Конструктивно-компоновочные схемы ПР

Существует достаточное разнообразие конструктивно-компоновочных схем промышленных роботов, которое можно объяснить целым набором требований, приведенных ниже, а также большим количеством типов механизмов, входящих в конструкцию механической системы ПР.

1. Требования к конструкции ПР формируется исходя из:

· желаемых размеров, формы и расположения рабочей зоны;

· обеспечения необходимой точности позиционирования;

· максимальной скорости и ускорения;

· жесткости звеньев манипулятора;

· наименьшего веса при заданной грузоподъемности.

2. Эксплуатационные требования:

· ремонтопригодность и удобство обслуживания;

· вид энергоносителя и потребляемая мощность;

· надежность функционирования и защита от агрессивных сред;

· удобство и быстрота смены ЗУ, крепления рабочего инструмента;

· возможность работы со средствами «очувствления».

Основные типы конструктивно-компоновочных схем ПР даны на рис. 28.

Особенностью систем управления роботов является их сложность и наличие большого количества элементов. В них могут входить:

· управляемые сервоприводы, обеспечивающие точность позиционирования;

· датчики усилия, например, при автоматизации сборки;

· ультразвуковые датчики безопасности;

· датчики «очувствления» по размерам и массе переносимых деталей, наличия их в ЗУ робота;

· датчики обратной связи по положению и по скорости.

Все многообразие механизмов (см. рис. 28), образующих конструкцию в части механической системы ПР, можно свести к трем типам (по типу их кинематики):

1. телескопические (стреловидные) – трубчатая или коробчатая конструкция, сообщающая поступательное перемещение прикрепленному к ней исполнительному устройству.

2. шарнирные (шарнирно-сочлененные) – это шарнирный многозвенный механизм с открытой кинематической цепью (чаще применяется в сочетании с телескопической рукой);

3. параллелограмные – изготавливаются в виде параллелограмного механизма, дающего поступательное движение. Часто используется в конструкции манипуляторов с ручным управлением (сбалансированные погрузчики)

Важным этапом при выборе ПР является определение потребной мощности. Мощность определяется из необходимой потребляемой мощности по каждой степени подвижности в установившемся режиме движения с максимальной скоростью соответственно

Для вращательного движения:

P_вращ=kM_maxW_max; (4)

Для поступательного движения:

P_пост=kF_maxV_max; (5)

где: k – коэффициент запаса, учитывающий перегрузки при ускорениях и к.п.д. двигателя и передач;

M_max – максимальный момент, развиваемый приводным механизмом;

F_max – максимальная сила, которую развивает привод;

W_max и V_max – наибольшие скорости движения, угловая и линейная, соответственно.

А б

в г

д е ж

з и к

Рис. 28. Конструктивно-компоновочные схемы ПР:а – напольно-стреловая; б – тельферно-стреловая; в – мостово-стреловая; г – портально-

стреловая; д – напольно-шарнирно-стреловая; е – портально-шарнирно-стреловая; ж – напольно-шарнирная; з – тельферно-шарнирная; и – мосто-шарнирная; к – портально-шарнирная

а	б
в	г
д	е

Рис. 29. Некоторые разновидности ПР: а – робот для сварки; б и в – универсальные со сферической системой координат; г – с ангулярной системой координат; д – подвесной с декартовой системой; е – транспортный робот

а	б
в	г
д	е

Рис. 30. Примеры применения промышленных роботов: а – выполнение монтажных работ; б – обслуживание склада-накопителя; в – выполнение сварочных операций; г – вспомогательные операции с массивным деталями; д – окраска и защитные покрытия; е – конвейерная сборка автомобилей

Табл. 4. Техническая характеристика семейства промышленных роботов типа SMART

7. ПРОГРЕССИВНЫЕ СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ

РОБОТОВ –МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Ниже приводится несколько конструкций многопозиционных захватных устройств промышленных роботов, разработанных сотрудниками кафедры ТАМ ВятГУ при выполнении совместных научно-исследовательских работ с МВТУ им. Н.Э. Баумана.

