/
Автор: Козырев Ю.Г.
Теги: детали машин передачи (механические) подъемно-транспортное оборудование крепежные средства смазка кибернетика промышленность инженерия справочник инженерное дело издательство машиностроение
ISBN: 5-217-00174-7
Год: 1988
Текст
Ю. Г. КОЗЫРЕВ
Промышленные
РОБОТЫ
СПРАВОЧНИК
2-е издание»
переработанное и дополненное
МОСКВА
« МАШИНОСТРОЕНИЕ »
1988
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 современ-
ных промышленных роботов, систем и комплектующих узлов, рекомен-
дации по их применению, а также по созданию и внедрению автомати-
зированных производственных систем с промышленными роботами.
Второе издание (1-е изд. 1983 г.) переработано и дополнено сведе-
ниями о новых моделях промышленных роботов, комплектующих изде-
лий к ним. Приведены материалы по передвижным роботам.
Для инженерно-технических работников машиностроительных пред-
приятий и проектио-технологических институтов.
'^^’•’-«7 5657 5-1
. ЩМ.1, А* .
КОЗЫРЕВ Юрий Георгиевич
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 № 4931
Сдано в набор 27.07.87. Подписано а пе-
чать 30.11.87. Т-21555. Формат 60х90‘/хе.
Бумага офсетная № 2. Гарнитура литера-
турная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 24,5.
Усл. кр.-отт. 24,5. Уч.-изд. л. 29,45.
Тираж 50 000 экз. Заказ 201. Цена 1 р. 80 к.
Ордена Трудового Красного Знамени изда-
тельство «Машиностроение», 107076,
Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография Кв 6 ордена
Трудового Красного Знамени Ленинград-
ского объединения «Техническая книга»
нм. Евгении Соколовой Союзполнграфпро-
ма при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии н книж-
ной торговли. 193144, г. Ленинград,
ул. Моисеенко, 10.
ISBN 5-217-00174-7
© Издательство «Машиностроение», 1983
© Издательство «Машиностроение», 1988,
с изменениями
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .................... 4
Глава 1. Термины, опреде-
ления и классификация ... 5
Основные понятия ............. 5
Структура промышленного
робота........................ 7
Классификация промышлен-
ных роботов ............. 16
Основные технические пока-
затели промышленных робо-
тов ......................... 17
Глава 2. Конструкции про-
мышленных роботов .... 21
Технические характеристики 29
Промышленные роботы аг-
регатно-модульного типа . . 78
Характерные представители
конструктивных групп . . . 108
Адаптивные промышленные .
роботы...................... 132
Интерактивные промышлен-
ные роботы.................. 138
Транспортные роботы и уст-
ройства повышенной прохо-
димости .................... 140
Глава 3. Комплектующие
изделия промышленных ро-
ботов ...................... 151
Захватные устройства ... 151
Приводы и элементы авто-
матики ..................... 188
Системы управления про-
мышленными роботами . . . 227
Информационные системы . . 254
Глава 4. Применение про-
мышленных роботов .... 274
Роботизированные производ-
ственные системы (общие по-
ложения) ................... 274
Литейное производство . . . 284
Автоматизация кузнечно-
прессового оборудования . . 290
Термическая обработка . . . 304
Обслуживание металлоре-
жущих станков............... 304
Автоматизация сборочных
операций.................... 320
Автоматизация сварки . . . 326
Автоматизация лакокрасоч-
ных работ................... 335
Обслуживание ванн гальва-
нопокрытий ................. 337
Автоматизация транспортно-
складских работ............. 342
Анализ затрат времени при об-
служивании роботом группы
основного технологического
оборудования ............... 344
Определение экономической
эффективности применения
промышленных роботов . . . 345
Г л а в а 5. Основы эксплуата-
ции роботизированных ком-
плексов .................... 349
Системы обеспечения техники
безопасности ............... 349
Методы испытаний и пра- /
вила приемки промышлен-
ных роботов................ _353
Подготовка производства к
применению промышленных
роботов..................... 358
Глава 6. Рекомендации по
проектированию промыш-
ленных роботов.............. 371
Исходные данные для про-
ектирования ................ 371
Определение основных кон-
структивно-технологических
показателей промышленных
роботов..................... 372
Проектирование приводов
промышленных роботов . . . 379
Рекомендации по расчетам иа
прочность элементов кон-
струкции ................... 384
Список литературы......... 385
Предметный указатель . . . 388
ПРЕДИСЛОВИЕ
Промышленные роботы (ПР) находят
все более широкое применение, заме-
няя человека (нли помогая ему) на
участках с опасными, вредными для
здоровья, тяжелыми или монотонными
условиями труда. Особенно важно то,
что ПР можно применять для выпол-
нения работ, которые не могут быть
механизированы или автоматизирова-
ны традиционными средствами. Одна-
ко ПР — всего лишь одно из многих
возможных средств автоматизации и
упрощения производственных процес-
сов. Они создают предпосылки для
перехода к качественно новому уров-
ню автоматизации — созданию авто-
матических производственных систем,
работающих с минимальным участием
человека.
Сегодня робототехнические системы
применяют практически во всех от-
раслях народного хозяйства, однако
наибольшее распространение они по-
лучили в промышленности, прежде
всего — в машиностроении.
Одно из основных преимуществ ПР—
возможность быстрой переналадки для
выполнения задач, различающихся по-
следовательностью и характером мани-
пуляционных действий. Поэтому при-
менение ПР наиболее эффективно в ус-
ловиях частой смены объектов произ-
водства, а также для автоматизации руч-
ного низкоквалифицированного труда.
Промышленные роботы дают возмож-
ность автоматизировать не только ос-
новные, но и вспомогательные опера-
ции, чем и объясняется постоянно
растущий интерес к ним.
Одной из основных причин разрабо-
ток и внедрения роботов является,
конечно, экономия средств. По сравне-
нию с традиционными средствами авто-
матизации ПР обеспечивают ббльшую
гибкость технических и организацион-
ных решений, снижение сроков ком-
плектации 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 удоб-
ствами работы.
Основные предпосылки расширения
применения ПР следующие: повыше-
ние качества продукции и объемов
ее выпуска благодаря снижению вре-
мени выполнения операций и обеспе-
чению постоянного режима «без уста-
лости», росту коэффициента сменности
работы оборудования, интенсифика-
ции существующих и стимулированию
создания новых высокоскоростных про-
цессов и оборудования;
изменение условий труда работа-
ющих путем освобождения от неква-
лифицированного, монотонного, тяже-
лого и вредного труда, улучшения
условий безопасности, снижения по-
терь рабочего времени от производ-
ственного травматизма и профессио-
нально-технических заболеваний;
экономия и высвобождение рабочей
силы для решения народнохозяйствен-
ных задач.
Современное развитие техники поз-
воляет перейти к решению этих тех-
нико-экономических и социальных за-
дач за счет создания ПР и выпуска
роботизированных комплексов (моду-
лей) «оборудование—робот—приспо-
собление».
Предлагаемое второе издание спра-
вочника существенно переработано.
Исключены устаревшие модели ПР,
снятые с производства. Справочник
дополнен описанием новых конструк-
ций ПР, разработанных в период
1981—1986 гг. Значительно расширен
раздел, посвященный применению ПР.
Справочник содержит сведения более
чем о 500 моделях ПР.
Гпя 1 ТЕРМИНЫ,
1лава1 ’
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
ОСНОВНЫЕ понятия
Робот (Р) — автоматическая машина,
включающая перепрограммируемое ус-
тройство управления и другие тех-
нические средства, обеспечивающие вы-
полнение тех или иных действий (в за-
висимости от назначения Р), свойст-
венных человеку в процессе его тру-
довой деятельности. Наиболее совер-
шенный Р представляет собой ма-
шину, способную самостоятельно и
в комплексе решать задачи самоуправ-
ления, адаптации с окружающей сре-
дой и выполнения трудовых воздей-
ствий. Различаясь техническим уров-
нем и показателями систем управле-
ния, информационного обеспечения и
исполнительных органов, роботы об-
разуют обширный класс машин, пред-
назначенных для выполнения самых
разнообразных операций. Общим при-
знаком роботов является возможность
быстрой переналадки для автомати-
ческого выполнения различных дей-
ствий, предусмотренных програм-
мой.
Технические системы, характеризую-
щиеся наличием одного, или несколь-
ких роботов, называют робототехниче-
скими (роботизированными) системами
(РТС). Они могут быть разделены
на следующие классы [44]: информа-
ционные и управляющие; мобильные
(движущиеся); манипуляционные.
Информационные и управляющие
РТС представляют собой комплексы
измерительно-информационных и уп-
равляющих средств,автоматически про-
изводящих сбор, обработку и передачу
информации, а также использование
ее для формирования различных управ-
ляющих сигналов. В промышленных
цехах — это системы автоматического
контроля и управления процессами
производства. Для исследовательских
работ (в атмосфере, под водой, в кос-
мосе) такие РТС могут быть оснащены
средствами передвижения и защиты
от окружающей среды.
Мобильные (движущиеся) РТС обес-
печивают автоматическое перемещение
полезной нагрузки в пространстве.
Могут иметь запрограммированный
маршрут движения и (или) автомати-
ческое адресование цели. Оснащаются
движителями различных типов: колес-
ными, гусеничными, шагающими, во-
дометными, винтовыми, ракетными и
т. п. В промышленности применяются
для обслуживания складов, межцехо-
вого и внутрицехового транспортиро-
вания материалов, деталей, инстру-
мента и оснастки. Такие подвижные
РТС часто оснащаются манипулято-
рами.
Манипуляционные РТС предназна-
чены для имитации двигательных фун-
кций руки человека. Наибольшее раз-
витие 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 про-
странстве, оснащенное рабочим орга-
ном.
Объектом манипулирования назы-
вают тело, перемещаемое в простран-
стве манипулятором. К объектам ма-
нипулирования относят заготовки, де-
тали, захватные устройства, вспомо-
гательный, мерительный или обраба-
тывающий инструмент, технологиче-
скую оснастку и т. п.
Метод управления манипулятором
(рис. 1) наиболее полно характеризует
уровень автоматизации конструкции
и возможность ее применения в раз-
личных условиях. По методу управле-
ния все М можно разделить на био-
технические (с ручным управлением),
б
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
Рис. 1. Классификация манипуляторов
по методу управления
интерактивные (со смешанным управ-
лением) и автоматические.
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 созда-
ния управляющих сигналов и дви-
жений.
Исполнительный орган — функцио-
нальная часть М, предиазиачеиная для
выполнения действий по сигналам и
движениям, поступающих от задаю-
щего органа.
Связующий орган предназначен для
передачи сигналов и движений от
задающего к исполнительному органу.
