемент; 2 — катушка соленоида; 3 — якорь соленоида; 4 — возвратная пружина; 5— резиновый демпфер; 6 — изоляционный корпус; 7 — электропроводящая крышка; 8 — выводы
При отсутствии перемещения детали соленоид не включен, воспринимающий элемент выдвинут и концом соприкасается с поверхностью детали. При перемещении он изгибается до соприкосновения с крышкой, что вызывает появление выходного импульса, приводящего к срабатыванию на короткое время соленоида
Локационные устройства на основе -лазерных излучателей позволяют определить пространственное положение объектов с весьма высокой точностью.
Широкое применение могут найти ' светолокационные системы. В иих ра- " бочее пространство «ощупывается» световым или инфракрасным излучением.
’ В качестве излучателей используют лампы накаливания, светодиоды и другие средства, в качестве приемников —
• различные конструкции с использо- ! ванием фотодиодов.
Для приема сигналов разрабатываются специальные фотоматрицы. Точ- . иость определения расстояния с помощью светолокационных систем может достигать 2 мМ иа расстоянии до 2 м.
Конструкции некоторых ультразвуковых и светолокационных датчиков и принцип их действия показаны в табл. 74.
Системы ближней локации могут быть построены и на основе индукционных, магнитных и струйных датчиков. Среди них нанлучшими эксплуатационными характеристиками обладают магнитные и струйные датчики.
Действие струйных датчиков основано либо на взаимодействии потока, вытекающего из сопла, с предметом, либо на прерывании струи предметом. В качестве датчиков ближней локации применяют первый тип струйных датчиков, принципиальная схема и конструкции которых приведены иа рис. 38. Датчик такого типа имеет
Рис. 37. Алгоритм управления роботом при регулировании усилия захватывания объектаРис. 37. Алгоритм управления роботом при регулировании усилия захватывания объектаРис. 38. Струйные датчики, верхностью предмета:Рис. 38. Струйные датчики, верхностью предмета:СхемаПринцип действияСхемаПринцип действия74. Примеры светолокационных и ультразвуковых датчиков74. Примеры светолокационных и ультразвуковых датчиков1 — светодиод; 2 — фотодиод1 — светодиод; 2 — фотодиодразователей сигнала датчиков в электрический сигнал (если ПР оснащеи электронным устройством управления). Подобные преобразователи должны иметь защиту от влияния внешней среды.В табл. 75 приведены задачи, решаемые с помощью локационных систем, особенности применяемых конструкций и принципов управления.разователей сигнала датчиков в электрический сигнал (если ПР оснащеи электронным устройством управления). Подобные преобразователи должны иметь защиту от влияния внешней среды.В табл. 75 приведены задачи, решаемые с помощью локационных систем, особенности применяемых конструкций и принципов управления.
Рис. 37. Алгоритм управления роботом при регулировании усилия захватывания объекта
Рис. 37. Алгоритм управления роботом при регулировании усилия захватывания объекта
Рис. 38. Струйные датчики, верхностью предмета:
Рис. 38. Струйные датчики, верхностью предмета:
Схема
Принцип действия
Схема
Принцип действия
74. Примеры светолокационных и ультразвуковых датчиков
74. Примеры светолокационных и ультразвуковых датчиков
1 — светодиод; 2 — фотодиод
1 — светодиод; 2 — фотодиод
разователей сигнала датчиков в электрический сигнал (если ПР оснащеи электронным устройством управления). Подобные преобразователи должны иметь защиту от влияния внешней среды.
В табл. 75 приведены задачи, решаемые с помощью локационных систем, особенности применяемых конструкций и принципов управления.
разователей сигнала датчиков в электрический сигнал (если ПР оснащеи электронным устройством управления). Подобные преобразователи должны иметь защиту от влияния внешней среды.
В табл. 75 приведены задачи, решаемые с помощью локационных систем, особенности применяемых конструкций и принципов управления.
основанные на взаимодействии струи воздуха с по-
межуточная °камера °’ 3 " "“«Р”0^ пP^Д“«a; 4 - пром^у^ч/ое сопло? i-* "^
Обнаружение светового потока, отраженного от предмета
1 — светодиод (лампа накаливания); 2 — предохранительная шайба; 3 — корпус; 4 — фотодиод (фотосопротивление); 5 — крепежный винт
Перекрывание прямого светового потока
Регистрация ультразвуковых импульсов
/ — крышка; 2 — мембрана; 3 — корпус; 4 — неподвижный электрод; 5 — пружина; 6 — изоляционная шайба
сопло питания, камеру, выходное сопло и промежуточное сопло. Расход через выходное сопло является нагрузкой струйного датчика. В табл. 64 приведены основные технические характеристики серийно выпускаемых струйных датчиков.
К недостаткам струйных датчиков следует отнести необходимость применен ия пневмоэлектрических преоб
75. Применение локационных систем76. Сравнительные характеристики бесконтактных датчиков различных типов
Задача
Датчик
Особенность применения
Характеристика"
Датчики
электромагнит-
оптические
ультразвуковые
пневмоструйиые
Контроль наличия детали в захвате
Светолокаци- ониый
Струйный
Просвечивается пространство между пальцами захвата. Затемнение фотоприемника характеризует наличие объекта. Введение нескольких приемников дает информацию о расположении предмета в пространстве захвата
1
Обнаруживаемые и измеряемые объекты
Металлические
Непрозрачные
Из любых материалов
Из любых материалов
1
Чувствительность (удаленность объекта), см
^12
До 200 и более
20- 1000
=51
Распознавание формы и местоположения внешних объектов
Светолокацн- оиный
Ультразвуковой
Лазерный
Применение дискретной строки фотодатчиков, располагаемых перпендикулярно к направлению движения изделий на ленте конвейера
Использование ультразвукового рецептивного поля, содержащего 1024 двухпозиционных датчика
Использование сканирующего лазерного дальномера позволяет определять местоположение внешних предметов для шагающего транспортного робота
Погрешность измерений
±(0,01 — 8,0) мм
±2,0 мм на расстоянии до
200 см
Линейная до 2 % на расстоянии до 200 см; угловая до ±17°
±0,01 мм
Автоматическое слежение за требуемой траекторией
Индукционный
Светолокацн- оиный
Датчики, располагаемые впереди зоны сварки, обеспечивают слежение за траекторией свариваемого шва при сохранении постоянства требуемых геометрических параметров движения (
Для передвижных ПР, осуществляющих внутрицеховое транспортирование, обеспечивается автоматическое движение
Преимущества
Статическая точность, надежность, прочность
На точность измерения не влияет размер и скорость перемещения объекта
Долговечность, независимость работы от освещенности, запыленности, загазованности и помех.
Возможны измерения в различных средах
Высокая точность по сравнению с другими бесконтактными датчиками
Контроль управления сборочными ПР
Струйный
Очувствление сменных захватов и инструментов ПР, позволяющее обеспечить поиск деталей, контроль правильности соединений н т. п.
Недостатки
Точность зависит от размера, свойств объекта и скорости его перемещения.
Взаимодействуют только с металлическими объектами
Работоспособность зависит от освещенности, запыленности и других факторов среды. Низкий срок службы и прочность источников света и свето- приемников
Ограничена способность обнаружения малых тел. Низкая точность по сравнению с датчиками других типов
Малая дальность действия. Завышают показания при движении объекта
Сравнительные характеристики бесконтактных датчиков различных типов приведены в табл. 76.
Основным недостатком дистантных датчиков является то, что их выходные сигналы зависят от отражательной способности, неровности поверхности и материала исследуемых предметов. Недостатком является и то, что нссле-
дуемая поверхность должна быть перпендикулярна к световому лучу (или воздушному потоку), что, например, для поисковых операций в большинстве случаев неосуществимо. Целесообразность использования их определяется в каждом конкретном случае условиями решаемой задачи. Более универсальное применение имеют ло-
кационные датчики, работающие на просвет (например, для контроля наличия детали в захвате).
Системы контроля состояния промышленных роботов. Система контроля состояния ПР обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики, включая эксплуатационную надежность ПР, н участвует в организации требуемых параметров его движения. Поэтому она должна содержать систему оценки положения и скорости движения ПР, обеспечивающую регистрацию фактического его состояния в каждый момент времени и сравнение с требуемыми параметрами движения; систему аварийной блокировки, обеспечивающую предотвращение поломок как механической системы ПР, так н обслуживаемого нм технологического оборудования при появлении случайных сбоев; систему диагностики и прогнозирования ресурса ПР, предназначенную для сокращения времени восстановления работоспособности ПР н уменьшения числа отказов путем проведения соответствующих профилактических работ.
Система оценки положения и скорости перемещения узлов и механизмов является специализированной для конкретного типа промышленных роботов.
Основными требованиями, предъявляемыми к датчикам системы, являются надежность, малые габаритные размеры н масса, помехоустойчивость н устойчивость к воздействию окружающей среды, простота юстировки, возможность отсчета абсолютных значений и низкая стоимость.
Для ПР со следящим приводом в состав системы входят датчики обратной связи по положению н скорости перемещения звеньев по отдельным степеням подвижности.
В качестве датчиков обратной связи по скорости применяют серийно выпускаемые тахогенераторы ТД-103, ПТ-1, ТП-11 либо двигатели постоянного тока серии ДПМ.
В качестве датчиков обратной связи по положению могут быть использованы проволочные потенциометры, индуктивные и индукционные датчики типа вращающихся трансформаторов, индуктосинов, резольверов.
Средн отечественных разработок ПР со следящим приводом наибольшее распространение в качестве датчиков обратной связи по положению нашли: проволочные потенциометры, точность которых достигает 0,05 %; основной их недостаток — низкая надежность нз-за наличия контактов;
индукционные электрические машины типа вращающихся трансформаторов (ВТ), выходное напряжение которых является функцией входного напряжения и угла поворота ротора, эта | зависимость может быть как линейной, так и синусной (косинусной); погрешность отображения синусной зависимости для разных типов ВТ 0,2—0,02%, масса 2—0,04 кг.
В табл. 77 приведены основные технические характеристики ВТ.
Недостатками индукционных датчиков являются главным образом их высокая стоимость, необходимость в питании переменным напряжением и низкая помехозащищенность, а также необходимость в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) сигналов датчиков для нх ввода в управляющее устройство.
В последнее время все большее распространение получают оптоэлектронные бесконтактные потенциометры, являющиеся аналогом электромеханических потенциометров, но без подвижного электрического контакта. Появление оптоэлектронных потенциометров позволило разработать измерительные преобразователи с выходным сигналом в цифровом виде, что избавляет от необходимости иметь в составе управляющей машины АЦП.
Существуют два типа таких измерительных преобразователей: импульсные датчики (генераторы импульсов, в которых угол поворота преобразуется в последовательность импульсов определенной полярности); кодовые датчики, осуществляющие преобразование угла поворота в дискретный код. Эти датчики отличаются высокими техническими н эксплуатационными характеристиками. Первые обеспечивают выдачу 1000 импульсов за один оборот, разрешающая способность вторых достигает 215—216. К недостаткам импульсных датчиков марки BE, ограничивающим нх широкое применение
77. Технические характеристики вращающихся трансформаторов (ВТ)ТрансформаторНапряжение питания, ВВходное сопротивление холостого хода, ОмКоэффициент трансформацииПогрешность, %, отработки зависимостисинуснойлинейнойВТ-2Ано440—4 1000,102—0,960,06—0,2—но440—9500,5650,06—0,20,11—0,22но400—4 1000,102—0,96——ВТМ-Б60-115400—4 5000,56—1,00,06—0,30,1—0,3ВТ-540—127200—4 0000,53-1,00,02—0,06—40—127• 200—1 0000,373—0,746—0,11—0,22ЛВТ-5Я40400—1 000.——0,05—0,22МТ-540—127200—4 0000,13-1,1. —-—5БВТ40200—4500,560,02—0,1—40200—4500,72—0,3—0,4ВТ-ЗА60—220900—15 0000,104—0,9300,06—0,20,11—0,22МВТ-228—30500—2 0000,56—1,00,02—0,1—МВТ-Б59800—3 0000,56—1,00,2—•2,5ВТ12—40200—4 0000,56—1,00,05—0,1—=СКТ-225-2361 330—5 1000,22—1,00,1—0,277. Технические характеристики вращающихся трансформаторов (ВТ)ТрансформаторНапряжение питания, ВВходное сопротивление холостого хода, ОмКоэффициент трансформацииПогрешность, %, отработки зависимостисинуснойлинейнойВТ-2Ано440—4 1000,102—0,960,06—0,2—но440—9500,5650,06—0,20,11—0,22но400—4 1000,102—0,96——ВТМ-Б60-115400—4 5000,56—1,00,06—0,30,1—0,3ВТ-540—127200—4 0000,53-1,00,02—0,06—40—127• 200—1 0000,373—0,746—0,11—0,22ЛВТ-5Я40400—1 000.——0,05—0,22МТ-540—127200—4 0000,13-1,1. —-—5БВТ40200—4500,560,02—0,1—40200—4500,72—0,3—0,4ВТ-ЗА60—220900—15 0000,104—0,9300,06—0,20,11—0,22МВТ-228—30500—2 0000,56—1,00,02—0,1—МВТ-Б59800—3 0000,56—1,00,2—•2,5ВТ12—40200—4 0000,56—1,00,05—0,1—=СКТ-225-2361 330—5 1000,22—1,00,1—0,2на практике, относят отсутствие информации об абсолютном значении угла поворота. Кодовые датчики избавлены от этого недостатка, что делает их весьма перспективными для управления ПР.
77. Технические характеристики вращающихся трансформаторов (ВТ)
Трансформатор
Напряжение питания, В
Входное сопротивление холостого хода, Ом
Коэффициент трансформации
Погрешность, %, отработки зависимости
синусной
линейной
ВТ-2А
но
440—4 100
0,102—0,96
0,06—0,2
—
но
440—950
0,565
0,06—0,2
0,11—0,22
но
400—4 100
0,102—0,96
—
—
ВТМ-Б
60-115
400—4 500
0,56—1,0
0,06—0,3
0,1—0,3
ВТ-5
40—127
200—4 000
0,53-1,0
0,02—0,06
—
40—127
• 200—1 000
0,373—0,746
—
0,11—0,22
ЛВТ-5Я
40
400—1 000
.—
—
0,05—0,22
МТ-5
40—127
200—4 000
0,13-1,1
. —-
—
5БВТ
40
200—450
0,56
0,02—0,1
—
40
200—450
0,72
—
0,3—0,4
ВТ-ЗА
60—220
900—15 000
0,104—0,930
0,06—0,2
0,11—0,22
МВТ-2
28—30
500—2 000
0,56—1,0
0,02—0,1
—
МВТ-Б
59
800—3 000
0,56—1,0
0,2
—•
2,5ВТ
12—40
200—4 000
0,56—1,0
0,05—0,1
—=
СКТ-225-2
36
1 330—5 100
0,22—1,0
0,1—0,2
77. Технические характеристики вращающихся трансформаторов (ВТ)
Трансформатор
Напряжение питания, В
Входное сопротивление холостого хода, Ом
Коэффициент трансформации
Погрешность, %, отработки зависимости
синусной
линейной
ВТ-2А
но
440—4 100
0,102—0,96
0,06—0,2
—
но
440—950
0,565
0,06—0,2
0,11—0,22
но
400—4 100
0,102—0,96
—
—
ВТМ-Б
60-115
400—4 500
0,56—1,0
0,06—0,3
0,1—0,3
ВТ-5
40—127
200—4 000
0,53-1,0
0,02—0,06
—
40—127
• 200—1 000
0,373—0,746
—
0,11—0,22
ЛВТ-5Я
40
400—1 000
.—
—
0,05—0,22
МТ-5
40—127
200—4 000
0,13-1,1
. —-
—
5БВТ
40
200—450
0,56
0,02—0,1
—
40
200—450
0,72
—
0,3—0,4
ВТ-ЗА
60—220
900—15 000
0,104—0,930
0,06—0,2
0,11—0,22
МВТ-2
28—30
500—2 000
0,56—1,0
0,02—0,1
—
МВТ-Б
59
800—3 000
0,56—1,0
0,2
—•
2,5ВТ
12—40
200—4 000
0,56—1,0
0,05—0,1
—=
СКТ-225-2
36
1 330—5 100
0,22—1,0
0,1—0,2
При разомкнутом управлении роботами, в которых в качестве привода используется шаговый двигатель (например, прн управлении ПР типа /М160Ф2.81.01 устройством УПМ331), «обходимо иметь точку отсчета по «ем управляемым степеням подвиж- юсти, информация о которой регистри- >уется перед началом работы ПР в ав- юматическом режиме. Для этих це- «й могут быть использованы следую- цне типы датчиков: путевые (конеч- тые) выключатели серии ВПК2000 н ЗПК4ООО, выключатели конечные бес- (онтактные серий БВК, а также струй- 1ые преобразователи положения СТ142. Тутевые (конечные) выключатели осу- цествляют коммутацию переменного ?ока напряжением до 500 В и постоян- юго тока напряжением до 220 В под юздействием управляющих упоров; юминальная сила коммутируемого гока 4—6 А. Масса выключателей ),17—1,32 кг; рабочий ход 5—12 мм. Зыключатели выдерживают не менее 2 млн. циклов включения. Подобные
выключатели используют также для оценки положения степеней подвижности цикловых ПР. Их выходной сигнал характеризует определенное наперед заданное пространственное положение соответствующих степеней подвижности.
Система аварийной блокировки предназначена для предохранения ПР н обслуживаемых нм механизмов от поломок при появлении случайных сбоев, предельных внешних силовых воздействий н других помех в фазе транспортирования детален. Номенклатура и число используемых в системе датчиков определяются типом ПР и характером решаемых им задач. Выбор типа датчиков и места их установки на ПР зависит от используемой схемы контроля н управления.
Опыт эксплуатации ПР позволяет условно разбить все внешние проявления возникающих сбоев и отказов на несколько видов: отдельные степени подвижности ПР доходят до своих кинематических ограничений; захватное устройство «натыкается» на деталь либо на отдельные части обслуживаемого им оборудования; ПР пытается переместить деталь, не совершив необходимых предварительных движений по обходу препятствий.
В первом случае для предотвращения поломок ПР могут быть использованы путевые конечные выключатели, располагаемые по два на каждой из степеней подвижности, ограничивая максимально и минимально возможные перемещения ПР.
В остальных случаях аварийная блокировка может осуществляться на основании анализа скоростей перемещения отдельных степеней подвижности ПР и сравнения их с программными. В том случае, когда препятствие не приводит к заметному изменению скорости движения ПР, блокировка должна осуществляться иа основании анализа сигналов либо тактильных датчиков контактного типа, располагаемых на наружных поверхностях захвата ПР, либо силовых датчиков, располагаемых иа отдельных звеньях ПР.
Отказы, возникающие в системе оборудование — робот, могут носить как систематический, так и случайный характер. Последнее может происходить от случайных внешних помех, от случайных сбоев в станции электроавтоматики и т. п. В этом случае при срабатывании аварийной блокировки работоспособность всего комплекса не нарушается. Эти случайные сбои могут быть устранены повторением требуемой последовательности действий и команд. Поэтому в алгоритме работы системы аварийной блокировки после аварийной блокировки выполняемого движения должно быть предусмотрено повторение предыдущих в программе команд.
Система аварийной блокировки также должна осуществлять контроль необходимого расхода, давления и температуры в гидро- и пневмосистемах, если таковые используются в ПР. Подобный контроль может осуществляться с помощью специальных датчиков по предельным значениям, которые в настоящее время разработаны и широко применяются в промышленности.
Помимо контроля механической системы ПР система аварийной блокировки должна включать блокировки при нарушении работоспособности систем ЧПУ и электроавтоматики, например, при выключении их питания.
Система аварийной блокировки в различном объеме присутствует в большин
стве разработок ПР. Ее состав определяется конкретными требованиями, вытекающими из конструкции ПР, условиями его применения и характером решаемой производственной задачи.
Системы диагностики и прогнозирования реСур- с а ПР предназначены для восстановления работоспособности ПР (поиска неисправности) и сокращения числа отказов путем проведения соответствующих профилактических работ.
Система диагностики н прогнозирования ресурса П Р должна входить в общую систему диагностики РТК (автоматической линии, участка и т. п.). С этой целью все оборудование РТК (участка) должно быть оснащено развитой информационной системой, включающей датчики различной модальности; давления в гидро- и пневмосети, уровней питающих напряжений, положения управляемых координат технического оборудования участка, режимов работы и работоспособности устройств ЧПУ участка и т. п.
Сигналы датчиков должны быть нормализованы и представлять собой дискретные сигналы уровнем 24 В постоянного тока.
Устройство диагностики должно быть выполнено в модульном исполнении в виде отдельного пульта оператора участка, оснащенного развитой системой индикации, позволяющей ему оперативно находить неисправность в работе участка.
Информационные потоки должны быть сведены в отдельные группы как по технологическому (поток i-ro станка участка), так и по функциональному назначению (питающие напряжения, гидросистема и т. п.). В устройстве необходимо предусмотреть возможность блокировки потоков отдельных технологических групп при необходимости проведения профилактического осмотра, ремонта или переналадки данного оборудования оператором без прерывания работы всего комплекса.
По аналогии с системами станков с ЧПУ для этих целей можно использовать вибрации (шум), генерируемые отдельными узлами ПР, токи электродвигателей, в том числе и в переходных процессах. Для этого в определен-
иых местах ПР должны быть расположены датчики, фиксирующие интегральный шум, создаваемый отдельными механизмами ПР. Для ПР со
: следящим приводом иа базе высоко- * моментных двигателей постоянного тока г целесообразно измерять токи электро- ф двигателей в процессе работы, что
позволяет оценивать силы трения в со
прягаемых узлах (направляющих, подшипниках) и параметры переходных
процессов — для оценки зазоров в соединениях и зубчатых передачах. Сиг
налы с этих датчиков должны анализироваться и сравниваться системой ЦПУ с имеющимся эталоном.
Динамический контроль правильности отработки программы осуществляется путем определения времени реализации перемещений и сравнения его с предельно допустимым; путем оценки конечного состояния участка после отработки каждого кадра управляющей программы (УП) и сравнения его с заданным.
Модульность исполнения устройства диагностики обеспечит возможность его реализации в условиях любой структуры РТК.
Система обеспечения техники безопасности. Совокупность и взаимодействие отдельных элементов подсистем восприятия внешней среды и контроля собственного состояния ПР в сочета- 1 иии со специальными информационными устройствами и механизмами защиты обслуживающего персонала образуют систему обеспечения техники безопасности при иаладке, обучении и эксплуатации ПР, которая входит в комплект устройств обеспечения безопасной и безаварийной работы всех видов оборудования, составляющих роботизированный комплекс.
Часть информационной системы ПР, относящаяся к обеспечению техники безопасности, должна формировать командный сигнал иа останов движений ПР в опасной для здоровья чело
века точке рабочей зоны или при возникновении аварийной ситуации. Целесообразно, чтобы этот командный сигнал снимался самим человеком, осуществляющим иаладку и обслуживание роботизированного комплекса. Для формирования такого командного сигнала система обеспечения техники безопасности должна осуществлять регистрацию пространственного положения самого ПР, отдельных его частей, а также местонахождения обслуживающего персонала в рабочей зоне ПР.
В качестве датчиков могут быть использованы как контактные, силовые, ультразвуковые, индукционные и другие датчики и их сочетания, так н визуальные системы. Однако исходя из требований низкой стоимости системы при высокой эксплуатационной надежности целесообразно: для определения пространственного положения ПР и отдельных его звеньев использовать датчики положений отдельных степеней подвижности (для ПР со следящим приводом), контактные либо бесконтактные выключатели (для разомкнутых ПР); для определения местоположения человека в рабочей зоне ПР использовать светолокационные датчики различных конструкций, например датчики, работающие иа просвет, а также контактные предельные выключатели, устанавливаемые на гравитационных трап.ах (подпружиненных площадках), расположенных в отдельных местах рабочей зоны, на подпружиненных буферах, устанавливаемых иа отдельных узлах ПР, иа створках ограждений, предохранительных решетках и т п.
Дополнительные сведения по комплектующим изделиям и их основным параметрам — см. ГОСТ 26062—84; ГОСТ 26063—84; ГОСТ 26064—84; ГОСТ 26065—84; ГОСТ 21021—85; ГОСТ 24836—81; ГОСТ 24505—80; ГОСТ 26059—85; ГОСТ 26060—85; ГОСТ 26061—85.
Глава 4 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную задачу, связанную с созданием нового современного оборудования, технологических процессов, систем организации производства при систематическом повышении прибыли, улучшении условий труда и сокращении потребности в рабочей силе. Уровень и способы автоматизации зависят от вида и серийности производства, оснащенности техническими средствами. Эффективность автоматизации определяется тем, насколько рационально организован производственный процесс в целом, комплексно ли и на всех ли звеньях технологической цепочки внедрены средства автоматизации, насколько принятая система организации и управления производством позволяет принимать решения на низшем уровне (для ликвидации внеплановых простоев). Эффективность автоматизации благодаря применению ПР также может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению роботов, обрабатывающего оборудования, средств управления, вспомогательных механизмов и устройств и т. д. Проводить организационно-технологические мероприятия значительного объема ради единичного внедрения ПР нерентабельно. Только расширенное применение ПР в составе сложных роботизированных технологических систем оправдано технически, экономически и социально.
роботизированные ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ (ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ)
Промышленные роботы могут быть эффективно применены в условиях производства с различной серийностью для автоматизации вспомогательных
и основных технологических операций.
Массовое производство с постоянным объектом выпуска предполагает применение высокопроизводительного специального основного технологического оборудования, объединенного автоматическими транспортно-загрузочными механизмами периодического действия, что в комплексе представляет собой автоматические линии. При создании таких линий стремятся обеспечить минимальный цикл работы. Жесткие автоматические линии отличаются высокой производительностью и широко применяются в подшипниковой промышленности, автомобилестроении, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, производстве изделий бытовой техники и т. д. Так как эти линии нельзя использовать при смене объекта производства, то они должны окупаться за период эксплуатации. Главные требования, предъявляемые к основному и вспомогательному оборудованию, — высокая производительность и надежность при длительной эксплуатации и высокий уровень автоматизации выполняемых операций. Надежность и ресурс основного технологического оборудования, вспомогательных устройств н средств автоматизации ограничены сроком выпуска массовой продукции. Средства автоматизации не обязательно должны быть переналаживаемыми и функционально взаимозаменяемыми, что определяет сравнительную простоту их конструкций.
Однако и в массовом производстве возрастающие темпы технического прогресса обусловливают сравнительно частое изменение конструкций и свойств выпускаемых изделий, что, в свою очередь, вызывает необходимость в переналадке или изменении структуры действующей автоматической линии, замене оборудования и средств автома-
И' тизации и т. д. Таким образом, срок й эксплуатации жесткой автоматической И линии, ориентированной на выпуск |^ конкретной продукции, сокращается. || Это вызывает необходимость широкого || применения ПР в массовом производ- Ц стве.
Ц Применение ПР различного фуикцио- Н/ нального назначения позволяет быстро R комплектовать комплексные автомати- В ческие линии, в состав которых входит Ц разнородное технологическое обору- В доваиие, исключает необходимость соз- Й Дания в каждом конкретном случае специальных транспортных средств, || позволяет быстро переналаживать ав- р тематические линии, а также комплек- f товать и пускать их в эксплуатацию | в более сжатые сроки.
If. Крупносерийное производство харак- f теризуется ограниченным сроком мо- рального старения выпускаемого изде- Д лия. Подготовка такого производства должна осуществляться, в короткие Ц сроки, так как выпускаемая продук- - ция изготовляется в течение ограниченного времени. Основные требования, предъявляемые к основному и вспомогательному оборудованию, — высокая производительность, надежность, пере- налаживаемость и возможность перекомпоновки сравнительно легкими способами. Снижение стоимости подготовки производства и себестоимости продукции прямо зависит от соблюдения этих условий.
Перечисленным требованиям вполне удовлетворяет автоматическое и полуавтоматическое обрабатывающее оборудование (прежде всего агрегатные станки и станки с ЧПУ), которое с помощью ПР можно объединить в автоматические линии с гибкой связью. Объединение ПР с высокоавтоматизированным оборудованием в предметные робототехнические комплексы позволит решить задачу создания комплексно-автоматизированных участков и линий с гибкой связью, обеспечить их переналадку, а при необходимости — изменение структуры и переукомплек- тование.
Среднесерийное многономенклатурное производство характеризуется частой сменой и повторяемостью партий выпускаемых изделий, а также небольшой длительностью выпуска де
талей одного типа (от двух-трех смен до нескольких недель).
Проблема комплексной автоматизации среднесерийного многономенклатурного производства наиболее эффективно может быть решена на основе создания типовых роботизированных комплексов (РК) различного технологического назначения, в которых ПР осуществляет единичное или групповое обслуживание оборудования (роботизированных позиций). Такие РК должны обеспечивать выполнение наиболее распространенных в машиностроении операций, включая заготовительные и сборочные. Конструктивно-технологические параметры РК должны быть таковы, чтобы можно было объединять их в гибкие производственные системы, построенные на основе методов групповой технологии. Разработка типовых РК для обработки наиболее распространенных деталей машиностроения и выполнения широкой номенклатуры операций позволяет комплектовать автоматизированные участки производства и автоматические линии различных типов, создавая сложные производственные системы, дифференцированные по назначению, составу выполняемых операций и уровню автоматизации процессов обработки и управления.
Мелкосерийное производство,требующее переналадки за время смены, высоких производительности труда н степени автоматизации производственных процессов, находится в настоящее время на наиболее низком уровне. Повышение технико-экономических показателей этого производства предполагается путем широкого применения оборудования с ЧПУ, которое должно быть объединено в участки либо по функциональному признаку (однородные станки), либо по технологическому принципу (обеспечение последовательного технологического маршрута обработки). Перспективно применение РК на основе миогооперационных станков с ЧПУ с высоким уровнем концентрации и совмещения операций. Методы групповой технологии позволяют и в мелкосерийном производстве в ряде случаев организовать обработку укрупненных партий однотипных деталей. Основной структурной единицей авто-
матизироваииых гибких производственных систем и при мелкосерийном производстве должны стать РК оборудование — робот, программируемые по первой детали методом обучения; такое решение обеспечит рентабельность обработки деталей с партией запуска 5—10 шт.
Структура. Понятие роботизированная технологическая система (РТС) распространяется иа все структурные производственные подразделения, в состав которых в качестве средств автоматизации входят ПР, в том числе иа роботизированные комплексы, участки, линии и цехи. Роботизированный комплекс (РК) является основной структурной единицей РТС любой сложности.
РК — автономно действующая совокупность технологических средств производства, включающая набор основного технологического и вспомогательного оборудования (в том числе одни или несколько ПР, которые выполняют технологические или вспомогательные операции) и обеспечивающая полностью автоматизированный цикл работы внутри комплекса и связь его с входными и выходными потоками остального производства.
Необходимо различать роботизированные технологические комплексы (РТК), где ПР выполняет вспомогательные операции типа «взять — перенести — положить», и роботизированные производственные комплексы (РПК), где ПР выполняет основные операции технологического процесса (сборку, сварку, окраску и т. п.).
РК может быть образован иа основе одного ПР, обеспечивающего индивидуальное или групповое обслуживание состыкованного с ним оборудования или законченный цикл обработки изделия (например, сварки) иа одной роботизированной позиции, а также иа базе нескольких ПР, выполняющих взаимосвязанные или взаимно дополняющие операции.
Создание гибких производственных систем с применением ПР требует решения комплекса задач, связанных с размещением оборудования и (если это требуется) его модернизации для стыковки с ПР, с выбором ПР и других транспортных средств, а также вспомогательных устройств, с выбором или
разработкой средств контроля, информации и управления и т. п. Любая сложная производственная система представляет собой совокупность объектов, связанных причинно-следственной зависимостью так, что их функции, производимые ими действия и выполняемые над ними операции должны приводить к выпуску продукции определенного качества в надлежащем количестве и за установленное время. Оптимальная система отличается максимальной производительностью при минимальных затратах. В условиях среднесерийного миогономеиклатур- иого производства оптимальными могут быть только гибкие производственные системы, обладающие свойством относительной адаптации — способностью приспосабливаться к изменениям внутри и вие системы, сохраняя при этом производительность, близкую к максимальной.
По структуре каждую производственную систему можно представить как совокупность основных компонентов [26].
Подсистема обработки (формообразования) деталей включает в себя серийные или специально разработанные модели основного технологического оборудования, целесообразность применения которых определяется требованиями конкретного производственного процесса, уровнем концентрации и совмещения операций и требуемой степенью автоматизации переходов обработки. В ряде случаев комплектуется ПР, выполняющими основные технологические операции.
Подсистема потока (транспортирования) деталей осуществляет складирование, внутрицеховое и межстаиоч- иое транспортирование деталей и заготовок, а также установку, снятие, переориентацию (если потребуется) и фиксацию деталей при обслуживании основного технологического оборудования.
В состав подсистемы потока деталей (заготовок) входят автоматизированные склады, роботы различных конструкций, конвейеры, тележки и другие средства автоматизации траиспорт- ио-складских операций.
При выборе или разработке транспортных средств необходимо согласо-
Бывать их действия с общезаводскими и цеховыми средствами транспортирования заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей; правильно выбирать тип и емкость накопительных устройств, комплектующих РК, а также способ ориентации, комплектации и фиксации заготовок (деталей) на начальной позиции РК-
Подсистема потока инструмента и приспособлений обеспечивает комплектацию, наладку, доставку и смену вспомогательной оснастки и приспособлений, формообразующего и измерительного инструмента в подсистемах обработки и контроля, а также захватных устройств и инструмента для ПР. При создании автоматизированных участков (линий) целесообразно устанавливать на всех РК унифицированные устройства (магазины), допускающие автоматическую смену и закрепление инструментов, приспособлений и захватных устройств (для ПР). Подача инструмента, приспособлений и захватных устройств может осуществляться общей подсистемой потока деталей. При этом становится возможным комплектовать запускаемую партию заготовок набором приспособлений и инструментов, необходимых для ее обработки. Установка инструментов в унифицированных по форме и размерам оправках (блоках) позволяет применять ПР, обслуживающие поток деталей, для выполнения операций смены инструмента на станках.
Подсистема контроля качества продукции предназначена для контроля производства с целью получения заданных показателей качества.
Подсистема управления и информации осуществляет управление и взаимосвязь между основным и вспомогательным оборудованием, транспортно-загрузочными устройствами и складом; контроль и диагностику работы оборудования, в том числе фиксацию отказов и простоев; сбор и распределение информации о местонахождении партий заготовок и деталей, а также о степени укомплектования оснасткой, приспособлениями, формообразующим и мерительным инструментом; расчет последовательности обработки партий деталей на станках; учет изделий, заготовок, полуфабрикатов, материалов,
комплектующих изделий и узлов,а также оперативную оценку степени заполнения склада; выдачу информации диспетчеру и прочие операции, связанные с планированием, организацией производства и управлением другими подсистемами.
Вспомогательная подсистема поддерживает работоспособность сложной производственной системы в целом. В ее функции входят обеспечение эиер- гопотока, уборка отходов производства, материальное обеспечение и т. д.
Перечисленные подсистемы взаимосвязаны, поэтому конкретное организационное и конструктивно-технологическое решение по одной из них предъявляет, как правило, определенные требования к остальным. Таким образом, создаются сложные производственные системы, различающиеся назначением, сложностью структуры, степенью автоматизации основных и вспомогательных операций и управления, дифференцированные по уровню организации причинно-следственных зависимостей внутри подсистем и между ними.
Так как основная цель — экономия рабочей силы и повышение производительности труда, т. е. увеличение объема выпускаемой продукции, приходящейся на одного работника, то характер и степень автоматизации должны быть оправданы экономически и в то же время должна быть продемонстрирована возможность наращивания и совершенствования всего комплекса в целом.
При создании автоматизированных участков и производств для их постепенного превращения в оптимальные гибкие производственные системы, характеризующиеся постоянным снижением участия человека в их работе и управлении, необходимо обеспечить работоспособность и надежность; возможность стыковки оборудования различного технологического назначения и широкого варьирования транспортно- загрузочных схем; гибкость и возможность наращивания функций подсистемы управления и информации; обеспечение адаптации производственного комплекса к изменению условий производства; возможность совершенствования и расширения автоматизированного участка.
Применительно к структуре участка эти показатели могут быть обеспечены агрегатно-модульным построением его основных функциональных подсистем (обработки, транспортирования) и иерархической системой управления и информации. Необходимая гибкость транспортно-загрузочных схем может быть достигнута применением роботизированных комплексов, которые могут рассматриваться как основные структурные единицы при агрегатном построении автоматизированных участков.
Основой агрегатного построения, как известно, является наличие определенных структурных единиц, способных состыковываться между собой с помощью связующих звеньев. Примени- ♦тельно к участкам связующими звеньями таких единиц должны служить подсистема управления и информации, транспортно-складская система, система автоматической переналадки (если она имеется). Связь между станком и ПР может носить индивидуальный характер ввиду возможного разнообразия обслуживаемого оборудования. Обеспечение индивидуальных связей внутри РК достигается применением ПР. Для возможности стыковки РК между собой требуется унификация их приемных позиций, транспортных тар- спутников, конструктивных элементов устройств непрерывного транспортирования, выходных элементов систем управления н информации.
Состав и структура РТС определяются содержанием производственного процесса, который формируется на основе следующих показателей: конструктивно-технологических параметров детали (или номенклатуры деталей); заданной годовой программы выпуска; состава технологического оборудования; организации подсистем обработки, потока деталей и инструмента, контроля качества продукции, управления и информации, а также вспомогательной подсистемы, включающей службы ремонта и техники безопасности.
На рис. 1 показан характер внутренних связей между основными составляющими производственного процесса РТС [1].
В зависимости от назначения РК, состава комплектующего оборудования и характера организации производства задачи, связанные с созданием комплексов, могут быть различными. На рис. 2 приведен пример организации РТК станок — робот.
Основные схемы применения промышленных роботов в составе РТС приведены в табл. 1.
Индивидуальное обслуживание оборудования обеспечивается автономным или встроенным в оборудование ПР. Основные задачи, решаемые таким РТК, — автоматизация операций обработки детали, ее установка-снятие, базирование и фиксация в рабочей зоне, а также обеспечение связи с транспортными и информационными потоками основного производства. Разновидностью этой схемы является обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР, например в РТК с машинами литья под давлением, при обслуживании листоштамповочных прессов, в станочных центрах, где один ПР осуществляет установку-снятие детали, а другой — смену инструмента и снаряжение инструментального магазина станка, и др. При этом в состав РТК помимо ПР могут входить автооператоры различного назначения (например, в РТК с машинами литья под давлением).
Групповое обслуживание оборудования при его линейном, линейно-параллельном или круговом расположении может осуществляться одним ПР, обеспечивающим помимо операций, названных выше, еще и межстаночное транспортирование деталей. При этом на ПР возлагаются и задачи диспетчирования работы оборудования, входящего в состав РТК, а также элементов транспортных систем и дополнительных механизмов.
Разновидностью указанной схемы является обслуживание несколькими ПР группы станков, число которых превышает число роботов. При этом можно не только обеспечить обработку деталей с разной последовательностью операций, но и сократить простои основного технологического оборудования, связанные с многостаночным обслуживанием, выполняемым ПР.
Рис. 1. Внутренние связи между основными составляющими элементами производственного процесса в роботизированной производственной системе: а — планировочные; б — конструктивные; в — информационные; г — технологические; О — технологическое оборудование; ПР т- промышленный робот; Д — деталь; П — оснастка технологического оборудования (приспособления н устройства для базирования и закрепления детали); В — вспомогательное оборудование комплекса для подачн деталей н инструмента на загрузочные позиции, ориентации, отвода изделий и т. п. (тары, ориентирующие магазины, роликовые конвейеры, питателя); К — средства контроля; У — средства управления; Т — входные и выходные транспортные связи комплекса
Рис, 2. Структура роботизированного технологического комплекса станок робот:
/ — блок управления роботом и станком; 2 — автоматические зажимные н базирующие приспособления Станка; 3 - устройство очистки баз деталей « ^«„^ "Риспособле- инй станка от грязи и стружки; 4 — захватное устройство робота, оснащенное сред ствами опознавания заготовок, контроля их размеров н "Ревности устаи^^^^^^ топок в рабочей эоне станка; 5 — переналаживаемые ориентирующие магазины для деталей; 6 — ячейки автоматизированного склада; 7 — конвейер для УбоРки^я^^”’ 8 — блок автоматической смены захватных устройств; 9 — робот, 10
щим инструментом для автоматической смены инструмента, оснащенная Ус^й^ дробления стружки, контроля затупления и поломки инструмента, 11 автоматная рованное ограждение рабочей эоны станка; 12 — станок
1. Основные схемы применения промышленных роботов
Применение
Эскиз
Примечание
Индивидуальное обслуживание оборудования
Встраивание робота в оборудование
Одиопрограммный робот, СПУ — общая для оборудования и робота. Обслуживание оборудования — в условиях массового и крупносерийного производства. Необходима подача заготовки на фиксированную загрузочную позицию
Расположение робота у основного технологического оборудования
Одно- или многопрограммный робот имеет общую или раздельную (автономную) с оборудованием СПУ. Применяют в условиях крупносерийного и среднесерийного производства. В отдельных случаях возможна обработка мелких серий. Необходимо подавать заготовку на фиксированную позицию (конвейером или тактовым магазином)
Групповое обслуживание оборудования
Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР
Два (или более) промышленных робота выполняют различные функции при обслуживании единицы основного технологического оборудования. Имеют общую с оборудованием или раздельную СПУ. Применяют для обслуживания станочных центров, кузнечно-прессовых машин и оборудования других видов
Применение
Эскиз
Примечание
Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых превышает число ПР:
обработка деталей с постоянной последовательностью операций
возможность изменения последовательности обработки и пропуска операций
42 4 72
Однопрограммные роботы, работающие в составе автоматических линий с жесткой связью. Необходимо подавать заготовки на фиксированную загрузочную позицию. Возможна раскладка обработанных деталей в тару. Передаются детали от одной технологической позиции к другой непрерывным конвейером и роботами
^^7 п=п
khkZ^LlJу
цу®
21
Многопрограммные роботы, применяемые для установки-снятия деталей и межпозиционного их транспортирования при обслуживании оборудования различного технологического назначения. Возможно изменение последовательности обработки н пропуск отдельных операций, а также выборка-раскладка деталей в ориентирующей таре. Подача заготовок конвейером, тактовым магазином или в ориентирующей таре
Обслуживание одним ПР группы машин:
круговое расположение оборудования (до пяти единиц)
линейное расположение оборудования (число регламентируется коэффициентом использования оборудования и робота)
{-*1S^-l-*’*1
Обслуживание оборудования, работающего независимо или с жесткой связью, соответственно многопрограммным или однопрограммным роботом
4- 4
Многопрограммный робот, работающий в составе автоматизированного участка или автоматической переналаживаемой линии. Необходимы библиотека программ и автоматическая смеиа захватов. Применяют в крупно-, средне- и мелкосерийном повторяющемся производстве (с партией запуска деталей свыше 20 шт.)