Установлено, что в длительности рабочего цикла промышленных роботов доминирует вспомогательное время, затрачиваемое на различные второстепенные перемещения и манипулирование деталью. В то же время, технологическое время, которое затрачивается на установку детали в приспособление станка при его загрузке или в ответную деталь при сборке, составляет чрезвычайно малую долю времени цикла (в пределах 5%). Это является основной причиной недостаточно высокой производительности ПР.

Целесообразно предусмотреть возможность параллельной (групповой) сборки роботами изделий машиностроительного производства. Это возможно при сборке несложных отдельных узлов или более сложных изделий, включающих несколько однотипных соединений. В любом случае такой подход гарантирует значительное повышение производительности технологических роботизированных процессов за счет сокращения вспомогательного времени.

Достижение указанного подхода возможно с применением многопозиционных или групповых захватных устройств роботов. Примеры прогрессивных конструкций таких устройств приводятся далее, в продолжение настоящего пособия. Все они защищены авторскими свидетельствами СССР, что говорит о достаточно высоком уровне разработки и новизне конструкторских решений.

Вначале же следует остановиться на особенностях уже существующих захватных устройств. От свойств этих средств технологического оснащения зависит успешное применение самих ПР. На рис. 31 приводятся примеры таких устройств различного конструктивного исполнения. Даются краткие пояснения.

а	б
в	г
д	е
ж	з

Рис. 31. Примеры конструкций ЗУ: а, б, в, г – с плоско-параллельным движением губок; д, е – для захвата деталей изнутри и снаружи, соответственно; ж – с приводной зубчатой передачей; з – двухзахватная конструкция

На рис. 31 представлены некоторые примеры конструкций захватных устройств промышленных роботов. Часть из них отличается достаточно простым исполнением. Так на рис. 31 а. показано устройство с параллельным смещение зажимных губок для захвата детали роботом. Одна из них неподвижна. Движение подвижной губки достигается посредством пневмо- или гидроцилиндра. Плоские поверхности губок рассчитаны на соответствующие поверхности детали. к недостаткам конструкции можно отнести отсутствие эффекта самоцентрирования. Показанное на рис. 31 б. устройство, обеспечивает одновременную сходимость губок 1 и 2 при повороте зубчатого колеса 3. Этим достигается сохранение в пространстве центра захватываемой детали. Зажимные поверхности спрофилированы по диаметру детали-объекта манипулирования.

Рис. 31 в. содержит пример ЗУ с плоско-параллельным смещением зажимных губок, которое содержит корпус 1 с силовым цилиндром, отверстия 2 для подачи рабочей среды в цилиндр, шток 3 с зубчатой рейкой, зубчатые секторы 4 и две пары планок 5, образующих симметричные параллелограммные механизмы. Зажим детали происходит при движении поршня вправо.

Устройство на рис. 31 г. содержит вращающийся привод 1, корпус 2, редуктор 3. реечную передачу 4, направляющие 5, коробку с зубчатой передачей 6, а также зажимные губки 7. Достоинство устройства – захват деталей в широком диапазоне размеров. Часто приходится захватывать детали за внутреннюю поверхность, разводя зажимные пальцы. Последние могут двигаться по дуге окружности или поступательно (рис. 31 д). Внешний захват для цилиндрических деталей (рис. 31 е) позволяет закреплять детали типа валов в нескольких сечениях по их длине, что повышает надежность удержания объектов манипулирования. Губки у них также имеют свойство одновременной сходимости к детали. На рис. 31 ж. изображен механизм, в котором используется вращающийся привод с зубчатой передачей. В нем имеется вращающийся привод 1, корпус 2, зубчатая передача 3, параллелограммный механизм 4 и губки 5. Последние также имеют плоскопараллельное движение в направлении, показанном стрелками. Особой разновидностью ЗУ являются многозахватные конструкции, например, показанная на рис. 31 з. Они попеременно вводятся в работу поворотом вокруг продольной оси всего устройства, закрепленного на запястье робота. В устройстве имеются зажимные рычаги 1 и 2 , планка 3, соединяющая их. Буквами А и В обозначены детали-объекты манипулирования.