Рабочий орган — часть исполнитель-
ного органа, предназначенная для
реализации технологического назна-
чения 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 исполнитель-
ному механизму (обычно снабжается
устройствами, позволяющими опера-
тору ощутить в масштабе силы, дей-
ствующие на исполнительный меха-
низм).
В командном (некопирующем) М
движение рабочего органа ие связано
кинематически с задающим устрой-
ством, а управление осуществляется
по каждой из степеней подвижности
в отдельности с помощью кнопок, ру-
кояток и т. п.
В полуавтоматическом М задающая
система включает в себя рукоятку,
управляющую несколькими степенями
подвижности, и малую ЭВМ или спе-
циальный вычислитель, которые пре-
образуют сигналы с рукоятки в сиг-
налы, управляющие движениями ис-
полнительных или рабочих органов.
Функциональные схемы основных
видов биотехнических манипуляторов
выполняют по принципу копирующего
управления, по принципу раздельного
управления приводами (командная си-
стема) и управления от задающего
устройства типа рукоятки.
Все биотехнические М отличаются
от автоматяческих отсутствием уст-
ройств памяти и требуют непрерывного
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
7
участия оператора в процессе управ-
ления.
Одной из наиболее распространен-
ных разновидностей биотехнических
манипуляторов являются сбалансиро-
ванные (шарнирные сбалансированные)
манипуляторы с ручным управлением,
содержащие систему уравновешивания
рабочего органа.
В автоматическом М выполнение ра-
бочих функций обеспечивается без
участия оператора.
К числу автоматических манипуля-
торов могут быть отнесены автоопе-
раторы (А), промышленные роботы
(ПР) и манипуляторы с интерактивным
управлением (ИМ).
Автооператор (А) — автоматиче-
ская машина, состоящая из исполни-
тельного устройства в виде манипуля-
тора (или совокупности М и устрой-
ства передвижения) и иеперепрограм-
мируемого устройства управления, дру-
гими словами, А — иеперепрограмми-
руемый автоматический М.
Промышленный робот (ПР) — авто-
матическая машина, стационарная или
передвижная, состоящая из исполни-
тельного устройства в виде М, име-
ющего несколько степеней подвижно-
сти, и перепрограммируемого устрой-
ства программного управления для
выполнения в производственном про-
цессе двигательных и управляющих
функций (по ГОСТ 25686—85). В тех-
нической литературе часто встречается
и более короткое определение: ПР —
перепрограммируемый автоматический
М промышленного применения. Харак-
терными признаками ПР являются
автоматическое управление; перепро-
граммируемость — способность к бы-
строй автоматической или при по-
мощи человека-оператора замене
управляющей программы (к изменению
последовательности, системы и содер-
жания команд); способность к выпол-
нению трудовых действий.
Интерактивный робот — поперемен-
но управляемый оператором или дей-
ствующий автоматически. В отличие
от биотехнических, интерактивные си-
стемы имеют устройства памяти для
автоматического выполнения отдель-
ных действий. В зависимости от формы
участия человека интерактивное управ-
ление может быть двух видов: 1) авто-
матизированное, т. е. чередование во
времени автоматических режимов уп-
равления 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 уп-
равления является диалоговое управ-
ление, предполагающее разнообразные
формы общения оператора с системой
управления (на языках любого уров-
ня, включая подачу команд голосом,
текстом и т. п.).
СТРУКТУРА
ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Структурная схема ПР представлена
на рис. 2.
Система программного управления
(СПУ) предназначена для программи-
рования, сохранения управляющей
программы, ее воспроизведения и от-
работки.
Структура СПУ в общем виде при-
ведена в табл. 1. В зависимости от
решаемых задач состав систем управ-
ления может варьироваться.
Управление роботом осуществляется
на основании программы его работы.
Программа — полное и точное опи-
сание на некотором формальном языке
процесса обработки информации, при-
водящего к решению поставленных
задач.
Управляющая программа — после-
довательность простых инструкций,
выполненных на некотором формаль-
ном языке, причем исполнение этих
инструкций при соблюдении опреде-
ленной очередности приводит к реше-
нию поставленной задачи.
В общем виде для функционирования
ПР необходима информация о после-
довательности выполнения шагов про-
граммы, о пространственном положе-
нии отдельных степеней подвижности
и о времени выполнения отдельных
шагов программы и отдельных управ-
8
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
Система. управления
Рис. 2. Структурная схема промышленного робота, основные элементы кон-
струкции и виды движений рабочих органов:
1 — путепровод; 2 — основание; 3 — корпус; 4 — рука; 5 — захватное устройство:
6 — рабочая зона н система координат основных движений ПР: хх — направление дви-
жения руки вдоль продольной оси; уу — Направление движения корпуса робота по пу-
тепроводу; 22 — направление движения рукн вверх-вниз; фх^ — угол поворота корпуса
робота вокруг вертикальной осн 22; Фгх — угол поворота рукн в вертикальной плоско-
сти; ф^2 — угол поворота захватного устройства относительно осн хх; б — направление
движения захвата (зажима) детали; б н ф^г — направление ориентирующих движений-
хх, гг, Фх^ н Фгх — направления транспортирующих движений; уу — координатное
движение
ляющих команд (табл. 2). Эта инфор-
мация, зафиксированная тем или иным
способом, является управляющей про-
граммой. Материальный носитель, в
котором она зафиксирована, называют
программоносителем.
Управляющая программа может быть
зафиксирована как с помощью меха-
нических аналогов (упоров, копиров
и т. п.) и различных коммутаторов
(штекерных панелей, барабанов, ком-
мутационных полей и т. п.), так и иа
быстросменных носителях (перфолен-
тах, магнитных лентах, дисках и т. д.).
В качестве устройств ввода управля-
ющей программы с быстросменных но-
сителей применяют контактные и бес-
контактные считывающие устройства
(для перфолент и перфокарт), а также
различные магнитные накопители (дли
магнитных лент, барабанов и дисков).
Устройствами ввода управляющей про-
граммы являются также пульты обу-
чения и управления, позволяющие
ввести управляющую программу не-
посредственно в запоминающее уст-
ройство СПУ.
Программирование — подготовка за-
дачи управления для ее решения и
ввод информации управляющей про-
граммы в запоминающее устройство
СПУ.
Программирование ПР может осу-
ществляться методами: 1) обучения
(наиболее распространен); 2) расчета
управляющей программы; 3) самообу-
чения. При первом методе управляю-
щая программа формируется в режиме
диалога СПУ с оператором, который
с помощью ручного пульта (панели)
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
9
1. Структура системы программного управления промышленным роботом
Устройство Выполняемые функции
Ввода управляющей программы Запоминающее Вывода управляющей программы Хранения управля- ющей программы Преобразующе-пере- дающее Силового привода Обратной связи Сравнения Управления Пульт управления Восприятие (считывание) с программоносителя управляющей программы, содержащей всю инфор- мацию, необходимую для работы ПР Запись, хранение 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 инфор- мации о параметрах, состоянии внешней среды и функционировании механизмов и систем ПР в вид, удобный для сравнения со значениями этих пара- метров, заданными управляющей программой Сравнение информации о состоянии внешней сре- ды и параметрах функционирования отдельных механизмов и систем ПР с заданными управляю- щей 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 про- граммой Часть устройства управления, позволяющая опе- ратору задавать требуемые режимы работы СПУ, контролировать ее и обеспечивать ввод информации управляющей программы непосредственно в запо- минающее устройство
управляет роботом, осуществляя по-
следовательную отработку необходи-
мых операций с последующим занесе-
.иием информации в запоминающее уст-
ройство СПУ. При втором методе про-
грамму рассчитывают либо на вычис-
лительном центре (ВЦ) на одном из
специализированных языков (код ISO,
система команд машины и т. д.) или
на языках высокого уровня, либо в са-
мой СПУ с помощью вычислителя по
директивам оператора. Прн самообу-
чении программа ПР формируется на
основе информации, анализируемой си-
стемой восприятия внешней среды
с последующим запоминанием полу-
ченной информации и организацией со-
ответствующих команд.
Запоминание управляющей програм-
мы — сохранение в течение требуемого
времени информации управляющей
программы в запоминающем устрой-
стве.
Емкость (объем) памяти запомина-
ющего устройства — наибольшее ко-
личество информации, которое может
10
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
2. Виды информации для управления ПР
Информация Содержание Способ организации памяти
О последова- тельности Комбинация еди- ничных операций в каждом из последо- вательных шагов и последовательность перехода к следую- щему шагу програм- мы Вручную с помощью кулачков и копиров, штекерной панели, бараба- на или иных коммутационных уст- ройств Полуавтоматически с помощью перфолент, перфокарт или магнит- ных носителей Автоматически путем записи ин- формации на магнитной ленте, сер- дечнике, диске и т. п.
О положении Значения линей- ных и (или) угловых координат положе- ния отдельных сте- пеней подвижности ПР Вручную с помощью механических упоров, стопорных устройств и пре- дельных выключателей; бесконтакт- ных выключателей, фотореле и т. п.; командных потенциометров, установ- ленных на панели СПУ Автоматически путем записи ин- формации на магнитной лейте, бара- бане, сердечнике, диске и т. п.
О времени Время, требуемое для выполнения каждого из после- дующих шагов (пе- реходов) Вручную, установкой временнйх интервалов на барабане с шаговым приводом; с помощью реле времени Автоматически путем подключе- ния счетчика времени
Централизо- ванная о по- следователь- ности, поло- жении и вре- мени Сумма информа- ционных сведений Автоматически с помощью записи информации на магнитный носитель; при программировании методом рас- чета программы иа ВЦ; при програм- мировании методом самообучения
храниться в запоминающем устрой-
стве. Для систем ЧПУ объем памяти
определяется количеством машинных
слов или двоичных знаков. Для си-
стем ЦПУ емкость памяти — макси-
мальное количество управляющих ко-
манд. Емкость оперативной памяти
запоминающего устройства (ОЗУ) —
максимальное количество информации
управляющей программы, непосред-
ственно участвующей в текущем про-
цессе выполнения операций по управ-
лению ПР. Емкость внешнего запоми-
нающего устройства (ВЗУ) — макси-
мальное количество информации, ко-
торое может длительно храниться на
программоносителе.
Воспроизведение программы — счи-
тывание информации из запоминаю-
щего устройства и передача управля-
ющих сигналов к исполнительным ме-
ханизмам ПР.
Отработка программы — выполне-
ние ПР операций в соответствии с сиг-
налами, переданными на его исполни-
тельные механизмы при воспроизведе-
нии программы.
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
11
В зависимости от вида информации
организация памяти может быть осу-
ществлена различными способами (см.
табл. 2).
Информационная система (ИС) обес-
печивает сбор, первичную обработку
и передачу в систему управления дан-
ных о функционировании узлов и ме-
ханизмов 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 функциональ-
ного назначения.