Продолжение табл. /
Применение
Эскиз
Примечание*
Объединение автоматизированных технологических комплексов оборудование — робот в автоматизированную технологическую ячейку с общей системой управления
Выполнение одним роботом законченной технологической операции (перехода):
перенос и обработку деталей осуществляет робот при смене захватных устройств и инструмента
транспортирование детали осуществляется конвейером, управляемым СПУ робота
м
1111]
А
Индивидуальное выполнение ос технологических опера
6_ 54
Многопрограммные ПР, работающие в составе автоматизированных участков и переналаживаемых автоматических линий с гибкой связью. Применение в массовом, крупно-и среднесерийном производстве (с партией запуска деталей свыше 50 шт.). Подача заготовок в ориентирующей таре (магазинах) в сочетании с межоперационным транспортированием обеспечивает создание межоперационных заделов, изменение последовательности обработки и пропуск отдельных операций. С помощью многопрограммных роботов возможна выборка- раскладка деталей в ориентирующей таре
'НОвНЫХ ций
Многопрограммный робот, выполняющий законченную технологическую операцию (сварку, окраску, сборку). СПУ робота — общая для всего оборудования, входящего в состав комплекса
О P.O в 1 М^
Продолжение табл. 1
Продолжение табл.
■ Применение
Эскиз
Примечание
Групповое выполнение основных технологических операций
Выполнение группой роботов заключительной технологической операции (перехода);
группа роботов различного технологического назначения выполняет операцию на одной позиции 5 группа роботов одного технологического назначения выполняет законченную операцию
Группа роботов (одно- или многопрограммных), выполняющих законченную технологическую операцию (переход). СПУ — общая для всего комплекса
Примечание. / — ПР; 2 — основное технологическое оборудование; 3— магазин с заготовками, деталями или инструментом; 4 — конвейер; 5 — вспомогательные устройства ориентации или фиксации деталей; б — вспомогательные устройства, расширяющие функции робота (устройства контроля, измерения и т. д ).
К В зависимости от серийности произ- ■ водства, в котором используется РТК К с групповым обслуживанием оборудо- W вания, к такому комплексу могут быть К применены различные организацион- ■ иые формы загрузки основного техно- К логического оборудования — от неза- К висимой работы каждого станка до ▼ превращения РТК в поточную линию.
Однако для обеспечения необходимой гибкости производства в РТК с групповым обслуживанием ПР необходимо создавать межоперационные заделы, предусматривать возможность пропуска отдельных операций на деталях : некоторых типов, изменения порядка обработки и т. п. С помощью ПР должны обеспечиваться независимая доставка деталей к станкам и их межстаночное транспортирование.
Индивидуальное выполнение основных операций (сварка, окраска, сборка и т. д.) осуществляется производственным или универсальным ПР, на базе которого организуется РПК, включающий различного рода вспомогательные, транспортные, ориентирующие устройства и механизмы, работа которых контролируется СПУ робота. ПР в этом случае является многопрограммным с развитым сенсорным оснащением. '
Групповое использование ПР для выполнения основных технологических операций включает применение ПР разных типов (подъемно-транспортных, производственных и универсальных), связанных в едином комплексе, обеспечивающем законченный технологический процесс.
Состав РТКТип оборудованияМашина литья под давлением: модельусилие запирания, МНмасса заливаемой дозы сплава, кгРаздаточная электропечь модели (типа)Обрубной пресс усилием, МНАвтоопер атор-за- ливщик модели:ЛМЗ 1,25ЛМЗ 2,5ЛМЗ 5-ЛМЗ 10ЛМЗ 20Автоопер атор-смаз- чик пресс-форм/Промышленный робот для съема и переноса отлнвок, модель711А0771108711А08711Б0871109 711А09711 БОЭ711А1071111711121,62,54,06,38,010,0^2,5^5,01,25— 10,02,5—10,05,0—10,0CAT 0,16CAT 0,25^0,2^0,4+ ++ ++ + + ++ ++ + ++ + +ЛМС-63ЛМС-80ЛМС-100ЛМС-125ЛМ5Ц.45.01;КМ1.25Ц42.15;Цнклон-ЗБ;Циклон-5СЛМ10Ц.61.01; ЛМ20Ц46.01;Универсал-15; КМ10Ц42.01;ЛМ40Ц47.00Примечания. 1. Предусматриваются устройство контроля целостности и полноты извлечения отлнвок, вспомогательные устройства удаления отливок и отходов, устройства техники безопасности и устройства для охлаждения отливок.2. Знак «+> означает наличие устройств.Состав РТКТип оборудованияМашина литья под давлением: модельусилие запирания, МНмасса заливаемой дозы сплава, кгРаздаточная электропечь модели (типа)Обрубной пресс усилием, МНАвтоопер атор-за- ливщик модели:ЛМЗ 1,25ЛМЗ 2,5ЛМЗ 5-ЛМЗ 10ЛМЗ 20Автоопер атор-смаз- чик пресс-форм/Промышленный робот для съема и переноса отлнвок, модель711А0771108711А08711Б0871109 711А09711 БОЭ711А1071111711121,62,54,06,38,010,0^2,5^5,01,25— 10,02,5—10,05,0—10,0CAT 0,16CAT 0,25^0,2^0,4+ ++ ++ + + ++ ++ + ++ + +ЛМС-63ЛМС-80ЛМС-100ЛМС-125ЛМ5Ц.45.01;КМ1.25Ц42.15;Цнклон-ЗБ;Циклон-5СЛМ10Ц.61.01; ЛМ20Ц46.01;Универсал-15; КМ10Ц42.01;ЛМ40Ц47.00Примечания. 1. Предусматриваются устройство контроля целостности и полноты извлечения отлнвок, вспомогательные устройства удаления отливок и отходов, устройства техники безопасности и устройства для охлаждения отливок.2. Знак «+> означает наличие устройств.2. Типовые роботизированные комплексы иа базе машин литья под давлением2. Типовые роботизированные комплексы иа базе машин литья под давлением
Состав РТК
Тип оборудования
Машина литья под давлением: модель
усилие запирания, МН
масса заливаемой дозы сплава, кг
Раздаточная электропечь модели (типа)
Обрубной пресс усилием, МН
Автоопер атор-за- ливщик модели:
ЛМЗ 1,25
ЛМЗ 2,5
ЛМЗ 5-
ЛМЗ 10
ЛМЗ 20
Автоопер атор-смаз- чик пресс-форм/
Промышленный робот для съема и переноса отлнвок, модель
711А07
71108
711А08
711Б08
71109 711А09
711 БОЭ
711А10
71111
71112
1,6
2,5
4,0
6,3
8,0
10,0
^2,5
^5,0
1,25— 10,0
2,5—10,0
5,0—10,0
CAT 0,16
CAT 0,25
^0,2
^0,4
+ +
+ +
+ + + +
+ +
+ + +
+ + +
ЛМС-63
ЛМС-80
ЛМС-100
ЛМС-125
ЛМ5Ц.45.01;
КМ1.25Ц42.15;
Цнклон-ЗБ;
Циклон-5С
ЛМ10Ц.61.01; ЛМ20Ц46.01;
Универсал-15; КМ10Ц42.01;
ЛМ40Ц47.00
Примечания. 1. Предусматриваются устройство контроля целостности и полноты извлечения отлнвок, вспомогательные устройства удаления отливок и отходов, устройства техники безопасности и устройства для охлаждения отливок.
2. Знак «+> означает наличие устройств.
Состав РТК
Тип оборудования
Машина литья под давлением: модель
усилие запирания, МН
масса заливаемой дозы сплава, кг
Раздаточная электропечь модели (типа)
Обрубной пресс усилием, МН
Автоопер атор-за- ливщик модели:
ЛМЗ 1,25
ЛМЗ 2,5
ЛМЗ 5-
ЛМЗ 10
ЛМЗ 20
Автоопер атор-смаз- чик пресс-форм/
Промышленный робот для съема и переноса отлнвок, модель
711А07
71108
711А08
711Б08
71109 711А09
711 БОЭ
711А10
71111
71112
1,6
2,5
4,0
6,3
8,0
10,0
^2,5
^5,0
1,25— 10,0
2,5—10,0
5,0—10,0
CAT 0,16
CAT 0,25
^0,2
^0,4
+ +
+ +
+ + + +
+ +
+ + +
+ + +
ЛМС-63
ЛМС-80
ЛМС-100
ЛМС-125
ЛМ5Ц.45.01;
КМ1.25Ц42.15;
Цнклон-ЗБ;
Циклон-5С
ЛМ10Ц.61.01; ЛМ20Ц46.01;
Универсал-15; КМ10Ц42.01;
ЛМ40Ц47.00
Примечания. 1. Предусматриваются устройство контроля целостности и полноты извлечения отлнвок, вспомогательные устройства удаления отливок и отходов, устройства техники безопасности и устройства для охлаждения отливок.
2. Знак «+> означает наличие устройств.
2. Типовые роботизированные комплексы иа базе машин литья под давлением
2. Типовые роботизированные комплексы иа базе машин литья под давлением
ЛИТЕЙНОЕ . ПРОИЗВОДСТВО
Участки литья под давлением. Машины литья под давлением (МЛД) имеют однотипные конструктивные исполнения, что позволяет находить общие конструктивные решения для их стыковки со средствами автоматизации.
Состав основного технологического оборудования в процессах литья под давлением: раздаточная электропечь с расплавом металла, МЛД, установка для охлаждения отливок, обрубной пресс для обрезки литниковой системы.
Процесс литья под давлением начинается со смазывания пресс-формы я пресс-поршня МЛД смазочным материалом. Затем подвижная и неподвижная половины пресс-формы соединяются и скрепляются механизмом запирания. Из раздаточной печи в прессовый стакан МЛД заливается расплавленный металл. Пресс-поршень вытесняет жидкий металл в полость формы, где он выдерживается некоторое время. Затем пресс-форма раскрывается, и выталкивателями из нее выталкивается отливка, которая снимается и переносится в установку для охлаждения, а из нее — под обрубной пресс для отделения литниковой системы. Затем отливка укладывается в тару или на конвейер. После очистки пресс-формы МЛД от остатков сгоревшего смазочного материала и облоя, которая осуществляется струей сжатого воздуха, технологический процесс повторяется.
Средства автоматизации вспомогательных операций. Отбор металла из раздаточной печи, перенос ковша к МЛД и заливка в прессовый стакан осуществляются автооператорами-заливщиками различных типов.
Очистка пресс-формы струей сжатого воздуха и нанесение смазочного материала могут осуществляться либо специальными устройствами с помощью форсунок, которые входят в комплект МЛД и крепятся на станине, либо специальными автооператорами-смазчиками с подвижной рукой, на которой кр'епится блок форсунок. В ряде случаев эта операция осуществляется ПР, работающим в цилиндрической или сферической системах координат, который устанавливается рядом с МЛД
и в руке удерживает форсунку (блок форсунок), соедииеииую гибким шлангом с пневмосистемой и установкой подачи смазочного материала. ’
Для съема отливок и ориентированного их переноса на последующие операции применяют универсальные ПР, работающие в цилиндрической или сферической системах координат.
На участках литья под давлением РТК создаются для МЛД с усилием запирания 1600—10 000 МН.
При создании РТК необходимо особое внимание обращать иа следующие факторы, обеспечивающие надежное протекание технологического процесса: контроль стабильности состава метал ла и его температуры; контроль качества очистки пресс-формы от остатков смазочного материала и облоя; контроль извлечения отлнвок и их целостности — выполняется визуально оператором прн подаче отлнвки на позицию контроля либо с помощью автоматических устройств (матриц фотодиодов, блоков фотоэлементов, блоков инфракрасных излучателей и приемных датчиков, микропереключателей и т. д., регистрирующих габаритные размеры и форму отливок); предохранение от повреждений тех поверхностей отливкн, которые не подвергаются дальнейшей обработке; надежное выталкивание отливок из пресс- формы.
По условиям техники безопасности между МЛД и роботом — съемщиком отливок следует устанавливать гравитационный блокировочный трап нлн иное устройство, отключающее ПР при появлении оператора в его рабочей зоне.
Располагать агрегаты вокруг МЛД заказчик может по своему усмотрению в зависимости от конкретных условий производства и типов комплектующего оборудования. В табл. 2 приведены рекомендации по составу типовых РТК, а на рис. 3 — примеры планировок.
Кокильные машины. Литье в кокиль включает .операции заливки металла, съема отливок, перенос нх для очистки и обрубки. Для съема и переноса отлнвок применяют ПР, работающие в цилиндрической или сферической системе координат. Робот извлекает отливку из формы и, удерживая ее за
лнтник, переносит иа установку контроля целостности. После получения сигнала о том, что отливка вышла из формы полностью, ПР переносит ее для обрезки литника.
Другие участки литейного производства. ПР выполняют следующие операции: при изготовлении форм и стержней — опрокидывание подмодельных плит, обдувку форм, стержней и стержневых ящиков, окрашивание форм и стержней; при очистке, обрубке и зачистке отливок — навеши
вание и съем отливок с подвесок дро- беметных камер, манипулирование пескоструйным или дробеструйным пистолетом, обдув полостей отливок после обрубки, зачистки и удаления стержней; при центробежном литье — заливку формы, удаление н передачу отливок на транспортное средство, очистку и окраску форм; при литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям — навешивание и снятие с подвесок цепного конвейера моделей литниковых чаш, наборов модельных
51005100ЛОН-5С», оснащенным модулем сдвига; 1 — машина лнтья под давлением; 2 — раздаточная электропечь; 3 — автооператор — заливщик металла; 4 — насосная установка; 5 — автооператор — смазчик пресс-форм; 6 — установка для смазывания пресс-форм; 7 — обрубной пресс; 8 — охлаждающее устройство; 9 — робот; 10 — блокировочный гравитационный трап; И — электрошкаф н система управлении; 12 — пульт управления; 13 — установка термостатированияЛОН-5С», оснащенным модулем сдвига; 1 — машина лнтья под давлением; 2 — раздаточная электропечь; 3 — автооператор — заливщик металла; 4 — насосная установка; 5 — автооператор — смазчик пресс-форм; 6 — установка для смазывания пресс-форм; 7 — обрубной пресс; 8 — охлаждающее устройство; 9 — робот; 10 — блокировочный гравитационный трап; И — электрошкаф н система управлении; 12 — пульт управления; 13 — установка термостатирования<пРнс. 3. Примеры планировок роботизированных комплексов (на базе машин литья под давлением):а.— с роботом нз гаммы ЛМ40Ц47.00; б — о роботом «Цнклон-ЗБ»; а —- с роботом «Цнк-<пРнс. 3. Примеры планировок роботизированных комплексов (на базе машин литья под давлением):а.— с роботом нз гаммы ЛМ40Ц47.00; б — о роботом «Цнклон-ЗБ»; а —- с роботом «Цнк-
5100
5100
ЛОН-5С», оснащенным модулем сдвига; 1 — машина лнтья под давлением; 2 — раздаточная электропечь; 3 — автооператор — заливщик металла; 4 — насосная установка; 5 — автооператор — смазчик пресс-форм; 6 — установка для смазывания пресс-форм; 7 — обрубной пресс; 8 — охлаждающее устройство; 9 — робот; 10 — блокировочный гравитационный трап; И — электрошкаф н система управлении; 12 — пульт управления; 13 — установка термостатирования
ЛОН-5С», оснащенным модулем сдвига; 1 — машина лнтья под давлением; 2 — раздаточная электропечь; 3 — автооператор — заливщик металла; 4 — насосная установка; 5 — автооператор — смазчик пресс-форм; 6 — установка для смазывания пресс-форм; 7 — обрубной пресс; 8 — охлаждающее устройство; 9 — робот; 10 — блокировочный гравитационный трап; И — электрошкаф н система управлении; 12 — пульт управления; 13 — установка термостатирования
<п
Рнс. 3. Примеры планировок роботизированных комплексов (на базе машин литья под давлением):
а.— с роботом нз гаммы ЛМ40Ц47.00; б — о роботом «Цнклон-ЗБ»; а —- с роботом «Цнк-
<п
Рнс. 3. Примеры планировок роботизированных комплексов (на базе машин литья под давлением):
а.— с роботом нз гаммы ЛМ40Ц47.00; б — о роботом «Цнклон-ЗБ»; а —- с роботом «Цнк-
звеньев, колпачков, оболочек и форм, обмазку оболочек модельным составом, захватывание, перенос и установку блоков на полуавтоматы для отделения отливок от керамики и на обрезные прессы для отделения отливок от литниковых систем; при литье в оболочковые формы — обслуживание автоматических линий для изютовления оболочковых форм, установку стержней в формы, передачу форм на выбивку.
Для этих целей применяют ПР различных типов: «Unimate», «Verstran», «А sea», «У ниверсал-15», «Универсал- 40», а также 24 модификации агрегатной гаммы ЛМ40Ц47.00.
Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых форм из сухих термотвердеющих смесей в условиях массового н крупно
серийного производства показана на рис. 4. Она состоит из машины мод. 51214 для изготовления оболочковых полуформ и установки мод. 51514 для их сборки. Машина мод. 51214 пред ставляет собой четырех позиционную карусельную установку с газовым обогревом моделей и полуформ. Она снабжена загрузочным бункером и автооператором для съема полуформ с модельной плиты. Оболочковые полуформы формируются гравитационным способом с помощью поворотного бункера с шиберным секторным затвором. Готовая оболочка за фланец захватывается автооператором (для этой цели может быть применен и ПР), кантуется разъемом вверх и устанавливается на приемный стол. При опускании приемного стола оболочка укладывается на направляющие штанго-
Рнс. 4. Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых форм:Рнс. 4. Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых форм:/ — гидростанция; 2, 3, 4 — электрошкафы; 5 — гидростанция; 6 — стол; 7 — машина для изготовления оболочковых форм; 8 — автооператор для съема полуформ; 9 — пульт управления линией; 10 — установка для сборки н склеивания форм/ — гидростанция; 2, 3, 4 — электрошкафы; 5 — гидростанция; 6 — стол; 7 — машина для изготовления оболочковых форм; 8 — автооператор для съема полуформ; 9 — пульт управления линией; 10 — установка для сборки н склеивания формРис. 5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автоматизации операций в литейном производстве:Рис. 5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автоматизации операций в литейном производстве:1 — промышленный робот; 2 — машина для изготовления оболочковых стержней; 3 — тактовый поворотный стол; 4 — переносной круглый магазин для ориеитироваииого расположения стержней; 5 — пульверизационная камера: 6 — цепной конвейер; 7 — промышленный робот; 8, 9 — тактовые конвейеры; 10 — кассеты со стержнями; 11 — литейные формы; 12 — машина для сборки и склеивания оболочковых форм; 13 — промышленный робот; 14 — тактовый отводящий конвейер; 15 — машина для изготовления и склеивания полуформ; 16 — выданной стол; 17 — контактная планка для включения пневмообдува полуформ и форм в сборе; 18, 23 — подвод сжатого воздуха при обдуве форм; 19 — полуформа; 20 — стол для укладки готовых форм с автоматическим шаговым подъемно-спусковым механизмом 21; 22 — промышленный робот; 24 — ЗУ промышленного робота1 — промышленный робот; 2 — машина для изготовления оболочковых стержней; 3 — тактовый поворотный стол; 4 — переносной круглый магазин для ориеитироваииого расположения стержней; 5 — пульверизационная камера: 6 — цепной конвейер; 7 — промышленный робот; 8, 9 — тактовые конвейеры; 10 — кассеты со стержнями; 11 — литейные формы; 12 — машина для сборки и склеивания оболочковых форм; 13 — промышленный робот; 14 — тактовый отводящий конвейер; 15 — машина для изготовления и склеивания полуформ; 16 — выданной стол; 17 — контактная планка для включения пневмообдува полуформ и форм в сборе; 18, 23 — подвод сжатого воздуха при обдуве форм; 19 — полуформа; 20 — стол для укладки готовых форм с автоматическим шаговым подъемно-спусковым механизмом 21; 22 — промышленный робот; 24 — ЗУ промышленного робота
Рнс. 4. Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых форм:
Рнс. 4. Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых форм:
/ — гидростанция; 2, 3, 4 — электрошкафы; 5 — гидростанция; 6 — стол; 7 — машина для изготовления оболочковых форм; 8 — автооператор для съема полуформ; 9 — пульт управления линией; 10 — установка для сборки н склеивания форм
/ — гидростанция; 2, 3, 4 — электрошкафы; 5 — гидростанция; 6 — стол; 7 — машина для изготовления оболочковых форм; 8 — автооператор для съема полуформ; 9 — пульт управления линией; 10 — установка для сборки н склеивания форм
Рис. 5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автоматизации операций в литейном производстве:
Рис. 5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автоматизации операций в литейном производстве:
1 — промышленный робот; 2 — машина для изготовления оболочковых стержней; 3 — тактовый поворотный стол; 4 — переносной круглый магазин для ориеитироваииого расположения стержней; 5 — пульверизационная камера: 6 — цепной конвейер; 7 — промышленный робот; 8, 9 — тактовые конвейеры; 10 — кассеты со стержнями; 11 — литейные формы; 12 — машина для сборки и склеивания оболочковых форм; 13 — промышленный робот; 14 — тактовый отводящий конвейер; 15 — машина для изготовления и склеивания полуформ; 16 — выданной стол; 17 — контактная планка для включения пневмообдува полуформ и форм в сборе; 18, 23 — подвод сжатого воздуха при обдуве форм; 19 — полуформа; 20 — стол для укладки готовых форм с автоматическим шаговым подъемно-спусковым механизмом 21; 22 — промышленный робот; 24 — ЗУ промышленного робота
1 — промышленный робот; 2 — машина для изготовления оболочковых стержней; 3 — тактовый поворотный стол; 4 — переносной круглый магазин для ориеитироваииого расположения стержней; 5 — пульверизационная камера: 6 — цепной конвейер; 7 — промышленный робот; 8, 9 — тактовые конвейеры; 10 — кассеты со стержнями; 11 — литейные формы; 12 — машина для сборки и склеивания оболочковых форм; 13 — промышленный робот; 14 — тактовый отводящий конвейер; 15 — машина для изготовления и склеивания полуформ; 16 — выданной стол; 17 — контактная планка для включения пневмообдува полуформ и форм в сборе; 18, 23 — подвод сжатого воздуха при обдуве форм; 19 — полуформа; 20 — стол для укладки готовых форм с автоматическим шаговым подъемно-спусковым механизмом 21; 22 — промышленный робот; 24 — ЗУ промышленного робота
вого конвейера, который вместе с кантователем полуформ, дозатором для нанесения клея на разъем нижней полуформы, установкой для сборки полуформ и четырехпозицнонным агрегатом для их прессования входит в состав установки мод. 51514. Стержни устанавливаются оператором при перемещении полуформ на штанговом конвейере. Готовые формы выталкиваются из агрегата прессования на подставку. Производительность лнннн 35 форм в 1 ч. Размер форм (длина X ширинах X высота) 800X600X400 мм. Температура моделей регулируется автоматически.
РТК для изготовления оболочковых стержней в горячих стержневых формах показан на рнс. 5, а. Оболочковые стержни изготовляет машина SHALCO (Англия), автоматически выдающая их на фиксированную позицию в стержневом ящике. ПР PR-16 (ЧССР) захватывает стержень, переносит его н укладывает на плиту в рабочем пространстве пульвернзацнон- ной камеры 5, где опрыскиваются стержни. После пульверизации стержень укладывается роботом в ячейку круглого магазина 4, установленного на тактовом поворотном столе 3. По
заполнении стержнями оператор вручную навешивает магазин на крюк подвесного цепного конвейера 6, который доставляет магазин на участок сборки форм. Пустые магазины также доставляются к поворотному столу 3 конвейером 6, где рабочий освобождает магазин и фиксирует его на поворотном тактовом столе. Наибольший размер стержней 450X400X100 мм, масса 5—15 кг, температура поверхности до 300 °C. Время цикла 2—4 мин. РТК обслуживает одни оператор, снимающий и устанавливающий магазины на тактовый стол н цепной конвейер н контролирующий качество изготовления стержней. Работа агрегатов, комплектующих РТК, синхронизируется системой управления робота PR-16.
РТК для загрузки стержней в литейные формы показан на рис. 5, б. К роботу мод. PR-16 тактовые конвейеры 8 и 9 подают кассеты 10 с ориентированными в ячейках стержнями, а также литейные формы 11. Робот 7 по программе вынимает стержни из кассеты 10 и устанавливает их в соответствующие отверстия литейной формы 11. Правильность установки стержней контролируется фотодатчиками, работающими «на просвет*. РТК
обслуживает один рабочий, контролирующий работу оборудования. Конвейеры движутся по командам системы управления ПР. Времи установки одного стержня 20 с.
РТК для переноса склеенных оболочковых форм с машины 12 на конвейер 14 показан на рис. 5, в. Робот 13 мод. PR-16 снимает готовую форму с фиксированной позиции тактового поворотного стола машины 12 н переносит на тактовый отводящий конвейер. Размер форм 600X540X70 мм, масса до 15 кг, температура свыше 150 °C. Цикл
работы РТК (изготовление формы и установка на конвейер) 10 мнн. Один рабочий обслуживает два РТК, осуществляя контроль за работой оборудования и качеством изготовления форм.
РТК для сборки полуформ показан на рнс. 5, г. Робот устанавливает стержни в полуформу, снимает ее со стола выдачи и переносит на позицию сборки. Поверхность второй полуформы опрыскивается склеивающим составом. Вторую полуформу робот кантует во время переноса и кладет на первую,
10 Козырев Ю. F.
I£Z-gd+Р-рhрод-гвоДэвиид+ррР+*рОд-квэЦэаинЛ+р4рРррloisnomx++4IlOI-dU+++гп-gd+++ои-ad+++gi-ifBodasHH^7рррр+++++В XЮ'Ч-ноуииПс*+++св со е1ог>по1мя, +++ЁlounoiwyвррррОiozHiswmта+++£ огОЧ-ноуинПв о++4-88888++++++8. ЕЮ‘$-НО1ГИНПСО++++++4О X Уг-eduV/+++++4*V X №HZHI9‘5WX+++++++вгггтзгчмню+■рр"+4.X X свe-uw1++++4X*гггНлеэ'омя+++++оЮЗО-и^иц++++о§ В(0.Е. Sm та°* §Of 1 д-о"оо'Чtoо2 X X V X $ X< о у °® °та«ОСО°* £ЧЧо5чtooаОО77&—0 вX X я Св В( X 8£ eiВ та оо овв в S та Э 3* 9з о " ° “Й «Я =-? So.Cc свЕ в о я я go 5 из g- «я £сOS Вв5 вс та °1я тата У3тао 3 = я S в 2 | 3 w О у J • К 3сх о сО ” я 3 ” 5”З8»0 d g ° = Ео «2to О3С:о яО 3 5® § SSs1 *. 3? = §1та та 5 3§ я°* *3 ся> из33А а. 3 eg aI£Z-gd+Р-рhрод-гвоДэвиид+ррР+*рОд-квэЦэаинЛ+р4рРррloisnomx++4IlOI-dU+++гп-gd+++ои-ad+++gi-ifBodasHH^7рррр+++++В XЮ'Ч-ноуииПс*+++св со е1ог>по1мя, +++ЁlounoiwyвррррОiozHiswmта+++£ огОЧ-ноуинПв о++4-88888++++++8. ЕЮ‘$-НО1ГИНПСО++++++4О X Уг-eduV/+++++4*V X №HZHI9‘5WX+++++++вгггтзгчмню+■рр"+4.X X свe-uw1++++4X*гггНлеэ'омя+++++оЮЗО-и^иц++++о§ В(0.Е. Sm та°* §Of 1 д-о"оо'Чtoо2 X X V X $ X< о у °® °та«ОСО°* £ЧЧо5чtooаОО77&—0 вX X я Св В( X 8£ eiВ та оо овв в S та Э 3* 9з о " ° “Й «Я =-? So.Cc свЕ в о я я go 5 из g- «я £сOS Вв5 вс та °1я тата У3тао 3 = я S в 2 | 3 w О у J • К 3сх о сО ” я 3 ” 5”З8»0 d g ° = Ео «2to О3С:о яО 3 5® § SSs1 *. 3? = §1та та 5 3§ я°* *3 ся> из33А а. 3 eg a
I£Z-gd
+
Р-
р
h
р
од-гвоДэвиид
+
р
р
Р
+*
р
Од-квэЦэаинЛ
+
р
4
р
Р
р
р
loisnomx
+
+
4
IlOI-dU
+
+
+
гп-gd
+
+
+
ои-ad
+
+
+
gi-ifBodasHH^
7
рр
р
р
+
++
+
+
В X
Ю'Ч-ноуииП
с*
+
+
+
св со е
1ог>по1мя
, +
+
+
Ё
lounoiwy
в
рр
р
р
О
iozHiswm
та
+
+
+
£ о
гОЧ-ноуинП
в о
+
+
4-
8
8888
+
+
++
+
+
8. Е
Ю‘$-НО1ГИНП
СО
+
+
++
+
+
4
О X У
г-edu
V/
+
++
+
+
4*
V X №
HZHI9‘5WX
++
++
+
+
+
в
гггтзгчмн
ю
+
■рр"
+
4
.X X св
e-uw
1
++
+
+
4
X
*
гггНлеэ'омя
++
+
+
+
о
ЮЗО-и^иц
+
+
+
+
о
§ В(
0.
Е
. S
m та
°* §
Of 1 д-о"
о
о'Ч
to
о
2 X X V X $ X
< о у °
® °
та
«ОСО
°* £
ЧЧо
5ч
too
а
ОО
7
7
&
—
0 в
X X я Св В( X 8
£ ei
В та о
о о
в
в в S та Э 3* 9
з о " ° “
Й «Я =-? So.Cc с
вЕ в о я я go 5 из g- «
я £с
OS В
в
5 вс та °
1
я та
та У
3
тао 3 = я S в 2 | 3 w О у J • К 3
сх о с
О ” я 3 ” 5”
З8»
0 d g ° = Е
о «
2
to О
3
С
:
о я
О 3 5® § S
Ss
1 *
. 3
? = §1
та та 5 3
§ я
°* *
3 с
я
> из
3
3
А а. 3 eg a
I£Z-gd
+
Р-
р
h
р
од-гвоДэвиид
+
р
р
Р
+*
р
Од-квэЦэаинЛ
+
р
4
р
Р
р
р
loisnomx
+
+
4
IlOI-dU
+
+
+
гп-gd
+
+
+
ои-ad
+
+
+
gi-ifBodasHH^
7
рр
р
р
+
++
+
+
В X
Ю'Ч-ноуииП
с*
+
+
+
св со е
1ог>по1мя
, +
+
+
Ё
lounoiwy
в
рр
р
р
О
iozHiswm
та
+
+
+
£ о
гОЧ-ноуинП
в о
+
+
4-
8
8888
+
+
++
+
+
8. Е
Ю‘$-НО1ГИНП
СО
+
+
++
+
+
4
О X У
г-edu
V/
+
++
+
+
4*
V X №
HZHI9‘5WX
++
++
+
+
+
в
гггтзгчмн
ю
+
■рр"
+
4
.X X св
e-uw
1
++
+
+
4
X
*
гггНлеэ'омя
++
+
+
+
о
ЮЗО-и^иц
+
+
+
+
о
§ В(
0.
Е
. S
m та
°* §
Of 1 д-о"
о
о'Ч
to
о
2 X X V X $ X
< о у °
® °
та
«ОСО
°* £
ЧЧо
5ч
too
а
ОО
7
7
&
—
0 в
X X я Св В( X 8
£ ei
В та о
о о
в
в в S та Э 3* 9
з о " ° “
Й «Я =-? So.Cc с
вЕ в о я я go 5 из g- «
я £с
OS В
в
5 вс та °
1
я та
та У
3
тао 3 = я S в 2 | 3 w О у J • К 3
сх о с
О ” я 3 ” 5”
З8»
0 d g ° = Е
о «
2
to О
3
С
:
о я
О 3 5® § S
Ss
1 *
. 3
? = §1
та та 5 3
§ я
°* *
3 с
я
> из
3
3
А а. 3 eg a
а затем устанавливает в агрегат для сушки и прессоваиня. Готовую полуформу робот переносит иа отводящий конвейер.
АВТОМАТИЗАЦИЯ КУЗНЕЧНОПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Автоматизация кузиечно-прессового оборудования с помощью ПР осуществляется путем создания РТК для разделения исходных материалов, листовой штамповки, холодной и горячей объемной штамповки, ковки, прессования изделий нз пластмасс и порошков.
Рекомендации по составу оборудования и оснащению его ПР приведены в табл. 3. Различия в протекании технологических процессов обработки давлением, в конструктнвио-техноло- гнческих параметрах оборудования и в степени его подготовленности к стыковке с ПР обусловливают необходимость разнообразия средств механизации и автоматизации кузнечно-прессовых машин н создания РТК.
Холодная штамповка (листовая и объемная) характеризуется кратковременностью рабочей операции, стабильностью формообразования, значительными изменениями формы изделия от перехода к переходу, повышенным уровнем вибраций и наличием ударных нагрузок.
Основные требования к-ПР: быстродействие, легкая переналажнваемость, возможность смены захватных устройств, точность перемещений подвижных органов. В наибольшей степени этим требованиям- отвечают жесткопрограммируемые пневматические ПР, обеспечивающие взятие заготовок с фиксированной позиции, подачу в штамп и съем отштампованной детали.
Горячая объемная штамповка и ковка характеризуются: необходимостью нагрева заготовок и поддержания ковочных температур в процессе обработки, что требует минимального времени для переноса заготовки нз нагревательного устройства в зону обработки; выполнением миогопереходной обработки на одной машине; значительным изменением формы изделия в процессе обработки на одной машине; наличием ударов, вибраций, загазованности.
ПР должны обеспечивать высокую скорость перемещений, контроль температуры и фиксацию детали иа всех этапах обработки.'
При молотовой штамповке и свободной ковке уменьшения трудоемкости вспомогательных операций достигают путем применения манипуляторов с ручным управлением и ковочных манипуляторов (в связи с нестабильностью процессов обработки).
Детали, рекомендуемые для обработки в составе РТК- Высокие скорости обработки металлов давлением обусловливают ориентированную поштучную выдачу заготовок на загрузочную позицию. Форма заготовок и деталей, полученных на промежуточных переходах, должна быть такой, чтобы можно было передавать нх с одной единицы оборудования иа другую, а также осуществлять межоперацнонные перемещения и переориентацию в межштамповом пространстве при многопереходной обработке на одной машине с однозначной фиксацией объектов манипулирования на всех этапах обработки. Поэтому с помощью ПР целесообразно, в первую очередь, автоматизировать операции загрузки- выгрузки простейших типов деталей, имеющих ясно выраженные базы н признаки ориентации, а также поверхности для надежного захватывания и удержания. В тех случаях, когда в качестве исходного материала применяют пруток, полосу или рулонную ленту и проволоку, — применять ПР для автоматизации загрузки-выгрузки нецелесообразно. В этом случае загрузка прессов автоматизируется с помощью валковых, клиновых, клещевых и шиберных подач. Изделие нз рабочей зоны можно удалять «на провал», лотковым сбрасывателем нлн с помощью очередной подаваемой заготовки, сталкивающей изделие.
Характеристики деталей простейших видов, отвечающих перечисленным выше требованиям, представлены в табл. 4, Прн листовой штамповке к деталям н заготовкам предъявляются следующие дополнительные требования (являются общими прн применении любых средств автоматизации вспомогательных операций — ПР, механических рук, различного рода подач и цитате-
лей): детали, получаемые за несколько операций на разных прессах, после завершения каждого перехода должны оставаться на нижней части штампа, ; занимая фиксированное положение; : заусенцы на заготовках не должны вы- | зывать их взаимного сцепления при (хранении в накопителе и на позиции | выдачи; отклонение от плоскостности ; и изменение размеров заготовки не должны превышать 2 % от ее длины 'илн ширины (в зависимости от направления подачи в рабочую зону пресса);
листовые заготовки из немагнитного материала во избежание слипания
должны быть обезжирены перед подачей их на исходную позицию за-
: грузки.
' Общие требования к оборудованию, ; оснастке и устройствам, комплектую- i щим РТК. Чтобы кузнечно-прессовое оборудование можно было встроить в
■ РТК, оно должно отвечать следующим "основным требованиям (часть из них может быть реализована и на сущест- . вующих моделях):
конструктивные элементы, исполни-
. тельные механизмы, форма и габарит
ные размеры рабочей зоны оборудования должны обеспечивать возможность загрузки-выгрузки деталей и
отходов с помощью ПР, а также удоб
ство визуального наблюдения за ходом
процесса обработки;
оборудование должно быть оснаще
но датчиками, контролирующими исходное положение его рабочих органов и момент завершения технологической
операции;
в системе управления и электроавтоматики следует предусматривать разъемы для линий сигналообмена, обеспечивающих синхронность работы с ПР и другим вспомогательным оборудованием, в том числе блокировку по командам от робота;
штамповочное оборудование ударного действия, за исключением высокоскоростных молотов, должно быть оснащено устройствами программирования энергии и числа ударов на технологических переходах штамповки;
система управления оборудованием должна обеспечивать контроль срабатывания устройств или механизмов выталкивания деталей (полуфабрикатов) из штампа и их фиксирования в
определенном положении (или удаления из рабочей зоны).
Штампы должны иметь трафареты, ловители, упоры или другие приспособления, обеспечивающие фиксацию и удержание заготовки после подачи ее ПР, а также датчики наличия и правильности установки заготовки в штампе. Необходимо предусматривать устройства выталкивания отштампованных изделий из инструмента с фиксированным их расположением (если не производится штамповка «на
провал»). Контурные отходы, остающиеся на
зеркале штампа, должны удаляться роботом или другими механизмами. При этом специальные датчики должны формировать сигнал об удаленнн отходов.
Исходная позиция загрузки в питателях поштучной выдачи (бункерах, конвейерах, магазинах и т. п.) должна обеспечивать фиксированное и ориентированное положения заготовки. На исходной позиции загрузки или в захватном устройстве ПР необходимо размещать датчики контроля поштучной выдачи заготовок, формирующие блокировочный сигнал при захватывании двух и более заготовок или при их неориентированном положении. Промежуточные транспортные средства, соединяющие РТК, должны обеспечивать сохранение ориентированного положения заготовок и полуфабрикатов. -
В РТК для горячей штамповки расстояния от нагревательных устройств до кузнечно-прессовых машин должны быть минимальными для сохранения температурных режимов штамповки.
Управление, диспетчирование и синхронизация работы оборудования, механизмов и устройств, комплектующих РТК, должны осуществляться по командам системы управления ПР.
Типовые роботизированные технологические комплексы. Рекомендации по составу оборудования, оснащаемого ПР, приведены в табл. 3.
Операции разделения исходных материалов обычно осуществляются на оборудовании, работающем с непрерывным материалом (рулон ленты, бунт проволоки, полоса и т. д.). Такое
материалов-. иР°ванный технологический комплекс для разделения исходныхиисгов^Т^ножни^-3^^^3 ~ электро-роликовый конвейео-Цд ' 6 Тара для немериых отходов- 7 ТУЧНОЙ выдачи прутковматериалов-. иР°ванный технологический комплекс для разделения исходныхиисгов^Т^ножни^-3^^^3 ~ электро-роликовый конвейео-Цд ' 6 Тара для немериых отходов- 7 ТУЧНОЙ выдачи прутковРис. 7. Роботизированный технологический комплекс на базе однокрнво- шнпного пресса простого действия: 1 — электрошкаф пресса; 2 — пресс; 3 — устройство поштучной выдачи заготовок; 4 — место установки тележки с тарой для отштампованных деталей; 5 — система управления промышленного робота; 6 — датчики внешней информации; 7 — ограждение комплекса; 8 — промышленный роботРис. 7. Роботизированный технологический комплекс на базе однокрнво- шнпного пресса простого действия: 1 — электрошкаф пресса; 2 — пресс; 3 — устройство поштучной выдачи заготовок; 4 — место установки тележки с тарой для отштампованных деталей; 5 — система управления промышленного робота; 6 — датчики внешней информации; 7 — ограждение комплекса; 8 — промышленный робот
материалов-. иР°ванный технологический комплекс для разделения исходных
иисгов^Т^ножни^-3^^^3 ~ электро-
роликовый конвейео-Цд ' 6 Тара для немериых отходов- 7 ТУЧНОЙ выдачи прутков
материалов-. иР°ванный технологический комплекс для разделения исходных
иисгов^Т^ножни^-3^^^3 ~ электро-
роликовый конвейео-Цд ' 6 Тара для немериых отходов- 7 ТУЧНОЙ выдачи прутков
Рис. 7. Роботизированный технологический комплекс на базе однокрнво- шнпного пресса простого действия: 1 — электрошкаф пресса; 2 — пресс; 3 — устройство поштучной выдачи заготовок; 4 — место установки тележки с тарой для отштампованных деталей; 5 — система управления промышленного робота; 6 — датчики внешней информации; 7 — ограждение комплекса; 8 — промышленный робот
Рис. 7. Роботизированный технологический комплекс на базе однокрнво- шнпного пресса простого действия: 1 — электрошкаф пресса; 2 — пресс; 3 — устройство поштучной выдачи заготовок; 4 — место установки тележки с тарой для отштампованных деталей; 5 — система управления промышленного робота; 6 — датчики внешней информации; 7 — ограждение комплекса; 8 — промышленный робот
оборудование нецелесообразно авто- матизировать путем применения ПР.
ПР находят применение прн за- ■ грузке ножниц штучными заготовками. ■ На рнс. 6, а показан ПР грузоподъем- иостью 250 кг, предназначенный для укладки сортовых н листовых загото- ■г вок н съема готовых деталей прн об- служнванни роликовых конвейеров правильных машин, листовых и сор- ■ товых ножниц и лнстоштамповочных К прессов. Поворотная колонна и на- ■ сосная станция установлены на общем ■ основании. На конце выдвижной рукн Я закреплена регулируемая рама в виде № четырех параллелограммов с электро- Ц магнитами, ПР может оснащаться кле- К щевым захватом. Система управления К позиционная цикловая. Ход рукн впе- К ред-назад 1200 мм, вверх-вниз 1000 мм. И В конструкции ПР предусмотрена В возможность ручного управления от К кнопочного пульта.
И На рнс. 6, б показан РТК на базе сортовых ножниц для автоматизации I' разрезки круглого проката с орненти- I. рованной укладкой в тару отрезанных I заготовок. В состав РТК входит ком- I плект датчиков внешней информации L для проверки положения заготовки на В конвейере и формирования командных
сигналов на очередность работы робо- е тов и оборудования.
К РТК на базе однокривошипных прес-
сов. На однокривошипных прессах
простого действия выполняются листо-
штамповочные операции вырубки, про-
бивкн, неглубокой вытяжки. Одно-
кривошипные прессы двойного дейст- 8 вня применяют прн глубокой вытяжке и вырубке.
Состав РТК на базе однокрнвошнп-
него пресса простого действия пока- К зан на рис. 7 В РТК с однокривошип-
ными прессами двойного действия до-
полнительно вводится установка для В нанесения технологической смазки на В заготовку перед штамповкой. Отштам-
пованные детали или «отход» (в зависн- В мости от того, как ведется штамповка) К ПР выносит в специальную тару (на В конвейер) или они идут «на провал» к в тару (на склиз или транспортное В средство), установленную под столом В пресса.
г Состав операций, выполняемых ПР, f зависит от его конструкции и наличия
дополнительных вспомогательных устройств. В общем случае ПР выполняет одну из следующих операций: 1) захватывание заготовки с исходной позиции питателя, перенос ее в рабочую зону пресса и укладку в штамп; 2) захватывание отштампованного изделия и укладку его в тару (на транспортное средство); 3) все перечисленные выше операции (см. рис. 7). ПР может захватывать и выносить из рабочей зоны пресса контурный отход. Тогда рядом с тарой для деталей устанавливают тару для отходов.