Более сложные конструкции ЗУ приведены на рис. 32. Так на рис. 32 а. показано устройство, работающее по принципу токарного трехкулачкового самоцентрирующего патрона. В нем имеется основание 1, ходовые винты 2, стержневые направляющие 3, конические зубчатые передачи (позицией не обозначены), первая зажимная губка 5, вторая зажимная губка 6 и прижим 7. Ходовые винты вращаются электродвигателем через конические зубчатые передачи. В зависимости от направления вращения производится зажим, либо разжим детали роботом. Достоинство таких устройств состоит в креплении деталей в трех точках, что повышает надежность удержания. Кроме того, обеспечивается постоянное положение центра зажимаемой детали и широкий диапазон захватываемых диаметров.

Многофункциональный захват (рис. 32 б) с тремя пальцами содержит четыре электродвигателя. Один из них (поз. 1) служит для поворота пальцев вокруг их осей, чтобы производить захват за наружную или внутреннюю поверхность детали. Остальные двигатели (поз. 2) приводят в действие механизмы сгибания пальцев (с помощью гибкой связи). Устройство производит «мягкий» захват деталей, например, из пластмасс или даже стекла без нарушения их целостности. Дополнительным преимуществом является возможность захвата деталей произвольной формы. Разработано устройство, которое можно считать аналогом кисти руки человека (рис. 32 в). В конструкции пальцев этого устройства используются четырехзвенные механизмы, обеспечивающие их сгибание. В конструкции имеется пластина 1, пружина 2, кривошипы 3, пружины растяжения 4, а также электродвигатель переменного тока 5. В состав звена каждого из пяти четырехзвенных механизмов входят кривошипы, которые соединены

а	б
в

Рис. 32. Более сложные захватные устройства промышленных роботов:

а – самоцентрирующее широкодиапазонное; б – пальцевое многофункциональное; в – с четырехзвенными механизмами сгибания пальцев

между собой пластиной 1. Она может перемещаться поступательно с помощью электродвигателя 5 и ходового винта. Пластина перемещается вперед или назад (в зависимости от направления вращения электродвигателя), что приводит к сгибанию шарнирных пальцев и захватыванию детали.

Все описанные конструкции ЗУ позволяют роботу манипулировать только одной деталью, что существенно снижает его производительность при выполнении многих технологических операций.

7.1. Групповой схват промышленного робота /6/

Недостатком многих конструкций схватов явля­ются невозможность одновременного зажима группы деталей из-за колебания раз­меров деталей в партии, а также необхо­димость ручной настройки губок на раз­мер захватываемых деталей, что ведет к большим потерям, рабочего времени про­мышленного робота. Возникает задача, которая заключается в повышении произ­водительности и точности групповых сборочных процессов, осуществляемых промыш­ленными роботами.

Групповой схват промышленного робота (рис. 32, 33 и 34) содержит корпус 1, жестко закрепленный на руке 2 робота, подвижную зажимную губку 3 и относительно неподвижную губ­ку 4, закрепленную на корпусе. Подвиж­ная зажимная губка 3 связана со штоком 5 силового цилиндра руки 2 робота и установлена с возможностью перемещения по направляющим 6, выполненным в виде паза или цилиндрических скалок, за счет которых губки точно взаимно ориентированы относительно одна другой.

В подвижной губке 3 в направле­нии захватываемых деталей выполнены от­верстия, в которых установлены подвижные плунжеры 7, сопряженные одним своим торцом с захватываемыми деталями, а другим торцом взаимодействующие с урав­нителем 8 усилия захвата, например гидропластмассой, заполняющей замкнутую полость, выполненную в подвижной губке 3.

В качестве уравнителя 8 усилия захвата может быть использован также набор мел­ких твердых сферических тел, например стальных шариков. В последнем случае снижаются точностные требования к изго­товлению и появляется возможность использования схвата при повышенных темпера­турах окружающей среды (сборка с нагре­вом).

В неподвижной губке выполнены приз­матические базирующие выемки 9 (пазы), соответствующие по размерам и конфигу­рации группе одновременно захватываемых деталей.