Информационные системы ПР по
функциональному значению условно
можно разделить на три подсистемы:
1) восприятия и переработки инфор-
мации о внешней среде, в которой
функционирует робот; 2) внутренней
информации о состоянии узлов, меха-
низмов и систем ПР; 3) обеспечения
техники безопасности. Условность та-
кого разделения определяется тем,
что одни и те же датчики и блоки
обработки информации могут иа основе
межсенсорного и сенсомоторного вза-
имодействий участвовать как в восприя-
тии внешней информации, так и в кон-
троле собственного состояния ПР,
а информационная подсистема обеспе-
чения техники безопасности функцио-
нирует в результате взаимодействия
двух первых подсистем.
Подсистема внешней информации оп-
ределяет функциональные возможно-
сти ПР и степень сложности решаемых
им задач; она предназначена для сбора
информации о внешней среде и кон-
троля состояния объекта труда и
обслуживаемого оборудования. В за-
висимости от способа взаимодействия
с объектами внешней среды эта под-
система может быть разделена иа ди-
стантную (визуальную, локационную)
и контактную (осязания).
Контактные датчики применяют для
обнаружения объекта, установления
момента соприкосновения с ним, опре-
деления размеров объекта, контроля
давления на объект, выполнения раз-
личных производственных операций,
установления подготовленности основ-
ного технологического оборудования
к обслуживанию роботом, а также
для обеспечения безопасной работы.
Назначение дистантных (бесконтакт-
ных) датчиков то же, что и контактных.
Их преимущество — отсутствие непо-
средственного соприкосновения с объ-
ектом, вследствие чего они не испыты-
вают силовых воздействий. Однако
отсутствие контакта с поверхностью
накладывает свои ограничения иа ре-
шаемые с их помощью задачи. Так,
использование дистантных датчиков
затрудняет определение некоторых фи-
зических параметров объектов мани-
пулирования — шероховатости поверх-
ности, теплоемкости, электропровод-
ности и т. п., а также затрудняет зах-
ват хрупких (деформируемых) объек-
тов и контроль за надежным удержа-
нием этих объектов в процессе мани-
пулирования с ними.
Подсистема внутренней информации
в зависимости от решаемых задач мо-
жет содержать различные устройства:
оценки положения и скорости дви-
жения степеней подвижности ПР, ре-
гистрирующие фактическое его состоя-
ние в каждый момент времени и сравни-
вающие поступающую информацию с
требуемыми параметрами движения;
аварийной блокировки, предотвра-
щающие поломки механической си-
стемы ПР и взаимодействующего с ним
оборудования при появлении случай-
ных сбоев;
диагностики и прогнозирования ре-
сурса ПР, предназначенные для опре-
деления причин отказов, предуведом-
ления о иих и сокращения времени
восстановления работоспособности ПР,
а также для уменьшения числа отка-
зов ПР путем своевременного прове-
дения профилактических работ.
В качестве датчиков внутренней ин-
формации применяют предельные вы-
ключатели, бесконтактные переключа-
тели, фотореле, реле давления, сило-
вые датчики и датчики моментов.
Датчиками внутренней информации мо-
гут быть и элементы системы внешней
информации (оценка положения сте-
пеней подвижности ПР в пространстве
путем прохода контрольных точек,
оценка правильности протекания рабо-
чего цикла по ответным командам от
внешнего технологического оборудо-
вании и т. п.). Если в ПР используются
22
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
гидро- или пиевмомехаиизмы с обрат-
ной связью, то для определения поло-
жений исполнительных органов при-
меняют потенциометры, сельсины, ре-
зольверы, индуктивные датчики раз-
личных типов, генераторы импульсов,
кодовые датчики и другие устройства.
С помощью указанных датчиков в СПУ
робота передается информация о по-
ложениях (линейных и угловых) ис-
полнительных механизмов ПР, о под-
готовленности к работе приводов и т. п.
Информационное обеспечение работы
ПР складывается из трех последова-
тельно реализуемых этапов (фаз): 1) за-
хватывания объекта манипулирования;
2) его перемещения в пространстве
(транспортирования) и 3) «терминала».
Последняя фаза может преследовать
три основные цели: достижение ко-
нечного положения и ориентацию объ-
екта манипулирования относительно
других объектов в рабочем простран-
стве; получение надежного контакта
(взаимосвязи) объекта манипулирова-
ния либо конечного звена ПР с ка-
кими-либо объектами внешней среды;
обеспечение на конечном звене ПР
усилий или моментов, достаточных для
выполнения производственных опера-
ций. Каждой из этих фаз требуется
различное информационное обеспече-
ние. Фазы захватывания объекта и
терминала могут осуществляться под
контролем подсистем внешней и вну-
тренней информации. Фаза транспорти-
рования требует в основном исполь-
зования устройств оценки положения
и скорости перемещений степеней по-
движности ПР, а также устройств
аварийной блокировки.
Механическая система (МС) обеспе-
чивает выполнение двигательных функ-
ций н реализацию технологического
назначения ПР. Ее часто называют
собственно манипулятором. МС пред-
ставляет собой пространственный меха-
низм с разомкнутой кинематической
цепью. Конструктивно МС состоит
из следующих основных узлов: не-
сущих конструкций, приводов, пере-
даточных механизмов, исполнительных
механизмов и захватных устройств.
Исполнительный механизм ПР (или
М) — совокупность подвижно соеди-
ненных звеньев МС, предназначенных
для воздействия иа объект манипули-
рования или обрабатываемую среду.
Исполнительный механизм, осуществ-
ляющий транспортирующие и ориен-
тирующие движения, называют рукой
ПР. Если звенья исполнительного ме-
ханизма ПР соединены между собой
только вращательными кинематиче-
скими парами, то в совокупности они
образуют руку шарнирного типа (шар-
нирную руку).
Захватное устройство — узел ме-
ханической системы ПР, обеспечива-
ющий захватывание и удержание в
определенном положении объекта ма-
нипулирования. Эти объекты могут
иметь различные размеры, форму и
массу, поэтому захваты относят к чис-
лу сменных элементов ПР и М. Как
правило, ПР комплектуют набором
типовых (для данной модели) захват-
ных устройств, которые можно менять
в зависимости от требований конкрет-
ного рабочего задания.
Соединение звеньев МС в кинемати-
ческую 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 дви-
жении каждого из двух подвижно
соединенных звеньев. Совокупность не-
которого числа подвижных звеньев
обеспечивает механизму определенное
число степеней подвижности, являю-
щееся важной характеристикой МС ПР-
Числом степеней подвижности W
кинематической цепи называют число
степеней свободы кинематической цепи
относительно звена, принятого за не-
подвижное [7].
Число степеней подвижности опре-
деляют по формуле Сосиова-Малышева:
W = Ъп — 5р6 — 4р4 — Зр3 —
— 2р2— pt, (1)
где п — число подвижных звеньев ки-
иематической-цепи; plt р2, р3, pt, р6 —
число кинематических пар соответ-
ственно I, II, III, IV и V класса.
Для плоских механизмов
1Гпл == Зп — 2рь — pl. (2)
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
13
3. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем
промышленных роботов и манипуляторов
Элемент Эскиз Характеристика
Звено (стержень) —
Неподвижное закреп- ление звена (стойка) Движение отсутствует
Жесткое соединение звеньев
Подвижное соедине- ние с перемещением вдоль прямолинейных направляющих 1 1 1—। Возвратно-поступательное движение (поступательная пара класса V)
Винтовое подвижное соединение Возвратно-поступательное движение и взаимосвязанное вращательное движение (по- ступательно-вращательная пара класса V)
Цилиндрическое сое- динение звеньев Возвратно-поступательное движение и независимое вра- щение вокруг продольной оси (цилиндрическая пара клас- са IV)
Плоское шарнирное соединение звеньев 'Cf Вращение вокруг попереч- ной оси (вращательная пара класса V)
Шаровой шарнир с пальцем Вращение вокруг двух осей (вращательная пара клас- са IV)
Шаровой шарнир Вращение вокруг трех осей (вращательная пара клас- са III)
Захватное устройство оф Зажимные элементы под- вижны
1 <у Зажимные элементы непод- вижны
14
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
Для кинематической цепи, образо-
ванной только парами V класса,
17 = 6л — 5р6 (3)
или
1^пл = Зл — 2ps- (4)
В открытых кинематических цепях,
к которым относят механические си-
стемы ПР и М, число л подвижных
звеньев всегда равно числу пар: л =
= Pi + Рг + Рз + Pt + Ръ- Таким об-
разом, для ПР и М
17м — Рь + + Зр3 + 4р2 +
+ 5Pi, (5)
или для плоского механизма
пл = Ръ + 2р4. (6)
Относительные движения звеньев ме-
ханической системы ПР, посредством
которых реализуются степени подвиж-
ности, разделяют (см. рис. 3) иа три
группы: ориентирующие (локальные),
транспортирующие (региональные) и
координатные (глобальные).
Ориентирующими движениями на-
зывают перемещения захватного уст-
ройства (инструмента), соизмеримые
с его размерами. Транспортирующие
движения захватного устройства или
инструмента в различные зоны рабо-
чего пространства определяются раз-
мерами звеньев руки и соизмеримы
с размерами рабочего места (обслужи-
ваемого оборудования). Координатные
движения — это перемещения на рас-
стояния, превышающие размеры само-
го ПР и размеры обслуживаемого им
оборудования или рабочего места.
Механическая система ПР может
быть разделена иа четыре структурных
элемента, отличающихся функцио-
нальным иазиачеиием и характером
выполняемых движений: основание (не-
подвижное звено), которым, в част-
ности, может быть опорная конструк-
ция или путепровод; корпус (стойка,
каретка); механическая рука; захват-
ное устройство.
Число степеней подвижности: осно-
вания 170 = 0; корпуса (каретки, стой-
ки) 17к > 0 (определяется мобиль-
ностью ПР); механической руки 17м>
> 1 (определяется иазиачеиием ПР);
захватного устройства 173 > 0 (в за-
висимости от способа удержания объ-
екта манипулирования и конструктив-
ного исполнения).
Маневренность М — число степеней
подвижности МС при фиксированном
положении захватного устройства; оп-
ределяет возможность обхода рукой
препятствий в рабочем объеме и спо-
собность М к выполнению сложных
операций.
Коэффициент сервиса М характери-
зует возможность подхода захватного
устройства (конечного звена) М к за-
данной 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 иные положения в некоторой об-
ласти пространства, которая ограни-
чивается конкретными связями и дли-
ной звеньев кинематической цепи.
Совокупность возможных положе-
ний оси захвата, при которых центр
его находится в заданной точке рабо-
чего пространства, определяет телесный
угол V, называемый пространственным
углом обслуживания, или углом сер-
виса.
Отношение £ называют коэф-
фициентом сервиса в дайной точке.