РТК на базе двухкривошипных прессов простого действия обеспечивает автоматизацию лнстоштамповочных операций вырубки, пробивки, неглубокой вытяжки, формовки и гибки крупных деталей или деталей небольших размеров при установке на прессе двух штампов. Планировка типовых РТК приведена на рис. 8. ПР пред-
Рис. 8. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошипных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного (б) изделий:Рис. 8. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошипных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного (б) изделий:I — система управления промышленного робота; 2 — пресс; 3 — ограждение комплекса; 4 — промышленный робот; 5 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий; 6 — магазинное устройство поштучной выдачи заготовок; 7 — заготовкиI — система управления промышленного робота; 2 — пресс; 3 — ограждение комплекса; 4 — промышленный робот; 5 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий; 6 — магазинное устройство поштучной выдачи заготовок; 7 — заготовкиРис. 10. Роботизированные технологические комплексы иа базе горячештамповочных прессов с фронтальным (а) н боковым (б) расположением промышленных роботов:/ — загрузочное устройство; 2 — цепной конвейер; 3 — пресс; 4 — разгрузочное устройство; 5 — промышленный робот для работы с прессом: 6 — промышленный робот для загрузки; 7 — подводящий цепной конвейер; 8 — тара для бракованных заготовок; 9 — конвейер для бракованных заготовок; 10 — пресс; 11 — промышленный робот для разгрузки; 12 — конвейер для отштампованных изделийРис. 10. Роботизированные технологические комплексы иа базе горячештамповочных прессов с фронтальным (а) н боковым (б) расположением промышленных роботов:/ — загрузочное устройство; 2 — цепной конвейер; 3 — пресс; 4 — разгрузочное устройство; 5 — промышленный робот для работы с прессом: 6 — промышленный робот для загрузки; 7 — подводящий цепной конвейер; 8 — тара для бракованных заготовок; 9 — конвейер для бракованных заготовок; 10 — пресс; 11 — промышленный робот для разгрузки; 12 — конвейер для отштампованных изделий
Рис. 8. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошипных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного (б) изделий:
Рис. 8. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошипных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного (б) изделий:
I — система управления промышленного робота; 2 — пресс; 3 — ограждение комплекса; 4 — промышленный робот; 5 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий; 6 — магазинное устройство поштучной выдачи заготовок; 7 — заготовки
I — система управления промышленного робота; 2 — пресс; 3 — ограждение комплекса; 4 — промышленный робот; 5 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий; 6 — магазинное устройство поштучной выдачи заготовок; 7 — заготовки
Рис. 10. Роботизированные технологические комплексы иа базе горячештамповочных прессов с фронтальным (а) н боковым (б) расположением промышленных роботов:
/ — загрузочное устройство; 2 — цепной конвейер; 3 — пресс; 4 — разгрузочное устройство; 5 — промышленный робот для работы с прессом: 6 — промышленный робот для загрузки; 7 — подводящий цепной конвейер; 8 — тара для бракованных заготовок; 9 — конвейер для бракованных заготовок; 10 — пресс; 11 — промышленный робот для разгрузки; 12 — конвейер для отштампованных изделий
Рис. 10. Роботизированные технологические комплексы иа базе горячештамповочных прессов с фронтальным (а) н боковым (б) расположением промышленных роботов:
/ — загрузочное устройство; 2 — цепной конвейер; 3 — пресс; 4 — разгрузочное устройство; 5 — промышленный робот для работы с прессом: 6 — промышленный робот для загрузки; 7 — подводящий цепной конвейер; 8 — тара для бракованных заготовок; 9 — конвейер для бракованных заготовок; 10 — пресс; 11 — промышленный робот для разгрузки; 12 — конвейер для отштампованных изделий
назначен для загрузки или выгрузки пресса.
РТК на базе кривошипно-коленных чеканочных прессов. Чеканочные прессы применяют для калнбровкн, клеймения, чеканки, рельефной штамповки и правки деталей в холодном нли горя-
Рнс. 9. Роботизированный технологический комплекс на базе чеканочного пресса:
/ — ориентирующее устройство; 2 — система управлеиня промышленного робота;
3 — пресс; 4 — БУБ; 5 — магазин для готовых изделий; 6 — ограждение комплекса; 7 — промышленный робот; 8 — бункер для выбора заготовок нз навала н их поштучной выдачи к ориентирующему устройству
чем состоянии за одну технологическую операцию. Назначение ПР — оснащение прессов усилием 4 МН, составляющих большинство в общей группе этого оборудования. Автоматизируются операции установки и снятия средних и крупных изделий, поскольку загрузка- выгрузка небольших деталей обычно осуществляется с помощью механических рук и грейферных подач.
В состав РТК (рис. 9) входят специальный бункер, выбирающий заготовки из «навала» н поштучно подающий их к ориентирующему устройству; ПР, выполняющий загрузку-выгрузку пресса; тара нли транспортное средство для удаления изделий; комплекты датчиков внешней информации и сменных захватных устройств. Если операция производится над заготовкой в горячем состоянии, то в комплект РТК вводят нагревательное устройство с механизмом поштучной выдачи заготовок н установку для подачи технологической смазкн в штамп н сдува окалины.
РТК на базе кривошипных горячештамповочных прессов ЩГШПу На этих прессах выполняют следующие операции: штамповку в торец (осаживание), предварительную н окончательную штамповку, пережим, гибку, формовку, вытягивание, выдавливание (прямое, обратное и комбиниро
ванное), калибровку, прошивку от- верстнй и обрезку облоя. Наличие у прессов верхних и ннжних выталкивателей для принудительного извлечения поковок из штампа облегчает механизацию и автоматизацию штамповки.
На рис. 10, а показана планировка РТК с фронтальным расположением ПР, а на рис. 10,6 — с боковым расположением ПР. В состав РТК первого н второго видов входят пресс, установка для подачи технологической смазки в ручьи штампа и сдува ока- ■ лины, комплект датчиков внешней ■ информации, комплект захватных устройств. РТК первого вида (см. рис. 10,а) включает также загрузочное уст; ройство / (автооператор, промышлен- j ный робот нли маинпулятор с ручным ■ управлением) для установки заготовки : иа осадочный ручей штампа; конвейер ' 2 подачн нагретых заготовок от нн; дукцнонного нагревательного устрой, ства илн ковочных вальцев; ПР 5 для ) перекладывания заготовок по ручьям ‘ штампа; ПР или автооператор 4 для удаления поковок из зоны штамповки.
1 РТК второго вида (см. рис. 10, б) от; личается наличием двух (подводящего ;■ и отводящего) шаговых цепных кон: вейеров и комплектуется двумя ПР: , одним — для загрузки заготовок в оса- ■ дочный ручей н перекладки нх из оса. дочного ручья в формовочный; дру- ■ гнм — для перекладки заготовки из ‘ ручья предварительной формовки в : ручей окончательной формовки или ' в ручей обрезки облоя, а также для ' удаления поковки нз зоны штамповки. ; Заготовки нагреваются на установ- : ках токов высокой частоты, в печах ' со скоростным газовым нагревом или в расплавленных солях, откуда по- ■ даются в ковочные вальцы или непо- ; средственно на загрузку в РТК. Нагрев в соляном расплаве наиболее , предпочтителен, так как небольшое ' количество соли, остающейся на заго- , товке, служит хорошей технологической сМазкой при штамповке.
; РТК на базе винтовых фрикционных 1 прессов. На винтовых прессах выпол- : ияют горячую н холодную обработку металлов давлением — штамповку, ; гнбку, правку, калибровку поковок. . В прессах предусмотрен нижний вы-
талкнватель для облегчения съема изделий. ПР в составе РТК выполняет загрузку-выгрузку оборудования. Схема РТК для горячей штамповки приведена на рнс. 11. При холодной штамповке установка индукционного нагрева с бункером н механизмом поштучной выдачи ориентированных заготовок заменяется бункером и устройством поштучной выдачи заготовок (см. поз. 3 на рис. 7). ’
РТК на базе радиально-обжимных, радиально-ковочных и электровысадоч- ных машин комплектуются роботами КМ160Ц43.21, предназначенными для автоматизации установки-снятия деталей массой до 80 кг. Роботы (рис. 12) двурукие, цикловые, с гидравлическим приводом; способ программирования перемещений — по упорам; объем памяти системы управления
298298Рис. 12. Промышленный робот КМ160Ц.43.21Рис. 12. Промышленный робот КМ160Ц.43.215)5)Рис. 13. Роботизированные комплексы с применением робота КМ160Ц43.21 на базе машины:Рис. 13. Роботизированные комплексы с применением робота КМ160Ц43.21 на базе машины:назначены для обрезки облоя с поковок, полученных штамповкой на кривошипных горячештамповочных прес-назначены для обрезки облоя с поковок, полученных штамповкой на кривошипных горячештамповочных прес-6161t Рис. 15. Роботизированный технологический комплекс на базе гидравлических | прессов для переработки пластмасс:t Рис. 15. Роботизированный технологический комплекс на базе гидравлических | прессов для переработки пластмасс:11 — генератор токов высокой частоты для нагрева таблеток с механизмом их поштуч- I ной выдачи; 2 — гидравлические прессы для штамповки изделий; 3 — тара для готовых "”'' промышленным роботом.11 — генератор токов высокой частоты для нагрева таблеток с механизмом их поштуч- I ной выдачи; 2 — гидравлические прессы для штамповки изделий; 3 — тара для готовых "”'' промышленным роботом.
298
298
Рис. 12. Промышленный робот КМ160Ц.43.21
Рис. 12. Промышленный робот КМ160Ц.43.21
5)
5)
Рис. 13. Роботизированные комплексы с применением робота КМ160Ц43.21 на базе машины:
Рис. 13. Роботизированные комплексы с применением робота КМ160Ц43.21 на базе машины:
назначены для обрезки облоя с поковок, полученных штамповкой на кривошипных горячештамповочных прес-
назначены для обрезки облоя с поковок, полученных штамповкой на кривошипных горячештамповочных прес-
61
61
t Рис. 15. Роботизированный технологический комплекс на базе гидравлических | прессов для переработки пластмасс:
t Рис. 15. Роботизированный технологический комплекс на базе гидравлических | прессов для переработки пластмасс:
11 — генератор токов высокой частоты для нагрева таблеток с механизмом их поштуч- I ной выдачи; 2 — гидравлические прессы для штамповки изделий; 3 — тара для готовых "”'' промышленным роботом.
11 — генератор токов высокой частоты для нагрева таблеток с механизмом их поштуч- I ной выдачи; 2 — гидравлические прессы для штамповки изделий; 3 — тара для готовых "”'' промышленным роботом.
Рис. Н. Роботизированный технологический комплекс на базе винтового фрикционного пресса:
/ — пресс; 2 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий;
3 — ПР; 4 — индукционная установка для нагрева заготовок с бункером н магазином поштучной выдачи; 5 — ограждение комплекса; 6 — система управления ПР
128 команд. Погрешность позиционирования ±2,5 мм. Число степеней подвижности 5. Руки перемещаются вдоль своих осей на 710 мм со скоростью 1 м/с. Каретка с двумя руками перемещается по вертикали на 600 мм и по горизонтали на 200 мм со скоростью 0,4 м/с, а также может совершать маятниковое движение на 135°, совершаемое со скоростью 60 °/с. Схемы РТК с роботом КМ160Ц43.21, построенные на базе радиально-обжимной и радиально-ковочной машин, показаны на рис. 13.
РТК на базе обрезных прессов показан на рис. 14. Обрезные прессы пред-
а — радиально-обжимной; б — радиальноковочной; 1 — промышленный робот; 2 — подающий конвейер; 3 — удаляющий конвейер; 4 — раднально-обжнмная машина; 5 — система управления робота; 6 — ограждение комплекса; 7 — радиальио-ковоч- ная машина; 8 — тара для поковок; 9 — нагревательное устройство
| изделий; 4 — ПР; 5 — система управления
сах. ПР захватывает заготовку с исходной позиции питателя, укладывает его в штамп обрезного пресса, а после обрезки укладывает поковку и облой в раздельные тары.
РТК на базе гидравлических прессов для переработки пластмасс представ- s. лен на рис. 15. ПР захватывает подо- i гретые таблетки из выданной позиции : генератора токов высокой частоты, загружает пресс-форму, снимает готовое изделие и передает его на последующую обработку.
РТК для ковки создают на базе бы; строходных гидравлических прессов и интерактивных ПР типа МКП-2,5 ■ (см. гл. 5).
Рис. 14. Роботизированный технологический комплекс на базе обрезного пресса:1 — промышленный робот; 2 — питатель поштучной выдачи заготовок; 3 — тара для отходов, удаляемых <напровал>; 4 — пресс; 5 — тара для контурного отхода; 6 — тара для отштампованных деталей;7 — система управления роботаРис. 14. Роботизированный технологический комплекс на базе обрезного пресса:1 — промышленный робот; 2 — питатель поштучной выдачи заготовок; 3 — тара для отходов, удаляемых <напровал>; 4 — пресс; 5 — тара для контурного отхода; 6 — тара для отштампованных деталей;7 — система управления роботаВ последнее время для автоматиза- ии свободной ковки широко приме- яют манипуляторы с интерактивным правлением, попеременно управляе- ые оператором или действующие ав- оматически. Такие манипуляторы нащеиы системами программного
Рис. 14. Роботизированный технологический комплекс на базе обрезного пресса:
1 — промышленный робот; 2 — питатель поштучной выдачи заготовок; 3 — тара для отходов, удаляемых <напровал>; 4 — пресс; 5 — тара для контурного отхода; 6 — тара для отштампованных деталей;
7 — система управления робота
Рис. 14. Роботизированный технологический комплекс на базе обрезного пресса:
1 — промышленный робот; 2 — питатель поштучной выдачи заготовок; 3 — тара для отходов, удаляемых <напровал>; 4 — пресс; 5 — тара для контурного отхода; 6 — тара для отштампованных деталей;
7 — система управления робота
управления с устройствами памяти для автоматического выполнения отдельных действий (подпрограмм). Переход от одной подпрограммы к другой осуществляется оператором, который так
5. Сочетание прессов по номинальному усилию и манипуляторов по грузоподъемности для АКК, намеченных к выпуску Днепропетровским ПОТП до 1990 г.
Номинальное усилие пресса, МН
Грузоподъемность манипулятора, т
2,5
5
10
20
40
5 000
8 000
12 500
20 000
31 500
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+
Рис. 16. Типовой автоматизированный ковочный комплекс:
/ — пресс; 2 — направляющая для бойка; 3 — направляющие стола; 4 — сборник окалины: 5 — тоннель; б — рельсовые манипуляторы; 7 — передвижные тележки; 8 — кабельный барабан; 9 — бак наполнения; 10 — кабина пульта управления; // — помещение для ЭВМ; 12 — электро- кабель
же берет на себя управление манипулятором (вручную) при необходимости выполнения сложных действий.
Автоматизированные ковочные комплексы (АКК) обеспечивают изготовление крупных поковок в условиях мелкосерийного и индивидуального производства крупных машин. Состав типового АКК: ковочный пресс, манипулятор, устройство нагрева заготовок, средства контроля температуры нагрева заготовок, вспомогательные механизмы (транспортирования и ориентации заготовок, смены инструмента, уборки отходов и т. д.), система управления АКК, устройства техники безопасности.
Первый отечественный автоматизированный комплекс АКК/500/2,5 создай ЭНИКМАШем и эксплуатируется иа заводе тяжелого машиностроения в г. Электростали. В состав комплекса входят: гидравлический ковочный пресс мод. П1827 усилием до 500 МН; рельсовый ковочный манипулятор с интерактивным управлением мод. МКП-2,5 грузоподъемностью 2,5 т; тележка с поворотным столом; магазин инструментов (бойков пресса); нагревательное устройство; система числового программного управления мод. КП44-2.
Кинематическая схема манипулятора МКП-2,5 приведена на рис. 39 гл. 4.
В СССР разрабатывается и внедряется ряд подобных комплексов. Днепропетровское производственное объединение тяжелых прессов (ПОТП) серийно выпускает АКК с программным управлением (ПУ) на базе гидравлических прессов с нижним расположением цилиндров усилием 5000, 8000, 12 500, 20 000 и 31 500 МН, оснащаемых одним или двумя рельсовыми манипуляторами грузоподъемностью 2,5; 5; 10; 20 и 40 т (табл. 5).
Планировка типового АКК приведена на рис. 16 (печи и крановое оборудование не показаны). Если АКК предназначен для изготовления поковок обширной номенклатуры, сильно разнящихся по массе, то он может оснащаться двумя манипуляторами различной (большей и меньшей) грузоподъемности. Применение второго манипулятора (меньшей грузоподъемности) позволяет увеличить скорости перемещения поковок малой массы, уменьшить теплопотери и расходы на нагрев.
Манипулятор по грузоподъемности рекомендуется выбирать, исходя из его загрузки Л (%) при работе с данной номенклатурой изделий:
где Рщах— масса слитка или поковки; Ц — длительность работы манипулятора с заготовкой определенной массы; Ртах — грузоподъемность манипулятора; Т — общее время работы манипулятора.
Манипулятор выбирают из условия г > 60 % -
Максимальной производительности АКК соответствуют определенные соотношения скоростных характеристик пресса и манипулятора. Для увеличения производительности в ряде случаев в одну производственную систему объединяют пресс, манипулятор и кран с кантователем, имеющим дистанционное управление. С этой же целью применяют вспомогательные подъемные, поворотные столы, расположенные на тележках, отдельные приводные тележки и прочие устройства, служащие для поддержания и перемещения заготовок. Подобные меры вы-
Рис. 17. Примеры поковок, изготовляемых свободной ковкой иа автоматизированных ковочных комплексахРис. 17. Примеры поковок, изготовляемых свободной ковкой иа автоматизированных ковочных комплексахзваны тем, что производительность АКК ограничивается скоростными и динамическими параметрами манипу- ляторов, и это является причиной не-
Рис. 17. Примеры поковок, изготовляемых свободной ковкой иа автоматизированных ковочных комплексах
Рис. 17. Примеры поковок, изготовляемых свободной ковкой иа автоматизированных ковочных комплексах
.полного использования прессов.
j Поскольку приводы манипуляторов (при программной ковке работают в : переходных режимах, на их работу S большее влияние оказывает ускорение, чем скорость, Ускорения при подаче поковки должны соответствовать сле- ■ дующим показателям: для манипуля- ; торов грузоподъемностью до 5 т — 3—4 м/с2; 15—80 т — 1—2 м/с2; 80 т —
/ 1 м/с2. Приемлемые динамические ха- ■ рактеристики при регулировании скорости получают за счет применения электрогидравлических приводов для манипуляторов любой грузоподъемности и малооперациоиных электрических приводов для манипуляторов грузоподъемностью менее 5 т.
Работа АКК наиболее эффективна при изготовлении поковок простых форм, получаемых в результате повторяющихся технологических циклов, состоящих из обработки, кантовки и подач. К таким деталям относят тела вращения: валы прямоосные, гладкие, ступенчатые, коленчатые, эксцентриковые; кольца гладкие, кольца с шейками, а также детали, кроме тел вращения; плиты гладкие, ступенчатые; рычаги; стойки и др. Примеры поковок, изготовляемых на АКК, приведены на рис. 17.
На рис. 18 и 19 показаны схемы АКК мод. АКП 500/2,5 (массовое и крупносерийное производство) и АКПА-1235-1 (единичное и мелкосерийное производство).
Автоматические линии иа базе РТК* Создание типовых РТК обеспечивает возможность комплектации автомати-
Рис. 18. Схема автоматизированного ковочного комплекса АКП/500/2,5: / — нагревательные печи; 2 — направляющие бойков; 3 — гидравлический пресс; 4 — ковочный манипулятор; 5 — пульт управления; б —- бойки подвижные; 7 — посадочная машина
Ркс. 19. Схема автоматизированного ковочного комплекса АКПА-1235-1: / — трехкамерная нагревательная печь: 2 — посадочная машина типа МПК-063; 3 — склад металла; 4 — склад инструмента; 5 — поворотный стол с инструментом; б — механическая рука для установки инструмента на бойки; 7 — кантователь; 8 — гидравлический пресс; 9 — склад инструмента; 10 — ковочный манипулятор типа МКС-063; // — пульт управления
ческих линий различного технологи- ческого назначения при обработке давлением.
ЭНИКМАШ на базе дву- и трехруких роботов и однокривошипных прессов простого действия разработал четыре типовые схемы РТК (рис. 20). РТК-1 и РТК-3 снабжены магазинными устройствами, что позволяет им работать самостоятельно в автоматическом режиме. РТК-2 и РТК-4 оснащены шаговыми конвейерами, заготовки на которые должны подаваться либо оператором, либо другим ПР.
Шаговые конвейеры обеспечивают и связь между собой РТК, входящих в состав автоматической линии. На рис. 21 показаны варианты автоматических линий, в состав которых входят комплексы РТК-1, РТК-2, РТК-3
6)
Рис. 20. Типовые схемы роботизированных технологических комплексов (ЭНИКМАШ) для комплектации автоматических линий на базе дву- и трехруких роботов и однокривошипных прессов простого действия:
а -РТК-1; б — РТК-3; е - РТК-2; г - РТК-4; 1 - магазинное устройство; 2 — робот; 3 — пресс; 4 — шаговый конвейер
построен-
В Рис. 21. Варианты планировок автоматических линий (ЭНИКМАШ), Ц ных на основе типовых роботизированных технологических комплексов
Ц и РТК-4. В табл. 6 приведены рекомен- К дации ЭНИКМАШа по комплектации № автоматических линий указанными ц ртк-
К. При построении автоматических ли- h. ний из типовых РТК сохраняется тра- И диционное линейное расположение № оборудования, обеспечивающее удоб- ство транспортных потоков. Сочетания РТК различного назначения (на-
6. Комплектация автоматических линий типовыми РТК (рекомендации ЭНИКМАШа)
Вариант построения *
Типы РТК
пример, на и обрезных плектовать ские линии штамповки.
базе горячештамповочных прессов) позволяют ком- комплексные автоматиче- для горячей и холодной
На рис. 22 показан автоматизированный участок фирмы Shinko-Denky | (Япония) для штамповки и клеймения | деталей, обслуживаемый двумя робо- I тами SR-10 [12]. Заготовки загру- I жаются в опрокидывающийся ковш 1, Ё откуда поступают в вибробункер 2, с f- поднимающейся крышкой 9. Вибро- I бункер ориентирует и подает их на к приводной роликовый конвейер, на- правляющий заготовки под нагрев I в установку ТВЧ 3. Робот 4 переносит
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
РТК-1 РТК-1 РТК-3 РТК-1
РТК-1 РТК-3 РТК-1
н
и и и н
РТК-2
шт. РТК-2
РТК-4
РТК-2
шт. РТК-2
РТК-1, РТК-4 и РТК-2
РТК-1, РТК-2 и РТК-4
РТК-3 РТК-3 РТК-1 РТК-1
и н и .и
2 шт. РТК-2 РТК-4
4 шт. РТК-2
2 шт. РТК-4
РТК-3, РТК-2 и РТК-4
См. рис. 21.
* См. рнс. 20.
Рис. 22. Автоматизированный участок штамповки и клеймения деталей фирмы Shinko-Denky (Япония) с двумя роботами SR-10:
а — общий вид; б — планировка
заготовки с роликового конвейера в первый штамповочный ручей горячештамповочного пресса 6 и перекладывает их во второй штамповочный ручей. Со второго на третий штамповочный ручей заготовку перекладывает робот 7. Он же загружает машину 8 для клеймения и выгружает готовые детали. Комплекс оснащен пультом 5 централизованного управления.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
На рис. 23 показан РТК для высокочастотной закалки и отпуска зубчатых колес, разработанный фирмой Shinko- Denky (Япония) с применением ПР SR-10.
Фирма Fujikoshi (Япония) применила ПР «Uniman-2000» для автоматизации вспомогательных операций на участках прессовой закалки крупногабаритных деталей (колец подшипников, зубчатых колес и т. п.) массой до 50 кг. Один из таких участков показан на рис. 24. Из цементационной печи науглероженные заготовки, нагретые до 900 °C и уложенные в стопки по две штуки, выдаются толкателем на исходную позицию, откуда робот 4 переносит их на приемную позицию 8. Автооператор 7 передает верхнюю за
готовку на один, а нижнюю — на другой пресс, после чего робот 4 забирает огнеупорные капсели и складывает их стопками на столе 2. После завершения операции закалки автооператор переносит изделия на склиз, по которому они скатываются на отводящий конвейер.
ОБСЛУЖИВАНИЕ
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Выбор деталей, подлежащих загрузке с помощью промышленных роботов. С помощью роботов, особенно в условиях среднесерийного производства, целесообразно автоматизировать установку-снятие и межстаночное транспортирование деталей простейших типов, требования к которым приведены ниже [1].
Детали должны быть такими, чтобы их можно было группировать по конструктивно-технологическим признакам. Это позволяет применять групповую форму организации производственных процессов, типизацию технологических процессов обработки, а также использовать однородное основное и вспомогательное оборудование. Они должны иметь ясно выраженные технологические базы и признаки
Рнс. 23. Роботизированный технологический комплекс с роботом SR-10 фирмы Shinko-Denky (Япония) для высокочастотной закалки и отпуска зубчатых колес: а — общий вид; б — планировка; / — пятипозициоиный накопитель деталей; 2 — высокочастотный генератор; 3 — вращающийся стол с индуктором ТВЧ; 4 — закалочная ванна; 5 — туннельная печь для отпуска; 6 — тара для обработанных деталей; 7 — робот; 8 — вилка
; Рис. 24. Участок прессовой закалки деталей типа колец подшипников, зубчатых колес, дисков и т. п. фирмы Fujikoshi (Япония), обслуживаемый роботом «Uni- ; тап-2000»:
; / — пульт управления; 2 — стол; 3 — цементационная печь; 4 —• робот; 5,6 — закалоч- - вые прессы; 7 — автооператор; 8 — приемная позиция
ориентации, позволяющие организовать транспортирование и складирование деталей в ориентированном виде с использованием стандартизованной оснастки.
Детали должны иметь однородные по форме и расположению поверхности для базирования и захвата, позволяющие без дополнительной выверки устанавливать детали в рабочую зону обрабатывающего оборудования, где для их базирования и закрепления должна использоваться универсальная технологическая оснастка.
Конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возможность надежного захватывания, удержания и переноса ее с помощью ПР. При группировании деталей по конструктивнотехнологическим признакам следует предусматривать минимизацию номенклатуры захватных устройств и возможность применения широкодиапазонных захватов. При переходе от манипулирования одним типоразмером деталей к другому в пределах обработки в составе одной РТС должно быть минимальное число смен захватных устройств и переналадок ПР.
Перечисленным выше требованиям отвечают детали, относящиеся к классам 40 и 50 по классификатору [21 ]. Характеристики этих групп деталей с учетом рекомендуемого метода их захватывания с помощью ПР приведены в табл. 7.
Манипулирование деталями сложных конфигураций с разнообразными формами и расположением базовых поверхностей (вилки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т. п.) в условиях многономенклатурной обработки требует создания специальных установочных, базирующих и захватных устройств. Применение ПР для установки- снятия со станков деталей подобных типов экономично только в условиях массового и крупносерийного производства.
Для транспортирования деталей массой свыше 500 кг, как правило, наиболее экономично применение цеховых подъемно-транспортных средств. Такие детали большой массы обычно достаточно долго обрабатываются на одном станке. Поэтому для их установки-
снятия при обслуживании станков целесообразно применять манипуляторы с ручным управлением или общецеховые подъемно-транспортные средства.
При отборе деталей, подлежащих обработке на РТС, следует руководствоваться также правилами обеспечения технологичности конструкции деталей.
Требования к заготовкам, подлежащим обработке на РТС, должны быть повышенными. Сварные заготовки, поковки, а также резаный прокат необходимо зачищать от заусенцев, швов и т. п. Чугунные и цветные отливки следует предварительно зачищать, удалять с них литники. Стальные заготовки из легированных труднообрабатываемых сталей и стальные отливки рекомендуется подвергать отжигу. У ответственных отливок следует контролировать размеры разметкой.
У деталей, поступающих на обработку в РТС, необходимо контролировать размеры и твердость для исключения поломок режущего инструмента, автоматических транспортных средств и роботов.
Требования к металлорежущим станкам, комплектующим РТК. Для комплектации РТК применяют модернизированные серийные или специально разработанные станки-полуавтоматы (в том числе и с ЧПУ).
Станки, встраиваемые в РТК, должны отвечать требованиям общим и тем, которые диктуются условиями их работы в составе автоматизированного участка совместно с промышленными роботами. Станки должны обеспечивать высокую производительность и (по возможности) высокий уровень концентрации и совмещения операций, а также иметь максимальную унификацию отдельных узлов и комплектующих изделий, крепежной и инструментальной оснастки. В станках следует предусматривать автоматическую смену инструмента, совмещенную во времени с выполнением холостых ходов. Должны быть обеспечены условия хорошего отвода стружки из зоны резания. Станки следует оснащать устройствами для дробления и уборки стружки.
Компоновки станков должны быть удобными для обслуживания их как оператором, так и ПР. При проектировании новых станков следует предусматривать возможность разделения рабочих зон оператора и ПР. Во всех случаях оператор должен работать в условиях, когда соблюдены требования по технике безопасности, обеспечен удобный доступ к зоне обработки и органам управления станка. Станки целесообразно оснащать устройствами контроля размерной точности обработки деталей. Необходимо предусматривать выходы для стыковки между системами управления робота и станков, а также установку датчиков внешней и внутренней информации для контроля работы механизмов станка.
В конструкциях станков необходимо обеспечивать автоматический зажим детали в патроне, центрах или захват конца детали поводком, фиксацию в автоматических тисках, на электромагнитном столе и т. п. в зависимости от вида обработки. Для правильного базирования деталей типа фланцев особенно важно обеспечить автоматический поджим заготовки к торцу патрона. Станки должны быть оснащены датчиками, контролирующими правильность и надежность базирования деталей в зажимных приспособлениях; устройствами автоматического открытия и закрытия защитных экранов (щитков), ограждающих зону обработки; устройствами обдува или обмыва под давлением базовых поверхностей устройств для закрепления заготовок (патронов, центров, тисков, столов и др.). В системах управления станков должны быть предусмотрены каналы для сигналообмена с ПР о выполнении всех взаимосвязанных операций.
При разработке специализированного оборудования для автоматизированных станков с ЧПУ с применением ПР целесообразно:
обеспечивать свободный доступ в рабочую зону сверху или с тыльной стороны станка; разделять зоны обслуживания оператора и ПР, что позволит рабочему наблюдать за работой станка и робота и участвовать в загрузке и ■ управлении станком (вплоть до перевода стайка на ручное обслуживание),
а также обеспечит безопасность обслуживающего персонала;
предусматривать возможность одновременной обработки по нескольким координатам и одновременной многооперационной обработки;
оснащать станки устройствами автоматической смены инструментальных блоков;
оснащать станки системами управления с программированием методом обучения по первой детали, что обеспечит рентабельность применения РТК при обработке деталей с партией запуска в 5—10 шт.
При создании РТК особое,внимание следует уделять надежности работы станков и механизмов, входящих в его состав.
К отдельным видам оборудования могут предъявляться дополнительные специальные требования: например, токарные станки должны обеспечивать возможность нарезания резьбы с управлением от системы ЧПУ. В шлифовальных станках управление процессами шлифования резьбы, контурной обработкой и фасонной правкой круга должно осуществляться от системы ЧПУ. Центровые и патронно-центровые токарные станки нужно комплектовать регулируемыми автоматическими •люнетами. Патронные токарные станки должны оснащаться устройствами автоматической индексации шпинделя в определенном угловом положении, что расширяет технологические возможности комплекса станок — робот, позволяя автоматизировать загрузку- выгрузку некруглых деталей и деталей малой толщины при взаимном развороте кулачков патрона станка и губок захватного устройства робота. На некоторых станках следует обеспечивать малую угловую скорость шпинделя для контроля биения заготовки с помощью ПР. В круглошлифоваль- иых и торцекруглошлифовальных станках необходимо предусмотреть самозажимные автоматические патроны. Наилучшая компоновка для фрезерноцентровальных станков та, при которой ось движения зажимных тисков расположена под углом 60° относительно вертикальной плоскости, что дает возможность применять для их обслуживания широкую иоменкла-
7. Характеристика деталей общемашиностроительного применения, рекомендуемых для
Класс деталей
Группы деталей (классификация согласно [25])
Габаритные размеры детали» мм
Диаметр D или ширина В
Длнна L
Высота Н
Масса, КР
40 (тела вращения с
L^ 2D)
Втулки цилиндрические, гладкие; гильзы; стаканы (40 000)
<160
<220
<40
Фланцы, диски, крышки без сквозного отверстия и со сквозным отверстием (40 000)
Втулки ступенчатые со сквозным центровым отверстием, в том числе зубчатые колеса цилиндрические, червячные (40 5000—40 6000)
<250
<320
<200 240
—
<80
<160
Кольца цилиндрические: £<-^-(40 3000)
<400
<200
—
<250
Зубчатые колеса конические (40 7000)
<630
<300
<320
Детали с фланцем, изготовленные из листов, полос (40 9000)
Валы прямоосные гладкие и шлицевые (без осевых отверстий, с осевыми сквозными и несколькими отверстиями) (40 1100; 40 1200; 40 6400)
<50
710— 1400
—
<10
обработки иа металлорежущем оборудовании с применением промышленных роботов
Зажим детали захватным устройством
Ния наружную Поверхность
за наружную поверхность в двух сечениях
за внутреннюю поверхность (в разжим)
lil
за два торца
по одной поверхности
по одинаковому диаметру
г
по разным диаметрам
верхней
4 414
нижней
—
—
—
—
fl
—
—
—
—
—
_—
—
—
—
й
—
—
ь
—
—
—
—
и
—
-—
-—
—
>
—
—
—
—
и*-
Класс деталей
Группы деталей (классификация согласно [25])
Габаритные размеры детали, мм
Диаметр D или ширина В
Длина L
Высота И
Масса, ' кг
40 (тела вращения с
L ^2D)
Валы ступенчатые одиосто- роииие, шлицевые валы (40 1300; 40 6100; 40 6500;
40 7100)
80
500—
1000
<500
—
<40
<80
Валы ступенчатые двусто- ронн'ие, в том числе колеса зубчатые цилиндрические, червячные заодно с валом, шлицевые валы (40 2000)
<160
1000—
1400
1400—
2000
<160
<250
Валы эксцентриковые, коленчатые, разделительные, кулачковые (40 8000)
50 (кроме тел вращения)
Корпусные детали Н ^B^L: с базовыми отверстиями — корпуса механизмов приводных устройств (50 1000);
<300
<500
<800
5==:1000
300
500
800
1000
300
500
800
1000
<40
<160
<250
<500
без базовых отверстий — опоры, рамы, коробки, крышки (50 2000)
Изогнутые и фигуриыедетал и: рычаги, шатуны, стойки, кронштейны, корпуса и крышк и подш ип ников (50 3000);
5=300
<500
300
500
60
100
<20
<40
платы, скобы, кожухи, шасси, коробки (из листов, полос, леит) (50 5000)
Плоскостные детали — плиты, планки, рейки зубчатые, копиры, направляющие (50 6000)
<800
800
160
<80
Детали арматуры — корпуса и крышки трубопроводной и соединительной арматуры (50 8000)
<1000
1000
200
<160
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВЗЦ
Продолжение табл. 7
Зажим детали захватным устройством
Гповерхность
за наружную поверхность в двух сечениях
за внутреннюю по- верхность (в разжим)
1^1
за два торца
ci
по одной поверхности
по одинаковому диаметру
по разным диаметрам
верхней
ц|>1
нижней
1
—
>[>3<
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
Ц ^^^^
—
—
.
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
туру современных ПР, работающих в различных системах координат. Фрезерно-центровальные станки должны оснащаться системами ЧПУ, что позволит существенно поднять коэффициент их использования на предприятии, а также даст возможность непосредственно встраивать их в состав автоматизированных участков с широкой номенклатурой обрабатываемых деталей.
Вспомогательное оборудование, включаемое в состав РТК, и станочная оснастка. Вспомогательное оборудование включает в себя транспортнонакопительные устройства, обеспечивающие накопление, хранение, ориентацию, поштучную выдачу и транспортирование деталей внутри или между РТК; базирующие и контрольно-измерительные устройства; средства техники безопасности и безаварийной работы оборудования и т. д.
Транспортно-накопительные устройства, входящие в состав РТК, не имеют, как правило, между собой информационных связей и получают команды от основного технологического оборудования и ПР. При выборе или разработке транспортно-накопительных устройств следует учитывать способ хранения и выдачи деталей, емкость накопителей, способ ориентации и комплектации заготовок на начальной позиции РТК- Необходимо обеспечивать сопряжение транспортной системы РТК с общезаводским и внутрицеховым транспортом.
Станочная оснастка. Металлорежущие станки характеризуются наличием большого ассортимента разнообразной технологической оснастки, обеспечивающей требуемую точность для станков каждого типа в заданных условиях. При создании автоматизированных станочных систем с применением ПР выбирать технологическую оснастку необходимо исходя из следующих положений:
ПР не обеспечивает окончательной точности базирования детали в приспособлении; требования к ПР ограничиваются возможностью ввода детали (заготовки) в зону базирующего приспособления станка с зазором, гарантированным допусками на сопря
гаемые поверхности детали и базирующего приспособления;
технологическая станочная оснастка должна обеспечивать при необходимости установку детали (заготовки) ПР данной модели, требуемую точность базирования и надежность закрепления детали в процессе обработки;
необходимо контролировать правильность положения детали и надежность ее закрепления в базирующем приспособлении станка, для чего следует предусматривать систему датчиков, контролирующих положение детали перед началом ее обработки; эти датчики могут встраиваться и в захватное устройство ПР.
Существующая , станочная оснастка требует предварительной проверки и в ряде случаев дополнительной доработки для использования ее в составе РТК-
Без дополнительной конструктивной доработки можно рекомендовать для применения в составе РТК: для токарных станков — центры, поводковые патроны с плавающими центрами, торцовые поводковые патроны, самоцентрирующие трехкулачковые патроны; для фрезерно-сверлильноцентровальных и протяжных станков— автоматические самозажимные тиски, приспособления с угловой фиксацией детали. Станки ряда моделей комплектуют оснасткой других типов (магнитные столики, автоматические прихваты и т. д.).
Основные типы РТК станок—робот и робот—группа станков. Выбор станков, планировка РТК и конструктивно-технологические особенности комплектующих вспомогательных устройств в большой мере зависят от системы координат основных движений и технических характеристик ПР.
Комплексы РТК-1 создают на базе подвесных ПР, работающих в плоской прямоугольной (илн близкой к ней) системе координат и обеспечивающих загрузку станков либо сверху, либо сбоку (патронные станки). РТК-1 комплектуют одним или более станками, располагаемыми в одну линию. В состав РТК входят вспомогательные устройства для автоматической подачи ориентированных заготовок на фикси-
Рис. 25. Автоматизированный участок СМ-РСД.01 для обработки деталей типа тел вращения:Рис. 25. Автоматизированный участок СМ-РСД.01 для обработки деталей типа тел вращения:
Рис. 25. Автоматизированный участок СМ-РСД.01 для обработки деталей типа тел вращения:
Рис. 25. Автоматизированный участок СМ-РСД.01 для обработки деталей типа тел вращения:
а — планировка; б — расположение роботизированных технологических комплексов; 1 — трансманипулятор; 2 — стеллаж;
3 — тактовые подпалетные станции; 4 — консольный манипулятор; 5 — подпалетные подставки; 6 — палета; 7 — участок комплектации инструментальных палет;
8 — моечная машина; 9 — станок РВ.001.01; 10 — станок АСР-200; // — станок СЕ.062.20; 12 — станок СЕ.062.1 1;
13 — тельферный загрузчик; 14 — стеллаж регулировки палет; 15 — центральный диспетчерский пульт
рованную загрузочную позицию, расположенную в одной вертикальной плоскости со шпинделем станка и координатным перемещением (по монорельсу) ПР. В качестве вспомогательных устройств применяют тактовые столы, шаговые конвейеры, приводные магазины-питатели поштучной выдачи и т. д. Комплексы РТК-1 применяют для комплектации автоматических линий и автоматизированных участков в условиях массового и крупносерийного производства. Для комплектации таких РТК используют ПР, встраиваемые в оборудование (типа СМ80Ц.25.01 или консольного манипулятора «Пирин»), или автономные ПР с руками, установленными на каретке, перемещающейся по монорельсу, закрепленному на двух опорах (портальные манипуляторы «Пири н»).
Автоматизированный участок СМ-РСД.01 (рис. 25), созданный в НРБ, предназначен для обработки деталей типа тел вращения при среднесерийном производстве. Детали изготовляют из поковок и резаного
проката с подготовленными технологическими базами. Диаметр деталей центровых 20—100 мм, патронных 36—220 мм; наибольшая длина центровых деталей 750 мм.
В состав участка входят патронно- центровой токарный станок с ЧПУ СЕ.062.20; два патронных токарных станка СЕ.062.11 с ЧПУ; два токарноревольверных станка АСР-200; сверлильно-фрезерный станок РВ.001.01; моечная машина. Основные технологические операции: чистовая токарная обработка; сверление и фрезерные операции (нарезание шпоночных канавок, резьбы, обработка отверстий и т. п.); очистка и мойка деталей.
Подсистема потока деталей включает четырехъярусный стеллаж (в каждом ярусе24трехпозиционных ячейки); трансманипулятор, перемещающий палеты с деталями и инструментом на рабочие позиции около станков; три тактовые подпалетные станции, установленные рядом со станками с ЧПУ; шесть подпалетных. подставок; три консольных манипулятора «Пирин», смонтированные на станках с ЧПУ
Рис. 26. Применение портальных манипуляторов «Пирин» (НРБ) для комплектации автоматических линий:/ — портал; 2 — манипулятор; 3 — контрольно-измерительное устройство; 4 — конвейер; 5 — станок; 6 — ограничительные коисоли конвейера; 7 — манипулятор «Пирнн*; 8 — круглошлнфовальиые станки; 9 — агрегатный станок для обработки шпоночных канавок и отверстий в торце вала; 10 — токарные станки Преслав-СП.403.02; П — фрезерно-центровальный станок; 12 —- манипулятор «Пирни*; 13 — конвейерРис. 26. Применение портальных манипуляторов «Пирин» (НРБ) для комплектации автоматических линий:/ — портал; 2 — манипулятор; 3 — контрольно-измерительное устройство; 4 — конвейер; 5 — станок; 6 — ограничительные коисоли конвейера; 7 — манипулятор «Пирнн*; 8 — круглошлнфовальиые станки; 9 — агрегатный станок для обработки шпоночных канавок и отверстий в торце вала; 10 — токарные станки Преслав-СП.403.02; П — фрезерно-центровальный станок; 12 —- манипулятор «Пирни*; 13 — конвейертельферный погрузчик с ручным управлением, обеспечивающий ввод и вывод палет при обслуживании стеллажа.