Указанные базирующие выемки могут быть выполнены на сменной прижимной планке 10, имеющей Г-образный профиль поперечного сечения, которая крепится к губке с помощью винтов 11.

При автоматизированной замене планки самим роботом (согласно управляющей программы) пленку устанавливают на губ­ку посредством двух пальцев 12, закреп­ленных вертикально в губке схвата и сво­бодно входящих в отверстия, выполненные в планке, а также подпружиненного гори­зонтально расположенного фиксатора 13, взаимодействующего с гнездом 14, выпол­ненным в прижимной планке 10. Планка 10 снабжена также фиксирующими гнездами 15, посредством которых она удерживает­ся фиксаторами 16 магазина 17 сменных прижимных планок.

В магазине выполнены окна 18 и 19, обеспечивающие доступ схвата к сменной прижимной планке, взаимодействующей своими выступами 20 с опорными полками 21, которыми снабжен магазин.

Для загрузки схвата деталями приме­няются трубчатые лотки 22 с отсекателями деталей 23, приводимыми в действие самим схватом, или кассета 24 с заранее ориентированными деталями. Сборка группы деталей 25 с ответны­ми деталями 26 производится в сборочном приспособлении 27, схематично показан­ном на рис. 32.

Работа схвата осуществляется следую­щим образом.

Группа собираемых деталей 26 подает­ся в загрузочную позицию в предваритель­но ориентированном виде за счет лотков 22 или кассеты 24.

Под действием штока 5 подвижная зажимная губка 3 схвата отводится на некоторое расстояние от неподвижной губ­ки 4, обеспечивая доступ деталей в схват, и схват переносится рукой робота в загру­зочную позицию для приема группы соби­раемых деталей 25. Если питание схвата произ­водится из кассеты 24, то детали 25 вводятся в схват при его опускании.

При включении силового цилиндра ру­ки 2 на зажим шток 5 перемешает подвиж­ную губку 3 в направлении неподвижной губки 4 по направляющим 6, что сопро­вождается базированием деталей в призматических выемках 9 и закреплением их плунжерами 7, обеспечивающими одно­временное и равномерное усилие зажима благодаря уравнителю усилия 8. Плунжеры 7 самоустанавливаются относительно де­талей, имеющих определенный разброс раз­меров в партии, за счет своей подвижнос­ти в осевом направлении и упругих, свойств уравнителя 8.

После захвата группы деталей 25 схват рукой робота переносится в сбороч­ную позицию, где в приспособлении 27 установлены басовые детали 26, и осу­ществляет их точную взаимную ориента­цию. Затем подвижная губка 3 вновь не­сколько отводится от неподвижной губки 4 и происходит сборка группы деталей 25 и 26. В зависимости от характера сопряже­ния (с гарантированным зазором или на­тягом) сборка осуществляется самим схватом или посредством дополнительных устройств.

При сборке группы узлов, содержащих более двух деталей, а также деталей, значительно отличающихся по форме и разме­рам, сменную прижимную планку 10 за­меняют, составляя без изменения всю кон­струкцию схвата.

При автоматической смене прижимной планки 10 используют магазин 17. При вертикальном опускании руки 2 робота прижимная планка 10 освобождается от пальцев 12 и подпружиненного фиксатора 13, выходящего из гнезда 14.

Замена прижимной планки осуществля­ется посредством возвратно-поступатель­ных горизонтальных перемещений схвата, который проходит через окно 18 мага­зина. При этом выступы 20, выполненные на прижимной планке, взаимодействуют с опорными полками 21, которыми снабжен магазин. В результате из смежного гнез­да магазина 17 устанавливается и пред­варительно фиксируется в рабочей позиции фиксатором 16 другая прижимная планка 10, имеющая базирующие выемки 9, вы­полненные в соответствии с новой группой собираемых деталей. Вертикальным подъе­мом руки пальцы 12 и фиксатор 13 вводятся в соответствующие гнезда новой прижимной планки, обеспечивая ее точную ориентацию. Количество сменных прижимных пла­нок, устанавливаемых на одном схвате, ограничивается лишь емкостью магазина 17 и объемом памяти робота.