Он может изменяться от нуля на гра-
нице рабочего пространства (где ось
захвата может занимать только одно
положение) до единицы для точек так
называемой зоны 100 %-иого, или пол-
ного, сервиса (в этих точках ось за-
хвата может занимать любое простран-
ственное положение).
Полным коэффициентом сервиса ПР
и М принято называть среднее значе-
ние коэффициента сервиса в рабочем
пространстве объемом V:
6 = (1/ю J ltdV.
(V)
Коэффициент сервиса £ дает воз-
можность качественной оценки кине-
матических свойств ПР в целом.
Расчеты полного коэффициента сер-
виса и значений в разных точках
рабочего пространства производят с по-
мощью ЭВМ.
СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
15
Рис. 3. Системы основных координатных перемещений звеньев механической
системы манипуляторов и промышленных роботов (а) и соответствующие им при-
меры структурных кинематических схем (б)
Обозначения: 1.1 — прямоугольная плоская система координат; 1.2 — прямо-
угольная пространственная система координат; 2.1, 2.2, 2.3 — полярные системы ко-
ординат, соответственно плоская, цилиндрическая н сферическая; 3.1, 3.2, 3.3 — ангу*
лярные системы координат, соответственно плоская, цилиндрическая и сферическая
Оценка кинематических свойств М
коэффициентом £ позволяет выбрать
рациональный вариант структурной
схемы руки. Задача оптимизации сво-
дится к выбору для звеньев, вида и
расположения кинематических пар, при
которых значения £ достигают макси-
мума.
В зависимости от конструктивной
схемы МС рука ПР и М может нахо-
диться 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 фор-
му рабочей зоны. К основным движе-
ниям относят все движения МС без
учета движении захвата (зажима) де-
тали, ориентирующих движений и до-
полнительных перемещений основа-
ния ПР.
Системы координат (рис. 3) бывают
двух видов: прямоугольные и криво-
линейные.
В прямоугольной системе координат
(плоская и пространственная) объект
манипулирования помещается в опре-
деленную 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 объек-
та происходит в одной координатной
плоскости в направлении радиус-век-
тора г и угла <р); цилиндрические, ха-
16
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ
растеризующиеся перемещением объ-
екта в основной координатной плоско-
сти в направлениях г и <р, а также по
нормали к ней г; сферические (поляр-
ные), где перемещения объекта мани-
пулирования в пространстве осуще-
ствляются за счет линейного движения
руки ПР иа величину г и ее угловых
перемещений <р и 9 в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях.
Разновидностью криволинейной си-
стемы является ангулярная (угловая)
плоская или пространственная (цилин-
дрическая и сферическая) система ко-
ординат, характерная для движений
многозвенных шарнирных рук ПР
и М.
В аигулярной плоской системе ко-
ординат объект манипулирования пере-
мещается в координатной плоскости
благодаря относительным поворотам
звеньев руки, имеющих постоянную
длину. Ангулярная цилиндрическая
система характеризуется дополнитель-
ным смещением относительно основной
координатной плоскости в направле-
нии перпендикулярной к ией коорди-
наты г. В ангуляриой сферической
системе координат перемещение объ-
екта в Пространстве происходит только
за счет относительных угловых пово-
ротов звеньев руки, при этом хотя
бы одно звено имеет возможность по-
ворота иа углы q> и 9 в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях.
Виды систем координат и примеры
соответствующих им структурных ки-
нематических схем ПР приведены иа
рис. 3.
КЛАССИФИКАЦИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Классификация роботов по различным
признакам, существенным для разра-
ботки типажа, представлена иа рис. 4
(см. также ГОСТ 25685—83).
По характеру выполняемых опера-
ций все ПР подразделяют иа три
группы, имеющие различные произ-
водственно-технологические признаки.
1. Технологические (производствен-
ные) роботы (ТПР) выполняют основ-
ные операции технологического про-
цесса. Они иепосредствеиио участвуют
в технологическом процессе в качестве
производящих или обрабатывающих
машин, выполняющих такие операции,
как гибка, сварка, окраска, сборка
и т. п.
2. Вспомогательные (подъемно-траи-
спортиые) роботы (ВПР) выполняют
действия типа взять—перенести—по-
ложить. Их применяют при обслужи-
вании основного технологического обо-
рудования для автоматизации вспомо-
гательных операций установки-снятия
заготовок, деталей, инструмента и
оснастки, очистки баз деталей и обо-
рудования, питания конвейеров, а так-
же иа транспортно-складских и других
операциях.
3. Универсальные роботы (УПР) вы-
полняют разнородные технологические
операции — основные и вспомогатель-
ные, т. е. они сочетают в себе признаки
первых двух групп. Данный термин
характеризует ПР как по характеру
выполняемых операций, так и по сте-
пени специализации (см. ниже).
По степени специализации техноло-
гические или вспомогательные ПР
подразделяют иа специальные, специа-
лизированные и многоцелевые. Функ-
циональные возможности специального
ПР позволяют ему выполнять опреде-
ленную технологическую операцию или
обслуживать конкретную модель основ-
ного технологического оборудования.
Специализированные ПР предназна-
чены для выполнения технологических
операций одного вида (сварка, окраска,
сборка, гибка, штабелирование и т. п.)
или (если это вспомогательные ПР) —
для обслуживания широкой номенкла-
туры моделей основного технологиче-
ского оборудования, объединенных об-
щностью манипуляционных действий.
Многоцелевые ПР предназначены для
выполнения различных основных
(ТПР) или вспомогательных (ВПР)
операций, в том числе и таких, выпол-
нение которых осуществляется разно-
типными приемами.
Если ПР может выполнять и основ-
ные, и вспомогательные операции, объ-
единяя признаки многоцелевых ТПР
и ВПР, ои относится к числу универ-
сальных (см. рис. 4).
Функциональные возможности ПР
во многом определяются типом СПУ
и характером отработки программ.
Большинство применяемых ПР отно-
сится к числу жесткопрограммируе-
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РОБОТОВ
17
мых, программа действий которых со-
держит полный набор информации, не
изменяющийся в процессе работы. Оии
ие обеспечивают корректировки про-
граммы при изменении внешней среды.
Адаптивные ПР осуществляют свои
действия с использованием информации
об объектах и явлениях внешней среды,
полученной в процессе работы. Оии
имеют сенсорное обеспечение, позво-
ляющее корректировать управляющую
программу.
Гибкопрограммируемые (интеграль-
ные) ПР способны формировать про-
грамму своих действий иа основе по-
ставленной цели и информации об
объектах и явлениях внешней среды.
В ПР применяются три типа СПУ,
классифицируемых в соответствии с ха-
рактером и дискретностью перемеще-
ний степеней подвижности, — пози-
ционные (от точки к точке), коитуриые
(по непрерывной траектории) и комби-
нированные.
По типу представления задающей ин-
формации СПУ можно разделить иа
цикловые (ЦПУ), аналоговые (АПУ),
числовые (ЧПУ) и аналого-числовые
(гибридные).
Роботы с ЦПУ являются простей-
шими типами позиционных ПР. Про-
грамма систем ЦПУ содержит инфор-
мацию о последовательности переме-
щений исполнительных механизмов ПР
или о последовательности и скоростях;
пути их перемещений задаются на-
стройкой упоров, воздействующих иа
конечные переключатели.
В аналоговых СПУ информация за-
дается в виде непрерывно изменя-
ющихся значений физических (анало-
говых) величии. В системах ЧПУ
(позиционных или контурных) инфор-
мация представлена в виде цифровых
кодов, хранящихся иа быстросменном
носителе. В гибридных (аналого-чис-
ловых) СПУ могут использоваться
различные способы представления ин-
формации.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
РОБОТОВ
Основные технические показатели ПР
(см. ГОСТ 25378—82) определиются
предполагаемой областью применения
и условиями производства, для кото-
рых предиазиачается робот.
Грузоподъемность ПР определяется
как суммарная грузоподъемность его
рук.
Грузоподъемность руки ПР — наи-
большая масса объектов манипулиро-
вания (включая массу захватного уст-
ройства), которые могут перемещаться
рукой при заданных условиях (при
максимальной или минимальной ско-
рости, при максимальном вылете руки
и т. п.).
При исполнении с несколькими ру-
ками наряду с суммарной грузоподъ-
емностью ПР следует указывать грузо-
подъемность одной руки.
Для некоторых типов ПР важным
показателем является усилие (или
крутящий момент), развиваемое испол-
нительным механизмом при заданных
условиях. К числу таких показателей
можно отнести усилие зажима (за-
хвата, удержания) объекта манипули-
рования захватным устройством; рабо-
чее усилие руки ПР вдоль ее продоль-
ной оси; крутящий момент при рота-
ции захватного устройства.
Число степеней подвижности ПР —
сумма возможных координатных дви-
жений объекта манипулирования от-
носительно опорной системы (стойки,
основания) ПР.
Погрешность позиционирования —
отклонение заданной позиции испол-
нительного механизма от фактической
при многократном позиционировании
(повторении движения). Погрешность
позиционирования может оцениваться
в линейных или угловых единицах.
Применительно к ПР важным пока-
зателем является суммарная погреш-
ность позиционирования всех исполни-
тельных механизмов, приведенная к
фактическому положению объекта ма-
нипулирования, отличающемуся от за-
данного по программе работы. Такой
показатель называют погрешностью
позиционирования рабочего органа ПР.
Он определяется как величина откло-
нения рабочего органа ПР от задан-
ного управляющей программой.
Погрешность отработки траекто-
рии рабочего органа ПР — отклоне-
ние фактической траектории от за-
данной по программе.
Грузоподъем-
ность
Мобильность
Конструктивное
исполнение
Тип
силового
привода.
Схема
расположения
приводов
Характер
отработки
программы
Характер
программиро-
вания
скоростей и
дискретности
перемещений
Рис. 4. Классификация' промышленных роботов
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ К ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РОБОТОВ
20
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ
Рабочее пространство промышлен-
ного робота (манипулятора или авто-
оператора) — пространство, в котором
может находиться исполнительный ор-
ган (устройство) ПР, М или А.
Рабочая зона ПР, М или А — про-
странство, 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 каче-
стве характеристики робототехниче-
ского комплекса приводится зона сов-
местного обслуживания — часть про-
странства, в котором перемещения
объекта манипулирования могут вы-
полняться несколькими ПР.
Мобильность ПР определяется его
возможностью совершать движения.
По мобильности роботы подразделяют
на две группы: стационарные (обеспе-
чивающие ориентирующие и транспор-
тирующие движения) и передвижные
(обеспечивающие дополнительно к на-
званным еще и координатные движе-
ния).
Дополнительные сведения — см.
ГОСТ 25378—82, ГОСТ 25685—83,
ГОСТ 25686—85, ГОСТ 25204—82.