Рис. 26. Применение портальных манипуляторов «Пирин» (НРБ) для комплектации автоматических линий:
/ — портал; 2 — манипулятор; 3 — контрольно-измерительное устройство; 4 — конвейер; 5 — станок; 6 — ограничительные коисоли конвейера; 7 — манипулятор «Пирнн*; 8 — круглошлнфовальиые станки; 9 — агрегатный станок для обработки шпоночных канавок и отверстий в торце вала; 10 — токарные станки Преслав-СП.403.02; П — фрезерно-центровальный станок; 12 —- манипулятор «Пирни*; 13 — конвейер
Рис. 26. Применение портальных манипуляторов «Пирин» (НРБ) для комплектации автоматических линий:
/ — портал; 2 — манипулятор; 3 — контрольно-измерительное устройство; 4 — конвейер; 5 — станок; 6 — ограничительные коисоли конвейера; 7 — манипулятор «Пирнн*; 8 — круглошлнфовальиые станки; 9 — агрегатный станок для обработки шпоночных канавок и отверстий в торце вала; 10 — токарные станки Преслав-СП.403.02; П — фрезерно-центровальный станок; 12 —- манипулятор «Пирни*; 13 — конвейер
Участок управляется с центрального диспетчерского пульта, укомплектованного двумя мини-ЭВМ <Изот-310» (одна управляет станками, вторая — транспортированием деталей и инструмента, а также выдает информацию диспетчеру).
Участок обслуживают диспетчер, наладчик станков с ЧПУ, операторы на станках АСР-200 и РВ.001.01, рабочий на приемо-сдаточной позиции и на участке комплектации инструментальных плат, контролер.
Автоматизированные технологические линии АТЛ (НРБ) предназначены для обработки деталей типа тел вращения в условиях массового и крупносерийного производства. Установка-снятие деталей при обслуживании станков осуществляются порталь
ными манипуляторами «Пирин» двух типов: непереналаживаемыми (автооператоры) — для линий массового производства, и оснащенными командо- аппаратами (роботы) — для линий крупносерийного производства. Межстаночное транспортирование производится с помощью конвейеров. На рис. 26, а показан элемент компоновки автоматизированной технологической линии станок — робот—конвейер—контрольно-измерительное устройство.
На рис. 26, б и в показаны компоновки автоматизированных линий АТЛ-06 и АТЛ-07. Особенность линий АТЛ заключается в том, что при обработке ступенчатых валов последние при укладке на ложементы общего конвейера перекашиваются, так как при большом различии диаметров ступеней невозможно выдержать постоянное положение оси детали при наличии не-
регулируемых ложементов. Поэтому в ряде случаев общий конвейер прерывают, разбивая его на несколько независимых участков, конструкция ложементов которых обеспечивает минимальный перекос оси детали в данном диапазоне перепада диаметров (см. рис. 26, в).
Автоматическая линия фирмы Mitsubishi Heavy Ind для обработки шлицевых валов показана на рис. 27. Линия обслуживается двумя подвесными передвижными ПР «Robitus НС». Один ПР обслуживает один центровальнофрезерный и два токарных станка, а другой — остальное оборудование. В месте совпадения действия роботов расположен двухручьевой конвейер 2 для ввода и вывода деталей на участок термообработки. Заготовки нарезают из прутка диаметром 30—100 мм. В соответствии с темпом работы линии задается программа работы роботов, осуществляющих установку-снятие деталей на станках и последовательно (по ходу технологического процесса) транспортирование деталей от станка к станку.
Комплексы типа РТК-2 создаются на базе подвесных передвижных ПР, работающих в ангулярной системе координат. Робот перемещается вдоль фронта станков, расположенных в одну или две линии.
Автоматизированный участок АСВР-01, предназначенный для обработки валов электродвигателей дли
ной 500—1400 мм, диаметром до 140 мм и массой до 160 кг, показан на рис. 28. Валы изготовляются из резаного проката. Заготовки подвозятся электрокаром и загружаются на подающий конвейер, с выдачной позиции которого робот мод. УМ160Ф2.81.01 их забирает и раскладывает в ячейки начального накопителя 3. Участок укомплектован фрезерно-центровальным станком МР179 и двумя токарными станками 1Б732ФЗ с ЧПУ, на которых производятся подрезка торцов, центрование и токарная обработка валов 30 типоразмеров. Обслуживание станков роботом осуществляется по их вызовам. При одновременном поступлении двух заявок выбирают станок с наибольшим циклом Обработки. Между станками расположены промежуточные накопители деталей 6 и 10. Робот, снабженный тактильным щупом, осуществляет поиск заготовки 4 в накопителе 3, измеряет ее диаметр и с помощью устройства 5 измеряет ее длину, уравнивая припуск на обработку торцов. Если длина или диаметр заготовки выходит за пределы допусков, она бракуется. Робот также обеспечивает загрузку и разгрузку станков, межстаночное транспортирование деталей, их перебазирование, промежуточное складирование на накопителях 6 и 10, а также на позициях ожидания 8 и 12, расположенных перед токарными станками. После обработки робот кладет детали в магазин на
Ьиь.
Рис. 27. Автоматическая линия из шести станков, обслуживаемая Kobitus-RC:
роботами
1 — шлифовальный станок; 2 — двухручьевой конвейер; 3 — зубофрезерный 4 - тара с деталями; 5 - токарный станок с ЧПУ; 6 - токарно-копировальный
7 — фрезерно-центровальный станок; 8 — монорельс; 9 ^ робот RC
станок! станок;
Рис. 28. Автоматизированный участок АСВР-01 для обработки валов электродвигателей:
1 — конвейер подачи заготовок; 2 — фрезерио-цеитровальиый станок модели МР179; 3 — начальный накопитель; 4 — устройство для измерения длины заготовки; 5 — заготовка; 6 — промежуточный накопитель; 7 — стойка устройства фотозащиты; 8 — позиция ожидания; 9 — токарный станок модели 1Б732ФЗ; 10 — промежуточный накопитель; 11 — выходная позиция участка (накопитель готовых изделий); 12 — позиция ожидания; 13 — токарный станок модели 1Б732ФЗ; 14 — подвижная каретка с рукой робота УМ160Ф2.81.01; 15 — монорельс робота
выходной позиции 11 участка. Безопасность работы обеспечивается системой фотодатчиков, расположенных в стойках 7. Сзади станков проходит стружкоуборочный конвейер. Участок обслуживается одним оператором.
Автоматизированный участок АСВР-10 (рис. 29) укомплектован фрезерно-центровальным 2 и двумя токарными 3 станками, обслуживаемыми ПР СМ40Ф2.80.01. Каретка с рукой робота 4 движется по монорельсу 5. Заготовка (резаный прокат) укладывается иа двухручьевой роликовый конвейер 8 с помощью тельфера /. На участке производятся подготовка баз, фрезерование торцов и полная токарная обработка валов массой до 40 кг. Между станками расположены промежуточные накопители 6. В зависимости от программы каждую деталь после обработки иа стайке робот по
дает на позицию 7, где деталь проверяет оператор. Обработанные детали робот укладывает на второй ручей роликовый конвейер 8, откуда они забираются общецеховым транспортом. В остальном функции робота и организация работы на участке такие же, как на участке АВСР-01.
Автоматизированный участок обработки корпусных деталей АСК-0201 (рис. 30) состоит из двух РТК, каждый из которых включает два фрезернорасточных стайка с ЧПУ и ПР, обеспечивающий установку-снятие и межстаночное транспортирование деталей, смену инструмента на стайках и оснастки, очистку баз станков и деталей от стружки, а также измерение размеров деталей. В роботе предусмотрена автоматическая смена захватных устройств. Детали, станочная оснастка и инструмент хранятся в ячейках стеллажа,
расположенного сзади комплексов над стружкоуборочным конвейером. Масса деталей — до 100 кг. Робот является модификацией ПР УМ160Ф2.81.01. Участок обслуживается одним оператором.
Комплексы. РТК-3 создают на базе J стационарных напольных или подвес- ных передвижных ПР с маятниковым | (качательиым) движением руки, необходимым для загрузки оборудования. РТК комплектуют станками с горизонтальной осью шпинделя, допускающими загрузку спереди или сзади под углом. В качестве вспомогательных устройств применяют конвейеры, выдающие детали иа фиксированную позицию, или ориентирующие магазины с заданным шагом между рядами деталей.
Автоматическая линия ЛАС-ЧПУ предназначена для токарной обработки валов в крупносерийном производстве; комплектуется двумя токарными полуавтоматами с ЧПУ 1Б732ФЗУЗ (специальная модификация станков, | модернизированных для стыковки i с роботами), двуруким роботом СМ160Ф205.01, тактовыми магазинами для подачи деталей на фиксированную
позицию. Масса заготовки — не более 160 кг, длина 500—1400 мм. В накопителе в зависимости от диаметра могут располагаться 5—10 заготовок. Накопитель загружается с помощью общецеховых подъемно-транспортных средств. Робот не кантует заготовки, поэтому станки располагаются так (рис. 31), чтобы обеспечить обработку вала с двух концов.
Автоматизированные комплексы. РТК-4 комплектуют напольными (стационарными или передвижными) роботами, работающими в цилиндрической или сферической системе координат. В целом планировка комплекса РТК-4 характерна для любого напольного ПР, поворачивающегося вокруг вертикальной оси. Такие комплексы имеют преимущественно круговую (если ПР стационарный), линейную или линейно-параллельную двухрядную (если ПР передвижной) планировку оборудования.
На рис. 32 приведены типовые схемы РТК, различающиеся числом оборудования, обслуживаемого одним ПР, и структурой связей с внешними транспортными потоками, передаваемыми конвейерами, приемопередающими
Рис. 29. Автоматизированный участок АСВР-10 типа тел вращения массой до 40 кг
токарной обработки деталей
318
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 30. Автоматизированный участок АСК-0201 для обработки корпусных деталей массой до 100 кг:
1 — обрабатывающий центр; 2 — промышленный робот; 3 — кассеты с инструментом;
4 — стеллажи для деталей, инструмента н оснастки; 5 — спутники с обрабатываемыми Деталями (заготовками); 6 — конвейер для уборки стружки
устройствами, тактовыми столами и т. п.
Автоматизированный участок токарной обработки из шести станков с ЧПУ, обслуживаемых ПР < Kawasaki Unimate-5030», перемещающимся по рельсовому пути вдоль фронта станков, показан иа рис. 33. В состав подсистемы потока деталей, кроме ПР, входят автоматизированный склад; конвейеры, подводящие от склада к станкам магазины с ориентированными деталями; накопители заготовок у станков с автоматическими устройствами подачи заготовок на фиксированные позиции; конвейеры для отвода на склад готовых изделий. Управление участком осуществляется на двух уровнях: от центральной ЭВМ, обеспечивающей диспетчирование и координа
цию работы всего комплекса, хранение библиотеки программ и автоматическое программирование работы станков и ПР; от автономных систем ЧПУ станков и ПР.
Участок переналаживаемой автоматизированной линии обработки поворотных кулаков грузовых автомобилей «Fiat», обслуживаемый роботами «Unimate», показан в табл. 1. Заготовки, представляющие собой вилки с отверстиями в цапфах, прошедшие предварительную токарную обработку, подаются конвейером к агрегатному станку с поворотным делительным столом, на котором выполняются сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Детали устанавливаются на станок и снимаются оператором, который по окончании обработки про-
ОБСЛУЖИБАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
319
Автоматическая
линия
2
3 — тактовый магазин по-
4 — тактовый
выдачи обработанных деталей;
электрошкаф ро-
пульт
управления
1 — станок; 2 — робот; 3 — конвейер; 4 —
5 — так-
ЧПУ робот
магазин
5 — кои-
система управления и бота; 8 — центральный линией
СМ160Ф2.05.01; ; дачи заготовок;
Рис. 31.
ЛАС—ЧПУ: / — токарные 1Б732ФЗУЗ;
полуавтоматы с — промышленный
вейеры уборки стружки; б — система управления и электрошкаф стайка; 7 —
приемопередающее устройство; товый стол со специальной
Рис. 32. Типовые ванных станочных
-6 5
схемы роботизиро- комплексов РТК-4:
автоматизнрованный склад со
тарой; 6 —штабелером
Рис. 33. с ЧПУ,
Автоматизированный
дучасток
обслуживаемых напольным
токарной обработки из шести передвижным промышленным
станковроботом
«Kawasaki Unimate-5030»:
/ - автоматизированный склад; 2 - приводной роликовый конвейер для траиспорти- роваиия заготовок и ббработаиных деталей; 3 — тактовый накопитель для передачи ;™вок С конвейеРа к фиксированной позиции роботом станка и возврата обработанной детали иа конвейер; 4 — система управления станком; 5 — станок: б — конвейер Цля отвода стружки и бункер для ее приема; 7 — промышленный робот; 8 — помещение = центральной управляющей ЭБМ; 9 - столы ОТК; 10 - диспетчерский пульт участка
вернет деталь и затем укладывает на поворотный стол-накопитель 3/А. Из накопителя деталь забирает первый робот «Unimate», который переносит ее в приспособление для обдува стружки, а затем устанавливает в базирующее устройство трехпознцнонного фрезерного станка. После обработки деталь вторым роботом переносится сначала в приспособление для обдува стружки, а затем — в накопитель 3/Б или, если этот накопитель заполнен, — во второй трехпозиционный станок 2/Б. Третий робот выгружает станок 2/Б и загружает многопозиционный агрегатный сверлильный станок 2/В, откуда детали подаются на конвейер для передачи их на следующие операции.
Возможны и другие, помимо перечисленных, варианты компоновок РТК и связи их с транспортными потоками основного производства. Иногда роботы помещают на верхний передвижной мост (портал) для обслуживания станков, установленных в линию или рядами.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
ПР можно применять для автоматизации операций на всех видах сборочных работ. При сборке под механическую обработку ПР применяют для подачи, ориентации, соединения деталей в один комплект, их взаимного закрепления, установки и снятия комплекта при обслуживании обрабатывающего оборудования. При узловой сборке ПР применяют для поиска и распознавания деталей, их транспортирования, ориентации, подачи на сборочную позицию, контроля размеров, а также правильности и качества соединения и закрепления деталей, для транспортирования и укладки (а если потребуется и упаковки) собранного узла. Сборка под сварку может рассматриваться как операция узловой сборки и как операция, предваряющая механическую обработку. При общей окончательной сборке изделия ПР применяют для транспортирования, взаимной ориентации и установки узлов (иногда
для их соединения), а также для транспортирования готовых изделий. ПР могут применяться и при разборке изделий.
Независимо от метода сборки ПР можно применять для выполнения складских, транспортных операций, переноса, установки, ориентации сборочных единиц, их распознавания, контроля, отбраковки, а также для проверки качества соединения. Для выполнения основных операций ПР в основном используются при методе сборки с полной взаимозаменяемостью.
Основные операции сборки, которые могут быть выполнены с помощью ПР, оснащенных соответствующими инструментами и приспособлениями: надеть- вставить; наложить-вложить; раздви- нуть-развернуть; установить-снять; запрессовать; свинтить-развинтить; склеить; склепать; сжать-разжать; нанести; сварить; зачистить; ориентировать; измерить; залить.
Основные требования к деталям, узлам и изделиям, подвергаемым автоматизированной сборке. Общие правила обработки конструкции изделия на технологичность и правила выбора показателей технологичности конструкции изделий установлены ГОСТ 14.201—83 и правилами обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц.
Детали не должны быть загрязнены, иметь забоины, вмятины. Их конструкция должна быть такой, чтобы детали не сцеплялись друг с другом при выходе из подающего устройства (магазина). В конструкциях соединяемых деталей должны быть предусмотрены заходные фаски, конуса, проточки и т. д. Следует избегать соединений с деталями из легкодеформируемых, хрупких и не обеспечивающих сохранения определенной геометрической формы материалов. Перед поступлением на сборочную позицию необходимо проверять, соответствуют ли параметры детали техническим условиям.
Основные требования, предъявляемые к изделиям (сборочной единице), подлежащим сборке на автоматизированном оборудовании:
изделия должны быть разделены на законченные взаимозаменяемые сборочные единицы, обеспечивающие воз-
можность их сборки независимо друг от друга;
должна быть предусмотрена возможность сборки с полной взаимозаменяемостью;
число соединяемых поверхностей и видов соединений должно быть минимальным;
места соединений сборочных единиц должны быть доступны для контроля качества соединения (если требуется);
дополнительные обработка, пригонка и регулирование в процессе сборки не допускаются;
должна быть предусмотрена возможность последовательной сборки, характеризуемой наличием базовой детали, с которой последовательно сопрягаются присоединяемые детали.
Тип и конфигурация базовой детали определяют конструкцию базирующего приспособления и схему базирования. Условия собираемости, выбор базовых поверхностей при захвате и монтаже присоединяемой детали, а также последовательность сборки зависят от пространственного расположения поверхностей сопряжения. Основным признаком классификации типовых сборочных единиц и комплектов является деление их на комплекты типа вала (с охватыванием базовой детали) и корпуса (с охватывающей базовой деталью).
В комплекте типа вала базовой деталью является вал или другая деталь этой группы, на которую устанавливают подшипники, зубчатые колеса, втулки, пружинные стопорные кольца, уплотнительные манжеты и т. д. В комплекте типа корпуса базовыми деталями являются корпус, фланец, стакан и т. д., в которые вкладывают присоединяемые детали. На рис. 34 представлены характерные комплекты типа вала, а на рис. 35 комплекты типа корпуса. Указанные комплекты являются типовыми практически для всех изделий машиностроения.
Анализ основного сборочного оборудования. Наиболее широкое применение в сборочном производстве имеют одношпиндельные и многошпиндель- иые гайковерты, вальцующие головки, поворотные многопозиционные столы, прессы, сварочные головки и т. д.
V1 П Козырев Ю. F.
Рис. 34. Типовой комплекс с охватываемой базовой деталью (вал, втулка) и фиксацией присоединенных деталей с помощью:
а — сил трения; б — штифта; в — пружинного упорного кольца
Указанное оборудование, как правило, имеет исполнение настольное или выполнено в виде ручного механизированного инструмента. Это позволяет после изменения конструкции применять его как сменный инструмент, с помощью которого ПР может осуществлять сборку. ПР можно применять как подъемно-транспортиое и загрузочное оборудование или в качестве основной технологической единицы. Сборочное оборудование может иметь вертикальное или горизонтальное исполнение. Приспособления, применяемые для закрепления базовой детали при сборке, обычно идентичны приспособлениям, применяемым при механической обработке различных видов. По возможности, следует применять универсальные кулачковые и цанговые патроны, оправки, призмы, центра и другие базирующие и фиксирующие устройства, обеспечивающие
Рис. 35. Типовой комплект с охватывающей базовой деталью (корпус, втулка, блок зубчатых колес и т. п.) и фиксацией присоединяемых деталей с помощью:
а — фланцев и винтов с двух сторон; б — фланца и винтов с одной стороны; в — пружинного упорного кольца; г — пружинных упорных колец (с двух сторон); д — гайки
требуемую точность установки и закрепления.
Номенклатура и требования к ПР, рекомендуемым к применению при создании роботизированных комплексов в сборочном производстве. ПР в сборочных роботизированных комплексах должны обеспечивать всю совокупность перемещений, необходимых для нормального протекания сборки и зависящих от требований к участку, номенклатуры и программы выпуска собираемых изделий, частоты сменяемости изделий и габаритных размеров технологического оборудования.
Специфика сборки и необходимость компенсации погрешностей позиционирования, захвата и установки деталей выдвигают определенные требования к сборочным ПР. Сборочные ПР должны иметь:
цилиндрическую прямоугольную систему координат основных движений, причем для сопряжения деталей требуется, как правило, их взаимное прямолинейное перемещение, однако ие исключена возможность и более слож
ного движения, обеспечить которое должен исполнительный орган ПР или сборочный инструмент;
размеры рабочей зоны, достаточные для размещения вспомогательных устройств, приспособлений и оснастки, необходимых для сборки, магазинов с инструментами и захватными устройствами, подающих устройств и накопителей собираемых деталей, средств контроля качества сборки;
не менее трех степеней подвижности, причем должна быть предусмотрена возможность получения дополнительных степеней путем дополнительных движений ПР или сборочных инструментов до восьми;
в системе управления расширенные возможности стыковки с большим числом единиц вспомогательного оборудования (тактовыми столами, конвейерами, устройствами поштучной выдачи и т. д.);
устройство автоматической смены захватных устройств и инструментов, которые могут подключаться к силовой и измерительной пневматической или электрической сетям (для ПР, выполняющих последовательно несколько различных операций и переходов);
скорости перемещений исполнительных узлов и кинематических звеньев, обеспечивающие наибольшую производительность выполнения основных и вспомогательных переходов сборочных операций; при необходимости выполнения в процессе сборки операций механической обработки (сверления, развертывания и др.) следует предусмотреть возможность перемещения исполнительного узла с требуемыми скоростями и усилием подачи режущего инструмента или комплектовать сборочный комплекс соответствующим обрабатывающим оборудованием, обслуживаемым ПР; целесообразные скорости 0,001—1,5 м/с. Остальные требования являются общими для ПР другого назначения.
Для сборки могут быть использованы ПР КМ0.63Ц.4212, КМ10Ц42.31, «Универсал-15», «Универсал-50», «Циклон-5С», а также специальные ПР (см. гл. 2).
Номенклатура сборочного инструмента, рекомендуемого для применения
с промышленными роботами. Операции сборки могут быть объединены в группы, в которых соединения осуществляются укладкой с большими и малыми зазорами, пластической деформацией (с натягом), упругой деформацией (с предварительным упругим деформированием одной из сопрягаемых деталей), склеиванием, свариванием, а также по резьбе.
Для выполнения таких соединений с помощью ПР требуется широкая номенклатура всевозможных сборочных приспособлений, инструментов и оборудования.
Основные требования к сборочному инструменту, комплектующему роботизированные сборочные комплексы, приведены ниже.
Должны быть обеспечены надежный захват детали, ее транспортирование иа сборочную позицию и установка в приспособление (или сопряжения с базовой деталью).
Элементы инструмента, служащие для установки его в манипулирующем органе ПР и магазине инструментов (хвостовики, пояски и т. п.), должны быть унифицированы.
Конструкция инструмента должна предусматривать возможность встраивания датчиков, контролирующих наличие детали, режимы сборки, размеры собираемых деталей, их относительное расположение, качество сборки и другие параметры.
Для питания датчиков и дополнительных приводов, встроенных в инструмент, места подключения сменного инструмента к измерительным и силовым пневматическим и электрическим сетям должны быть унифицированы. Конструкция захватных элементов инструмента должна обеспечивать заданную точность базирования детали.
Конструкция сборочного инструмента должна иметь устройство автопоиска или элементы, производящие самоустановку присоединяемой детали под действием сил, возникающих в местах контакта сопрягаемых поверхностей и, следовательно, компенсирующие несовпадение и перекосы осей поверхностей в процессе их сопряжения.
Сборочный инструмент не должен деформировать деталь в результате действия сборочного усилия или уси
лии захватывания и фиксации (если этого не требуется по условиям протекания сборки).
Инструмент должен быть широкодиапазонным, т. е. легкопереналажи- ваемым на различные типоразмеры деталей, для чего базовые направляющие и захватные элементы должны быть съемными и взаимозаменяемыми, а ход рабочего органа должен регулироваться.
Конструкция инструмента должна предусматривать защиту от поломки.
Для расширения технологических возможностей инструмента его рабочие, захватные, базирующие и другие элементы могут иметь собственный привод, связанный с общей системой программного управления ПР (комплекса). Остальные требования к сборочному инструменту соответствуют требованиям, изложенным в гл. 4.
Типовые компоновки роботизированных комплексов, рекомендуемые к применению в сборочном производстве. Роботизированным сборочным комплексом называют систему, состоящую из одного или более ПР, приспособлений, инструмента и другого оборудования, выполняющую законченную сборочную операцию или несколько операций (переходов) и передающую собранную единицу на следующую сборочную позицию.
На рис. 36 представлены сборочные комплексы с одним (рис. 36, а) и двумя (рис. 36, б) ПР, где роботы производят транспортирование деталей и их сборку на сборочной позиции. На рис. 36, в показан сборочный комплекс, обслуживаемый ПР, в котором весь объем технологических сборочных операций производится специализированным оборудованием (ТО).
На рис. 37, а показан комплекс, оснащенный магазином для автоматической смены сборочного инструмента и захватных устройств, осуществляемой ПР, что дает возможность расширить состав собираемых деталей и объем сборочных операций внутри комплекса. Для сокращения вспомогательного времени при последовательном выполнении ряда операций комплекс может оснащаться несколькими сборочными приспособлениями (рис. 37, б). Выполнение каждым ии-
Рис. 36. Сборочные комплексыРис. 36. Сборочные комплексы>>[о] 0...[о] 0...б)б)8)8)Рис. 37. Сборочные комплексы и участкиРис. 37. Сборочные комплексы и участки00000 00000 0000000000 00000 0000000000 00000 0000000000 00000 00000б — специалнзнроваииого роботовб — специалнзнроваииого роботовприменять специализи-применять специализи-целесообразноцелесообразно
Рис. 36. Сборочные комплексы
Рис. 36. Сборочные комплексы
>
>
[о] 0...
[о] 0...
б)
б)
8)
8)
Рис. 37. Сборочные комплексы и участки
Рис. 37. Сборочные комплексы и участки
00000 00000 00000
00000 00000 00000
00000 00000 00000
00000 00000 00000
б — специалнзнроваииого роботов
б — специалнзнроваииого роботов
применять специализи-
применять специализи-
целесообразно
целесообразно
струментом сборки нескольких изделий позволяет сократить время, связанное со сменой инструмента, в Р раз (Р — число одновременно собираемых изделий).
На рис. 37, в показана роботизированная автоматическая линия линейной компоновки. На линиях такого типа число сборочных позиций определяется главным образом условиями выполнения сборки, в то время как на роботизированных комплексах с круговой компоновкой можно разместить не более 10—12 сборочных позиций.
Наибольшей гибкостью, универсальностью и легкостью переналадки обладают роботизированные участки, состоящие из нескольких сборочных комплексов, которые не имеют между собой жесткой функциональной связи. Схемы таких участков с гибкой транспортной связью между позициями сборки представлены на рис. 38. Отсутствие жесткой функциональной связи между сборочными позициями позволяет при сборке различных изделий распределять операции между позициями так, чтобы обеспечить наиболее
эффективную их загрузку. Этого невозможно достичь на роботизированной автоматической линии, состоящей из РК, имеющих между собой жесткую функциональную связь (см. рис. 37, в), где такт сборки лимитирован временем выполнения наиболее длительной операции.
При необходимости выполнения запрессовки, заливки, нагрева, промывки и подобных операций в состав участка иЛи линии может быть введено дополнительное оборудование.
При 6—12 деталях в собираемом узле (сборочной единице) и годовой программе выпуска изделий (0,2— 1,0)10 шт. целесообразно применять роботизированные комплексы, подобные представленным на рис. 37, а, б. Для выпуска (1—8)106 изделий в год целесообразно применять комплексы с организацией, показанной на рис. 38. Прн выпуске более (5—15)106 изделий в год рентабельны сборочные линии с жесткой связью с круговой или линейной компоновкой типа показанной на рис. 37, в. При выпуске более 1- 10е изделий в год, т. е. при крупносерийном и массовом производстве,
“)
0 0...
“)
|°оо|0и12221 623 002221 22210 02221
иосит ее к столу // и собирает с нижней парой магнитных сердечников. Операция контролируется датчиком положения ДП1. Если после трехкратной попытки операция не выполняется, катушка и пара иижних магнитных сердечников роботами II и III сбрасываются в сборники брака. После сборки первых трех деталей робот I, забрав из питателя два верхних магнитных сердечника, окунает их последовательно в ванночки с обезжиривающим и клеевым составами, а затем соединяет пару верхних магнитных сердечников с катушкой и двумя нижними сердечниками. Правильность выполнения операции контролируется датчиками положения ДП2. Если после трех попыток верхние сердечники не удается соединить с собранным подузлом, они сбрасываются в люк сборника брака роботом II. По окончании сборки робот I помещает трансформатор между пружинными контактами подключения тока к вторичной обмотке. Измеряется сила тока холостого хода трансформатора, после чего трансформатор либо сталкивается в люк сборника брака 12, либо с помощью робота III передается в секционную сушильную установку с тактовым по-
Рис. 39. Автоматическая линия сборки трансфор маторов:
1 — бункер брака после сушки; 2 — позиция контроля после сушки; 3 — сушильная печь; 4 — брак катушек; 5 — питатель верхних магнитных сердечников;
6 — робот I; 7 — питатель нижних магнитных сердечников; 8 — управляющее устройство; 9 — командное устройство; 10 — робот Ш; II — позиция сборки с фиксатором; 12 — люк сборки брака; 13 — робот II; 14 — питатель катушек; 15 — брак верхних магнитных сердечников; 16 — выход готовых трансформаторов; ДТ1. ДТ2 — датчики тока; ОД!, ОДЗ, ОДЗ — оптические датчики: ДП1. ДП2, ДПЗ, ДП4 — датчики контроля положения
Рис. 40. Автоматизированная линия сборки двигателей внутреннего сгорания:
1 — вычислительное устройство; 2 — пластинчатый конвейер; 3 — устройство для передачи деталей; 4 — пульт управления роботами; 5 — пульт управления секцией оборудования; 6 — номер этапа сборки (рабочее место); 7 — магазин для сборочного инструмента; 8 — промышленный робот; 9 — пульт супер- виэорного управления; 10 — помещение управляющего комплекса
воротным приемным столом 3. При заполнении секции (контроль выполняется датчиком положения ДПЗА стол поворачивается на шаг, открывая пустую секцию для следующего цикла. При этом секция с высушенными трансформаторами попадает на позицию контроля, оснащенную датчиками тока ДТ2, откуда изделия направляются либо на выданную позицию 16, либо в бункер брака 1.
Автоматическую линию обслуживают три пневматических робота грузоподъемностью 0,5 кг с тремя степенями подвижности и погрешностью позиционирования ±0,15 мм. Производительность линии 300 трансформаторов в 1 ч. Цикл сборки одного трансформатора (без учета времени на сушку) 15 с.
Автоматизированная линия сборки двигателей внутреннего сгорания японкой фирмы Kawasaki Dzukoge показана на рис. 40. Сборка выполняется на 12 позициях, причем операции на позициях № 6 и 9 производятся слесарями-сборщиками, а на остальных позициях — роботами «Kawasaki Uni- mate-5030» грузоподъемностью 10 кг с автоматической сменой инструмента и захватных устройств. На начальную позицию пластинчатого конвейера 2 корпус устанавливает оператор, который контролирует также поступление иа пластинчатый конвейер деталей,
необходимых для сборки. Каждый робот обслуживает несколько сборочных позиций. Иногда требуется согласованная работа двух роботов. Всего на линии установлено десять роботов.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
При автоматизации сварки ПР могут применяться в качестве вспомогательного или основного технологического оборудования. В первом случае ПР служит подъемно-транспортным средством при обслуживании стационарных сварочных машии и автоматов, обеспечивая сборку и установку свариваемых деталей в рабочую зону машины и съем готового изделия. При этом ПР или оснащается широкодиапазонным захватным устройством, позволяющим манипулировать как отдельными деталями, так и сварным изделием, или имеет автоматическую смену захватных устройств. Во втором случае ПР выполняет непосредственно сварку и оснащается рабочим инструментом: для точечной сварки — сварочными клещами, а для дуговой — сварочной горелкой с плавящимся или неплавящимся электродом (см. рис. 41). В состав комплекса могут одновременно входить два робота: для подачи деталей и сборки их под сварку и для сварки.
Сварные металлоконструкции. ПР целесообразно использовать для сварки изделий в условиях средне- и крупносерийного производства, так как при единичном и мелкосерийном производ- I стве много времени затрачивается на Ц обучение ПР, а в условиях массового производства лучше применять более 'i производительные сварочные автоматы. При мелкосерийном производ- ’ стве механизация и автоматизация 4 сварки могут быть реализованы на ■ основе применения групповых техно- логических процессов с использова- ■ нием автоматизированных участков ? сварки, составленных из ряда роботи- > зированных комплексов, которые . объединены общей транспортной систе- * мой. В каждом комплексе (на роботи- ' зированной позиции) ПР выполняет 4 ограниченную номенклатуру типовых I (и сходных между собой) сварочных [операций.
При группировании узлов по однотипным признакам следует выделять следующее: материал сварной детали; ■ сортамент заготовки; форму и массу ■ сварной детали; тип сварных соединений. Первый и второй признаки позво- ■( ляют группировать детали и узлы по ■ технологическим особенностям сва- * рочных работ, устанавливают взаимосвязь между технологическими опе- 4 рациями заготовительных и сборочно- • сварочных работ и определяют орга- 1 низацию и структуру производства. | От формы сварной детали зависят спе- I цифика и технологический процесс I сборочных работ под сварку, а также | выбор средств механизации и автома- | тизации сборочных операций. Масса I сварной детали определяет грузо- I подъемность подъемно-транспортных | средств, тип сварного соединения — I технологию и средства автоматизации I сварочных работ.
Наиболее объективным и стабильным классификационным признаком является форма сварной детали. Конструкционные характеристики сварных узлов, взаимное расположение элементов и масса деталей, а также тип сварных соединений позволяют . определить код любой рассматриваемой конкретной сварной металлоконструкции, установить типовой технологический процесс для сварки даи-
ного узла и выбрать технологическое оборудование.
Сварные узлы должны иметь ясно выраженные базы и места ориентации, позволяющие без дополнительной выверки устанавливать их в приспособлении, где для базирования и закрепления такцх узлов должна применяться универсальная технологическая оснастка. Конструкционно-технологические параметры сварных узлов должны способствовать унификации оснастки и применению группового метода организации производства.
К сварным узлам, отвечающим перечисленным выше требованиям, относятся узлы с одной опорной плоскостью, с перпендикулярными опорными плоскостями, узлы типа рычагов, вилок, ограждений, кузовов, шкафов, а также узлы типа обечаек, штуцеров, ниппелей и шнеков. В табл. 8 приведены номенклатура и типоразмерные характеристики сварных узлов, рекомендуемых для обработки в составе роботизированных сварочных комплексов. Узлы выбраны с учетом ограничительных требований к размерным параметрам изделий, накладываемых техническими характеристиками существующих моделей ПР.
Сварочный инструмент и приспособления. Кдещи для контактной точечной сварки показаны на рис. 41, с. Клещи смыкаются пневмоцилиндром 6 по командам системы управления робота. Для оснащения ПР рекомендуется применять клещи облегченной конструкции (массой до 30 кг). Диапазон свариваемых толшин 0,5—3,0 мм. Клещи должны иметь возможность самоустановки по свариваемой детали (при необходимости) в пределах ± 5,0 мм.
Сварочная горелка для дуговой сварки стальных деталей в среде углекислого газа и алюминиевых деталей в среде аргона показана на рис. 41,6. Горелка имеет принудительное водяное охлаждение. Электрод подается специальным устройством от автономного барабана по командам системы управления ПР. Газ подается от баллона, расположенного рядом с ПР.
Дополнительные приспособления служат для сборки, фиксации, закрепле-
Узлы
Форма узла
Размерные характеристики, мм
Технологическая база
Вспомогательное оборудование
A
Б
в
д
С одной опорной плоскостью
N1 ШТ
^1500
800
630
—
Поверхность s
Простейшие универсальные приспособления
С одной опорной плоскостью и базой фиксации детали
г I
—
630
800
Поверхность s
Простейшие сборочно-сварочные приспособления
С перпендикулярными плоскостями
'7Wn
^5
1500
800
630
—
Поверхность s
Позиционеры с углом наклона 90°
Типа обечаек
1500
630
Линия L
Простейшие сборочно-сварочные приспособления
Тнпа штуцеров, ниппелей
1
N1 NZ
1500
630
Линия L
Позиционеры с горизонтальной осью вращения
8. Сварные узлы, рекомендуемые для сварки промышленными роботами в составе РТК
1!
Типа рычагов, вилок
1500
800
—
—
Точка
Сборочно-сва роч- ные приспособления
Шнеки
Технологич
1500
630
Линия L
Позиционеры с горизонтальной осью вращения
Типа перил, лестниц, ограждений
N,s
1500
800
—
Поверхность s
Простейшие универсальные приспособления УСП
1
А
Объемные из листового фасонного материала с точечной сваркой
6000
4000
4000
Линия или поверхность
Сборочные приспособления, фиксаторы, позиционеры, транспортные системы, кантователи
Типа цилиндров, труб, баков массой 20 кг
100—
1000
100— 1000
Линия или поверхность
Простейшие универсальные приспособления, фиксаторы, транспортные системы
А
<\V\wX
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВАВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
Рис. 41. Сварочный инструмент:
а — клещи для точечной сварки; б — горелка для дуговой сварки; 1 — серьга; 2 — корпус; 3 — наконечники с электродами; 4 — кабель; 5 — пневмошланг; 6 — пневмо- цнлнндр; 7 — сопло; 8 — пружина; 9 — кожух; 10 — газовое сопло; 11 — рубашка охлаждения; 12 — корпус горелкн; 13, 14 — штуцера подвода и отвода воды; 15 — штуцер подвода газа; 16 — штуцер подвода сварочного электрода
иня, транспортирования, кантования и переориентации деталей, а также для обеспечения размерных перемещений свариваемого узла в процессе сварки (с погрешностью позиционирования ± 1,0 мм).
Рекомендации по средствам механизации сварочного производства, примеры конструкции вспомогательных приспособлений для выполнения операций сборки под сварку и проведения сварочных операций (элементы унн- версально-сборочных переналаживав мых приспособлений под сборку, силовые механизмы сборочно-сварочных приспособлений, сварочные кантователи, вращатели и манипуляторы н т. п.) приведены в работе [19 |.
Приспособления должны иметь единые базы фиксации сварных узлов, не меняющиеся в течение всей сборки н сварки. Выбранные базы должны быть согласованы по всем позициям сборки и сварки с исходной точкой отсчета начала манипуляционных действий ПР. Точность сборки узла под сварку должна быть не ниже ± 1,0 мм. Закладка деталей в приспособление и их фиксация должны быть удобными и простыми. Система фиксации должна исключать возможность неправильной и неточной сборки. Жесткость н прочность приспособления должны обеспечивать стабильность размеров узлов, собираемых под сварку.
При выборе в качестве транспортного средства подвижных тележек нли шагового конвейера следует предусмат
ривать позиционеры, обеспечивающие точность остановки этих средств ± 1,0 мм.
Технологические операции производства сварных металлоконструкций. Сварочное производство охватывает большой комплекс различных по своему характеру технологических операций, начиная от операций изготовления заготовок и деталей и кончая отделкой готовых сварных изделий.
Технология их сварки должна обеспечивать равнопрочность сварного соединения с основным металлом н отсутствие дефектов в сварном шве. Швы не должны иметь трещин, непроваров, пор, подрезов. Геометрические размеры и форма швов должны соответствовать чертежу данной конструкции.
Иногда к сварному соединению предъявляют дополнительные требования — работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках, пониженных температурах и т. д. Но во всех случаях технология должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность сварки прн требуемой надежности и долговечности конструкции.
Объект обработки должен быть расположен и сориентирован строго определенным образом, а его размеры должны находиться в заданном допуске. Работа с заготовками, неверно ориентированными или плохого качества, приведет к браку или поломкам. Необходимость точной пространственной фиксации заготовок приводит к ре-
организации существующего оборудования или применению дополнительных вспомогательных устройств. Иногда оказывается необходимым для этой цели уменьшить допуски заготовок или изменить их геометрию.
Весь комплекс операций сварочного производства может быть разделен на шесть этапов: заготовительные, сборочные, сварочные, отделочные, вспомогательные (подъемно-транспортные), контрольные.
Заготовительные операции выполняют на соответствующем механическом оборудовании.
Сборочное оборудование предназначается для фиксирования и закрепления деталей свариваемой конструкции или ее узлов и обеспечения необходимой точности и качества собираемых и свариваемых изделий.
Конструкция сборочного стенда, кондуктора или приспособления зависит от конфигурации и размеров собираемого изделия, от технологии егосварки, а также от вида и масштабов производства. В зависимости от функционального назначения различают собственно сборочное оборудование, в котором производятся только сборочные операции, и сборочно-сварочиое, в котором производятся не только сборочные, ио и сварочные операции. Это оборудование может быть стационарное и переносное, поворотное и иепо- воротное, с ручным и механизированным зажимом деталей, универсальное и специалнзироваииое.
Сборочные устройства, стенды и кондукторы в большинстве случаев предназначаются для изготовления одного изделия или небольшой группы однотипных изделий. Одиако механизмы и приспособления, применяемые в этих устройствах для установки и поворота собираемых изделий (осио- ваиия), а также фиксирующие и закрепляющие элементы имеют типовое универсальное назначение и применяются в различных сборочных устройствах.
Кроме того, при автоматической сварке предъявляются повышенные требования к точности как ПР, так и сборочного приспособления.
Сварка с помощью ПР может быть контактной точечной и дуговой (пла
вящимся и иеплавящимся электродом). При контактной точечной сварке перемещение клещей осуществляется от позиции к' позиции, а производительность определяется числом точек, сваренных в единицу времени. Шаг точек 20—200 мм. Размеры сварных точек выбирают по толщине свариваемого материала и должны соответствовать ГОСТ 15878—79.
Дуговая сварка состоит из ряда последовательных операций, в результате которых создается и формируется шов. К этим операциям относятся возбуждение и поддержание дугового разряда, перемещение электрода для придания шву нужной формы и для направления его по оси соединения, перемещение дуги вдоль свариваемых кромок по мере формирования шва заданного сечения и прекращения сварки.
При дуговой сварке плавлением траектория перемещения электрода в большинстве случаев не может быть рассчитана заранее ввиду случайного характера информации о стыке и не- установившегося характера формировании шва. Поэтому для автоматизации дуговой сварки требуется тщательная подготовка и ужесточение допусков на форму и размеры исходных заготовок, а также создание развитых систем обратной связи, контролирующих качество шва и формирующих команды на коррекцию режимов сварки. При дуговой сварке сложных поверхностей необходимо перемещать электрод не менее чем по пяти управляемым координатам (рис. 42). Точность перемещения по стыку 0,3—0,5 мм, скорость сварки 10—180 м/ч, диапазон линейных перемещений 0,1—10 м. На форму, размеры подготовки кромок и на швы сварных соединений распространяется ГОСТ 14771—76. В табл. 9 приведены сравнительные характеристики контактной и дуговой сварки. ■
Отделочные и вспомогательные операции — это зачистка швов, удаление металлических брызг, термическая обработка готовых изделий, подьемно- транспортиые и перегрузочные операции при подготовке изделий под сварку и при удалении сварных изделий и т. д. К вспомогательным операпиям можно также отнести и наладку сварочного оборудования, установку электродов и
Рис. 42. Технологическаи схема, показывающая направление перемещения электрода при дуговой сварке криволинейных пространственных швовРис. 42. Технологическаи схема, показывающая направление перемещения электрода при дуговой сварке криволинейных пространственных швовРис. 44. Роботизированные сварочные комплексы с применением промышленного робота ША в комплектеРис. 44. Роботизированные сварочные комплексы с применением промышленного робота ША в комплектеРис. 43. Роботизированный сварочный комплекс с применением промышленного робота ШАРис. 43. Роботизированный сварочный комплекс с применением промышленного робота ША
Рис. 42. Технологическаи схема, показывающая направление перемещения электрода при дуговой сварке криволинейных пространственных швов
Рис. 42. Технологическаи схема, показывающая направление перемещения электрода при дуговой сварке криволинейных пространственных швов
Рис. 44. Роботизированные сварочные комплексы с применением промышленного робота ША в комплекте
Рис. 44. Роботизированные сварочные комплексы с применением промышленного робота ША в комплекте
Рис. 43. Роботизированный сварочный комплекс с применением промышленного робота ША
Рис. 43. Роботизированный сварочный комплекс с применением промышленного робота ША
намотку кассет со сварочной проволокой. Часть этих операций может быть автоматизирована традиционными средствами или путем применения ПР (подъемио-транспортные операции, зачистка швов и т. п.).
