Сборочные промышленные роботы, взаимодействующие с упорядоченной средой

Для осуществления сборки могут применяться как универсальные роботы общепромышленного назначения, так и специализированные сборочные роботы (СПР). Учитывая специфику сборочных работ, выражающуюся в необходимости точного позиционирования захватов, целесообразно стремиться к минимально необходимому числу степеней свободы (не более пяти, иногда шести).

Особое место среди СПР занимают роботы для перемещения объектов с массой не более 1 кг. Их называют промышленными минироботами (ПМР). К этому классу СПР предъявляются требования высокой технологической и функциональной универсальности, повышенной точности дискретного позиционирования рабочих органов, агрегатного исполнения и др.

Для обеспечения технологической и функциональной универсальности, которая позволяла бы использовать ПР в сборочных операциях, ПР должны обладать достаточно развитой структурой, что подтверждается наличием пяти степеней подвижности у ряда моделей. Исключение составляют специализированные роботы, работающие в прямоугольной системе координат и предназначенные только для выполнения сопутствующих или вспомогательных операций при сборке. Общим требованием к ПМР, используемым непосредственно для выполнения сборочных операций (комплектация, сопряжение), является обеспечение высокой точности позиционирования. Последнее обстоятельство особенно важно для сборочных ПР, работающих без элементов адаптации.

Весьма важной характеристикой сборочных ПР является дискретность промежуточного позиционирования, обеспечиваемая применением цифровых линейных и поворотных приводов. Такими приводами снабжены роботы серии РС и ПМР, что позволяет успешно использовать их в условиях многоэлементной сборки соединений высокой точности. Наличие у модели РС-4 модуля технологических перемещений захвата позволяет повысить маневренность ПР при комплектации сборочного соединения, а также совмещать сопутствующие и основные операции на одном рабочем месте.

Базовой для промышленных минироботов ПМР и РС является модель РС-4. Компоновка улучшенной модификации этой серии, модели РС-6, приведена на рис.3. Робот состоит из двух основных модулей - продольных перемещений (рука) А и совместных поворота и подъема руки В. Стыковка модулей А и В осуществляется механическим способом с помощью направляющих, позволяющих легко и быстро осуществить перекомпоновку. Пневмо- и электрокоммуникации стыкуются с помощью специальных разъемов.

На передней стойке 15 несущего каркаса модуля продольных перемещении закреплен цифровой позиционный привод продольных перемещении. Последний содержит цилиндр противодавления 7 и ряд рабочих цилиндров 17 с различной длиной перемещения, состыкованных между собой в соответствии с требуемым диапазоном и дискретностью перемещения исполнительного органа робота.

Рабочий орган привода продольных перемещений (шток 9) посредством траверсы 10 связан со штангой 14, подвижно смонтированной в передней направляющей 13, в направлении изменения Rvar. Направляющая 13 закреплена на конце цилиндра противодавления привода продольных подач с помощью каретки 22 на двух задних направляющих 16 установленных в передней 15 и задней 23 стойках несущего каркаса.

Захват закреплен на левом конце штанги (на рис.3 не показан). Привод поворота захвата выполнен на базе реечного зацепления и позволяет получать три фиксированных с помощью настраиваемых жестких упоров угловых положений захвата: 0, 90 и 180°.

Шток 12 предназначен для привода губок захвата. Подшипники позволяют устранить поворот поршня привода губок при вращении захвата.

В случае необходимости захват может быть закреплен на передней поверхности С траверсы 10, что позволяет разгрузить вал привода поворота захвата, если масса деталей существенна.

В нижней части модуля продольных перемещений А установлен электромагнитный порошковый тормоз 5 с позиционным управлением, ось которого совмещена с осью вращения руки робота, что позволяет максимально уменьшить величину инерционных моментов, возникающих при повороте руки.

Модуль поворота и подъема руки В смонтирован на основании 33 и состоит из двух трубчатых вертикальных направляющих 31, по которым перемещается каретка 32 с цифровым позиционным приводом поворота, состоящим из ряда флажковых пневмодвигателей 2 с различным углом поворота рабочего органа (выходного вала), беззазорно состыкованного с выходным валом 3 привода поворота, установленного в подшипниках. Устойчивость привода поворота по отношению к его вертикальной оси обеспечивается регулируемым кронштейном 1. Вертикальное перемещение каретки 32, а следовательно, и руки А робота, обеспечивается с помощью цифрового позиционного привода подъема. Привод подъема установлен на кронштейне 28, служащем одновременно для увеличения жесткости вертикальных направляющих.

Управление тормозным устройством 26 осуществляется от ходового датчика, круговая линейка 4 которого установлена неподвижно на каретке 32, а подвижная ее часть - на зубчатом колесе 6 с возможностью регулировки. В качестве кодовых датчиков применены датчики на герконах, обеспечивающие простоту конструкции и настройки, высокую надежность и требуемую точность управления включением и режимами работы электромагнитных порошковых тормозов.

В соответствии с технологическим процессом, его последовательностью, а также параметрами, характеризующими отдельные переходы, определяется траектория захвата, исходя из которой уточняется и число модулей, составляющих приводы продольных перемещений руки и подъема.

После определения кинематики робота составляется и вводится программа, управляющая последовательностью включения модулей дискретных приводов. Параллельно осуществляется настройка кодовых датчиков для управления тормозными устройствами.

Рис 3 - Компоновка робота РС-6.

В запрограммированный момент времени подвижная часть кодового датчика (в случае применения герконов - постоянный магнит), перемещающейся вместе со штангой 14 вдоль кодовой линейки 34, вызовет появление команды, управляющей включением тормозного устройства 5, которое, срабатывая, обеспечивает торможение зубчатой рейки 21, также перемещающейся вместе с кареткой 22. Таким образом обеспечиваются плавный выход в любую запрограммированную точку траектории движения штока привода продольных подач, а также требуемые скорости перемещения и ускорения. Аналогично работает привод поворота. Привод подъема не имеет тормозных устройств, управляемых от кодовых датчиков.

Примененный в рассмотренной конструкции модульный принцип компоновки всех исполнительных приводов позволяет значительно расширить технологические возможности ПР и сделать его более универсальным. Оптимальная компоновка робота зависит от степени сложности реализуемых с его помощью технологических процессов При модульном принципе уменьшаются габаритные размеры и масса, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках ПР - увеличиваются быстродействие, точность позиционирования и срок службы. Использование дискретных линейных и поворотных приводов в роботах серий ПМР и РС позволяет автоматизировать процессы комплектации, контроля, кассетирования и укладки изделий в тару, т.е. они пригодны для условий работы в тех случаях, когда требуется промежуточное позиционирование по одной или нескольким координатам.

Список литературы

1. Н.П. Меткин, М.С. Лапин, С.А. Клейменов, В.М. Критський. Гибкие производственные системы. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 309с.

2. Гибкие производственные комплексы / под. ред. П.Н. Белянина. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с.

3. Гибкое автоматическое производство/под. ред. С.А. Майорова. - М.: Машиностроение, 1985. - 456с.

4. Управление работотехническими системами и гибкими автоматизированными производствами / под. ред. Н.М. Макарова, - М.: Радио и связь, 1981, ч.3 - 156с.

5. Широков А.Г. Склады в ГПС. - М.: Машиностроение, 1988. - 216с.