Глава 2 КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
РОБОТОВ
Анализ констр у ктивно- тех нологиче-
ских параметров 500 моделей совре-
менных ПР, применяемых в машино-
строении, позволил установить ряд
особенностей.
В табл. 1 приведены примеры харак-
терных структурных кинематических
схем, в табл. 2 — наиболее распростра-
ненные формы рабочих зон, зависящие
от вида системы координат, в которой
выполняются транспортирующие и ко-
ординатные движения звеньев меха-
нической системы. Большинство моде-
лей 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 гидравличе-
скими и пневматическими приводами.
В последнее время чаще применяется
электропривод. Число моделей ПР
с гидро- и пневмоприводом остается
примерно равным (38,4 и 40 % со-
ответственно). Распределение моделей
ПР по грузоподъемности и типам си-
ловых 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 си-
стемой программного управления
(СПУ). В большинстве случаев СПУ
выполняют отдельно от механической
системы ПР. Это позволяет эффектив-
нее использовать производственную
площадь и применять ПР в опасных
и неблагоприятных условиях, устано-
вив 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; ! — пространственная прямоугольная; 3 — плоская по-
лярная; 4 — цилиндрическая; 5 — сферическая; 6 ангулярная цилиндрическая;
' — ангулярная сферическая
22
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
1. Примеры структурных кинематических схем промышленных роботов
Структурная кинема- тическая схема Система координат Модель робота (страна)
Прямоугольная плоская РО/1В (СССР); «Autohand АН-60-3» (Япония)
fl СМ80Ц25.01; СМ80Ц48.01; ТРТ-1-250 (СССР); M63-OL (ЧССР)
£ T, «Пирин» 120; 130; 150 (НРБ)
Прямоугольная пространственная «Autohand АН-40/40-2» (Япония)
«Toyoda B.B.S» (Япония)
. • г Полярная цилин- дрическая КМ10Ц42.31 (СССР); М-04 (ЧССР); «Motbac JRC-ЗО» (Япо- ния)
-а-^Р<г УМ-1; СМ40Ц40.11 (СССР); «Versatran» (США)
КМ1, 25Ц42.01; КМ10Ц42.01; ПР-10 (СССР); «RJMP-401» (ПНР); «Autohand АН-6» (Япо- ния)
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 1
Структурная кинема- тическая схема Система координат Модель робота (страна)
Полярмя ВДЖЖН- дрическая «Kaufeldt» (Швеция)
«Уииверсал-5» (СССР)
<Пирин» — тип А (НРБ)
1J Полярная сфери- ческая «Универсал-50М (СССР); «RJMP-ЮОО» (ПНР); «Unimate» (США); Kawasaki Unimate; Robitus RB; Tosman (Япония)
Ангулярная ци- линдрическая СМ40Ф2.80.01 (СССР)
MTL-80 (ЧССР)
> - И Ангулярная сфе- рическая «Trallfa» (Швеция)
$ ф «Asea» (Швеция); «Cincinnati Milacron 6CH-Arm» (США)
24
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
2. Системы координат основных движений промышленных роботов
и формы рабочих зон
Движения Система координат
Прямоуголь- ная декар- това Я полярная ангулярная
цилин- дриче- ская С сфери- ческая Р цилин- дриче- ская АС сфери- ческая АР
Основные плоские
Р1 (9г) ы^^Ъ)
Р2 (Sr) АРХ №6,1
простран- ственные — — — —
— сг (вх) — — —
« (xyz) а №) РЗ (Гвг) АСЗ (W,Z) АРЗ (Ув,в)
— PS (Sfr) Acs (se,x) aps (е?,р)
Комбини- рованные с дополни- тельными линейными перемеще- ниями — С1х (fzx) — — .
— СЗх (9ргх) РЗх (VSrx) АСЗх (W,zx) АРЗх рА6,вх)
— — Р4ХУ(6?ГХЫ) UPSx №f, !fx)
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОВОТОВ
2S
Продолжение табл. 2
Движения Система координат
Прямоуголь- ная декар- това Р полярная ангулярная
цилин- дриче- ская С сфери- ческая P цилин- дриче- ская AC сфери- ческая AP
Комбини- рованные с дополни- тельными линейными перемеще- ниями +г
— C2z (Pxl) — — —
' — P3z (VSrz) — AP3z !w,ez)
— C4z (6pxz) ACPz (6Sfxz) appz mzi,
— С1ху (Vzxy) — — —
— C3xy(<fpzxy) P3xy (fsrxy) AC3xy(W,zxy) АРЗхиМУху)
— рчх te^rx] №ixy(6Ptyxy)
— C2xz (Bgxz) — — —
— — P3uy(№rxz) — Q) WxipQtQxz)
— C^xztepyxz) PPxz (Syrxz) ^^^^^xz)
26
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 2. Распределение моделей ПР
в зависимости от числа степеней по-
движности
пами СПУ в зависимости от конкрет-
ных условий применения робота. До
50 % моделей ПР оснащают позицион-
ными СПУ с объемом памяти 10—50
управляющих команд (рис. 5). Техни-
ческие возможности ПР расширяются
Рис. 4. Соотношения между типами
приводов ПР и способом позициони-
рования, обеспечиваемым системой
управления:
РТР — позиционной; СР — контур-
ной; К — комбинированной
с увеличением числа каналов связи
с внешним оборудованием. Распреде-
ление моделей ПР по указанному
признаку приведено иа рис. 6.
Рис. 3. Распределение моделей ПР в зависимости от грузоподъемности и типа
приводов
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
27
Число моделей
1-9 10-19 50-99 100-199 900-299 300 и
Рис. 5. Распределение ПР с пози-
ционной системой управления в за-
висимости от числа управляющих
команд
более
Рис. 7. Распределение моделей ПР
в зависимости от продольного хода
руки и хода узла подъема
Рис. 6. Распределение моделей ПР
в зависимости от числа каналов связи
систем управления с внешним обо-
рудованием
Гистограммы на рис. 7—9 показы-
вают распределение моделей по вели-
чинам ходов и скоростям перемещений
исполнительных органов ПР, а также
по объему рабочей зоны. Погрешность
позиционирования ПР известных мо-
делей ±(0,05^-5,0) мм. В последнее
время получают распространение ПР
для автоматизации сборочных опера-
ций. Эти ПР, как правило, осна-
щаются электромеханическим приво-
дом, работают в ангулярной системе
координат и имеют погрешность по-
зиционирования в пределах ±(0,005-?-
0,05) мм. Одиако в целом для 70 %
28
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 8. Распределение моделей ПР
в зависимости от объема рабочей
зоны
моделей ПР погрешность позициониро-
вания не превышает ±1,0 мм (рис. 10).
Распределение моделей ПР по зани-
маемому пространству показано на
рис. 11.
По конструктивно-технологическим
и компоновочным признакам механи-
ческих систем большинство моделей
ПР могут быть объединены в следу-
ющие 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 кон-
сольном механизме подъема), работа-
ющие в полярной сферической си-
стеме координат основных движений
(группа III);
с многозвенной рукой, работающие
в ангулярной (цилиндрической или
сферической) системе координат основ-
ных движений (группа IV);
подвесные передвижные тельфер иого
типа с одной (или более) рукой (вы-
движной или многозвеииой), установ-
ленной иа каретке, перемещающейся
по монорельсу (группа V);
подвесные передвижные мостового
типа (группа VI);
установленные иа шасси повышен-
ной проходимости (группа VII).
Распределение моделей ПР по при-
знакам I—VI групп показано на
рис. 12.
Скорость угловых перемещений, 7с
Рис. 9. Распределение моделей ПР
в зависимости от скорости линейных
и угловых перемещений исполнитель-
иых органов
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
29
Рис. 10. Распределение моделей ПР
в зависимости от погрешности пози-
ционирования
Наработка на отказ для большин-
ства (75 %) моделей современных ПР
не превышает 1000 ч, а для отдельных
типов (главным образом с пневмати-
ческим и электромеханическим приво-
дом) достигает 5000 ч (10 % моделей).
Рис. 11. Распределение моделей ПР
в зависимости от занимаемого про-
странства
Рис. 12. Распределение моделей ПР
по конструктивно-технологическим и
компоновочным признакам механиче-
ских систем
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В табл. 3—15, 17—22 и 24—31 при-
ведены технические данные 527 моде-
лей современных ПР. Роботы сгруппи-
рованы по странам и систематизиро-
ваны по общим конструктивно-техно-
логическим признакам. Внутри каж-
дой подгруппы ПР располагаются в по-
рядке возрастания грузоподъемности.
Модели, технические данные которых
не соответствуют принятой системати-
зации, приведены отдельно. Техниче-
ские данные ПР агрегатного типа и
отдельных образцов роботов с адап-
тивным управлением, а также ПР,
отличающихся характером примене-
ния, представлены в соответствующих
разделах.
В таблицах указана суммарная
грузоподъемность ПР независимо от
числа рук. При этом приведена макси-
мальная грузоподъемность, обеспечи-
ваемая при наибольших скоростях
рабочих движений. Масса захватного
устройства (устройств) входит в гру-
зоподъемность. Число степеней по-
движности приведено без учета движе-
ния зажима.
Условные обозначения следующие.
Тип привода: П — пневматический,
Г — гидравлический, Э — электриче-
ский. Система управления: Ц — цик-
ловая, П — позиционная, К — кон-
турная, У — универсальная, ЭВМ —
управление с использованием ЭВМ.