ПараметрСваркадуговаяконтактнаяТочность перемещенияСкорость перемещения, м/чМаксимальное число управляемых координат: линейные перемещения угловые перемещенияРазмеры рабочей зоны, мМасса перемещаемого инструмента и приспособлений, закрепленных на руке, кг0,3—0,5 диаметра электрода 10—180321х 1x10 15—20±1,0 мм180—36033 1X1X1 20—30ПараметрСваркадуговаяконтактнаяТочность перемещенияСкорость перемещения, м/чМаксимальное число управляемых координат: линейные перемещения угловые перемещенияРазмеры рабочей зоны, мМасса перемещаемого инструмента и приспособлений, закрепленных на руке, кг0,3—0,5 диаметра электрода 10—180321х 1x10 15—20±1,0 мм180—36033 1X1X1 20—309. Сравнительные характеристики контактной и дуговой сварки9. Сравнительные характеристики контактной и дуговой сваркиПромышленные роботы для выполнения сварки — это универсальные роботы «Versatran» и «Unimate», оснащенные позиционной (для точечной сварки) или контурной (для дуговой сварки) системой программного управления. Для окраски, сварки и загрузки оборудования некоторых типов применяют роботы, работающие в ангулярной системе координат: «Asea» (Швеция),
Параметр
Сварка
дуговая
контактная
Точность перемещения
Скорость перемещения, м/ч
Максимальное число управляемых координат: линейные перемещения угловые перемещения
Размеры рабочей зоны, м
Масса перемещаемого инструмента и приспособлений, закрепленных на руке, кг
0,3—0,5 диаметра электрода 10—180
3
2
1х 1x10 15—20
±1,0 мм
180—360
3
3 1X1X1 20—30
Параметр
Сварка
дуговая
контактная
Точность перемещения
Скорость перемещения, м/ч
Максимальное число управляемых координат: линейные перемещения угловые перемещения
Размеры рабочей зоны, м
Масса перемещаемого инструмента и приспособлений, закрепленных на руке, кг
0,3—0,5 диаметра электрода 10—180
3
2
1х 1x10 15—20
±1,0 мм
180—360
3
3 1X1X1 20—30
9. Сравнительные характеристики контактной и дуговой сварки
9. Сравнительные характеристики контактной и дуговой сварки
или <Kuka-IR6/60» (ФРГ) (см. гл. 2). В последнее время появилось значительное число моделей ПР, предназначенных специально для выполнения сварки операций, например «Horison- talroboter-80», «Verticalroboter-80», «Portalroboter-80» (Франция). У всех перечисленных моделей шесть степеней подвижности (у «Asea» — пять), что позволяет выполнять достаточно сложные движения, необходимые для сварки изделий. В ряде случаев сварочные роботы имеют две — четыре степени подвижности, но оснащаются вспомогательными двухкоординатными столами с поворотной планшайбой, обеспечивающей поворот изделия в двух плоскостях (японские роботы PW-50, PW-75, PW-200 и PW-555).
В СССР для сварки применяют ПР «Универсал-60», «Универсал-15», а также специализированный сварочный робот ША с пятью степенями подвижности. На рис. 43—46 показаны основные варианты компоновок сварочных роботизированных комплексов с использованием робота 111А. Робот предназначен для автоматизации дуговой сварки. Рука робота может перемещаться вперед-назад на 800 мм со скоростью 0,15 м/с и подниматься на высоту 630 мм с наибольшей скоростью до 0,1 м/с. Робот перемещается по горизонтали вправо-влево на 1500 мм со скоростью до 0,15 м/с. Сварочная горелка поворачивается вокруг вертикальной оси на 360° с угловой скоро-
Рис. 45. Роботизированные сварочные комплексы на базе робота 111 А: а — робот с поворотным позиционером; 6 — два робота с поворотным столом- позиционером; в — робот с линейным перемещающимся столом-познцнонером стью до 1,57рад/с и вокруг горизонтальной оси на 135° с угловой скоростью до 0,16рад/с. Погрешность позиционирования ± 0,6 мм.
Компоновочные схемы роботизированных комплексов для выполнения сварочных операций. Обслуживание роботом контактных сварочных машин может осуществляться по нескольким схемам: собранный свариваемый узел помещается роботом в специальное автоматизированное приспособление, фиксирующее узел и производящее все
Цикл комплекса, с45Рабочее давление в пневмосети, МПа . .0,5Расход воздуха, м®/мин 5,7Расход охлаждающей воды, л/мин . .14,4Привод сварочных клещей ПневматическийЧисло точек сварки160Толщина свариваемых деталей, мм . .1,04-0,8;0,84-0,8Тип сварки . . . . Контактная, точечнаяУсилие, приложенное к электродам, кН1,96—3,9Диаметр точки, мм5—7Шаг точек, мм . . .40—50Потребляемая мощность, кВт530Цикл комплекса, с45Рабочее давление в пневмосети, МПа . .0,5Расход воздуха, м®/мин 5,7Расход охлаждающей воды, л/мин . .14,4Привод сварочных клещей ПневматическийЧисло точек сварки160Толщина свариваемых деталей, мм . .1,04-0,8;0,84-0,8Тип сварки . . . . Контактная, точечнаяУсилие, приложенное к электродам, кН1,96—3,9Диаметр точки, мм5—7Шаг точек, мм . . .40—50Потребляемая мощность, кВт530а)а)Рис. 47. Автоматизированная линия контактной точечной сварки РТК Св-2:Г — промышленные роботы (8 шт.)‘. 2 — трансформаторы (8 шт.); 3 сварочные клещн С-обраэной формы (4 шт.); 4 — сварочные клещн л-об- разной формы (4 шт.); 5 силовой шкаф; 6 — система управления сваркой; 7 — система управления оборудованием автоматнзирован-Рис. 47. Автоматизированная линия контактной точечной сварки РТК Св-2:Г — промышленные роботы (8 шт.)‘. 2 — трансформаторы (8 шт.); 3 сварочные клещн С-обраэной формы (4 шт.); 4 — сварочные клещн л-об- разной формы (4 шт.); 5 силовой шкаф; 6 — система управления сваркой; 7 — система управления оборудованием автоматнзирован-420042005)5)для иаиесе-для иаиесе-
Цикл комплекса, с45
Рабочее давление в пневмосети, МПа . .0,5
Расход воздуха, м®/мин 5,7
Расход охлаждающей воды, л/мин . .14,4
Привод сварочных клещей Пневмати
ческий
Число точек сварки160
Толщина свариваемых деталей, мм . .1,04-0,8;
0,84-0,8
Тип сварки . . . . Контактная, точечная
Усилие, приложенное к электродам, кН1,96—3,9
Диаметр точки, мм5—7
Шаг точек, мм . . .40—50
Потребляемая мощность, кВт530
Цикл комплекса, с45
Рабочее давление в пневмосети, МПа . .0,5
Расход воздуха, м®/мин 5,7
Расход охлаждающей воды, л/мин . .14,4
Привод сварочных клещей Пневмати
ческий
Число точек сварки160
Толщина свариваемых деталей, мм . .1,04-0,8;
0,84-0,8
Тип сварки . . . . Контактная, точечная
Усилие, приложенное к электродам, кН1,96—3,9
Диаметр точки, мм5—7
Шаг точек, мм . . .40—50
Потребляемая мощность, кВт530
а)
а)
Рис. 47. Автоматизированная линия контактной точечной сварки РТК Св-2:
Г — промышленные роботы (8 шт.)‘. 2 — трансформаторы (8 шт.); 3 сварочные клещн С-обраэной формы (4 шт.); 4 — сварочные клещн л-об- разной формы (4 шт.); 5 силовой шкаф; 6 — система управления сваркой; 7 — система управления оборудованием автоматнзирован-
Рис. 47. Автоматизированная линия контактной точечной сварки РТК Св-2:
Г — промышленные роботы (8 шт.)‘. 2 — трансформаторы (8 шт.); 3 сварочные клещн С-обраэной формы (4 шт.); 4 — сварочные клещн л-об- разной формы (4 шт.); 5 силовой шкаф; 6 — система управления сваркой; 7 — система управления оборудованием автоматнзирован-
4200
4200
5)
5)
для иаиесе-
для иаиесе-
Рис. 46. Примеры компоновок роботизированных сварочных комплексов перемещения, необходимые для сварки, которая ведется стационарными автоматами; установку-снятие предварительно собранного узла и манипулирование им в рабочей зоне сварочного автомата выполняет робот; робот собирает свариваемый узел, переносит его в рабочую зону сварочного автомата и обеспечивает все перемещения, необходимые Для сварки.
Выполнение роботами операций сварки происходит следующим образом. Наиболее простой способ — установка ПР со сварочным столом, на котором размещено специализированное сборочно-сварочное приспособление УСП, где осуществляются установка и сборка свариваемого узла (см. рис. 43). Такая роботизированная позиция требует минимальных реорганизаций в цехе, однако рабочее время ПР используется недостаточно, поэтому в пределах рабочей зоны робота обычно размещают несколько однотипных приспособлений УСП. На рис. 44 показаны компоновочные схемы комплексов, где ПР работает вместе со сварочным манипулятором (рис. 44, а) и с одноосным сварочным вращателем (рис. 44, б). Такие комплексы могут применяться для сварки изделий сложной конфигурации. Применение ли
нейных или поворотных столов-позиционеров существенно уменьшает время простоя ПР при подготовке изделия под обработку (см. рис. 45). На рис. 46 приведены еще три примера организации комплексов, где применены ПР 111А и четырехместиый позиционер (рис. 46, а); передвижной портальный ПР <Portalroboter-80> (рис. 46, б), робот «Unimate» (рис. 46, в). Располагая вокруг робота разнотипное оборудование для сборки, установки и снятия изделия, получают завершенный комплекс. Несколько таких комплексов можно объединить в линию поточного производства. Эти линии, в свою очередь, объединяются в полностью автоматизированный участок с гибкой связью.
Автоматизированная лиция РТК Св-2 точечной сварки кузова автомобиля «Москвич-2140», работающая иа Московском автомобильном заводе им. Ленинского комсомола, показана иа рис. 47, а. На линии реализован процесс точечной контактной сварки проемов дверей, заднего окна и мест соединения боковин со щитом передка кузова (см. рис. 47, 6).
Линию обслуживают восемь промышленных роботов ПР-601/60 (прототип— робот IR 601/60 фирмы Kuka, ФРГ, — см. гл. 4). Обслуживающий персонал — 2 оператора.
Основные данные РТК Св-2:
НОЙ
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ЛАКОКРАСОЧНЫХ РАБОТ
| Из существующих методов нанесения I лакокрасочных покрытий наибольшее распространение в машиностроении получили пневматическое и безвоздушное распыление, а также окраска: в электростатическом поле высокого напряжения, струйным обливом, ме-
I годом окунания с последующей вы-
держкой в парах растворителей и ме-
тодом электроосаждеиия.
Выбор метода окраски зависит от
типа производства (единичное, серий-
ное, массовое), габаритных размеров и
формы окрашиваемых изделий, свойств
линии
лакокрасочных материалов, требований к покрытию (класс покрытия).
В зависимости от требований, предъявляемых к покрытию (декоративное, антикоррозийное, бензостойкое, щелочестойкое и т. д.) выбирают материалы и технологию их нанесения.
Часто при разработке технологии окраски одного изделия применяют несколько методов.
Методы и оборудование иия лакокрасочных покрытий. При не-
которых методах нанесения лакокрасочных покрытий форма и размеры деталей не оказывают существенного влияния на ход технологического процесса. Эти методы описаны ниже.
Окраска окунанием с выдержкой в парах растворителя осуществляется в камерах туннельного типа, где имеются два тамбура (входной и выходной), отделенные воздушными завесами от зоны окраски, и паровой туннель. В окрасочной зоне установлены ванны, в которые последовательно окунаются изделия, перемещаемые либо подвесным конвейером, либо специальными ПР (по типу роботов, обслуживающих ванны автоматических линий гальванопокрытий).
Установки для окраски электроосаждением применяют для окраски изделий мелких и средних габаритных размеров при крупносерийном и массовом производстве.
Установка представляет собой проходную камеру туннельного типа. В верхней части туннеля предусмотрен конвейер или механизм для погружения окрашиваемого изделия в ванну. Подлежащие окраске изделия навешиваются на подвески, электрически изолированные от транспортирующего устройства.
В установках периодического действия изделия погружаются в ваииу по заранее заданной программе, в установках непрерывного действия — по мере движения подвесного конвейера. В состав установки входят источник питания; камера с ваннами электро- осаждения; две зоны струйной промывки; системы перемешивания и фильтрования; иагрева и охлаждения лакокрасочных материалов; система автоматического контроля и регулирования технологических параметров процесса.
Окраску струйным обливом с выдержкой в парах растворителя применяют при крупносерийном и массовом производстве изделий любой формы и габаритных размеров, поверхность которых обеспечивает полный сток излишков лакокрасочных материалов. Изделия, установленные на конвейере, попадают в проходную камеру туннельного типа, состоящего из входиого тамбура, зоны облива, парового туннеля и выходного тамбура. В торцах тамбуров предусмотрены всасывающие воздушные завесы, препятствующие выходу паров растворителей через транспортные проемы.
Окраска распылением изделий любой формы и размеров осуществляется в окрасочных камерах с горизонтальным нли вертикальным отсосом воздуха.
В зависимости от условий транспортирования изделий окрасочные камеры подразделяют на тупиковые (для индивидуального мелкосерийного производства) и проходные конвейерные (для серийного и массового производства).
На методы распыления (в электростатическом поле, пневматическое и безвоздушное, комбинированное) приходится наибольшая доля окрасочных работ. Так окрашиваются до 70 % изделий, форма и размеры которых влияют на выбор метода обработки. Для сплошных наружных поверхностей практически не существует ограничений по выбору метода окраски. Для прерывистых поверхностей (решетки, перфорированные плиты и трубки) предпочтительнее применять окраску в электростатическом поле. При окраске внутренних полостей (цилиндрических, сферических и им подобных) ограничиваются применением пневматического и безвоздушного распыления, так как окраска в электростатическом поле не обеспечивает условий пожаро- и взрывобезопасиости.
Средства автоматизации операций в окрасочных цехах. Основным средством автоматизации транспортных операций являются конвейеры — шаговые и непрерывного действия с установкой нли подвеской деталей, ленточные, пластинчатые, цепные, штанговые н др. Для перегрузки и установки- снятия деталей могут использоваться подъемники, переталкнватели, перегружатели, кантователи, роликовые конвейеры и технологические тележки. В качестве подъемно-транспортиых средств применяют и ПР.
Как основное технологическое оборудование универсальные («Asea», «Unimate», «Versatran») и специализированные («Колер», «Контур», «Trail- fa», «Renault-Acma» и др.) роботы применяют при окраске распылением или окунанием.
Все ПР, применяемые для работ в окрасочных камерах, должны быть герметизированы. Роботы, применяемые
при окраске распылением, должны оснащаться контурной системой про- граммного управления. Погрешность позиционирования должна быть ± 3,0 мм. Число степеней подвижности и компоновка ПР должны обеспечивать выполнение технологического процесса окраски в соответствии с формой, габаритными размерами и относительными перемещениями изделия.
Технические требования к ПР, предназначенным для перемещения и окунания подвесок с изделиями в ванны, соответствуют требованиям к роботам для обслуживания автоматических линий вани гальванопокрытий.
Организация роботизированных рабочих мест при окраске распылением. Для окраски распылением применяют различные пульверизаторы (рис. 48).
Выбор модели специализированного окрасочного ПР в большой мере определяется геометрией окрашиваемых поверхностей.
Если весь комплекс движений (наложение полосы окраски и относительное смещение полос) совершает окрашиваемое изделие, то в качестве основного технологического оборудования может быть использован окрасочный автомат с неподвижным рабочим органом, в электрической схеме которого формируются команды о включении-выключении пульверизатора в зависимости от положения изделия. Обычно такую схему применяют при окраске плоских (или близких к ним) поверхностей, перемещаемых конвейером илн координатным столом.
Если одно илн оба движения, необходимые для окраски, совершает рабочий орган с пульверизатором, то для окраски должен применяться ПР. Число его степеней подвижности зави- . снт от формы, размеров н относительных перемещений объекта окрашивания. Для деталей, под лежащих окраске, ' важнейшие характеристики: вид, число ; и сочетание поверхностей, их площадь, J форма, расположение и длина линии t покрытия (П). Длина детали в направ- | лении движения смещения может быть ( сколь угодно большой при использовании конвейера для транспортирования детали. По форме окрашиваемые изделия подразделяют на пять групп ■ (табл. 10), по одному из наибольших
Рис. 48. Пульверизатор для окраски распылением:
1 — наконечник; 2 — регулировочный винт хода иглы; 3 — корпус; 4 — регулировочный винт подачи краски: 6 — штуцер воздуха; 6 — штуцер краски; 7 — штуцер подачи воздуха для отпирания углы; 8 — отверстия распылителя: 9 — запорная нгла
размеров — также на пять групп: I) особо мелкие — до 300 мм; 2) мелкие — 300—630 мм; 3) средние — 630— 1600 мм; 4) крупные — 1600—4000 мм;
5) особо крупные — свыше 4000 мм [33]. В табл. 13 показаны основные схемы окраски в зависимости от указанных параметров.
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВАНН ГАЛЬВАНОПО КРЫТИ Й
Применение ПР в цехах гальванопокрытий позволяет освободить рабочих от тяжелого труда во влажной атмосфере, насыщенной испарениями вредных и зачастую ядовитых химических соединений. ПР выполняют установку, снятие и перенос из ванны в ванну подвесок (корзии, контейнеров) с деталями, которые подвергаются подготовительно-финишным (обезжиривание, травление, промывка) и основ-
Рис. 49. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом тельферного типа ГМ500.Ц02.01:1 — робот; 2 — монорельс: 3 — позиционные датчики, установленные над ваннами;4 — кабель; 5 — система управления роботом; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 — позиция выдачи и подготовки подвесокРис. 49. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом тельферного типа ГМ500.Ц02.01:1 — робот; 2 — монорельс: 3 — позиционные датчики, установленные над ваннами;4 — кабель; 5 — система управления роботом; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 — позиция выдачи и подготовки подвесок
Рис. 49. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом тельферного типа ГМ500.Ц02.01:
1 — робот; 2 — монорельс: 3 — позиционные датчики, установленные над ваннами;
4 — кабель; 5 — система управления роботом; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 — позиция выдачи и подготовки подвесок
Рис. 49. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом тельферного типа ГМ500.Ц02.01:
1 — робот; 2 — монорельс: 3 — позиционные датчики, установленные над ваннами;
4 — кабель; 5 — система управления роботом; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 — позиция выдачи и подготовки подвесок
ь 6 О ВX к 5 =« о а|« X Ояк8§5 *« ч з 5 В 2 О 2 х а О КС X ХОдRX “ X ®о * X ®X * ё яЮ КС3 я 2 2° 8>О ч о КСО = ?82* о х X я * 5 О оо 5 2g|3 КС X «3 О а3ч В 3О Д С0$W/* = " а | = ^ я 1 86 Д 1 и О к а я Е я оО " Й ° X Я О 9 5 я о О я Я с КС о к у и$я-е ° 8 » а 2 в® X КС «2 1 ' О>Kg S bi $ о " ™ ° a = я о.” g 0 ° о O °<S S K<d о ? ss«SX X H « О X Ш в Ч я я « кед о = «о.5 X о О 3 X X и Ь у КС . Я *О 1 § §^1 1 “ а с С ®С 5 .. S'-5 « й« § = а в 8 *н “з "8^1 У 3 я л я д*<!х, а я ч д то§в Огу Я 0 хэия«®^ оW—о 2 я я ® Д § У о3 о g в о ® 2 £ h 52 X 2 и ж о а ® 5 ^з = 511Я Ю^О О О Я 5 $ с”|°3 х X а°* ой'СВ! я gt-« я оО вАg .дО В38.’НГЯЯV =X а я дО2ёг= § ==ai о ь о О Я Я В ° XX *3 Я * я х Я ! = = 0 = 5о 59X X чЕСX3 яО Д О X3у X х X х 2 U0) X X д3 & XX 2чX ■ ч1 дх “83 k X д X X Я Оя ДX3 X Xо Д XX2 о 54ь 6 О ВX к 5 =« о а|« X Ояк8§5 *« ч з 5 В 2 О 2 х а О КС X ХОдRX “ X ®о * X ®X * ё яЮ КС3 я 2 2° 8>О ч о КСО = ?82* о х X я * 5 О оо 5 2g|3 КС X «3 О а3ч В 3О Д С0$W/* = " а | = ^ я 1 86 Д 1 и О к а я Е я оО " Й ° X Я О 9 5 я о О я Я с КС о к у и$я-е ° 8 » а 2 в® X КС «2 1 ' О>Kg S bi $ о " ™ ° a = я о.” g 0 ° о O °<S S K<d о ? ss«SX X H « О X Ш в Ч я я « кед о = «о.5 X о О 3 X X и Ь у КС . Я *О 1 § §^1 1 “ а с С ®С 5 .. S'-5 « й« § = а в 8 *н “з "8^1 У 3 я л я д*<!х, а я ч д то§в Огу Я 0 хэия«®^ оW—о 2 я я ® Д § У о3 о g в о ® 2 £ h 52 X 2 и ж о а ® 5 ^з = 511Я Ю^О О О Я 5 $ с”|°3 х X а°* ой'СВ! я gt-« я оО вАg .дО В38.’НГЯЯV =X а я дО2ёг= § ==ai о ь о О Я Я В ° XX *3 Я * я х Я ! = = 0 = 5о 59X X чЕСX3 яО Д О X3у X х X х 2 U0) X X д3 & XX 2чX ■ ч1 дх “83 k X д X X Я Оя ДX3 X Xо Д XX2 о 5410. Типовые схемы роботизированных комплексов при окраске распылением10. Типовые схемы роботизированных комплексов при окраске распылениемным (цинкование, никелирование, меднение, хромирование и т. д.) операциям.
ь 6 О В
X к 5 =
« о а|
« X О
я
к
8§
5 *« ч з 5 В 2 О 2 х а О КС X ХОд
R
X “ X ®
о * X ®
X * ё я
Ю КС
3 я 2 2
° 8
>
О ч о КС
О = ?8
2* о х X я * 5 О о
о 5 2g
|
3 КС X «
3 О а
3
ч В 3
О Д С
0$
W/
* = " а | = ^ я 1 86 Д 1 и О к а я Е я о
О " Й ° X Я О 9 5 я о О я Я с КС о к у и
$я-е ° 8 » а 2 в
® X КС «2 1 ' О>
Kg S bi $ о " ™ ° a = я о.” g 0 ° о O °<S S K<d о ? ss«S
X X H « О X Ш в Ч я я « кед о = «о.5 X о О 3 X X и Ь у КС . Я *О 1 § §^1 1 “ а с С ®С 5 .. S'-5 « й« § = а в 8 *н “з "8^1 У 3 я л я д*<!х, а я ч д то§в Огу Я 0 хэия«
®^ о
W
—
о 2 я я ® Д § У о
3 о g в о ® 2 £ h 5
2 X 2 и ж о а ® 5 ^з = 5
1
1
Я Ю^О О О Я 5 $ с”|°
3 х X а
°* ой
'С
В! я g
t-« я о
О в
А
g .
д
О В
3
8.’НГ
Я
ЯV =
X а я д
О
2
ёг
= § =
=ai о ь о О Я Я В ° X
X *
3 Я * я х Я ! = = 0 = 5
о 5
9
X X ч
ЕС
X
3 я
О Д О X
3
у X х X х 2 U
0) X X д
3 & X
X 2
ч
X ■ ч
1 дх “8
3 k X д X X Я О
я Д
X
3 X X
о Д X
X
2 о 54
ь 6 О В
X к 5 =
« о а|
« X О
я
к
8§
5 *« ч з 5 В 2 О 2 х а О КС X ХОд
R
X “ X ®
о * X ®
X * ё я
Ю КС
3 я 2 2
° 8
>
О ч о КС
О = ?8
2* о х X я * 5 О о
о 5 2g
|
3 КС X «
3 О а
3
ч В 3
О Д С
0$
W/
* = " а | = ^ я 1 86 Д 1 и О к а я Е я о
О " Й ° X Я О 9 5 я о О я Я с КС о к у и
$я-е ° 8 » а 2 в
® X КС «2 1 ' О>
Kg S bi $ о " ™ ° a = я о.” g 0 ° о O °<S S K<d о ? ss«S
X X H « О X Ш в Ч я я « кед о = «о.5 X о О 3 X X и Ь у КС . Я *О 1 § §^1 1 “ а с С ®С 5 .. S'-5 « й« § = а в 8 *н “з "8^1 У 3 я л я д*<!х, а я ч д то§в Огу Я 0 хэия«
®^ о
W
—
о 2 я я ® Д § У о
3 о g в о ® 2 £ h 5
2 X 2 и ж о а ® 5 ^з = 5
1
1
Я Ю^О О О Я 5 $ с”|°
3 х X а
°* ой
'С
В! я g
t-« я о
О в
А
g .
д
О В
3
8.’НГ
Я
ЯV =
X а я д
О
2
ёг
= § =
=ai о ь о О Я Я В ° X
X *
3 Я * я х Я ! = = 0 = 5
о 5
9
X X ч
ЕС
X
3 я
О Д О X
3
у X х X х 2 U
0) X X д
3 & X
X 2
ч
X ■ ч
1 дх “8
3 k X д X X Я О
я Д
X
3 X X
о Д X
X
2 о 54
10. Типовые схемы роботизированных комплексов при окраске распылением
10. Типовые схемы роботизированных комплексов при окраске распылением
Для обслуживания ванн гальванопокрытий применяют: 1) универсальные ПР («Unimate», «Versatran»), устанавливаемые стационарно нлн на подвижной рельсовой тележке, которая позволяет ПР перемещаться вдоль ряда ванн; 2) некоторые модели транспортных роботов, ПР, предназначенные для группового обслуживания станков (СМ40Ф2.80.01 н УМ160Ф2.81.01 с длн ной хода по монорельсу соответственно 12 и 18 м); 3) специализированные ПР, работающие в составе автоматических линий гальванопокрытий.
ПР должны быть защищены от корродирующего воздействия испарений химических растворов, находящихся в ваннах. Грузоподъемность н скорости перемещений ПР должны обеспечивать требуемую производительность автоматической линии гальванопокрытий.
Грузоподъемность ПР определяется допустимой разовой нагрузкой, получаемой в результате суммирования собственной массы контейнера н массы загружаемых в него обрабатываемых изделий.
Скорость линейных н угловых перемещений ПР ограничивается силами ннерцин, возникающими в момент останова ПР, влияющими на погрешность позиционирования н устойчивость деталей, смонтированных на транспортируемых подвесках. Скорость верти кального опускания груза ограничивается силой удара рамы с подвеской (контейнером) о ловители ванн и устой чивостью подвешенных деталей, а скорость подъема должна обеспечивать стекание остатков раствора с контейнера, извлеченного из ванны.
ПР захватывает подвеску с деталями из гнезд специального магазина н по программе перемещает и опускает ее в ванны с соответствующими растворами. При этом в СПУ робота программируется и время выдержки контейнеров в ваннах и последовательность обслуживания ванн на линии. После окончания обработки подвеска с деталями помещается в магазин выдачи.
Автоматизированные комплексы гальванопокрытий. Универсальные ро-
боты для обслуживания комплексов могут устанавливаться стационарно рядом с установкой для нанесения покрытий. В состав комплекса входит поворотный магазин с деталями (С контейнерами или подвесками, где расположены детали), робот и установки для нанесения покрытий (до двух единиц). При необходимости ПР устанавливают на подвижную тележку, на которой он перемещается вдоль ряда ванн, расположенных вдоль рельсового пути. Основное применение — нанесение покрытий на отдельные детали, которые требуется дополнительно поворачивать н перемещать прн нанесении покрытий.
Автоматические линии гальванопокрытий с применением специализированных роботов тельферного и портального типа наиболее распространены. В СССР для этой цели разработаны роботы тельферного (модели ГМ500.Ц02.01) и портального (модели ГМ500.Ц03.01) типа грузоподъемностью 500 кг.
Автоматические линии гальванопокрытий предназначены для нанесения гальванических, химических н анодно-оксидных покрытий: никелирования, хромирования, цинкования, кадмирования, меднения, анод рова- ния, фосфатирования, оксидирования и др. Каждая такая линия (рис. 49, 50) состоит из одного или двух рядов ванн с технологическими растворами, су-
Рис. 50. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом портального типа ГМ500.Ц03.01:Рис. 50. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом портального типа ГМ500.Ц03.01:
Рис. 50. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом портального типа ГМ500.Ц03.01:
Рис. 50. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с роботом портального типа ГМ500.Ц03.01:
— грузоэахват; 2 — робот; 3 — рельсовый путь; 4 — ванны гальванопокрытий;
— система управления роботом; 6 — электрокабель; 1 — позиционные датчики, установленные над технологическими позициями (ваннами); 8 — позиция выдачи и подготовки подвесок
шильной камеры, робота, подготовительных стоек для хранения и комплектации контейнеров (подвесок или барабанов), командоаппарата для управления роботом, рельсового пути и различного вспомогательного оборудования для обеспечения технологического процесса.
Детали, подлежащие покрытию, навешиваются на подвески или загружаются насыпью в барабаны н транспортируются по технологическим позициям согласно заданной программе.
В качестве транспортирующего органа применяются промышленные роботы, выполняющие следующие операции: захват подвесочного устройства или барабана, подъем, выстой на позиции для стекания растворов, передвижение на другую позицию, останов, опускание, расцепление с барабаном или подвесочным устройством, отход иа очередную позицию. Эти операции выполняются в автоматическом режиме.
Технологические операции выполняются в ваннах, которые в зависимости от назначения имеют устройства для нагрева или охлаждения растворов, подачи воды на промывку, очистки зеркала раствора. Ванны с вредными выделениями оборудованы вентиляционными отсосами.
Сушка деталей производится в су
шильных камерах путем обдува горячим воздухом.
Гальванические барабаны выполнены из полипропилена.
Участки снабжаются устройствами для регулирования и контроля основных параметров технологического процесса, для фильтрации электролитов, выпрямителями переменного тока.
Управление роботом осуществляется с вынесенного командоаппарата через гибкий кабель, подвешенный вдоль рельсового пути, иа котором также расположены датчики для остановки робота на позициях загрузки выгрузки ванн.
Движение робота (автооператора) к позиции для извлечения контейнера с обрабатываемыми деталями осуществляется с опущенным грузозахватом. После остановки робота (автооператора) включается привод подъема гру- зозахвата, и контейнер извлекается из ваины. Далее следует перенос контейнера к следующей позиции.
Технические данные автоматических линий приведены в табл. 11. Принципиальных отличий в их конструкциях нет, за исключением типов используемых роботов. Тип робота, которым оснащается линия, определяется конкретными производственными условиями (возможностью установки в цехе монорельсового пути). В зависимости от требований технологического процесса каждая линия комплектуется одним или двумя роботами.
ПР тельферного типа мод. ГМ500Ц02.01 является наиболее применяемым. Для перемещения вдоль ванн линии гальванопокрытий (см. рис. 49) применяется монорельсовый путь, подвешиваемый к перекрытию цеха или к специальным Г-образиым стойкам. Монорельс может быть прямолинейным (в однорядных линиях) или замкнутым, овальным в плане, — при обслуживании двух параллельных рядов ванн.
К преимуществам этого типа роботов относятся:
компактность линии, поскольку монорельсовый путь может быть подвешен к перекрытию цеха;
ХарактеристикаЛиния типатпРоботТельферныйПортальныйГМ500Ц02.01ГМ500Ц03.01Грузоподъемность робота, кг Скорость, м/мии:50015250 X 2/30 gгоризонтального перемещенияподъема грузозахвата12Число грузозахватов ГрузоэахватПассивныя подхват 2Число степеней подвижности Максимальные размеры облужнваемыхванн, мм:500;1000длинаширина1100; 1500; 28001 1100; 1500; 2200глубинаМаксимальное число обслуживаемых по-1200; 1500 18зицийДопустимая погрешность позицнонирова-±50НИЯ, ммДопустимое число включений в 1-ч электро-120приводов движения и подъема грузозахватовМаксимальное число команд блока управ-41лення, счетных единиц Система командоаппаратаЭлектроннаяна логическихэлементахСхема управленияЦикловаяНаибольшая производительность линии,м’/ч, при наиесеиии покрытий:120гальванических химических150Масса загружаемых в барабан деталей, кг, при нанесении покрытий:АПгальванических химических120Частота вращения, об/мнн, барабана для покрытий:згальванических химических1,7Габаритные размеры, м:1,22 532длина—6ширина—5 5высотаМасса, т10—40Примечание. Для управления можно использовать систему мод.УЦМ-20.ХарактеристикаЛиния типатпРоботТельферныйПортальныйГМ500Ц02.01ГМ500Ц03.01Грузоподъемность робота, кг Скорость, м/мии:50015250 X 2/30 gгоризонтального перемещенияподъема грузозахвата12Число грузозахватов ГрузоэахватПассивныя подхват 2Число степеней подвижности Максимальные размеры облужнваемыхванн, мм:500;1000длинаширина1100; 1500; 28001 1100; 1500; 2200глубинаМаксимальное число обслуживаемых по-1200; 1500 18зицийДопустимая погрешность позицнонирова-±50НИЯ, ммДопустимое число включений в 1-ч электро-120приводов движения и подъема грузозахватовМаксимальное число команд блока управ-41лення, счетных единиц Система командоаппаратаЭлектроннаяна логическихэлементахСхема управленияЦикловаяНаибольшая производительность линии,м’/ч, при наиесеиии покрытий:120гальванических химических150Масса загружаемых в барабан деталей, кг, при нанесении покрытий:АПгальванических химических120Частота вращения, об/мнн, барабана для покрытий:згальванических химических1,7Габаритные размеры, м:1,22 532длина—6ширина—5 5высотаМасса, т10—40Примечание. Для управления можно использовать систему мод.УЦМ-20.11. Технические данные автоматических линий гальванопокрытий, оснащенных роботами тельферного и портального типов11. Технические данные автоматических линий гальванопокрытий, оснащенных роботами тельферного и портального типовсвободный доступ к ваннам линии, что имеет большое зиачеиие прн нх обслуживании и ремонте;
Характеристика
Линия типа
т
п
Робот
Тельферный
Портальный
ГМ500Ц02.01
ГМ500Ц03.01
Грузоподъемность робота, кг Скорость, м/мии:
500
15
250 X 2
/30 g
горизонтального перемещения
подъема грузозахвата
12
Число грузозахватов Грузоэахват
Пассивны
я подхват 2
Число степеней подвижности Максимальные размеры облужнваемых
ванн, мм:
500;
1000
длина
ширина
1100; 1500; 2800
1 1100; 1500; 2200
глубина
Максимальное число обслуживаемых по-
1200; 1500 18
зиций
Допустимая погрешность позицнонирова-
±50
НИЯ, мм
Допустимое число включений в 1-ч электро-
120
приводов движения и подъема грузозахватов
Максимальное число команд блока управ-
41
лення, счетных единиц Система командоаппарата
Электронная
на логических
элементах
Схема управления
Цикловая
Наибольшая производительность линии,
м’/ч, при наиесеиии покрытий:
120
гальванических химических
150
Масса загружаемых в барабан деталей, кг, при нанесении покрытий:
АП
гальванических химических
120
Частота вращения, об/мнн, барабана для покрытий:
з
гальванических химических
1,7
Габаритные размеры, м:
1,2
2 5
32
длина
—6
ширина
—5 5
высота
Масса, т
10
—40
Примечание. Для управления можно использовать систему мод.
УЦМ-20.
Характеристика
Линия типа
т
п
Робот
Тельферный
Портальный
ГМ500Ц02.01
ГМ500Ц03.01
Грузоподъемность робота, кг Скорость, м/мии:
500
15
250 X 2
/30 g
горизонтального перемещения
подъема грузозахвата
12
Число грузозахватов Грузоэахват
Пассивны
я подхват 2
Число степеней подвижности Максимальные размеры облужнваемых
ванн, мм:
500;
1000
длина
ширина
1100; 1500; 2800
1 1100; 1500; 2200
глубина
Максимальное число обслуживаемых по-
1200; 1500 18
зиций
Допустимая погрешность позицнонирова-
±50
НИЯ, мм
Допустимое число включений в 1-ч электро-
120
приводов движения и подъема грузозахватов
Максимальное число команд блока управ-
41
лення, счетных единиц Система командоаппарата
Электронная
на логических
элементах
Схема управления
Цикловая
Наибольшая производительность линии,
м’/ч, при наиесеиии покрытий:
120
гальванических химических
150
Масса загружаемых в барабан деталей, кг, при нанесении покрытий:
АП
гальванических химических
120
Частота вращения, об/мнн, барабана для покрытий:
з
гальванических химических
1,7
Габаритные размеры, м:
1,2
2 5
32
длина
—6
ширина
—5 5
высота
Масса, т
10
—40
Примечание. Для управления можно использовать систему мод.
УЦМ-20.
11. Технические данные автоматических линий гальванопокрытий, оснащенных роботами тельферного и портального типов
11. Технические данные автоматических линий гальванопокрытий, оснащенных роботами тельферного и портального типов
небольшая металлоемкость роботов и линии в целом.
ПР портального типа мод. ГМ500Ц03.01 применяют в тех случаях, если в цехе невозможно установить монорельсовый путепровод. Для его перемещении вдоль линии используют двухрельсовый путь, укрепленный на кронштейнах, установленных непосредственно на бортах ванн (см. рис. 49). К недостаткам конструкции линии с такими роботами можно отнести невозможность обслуживания одним ПР автоматических линий с двухрядной компоновкой ваин; увеличение габаритов линии в плайе из-за установки дополнительных стоек для крепления концов рельсового пути в начале и конце линии; затрудненность доступа к ваннам при обслуживании и ремонте, чему мешает рельсовый путь, закрепленный на бортах ваин.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-С КЛАДС КИХ РАБОТ
Основной задачей ПР при автоматизации траиспортно-складских работ является обеспечение связи между транспортными потоками, между траиспорт- ио-грузовыми потоками и технологическими операциями, а также автоматизация переработки грузов: затаривание, консервация, формирование в партии, загрузка в контейнеры, погрузка в транспортные средства, штабелирование и собственно транспортирование.
При выполнении погрузочно-разгрузочных и траиспортно-складских работ имеют место следующие типы операций:
транспортирование грузов, осуществляющее связь между позициями хранения грузов, транспортио-грузовыми потоками и технологическим или вспомогательным оборудованием;
погрузочно-разгрузочные операции, связывающие транспортные потоки;
погрузочно-разгрузочные операции переработки грузов.
Транспортирование грузов осуществляется подвесными и напольными передвижными ПР (см. гл. 4).
Погрузочно-разгрузочные операции, связывающие транспортные потоки.
Рис. 51. Промышленный робот для связи двух конвейеров:
/ — лотковый наклонный конвейер; 2 — система управления роботом; 3 — лотковый наклонный конвейер; 4 — подвесной конвейер; 5, 7 — кантователи: 6 — робот
Наиболее широкое применение находят ПР при автоматизации погрузочно- разгрузочных операций, связывающих траиспортно-грузовые потоки (перенос объектов с одного конвейера на другой, съем деталей с конвейера и укладка их в тару или в ящик для последующей упаковки и т. п.). Типичный пример применения ПР для связи двух конвейеров показан иа рис. 51. Для связи транспортных потоков могут использоваться стационарные или передвижные ПР в напольном или подвесном исполнении. Почти все разработанные модели ПР могут быть использованы для этой цели.
Если к ПР поступают детали, расположенные упорядоченно в ориентирующей таре, то он может быть использован для установки иа начальную позицию автоматической лниии или для загрузки конвейера. В настоящее время разработаны опытные образцы ПР, обеспечивающие выбор неориентированных деталей из навала (например, ПР мод. УМ40Ф4.25.11 и «Адам- 02» конструкции ЭНИМСа), что открывает дополнительные возможности использования их для обслуживания начальных позиций, автоматических линий и загрузки конвейеров.
Автоматизация складских работ является одним из общепринятых реше-
ний по автоматизации операций приема, выдачи и хранения заготовок и готовых изделий в рамках гибкой производственной системы. Склады машиностроительных предприятий могут иметь различную конструкцию [47]. Для автоматизированных производственных систем наибольшее распространение получили склады, состоящие из стеллажей, выполненных из секций, одного или нескольких штабелеров, погрузрчио-разгрузочиых механизмов и транспортных устройств, обеспечивающих связь с основным технологическим оборудованием. Автоматизация всех траиспортио-складских операций, связанных с обслуживанием стеллажей склада, может быть обеспечена с помощью ПР.
В зависимости от конструкции склада и типа системы управления могут быть обеспечены следующие режимы работы: наладочный — осуществляется оператором с наладочного пульта, расположенного иа штабелере;
дистанционный — осуществляется оператором с центрального пульта управлении;
полуавтоматический по программе с предварительным набором — оператор вручную вводит программу для штабелера иа отработку комплекса действий в заданной последовательности;
автоматизированный — программа работы склада иа определенный период времени (для отработки определенного комплекса действий) разрабатывается заранее; после отработки одной программы переход к отработке другой или к работе в другом режиме осуществляется по команде оператора;
автоматический — с управлением от ЭВМ — обеспечивает запоминание поступивших на склад деталей, выдачу информации о местоположении отдельных партий заготовок и деталей, учет обработанных и необработанных деталей и степени заполнения склада, а также расчет последовательности обработки партий деталей иа стайках (в зависимости от наличия заготовок, инструмента, управляющих программ и готовности станков).
Штабелер, которым комплектуются склады, представляет собой каретку, перемещающуюся по двум коордииа-
Рис. 52. Робот-траисмаиипулятор для выполнения транспортно-складских работ
там вдоль стеллажей склада. На каретке установлена рука с грузовой платформой, способной выдвигаться в ячейки склада. Управление работой штабелера осуществляется с автономного пульта, с центрального пульта оператора или с рабочих мест станочников. Такие автоматизированные склады, обеспечивающие хранение и выдачу заготовок, деталей и инструмента, могут быть применены в производственных системах с различной серийностью выпуска продукции. Подробнее о конструкциях автоматизированных складов см. [47].
Для выполнения простейших складских операций могут быть применены роботы-траисмаиипуляторы. На рис. 52 показан пример конструктивной проработки склада, где детали хранятся в контейнерах, установленных в несколько рядов (один над другим) иа специально выделенной площадке. Контейнеры 3 с заготовками разгружаются роботом 1 с передвижных межцеховых или внутрицеховых транспортных средств 2. При этом электрокар 2 должен всегда устанавливаться на фиксированную позицию (наезжать задними колесами на гравитационный платик 4, опускание которого формирует сигнал вызова роботу /). Захватное устройство ПР оснащено тактильным щупом, который при контакте с контейнером, । установленным иа платформе электро- I кары, формирует сигнал на выполне-
ине операции захватывания. Рука ПР установлена на каретке, перемещающейся по монорельсу вдоль складской площадки. ПР обеспечивает выполнение следующих операций: загрузку- выгрузку транспортных средств, перемещение контейнеров вдоль складской площадки и складирование их в несколько рядов на фиксированных позициях, распределение контейнеров nd фиксированным позициям в соответствии с набором адресов, переданных с диспетчерского пульта, поиск контейнеров и установку их на приемосдаточные позиции. Эти функции обеспечивают возможность применения подобных ПР для обслуживания простейших складских площадок.