Выполнение схвата робота по предла­гаемой схеме позволяет значительно повы­сить производительность сборочных процессов за счет одновременной сборки нескольких различных узлов и сокращения вспомогательного времени, затрачиваемого на подготовку схвата к работе. В резуль­тате сокращается время простоев дорогостоящего оборудования.

Предлагаемый схват характеризуется повышенной точностью, т.к. отпадает необходимость настройки зажимных губок, что связано с появлением дополнительных погрешностей. Он обладает универсальностью, позволяя производить захват и манипули­рование группами деталей большого диапазона размеров, формы и свойств материала.

Равномерность усилия закрепле­ния деталей, обеспечиваемая уравнителем, предотвращает повреждение поверхностей захватываемых деталей.

Технический эффект от использования предлагаемого схвата состоит в много­кратном повышении производительности сборочного процесса, высвобождении ра­бочих-сборщиков, сокращении простоев дорогостоящего оборудования.

Рис. 32. Групповой схват промышленного робота

Рис. 33. Групповой схват промышленного робота (вариант конструктивного исполнения)

Рис. 34. Групповой схват промышленного робота (дополнительные

виды и сечения)

7.2. Многопозиционный захват промышленного робота с электромагнитным приводом /7/

Целью разработки данного захватного устройства (рис. 35 и 36) явилось рас­ширение технологических возможностей пу­тем обеспечения захвата группы деталей с конкретно заданным их расположением.

Многопозиционный захват содержит не­подвижную губку 1, в которой выполне­ны в заданном расположении сквозные отверстия 2, размеры и форма

Рис. 35. Многопозиционный захват промышленного робота с

электромагнитным приводом

которых определяются профилем захватываемых деталей. В губке 1 выполнены продольные на­правляющие пазы 3, в которых подвиж­но установлена вторая зажимная губка, вы­полненная в виде пластины 4 с отверстия­ми 5, идентичными отверстиям 2. Губка 4 удерживается ограничительной планкой 6. К губке 4 жестко прикреплен шток 7, на противоположном конце которого установлен якорь 8 электромагнита 9, установленный в губке 1 и подпружиненный пружиной 10. Губка 1 крепится через упругую прокладку 11 с помощью планки 12 к корпусу 13, жестко связанного с рукой робота. В полости корпуса расположен электромагнитный вибратор 14, фиксируемый крышкой 15, через отверстие которой проходит сердечник 16, связанный с губкой 1. Он подпружинен относитель­но корпуса пружиной 17. Губка 1 допол­нительно снабжена направляющими втул­ками 18, взаимодействующими с фикса­торами, установленными в сборочной по­зиции (на рис. не показаны).

Многопозиционный захват работает сле­дующим образом.

Для загрузки захвата он переносится промышленным роботом к загрузочному уст­ройству и заполняется группой деталей. После чего к обмотке электромагнита 9 прикладывается рабочее напряжение, при этом под действием электромагнитных сил якорь 8 втягивается внутрь обмотки электро­магнита, а губка 4, жестко связанная с яко­рем 8 штоком 7, перемещается вправо. Смещение губки 4 вызывает частичное пе­рекрытие профильных отверстий 2 губки 1, что обеспечивает надежное удержание деталей в процессе их переноса в сборочную рабочую позицию.

В рабочей позиции захват опускается на сборочное приспособление и фиксирует­ся там с помощью направляющих втулок 18. Благодаря этому достигается необходимая точность взаимного расположения профиль­ных отверстий 2 и соответствующих от­верстий в базовой детали.

Для установки деталей в базовую де­таль отключают электромагнит 9, губка 4 смещается влево под действием пружины 10 до упора в планку 6. Профили отверстий 2 и 5 совмещаются, и присоединяемые детали устанавливаются в отверстия базовой де­тали.

Для облегчения процесса соединения ба­зовой и присоединяемых деталей, а так­же для улучшения фиксации захвата со сборочным приспособлением используется вибратор 14, обеспечивающий колебания губ­ки 1 в пределах зазоров между втулка­ми 18 и соответствующими им фиксатора­ми.