Прочерки означают отсутствие техии-
30
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
3. Технические данные напольных промышленных роботов
Исполнение 1 Исполнение 2
Страна- изгото- витель Модель робота (фирма) Грузоподъемность, кг Число степеней подвяжи ости Число рук Привод Система управле- ния Число программи- руемых координат Способ программи- рования переме- щений Объем памяти си- стемы управления (число команд)
СССР МРУ-901 0,02 2 1 э ц 2 По упо- рам 4
КМ.0.08Ц.42.01 0,08 п 6
Ритм 01.01 0,1 5 5 19
Ритм 01.02 0,2 2 4
Ритм 01.03 0,1 4 1
РФ-201М 0,2 4 1 3 5
МП-9 3 10
РС-4 0,3 5 п 4 50
КМ0.63Ц42.12 0,63 2 1 ц 2 6
Ритм 05.01 1 6 2 3 19
КМ1.25Ц.42.16 1,25 4 90
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
31
С выдвижной рукой и консольным механизмом ее подъема
Оско аиые движения руки хобота
Погрешность пози- ционирования, ±мм Наибольший вы- лет руки R, мм 1 Линейные пере- мещения, мм Угловые пере- мещения, ° Исполнение Габаритные раз- меры, мм Масса, кг
Скорость, и/с Угловая ско- рость, 7с
н L в
Z Г X Ф а в
0,02 180 10 0,1 — — 20—90 130 — — 1 238 316 236 13
0,1 200 12 0,16 180 400 160 350 260 17
345 50 0,17 150 0,6 50 0,17 220 360 180 90 280 335 220 30
— 2 322 335 220 31
1 224 29
0,05 426 30 0,1 150 120 180 360 1 248 270 200 40
0,2 350 0,3 120 — 254 275 220 70
0,03 910 50 0,5 255 0,6 90 120 180 180 1 1140 600 40
х0'1 J 350 20 0,16 — — 180 130 — 230 365 380 20
0,1 905 50 0,5 400 1,0 300 0,6 — 180 180 2 755 500 ' 800 326
1250 80 0,9 500 1,5 — 180 360 180 360 830 950 600 280
Козырев Ю.
to
СССР и sO » ф (Г ° Ю
ПРП-5 КМ10Ц42.03 КМЮЦ42.01 Циклон 3.01 КМ5Ц.42.01 Универсал-5 МП-4 ПР-5 ПР-4 7605 £ jo сл Л to МП-3 М-75 Модель робота (фирма)
О СП СЛ ф. to СЛ to СЛ Грузоподъемность, кг
сл ф. СП 00 СП СО СП ф- СО сл Число степеней подвижности
to to СО в- ьо в- to в- Ф. в- Число рук
д СР □ Привод
Я Система управле- ния
СО сл СО СО сл ф. СО а> СО ф. Число программи- руемых координат
По упо- рам Обу- чение ° *5 >-1 W Д Д S О О Способ программи- рования переме- щений
СП фи СО ° СП о 00 сь 091 СП о to сл о СП Объем памяти си- стемы управления (число команд)
)
/ -° —п 0,25 о о 0,3 1 О со с? о сл Погрешность пози- ционирования, ± мм
1260 2314 1500 1330 ООП 1380 1400 00 о о 625 2080 Наибольший вы- лет руки Я. мм
1 0,5 091 9*0 1 150 ОТ 100 0,3 400 или 800 100 0,05 О СЛ 091 | 1 Хо I 091 °-21 150 0,6 | 00 о О | 921 0,5 J 200 1 N Линейные пере- мещеиия, мм Скорость и/с
О сл о о сл 800 XL 008 9*0 I 009 1 ° 1 500 0,9 700 О 00 009 S 009 1 ! о 500 о 00 300 о О о I 9*0 1000 I
1 0,5 | 200 м
00 о 180 8 00 о 160 00 о 8 8 8 330 220 28 8 091 120 | 240 I20 1 120 360 | 270 8 со о 8 00 о е Угловые пере- мещения, 0 Угловая ско- рость, ®/с
1 180 00 о ю о 180 150 1 180 00 о 180 1 00 о 180 1 1 360 00 о 1 8 180 р
1 ю о 00 о 1 СО о сл 1 1 ТВ
to to в- to в- to в- в- Исполнение
945 850 600 1630 1760 1060 о сл о 1036 520 405 1450 * Габаритные раз- меры. мм
1296 О о 800 870 О о 009 1650 1000 1000 0= = 200 750 Г4
8001 840 740 ООН 700 950 500 . 300 1 II ьз s> 8 II 1250 Со
200 930 540 600 650 460 380 550 to о 091 О 350 Масса, кг
X
О
X
ч
X
д
X
X
□
тэ
о
ж
£
В
ь
га
X
X
£
X
тэ
о
ся
о
о
от
га
X
X
X
X
га
о
X
X
га
х
тз
X
га
тэ
X
X
X
X
со
ВНР НРБ СССР Страна- изгото- витель
HFR-1 Пирии-521 РБ-112 РБ-110 ЛМ.20Ц46.01 3388-III 3388-II 3388-1 МП-5 КМ.10Ц42.01 Циклои-5.02 Циклон-5.01 РПП-76 ПР-10 Бриг-10 Модель робота (фирма)
КЗ О О КЗ о КЗ о СП СЛ СЛ О О Грузоподъемность, кг
СО сл сл 4>- 3 или 4 5 или 7 К О> Sa 4*. к СЛ 4*. СЛ Число степеней подвижности
— КЗ — — КЗ — КЗ — Число рук
эп -1 д п—г д Привод
д д д Система управле- ния
СО а> 4*. сл 4*. СО о СП сл 4*. Число программи- руемых координат
По упо- рам Способ программи- рования переме- щений
СП о 1 104 сл | 256 СО КЗ Й ьэ £ СО О КЗ со Объем памяти си- стемы управления ^число команд) j \
;
1 G 0,3 0,2 0,5 о 0,15 0,3 о 0,5 0,3 Погрешность пози- ционирования, ± мм
ООП 006 1650 2020 2415 1680 ООП 2314 1560 1235 1435 1260 Наибольший вы- лет руки 7?, мм
1 0,5 1 80' 1 ч 1 205 | 0,3 1 160 1 0,25 1 300 О сл 1 340 О О о 1 0,25 | I 250 О СО 1 150 1 0,2 100 -°|5; сл| О 200 0,3 100 0,3 N Скорость, м/с Линейные пере- мещения, мм
5 I 500 1 0,5 1 350 5 500 О ООП 1 о СЛ I 1250 о а> о о '° 009 Ъз 00 о о 1,5 009 500 0,5 8‘0 009 *4
| 0,5 100 О сл о о ьэ о s‘o I 1 420 1 0,5 400 1 100 0,3
8 8 1 120 00 о ю •о 180 8 360 о 100 8 120 8 00 о 8 00 о 180 120 8 220 е Угловая ско- рость, °/с Угловые пере- мещения, 0
1 | 120 00 о 00 о 180 ю о 180 8 180 1 180 180 180 90 00 00 о| о s|i
1 8 § 1 ЦЭ
— ьэ — — ьэ — ьэ и- Исполнение
700 1246 1100 о о 1425 970 1035 945 860 870 1150 1045 800 й: Габаритные раз- меры, мм
200 1658 1170 2540 1020 500 1296 ООП 570 890 780 Г4
200 1000 1170 840 1008 § О о 00 1630 840 570 815 620 to
8 1200 500 650 1750 555 567 525 370 930 780 420 500 300 Масса, кг
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ФРГ Италия ЧССР ПНР ВНР Страна- изгото- витель
Robotek-2 (Liebherr) Robotek-1 (Liebherr) РМ-12 (KUKA) Mini-Mater CX-312 RBT-5 (AJSA) Pragma-АЗООО (DEA) PR-16P АМ-5 о PR-04 RIMR-402 R IMP-401-II R IMP-401-1 МР-25 МТЕ-55 Модель робота (фирма)
КЗ сл КЗ О 4*. 9‘5 СЛ СП сл 4*. КЗ о СП 4*. КЗ КЗ сл Г рузоподъемиость, кг
СП сл СП сл СП 4ь 4ь СП L—5 КЗ 4ь Число степеней подвижности
— — 2—3 КЗ Г КЗ — — Число рук
СР д СР д Привод
д д ч JU д д Система управле- ния
СП сл сл СП 4*. СП Г со — 4*. Число программи- руемых координат
Обу- чение По упо- рам ЭВМ — По упо- рам Обу- чение оз Д ►—1 2 О ° Способ программи- рования переме- щений
ьэ - q —. ьэ 256 СО КЗ 00 о 220— 600 180 КЗ КЗ Объем памяти си- стемы управления (число команд)
/
0,5 Г СЛ о КЗ о 0,2 о 0,3 0,5 о 0,2 р 0,5 Погрешность пози- ционирования, ± мм
1525 1930 850 1170 2000 1800 1550 1450 СП о о 1888 СП СО 00 186 1285 Наибольший вы- лет руки 7?, мм
0,3 200 6‘0 I 500 О "со 1 300 О 00 о о сл I 300 500 0,4 £ 1 100 О 200 1 ^0 1 160 I О СЛ 150 О сл 125 0,2 1 600 I N Скорость, м/с Линейные пере- мещения, мм
о| 750 0051 | 0,8 1 500 о со о о Z9‘0 I 1300 1000 1,0 О 1 630 о СП 630 О со О о о о 630 600 0,5 0,5 О о 1 О 1 00Z -ч
0,3 300 1 8‘0 I ё О СП 1 250 50 0,5 1
8 360 I 130 210 СО О I 270 о 00 о 1 со о 8 со о 270 КЗ о 180 120 120 1 051 СО О сл о 210 е Угловая ско- рость, °/с Угловые пере- мещения, 0
180 360 051 I I 220 | о о 1 180 5SI 1 1 180 s|g 081 I 180 8 180 1 081 360 СО О 180 1 СО О 180
g g О о I 220 о о |8 90 132 1 081 180 1 по
— КЗ КЗ — Исполнение
960 о 450 1170 1700 1435 1850 1160 1092 370 1200 5 Габаритные раз- меры, мм
950 1200 II « CS W л СО || О О о 1240 400 СП о о 525 СО О О 00 со о 283 1300 г-
750 СП со о 0 = = 380 1200 800 О о СП . о о 1100 900 О 600 Со
450 625 100 СО СП 813 СЛ о о 350 400 250 510 1 500 — 350 Масса, кг
g
х
е
9
в
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Япония США ФРГ Страна- изгото- витель
HI-Mate MODELES (Kuroda Prectsioh) RBH-50 (Vasui Sangyo Со, Ltd.) Type KMR-2 (Kayaba Industry Со, Ltd.) SR-25 (Shinko Electric Со) RB-50 (Yasui Sangvo Со. Ltd.) Transiva (BR Talore) Sinchrotrans (Sinchrotrans) Autoplace (Auto-Place) Einfach-Hand Abungsgerate (<Vew-Fokker») Transfer-Automat E («Vew-Fokker») Модель робота (фирма)
00 88 О .СЛ СЛ 8 & СО 4,54 KJ СЛ Грузоподъемность, кг
СЛ а> а> Число степеней подвижности
— Число рук
я -1 и -1 я Я Привод
a я я 03 Система управле- ния
4*. СЛ о GO Число программи- руемых координат
Обу- чение Способ программи- рования переме- щений
а j 1 1 i -- I- Объем памяти си- стемы улр тигле uttKc \
0,2 о о о 2,0 сл 0,75 0,076 О GO о Погрешность пози- 1 циоинровання, + мм
1 1600 1185 924 I 1650 О о о о о Наибольший вы- лет руки R, мм
О ьз 200 0,40 1200 0,25 250 0,50 300 О о 600 305 0,5 1 100 oi 0,5 300 0,6 350 N Скорость, м/с Линейные пере- мещения, мм
о 400 О сл о ООН 0,35 500 О сл о 600 о сл о 500 610 0,75 сл о о 305 8‘0 1000 о О о о •ч
1 1 1 1 1 1 1
СО о 270 8 220 8 240 8 200 8 220 240 225 СО о 270 О 270 о о 250 е Угловая ско- рость, °/с Угловые пере- мещения, 0
360 00 ' 1 ° 8 180 180 180 СО о 180 1 90; 180 600 270 180 180 00 о 350 й
8 8 8 СО о 1 по
— Исполнение
1208 О о о 1235 1470 0091 о 1240 096 й: Габаритные раз- меры, мм
1035 1600 600 1155 2000 1035 1260 i 950 Г4
650 00 о о О о о 730 950 750 Со
510 750 480 800 О о 450 Масса, кг
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Co
'о
40
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Страна* изгото- витель Модель робота (фирма) Грузоподъемность, кг . Число степеней подвижности 1 Число рук Привод Система управле- ния Число программи- руемых координат Способ программи- рования переме- щений Объем памяти си- 1 стемы управления (число команд)
Япоияя SVNCHRO TRANS (Keiaishf Mfg. Ltd) 10 4 1 п п 4 Обу- чение 360
RB-10 (Vasui Sangyo Co.) 6 г 6 —
Kawasaki MHU SENIOR (Kawasaki Heavy Ind.) 15 3 П Ц 3 По упо- рам 60
System Hand SR-10 (Kuroda Precision) 20 4 4 24
Autohand AH-40 4 100
Autohand 4—5 2
Autohand AH-40/40-2 4—5
Autohand AH-60 5 2—4 1
Autohand AH 1-0/40 5 2 5 25
Autohand AH-60-3 2—3 1 3 100
Autohand AH-6 5 4—5 2 4
JON-FX 5 4 1 3 24
JON-FH 10
Примечания. 1. У мод. МП-3 четыре руки расположены крест-накрест. У мод.