АНАЛИЗ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ
ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ РОБОТОМ ГРУППЫ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
При установке одного ПР к каждому станку (прессу, литейной машине и т. п.) простой основного оборудования, связанный с обслуживанием, может быть минимальным, однако это часто приводит к необоснованному увеличению числа ПР и снижению коэффициента их использования. При обслуживании роботом группы станков необходимо обеспечить снижение простоев как ПР, так и основного технологического оборудования.
При обслуживании одним ПР группы машин, работающих в режиме жесткой автоматической линии, их оптимальное количество, соотнесенное к одному ПР, устанавливают исходя из заданного темпа работы линии Тл и несовмещенного с работой основного оборудования времени /, затрачиваемого роботом для обслуживания одной технологической позиции,
(1)(1)В общем случае оптимальное число единиц основного технологического оборудования, вероятные значения его дополнительных простоев и коэффициент использования ПР могут быть
(1)
(1)
найдены построением упорядоченного ряда обслуживания, если известны конкретные значения Т^ и ^. Однако при широкой номенклатуре обрабатываемых деталей и частой смене объектов производства, а также при независимой работе оборудования целесообразно уже на стадии проектирования провести ориентировочную оценку показателей.
При закреплении за участком из п единиц оборудования, обслуживаемых одним ПР, номенклатуры деталей, длительность основного времени обработки которых Tt распределена в интервале а — b по закону Р = F (7), с достаточной для практики точностью можно считать, что вероятность обслуживания роботом в случайный момент времени 1-го станка
Вероятность совпадения периода обслуживания А единиц оборудования равна произведению вероятностей
Р1; 2; к " Р1Р2Р3:: Рк-
Простои основного оборудования участка:
при обслуживании роботом двух станков
при обслуживании роботом участка из трех станков
^3 = Р1; 2 + ^2; 3 + Р3; 1Р1; 2;з!
при обслуживании участка из четырех станков
Л4 = 6 (Р1; 2 Р1; 2; 3) ++ 4(2Р1;2;3-Р1:2;3;4) ++ 3^1, 2, 3,4.
Средние значения величин Рх; Pv 2; Рр 2. 3 и т. д. могут быть найдены исходя из закона распределения Р = = F (7). При подстановке т = T/t получим ь
= J т^тг w <<т.<3>
а
Для большинства законов распределения вычисление интеграла в квадратурах затруднительно, и для нахождения искомых значений следует пользоваться методами численного интегрирования на ЭЦВМ.
Коэффициент использования ПР при обслуживании п единиц оборудования
где Пп — суммарные простои участка.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ экономической ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Общие положения. Оценка экономической эффективности новой техники (в том числе и ПР) должна производиться на основе положений методики [22] с учетом отраслевых методических указаний и инструкций по конкретным видам техники, разработанных на ее базе. Рекомендации по расчету экономической эффективности ПР с учетом социальных факторов, сопутствующих процессу создания и внедрения роботов, этапы и последовательность расчетов, приводимые в этом разделе, основаны на общих методических положениях общегосударственных и отраслевых документов, устанавливающих порядок определения эффективности новой техники [22, 29].
На стадии проектирования и освоения выпуска ПР для технико-экономического обоснования выбора конструкции основными критериями оценки экономической эффективности являются экономический эффект от применения одного ПР за весь срок его эксплуатации; экономический эффект иа весь объем производства ПР в расчетном году *; дополнительный эко-
* При серийном выпуске ПР за расчетный год принимают второй год с начала их промышленного производства. При разовом выпуске ПР экономический эффект определяют иа объем производства по заказу (договору).
иомический эффект, получаемый за счет социальных факторов, связанный с изменением условий труда рабочих, — так называемый дополнительный социально-экономический эффект; срок окупаемости дополнительных капитальных вложений изготовителя и потребителя ПР.
На стадии внедрения ПР основными критериями оценки экономической эффективности служат годовой экономический эффект, получаемый потребителем при эксплуатации одного ПР; дополнительный социально-экономический эффект; срок окупаемости дополнительных капитальных вложений потребителя.
Экономическую эффективность новой техники устанавливают при сопоставлении капитальных вложений, связанных с приобретением оборудования, и себестоимости продукции, производимой при помощи этого оборудования, по двум вариантам: новому и базовому.
При определении экономической эффективности ПР следует рассматривать как машины широкого назначения, отличительным признаком которых является способность к переналадке. Класс ПР совмещает в себе признаки средств автоматизации вспомогательных операций (подъемно-транспортные промышленные роботы — ПТПР) и признаки, присущие основному технологическому оборудованию (производственные промышленные роботы — ППР).
Экономический эффект от создания и применения ППР рассчитывают так же, как и эффект от применения основного технологического оборудования новых типов (обрабатывающих машин, сварочных, гибочных или сборочных автоматов и т. п.).
ПТПР, предназначенные для обслуживания основного технологического оборудования, должны рассматриваться как составляющие комплекса «основное технологическое оборудование — робот».
Экономическую эффективность ПТПР, выполняющих транспортные или складские операции, определяют, сравнивая с эффективностью машин или механизмов аналогичного назначения.
Универсальные ПР (УПР) совмещают в себе признаки, присущие средствам автоматизации вспомогательных операций и основному технологическому оборудованию.
Дополнительный социально-экономический эффект от использования ПР представляет собой экономию, получаемую за счет сокращения затрат на здравоохранение и социальное обеспечение в связи с уменьшением травматизма и профтехзаболеваниЙ, снижения потерь вследствие текучести кадров и потерь, связанных с особенностями участия человека в производственном процессе (утомляемость, нестабильность качества продукции, неритмичность работы в течение смены и т. п.).
При расчете экономической эффективности ПР по всем позициям, не являющимися специфическими для машин данной категории, следует руководствоваться положениями, содержащимися в работе [22]. Сопоставление, согласование и утверждение расчетов должны производиться в соответствии с отраслевыми инструкциями.
Выбор базы сравнения для определения эффективности ПР. На стадии проектирования и освоения производства ПР за базу сравнения принимают показатели лучшей техники, имеющие сопоставимые технические параметры. Поэтому при выборе базового варианта необходимо сформулировать все конструктивно-технологические требования к новому ПР, позволяющие установить соответствие функциональных возможностей разрабатываемого робота предполагаемой области применения.
В качестве базового варианта при сравнении принимают ПР с сопоставимыми технологическими возможностями и техническими показателями.
В случае отсутствия аналога в СССР (или за рубежом) в качестве базы сравнения принимают:
для ППР — передовое технологическое оборудование, используемое для выполнения тех же операций;
для ПТПР, предназначенных для работы в комплексе с технологическим оборудованием, — те же модели оборудования, ио с ручным обслуживанием;
для ПТПР, работающих автоиомио и выполняющих складские или транспортные операции, — специальное траиспортио-складирующее оборудование или ручные операции;
для УПР, когда область их применения оговорена техническим заданием, — оборудование, выбранное в зависимости от назначения УПР.
Если область применения УПР ие установлена, расчет должен производиться для нескольких вариантов использования УПР — как в качестве ППР, так и ПТПР. Экономический эффект от создания УПР определяют в этом случае по средним квадратическим показателям, полученным в результате серии расчетов.
На стадии внедрения ПР в производство в качестве базового варианта при сравнении принимают заменяемую технику.
Варианты баз сравнения, выбираемые для оценки экономической эффективности ПР, приведены на рис. 53.
При выборе базового варианта общими для всех групп ПР параметрами сопоставимости являются основные технические показатели: грузоподъемность (кг), число степеней подвижности, объем рабочей зоны (м3), погрешность позиционирования (± мм), коэффициент совершенства /(с и комплексный показатель надежности Кн конструкции. Дополнительными параметрами сопоставимости являются: для ППР — номенклатура выполняемых операций и время их выполнения; для ПТПР — то же и номенклатура моделей обслуживаемого оборудования.
Технические показатели базовой и новой модели ПР можно сравнивать с помощью условного коэффициента совершенства конструкции ПР Кс и комплексного показателя надежности Кн-
Кс =
=KiKiiKiiiKivKvKviKviiKviii,
(5)
где Ку = V2/Vi — коэффициент, учитывающий объем рабочей зоны; У2 = = (1 ± 0,3) V,; ^н = /Ц1/7Ц> - коэф- фициент, учитывающий цикл ПР (время выполнения заданного объема опера-
Базовый вариаитБазовый вариаитна стадии проектированияиа стадии внедренияи освоения выпускаБазовый вариаитБазовый вариаитна стадии проектированияиа стадии внедренияи освоения выпускаРис. 53. Базовые варианты для сравнения прн оценке экономической эффек тивиости промышленных роботовРис. 53. Базовые варианты для сравнения прн оценке экономической эффек тивиости промышленных роботовций): /Цг (Ц1; Л1П = tHJtHi - коэф- фициент, учитывающий затраты времени на переналадку ПР: ?На tHi;
Базовый вариаитБазовый вариаит
на стадии проектированияиа стадии внедрения
и освоения выпуска
Базовый вариаитБазовый вариаит
на стадии проектированияиа стадии внедрения
и освоения выпуска
Рис. 53. Базовые варианты для сравнения прн оценке экономической эффек тивиости промышленных роботов
Рис. 53. Базовые варианты для сравнения прн оценке экономической эффек тивиости промышленных роботов
KIV= 62/61 — коэффициент, учитывающий грузоподъемность Q одной руки ПР: Qa = (1 ± 0,2) Qi; Ку = = поб /лоб — коэффициент, учитывающий количество оборудования (или рабочих позиций) п0^ обслуживаемого одним ПР в составе комплекса; Kyi = = Д^Дз — коэффициент, учитывающий погрешность позиционирования Д: Л2 < Др KV11 = пНа/лН1 - коэффи- циеит, учитывающий номенклатуру моделей оборудования, которое способен обслужить ПР (либо номенклатуру
операций, выполняемых роботом): пНа> > "н,: *vni = Дг/Д! — коэффициент, учитывающий число степеней подвижности т] ПР: т]2 = Th ± 2.
Комплексный показатель надежности конструкции
^ = Т^ТГ 161
где То — наработка иа отказ, ч; Тв— среднее время восстановления работоспособности ПР, ч.
ПР может быть рекомендован для разработки, если Кс> 1, а КНд^ КН1,
Определение дополнительного социально-экономического эффекта. Со-
циально-экономический эффект Эс от применения ПР представляет собой сумму экономии, получаемой за счет следующих факторов:
сокращения потерь (выражаются в стоимости условно-недоданной продукции), связанных с текучестью рабочей силы и с участием человека в производственном процессе, т. е. сокращения внутрисменных потерь вследствие утомляемости рабочего (перерывы на отдых, брак, неравномерность выработки и т. д.) и годовых потерь из-за временной нетрудоспособности (заболеваемости, травматизма) и отсутствия рабочего на рабочем месте по причинам, не связанным с временной нетрудоспособностью;
сокращения затрат на социальное обеспечение и все виды доплат и льгот в связи с улучшением условий труда и уменьшением числа производственных рабочих в результате применения ПР.
Некоторые составляющие (Этяж —
экономия за счет перевода рабочих с оплаты по одной тарифной сетке на оплату по другой, и Эстрах— экономия за счет снижения затрат на социальное страхование и здравоохранение вследствие сокращения числа производственных рабочих) учитывают при расчете экономии заработной платы в составе годовых эксплуатационных издержек потребителя. Остальные составляющие, образующие так называемый дополнительный социально-экономический эффект Эсд, рассчитывают отдельно.
Величину дополнительного социально-экономического эффекта учитывают при определении экономического эффекта от создания и использования ПР на стадии проектирования и при расчете годового экономического эффекта от внедрения ПР.
Расчет экономической эффективности применения ПР рекомендуется вести в соответствии с методическими указаниями [22 J.
ГлаваГлаваОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Глава
Глава
Рациональная эксплуатация роботизированных комплексов (РК) включает мероприятия по обеспечению безопасности и безаварийной работы оборудования, по ремонту оборудования, наладке и обслуживанию его, контролю качества выпускаемой продукции, организации административно-технического управления, оплаты труда и т. п. Решение этих вопросов должно быть подчинено обеспечению эффективности работы комплекса и прежде всего предупреждению неожиданных выходов оборудования из строя и сокращению вызываемых простоев оборудования и убытков. В общем виде разработка системы рациональной эксплуа- рации автоматизированных комплексов с применением ПР аналогична задачам, решаемым при эксплуатации автоматических линий и автоматизированных участков. Поэтому в дальнейшем рассматриваются те вопросы эксплуатации ПР, которые являются специфическими для машин этого типа.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Безопасность персонала, работающего с комплексами, в состав которых входят ПР, обеспечивают с помощью различных мероприятий, целью которых является предупреждение аварийных и опасных для здоровья человека ситуаций. ПР, выполняющие манипуляционные действия и транспортные перемещения в пределах РК, являются устройствами повышенной опасности и могут стать основным источником травматизма обслуживающего персонала.
Общие вопросы построения систем безопасности при работе РК. Основными причинами возникновения аварийных ситуаций роботизированных
комплексов могут явиться неправильные (непредусмотренные) движения ПР во время обучения и автоматической работы, в том числе погрешность позиционирования рабочих органов; авария технологического оборудования на участке; ошибочные действия оператора во время наладки и ремонта; доступ человека в рабочее пространство ПР при его работе в автоматическом режиме; нарушение номинальной грузоподъемности ПР; неудобное и тесное размещение технологического оборудования, пультов управления, тар, накопителей и транспортных средств на участке; размещение пультов управления внутри рабочего пространства ПР и отсутствие специального ограждения его; отключение при аварийной остановке ПР устройств, перерыв в работе которых связан с возможностью травмирования персонала; отсутствие четкой информации оператору о ситуациях на участке и причинах возникновения неполадок.
Безопасность при эксплуатации роботизированных комплексов достигается за счет их рациональной планировки, безопасности и безаварийной работы оборудования, а также с помощью специальных устройств, обеспечивающих безопасность обслуживающего персонала. Главная цель этих мероприятий и устройств состоит прежде всего в исключении возможности одновременного нахождения человека и механизмов робота в одном месте рабочего пространства.
Планировка комплексов оборудование — робот, роботизированных участков и линий должна обеспечивать свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к ПР, основному и вспомогательному технологическому оборудованию, к органам управления и аварийного отклю-
5)5)комплексов:комплексов:/ — станок; 2 — ПР/ — станок; 2 — ПРчения всех видов оборудования и механизмов, входящих в состав. Желательно, чтобы органы управления и аварийных блокировок были размещены на общем пульте управления и дублированы вдоль фронта оборудования по трассе возможных перемещений обслуживающего персонала.
5)
5)
комплексов:
комплексов:
/ — станок; 2 — ПР
/ — станок; 2 — ПР
При планировании РК необходимо обеспечить нормальные условия освещения и обзора для оператора.
Планировка РК (участков, линий) зависит также от типа используемого основного технологического оборудования, его компоновки, формы, размеров и расположения рабочих зон, уровня автоматизации оборудования, надежности его работы и степени информационного обеспечения; от компоновки и структурно-кинематической схемы ПР, а также от уровня его информационного оснащения. Например, требованиям обеспечения свободного доступа к оборудованию и его осмотра в большей степени соответствуют подвесные передвижные ПР, в том числе ПР, рабочие зоны которых не совмещены с рабочими зонами оператора. Оснащение ПР развитой системой информации о состоянии внешней среды также способствует улучшению условий безопасности обслуживающего персонала и безаварийной работе оборудования в составе РК*
С точки зрения обеспечения безопас
ности обслуживающего персонала следует рассмотреть три типа планировок РК, характеризующихся расположением рабочих зои ПР и операторов (рис. 1).
Комплексы, исключающие возможность появления оператора в пределах рабочей зоны ПР при его автоматической работе, показаны на рис. 1, а. Обычно это комплексы с круговым ограждением, при раскрытии створки которого посылается командный сигнал на останов npt К числу таких комплексов относятся и те, в которых использованы ПР, встроенные в основное технологическое оборудования. Требуемые переналадки и коррекция работы РК должны осуществляться на пультах оператора вне рабочей зоны ПР. Ограждение ие должно затруднять визуальный контроль оператора за работой РК*
Устранение поломок и необходимую профилактическую работу осуществляют при выключении автоматического режима.
Комплексы с совмещением рабочих зон оператора и ПР показаны на рис. I, б. В таких комплексах требуется принимать специальные меры безопасности обслуживающего персонала. Это комплексы с автономными ПР, осуществляющими единичное или групповое обслуживание оборудования. Если такие комплексы оснащены ПР*
работающими по жесткой программе, то появление человека в рабочей зоне робота должно вызывать автоматическую блокировку его работы. При использовании ПР с гибким управлением (в том числе адаптивных ПР) последовательность и порядок отработки кадров управляющей программы не задаются исходно, а определяются в процессе функционирования на основании информации, поступающей с оборудования, входящего в состав комплекса (например, участки типа АСВР, см. гл. 6). При совмещении рабочих зон оператора и ПР в адаптивных РТК с гибким управлением остановка движений ПР должна осуществляться только в той точке (зоне) рабочего пространства, где находится оператор.
Комплексы с разделением рабочих зон оператора и ПР, например, когда ПР загружает оборудование с тыла, а оператор перемещается вдоль фронта станков, представлены на рис. 1, в. И в этом случае появление человека в рабочей зоне ПР должно вызывать блокировку работы робота автоматически.
Устройство защиты РК должны формировать командный сигнал на останов движений ПР в опасной для человека зоне его рабочего пространства. Для формирования такого командного сигнала устройства защиты должны осуществлять регистрацию пространственного положения ПР и отдельных его механизмов, а также местонахождения обслуживающего персонала при появлении его в рабочей зоне ПР. Снятие сигнала должен выполнять сам оператор, осуществляющий наладку и обслуживание РТК.
Конструкция ПР должна учитывать условия эксплуатации и особенности окружающей среды, которые могут повлиять на обеспечение надежности, безаварийности и безопасности работы. При эксплуатации в условиях агрессивных сред ПР должен быть поставлен в соответствующем защитном исполнении с учетом требований ГОСТ 12.1.004—85; ГОСТ 12.1.010—76, ГОСТ 12.1.011—78; ГОСТ 12.2.020—76 и ГОСТ 12.2.021—76. Внезапное отключение питания не должно приводить к повреждению ПР или травми
рованию обслуживающего персонала. Захватное устройство при отключении питания должно удерживать объект манипулирования. Сигнально- предупредительная окраска и знаки безопасности, наносимые на ПР, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.027—76. Основные требования к элементам конструкции должны соответствовать ГОСТ12.2.003—74. При выборе средств аварийной и предупредительной сигнализации следует отдавать предпочтение звуковым сигналам.
Пульт управления ПР должен размещаться вне рабочей зоны в месте, обеспечивающем хорошее наблюдение за работой ПР и оборудования, входящего в состав РК-
Организация РК, автоматизированных участков и линий должна предусматривать максимальную механизацию и автоматизацию вспомогательных операций, связанных с воздействием на работающих опасных и вредных факторов. Ограждение, знаки безопасности и сигнальные цвета, наносимые на оборудование РК, должны отвечать ГОСТ 12.4.026—76. Расстояние ограждения РК от границ рабочей зоны ПР должно быть не менее 0,8 м.
При перемещении объектов манипулирования над рабочими местами, проходами и проездами под трассой ПР необходимо предусматривать защитные сетки, экраны или другие устройства. Если РК оснащен несколькими пультами управления, необходимо предусматривать соответствующие блокировки, исключающие возможность параллельного управления от различных пультов.
Автоматические линии и автоматизированные участки с применением ПР должны оснащаться кнопками аварийных блокировок работы ПР и оборудования других видов. Кнопки аварийных блокировок должны быть расположены в пределах рабочей зоны оператора на расстоянии не более 4,0 м одна от другой.
К работе по наладке и эксплуатации РК допускаются только лица, прошедшие специальную подготовку. Контроль за мероприятиями, н средствами обеспечения безопасности и соблюде-
иием персоналом требований техники безопасности должен осуществляться службой безопасности предприятия. Рациональные режимы труда и отдыха персонала, обслуживающего конкретные РК, регламентируются на основе межотраслевых и ведомственных нормативов.
Общие требования безопасности регламентируются ГОСТ 12.2.072—82.
Специальные устройства обеспечения безопасной и безаварийной работы оборудования РК* Устройства контроля отработки управляющей программы (УП) предназначены для проверки правильности выполнения ПР заданных перемещений. Способы этого контроля определяются конструкцией ПР, используемым типом привода и системы управления. В ПР со следящим приводом контроль УП обеспечивается датчиками обратной связи. В ПР с разомкнутой системой управления могут применяться различного рода устройства контроля правильности отработки геометрической информации.
В том случае, когда ошибка позиционирования накапливается постепенно, например в результате каких- либо систематических погрешностей в работе устройства ЧПУ, применяют контроль позиционирования ПР в особых точках внутри автоматизированного комплекса. Как правило, такие точки связаны с размещением отдельных единиц основного и вспомогательного технологического оборудования; например точка исходной позиции перед сканированием пространства тары при адаптивном разборе навала, исходная позиция перед заходом в станок при его загрузке (выгрузке) и т. п. При малом числе контрольных точек (2—3 по каждой координате) используют специальным образом настроенные предельные выключатели, располагаемые на самих ПР. Увеличение контрольных точек приводит к необходимости размещения чувствительных элементов в пределах всего РК-
Устройства контроля параметров , взаимодействия со средой обеспечивают сокращение тяжести последствий аварийных ситуаций. Эти устройства должны осуществлять аварийную блокировку работы ПР при воздействии иа отдельные его элементы предельных |
усилий со стороны обслуживаемого оборудования. Для этого часто рекомендуются силовые (момеитиые) датчики. В зависимости от конструкции ПР могут быть применены и другие, более простые устройства.
Захватные устройства часто оснащаются защитными скобами, представляющими собой тактильные датчики иа основе микропереключателей, срабатывающие при контакте захвата с препятствием иа пути его перемещения.
Помимо описанных выше устройств на общие показатели эксплуатационной надежности и безопасности работы влияет степень приспособляемости ПР к изменяющимся параметрам внешней среды, т. е. доля адаптивного управления в общем времени управления и развитость информационного оснащения. Адаптивное управление, особенно иа входных позициях роботизированных комплексов, позволяет избежать аварий и поломок при неточном пози- циоиироваиии заготовок иа входе участка, а также при отклонениях формы и размеров заготовок.
Ограждение рабочей зоны ПР может быть выполнено иа основе устройств, использующих различные контактные, силовые, ультразвуковые, индукционные, светолокациоииые и другие датчики. К числу таких устройств относят трапики, переходные мостики, буфера и т. п. Исходя из требований малой стоимости при высокой эксплуатационной надежности можно рекомендовать: контактные либо бесконтактные выключатели (дли ПР с разомкнутой СПУ) для определения простраиствеи- иого положения ПР и отдельных его звеньев датчики положений отдельных степеней подвижности (дли ПР со следящим приводом);
светолокациоииые датчики (например, датчики, работающие иа просвет) для определения местоположении человека в рабочей зоне ПР.
В ЭНИМСе разработана система светозащиты рабочей зоны ПР, вы- полиеииая по модульному принципу с применением светолокациоииых датчиков. Система обеспечивает эффективную защиту человека при любых конфигурациях РК. В состав системы входят стойки светоизлучателей и фото- приемников, применяемых попарно,
а также блок логических преобразователей.
Конструктивно стойка светоизлуча- теля содержит собственно излучатель, сигнальный светофор и кнопку сброса. Стойка фотоприемиика содержит приемник, сигнальный светофор, кнопку сброса и плату усиления выходного сигнала фотоприемиика. Назначение стоек излучателей и фотоприемииков состоит в регистрации момента появления человека в соответствующей зоне рабочего пространства ПР.
Блок логических преобразователей (БЛП) осуществляет логическое преобразование сигналов фотоприемииков и сигналов, характеризующих местонахождение ПР, в соответствии с конкретной применяемой схемой роботи- зироваииого производственного участка и вырабатывает соответствующий командный сигнал аварийной остановки движения ПР и сигнал сброса этой команды.
Информация о местонахождении ПР поступает иа БЛП с бесконтактных микровыключателей, располагаемых вдоль всего рабочего пространства ПР иа монорельсе. Максимальное число анализируемых зои местонахождения ПР равно 12.
Изменение логики преобразования сигналов БЛП в соответствии с требуемой конфигурацией роботизированного участка осуществляется путем требуемой замены печатных плат БЛП.
На рис. 2 приведены типовые конфигурации участков и размещение иа иих светолокациоииых стоек.
Устройство работает следующим образом. Пересечение светового луча при входе человека в зону рабочего пространства приводит к включению всех л ам поч ек-светофор ов стое к, огр а и ич и- вающих эту зону.
Если в этом случае ПР находится в этой зоне либо входит в нее, что регистрируется соответствующими бесконтактными выключателями, то формируется команда иа аварийное торможение и выключение движения робота, которая поступает с БЛП в устройство ЧПУ, вызывая прекращение движения ПР.
При необходимости может быть вновь дано разрешение на отработку прерванной программы ПР путем сознатель-
Рис. 2. Типовые планировки роботизированных комплексов и размещение иа иих светолокациоииых стоек:
1 — основное технологическое оборудование; 2 — промышленный робот; 3 — излучатель; 4 — приемник
иого нажатия человеком иа одну из кнопок «сброс», находящихся на стойках, ограничивающих запрещенную зону ПР. Вместе с тем для увеличения безопасности обслуживающего персонала предусматриваются дополнительные устройства. Одно из иих — выдвижные упоры, располагаемые в местах, ограничивающих рабочую зону ПР. Эти упоры выдвигаться могут как по команде оператора, так и по сигналу устройства светозащиты при появлении в данной зоне человека и препятствуют перемещению робота в эту зону. Могут использоваться и другие дублирующие устройства.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ПРАВИЛА ПРИЕМКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
При проведении испытаний ПР следует рассматривать их как машины широкого назначения, отличитель-
ными признаками которых являются:
способность к переналадке для выполнения действий, отличающихся последовательностью, скоростью, величиной и точностью перемещений исполнительных органов;
способность к взаимодействию с объектами внешней среды, в том числе способность сохранения динамических параметров процесса манипулирования при изменении свойств (например, массы) перемещаемых объектов; адаптация к изменению окружающей среды и т. п.;
особенности динамики исполнительных органов, являющихся пространственными механизмами со многими степенями подвижности и незамкнутой кинематической цепью;
соответствие функциональных возможностей ПР и его систем технологическому назначению робота, который может относиться к группе производственных, подъем но-транс портных или универсальных ПР;
соответствие требований техники безопасности предполагаемой области применения.
При проведении любых видов испытаний следует предусматривать проверки, отражающие все перечисленные особенности ПР.
ПР могут подвергаться всем видам испытаний, регламентированных ГОСТ 16504—81.
Вид испытаний обусловливает совокупность определяемых показателей ПР и осуществляемых проверок, метод их определения и проведения, а также необходимые измерительные средства.
Классификация и определение видов технического контроля и испытаний ПР принимаются в соответствии с ГОСТ 16504—81. В зависимости от этапа разработки и стадии освоения производства ПР должны подвергаться различным видам испытаний (табл. 1).
Образец для испытаний0" о вс о № У ° з, 2 о X 2 » у О К Ь О.”сёО к вс5 у ®4 А о 4Г Xв = вс® у л О.Ч3о 2о.2 я о К о S h оX ВС оO.S •К и3О В X нОпытный| *-(--(--(--(-——Из установочной (первой промышленной) серии| *————При серийном производстве—। *——* Целесообразностьпроведения устанавливается разработчиком.Образец для испытаний0" о вс о № У ° з, 2 о X 2 » у О К Ь О.”сёО к вс5 у ®4 А о 4Г Xв = вс® у л О.Ч3о 2о.2 я о К о S h оX ВС оO.S •К и3О В X нОпытный| *-(--(--(--(-——Из установочной (первой промышленной) серии| *————При серийном производстве—। *——* Целесообразностьпроведения устанавливается разработчиком.1. Виды испытаний, которым подвергаются различные образцы ПР1. Виды испытаний, которым подвергаются различные образцы ПРОбщие требования к испытаниям ПР. Требования к условиям, проведения испытаний. На месте проведения испытаний должны быть исключены резкие колебания температуры, шум, вибрации, помехи, наличие вредных газов, паров нт. п., превышающие нормативные значения и затрудняющие прове-
Образец для испытаний
0" о вс о № У ° з
, 2 о X 2 » у О К Ь О.”
сё
О к вс5 у ®
4 А о 4
Г X
в = вс® у л О.Ч
3
о 2
о.
2 я о К о S h о
X ВС о
O.S •
К и
3
О В X н
Опытный
| *
-(-
-(-
-(-
-(-
—
—
Из установочной (первой промышленной) серии
| *
—
—
—
—
При серийном производстве
—
। *
—
—
* Целесообразность
проведения устанавливается разработчиком.
Образец для испытаний
0" о вс о № У ° з
, 2 о X 2 » у О К Ь О.”
сё
О к вс5 у ®
4 А о 4
Г X
в = вс® у л О.Ч
3
о 2
о.
2 я о К о S h о
X ВС о
O.S •
К и
3
О В X н
Опытный
| *
-(-
-(-
-(-
-(-
—
—
Из установочной (первой промышленной) серии
| *
—
—
—
—
При серийном производстве
—
। *
—
—
* Целесообразность
проведения устанавливается разработчиком.
1. Виды испытаний, которым подвергаются различные образцы ПР
1. Виды испытаний, которым подвергаются различные образцы ПР
дение испытаний или влияющие на их результаты.
Испытания ПР следует проводить при нормальных значениях факторов внешней среды по ГОСТ 15150—69.
Для ПР, рассчитанных на работу в условиях высоких температур, запыленности, загазованности и влажности окружающей среды, испытания следует проводить в эксплуатационных условиях или в климатической камере, обеспечивающей имитацию перечисленных условий.
Порядок проведения испытаний регламентируется п. 4 и 5 ГОСТ 15.001—73. При этом приемочные испытания проводят, как правило, на заводе-изготовителе опытного образца ПР. В необходимых случаях испытания проводят в эксплуатационных условиях иа заводе-потребителе. По согласованию с заинтересованными организациями и предприятиями допускается проводить приемочные испытания и в других местах. Место проведения исследовательских и типовых испытаний определяется разработчиком или организацией (предприятием), которые проводят данные испытания.
Требования к испытуемым образцам ПР и их количество устанавливаются согласно ОСТ 2 Н02-3—76.
ПР должны передаваться для испытания в пригодном для эксплуатации состоянии, с полным комплектом принадлежностей, перечень которых оговорен в сопроводительной документации на ПР или изготовление которых предусмотрено техническим заданием (для приемочных испытаний, в том числе с комплектом принадлежностей, поставляемых за отдельную плату). Испытуемые образцы должны быть отрегулированы в соответствии с руководством по эксплуатации до той степени, которая исключала бы возможность изменения их свойств во время испытаний. Требование неизменности свойств образцов во время испытаний не распространяется на испытания на надежность.
При одновременном испытании нескольких образцов их установка должна исключать взаимное влияние друг на друга, а также влияние на средства измерения.
При проведении приемочных испы
таний для проверки исполнения технологических команд, а также с целью контроля всех предусмотренных устройств, обеспечивающих технику безопасности и безаварийную работу, вспомогательные (подъемно-транспортные) ПР должны испытываться с технологическим и вспомогательным оборудованием или со специальными стендами, имитирующими работу оборудования.
Технологические (производственные) ПР должны быть оснащены всеми необходимыми устройствами для осуществления технологического процесса (сварки, окраски, сборки и т. д.).
Требования к подготовке ПР к испытаниям. Для проведения испытаний ПР должен быть установлен в помещении, обеспечивающем его нормальную работу. Установка должна производиться в соответствии с требованиями, изложенными в руководстве по эксплуатации. Испытуемый образец должен быть заполнен эксплуатационными жидкостями и подсоединен к источникам энергии. На месте проведения испытаний должно быть обеспечено выполнение правил техники безопасности. Участок для проведения испытаний должен быть огражден, а в проходе установлены предупредительные надписи, запрещающие вход на участок посторонним лицам. На полу красной полосой шириной не менее 100 мм должна быть отмечена граница рабочего пространства ПР (если указанное пространство не ограничено другими средствами). В рабочем пространстве не должны находиться посторонние лица, предметы и оборудование, препятствующие или ограничивающие движения ПР. Оборудование и приборы, приме няемые при испытаниях, должны быть заземлены. Должно быть обеспечено удобство визуального контроля за ПР, а обслуживание и наладка ПР должны производиться только лицами, прошедшими обучение и инструктаж по технике безопасности. При работе в автоматическом режиме у пульта управ ления должен находиться оператор.
При первых же признаках неполадок и сбоев ПР должен быть немедленно выключен; повторное включение допускается после выявления причин неисправностей и их устранения.
Требования к средствам измерений. Средства измерения, применяемые для проверок и исследований ПР, должны быть аттестованы в установленном порядке и иметь соответствующий паспорт. При установлении результатов измерения должны вноситься поправки, учитывающие погрешность примененных средств измерений в соответствии с паспортными данными. Жесткость оправок, стоек и державок должна быть такой, чтобы деформации их под действием измерительного усилия и веса измерительного прибора были пренебрежимо малы по сравнению с допуском на проверяемый параметр. Средства измерения, применяемые для проверки точностных свойств ПР, должны соответствовать общим требованиям, изложенным в ГОСТ 8—82. Проверки, выполняемые при приемочных испытаниях, следует осуществлять, по возможности, простейшими измерительными средствами.
В качестве регистрирующей аппаратуры рекомендуется использовать аналоговые регистраторы промышленного типа, а также измерительно-вычислительные системы и комплексы. При выборе датчиков рекомендуется принимать уровень максимально допустимой погрешности измерений не более 1—6 % . /
Оформление результатов испытаний. Результаты приемочных испытаний оформляют актом и протоколом приемки по формам, приведенным в ОСТ 2 Н02-3—76. Оценку результатов испытаний производят в соответствии с требованиями, приводимыми в методиках испытаний конкретных моделей ПР.
В разделах протокола приводят только основные результаты испытаний. Таблицы, графики, схемы и т. п. оформляют в виде приложений к протоколу. Протокол должен содержать перечень неполадок и неисправностей, выявленных в процессе испытаний.
Результаты исследовательских испытаний оформляют в виде отчетов, утверждаемых руководством организации или предприятия, проводившего испытание.
Результаты аттестационных испытаний оформляют в виде документов по формам, приведенным в инструк
циях о порядке аттестации продукции предприятий соответствующих отраслей.
Результаты периодических испытаний оформляют протоколом по форме, приведенной в ГОСТ 15.001—73.
Результаты типовых испытаний оформляют протоколом, утверждаемым руководством предприятия-изготовителя.
Требования к проведению отдельных видов испытаний. Предварительные, приемочные и аттестационные испытания проводят по единым программам и методикам.
Приемо-сдаточные испытания проводят по программе, представляющей собой выборку из программы приемочных испытаний.
Объем приемочных испытаний должен быть минимальным, но достаточным для получения результатов, позволяющих оценить технико-экономический уровень ПР и сделать вывод о его пригодности к серийному производству. Приемочные испытания следует проводить при наиболее неблагоприятном сочетании определяемых параметров, допускаемом технической документацией (максимальные скорости и вылеты исполнительных устройств, номинальная грузоподъемность и т. д.).
Основными этапами приемочных испытаний являются проверка соответствия состава и комплектности опытного образца документации и. соответствия показателей ПР требованиям стандартов, техническим условиям и руководству по эксплуатации; испытание на холостом ходу; испытание под нагрузкой; проверка соответствия опытного образца нормам точности; проверка качества изготовления базовых деталей, качества сборочно-монтажных работ и внешней отделки; испытание всех принадлежностей и приспособлений; сравнительные испытания на производительность.
Особое внимание следует обращать на действие блокировок и устройств, обеспечивающих безопасную и безаварийную работу, в том числе невозможность присутствия человека в зоне работы ПР; надежность захватывания и удержания объекта манипулирования, в том числе при внезапном от-
ключении источника энергии; правильность взаимодействия ПР с технологическим оборудованием; ограничение максимальных перемещений исполнительного устройства.
Проверку осуществляют не менее чем пятикратным включением блокировок.
Грузоподъемность проверяют путем переноса в автоматическом режиме на наибольших скоростях заготовок номинальной массы. Число циклов — не менее 10. Цикл работы должен включать максимальные перемещения по всем координатам при наиболее неблагоприятном сочетании переносных движений. Визуально контролируются возможность осуществления всех движений, отсутствие выпадания и проскальзывания заготовок, отсутствие поломок и неисправностей исполнительного устройства.
Средние и максимальные скорости перемещений проверяют при работе в автоматическом режиме путем фиксирования:
при определении средних скоростей— времени двойного хода (вперед-назад, вверх-вниз, по часовой стрелке— против часовой стрелки) при максимальных перемещениях с заготовкой номинальной массы без выдержек времени в конце ходов. Число двойных ходов по каждой степени подвижности — не менее пяти;
при определении максимальных скоростей — времени перемещения иа отрезке пути после окончания разгона и перед началом торможения.
Исходя из замеренного времени перемещений рассчитывают средние максимальные скорости.
Погрешность позиционирования проверяют одним из следующих методов: путем установки вала, удерживаемого захватом, в неподвижную втулку с горизонтальной или вертикальной осью. Разность диаметров вала и втулки должна соответствовать паспортной погрешности позиционирования. На валу и втулке не допускается наличие фасок;
определением погрешности позиционирования в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью индикаторов часового типа, установленных в точках позиционирования. По
грешность позиционирования в каждой из плоскостей, определяемая по разности показаний индикаторов, не должна превосходить паспортного значения.
По обоим из указанных методов погрешность позиционирования должна определяться для одной из точек рабочего пространства. Координаты точки указываются в методиках испытаний конкретных ПР. Проверка осуществляется в автоматическом цикле с заготовкой номинальной массы при наибольших паспортных скоростях. Программа должна включать движение по всем координатам и остановку в конце цикла на время, необходимое для снятия показаний (для второго метода).
Проверки норм точности следует выполнять после испытания на холостом ходу и в работе в соответствии с внутризаводскими приемо-сдаточными нормами. При указанных проверках отклонения от прямолинейности при осуществлении движений измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
В зависимости от исследуемых показателей программа исследовательских испытаний ПР включает: статические испытания, динамические испытания, испытания иа надежность, прочие испытания (по усмотрению разработчика).
При проведении испытаний на надежность исследуют свойства ПР, предусмотренные ГОСТ 27.002—83 (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и др.).
Периодические испытания проводят с целью сравнения качества серийных образцов, выпущенных в разное время. Периодическим испытаниям подвергают образцы, выдержавшие приемо-сдаточные испытания. Периодические испытания выполняют по программе приемочных испытаний, изложенной выше. Рекомендуемая периодичность испытаний — не реже одного раза в 2—3 года.
Аттестационные и сп ы-. т а и и я должны, как правило, совпадать с проведением ближайших по сроку периодических испытаний.
Типовые испытания проводят с целью оценки эффективности изменений, внесенных в серийные образцы. Их проводят по программам и методикам, разработанным в соот- ствин с требованиями приемочных и исследовательских испытаний в объеме, необходимом для- проверки функциональной работоспособности измененной составной части ПР и оценки влияния этой части на работу ПР в целом.
Типовые испытания не проводят, если внесенные изменения не меняют функциональной работоспособности ПР (например, изменение конструкции крышки, замена комплектующего изделия на равноценное и т. п.).
Общие правила приемки и методы испытаний ПР регламентируются ГОСТ 26053—84.
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Структурная схема и порядок проведения работ, выполняемых заказчиком и разработчиком при подготовке производства к применению ПР и создании роботизированных технологических систем (РТС), приведены иа рис. 3.
Правила выбора оборудования и средств технологического оснащения, комплектующих РТС. Основное технологическое оборудование выбирают по параметру, в наибольшей степени выявляющему функциональное назначение и технические возможности данного типа оборудования. При разработке усовершенствованного технологического процесса выбор нового или сохранение действующего оборудования обусловлены увеличением объема выпуска продукции, повышением качества изделий, снижением уровня издержек, обеспечением гибкости производственного процесса, улучшением условий труда, техники безопасности и промышленной санитарии.
Оборудование, входящее в состав РТС, по возможности, должно быть
однотипным, так как содержание такого оборудования обходится дешевле. При проектировании новых моделей следует придерживаться принципов агрегатного построения и широкой унификации с оборудованием, действующим на предприятии.
Прежде чем приступить к выбору моделей оборудования для проектируемого технологического процесса, необходимо оценить, можно ли использовать действующее оборудование в новых условиях. Должна быть проведена оценка физического состояния оборудования и его технических показателей.
При списании устаревшего оборудования следует определить техникоэкономическую целесообразность использования в структуре РТС его отдельных деталей и механизмов.
Основное технологическое оборудование, предназначенное для выполнения конкретных операций (станки, прессы и т. д.), должно отвечать требованиям, сформулированным в гл. 5.
Выбор моделей ПР должен сопровождаться расчетом экономической эффективности его применения в конкретных условиях работы РТС согласно методике, изложенной в гл. 5.
В зависимости от условий производства РТС могут комплектоваться ПР различных типов, выбранными из числа существующих моделей (см. гл. 4), или конструкциями, специальнЪ разработанными для конкретных целей. При отсутствии ПР с необходимой технической характеристикой, одновременно с заданием на РТС необходимо разработать техническое задание на проектирование и создание новой конструкции ПР.
В зависимости от назначения к ПР предъявляются специальные требования (см. гл. 4).
Выбор или разработка захватных устройств и инструмента, комплектующих ПР, осуществляется после разработки технологического процесса. Типы, технические требования, методы расчета и рекомендуемые параметры захватных устройств и инструмента приведены в гл. 3.
Конструкции оснастки и вспомогательных устройств, входящих в со-
став РТС, разрабатывают с учетом материала, массы, формы и типоразмеров деталей; параметров и конструктивных особенностей поверхностей изделия, влияющих на конструкцию оснастки, в том числе базовых поверхностей для установки в рабочей зоне оборудования и поверхностей для захвата рукой робота; технологических схем оборудования и фиксации деталей; характеристик основного технологического оборудования; характеристик ПР или другого загрузочного устройства; характера ориентации детали перед установом ее в рабочую зону оборудования, т. е. перед захватом ее рукой ПР (желательно, чтобы на позицию загрузки заготовка приходила ориентированной соответственно ее положению в рабочей зоне оборудования); серийности производства.
Технологическую оснастку выбирают в соответствии с ГОСТ 14.301—83. Порядок составления, согласования и утверждения технического задания на разработку новых конструкций технологической оснастки обусловлен ГОСТ 15.001—73. Правила выбора средств технологического оснащения процессов технического контроля обусловлены ГОСТ 14.306—73.
Анализ действующего производственного процесса. Последовательность работ, связанных с анализом производства с целью подготовки его к применению ПР, показана на рис. 3.
До анализа должна быть установлена характеристика данного производства, а именно:
тип производства (массовое, крупносерийное, среднесерийное, мелкосерийное);
организационные методы производства (поточные однопредметные и многопредметные, непоточные);
характер перемещения деталей по технологическому процессу (непрерывный, прерывистый);
специфические особенности данного производства (вредные условия труда, обработка специальных материалов И др.).
