Типы и функциональные схемы манипуляторов

Наряду с созданием комплексных автоматизированных линий важнейшим средством повышения уровня автоматизации и сокращения ручных операций является внедрение автоматических манипуляторов, действующих по заданной программе или меняющих ее при изменении условий. Их часто называют промышленными роботами.

Программный манипулятор – техническая система с манипуляционньми устройствами, часто с комплексом чувствительных элементов и средствами перемещения, объединенными в одно целое и управляемыми с одного центра.

Программные манипуляторы в промышленности используют при выполнении ручных операции в отдельных местах технологических линий, завершая тем самым комплексную автоматизацию этих линий; для освобождения человека от выполнения монотонных, утомительных, малоквалифицированных операций; в условиях, опасных для здоровья.

В литейном производстве программные манипуляторы начали применяться сравнительно недавно. Известны, например, пескометы с программным управлением, представляющие собой программные манипуляторы. Успешно работают манипуляторы при извлечении отливок из форм на машинах литья под давлением. Существуют манипуляторы на базе подъемно-транспортных устройств – кран-балок, тельферов и др. (транспортные манипуляторы).

Все многообразие конструкций манипуляторов можно разделить на типы по степени участия человека в управлении ими.

Манипуляторы I типа применяют для дистанционной передачи движений. Управляет ими обычно человек. Примером могут служить манипуляторы для перемещения форм и выбитых опок в автоматизированных формовочно-литейных линиях.

Манипуляторы II типа – универсальные с программным управлением. В управлении этими манипуляторами человек не участвует. Они могут циклически выполнять комплекс действий, записанных в программе. К их числу относятся такие устройства, как установщики и сборщики форм, укладчики стержней в форму, нагружатели форм перед заливкой, заливщики форм и др. Они не имеют развитой системы чувствительных элементов и не могут анализировать складывающуюся ситуацию и менять свои действия при изменении условий, не предусмотренных программой.

Манипуляторы III типа – это устройства с адаптивным управлением. Они должны уметь распознавать и анализировать возникающие ситуации и принимать решения при непредусмотренных обстоятельствах. Однако возможности манипуляторов такого типа пока еще ограничены. Как правило, последовательность выполняемых ими действий определяется предварительно заложенными в ЭВМ жесткими программами. Выбор текущей операции и контролирование ее выполнения осуществляется с помощью системы датчиков.

Общая для всех типов манипуляторов функциональная схема системы управления представлена на рис. 4.1.

В каждом типе манипуляторов присутствует та или иная часть из блоков и связей, показанных на схеме. Здесь, блок 1 – объекты действия, т.е. те предметы, изделия, которыми манипулируют.

Рис. 4.1. Функциональная схема манипуляторов различных типов

Блок 2 – исполнительный орган манипулятора, его «руки». Блок 3 – система приводов для перемещения звеньев рук манипулятора с устройствами управления ими (блок 4). Связи между этими тремя блоками (прямые и обратные) показаны стрелками.

Основная исполнительная часть манипулятора любого типа обязательно содержит в себе блоки 2, 3 и 4. Манипулятор I типа включает в себя блоки 2, 3 и 4. Манипулятор II типа имеет, кроме этого, блок 5 – программное устройство управления. Это устройство должно легко настраиваться на выполнение другого комплекса операций. Серия программ может быть заранее заложена в манипулятор. В манипуляторах II типа исполнительные органы–захваты – снабжаются различными датчиками (блок 6), которые выдают информацию о состоянии самих захватов и предметов, с которыми они должны манипулировать. Различают датчики локационные, телевизионные и оптические, датчики, различающие цвет, нагретость и т. п. Сигналы датчиков преобразуются (блок 7) и обрабатываются в ЭВМ или в более простых логических устройствах (блок 5) с целью формирования сигналов управления, передаваемых на приводы захватов (блоки 4, 3, 2). Благодаря системе датчиков, служащих источником обратных связей, манипулятор получает возможность адаптации к реально складывающейся обстановке.