2. 1°/с = 0,017453 рад/с.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
41
Продолжение табл. 3
Погрешность поэм- | цноннрования, 1 । ± мм 1 Наибольший вы- лет руки R, мм Линейные пере- мещения, мм Угловые пере- мещения, ° Исполнение Габаритные раз- меры, мм Масса, кг
Скорость, м/с Угловая ско- рость, °/с
н L В
Z Г X ф а 0
1,0 1000 100 0,5 500 0,7 180 220 90; 180 600 — 1010 1237 500 620
0,1 1100 300 0,5 250 0,5 220 60 180 90 90 90 1100 1200 300 700
0,1 1660 500 0,3 1100 1,0 360 90 — 1 1290 1120 1120 500
0,5 1248 300 0,5 500 0,5 240 90 180 90 915 995 745 390
1000 10— 260— 400 1,0 — 0—120 90 — 250
100 0,3 400 0,5 90— 180 180 — 2 793 — 690 270
1340 450— 600 — 1
1
0,1 1000 10— 100 0,2 260— 400 1 90 120 2 1027 902 660
1340 0—100 0,3 600 0,8 — — 1 925 590 100
10— 100 450— 600 0—120 90 90— 180 2 793 690 250
0,1 1 180
0,5 1235 150 700 120 180 1 920 800 760 450
0,3 0,7 90 90
Rimp *402 и «Пирии-521» руки попарно расположены под углом 180°.
42
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
4. Технические данные напольных
промышленных роботов с горизонталь-
ной выдвижной рукой и подъемной
кареткой
Компоновка робота
и основные двнженжя
Страиа-изготови- тель Модель робота Грузоподъемность, кг Число степеней подвижности Число программи- руемых координат Привод основных движений Система управле- ния Способ программи- рования Объем памяти си- стемы (число ко- манд) Погрешность пози- ционирования, ± мм Наибольший вылет руки, R., мм Линейные перемещения, мм Угловые пере* мещення, 8 Габаритные раз* меры, мм Мас- са, кг
Скорость, м/с Угловая ско- рость, ’/с
н L В
г X У Z Ф а б
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
0,2
0,5
500 0,3 240 45 270 45 — 1700 1000 1000 500
Итэкар 5 4 4 8000 1,0 1100 500 0,5
РКТБ 7 э 25 1300 600 600 0,3 270 90 180 90 1800 970 754 120
0,3
240 30 180 45 2050 1877 740 105
МАН-63С 63 4 4 г 13 3,0 1495 625 0,3
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 0,5
1,0
СМ40Ц40.11 40 4 3 г ц По упо- рам 150 1,5 672 760 : 0,5 760 270 60 180 90 — 2840 1400 950 1400
0,2
2720 1365 1060 3000
С7505.03 250 4 3 г п Обу- чение 3 1580 : 760 1500 0,5 315 45 180 60
НРБ РБ-231 184-55 6 6 г п-к 430 1,5 1420 ; 1060 .1 0.9 1220 — 760 240 90 180 180 280 100 1885 1098 68^ 262
0,46 0,9
Ита- лия ПНР ВНР ГДР НРБ Страиа-нзготовн- тель
ORCA RBT20 Р01 МР-50 НМ-7 МР-25 НМ-3 IR-51 IR-3 IR-2 IR-1 -о W го РБ-234 РБ-233 РБ-232 Модель робота
СЛ о О ю о СЛ ю о ю о 10— 100 10—40 СЛ 5 ю о 500 180 ОН Грузоподъемность» кг
GO сл ю сл GO сл Число степеней подвижности
GO сл ю сл GO сл Число программи- руемых координат
□ □ Привод основных движений
□ J3 □ □ 3 Система управле- ния
Обу- чение *О •< н-1 ta Я Д ж о о Обу- чение Обу- чение Способ программи- рования
О | 300 430— 5000 Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
о 0,2 0,2 о 1— 2,0 0,3 о ьо Погрешность пози- ционирования, ± мм
1055 .—* 1500 1200 GO GO к5 1 сл 00 1750 i 2160 ьэ 1 — I — СО СО O OO GJ со J ~ J <=> { Наибольший вылет руки. мм
о 00 850 1 0,8 800 0,5 I 750 1 0,15 200 1 8*0 00 о о °-8 1000 О 630 to О о 1.0 1100 1 0,76 914—1525 Скорость, м/с Л и и ей и ые перемещения, мм
0001 XU ; * ’ », Г 0,45 1220— 6095 М
1 1
1 650 0,25 I 150 | 0,5 1 575 о 200 О 3 0,15 125 0,2 о 0,8 00 о о о bo 1000 о 750 NO 630 0,5 | 500 0,76 914—1525 N
1 GO О 00 о 021 I 1 180 1 8 120 1 120 8 | 180 120 О о I 220 о о 270 О о 210 СЭ О 300 в Угловая ско- рость, 7с Угловые пере- мещения, 0
1 С0 О 00 о ьэ о С0 О СО О 00 о о о 180 СЛ 300
1 8 GO о СО О 180 GO О |8 СЛ 180 •ЦЭ
1 2200 1780 620 330 370 340 2450 2179 3556 3429 3404 й: Габаритные раз- меры, мм
660 1550 0 = = 900 383 210 383 256 1000 1 00Z 1116
600 00 о о 200 340 О СО сл 850 1 . 650 1116 Со
1 1 8 ю о ю 1050 1200 1000 900 750 О 00 о 920 810 Мас- са, кг
X
ж
e
Э
й
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
США Ита- лия Страна-изготови- тель
Versa tran F-FC Versatran F-FB Versatran F-FH Versatran F-FA Versatran F-FL Versatran e-ehvs Versatran E-ESV Versatran E-ESH Versatran E-EHV L-2400 М-1200 S-900 RE-3 НО-1 Elfin JOB' оТ-10 Модель робота
008 270 250 180 110 СЛ СЛ О 00 & GO 001 8 50—70 Грузоподъемность, кг
*4 О сл СЛ GO сл О СЛ Число степеней подвижности
о сл сл GO сл о сл Число программи- руемых координат
“"I “-1 а С0 Привод основных движений
1 п-к я я Система управле- ния
Обу- чение •w _ £» Д □ а о о Обу- чение Способ программи- рования
5000 1638 5000 1638* о 8 8 Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
1,27 ъ> 1,27 1,27 1,27 0,5 о О 0,25 Погрешность пози- ционирования, -+- мм
to о 00 1 С0 00 1930 1442 2134 1524 762 1460 1400 1300 2500 Наибольший вылет руки. мм
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 4
0,762 914—1524 0,914 914—1524 S S 1 0,9 762 -° О со Р О С0 ГО °’9 560 О 750 0,45 1000 I 0,35 1 600 I 0,6 1 О Скорость, м/с Линейные перемещения, мм
о о ю - о to >&. <оо 05 Щ | 0,46 До 4000 1 О | 0033 h
По зака- зу 1 1 о о 00 100 1 0,35 1 1 0031 1
0,76 914—1524 0,9 914—1524 0,9 762 1 Р СП С0 Ю 0,9 762 I 0,9 | 305 1 о 1 003 0,35 1 00 о о 0,5 | 1000 1 N
§|8 §|§ «о £ ° о 1 06- 220 1 001 180 1 <0 О 1 1 60 I 1 008 в Угловая ско- рость, °/С Угловые пере- мещения, °
| 45 300 09 300 90 300 90 300 С0 О 00 о С0 О 180 1 08 С0 О С0 О 08? 1 06 Is СП о 350 I
й 270 О о 0ZZ 1 90 270 С0 О 1 270 <0 О 081 С0 О 180 1 1 С0 О 190 1 СП о 1 081 •ЦЭ
3556 3100 3100 3429 3404 1885 1 330 00 о о 1 2400 й: Габаритные раз- меры, мм
1524 1116 О С0 00 1 850 1500 1 2100 Г
1524 1116 686 1 1 ООП 500 1 00 о о Со
О 00 о 930 920 810 262 1 1 590 550 1 2400 Мас- са, кг
Япо- нии Швей- цария Фран- ция ФРГ Фин- лян- дия Страна-изготови- тель
Versatran Е-401 1 . MHY Junior ALMART PE-3 ARO Automat Robolang-50 Robolang-15 Roth-Elektric Robotek Sirobot-2 ZF20 । Kuka-Nachi-4000 MHV-500 1 Star-O-Mat RB-3 Модель робота
сл CO 100 8 СЛ 00 о 1 5°: 100 to о 20; 40 । О 5; Ю to СО о Грузоподъемность» кг
CO co О СО сл со со °ч СО сл Число степеней подвижности
co co о со сл со со СЛ | со сл Число программи- руемых координат
□ я я QJ Привод основных движений
я я Я л я л Я Система управле- ния
Обу- чение о* - ta Я Д S О О Обу- чение •о *< вэ Я □ S о О Обу- чение Способ программи- рования
§ co о 1 1000 1 1 704 , 1 1 3199 1 | Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
i 0,5 о 0,5 о 0,2 о 0,2 0,5 о 0,5 0,5 о Со 10*0 0,5 Погрешность пози- ционирования, ± мм
1137 1250 1430 1 1 1 1 1 2290 1 760 900 1100 1 Наибольший вылет руки, R, мм
....