В результате анализа действующего
производства должны быть определены:
номенклатура деталей, обработка которых может быть осуществлена с применением ПР;
характеристики деталей и вид заготовок;
неиспользованные резервы и узкие места производственного процесса; выявлены потери, возникающие вследствие технических и организационных недостатков;
состав основного технологического оборудования и технические требования по его модернизации либо замена новыми моделями оборудования;
специфические особенности действующего производственного процесса, от которых зависит повышение его эффективности;
пути изменения организационной структуры производства;
пути усовершенствования технологического процесса обработки, механизации или автоматизации отдельных операций;
средства механизации и автоматизации труда, повышающие производительность, в том числе путем применения ПР;
число основных и вспомогательных рабочих, участвующих в производственном процессе обработки отобранной номенклатуры деталей до и после автоматизации;
планировка и размеры производственных площадей, занимаемых оборудованием до и после автоматизации;
методы организации и средства межстаночного транспортирования и складирования заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей до и после автоматизации;
методы контроля размеров и точности отобранной номенклатуры деталей до и после автоматизации;
характеристика отходов обработки и методы их удаления до и после автоматизации.
Предложения по применению ПР должны быть обоснованы результатами анализа существующего производственного процесса и предварительной оценкой ожидаемого экономического эффекта.
12 Козырев Ю.
Рис. 3. Схема проведения работ для создания автоматизированных систем с применением промышленных роботов
360 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
ОперацияХарактеристикаУсловное обозначениес участием рабочегобез участия рабочегоОсновная технологическаяЧасть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовкиСОВспомогательная технологическая(крометранспортирования)Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и не связанная с изменением формы, размеров или свойств заготовки (изделия)<(]ТранспортированиеПеремещение изделия по определенному маршруту—►—>Хранение (складирование)Пребывание изделия и а специально отведенном месте в определенных условияхн неориентированном видефв ориентированном виде♦фЗадержкаНахождение изделия иа некотором участке производственного процесса в ожидании следующей операции—1——1—ОперацияХарактеристикаУсловное обозначениес участием рабочегобез участия рабочегоОсновная технологическаяЧасть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовкиСОВспомогательная технологическая(крометранспортирования)Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и не связанная с изменением формы, размеров или свойств заготовки (изделия)<(]ТранспортированиеПеремещение изделия по определенному маршруту—►—>Хранение (складирование)Пребывание изделия и а специально отведенном месте в определенных условияхн неориентированном видефв ориентированном виде♦фЗадержкаНахождение изделия иа некотором участке производственного процесса в ожидании следующей операции—1——1—механической обработки де-механической обработки де-цессацессавала представлен ввала представлен в: 2. Условные обозначения операций, рекомендуемые при построении анализа производственного процесса: 2. Условные обозначения операций, рекомендуемые при построении анализа производственного процесса12е12еталей типа табл. 4.талей типа табл. 4.графическая схема технологического процесса должна сопровождаться чертежами заготовки (полуфабриката) и готовой детали.графическая схема технологического процесса должна сопровождаться чертежами заготовки (полуфабриката) и готовой детали.
Операция
Характеристика
Условное обозначение
с участием рабочего
без участия рабочего
Основная технологическая
Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки
С
О
Вспомогательная технологическая(кроме
транспортирования)
Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и не связанная с изменением формы, размеров или свойств заготовки (изделия)
<
(]
Транспортирование
Перемещение изделия по определенному маршруту
—►
—>
Хранение (складирование)
Пребывание изделия и а специально отведенном месте в определенных условиях
н неориентированном виде
ф
в ориентированном виде
♦
ф
Задержка
Нахождение изделия иа некотором участке производственного процесса в ожидании следующей операции
—1—
—1—
Операция
Характеристика
Условное обозначение
с участием рабочего
без участия рабочего
Основная технологическая
Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки
С
О
Вспомогательная технологическая(кроме
транспортирования)
Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного рабочего места и не связанная с изменением формы, размеров или свойств заготовки (изделия)
<
(]
Транспортирование
Перемещение изделия по определенному маршруту
—►
—>
Хранение (складирование)
Пребывание изделия и а специально отведенном месте в определенных условиях
н неориентированном виде
ф
в ориентированном виде
♦
ф
Задержка
Нахождение изделия иа некотором участке производственного процесса в ожидании следующей операции
—1—
—1—
механической обработки де-
механической обработки де-
цесса
цесса
вала представлен в
вала представлен в
: 2. Условные обозначения операций, рекомендуемые при построении анализа производственного процесса
: 2. Условные обозначения операций, рекомендуемые при построении анализа производственного процесса
12е
12е
талей типа табл. 4.
талей типа табл. 4.
графическая схема технологического процесса должна сопровождаться чертежами заготовки (полуфабриката) и готовой детали.
графическая схема технологического процесса должна сопровождаться чертежами заготовки (полуфабриката) и готовой детали.
При подготовке заявки и разработки технического задания на создание РТС следует сформулировать конкретные цели проведения работы, указать состав роботизированной технологической системы (комплекс, участок, поточная линия, цех и т. п.), ее назначение, характер связи с основным производством (в том числе с организацией его управления и транспортными потоками) и определить источники ожидаемого экономического и социального эффекта.
Анализ и отбор деталей, подлежащих обработке на РТС, производят в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. 5. При отборе деталей следует руководствоваться также положениями, учитывающими правила обеспечения технологичности конструкции изделий, а также ГОСТ 14.324—84 ЕСТПП, определяющим правила выбора объектов робЬтизации.
В результате отбора и группирования деталей по конструктивно-технологическим признакам, обеспечивающим типизацию технических и организационных решений в процессе производства, устанавливают детали- представители с общими для каждой из указанных групп признаками, для обработки которых требуется наибольшее количество основных и вспомогательных операций, характерных для изделий этой группы.
Применительно к деталям-представителям в дальнейшем проводят анализ действующего и разработку нового технологического процесса.
Анализ производственного процесса, разработка предложений . по его рационализации и автоматизации операций (в том числе с помощью ПР) должны предшествовать работам по составлению заявки и технического задания на создание РТС. Анализу можно подвергнуть как весь производственный процесс в целом (от получения заготовок и способа подачи их на обработку до выпуска готового изделия), так и его составные части и даже отдельные операции. Анализ выполняют с целью выявления особенностей производства данного изделия на конкретном предприятии, выявления неиспользованных резер
вов и узких мест, разработки рекомендаций по повышению рентабельности производства и сокращению трудовых затрат путем рационализации, механизации и автоматизации труда (в том числе и с помощью ПР). Для этого необходимо весь процесс расчленить на простейшие составляющие элементы и подвергнуть их всестороннему критическому анализу, в результате которого должны быть разработаны экономически обоснованные предложения по совершенствованию процесса.
Анализ технологических процессов производят применительно к изготовлению деталей-представителей на основе обследования процесса на предприятии заказчика.
Для облегчения техники работы и обеспечения единообразия сбора и обработки информации можно рекомендовать применение графических схем, отображающих технологические процессы обработки деталей. Все операции, связанные с прохождением детали в производственном процессе, условно можно разделить на пять этапов (табл. 2). Каждая операция может производиться с участием или без участия рабочего (автоматически). С помощью условных обозначений, приведенных в таблице, строят графическую схему любого производственного процесса.
Графическая схема отражает последовательность всех основных и вспомогательных операций, выделяет подъемно-транспортные и загрузочные операции (транспортирование), а также этапы, связанные с хранением (складированием) и задержками детали. В схему включают всю информацию, необходимую для анализа (время операции илн задержки, расстояние, на которое перемещается деталь, количество деталей в партии и т. п.). Графическая схема позволяет расположить элементы работы в надлежащей последовательности и наглядно показывает полученные данные. Если на одном листе расположить схемы действующего и предлагаемого (по результатам критического разбора) технологических процессов, их сопоставление способствует нахождению рациональных технико-экономических и организационных решений
| по совершенствованию производствен- * ного процесса.
В табл. 3 показана форма для построения графических схем по результатам обследования предприятий. Пример использования такой формы для анализа технологического оро
364 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ 365
3. Форма, рекомендуемая для построения графической схемы технологического процесса обработки при анализе производственного процесса
9HHBhawHdu
Я я
S
X
чхншьХнХ
чхнхэаяаоэ
чхинвйхэЛ
gairBiatf oirOHh
НИИ ‘ЧХООН
-ч if ах и ж irotfo d ц
w ‘аннвохэовд
aHHdHBdx
ООО + + + m
ООО
вяжdatfвg
aHHBeodHxdouDHBdj,
v я с я О»
КВНЧ1ГЭХ -влоиоиэа
ивнаонэо
Booatiodu охоизаыи
-охгоихах HiHawairg
'dou ou «я
— 04 СО
4. Технологический процесс обработки деталей типа вала
aHHBhawHdu
h
я
2
S
axHmbAifX
чхихэаиаоэ
axHHedxaX
gaifBxatf оуэнь
НИИ ‘чхоои
-ч if ах н ж if otfod ц
и 'анивохэовс!
aHHaHBdx
ООО
вяжdatf8g
+++ m
ООО
BHHBaodHxdouoHBdx
6 я
О”
BBH4ifax •bjowoucb
ввнаонэо
Booanodu олояоаьнл
-оионхэх nxHawaifg
'dou оц бя
— 04 CO
о. Элементы тех-
§ нологнческого процесса
с g
Опер
Я о я
о
ацня и к
2 Я о я о 5
я
о с
Я s
” =5
Ь я
2 Ч
”°гУ 8
х я = * a
S. $ 8 §»
5 S "
со X а. С к
Изм ч tt я Ml
винт
я
я ь
I
ь
я
1
Примечания
1Укладка
на стеллаж
2Хранение
на стеллаже
3Подвеска
к тельферу
4 Транспортирование к отрезному стайку
5 Освобождение от строп
6Разрезка
по длине
7Укладка
в контейнер
Существ!
О о о о о ,
о о
о о
о
о 0
0
о
ЦОЩЦ
а
<|
а
а а
0
0
0
0
0
й mt
Ы+
£ +
)► +
■> +
-0 +
-0 4
-о*
V 4
^
-о н
-0 н
-о
4>
хнологически!
0
0
0
0 - —
процесс
4
2
+
Установить автоматизированный стеллаж с подачей материала в зону резання
0
+
Заменить на станок с ПУ
0 _
+
Применить ПР № I
8Задержка
(в ожнданнн транспорта)
9 Транспортирование к фрезерно-центровальному станку № 2
10Задержка
(в ожнданнн оператора)
11Установка
детали на станок
0
■0
+
Использовать конвейер нлн другой внд автоматического транспорта
■0
ЬО
+
Применить ПР № 2
12Обработка
на станке № 2
13Контроль
обработки
14 Съем детали, укладка в кон-
ьО —
13
4 0
<-0
12
13
+
+
Применить ПР № 2
15Задержка
(в ожидании транспорта)
16 Транспортирование к токарному станку № 3
4-0
4-0
+
Испольэоват! автоматический транспорт
17Задержка
(в ожнданнн оператора)
18Установка
детали на станок
0 о
*0
4-0
+
Применить ПР № 3
: Продолжение табл. 4
О о с
о с
&
Элементы технологического процесса
Операция
О a S h a о с
нЗ
я ас х a
я 00
X
” 5
S S
£ °
8 5-
а Be
5 ?
s £
; §
с 5
Изменить
Примечания
ас в
U к
2 2 s
О Л
В 5
я »
с Б
t с
:
=
19
20
21
22
23
24
25
Обработка на станке № 3
Контроль обработки
Съем детали, укладка в контейнер
Задержка (в ожидании транспорта)
Транспортирование к токарному станку № 4
У становка детали на станок
Обработка иа стайке Хе 4
°
° л о а
о а
° У А ° ° 1 ° л о а
->+
->+
■О+
ч>н- 4
->+
->+
ч>+
ч>+
0
0
0
0
0
0
0
2.
19
Операции 19-25 совместить за счет применения обрабатывающего центра с ЧПУ
26
27
28
Контроль обработки
0
0
0
11
+
+
Обеспечить за счет станка при обработке
Съем детали, укладка в контейнер
Транспортирование к стайку № 5
+
Применить ПР № 3
Операция
се
Изменить
а о с
о с
<
Элементы технологического процесса
я ас
о
о я 2 s о л В Ч *2
a S h a о с о
Я н
я
X а В со
я а X
а.
ч h ih ^ сё
Ч
КС о ч 5
1
1 ч
Примечания
Предлагаемый технологический
процесс
1
2
3
Укладка иа стеллаж Хранение иа стеллаже станка с ПУ
Разрезка по длине
о о
а
ч>
-▻
-О
+
+
+
0 л
Станок с ПУ с автоматическим стеллажом и устройством подачи
4
Укладка в контейнер
о
V
0
ПР № 1
5
6
Задержка (в ожидании транспорта) Транспортирование к стайку
о
о
а
а
+
0
0
Автоматиче-- ский транспорт не экономичен
7
Установка детали на станок
о
-О
+
0
ПР № 2
8
Обработка иа станке
а
-0
-1-
0
9
Контроль обработки, съем детали, укладка в контейнер
О
-t>
+
0
ПР № 2
10
Транспортирование к стайку Ka 2
О
а
+
0
Автоматическая тележка
11
Установка детали на станок
(
D
-0
+
0
ПР № 3
12
Обработка детали иа станке и контроль
а
■0
+
0
13
Съем детали, укладка в контейнер
D
-О
+
0
ПР № 3
14
Транспортирование к станку Хе 5
D
а
+
0
Автоматическая тележка
Продолжекие табл. 4
На левой стороне формы изображена графическая схема действующего технологического процесса с предложениями по его усовершенствованию, на правой стороне — схема операций после усовершенствования технологии обработки. Таких сравнительных схем может быть выпущено несколько с целью сопоставления и выбора иаи- лучшего варианта. Новая технология является результатом критического изучения прежней технологии, исключения и комбинирования различных элементов работы, упрощения и рационализации процесса; в ней должно быть предусмотрено экономически оправданное использование всех новейших достижений техники и организации производства.
По результатам анализа и техникоэкономической оценки устанавливается новый технологический процесс, который должен стать основой для технического задания на проектируемую РТС.
Разработка технологических процессов для робототехнических систем. Общие правила разработки технологических процессов и выбора средств технологического оснащения для РТС устанавливаются в соответствии с ГОСТ 14.301—83. В зависимости от условий производства для РТС разрабатывается единичный или типовой технологический процесс, при необходимости два вида: рабочий и перспективный. Правила разработки и применения типовых технологических процессов устанавливаются в соответствии с ГОСТ 14.303—73 и ГОСТ 14.323—84.
При совершенствовании действующего технологического процесса и разработке рабочего варианта особое внимание следует уделять рационализации выполнения операций.
Применение общих правил рационализации труда обеспечивает достаточно высокий технико-экономический эффект при сравнительно малых затратах. Это особенно важно там, где сегодня невыгодно или технически невозможно использовать традиционные средства механизации и автоматизации операций, а также ПР.
Всякая работа по совершенствова- hhjo действующего технологического
процесса (особенно операций, выполняемых вручную) должна начинаться с попыток рационализировать труд. С этой целью необходимо найти иаилучший способ выполнения каждой работы, основанный на экономном использовании усилий, материалов, энергии и т. п.
При разработке процесса или последовательности работы (особенно на операциях, выполняемых вручную) следует придерживаться следующих правил:
для обеспечения экономичности движений изучить приемы работы различных рабочих, выполняющих одинаковые операции, и внедрять те приемы, которые дают наилучшие производственные результаты и вызывают меньшую усталость. Работа должна быть определена так, чтобы обе руки начинали и заканчивали ее одновременно. Не следует делать руками то, что можно сделать ногой (управление с помощью педали работой оборудования, зажимов и т. п.);
организация рабочего места должна позволять рабочему принять удобную позу (стоять или сидеть по желанию), обеспечить легкую досягаемость механизмов управления, инструментов и деталей. Освещение должно быть достаточным;
процесс и последовательность работы следует проанализировать для обеспечения применения автоматической подачи материалов к рабочему месту, оснащения механизированным и автоматизированным инструментом, улучшения условий и обеспечения безопасности труда.
Общие правила выбора и применения средств и оценки уровня механизации и автоматизации производственных процессов регламентируются работой (1].
Разработка технологического процесса проводится после предварительного выбора и анализа обрабатывающего и вспомогательного оборудования, средств механизации, автоматизации операций в соответствии с общими правилами по ГОСТ 14.301—83 и 14.303—73.
Применение символического описания технологического процесса позволяет кратко отразить сущность one-
раций, мииуя языковой барьер. Применяя одновременно кодирование операций, можно в дальнейшем осуществлять технико-экономический анализ на ЭВМ любого технологического процесса.
Структурная схема робототехнической системы включает ее принципиальную планировку с технологическим процессом обработки, описанным в соответствии с символикой операций. Разработка нескольких структурных схем, их сопоставление и сравнительный анализ позволяют выбрать наиболее рациональный вариант, по которому разрабатывается компоновочная схема РТС, а в дальнейшем техническое задание на ее разработку (см. рис. 3).
Состав регламентных работ по подготовке к эксплуатации робототехнических систем. Категории регламентных работ: проектно-технологические и организационные работы по созданию РТС; подготовка обслуживающего персонала; подготовка управляющих программ.
Проектно-технологическиеработы
и организационно-технические мероприятия по созданию РТС включают: разработку рабочего технологического процесса иа номенклатуру закрепленных за РТС деталей, отвечающего требованиям ЕСТД, и программ обучения ПР на заданные детали;
разработку рабочей планировки РТС;
разработку проектов и изготовление вспомогательного, подъемно-транспортного оборудования, ориентирующих (при необходимости) и контрольно-измерительных устройств и прочей технологической оснастки;
модернизацию основного технологического оборудования в соответствии с техдокументацией;
проектирование и изготовление электрошкафа для связи основного технологического оборудования и ПР, изготовление командоаппарата и др.;
проектирование и изготовление специального схвата для ПР (при необходимости);
проектирование и изготовление технологической оснастки, отвечающей основным требованиям экс
плуатации оборудования в комплексе с ПР (автоматизация зажима заготовки, устройство контроля правильности базирования и др.);
проектирование и изготовление системы защиты, обеспечивающей безопасность обслуживающего персонала (не позволяющей находиться человеку в Зоне работы ПР);
разработку системы контроля геометрических размеров и чистоты поверхности обрабатываемых деталей;
разработку системы подачи заготовок на РТС и вывоза готовой продукции;
выбор стандартной или проектирование и изготовление специальной тары для вывоза готовой продукции с РТС (система ориентации, емкость);
проектирование и изготовление системы уборки стружки;
разработку системы эксплуатации и планово-предупредительного ремонта оборудования, входящего в состав РТС;
разработку технической документации на подвод коммуникаций (электроэнергии, сжатого воздуха, охлаждающей жидкости и т. д.);
установку и монтаж оборудования в соответствии с утвержденной рабочей планировкой;
подвод коммуникаций в соответствии с технической документацией;
отладку и опробование РТС в наладочном режиме;
сдачу РТС в промышленную эксплуатацию (по акту).
Рабочее место оператора РТС должно быть оснащено:
контрольно-информационным устройством для наблюдения за функционированием РТС;
системой аварийного отключения как всей РТС, так и ее составляющих;
системой связи с вспомогательными службами (снабжение инструментом, ремонтная служба, дежурный электрик, диспетчерская служба и др.).
Кроме того, оператор должен иметь журнал эксплуатации РТС. Журнал составляют иа основе карт ежедневного учета потерь времени и отказов оборудования РТС, пронумерованных и прошнурованных, составленных по форме, утвержденной руководством предприятия.
Рабочая планировка РТС должна обеспечивать:
возможность выполнения ПР манипуляционных действий в соответствии с технической характеристикой;
оптимальное расположение основного и вспомогательного оборудования в пределах зоны обслуживания ПР в соответствии с технологическим процессом;
возможность обслуживания и ремонта ПР, основного технологического и вспомогательного оборудования;
возможность вести наблюдения за оборудованием, входящим в состав РТС, не заходя в рабочую зону ПР;
безопасность обслуживания РТС в соответствии с нормами промышленной гигиены;
расстояния между оборудованием и колоннами проходов и проездов в соответствии с общесоюзными нормами проектирования машиностроительных заводов.
При организации РТС должны быть учтены требования техники безопасности.
Подготовка персонала (оператора, механика, электрика) для технического обслуживания ПР и РТС производится по единой программе, разрабатываемой в каждой отрасли машиностроения.
Лица, не прошедшие специальной подготовки по обслуживанию ПР и РТС, не допускаются до работы.
Подготовка управляющих программ для ПР и основного технологического оборудования, входящего в состав РТС, осуществляется в соответствии с системой, принятой на данном предприятии.
Организация ремоитио-эксплуата- циоииой службы. С применением ПР повышается роль ремонтно-эксплу- атацнониой службы, поскольку ПР являются машинами повышенной опасности, а также потому, что при
высоком уровне автоматизации выход из строя какого-либо оборудования может нарушить ритмичность протекания всего производственного процесса. Особенно это относится к ПР, обеспечивающим групповое обслуживание оборудования (рабочих мест).
Ремонтопригодность ПР, заключающаяся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов в работе, достигается за счет широкого применения средств внешней и внутренней информации.
Содержание типовых ремонтно- эксплуатационных работ электротехнического и электронного оборудования, гидро- и пневмосистем совпадает с рекомендациями типовых инструкций. Особое внимание должно быть уделено проверке и устранению неисправностей в системах обеспечения техники безопасности (проверяют по графику, утвержденному главным инженером предприятия, не реже чем один раз в неделю). Технические параметры и состояние ПР в целом оценивают по результатам периодических испытаний.
Категории ремонтосложности и длительность межремонтного периода для ПР временно рекомендуется определять в зависимости от конструктивных характеристик (массы, количества деталей, точности) по аналогии со станками с ЧПУ, пользуясь таблицей категорий сложности ремонта отдельных моделей станков.
Стоимость единицы ремонтосложности предлагается определять по таблице затрат на ремонт и техническое обслуживание металлорежущих станков массой до 10 т.
Расходы на ремонт и техническое обслуживание систем программного управления ПР определяют отдельно по укрупненным нормативам.
ГлаваГлава66РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Глава
Глава
6
6
Проектирование нового ПР или выбор модели из числа существующих конструкций является частью общего процесса создания робототехнической системы. Стадии и этапы проектирования ПР должны соответствовать общим требованиям ГОСТ 2.103—68. Техническое задание на разработку ПР формируется на основании общего технического задания на создание робототехнической системы и должно соответствовать требованиям ГОСТ 15.001—73. Техническое предложение, эскизный проект, технический проект разрабатывают в соответствии с требованиями ГОСТ 2.118—73, ГОСТ 2.119—73, ГОСТ 2.120—73. Рабочий проект разрабатывают согласно техническому заданию, техническому проекту и ГОСТам ЕСКД.
При разработке различных видов ПР и манипуляторов следует учитывать ГОСТ 26050—84, ГОСТ 26054—85, ГОСТ 26055—84, ГОСТ 26056—84, ГОСТ 26057—84, ГОСТ 23738—85, ГОСТ 23739—85, ГОСТ 17808—82.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Исходные данные для проектирования ПР определяют на основании разработанных заказчиком «Исходных данных для разработки технического задания на проектирование робототехнической системы» или заявки на разработку ПР, содержащей сведения о предполагаемой области применения робота и технические требования к конструкции.
В состав исходных данных для проектирования должны быть включены: назначение ПР, которое определяется характером автоматизируемого технологического процесса, номенклатурой и конструктивно-технологическими параметрами обслуживаемого
оборудования или устройств, входящих в состав роботизированного комплекса, параметрами объекта манипулирования, характеристикой операций, выполняемых роботом, и содержанием манипуляционных действий;
объект манипулирования, его масса, размеры и форма, сведения об изменении его физико-химических параметров в процессе обработки и выполнения манипуляционных действий, специальные сведения, характеризующие особенности работы с объектом;
показатели требуемой производительности ПР (длительность выполняемых циклов, значения скоростей перемещений конечного звена ПР и т. п.);
показатели технологического процесса, существенные для разработки конструкции ПР, в том числе: технологические ограничения погрешности позиционирования на конечном звене ПР, определяемые требованиями к точности обработки (для ППР), к точности и надежности фиксации заготовки в установочном приспособлении (для ПТПР); конструктивно-технологические параметры обслуживаемого оборудования и устройств; количество и расположение роботизируемых позиций; способ подачи объекта манипулирования к ПР и способ удаления объекта из рабочей зоны робота; дополнительные требования (см. также гл. 4 и 5);
технические требования заказчика к отдельным конструктивно-технологическим параметрам ПР, к комплектующим узлам и механизмам;
условия эксплуатации-, температура, влажность, давление, загрязненность пылью, газами, агрессивными и радиоактивными веществами; наличие вибраций и ударов; требования к надежности работы ПР; требования к ре-
1. Технические требования н факторы, влияющие на число степеней подвижности роботов
Технические требования н факторы
По
Пт
Ик
Необходимость перебазирования объекта манипулирования, обусловленная:
особенностями обработки детали (перекладывание с позиции на позицию, кантование и т. п.)
характером ориентации детали на позиции загрузки, выгрузки или хранения
+
+
Особенности расположения в рабочей зоне оборудования базирующего приспособления для фиксации детали и принцип его действия
Форма, размеры и расположение рабочей зоны обслуживаемого оборудования (рабочих позиций)
+
+
+
Планировка роботизированного комплекса (число н расположение роботизированных позиций)
+
+
Система координат транспортирующих перемещений ПР и его структурно-кинематическая схема
+
+
+
Дополнительные специальные требования к конструкции ПР; автоматическая смена захватных устройств, очистка баз детали и станка, необходимость в дополнительных перемещениях и т. п.
+
+
+
моиту, наладке и регулировке ПР; указание квалификации обслуживающего персонала;
требования техники безопасности разрабатываются согласно рекомендациям, приведенным в гл. 4; по отдельным показателям должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003—74, ГОСТ 12.2.007.0—75, ГОСТ 12.2.007.14—75, ГОСТ 12.3.001—85, ГОСТ 12.4.026-76, ГОСТ 12.2.072—82.
Ориентировочные технико-экономические показатели рассчитывают в соответствии с рекомендациями гл. 4.
Прочие исходные данные (требования к технологичности, уровню унификации и стандартизации, патентной чистоте и т. п.) указывают в соответствии с рекомендациями, предусмотренными Приложением 1 ГОСТ 15.001—73.
При составлении заявки исходные данные и технические требования к вновь создаваемому ПР должны быть сопоставлены с техническими данными роботов-аиалогов из числа существу
ющих конструкций (см. гл. 2) для обоснования проведения новых разработок.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Грузоподъемность выбирают по типоразмерному ряду ПР. Она должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10 %. •
Размеры рабочей зоны ПР определяются размерами, формой и расположением рабочих зон обслуживаемого оборудования (роботизированных позиций); числом позиций, обслуживаемых ПР, и их взаимным расположением (рекомендуемой планировкой комплекса); способом подачи объекта манипулирования для его первоначального захватывания ПР и способом удаления из рабочей зоны.
Число степеней подвижности т| ПР в большой мере определяется его
Рис.
1. Схемы
а — центровых и
о
з)
загрузки станков:
патронно-центровых;
— лоботокарных пра-
б — патронных: в, г — лоботокарных правого и левого исполнений; д — лоботокар- иых с двумя суппортами (загрузка спереди); е — токарных вертикальных; ж — вертикально-сверлильных; э — вертикальных; и — горизонтальио-фрезер- ных; о — положение детали у стайка; а — д — стаики с горизонтальной осью шпинделя; е—и—станки с вертикальной осью шпинделя или с горизонтальным
столом
назначением, содержанием манипуля- ционных действий, размерами рабочей зоны и выбранной структурнокинематической схемой:
Ч = По + Пт + Пн-
где Ло, Пт. И к — число независимых степеней подвижности конструкции, необходимое для реализации соответственно ориентирующих, транспортирующих и координатных перемещений.
Число степеней подвижности производственных ПР (ППР) определяется содержанием манипуляционных действий, необходимых для выполнения основных технологических операций. В зависимости от требований к точности позиционирования и необходимости обеспечения автоматической смеиы захватных устройств или нн-
струмента число степеней подвижности для осуществления независимых ориентирующих движений rj0 = 2+4 (иногда более). Для транспортирующих перемещений Т]т > 3, а для координатных т)и ^ 2. Результаты анализа технических параметров ППР и УПР показывают, что для машин этих типов 7] «< 5+8.
Число степеней подвижности подъемно-транспортного ПР (ПТПР) определяется назначением робота, формой, размерами и расположением рабочих зон обслуживаемого оборудования и его количеством, а также рядом других факторов (табл. 1).
На рис. 1 приведены схемы перемещений детали при загрузке-выгрузке станков различных типов. Для осуществлении загрузкн-выгрузкн одного
станка любого типа требуется не менее двух степеней подвижности ПР: т) = = т)т = 2. Если установка детали в базирующее приспособление станка должна производиться независимым движением, то г) = т]т+ т]0 = 2 + 1. Если необходимо перебазирование детали, то т|0 = 1ч-2. При групповом обслуживании станков всех типов, показанных на рис. 1, может появиться потребность в ПР с т]т = 3 и т]к = Г, т. е. для обслуживания одного или группы станков могут потребоваться ПР с числом степеней подвижности т] = 2ч-6.
Обычно т]о ^ 3, если иа робот не накладываются дополнительные функции. Число ориентирующих степеней подвижности связано и с выбранной системой координат транспортирующих движений: для роботов, работающих в полярной сферической системе координат, как правило, требуется ротация и программируемый изгиб кисти захватного устройства для компенсации углового перемещения руки и обеспечения установки заготовки в базирующее приспособление оборудования; роботы, работающие в прямоугольной системе координат, могут иметь г) = т)т+ т)о = 2 + (О -И).
Число степеней подвижности для реализации транспортирующих перемещений в наибольшей степени зависит от формы, размеров и расположения рабочей зоны оборудования и взаимного расположения ограничительных поверхностей, образующих зону загрузки. По форме и расположению рабочих зон и направлениям возможных перемещений объекта манипулирования при его загрузке-выгрузке все виды оборудования условно могут быть сведены к 11 основным типам (табл. 2). Все зоны загрузки от первой (код 20) до последней (код 120) имеют постепенное ограничение возможности входа в зону, показанного направлениями координатных осей. Точка пересечения осей координат совпадает с осью (центром) симметрии базирующего приспособления, а ось X—X направлена перпендикулярно к фронту станка (пресса, литейной машины и т. п.). Число степеней подвижности для реализации транспортирующих перемещений объекта в рабочую зону
оборудования зависит также от выбранной системы координат и может быть равно 1—3. Формы рабочих зон оборудования, показанные в табл. 2, иллюстрируют возможность выбора системы координат основных (транспортирующих и ориентирующих) движений ПР, необходимых для перемещений объекта.
Система координат основных движений и структурно-кинематическая схема ПР выбираются исходя из принципа минимизации числа степеней подвижности манипулятора, необходимых для выполнения им своего технологического назначения. Выбор определяется размерами, формой и расположением рабочих зон (см. табл. 2), а также числом и расположением роботизированных позиций. Для минимизации числа степеней подвижности необходимо при выборе системы координат и разработке структурнокинематической схемы ПР стараться совмещать в одном движении какого- либо звена манипулятора ориентирующие, транспортирующие н координатные перемещения (например, движение каретки по монорельсу может обеспечить все три вида перемещений объекта, выполняемых с разными скоростями).
Траектория перемещений объекта манипулирования устанавливается прочерчиванием исходя из принципов наименьшего пути и минимизации числа степеней подвижности ПР, и зависит от формы, размеров и расположения рабочих зон обслуживаемого оборудования, числа роботизированных позиций и планировки комплекса, а также от способа подачи объекта на позицию загрузки и его положения на ней. По принятой траектории наименьших перемещений уточняют структурно-кинематическую схему робота, выбирают его компоновку и устанавливают величины рабочих ходов, относительные перемещения и соотношение длин отдельных звеньев руки ПР. При выборе величин рабочих ходов необходимо стремиться к возможному (в рамках принятого решения) увеличению площади и объема зоны обслуживания ПР. Для ПР, работающих в декартовой и полярной (цилиндрической и сферической)
системах координат, увеличение рабочих ходов руки прямо пропорционально возрастанию площади и объема зоны обслуживания. Для ПР с многозвенной рукой, работающих в ангу- лярной (цилиндрической или сферической) системе координат, площадь и объем зоны обслуживания зависят от соотношения длин и относительных угловых перемещений звеньев руки. При проектировании роботов с двухзвенной рукой, работающих в ангу- лярной системе координат, рекомендуется [27] принимать относительные углы поворота а и 0 звеньев в пределах 90—120° (рис. 2). Оптимальным является начальный угол 0О между звеньями, равный 120—150°. По отношению к начальному звену т^ длина конечного звена гг должна быть больше на 15— 30 %.
Скорости перемещений конечного звена манипулятора при отработке отдельных степеней подвижности устанавливают в соответствии с требуемой производительностью. Скорости перемещений зависят от траектории перемещений объекта, планировки комплекса, ограничений по времени возможных простоев оборудования, от количества рук и захватных устройств.
Погрешность позиционирования, допустимая на конечном звене (максимально допустимая погрешность), определяется требованиями к точности выполнения основной технологической операции или максимально возможным отклонением детали от базирующих поверхностей приспособления, фиксирующего деталь в рабочей зоне обрабатывающей машины, при котором еще обеспечиваются правильное базирование и надежное закрепление объекта обработки. В каждом конкретном случае линейная ±Д мм и угловая ±«° составляющие погрешности позиционирования конечного звена ПР, допустимые по условиям протекания технологического процесса обработки и базирования детали, могут быть определены прочерчиванием или расчетом.
При загрузке центровых и патронных станков деталями типа тел вращения отклонение оси симметрии де
Рис. 2. Схема расчета длин и углов поворота звеньев для роботов с двухзвенной рукой
тали от оси шпинделя станка не должно превышать значения d0, при котором еще гарантируются правильный 'зажим и надежное позиционирование детали в патроне или центрах станка (рис. 3). В противном случае центры станка не попадают в центровые отверстия вала, а при закреплении в патроне деталь может быть зажата кулачками с существенным смещением относительно оси шпинделя станка. Если фактическая величина смещения оси детали превышает допустимую, то обработка невозможна, поскольку либо не будет обеспечена требуемая точность обработки, либо деталь выскочит из зажимного приспособления.
Связь между составляющими погрешности позиционирования и допустимой величиной смещения оси детали относительно оси шпинделя для центровых и патронных станков выразится зависимостями
Д < do — lt tg а;
, 2 (d0 — Д)а ^ arctg ——.
Податливость конечного звена манипулятора, компенсирующая смещение детали при зажиме в базиру-
ев
<8
к 3 S я
В 3 S
Б
3 3
8
2 и V У X
3 £ S X
S X м
к
S S
S
2
3 S а о я
§ о X
8 о
X
°- 5 § 8 * х » ? |<
ж «3^^i
+
+
+
+
1
+
+
+
+
+
4 к №
+
+
xjSL й -
+
+
6 ^^^^
+
+
+
iRv
+
+
+
+
1W
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
в
+
+
+
+
+
+
+
1®
+
+
+
4*
+
+
+
+
+
+
+
+
§ I S в |М
§ ^ ^ 1 lit в з s §^
бПнчиогГюш
tdu ввыэоиц
етчиозЛоивОи втнадшжоЛимдц «
^ээьтхЗднпип'п бон4кеоц
Ппимечание «+> означает применяемость ПР с соответствующей структурной схемой (при условии единичного об. служнвання в совпадения расположения детали на позиции загрузки с ее положением при обработке).
Рис. 3. Схема для расчета погрешностей позиционирования конечного звена промышленного робота прн загрузке вала в центровой (а) и фланца в патронный (б) станок:1 т- деталь; 2 — центры станка; 3 — точки базирования детали в захватном устройстве робота; 4 — губки патрона станкаРис. 3. Схема для расчета погрешностей позиционирования конечного звена промышленного робота прн загрузке вала в центровой (а) и фланца в патронный (б) станок:1 т- деталь; 2 — центры станка; 3 — точки базирования детали в захватном устройстве робота; 4 — губки патрона станкаРежим работыКоэффициент относительной загрузки ^грКоэффициент использованияЧастота включений, МИИ”1Коэффициент нагрузки ^нрОбласть примененияЛегкий0,6 0,30,15 0,251,1Транспортно-склад- ские операцииСредний0,90,60,30,150,250,40^501,2Обслуживание машин литья под давлением, станков, линий гальванопокрытий, сборка, транспортно-складские работыТяжелый0,90,40,3 0,750—1001,3Обслуживание прессов, окраскаВесьма тяжелый0,90,8>1001,4Точечная сваркаРежим работыКоэффициент относительной загрузки ^грКоэффициент использованияЧастота включений, МИИ”1Коэффициент нагрузки ^нрОбласть примененияЛегкий0,6 0,30,15 0,251,1Транспортно-склад- ские операцииСредний0,90,60,30,150,250,40^501,2Обслуживание машин литья под давлением, станков, линий гальванопокрытий, сборка, транспортно-складские работыТяжелый0,90,40,3 0,750—1001,3Обслуживание прессов, окраскаВесьма тяжелый0,90,8>1001,4Точечная сварка3. Характеристики режимов работы промышленных роботов [5]3. Характеристики режимов работы промышленных роботов [5]
Рис. 3. Схема для расчета погрешностей позиционирования конечного звена промышленного робота прн загрузке вала в центровой (а) и фланца в патронный (б) станок:
1 т- деталь; 2 — центры станка; 3 — точки базирования детали в захватном устройстве робота; 4 — губки патрона станка
Рис. 3. Схема для расчета погрешностей позиционирования конечного звена промышленного робота прн загрузке вала в центровой (а) и фланца в патронный (б) станок:
1 т- деталь; 2 — центры станка; 3 — точки базирования детали в захватном устройстве робота; 4 — губки патрона станка
Режим работы
Коэффициент относительной загрузки ^гр
Коэффициент использования
Частота включений, МИИ”1
Коэффициент нагрузки ^нр
Область применения
Легкий
0,6 0,3
0,15 0,25
1,1
Транспортно-склад- ские операции
Средний
0,9
0,6
0,3
0,15
0,25
0,40
^50
1,2
Обслуживание машин литья под давлением, станков, линий гальванопокрытий, сборка, транспортно-складские работы
Тяжелый
0,9
0,4
0,3 0,7
50—100
1,3
Обслуживание прессов, окраска
Весьма тяжелый
0,9
0,8
>100
1,4
Точечная сварка
Режим работы
Коэффициент относительной загрузки ^гр
Коэффициент использования
Частота включений, МИИ”1
Коэффициент нагрузки ^нр
Область применения
Легкий
0,6 0,3
0,15 0,25
1,1
Транспортно-склад- ские операции
Средний
0,9
0,6
0,3
0,15
0,25
0,40
^50
1,2
Обслуживание машин литья под давлением, станков, линий гальванопокрытий, сборка, транспортно-складские работы
Тяжелый
0,9
0,4
0,3 0,7
50—100
1,3
Обслуживание прессов, окраска
Весьма тяжелый
0,9
0,8
>100
1,4
Точечная сварка
3. Характеристики режимов работы промышленных роботов [5]
3. Характеристики режимов работы промышленных роботов [5]
ющем приспособлении, вызванное погрешностью позиционирования,
6> ^-Д ,
Кр ,
где К = 2^-4 — коэффициент запаса, учитывающий динамические нагрузки; Р — грузоподъемность промышленного робота. .
Режим работы зависит от степени загруженности робота, коэффициента его использования и частоты включений механизмов. Степень загруженности определяется коэффициентом относительной загрузки
К — ^СР
где Рф и Р — соответственно среднее значение рабочей нагрузки и грузоподъемность робота.
Коэффициент использования
где Град — время работы робота за год; Фо — расчетный фонд времени использования робота за год.
Частота включений пв отражает среднее число переходов в цикле, связан- ■ ных с включением приводов или изменением режима их работы за одну минуту. В соответствии с рекомендациями [5] в зависимости от значений указанных коэффициентов для ПР устанавливается соответствующий режим работы, который в дальнейших расчетах учитывается коэффициентом нагрузки Кнр (табл. 3).
Приводы манипуляторов содержат силовые двигатели, передаточные механизмы к исполнительным звеньям, усилительно-преобразовательные устройства, воспринимающие сигналы системы управления и датчиков внешней и внутренней информации с целью формирования управляющих воздействий. Тип привода (см. гл. 3) выбирают в зависимости от количества энергии, необходимой для осуществления требуемых перемещений; требований, предъявляемых к способу управления и регулирования; требований технологического процесса, в котором участвует ПР, и условий эксплуатации: пожаро- и взрывобез- опасность, защищенность и невосприимчивость к отдельным видам помех, быстродействие, высокая грузо- несущая способность и т. п. Компоновочная схема приводов также может оказать влияние на их выбор: расположение силовых двигателей в едином моторном блоке (характерно для электропривода); расположение двигателей на исполнительных звеньях (возможно для привода любого типа в зависимости от требуемых энергетических характеристик); с комбинированным расположением двигателей.
Системы управления выбирают из числа выпускаемых серийно (см. гл. 3) или проектируют согласно функциональному иазначеиию ПР и условиям
его эксплуатации. Основные показатели, по которым выбирают системы управления — способ позиционирования рабочих органов ПР, способ представления информации, количество управляемых координат, объем памяти.
Средства информационного обеспечения (см. гл. 3) выбирают с учетом типа приводов, системы управления и способа представления информации в зависимости от назначения ПР, условий эксплуатации и обеспечения безопасности обслуживающего персонала.
Захватные устройства и инструмент проектируют в зависимости от конструктивно-технологических параметров объекта манипулирования и условий выполнения манипуляционных действий (см. гл. 3 и 4).
Специальные требования к ПР устанавливаются в зависимости от вида технологического процесса, типа
обслуживаемого оборудования, серийности производства, условий эксплуатации и т. д.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Процесс проектирования включает анализ структурно-кинематической схемы робота, выбор компоновочной схемы приводов и системы привода, выбор двигателей по степеням подвижности, расчет кинематических цепей, механизмов передач и их элементов.
Структурно-кинематическая схема ПР. Кинематический анализ выполняют методами, используемыми при анализе дифференциальных механизмов [6, 7]. При этом определяют передаточные отношения, выявляют кинематические зависимости между отдельными звеньями, устанавливают характер взаимных связей между от-
дельными приводами манипулятора при их одновременной работе и скорость на конечном звене руки робота. Статический анализ кинематической цепи выполняют методами кинетостатики [7, 31]. Для каждого звена кинематической цепи определяют равнодействующую всех сил, действующих на него при движении. Для этого конечное звено в месте стыка с захватным устройством нагружают внешней силой (моментом), а для обеспечения равновесия механизма к его ведущему звену прикладывают уравновешивающий момент. Для каждого звена манипулятора составляют равенство Pi = Qi+ Рщ + РцР где Qt — внешняя сила; Рв. — сила тяжести звена; РИ1 — сила инерции, найденная по заданному закону движения механизма. Полученные равнодействующие Рь Р2, .-, Pi принимают за внешние силы, а механизм — за неподвижную систему, силовой анализ которой проводят по законам статики с использованием для каждого звена условий равновесия: ^Р„ 0; £М = 0. По результатам анализа определяют моменты и усилия статической нагрузки, приведенные к валу (штоку) силового двигателя.