Рис. 36. Многопозиционный захват промышленного робота с электромагнитным приводом (вид сверху)

7.3. Групповой схват промышленного робота (вариант конструкции)

Данная конструкция /8/ относится робото­технике, а именно к захватным устрой­ствам промышленных роботов для одно­временного захвата группы из несколь­ких деталей и позволяет снизить энер­гоемкость.

Схват промышленного робота (рис. 37, 38, 39 и 40) содержит корпус 1 с жестко прикреп­ленными к нему двумя дополнительны­ми боковыми планками 2 и торцовой планкой 3, который закреплен на руке 4 робота. Предусмотрены неподвижные зажимные губки, выполненные в ви­де пластин 5 с базирующими захваты­вающими детали призматическими паза­ми 6. Пластины рядами, параллельно друг другу, закреплены в пазах 7 боковых планок 2 корпуса с помощью винтов 8. Имеются подвижные зажимные губки по количеству соответствующие числу неподвижных губок, выполненных в виде полых роликов 9, установленных на единой оси 10 и имеющих возможность взаимодействия с наклонными посредством осей 12 шарнирно закрепленными в боковых планках корпуса. Между роликами на осях помещены втулки 13, а между ролика­ми и корпусом – втулки 14, имеющие плоские торцы и диаметр, меньший диаметра роликов 9.

Рис. 37. Групповой схват промышленного робота

В рабочем положении опорные пла­стины установлены под углом заклинивания роликов, равным 3 – 5°. В корпу­се параллельно боковым планкам уста­новлен ползун 15, выполненный в виде рейки с пазами 16, выполненными с равномерным шагом по длине рейки. В пазы 16 входят концы опорных пла­стин, противоположные осям, на кото­рых они закреплены в корпусе. Ползун установлен в направляющем пазу 17 корпуса схвата. Рейка ползуна оснаще­на фиксатором 18, входящим во втулку 19, запрессованную в торцовую планку корпуса.

Со стороны направляющего паза рейка выполнена в виде вилки 20 с плоскими наружными направляющими по­верхностями центральной прорезью 21 и сквозным копирным пазом 22, имею­щим вертикальный «а» и наклонный «б»

Рис. 38. Групповой схват промышленного робота (вид сверху)

участки. Вилка своей про­резью охватывает шток 23, установлен­ный с возможностью осевого перемеще­ния в отверстии корпуса, подпружи­ненный относительно него пружиной 24, опирающейся на винт 25, ввернутый в корпус.

В штоке закреплен штифт 26, проходящий через копирный паз рейки. Кроме того, шток 23 выполнен высту­пающим за нижнюю плоскость корпуса и снабжен регулируемым по резьбе упором 27 и контргайкой 28.

Рис. 39. Групповой схват промышленного робота (дополнительный вид)

Неподвижные зажимные губки выпол­нены быстросъемными и имеют размеры и профиль призматических пазов, со­ответствующие размерам захватываемых деталей 29. В исходном положении захватывае­мые детали располагаются в кассете с зазорами по гнездам, а после пере носа их роботом в позицию разгрузки устанавливаются, например, в общую базовую деталь 30.

Предлагаемый групповой схват рабо­тает следующим образом.

В позиции загрузки схват рукой 4 робота опускается в направлении груп­пы деталей 29, находящихся в кассете, согласно управляющей программе. При этом опорные пластины 11 находятся в наклонном положении, так как шток 23 под действием пружины 24 смещен в крайнее нижнее положение и благодоря перемещению штифта 26 из наклонного участка «б» в вертикальный участок «а» копирного паза 22 рейка ползуна 15 сдвинута в крайнее правое положение, где находится в запертом состоянии. Таким образом, наклонные опорные пластины 11, ползун 15 вместе с корпусом 1, его боковыми планками 2 и торцовой планкой 3 образуют жесткую замкнутую конструкцию.

По мере опускания схвата, упор 27 штока 23 проходит мимо кассеты, не касаясь ее, а детали 29, находящиеся в кассете входят в просвет между приз­матическими пазами 6 неподвижных зажимных губок - пластин 5 и полыми роликами 9, которые при этом слегка проворачиваются на осях 10, благодаря креплению на них с достаточно большим зазором. Этому не препятствуют наклонные опорные пластины 11, так как движение роликов происходит в направлении увеличения угла на­клона. При этом детали входят в устройство на заданную длину захватываемой поверхности.

После опускания схвата включа­ется программируемое перемещение его на подъем для захвата деталей. Захват осуществляется благодаря взаимодействию полых роликов 9 с наклонными опорными пластинами 11, на которых оси заклиниваются под дей­ствием веса деталей 29, стремящихся соскользнуть вдоль призматических пазов 6 пластин 5, по которым они в этом случае базируются. Каждая из деталей стремится провернуть ро­лик 9, но уже в обратном направле­нии. Однако теперь вращение ролика происходит в сторону сужения, т.е. уменьшения угла наклона пластины 11, что вызывает заклинивание роликом каждой детали 29 с базированием её по призматическому пазу 6. Чем больше усилие, прилагаемое к детали для ее извлечения из схвата, тем больше становится усилие прижима ее роликом к неподвижной зажимной губке, возрастает нормальная составляющая усилия и, в конечном счете, сила тре­ния по стенкам базирующего призмати­ческого паза, благодаря которой де­тали удерживаются в процессе пере­носа роботом в позицию разгрузки схвата.

Рис. 40. Схема срабатывания группового схвата

Так как ролики 9 разделены втулками 13, каждый из них зажимает деталь независимо от других с одинаковым усилием, величина которого определя­ется лишь весом детали и не зависит от допуска на диаметр. Это позволя­ет захватывать всю группу деталей, диаметральные размеры которых колеблются в пределах допуска. В тоже время втулки 13 не взаимодействуют с опорными пластинами, так как их диаметры меньше диаметров роликов 9.

По окончании переноса группы дета­лей в позицию разгрузки схват опус­кается до касания упора 27 о поверх­ность базовой детали 30, в которую необходимо установить детали 29 (либо плиты многоместного приспособления). Дальнейшее движение в указанном направлении приводит к утапливанию штока 23 внутрь корпуса 1, сопровождающемуся сжатием пружины 24.

Штифт 26 движется вверх, переходит из вертикального участка «а» копирного паза 22 в его наклон­ный участок «б», смещая при даль­нейшем перемещении ползун 15 влево.

Опорные пластины 11, взаимодействуя с пазами 16 рейки ползуна, поворачи­ваются вокруг осей 12 и занимают вер­тикальное (или отрицательное наклон­ное) положение.

Благодаря такому исполнению, ролики 9 более не удерживают детали 29, свободно проворачиваются на осях 10, а детали, к этому моменту достигшие торца базовой детали 30, под собст­венным весом выходят из схвата и западают в отверстия базовой детали.

При повторении рабочего цикла схват уходит вверх, освобождается шток 23, возвращаемый пружиной 24 в исходное нижнее положение, а опорные пластины 11 занимают рабочее наклонное поло­жение при воздействии штифта 26 на стенки копирного паза 22.

Время срабатывания схвата на раз­жим деталей регулируется положением упора 27 относительно штока 23 с фик­сацией его контргайкой 28. Ввертывание упора при наладке схвата обеспечивает более позднее его срабатывание, когда детали 29 оказываются ближе к базовой детали 30.

7.4. Многопозиционное захватное устройство /9/

Это устройство также относится к робототехнике, позволяет повысить надежность работы за счет выполнения зажимных губок неподвижны­ми и упростить конструкцию привода перемещения фиксирующих элементов.

Многопозиционное захватное устрой­ство (рис. 41 и 42) содержит корпус 1 с зажимной губкой в виде совокупности базирующих пазов 2 призматической формы и зажимной губкой 3 с наклонной рабочей поверхностью 4, снабженной подпружиненными роликами 5.

Ро­лики 5 размещены на общей оси 6, которая проходит через вертикальные пазы 7, выполненные в боковых стенках корпуса 1. При однорядном исполнении устройства на концах оси 6 закреплены упоры 8.

При многорядном исполнении устройства концы осей 6 всех секций устройства скреп­лены между собой с помощью планок 9.