Кинематические цепи ПР должны обеспечивать технологически необходимую возможность подхода конечного звена к заданной точке рабочего пространства и выполнение ориентирующих перемещений; устранять взаимное влияние кинематических цепей; исключать возможность возникновения самопроизвольных движений под действием внешних нагрузок; обеспечивать уравновешивание звеньев для снижения требуемой мощности двигателей.
Устранение взаимного влияния кинематических цепей ПР, двигатели которого расположены в общем моторном блоке, заключается в обеспечении взаимно однозначного соответствия между поворотом t-ro звена в п-м шарнире на угол фг и поворотом вала соответствующего двигателя на угол фг Связь кинематических цепей опи
сывается матрицей частных передаточных отношений (38]:
5Ф1
5Ф1
^Ф1
^Р1
дф2
5<рп
^2
dtp.
Лрг
<?фп
дфп^Фп ^Фп
5ф1дф3 ‘ дфп
где элементы t-ro столбца являются передаточными отношениями в механизме с одной степенью подвижности — при фиксации всех углов ф поворота звеньев, кроме ф. (t — 1, 2, ...). Необходимым и достаточным условием развязки кинематических цепей является диагональность матрицы Т. Это достигается включением в кинематическую цепь специальных компенсирующих дифференциальных механизмов.
Механизмы уравновешивания используют для компенсации влияния статических моментов от масс звеньев манипулятора и снижения требуемой мощности двигателей. Эти механизмы применяют в тех конструкциях ПР, где двигатели расположены непосредственно на подвижных звеньях. В качестве механизма уравновешивания применяют пружинные уравновешивате- ли, противовесы, гидравлические и пневматические цилиндры. .
В пружинных уравновешивателях момент Му упругой силы уравновешивающей пружины определяется схемой ее установки, жесткостью и текущим положением звена.
Противовесы (грузовые уравнове- шиватели) просты по конструкции, но имеют большую инерционность. Момент инерции противовеса
/п = /о+у^2.
где /0 — момент инерции движущихся частей; G — масса противовеса; g — ускорение свободного падения; R — расстояние от оси до центра тяжести противовеса.
Электропривод выбирают, исходя из следующих факторов: требуемых динамических свойств при пуске, тор-
можении и изменении нагрузки; диапазона регулирования скорости; вида требуемой механической характеристики режима работы во времени и требуемой точности поддержания заданного режима; частоты включений приводного механизма. Методика проектирования электроприводов манипуляторов изложена в работе [6].
Для выбора двигателя постоянного тока необходимы следующие исходные данные: (рм — угол поворота оси механизма (рад), соответствующий максимальному перемещению исполнительного органа; fp и — длительность работы и паузы (с); /ц — /р + t0 — время цикла работы; /м — момент инерции исполнительного механизма, кг-м3; Л4С— статический момент от нагрузки на выходном валу, Н*м. Расчет выполняют, исходя из минимального значения требующегося момента двигателя.
Диаграмма изменения скорости характеризуется величиной £: при £ = ~ 0 диаграмма имеет треугольный вид, при £ О трапецеидальный.
Коэффициент, характеризующий параметры исполнительного механизма и режим работы,
4фм^м ^тахо
По параметрам табл. 4 строят кривые и находят коэффициенты, характеризующие оптимальный режим: k« = fW; 6 = /(Ю; ^ = HpV
На основании полученных данных определяют скорость (рад/с) установившегося движения '’входной оси ме
ханизма:ханизма:®м —®м —2фмtp(l + ^)*2фмtp(l + ^)*Эквивалентная мощностьЭквивалентная мощность(Вт)(Вт)мемеханизмаханизма^д. 1/?рATq г ^ц^д. 1/?рATq г ^цПо расчетному значению Рм подбирают двигатель с паспортными данными Рн (кВт); Шд (рад/с); Уд (кг-м3).
ханизма:
ханизма:
®м —
®м —
2фм
tp(l + ^)*
2фм
tp(l + ^)*
Эквивалентная мощность
Эквивалентная мощность
(Вт)
(Вт)
ме
ме
ханизма
ханизма
^д. 1/?р
ATq г ^ц
^д. 1/?р
ATq г ^ц
Из условия согласования скоростей
двигателя и исполнительного механизма выбирают передаточное отношение редуктора i = юд/юм.
Параметр ц2 определяют с учетом момента инерции двигателя, ио без учета КПД редуктора:
По графикам, построенным с помощью данных табл. 4, определяют уточненные значения коэффициентов Ь ^-. ^М = ~^"* хаРактеРизУ" ющих оптимальный режим.
Уточненное значение эквивалентной мощности привода
Уточненное значение эквивалентного момента двигателя
х(1-6)+-^).
6 = 0^опт6*0кмМд/МсfeMМд/Мс0,560,761,310,570,671,241,130,591,700,460,521,571,690,472,140,410,411,972,250,392,590,390,342,402,770,32з,и0,370,292,85з,н0,293,420,36I 0,263,134,670,214,760,350,184,486,230,156,540,340,145,867,780,128,340,340,117,266 = 0^опт6*0кмМд/МсfeMМд/Мс0,560,761,310,570,671,241,130,591,700,460,521,571,690,472,140,410,411,972,250,392,590,390,342,402,770,32з,и0,370,292,85з,н0,293,420,36I 0,263,134,670,214,760,350,184,486,230,156,540,340,145,867,780,128,340,340,117,264. Характеристики исполнительных механизмов манипуляторов [614. Характеристики исполнительных механизмов манипуляторов [61Эквивалентная мощность двигателяРд " ^д^д-
6 = 0
^опт
6*0
км
Мд/Мс
feM
Мд/Мс
0,56
0,76
1,31
0,57
0,67
1,24
1,13
0,59
1,70
0,46
0,52
1,57
1,69
0,47
2,14
0,41
0,41
1,97
2,25
0,39
2,59
0,39
0,34
2,40
2,77
0,32
з,и
0,37
0,29
2,85
з,н
0,29
3,42
0,36
I 0,26
3,13
4,67
0,21
4,76
0,35
0,18
4,48
6,23
0,15
6,54
0,34
0,14
5,86
7,78
0,12
8,34
0,34
0,11
7,26
6 = 0
^опт
6*0
км
Мд/Мс
feM
Мд/Мс
0,56
0,76
1,31
0,57
0,67
1,24
1,13
0,59
1,70
0,46
0,52
1,57
1,69
0,47
2,14
0,41
0,41
1,97
2,25
0,39
2,59
0,39
0,34
2,40
2,77
0,32
з,и
0,37
0,29
2,85
з,н
0,29
3,42
0,36
I 0,26
3,13
4,67
0,21
4,76
0,35
0,18
4,48
6,23
0,15
6,54
0,34
0,14
5,86
7,78
0,12
8,34
0,34
0,11
7,26
4. Характеристики исполнительных механизмов манипуляторов [61
4. Характеристики исполнительных механизмов манипуляторов [61
Максимальный момент двигателя
/^мг±\ + 1
Мд max = Мс.
Коэффициент перегрузки двигателя
Ь _ Мд maxП~ Мд ‘
Полученные параметры сравнивают с параметрами выбранного электродвигателя и, если они удовлетворяют заданным условиям, используют для дальнейшего расчета.
Приводы промышленных роботов работают в одном из двух режимов: кратковременном и повторно-кратковременном. В кратковременном режиме нагрев двигателя не лимитирует его мощности. При повторно-кратковременном режиме момент двигателя должен быть больше или равен моменту, определенному из условий тепловых потерь.
Гидропривод и конструктивные параметры гидросистемы определяют по параметрам каждой степени подвижности: максимальной скорости (линейной цШах или угловой о>тах) и максимальной нагрузке силой Fmax или моментом Л1тах- По этим значениям определяют рабочее давление гидросистемы:
для гидроцилиндров
„Г max.
для гидромоторов
р _ 2лЛ1 max.
для неполноповоротных двигателей
8Мтахр "zHD1 -d?Y
где S — площадь поршня, см2; q — удельная производительность гидромотора, см®/оборот; г — число пластин; 6 — ширина пластины, см; d и D — соответственно диаметр вала, несущего пластину, и внутренний диаметр цилиндра, см.
Расход рабочей жидкости, сма/с: для гидроцилиндра
Q " ymaxS;
для гидромотора
для неполноповоротного двигателя q ютах^ (О2 d^ 4 ~8
Для ПР с совмещенными по степеням подвижности движениями расход жидкости определяют по сумме расходов совмещенных движений.
Насосную станцию выбирают по требуемой мощности (кВт)
N « 10~3pQ, где р — рабочее давление гидросистемы, МПа.
При проектировании гидроцилиндров следует учитывать, что отношение длины к диаметру должно быть не более 18—20, поскольку увеличение этого отношения способствует возникновению вибраций и автоколебаний.
Пневмопривод проектируют согласно рекомендациям работы [16]. В предварительных расчетах для выбора пневмоцилиндров целесообразно пользоваться зависимостью
где F — усилие на штоке цилиндра; D — диаметр цилиндра; р — давление в сети; т = 1,5 для поршней с манжетным уплотнением и т = 1,1-г1,3 для поршней с металлическими кольцами.
По каталогам подбирают ближайший типоразмер пневмоцилиндра и по его конструктивным данным производят проектный расчет согласно методике [16].
Мягкая безударная остановка движущихся масс при подходе штока пневмоцилиндра к неподвижному упору достигается применением гидроамортизаторов (см. гл. 3). Типоразмер гидроамортизатора выбирают в соот- ■ ветствии с энергией, поглощаемой им за цикл. При использовании гидро-
Рис. 4. Схема гидропневматического привода
амортизаторов для торможения движущихся масс в промышленных роботах с пневматическим приводом общая энергия движущейся массы представляет собой сумму кинетической энергии WK и дополнительной работы Лп привода:
Wk=Ah-
Для поступательного движения в горизонтальной плоскости
^к = -^; ап = рпнт.
Для движения поворота в горизонтальной плоскости
_ Ло2. МВНТ
Для поступательного движения в вертикальной плоскости
^2 = ^к + Лп±т^т-
В формулах расчета кинетической энергии для выбора гидроамортизаторов m — масса, кг; о — скорость столкновения с амортизатором, м/с; Рп — сила, развиваемая приводом, Н; Нт— путь торможения, м; J — момент инерции вращающейся массы, кг-м2; <о — угловая скорость столкновения с амортизатором, рад/с; Мв — приводной вращающий момент, Н-м; R — радиус вращения, м; g — ускорение свободного падения.
Мембранные пневматические механизмы применяют для получения небольших ходов (до 60 мм) при малых габаритах конструкции. Усилие на штоке приближенно может быть подсчитано по формуле [52]
Р = -у Р №г + Rr + г2), где р — давление в пневмосети; R — радиус защемления периметра мембраны; г — радиус центральной жесткой шайбы.
Отношение r!R принимают в пределах 0,6—0,8. При этом на штоке достигается максимальное усилие. Использование пневматического мембранного механизма допускается, если максимальная величина хода штока для плоских мембран не превышает (0,24—0,30)/?, а для штампованных тарельчатых — не более (0,4—0,5)/?.
Поворотные пневмодвигатели для осуществления неполноповоротных движений механизмов ПР выбирают по номинальному крутящему моменту иа выходном валу, требуемому углу поворота и угловой скорости вращения.
В комбинированном пневмогидравлическом приводе в качестве исполнительного двигателя используется пневмоцилиндр, стабилизация скорости и гидравлическая фиксация положения которого осуществляются гидросистемой. Пневмогидропривод имеет ограниченное применение в конструкциях ПР.
В комбинированном гидропневма- тическом приводе в качестве исполнительных двигателей применяют гидродвигатели. Применение пневмосистемы для создания необходимого давления позволяет отказаться от гидронасосных станций. Принципиальная схема комбинированного гидропневматического привода показана на рис. 4 [50]. Подобные схемы применены для вертикальных степеней подвижности роботов типа Autohand, «Циклон-ЗБ» и др. Давление воздуха используется при этом в качестве источника энергии, а гидропривод обеспечивает необходимое усилие на исполнительном звене. В приводе, показанном на рис. 4, давление в поршневой полости пневмопилиндра / соз-
дает давление р2 в поршневой полости промежуточного гидроцилиндра 2, которое передается в исполнительный гидроцилиндр 3$ обеспечивающий соответствующее движение рабочего органа манипулятора. При обратиом ходе поршня пневмоцилиндра 1 жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 2 поступает в штоковую полость гндроцилиндра 3, вызывая обратный ход.
Давление жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров 2 и 3
Щ
Усилие на штоке исполнительного гидроцилиндра 3
Р3 = О.Збрз^з-
Типовые схемы комбинированных приводов и расчет их параметров см. в работах [50, 52].
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТАМ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Характерными особенностями работы промышленных роботов являются высокие скорости и ускорения, большое число циклов нагружения, наличие сосредоточенной массы на консолях, значительные изменения нагрузок иа элементы конструкции во время одного цикла. Однако требования к точности и жесткости конструкции у роботов намного ниже, чем, например, у станков. Вследствие значитель-
иой доли инерциоиных сил в балансе нагрузок машин этого вида требуется особая тщательность при их разработке с точки зрения максимального облегчения узлов, применения беззазорных направляющих и передаточных механизмов, подбора характеристик приводов главных перемещений. В основе расчета лежат исходные данные, по которым определяют основные конструктивно-технологические показатели ПР, уточняемые на стадии разработки технического задания и в процессе дальнейшего проектирования.
При расчете механической системы ПР основными являются следующие критерии работоспособности:
прочность по методу допускаемых напряжений для всех элементов конструкции при действии максимальных нагрузок рабочего состояния;
выносливость при заданной долговечности для всех основных деталей, испытывающих переменные нагрузки;
прочность по методу предельных состояний для всех элементов конструкции ПР, испытывающих действие нагрузок нерабочего состояния (наладочного режима и аварийных ситуаций);
жесткость основных элементов механической системы ПР;
колебания основных несущих элементов ПР и в особенности конечного звена руки (время затухания при резких изменениях нагрузки, отсутствие резонанса);
устойчивость от опрокидывания под действием рабочих и аварийных нагрузок.
При стационарной установке ПР требуется расчет фундамента (опор).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Автоматизированные технологические комплексы «оборудование— робот». Методические рекомендации. М.: НИИМАШ, 1981. 104 с.
Автоматические манипуляторы с программным управлением (промышленные роботы). Состояние, перспективы, проблемы/А. Е. Кобринский, А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес//Стаики и инструмент. 1974. № 11. С. 4—11.
Автоматизация процесса литья под давлеиием на основе применеиия промышленных роботов и приборов контроля/Я. М. Рывкис, М. Л. Заславский, В. Е. Лавентман и др. М.: НИИМАШ. 1978. 86 с.
Аида С., Корделла Л., Ивасе- вич Н. Визуально-тактильная симбиотическая система для распознавания трехмериых объектов//Инте- гральные роботы. М.: Мир. 1973. С. 297—313.
Александров М. П. Подъемно- транспортиые машины. М: Высшая школа, 1979. 560 с.
Андреенко С. Н., Вороши- лов М. С., Петров Б. А. Проектирование приводов манипуляторов. Л.; Машиностроение, Лениигр. отд-ние, 1975. 312 с.
Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. 640 с.
Артоболевский И. И., Кобринский А. Е. Роботы//Машииоведеиие. 1970. № 5. С. 3-11.
Беляиин П. Н. Промышленные роботы. М.: Машиностроение, 1975. 398 с.
Белянин П. Н. Промышленные роботы европейских стран (обзор зарубежного опыта). М.: НИАТ, 1976. 171 с.
Беляиин П. Н. Промышленные роботы США. Обзор зарубежного опыта. М.: НИАТ. 1978. 302 с.
Белянии П. Н. Промышленные роботы Японии. М.: НИАТ. 1977. 456 с.
Бобров В. П. Автоматизация траиспорта//Справочник металлиста. Т. 5. М.: Машиностроение. 1976. С. 214—234.
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины. М.: Машиностроение, 1974. 431 с.
Волчкевич Л. И. Надежность автоматических линий. М.: Машиностроение, 1969. 309 с.
Герц Е. В., Крейиии Г. В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1975; 272 с.
Говсиевич Р. Е., Горен- штейн Б. И. Расчет эффективности автоматизации//Справочник металлиста. Т. 5. М.: Машиностроеиие, 1976. С. 23—45.
Ерош И. Л., Игнатьев М. Б. Адаптивные системы управления промышленными роботами. М.: НИИМАШ. 1976. 63 с.
Евстифеев Г. А., Веретенников И. С. Средства механизации сварочного производства. Конструирование и расчет. М.: Машиностроение. 1977. 96 с.
Игнатьев М. Б., Кулаков Ф. М., Покровский А. М. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. Л.: Машиностроение. Лениигр. отд-ние, 1977. 248 с.
Иллюстрированный определитель деталей общемашиностроительного применения. Руководящие технические материалы. Классы 40 и 50 Общесоюзного классификатора промышленной и сельскохозяйственной продукции. М.: Изд-во стандартов, 1976. 238 с.
Инструкция по оценке экономической эффективности создания и использования автоматических манипуляторов с программным управлением
385
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
387
:47.Смехов А. А. Автоматизироваи-I ные склады. М.: Машиностроение, [1979.288 с.г48.Современные промышленные ро-:боты.Каталог/Под ред. Ю. Г. Козы-!рева,Я. А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1984. 152 с.Технологический справочник по ковке и объемной штамповке/Под ред. М. В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. 970 с.Устройство промышленных ро- ботов/Е. И. Юревнч, Б. Г. Аветиков, ' О. Б. Корытко и др. Л.: Машинострое- 5 ние, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с. i 51. Черпаков Б. И. Эксплуатация ( автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.Щербаков В. И., Померанцев Л. М., Юдицкий С. А. Пневмоавтоматика в машиностроении. Обзор. М.: ЦИНТИМАШ, 1962. 200 с.Янг Дж. Ф. Робототехника. Л.: Машиностроение. Ленннгр. отд-ние, 1979. 300 с.:47.Смехов А. А. Автоматизироваи-I ные склады. М.: Машиностроение, [1979.288 с.г48.Современные промышленные ро-:боты.Каталог/Под ред. Ю. Г. Козы-!рева,Я. А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1984. 152 с.Технологический справочник по ковке и объемной штамповке/Под ред. М. В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. 970 с.Устройство промышленных ро- ботов/Е. И. Юревнч, Б. Г. Аветиков, ' О. Б. Корытко и др. Л.: Машинострое- 5 ние, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с. i 51. Черпаков Б. И. Эксплуатация ( автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.Щербаков В. И., Померанцев Л. М., Юдицкий С. А. Пневмоавтоматика в машиностроении. Обзор. М.: ЦИНТИМАШ, 1962. 200 с.Янг Дж. Ф. Робототехника. Л.: Машиностроение. Ленннгр. отд-ние, 1979. 300 с.
:47.Смехов А. А. Автоматизироваи-
I ные склады. М.: Машиностроение, [1979.288 с.
г48.Современные промышленные ро-
:боты.Каталог/Под ред. Ю. Г. Козы-
!рева,Я. А. Шифрина. М.: Машино
строение, 1984. 152 с.
Технологический справочник по ковке и объемной штамповке/Под ред. М. В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. 970 с.
Устройство промышленных ро- ботов/Е. И. Юревнч, Б. Г. Аветиков, ' О. Б. Корытко и др. Л.: Машинострое- 5 ние, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с. i 51. Черпаков Б. И. Эксплуатация ( автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.
Щербаков В. И., Померанцев Л. М., Юдицкий С. А. Пневмоавтоматика в машиностроении. Обзор. М.: ЦИНТИМАШ, 1962. 200 с.
Янг Дж. Ф. Робототехника. Л.: Машиностроение. Ленннгр. отд-ние, 1979. 300 с.
:47.Смехов А. А. Автоматизироваи-
I ные склады. М.: Машиностроение, [1979.288 с.
г48.Современные промышленные ро-
:боты.Каталог/Под ред. Ю. Г. Козы-
!рева,Я. А. Шифрина. М.: Машино
строение, 1984. 152 с.
Технологический справочник по ковке и объемной штамповке/Под ред. М. В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. 970 с.
Устройство промышленных ро- ботов/Е. И. Юревнч, Б. Г. Аветиков, ' О. Б. Корытко и др. Л.: Машинострое- 5 ние, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с. i 51. Черпаков Б. И. Эксплуатация ( автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.
Щербаков В. И., Померанцев Л. М., Юдицкий С. А. Пневмоавтоматика в машиностроении. Обзор. М.: ЦИНТИМАШ, 1962. 200 с.
Янг Дж. Ф. Робототехника. Л.: Машиностроение. Ленннгр. отд-ние, 1979. 300 с.
(промышленных роботов). М.: НИИ- МАШ, 1983. 102 с.
Информационные системы промышленных роботов/А. Е. Кобринский, А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес//Станки и инструмент. 1978. № 8. С. 12—17.
Классификатор технологических операций в машиностроении и приборостроении. Ч. II. М.: Изд-во стандартов, 1973. 280 с.
Кобринский А. Е., Степаненко Ю. А. Некоторые проблемы теории манипуляторов//Механика машин. Вып. 7—8. М.: Наука, 1967. С. 10—15.
Козырев Ю. Г. Наладка и эксплуатация станков с числовым программным управлением и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1980. 52 с.
Козырев Ю. Г., Житомирский С. В., Сидоренко И. А. Выбор геометрических параметров роботов с шарнирной рукой//Станки и инструмент, 1980, № 6. С. 3—4.
Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С. Системы управления манипуляционных роботов/Под ред. Е. П. Попова. М.: Наука, 1978. 416 с.
Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений// Экономическая газета. 1977, № 10. С. 11—14.
Нахапетяи Е. Г. Экспериментальное исследование динамики механизмов промышленных роботов//Меха- ника машин. М.: Наука, 1978, вып. 53. С. 110—122.
Ниберг Н. Я- Механика (сведения из теоретической механики и теории механизмов)//Справочннк металлиста. Т. 1. М.: Машиностроение, 1976. С. 18—59.
Особенности конструкции роботов модульного типа/Б. Н. Сурнии, В. П. Степанов, И. В. Калабнн, А. Г. Баранов//Станки и инструмент. 1978. № 7. С. 13—16.
О типизации промышленных ро- ботов/Л. Л. Подкаминер, Л. Г. Кузнецова, Н. С. Норкин и др. М.: Изд-во стандартов. 1976. 88 с.
Очувствленный робот для действия с неориентированными деталями (заготовками)/В. С. Гурфинкель, Ю. Г. Козырев, В. Б. Великович// Вестник машиностроения. 1978. № 5. С. 10—13.
Патон Б. Е., Спыну Г. А., Тимошенко В. Г. Промышленные роботы для сварки. Киев: Наукова думка, 1977. 228 с.
Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978. 400 с.
Пособие по применению промышленных роботов/Под ред. Кацухико Нода. М.: Мир, 1975. 452 с.
Принципы построения двигательной системы автоматических манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов)/ А. Е. Кобринский, А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес// Станки и инструмент. 1976. № 4. С. 3—10.
Промышленные роботы агрегатного типа/Ю. Г. Козырев, В. В. Великович, С. В. Житомирский, Л. В. Круковец. М.: НИИМАШ, 1979. 50 с.
Промышленные роботы и манипуляторы с ручным управлением. Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева. М.: НИИМАШ, 1982. 101 с.
Роботизированные комплексы «оборудование — робот». Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева. М.: НИИМАШ, 1983. 35 с.
Роботизированные комплексы, разработанные в СССР и ЧССР. Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева. М.: ВНИИТЭМР, 1985. 148 с.
Роботизированные комплексы стран — членов СЭВ. Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева, М.: НИИМАШ, 1984. 173 с.
Робототехника/Ю. Д. Андрианов, Э. П. Бобриков, В. Н. Гончаренко и др./Под ред. Е. П. Попова и Е. И. Юревича. М.: Машиностроение, 1984. 288 с.
Сборка и монтаж изделий в машиностроении. Справочник. Т. 1, М.: Машиностроение, 1983. 480 с.
Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы. Справочник. М.: Машиностроение, 1982. 464 с.
Butler Р. Robots electro-optic eyes put to the test on conveyor belt job. — The Engineer, 1978, N. 3. P. 49.
Havrila M., Strojny M. a Kolektiv. Vyuzetie Priemy-selnych Ro- botov a Manipulatorow v’strojarskom, Vyrobnom procese. (Subor nametov komplexne automatizovanych technolo- gickych pracovisk. CSc., Presov: Vukov, 1977, 280, 1.
Proceedings of the 7th International Symposium on Industrial Robots. Tokyo, Japan, 1977. 655 p.
Proceedings: Sth International Symposium on Industrial Robots. 4th International Conference on Industrial Robot Technology. Stuttgart: West Germany, 1978. 1004 p.
Proceedings: 10th International Symposium on Industrial Robots, Sth International Conference on Industrial Robot Technology. Milan, Italy, 1980. 686 p.
Proceedings of the 11th International Symposium on Industrial Robots. Tokyo, Japan, 1981. 854 p.
А
Автоматизация лакокрасочных работ 335—338
Методы нанесения лакокрасочных покрытий 335, 336
Оборудование 336
Организация рабочих мест при окраске распылением 337, 338
Средства автоматизации транспортных операций в окрасочных цехах 336, 337
Анализ кинематический при проектировании роботов 379, 380
В
Воспроизведение программы 10
Выключатели автоматические — Технические данные 190
конечные — Технические данные 189
струйные путевые — Основные размеры и технические данные 227
Г
Гальванопокрытия — Автоматизированные комплексы 339—342
Обслуживание ванн промышленными роботами 337—342
Технические данные автоматических линий 341
Гамма агрегатных роботов «Kawasaki Unimate» (Япония) 86, 88, 90, 92 — Рекомендуемые виды работ 94 — Система агрегатирования роботов 94 — Технические данные 93
—ЛМ40Ц00.00 82 — Технические данные 83
— Modular Robot (Франция) 102 — Схема агрегатного построения модификаций и технические данные 104
— «Robitus RS (Япония) 99, 102 — Технические данные 100, 101
— типа «Skilam» (Япония) 86, 88 — Технические данные 91, 92
— сварочных 102 — Система агрегатирования и технические данные ЮЗ
— типа М20Ц 84, 86 — Технические данные 89, 90
Гамма электромеханических роботов модульного типа РПМ-25 102, 105, 106
Варианты компоновок модульной гаммы 105
Кинематические модули руки роботов 106
Кинематическая схема модуля двойного качания 106
Примеры базовых компоновок роботов 107
Схема осуществления шагающих перемещений робота 107
Технические данные 108
Гидроамортизаторы 217—219
Гидроаппаратура роботов 190, 191
Гидродвигатели 210, 211
Гидромоторы 203, 212
Гидропривод 190, 191, 203—217
Гидроцилиндры 203
типа ЦРГ 209
Грузоподъемность — Выбор при проектировании робота 372
робота 17
руки робота 17
д
Датчики бесконтактные различных типов — Сравнительные характеристики 269
пропорциональные, объединенные в матрицы — Примеры конструктивных решений 259, 260
регистрации перемещений — Основные схемы и характеристики 263— 265
светолокационные — Схемы и принципы действия 251
струйные — Недостатки 267— Схемы 266
— тактильные контактного типа — Особенности конструктивных и алгоритмических решений 257
ультразвуковые — Схемы и принцип действия 267
Е
Емкость памяти запоминающего устройства — Понятие 9, 10
3
Запоминание управляющей программы — Понятие 9
Звенья руки робота — Схема расчета длин и углов поворота 357
Зона робота рабочая — Определение размеров при проектировании 372 — Понятие 20
— обслуживания — Понятие 20
И
Инструмент для сборки — Соединение деталей по цилиндрическим поверхностям 172—174 — Установка наружных и внутренних плоских пружинных колец 175—177 — Установка плоских прокладок из листового материала 174, 175
— резьбовых соединений 177, 178
Испытания роботов — Виды 354, 356— 358
— Оформление результатов 354
— Требования к испытуемым образцам 355
— Требования к подготовке роботов к испытаниям 355
— Требования к проведению отдельных видов испытаний 356
— Требования к средствам измерений 356
— Требования к условиям проведения 354, 355
К
Классификация роботов 16—19 Комплекс роботизированный 275
Коэффициент сервиса манипулятора 14Л
Линия автоматизированная для изготовления оболочковых форм 287, 288 — автоматизированная сборки двигателей внутреннего сгорания 326
— автоматическая сборки трансформаторов 325, 326
М
Маневренность манипулятора 14
Манипулятор — Виды 5—7 — Условные обозначения элементов, структурных кинематических схем 13
Манипулятор автоматический «Пи- рин» (НРБ) 82, 84 — Основные типы механических рук и виды их рабочих движений 87 — Основные типы опорных систем 87 — Технические характеристики 88
— консольный передвижной — Конструкция 86
— портальный — Конструкция и принцип работы 84, 85 — Применение для комплектации автоматических линий 314, 315
Механизм исполнительный 12
— уравновешивания — Проектирование 380
Мобильность робота 20
О
Обеспечение информационное работы робота — Понятие 12
Оборудование кузнечно-прессовое — Автоматизация — см. Применение роботов для автоматизации кузнечно-прессового оборудования
Обработка термическая — Применение роботов 304, 305
Объект манипулирования 5, 6
Отработка программы 10, 11
П
Пневмодвигатели поворотные 220, 226
— лопастные (ПДЛ) — Основные размеры и технические данные 221, 222 — поршневые (ПДП) — Основные размеры и технические характеристики 220, 223—225
Пневмопривод — Выбор 382, 383
Погрешность отработки траектории 17
— позиционирования — Определение при проектировании 375 — Понятие 17 — Схема для расчета 378
Подготовка производства к применению роботов — Анализ действующего производственного процесса 359, 362—368
— Анализ и отбор деталей 362
— Организация ремонтно-эксплуатационной службы 370
— Правила выбора оборудования и средств технического оснащения 358, 359
— Разработка технологических процессов 368, 369
— Состав регламентированных работ по подготовке к эксплуатации робототехнических систем 369, 370
— Схема проведения работ, выполняемых заказчиком и разработчиком роботов 360, 361
— Условные обозначения операций, рекомендуемые при построении графических схем для анализа производственного процесса 363
— Форма, рекомендуемая для построения графической схемы технологического процесса 364
Подсистема информации внешней 11
— внутренней 11, 12
Покрытия лакокрасочные — Автоматизация — см. Автоматизация лакокрасочных работ
Преобразователи электронные — Технические данные 192—195
Приводы роботов — Проектирование 379—384
— манипуляторов — Выбор при проектировании 378
— пневматические 191, 202, 217—227
— электрогидравлические 208, 213— 217
Применение роботов — Общие полг жения 274—276
Основные схемы применения 278, 280—283
Подготовка производства — см. Подготовка производства к применению роботов
— Структура роботизированной технологической системы 276—279
Применение роботов для автоматизации кузиечно-прессового оборудования— Горячая объемная штамповка и ковка 290
— Детали для обработки 290, 292, 293
— Молотовая штамповка и свободная ковка 290
Общие требования к оборудованию, оснастке и устройствам, комплектующим РТК 293
Операции разделения исходных материалов 293—295
Рекомендации по составу оборудования 290, 291
— Типовые роботизированные технологические комплексы 291, 293—301
— Холодная штамповка 290
Применение роботов для автоматизации кузнечио-прессового оборудования иа базе винтовых фрикционных прессов 297, 298
— гидравлических прессов для переработки пластмасс 299
— двухкривошипных прессов простого действия 295, 296
— кривошипно-коленных чеканочных прессов 296
— кривошипных горячештамповоч- иых прессов 296, 297
— обрезных прессов 298, 299
однокривошипных прессов 295
радиально-обжимных и радиально- ковочных машин 297, 298
типовых роботизированных технологических комплексов 301—304
— электровысадочных машин 297, 298
Применение роботов в сварочном производстве — см. Сварка с помощью роботов
для загрузки стержней в литейные формы и для сборки полуформ 288— 290
для изготовления оболочковых стержней 288, 289
для изготовления оболочковых форм из сухих термотвердеющих смесей 287, 288
для переноса склеенных оболочковых форм 289
для сборочных операций — см.
Сборка с применением роботов
— иа участках литья под давлением 284 — Типовые роботизированные комплексы и примеры планировок на базе машин литья под давлением 285—287
— при литье в кокиль 284, 285
Программа — Понятие 7
— управляющая 7, 8 — Виды информации для управления роботом 10
Программирование 8 — Методы 8, 9 Программоноситель — Понятие 8 Производство литейное — Применение роботов — см. Применение роботов Проектирование роботов — Взаимосвязь координат основных движений и структурно-кинематической схемы робота с формой рабочих зон основного технологического оборудования 376, 377
— Исходные данные 371, 372
Основные конструктивно-технологические показатели 372—379
— Приводы 379—384
Расчет на прочность элементов конструкций 384
Схемы загрузки станков 373
Пространство рабочее робота 20
Р
Работы транспортно-складские — Автоматизация 342—344
Расчет захватных устройств (ЗУ) — Вакуумные ЗУ 187, 188
— ЗУ с многозвенными пальцами 186, 188
— Магнитные ЗУ 187, 188
— Механические ЗУ 181 —185
Построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых захватных устройств для деталей типа тел вращения 183, 185, 186
Режим работы робота — Определение при проектировании 378, 379
Роботы — Гистограмма соотношения между типом привода и способом позиционирования 26
Гистограммы распределения моделей по величинам ходов и скоростям перемещений исполнительных органов 27, 28
Испытания — см. Испытания роботов
Распределение моделей в зависимости от погрешности позиционирования 29
Распределение моделей в зависимости от занимаемого пространства 29
Распределение моделей по виду системы координат основных движений звеньев механической системы 21
— Распределения моделей по грузоподъемности и типам силовых приводов 26
Распределение моделей по числу степеней подвижности 26
Системы координат основных движений и формы рабочих зои 24, 25
Структурные кинематические схемы 13, 22, 23
Роботы агрегатные — см. Гамма агрегатных роботов
— агрегатно-модульного типа — Классификация 79, 81 — Основные принципы построения конструкций и требования при их разработке 78— 81 — Системы агрегатного построения на базе одной принципиальной компоновочной схемы (однотипные роботы) 82—94 — Системы агрегатного построения с широким рядом компоновок (разнотипные роботы) 92, 94—114
— Схема комплектации и основные данные агрегатной гаммы — «Li- nearsystem» (ФРГ) 95 — Технические данные агрегатной гаммы PR-02 (ПНР) 92, 96 — Унификация и стандартизация основных параметров и узлов 81, 82
— адаптивные 132—138
— для обслуживания горячештамповочных прессов 78
— интерактивные 138—140
— мостового типа 131, 132
подвесные тельферного типа 124, 128—131 — Технические данные 62—65
производства США — Технические данные 71, 77
производства ФРГ — Технические данные 74—76
производства Японии — Технические данные 73
— промышленные — Кинематические схемы 13, 22, 23 — Классификация 16—19 — Понятие 5, 7 — Системы координат основных движений и формы рабочих зои 24, 25 — Структурная схема 8
со складывающейся рукой и подъемной кареткой — Технические данные 52, 53
с супервизор ным управлением 140 . — электромеханические — см. Гамма
электромеханических роботов модульного типа РПМ-25
Роботы напольные с выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъема 108, 115—117 — Технические данные 30—41
и подъемной кареткой — Технические данные 42—52
работающие в сферической системе координат 54—61, 120—122
установленной на подъемной каретке 42—53, 117—120
Роботы с многозвенной рукой 66—69, 120—128
— производства Англии 72
— производства США 70, 71
Роботы транспортные гусеничные 143, 144
— колесные 144—148
— наземные 143—148
повышенной проходимости 148— 150
— подвесные 140—143 С
Сборка с применением роботов — Анализ оборудования 321, 322
Номенклатура роботов и требования к ним 322
Номенклатура сборочного инструмента 322, 323
Основные требования к деталям, узлам и изделиям 320—322
=— Примеры применения 325, 326
Типовые компоновки роботизированных комплексов 323—325
Сварка с помощью роботов 332, 333
Компоновочные схемы роботизированных комплексов 333—335
Номенклатура и типоразмерные характеристики сварных узлов 328, 329
— Применяемые роботы 332—335
Сварные металлоконструкции 327
Сварочный инструмент, и приспособления 327, 330
Технологические операции 330— 332
Система координат роботов — Выбор при проектировании 374
координатных перемещений роботов 15, 16
механическая — Относительные движения звеньев 14 — Понятие
12 — Число степеней подвижности 14 — программного управления робо
том — Понятие 7 — Структура 9 — робототехническая 5
Системы информационные — Классификация 255 — Понятие 11
— аварийной блокировки 271, 272
— визуальные 254, 256
— восприятия и контроля информации о внешней среде 254, 256
— диагностики и прогнозирования ресурса робота 272, 273
— искусственного осязания 256—265 — локационные 262, 265—270
— обеспечении техники безопасности 273
— оценки положения и скорости перемещения 270, 271
Системы управления роботами — Виды 231, 232 — Выбор при проектировании 378, 379 — Классификация 227— 231
— комбинированные (универсальные) программного управления 249—251
— специализированные 243—249
— станочные 251—254
— струйные 251, 252
Системы управления роботами унифицированные — Гамма устройств управлении типа ЕСМ 241—243
— контурного управления 238—241
— малоточечные цикловые 232—235 — числовые 235—239
Скорость перемещения звена манипулятора — Определение при проектировании 375
Средства информационного обеспечения—Выбор при проектировании 379
Станки металлорежущие, обслуживаемые роботами — Автоматизированные комплексы 317—320
— Вспомогательное оборудование 312
— Выбор деталей, подлежащих загрузке 304, 306, 308—311
— Обработка валов электродвигателей 315, 316
— Обработка деталей типа тел вращения 316, 317
— Обработка корпусных деталей 316— 318
— Основные типы роботизированных комплексов 312—320
— Станочная оснастка 312
— Требовании к станкам 306, 307, 312
— Характеристика деталей, рекомендуемых для обработки 308, 309
Т
Техника безопасности при эксплуатации роботов — Общие вопросы построении системы безопасности 349—352
— Основные типы планировок роботизированных комплексов 350
— Специальные устройства обеспече
ния безопасной и безаварийной работы оборудования 352—354
Траектория перемещений объекта ма- . нипулирования — Определение при проектировании 374, 375
Транспортирование грузов — см.
Работы транспортно-складские
Трансформаторы вращающиеся 271 У
Управление роботами — см.
Системы управления роботами
Устройства захватные — Классификация 151—156
— Конструкции 156—178
— Крепление 178—180
— Механизм автоматической смены 180, 181
— Понитие 12
— Расчет 181 —188— см. также Расчет захватных устройств
— Примеры конструкций 154, 155
— Проектирование 379
Устройства захватные адаптивные 156, 167—170
— вакуумные 164—166
— для выполнения сборочных операций 171 — 178
— механические 156—164
— с приспособлениями дли выполнения технологических операций 170, 171
— с эластичными камерами 166—170 — центрирующие 160—164 — электромагнитные 164—166
ц
Цепи кинематические роботов — Проектирование 380
Ч
Число степеней подвижности роботов— Определение при проектировании 373, 374 — Понятие 17
— кинематической цепи — Формулы для определении 12, 14
Э
Электродвигатели асинхронные серии 4А 196
— высокомоментные 198, 199
— постоянного тока 196—202
Электропривод робота — Выбор 380— 382 — Элементы 189, 190 — см. также Приводы роботов
Электроприводы комплектные 204—207
Эффективность экономическая применения роботов — Выбор базы сравнения дли определения эффективности 346
— Общие положении 345, 346
— Определение дополнительного социально-экономического эффекта 347, 348
Ю. Г. КОЗЫРЕВ
Промышленные
РОБОТЫ
СПРАВОЧНИК
2-е издание,переработанное и дополненное
МОСКВА
« МАШИНОСТРОЕНИЕ »
1988
ЬФО, /
'ББК-32т81—
К59
УДК 621.865.8 (035)
Козырев Ю. Г.
К59 Промышленные роботы: Справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 392 с.: ил.
ISBN 5-217-00174-7
Приведены конструкционно-технологические параметры современных промышленных роботов, систем и комплектующих узлов, рекомендации по их применению, а также по созданию и внедрению автоматизированных производственных систем с промышленными роботами.
Второе издание (1-е изд. 1983 г.) переработано и дополнено сведениями о новых моделях промышленных роботов, комплектующих изделий к ним. Приведены материалы по передвижным роботам.
Для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий и проектио-технологических институтов.
КОЗЫРЕВ Юрий ГеоргиевичКОЗЫРЕВ Юрий Георгиевич756575^ ББК’2”756575^ ББК’2”
КОЗЫРЕВ Юрий Георгиевич
КОЗЫРЕВ Юрий Георгиевич
756575^ ББК’2”
756575^ ББК’2”
„2404000000—163
К 038 (01)—88 163—88
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Редактор Т. С. Грачева
Переплет художника К- К. Федорова Художественный редактор С. С. Водчиц Технический редактор Т. И. Андреева Корректоры А. П. Сизова, Л. А. Ягупьева
ИБ Ns 4931
Сдано в набор 27.07.87. Подписано в печать 30.11.87. Т-21555. Формат 60х901/ц. Бумага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 24,5. Усл. кр.-отт. 24,5. Уч.-изд. л. 29,45. Тираж 50 000 экз. Заказ 2 01. Цена 1 р. 80 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» нм. Евгении Соколовой Союзполнграфпро- ма при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
ISBN 5-217-00174-7ISBN 5-217-00174-7© Издательство «Машиностроение», 1983
ISBN 5-217-00174-7
ISBN 5-217-00174-7
© Издательство «Машиностроение», 1988, с изменениями
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 4
Г л а.в а 1. Термины, определения и классификация ., .5
Основные понятия 5
Структура промышленного робота 7
Классификация промышленных роботов 16
Основные технические показатели промышленных роботов 17
Глава 2. Конструкции промышленных роботов . . ..21
Технические характеристики29
Промышленные роботы агрегатно-модульного типа ..78
Характерные представители конструктивных групп . ..108
Адаптивные промышленные .
роботы 132
Интерактивные промышленные роботы 138
Транспортные роботы и устройства повышенной проходимости 140
Глава 3. Комплектующие изделия промышленных роботов 151
Захватные устройства. . .151
Приводы и элементы автоматики 188
Системы управления промышленными роботами ...227
Информационные системы..254
Глава 4. Применение промышленных роботов . ...274
Роботизированные производственные системы (общие положения) 274
Литейное производство ...284
Автоматизация кузнечнопрессового оборудования..290
Термическая обработка ...304
Обслуживание металлорежущих станков 304
Автоматизация сборочных операций 320
Автоматизация сварки . . .326
Автоматизация лакокрасочных работ 335
Обслуживание ванн гальванопокрытий 337
Автоматизация транспортноскладских работ 342
Анализ затрат времени при обслуживании роботом группы основного технологического оборудования 344
Определение экономической эффективности применения промышленных роботов . . .345
Г л а в а 5. Основы эксплуатации роботизированных комплексов 349
Системы обеспечения техники безопасности 349
Методы испытаний и пра-/
вила приемки промышленных роботов ^353
Подготовка производства к применению промышленных роботов 358
Глава 6. Рекомендации по проектированию промышленных роботов 371
Исходные данные для проектирования 371
Определение основных конструктивно-технологических показателей промышленных роботов 372
Проектирование приводов промышленных роботов . . .379
Рекомендации по расчетам на прочность элементов конструкции 384
Список литературы 385
Предметный указатель. . .388