Устройство работает следующим обра­зом.

При опускании устройства ролики 5 приподнимаются захватываемыми деталя­ми 10, находящимися на позиции загрузки в вертикальном положении, и пропускают указанные детали.

При подъеме устройства ролики 5 опускаются по поверхности 4 и надежно фиксируют детали 10 в пазах 2.

На позиции разгрузки устройство опускается до взаимодействия упоров 8 или планок 9 с опорной поверхностью 11 этой позиции. В результате этого ролики 5 поднимаются и освобождают детали 10.

Далее цикл работы устройства повторяется.

На этом закончим краткое рассмотрение новых конструкций захватных устройств промышленных роботов. Эти конструкции были изготовлены в металле и прошли экспериментальную проверку на работоспособность.

Рис. 41. Многопозиционное захватное устройство

Рис. 42. Многопозиционное захватное устройство робота (вариант

конструктивного исполнения)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какова история появления промышленных роботов и какова их роль в создании ГПС механообработки?

2. Что Вы можете сказать о структуре промышленных роботов?

3. Как производится классификация и выбор на ее основе модели ПР?

4. Как работает пневматический цикловой робот с одной степенью подвижности? Можно воспользоваться схемой на рис. 10.

5. Как действует гидравлический привод дроссельного регулирования? Можно воспользоваться схемой на рис. 15.

6. Как устроен и функционирует гидравлический привод объемного управления? Можно воспользоваться схемой на рис. 16.

7. Какие структурно-кинематические схемы ПР Вам известны? Назовите предполагаемую область использования каждой из них.

8. Охарактеризуйте известные Вам разновидности захватных устройств промышленных роботов.

9. Что такое рабочая зона ПР? Какие разновидности зон существуют в настоящее время?

10. Как устроен и работает групповой схват промышленного робота, описанный в п. 7.1?

9. Как устроен и действует многопозиционный захват промышленного робота с электромагнитным приводом, краткие сведения о котором приведены в п. 7.2?

10. Каково устройство и принцип действия группового схвата промышленного робота, описанного в п. 7.3?

11. Как устроено и функционирует многопозиционное захватное устройство по п. 7.4?

12. Поясните, пользуясь приведенными иллюстрациями, примеры применения ПР в производственных условиях.

Рекомендуемая литература по теоретической части

1. Бабич, А. В. Промышленная робототехника. – М.: Машиностроение, 1982. – 415 с.

2. Промышленные роботы: Каталог. – М.: Машиностроение, 1988. – 109 с.

3. Соломенцев, Ю.М. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей. – М.: Машиностроение, 1987. – 140 с.

4. Юревич, Е. А. Основы робототехники. – Л. Машиностроение, 1985.

– 271 с.

5. Белянин, П. Н. Сбалансированные манипуляторы». – М.: Машиностроение, 1988. – 264 с.

6. Описание к авторскому свидетельству №975389: Апатов, Ю.Л., Корсаков, В.С. и Васильевых, Л.А. /СССР; Кировский политехнический институт и Московское высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана, 1981.

7. Описание к авторскому свидетельству №1491701: Апатов, Ю.Л., Васильевых, Л.А. и Вахрушев, Н.А. /СССР; Кировский политехнический институт, 1988.

8. Описание к авторскому свидетельству №1535714: Апатов, Ю.Л. и Потанин, Е.Л. /СССР; Кировский политехнический институт, 1981.

9. Описание к авторскому свидетельству №1703447: Апатов, Ю.Л. /СССР; Кировский политехнический институт, 1990.

10. Справочник по промышленной робототехнике: В 2-х кн. Кн. 1 /Под ред. Ш.Нофа; Пер. с англ. – М: Машиностроение, 1989. – 480 с.; Кн. 2 /Под ред. Ш.Нофа; Пер. с англ. – М: Машиностроение, 1990. – 480 с.

11. Гибкие производственные комплексы /Под ред. П.Н.Белянина В.А.Лещенко. – М: машиностроение, 1984. – 384 с.

12. Белянин, П.Н.Робототехнические системы для машиностроения. – М: Машиностроение, 1986. – 256 с.