700 О 500 0,6 700 1 0,4 820 1,16 00 о о 1,58 700 1 0,6 1000 1 °’5 1 I ООП | О 1000 1 0,25 8 0,6 | 500 о 300 1 о 1000 Скорость, м/с Л и и ей и ы е перемещения, мм
1 1 250 to 1200 О ьэ 1 1000 1 1 н
1 1 1 °’2 | 1000 1 1_£0 I 1600 1
1 0,9 500 0,5 150 О о 00 1 100 о 500 1,16 1200 1,58 1000 | 0,2 1 800 О 1 650 0,5 00 8 о 00 о о 0,25 760 0,3 | 150 1 о сл 150 0,6 600 N
180 00 о 1 180 270 l„ 1 сл 400 300 60 1 1 8 180 06 081 5 220 в Угловая ско- рость, °/с Угловые пере- мещения, 0
С0 О I 180 1 to о 360 8 1 360 1 8 1270 С0 О 180 С0 О 200 О 280
1 1 00 о 8 1 to с 360 1 1 8 120 1 8 | оог о 280 •ЦЭ
сл сл 550 1 1 1 1 1 1 1 739 1 й: Габаритные раз- меры, мм
сЗ ю сл 600 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Г
§ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Со
8 8 590 1 1 1 1 1 550 1 8 1 Мас- са, кг
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ X
Япо- ния Страна-изготови- тель
Туре С MIR-CM30 Werkmate ZA-25 Workmate ZA-24-1 Machine-man Hand Conslarm (PTP) Taibot N-25 Type-207 DMIR-DM-20 Conslarm (СР) Machine-Hand Туре РТР Uniman UM1320PT VA-700X500 Versa tran E-302 Модель робота
СО о GO О 1 8 30—50 GO О GO О to СЛ to о to о СЛ 10—30 10—30 9—45 -Грузоподъемность, кг
сл 4» GO GO СЛ СЛ сл сл сл СЛ Число степеней подвижности
сл 4» GO GO СЛ СЛ сл сл сл сл Число программи- руемых координат
Э—П □ Привод основных движений
□ Система управле- ния
Обу- чение Способ программи- рования
300 СЛ О СЛ О to 6 to GO О GO О 1 400 250 оо о о GO О *сл to о ° Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
ю СО GO СЛ — GO О сл — to — Погрешность пози- ционирования, ч? мм
1779 0001 1000 630 1500 1030 1270 1750 1500 ИЗО 1150 1121 Наибольший вылет руки, R, мм
о сл 500 "~0?35~ 1000 500 0,35 50 О 1000 о сл 00Z 0,29 500 О 1000 0,25 600 1 °-5 700 О 760 1 °’25 . 500 0,912 0 05 О (О Скорость, м/с Линейные перемещения, мм
1 X
1
0,5 | 750 0,25 450 150 0,15 ‘•° 700 о сл 700 I | 0,26 1 009 1 1 3‘0 1 600 0*1 1 700 0,25 600 1 0,5 700 о 760 О 00Z О <о to 762 N
8 200 220 90 s|s.8 S I 240 S 220 СЛ о to о 06 081 00 о 1 240 С0 О 220 I 8 240 8 1 240 1 240 8 240 в Угловая ско- рость, °/с Угловые пере- мещения, °
8 180 1 to о 081 8 00 о о 1 081 8 8 to о 1 180 1 со о 081 ‘06 180 180 |!00| 081 <0 О 180
8 200 1 ю о 00 о С0 О I 220 I ё I 180 I 1 to о 00 о 1 180 180 8 8 т»
2380 1810 1400 0081 1680 1994 245 2000 00 о о 1735 О СО 00 а: Габаритные раз- меры, мм
1430 1500 950 2430 1720 1850 850 1000 1530 0611 1820 Г
860 760 1000 460 008 650 730 ’ 700 674 Со
1100 0001 150 008 730 390 1150 008 009 750 560 Мас- са, кг
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
52
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
53
Стран а-нзготовн- тель Модель робота Грузоподъемность, кг Число степеней подвижности Число программи- руемых координат Привод основных движений Система управле- ния Способ программи- рования Объем памяти си- стемы (число ко- манд) Погрешность пози- ционирования, ± мм Наибольший вылет руки, R, мм /
Япо- ния 203А-РТР 50— 100 5 5 г п Обу- чение 40 2 1295
203A-DPP 50— 100 5 5 1000 2 1295
Type RA 60 4 4 50 1 1250
RA 60 4 4 50 1 1250
Matbac IRC-3C 60 6 6 1200 1 2000
5. Технические данные промышленных роботов со складывающейся
Характеристика
Эскиз
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 <р, 7с
СС
Угловая скорость по а, 7с
Р°
Угловая скорость по 0, 7с
Габаритные размеры, мм (ДХВХЯ)
Масса, кг
Примечание. Число рук (захватов на руку) 1 (1). Привод — гидравлический-
Продолжение табл. 4
Линейные перемещения, мм Угловые пере- мещения, ° Габаритные раз- меры, мм Мас- са, кг
Скорость, м/с Угловая ско- рость, °/с
я L в
г X У Z ф а 6
800 — — 800 240 45 180 70 180 70 2300 1940 800 1000
0,25
800 0,25
0,25
850, 1050 500, 800 180, 250 100 90, 180 100 — — — — 2000
1,0 0,5 1200
100 700 140 60 180 90 90 90 2161 800 1950 800
0,6 0,5
рукой и подъемной кареткой (Япония)
Type A MIR-AH10 (фирма Nagoya Kiko Со. Ltd.) ULB-1300 (фирма Icnikon Industries, Ltd.) Matbac IRB-10 (фирма Tokyo Keiki Co. Ltd.)
— 1 4 4 ±Р,4 2300 1500 1,000 350 0,350 180 90 90 90 1100Х540Х 1524 250 0 3 3 20 ±0,5 • 21fe0 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.
54
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
в. Технические данные напольных
промышленных роботов с выдвижной
рукой, работающих в сферической
системе координат
Базовая компоновка робота
к основные размеры
Страна- изгото- витель Модель робота Грузоподъемность, кг Число степеней подвижности Число программи- руемых кородинат 1 > Привод основных движений Система управле- ния Способ программи- рования Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
СССР Универсал 15М Универсал-15.03 15 6 6 Э—М п Обуче- ние СПУ мод. АПС-1 (63)
Р-505 16 4 3 п Ц По упорам 20
ИЭС-690 20 5 5 э—г К Обуче- ние __
ПР-35 35 5 5 г п СПУ мод. УПМ-552
Универсал 50М . 50 5 5 э— г— м п Комплек- туются СПУ мод. ПУР-2М; УПМ-552; УПМ-772
Универсал 60 I Универсал 60 II 60 6 6 э-г
ПНР R IMP-1000 60 3—6 3—6 г п 125
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
55
Погрешность пози- ционирования» 1 Наибольший вы- лет руки, мм Линейные пе- ремещения, мм Скорость, м/с Угловые перемещения, ° Угловая скорость, °/с Габаритные размеры, мм Масса, кг
н L В
г X У Ф 0 ₽ а
3 2294 1000 0,4 400 0,12 — 340 50 50 20 190 360 180 1440 1440 1600 2100
— 340 45 50 10 70 360 90 1600 1260 1440 2300
2 1525 600 1,0 — — 180 60 12 60 — 180 60 1250 1200 1000 500
1 1975 1000 0,8 — — 220 40 50 40 180 270 180 270 1600 2434 1300 1900
1,25 — 940 0,5 — — 235 НО 60 32 220 НО 355 75 1827 — 1370 1650
0,3 1810 900 0,9 — — 340 36 50 20 200 90 360 180 1300 1300 1600 1500
2044 1000 0,4 400 0,08 — 340 45 40 10 190 80 360 90 1260 1440 1670 2300
2100 1000 0,6 400 0,12 — 340 90 50 20 190 100 360 120 1260 1440 1670 2300
1,27 2300 800 0,75 — — 220 ПО +30-=-—27 60 220 60 200 НО 1620 1310 1300 1100
США Ита- лия Англия Страна* изгото- витель
Unimate 2000C Unimate 2000В Unimate 2000 Unimate Mark II FLR Unimate Mark II Polar-6000 Little Giant Robot Welder Robot Sprayer Auto-Mate Unimate-4000 Unimate-2100; Space-Saver Unimate-2000; 910DP; Space-Saver Unimate-2100 Модель робота
136 136 35—61 GO сл 11—34 8 GO О 13,6 13,6 СЛ 175 О СЛ о Грузоподъем ность, кг
1 Г о СЛ сл о сл О 5,6 о О Число степеней подвижности
5—6 сл сл о СЛ сл СЛ о о Число программи- руемых координат
I—1 а Привод основных движений
П или К «с а а а Система управле- ния
Обучение От ЭВМ Обучение Способ программи- рования
В зависи- мости от типа СПУ: 128, 256, 512, 1024 и более 1 1 8 В зависи- мости от типа СПУ: 128, 256, 512; 1024 и более Объем памяти си- стемы (число ко- манд) —
I
1 С | h? сл 1,27 о о О о ю 1,25 i 1,25 1,25 Погрешность пози- ционирования, ± мм
2013 2419 2980 1950 2050 2108 1 2929 2838 2013 to 00 со 00 Наибольший вы- лет руки, мм
750 1 1040 1270 1350 ьэ| to о| 8 S 1300 I 860 О сл 00 00 ю 914 1,7 609 0,75 1300 0,75 | 1350 I 0,75 1050 о сл 1350 I -ч Линейные пе- ремещения, мм Скорость, м/с
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
200 100 1 1 1 1 380 1 1 1 1
ОН 220 он 240 220 НО 00 о 210 1 240 GO О 00 ю 00 сл 90— 120 о сл 1 200 о 220 но 220 но | 220 I в Угловая скор Угловые перемещения., с
GO О СЛ 110 сл СО сл о О о GO О 00 о О со сл сл о сл ю сл сл to ф
220 НО 240 180 180 210 1 230 220 220 220 ТВ ОСТЬ,
ОН 300 100 180 172 | 09g J 270 1 1 180 О 300 0
1200 1239 1400 1302 1292 1200 1200 i 1200 i й: Габаритные размеры, мм ।
1594 1594 1 610 1575 915 915 | Г'
1219 1219 1340 610 1372 1220 i 1220 1220 Со
0001 1271 1589 1589 3700 560 568 2050 1600 1600 0091 Масса, кг
X
X
e
tb
Э
й
tu
и
X
s
Д
tu
о
X
x
tu
и
X
tu
43
x
о
X
X
X
США Страна- изгото- витель
Prab-5800HD Prab-5800 РгаЬ-4200Н Prab-4200 Uni mate 4000 6 axis Unimate 4000 Unimate RIG Mode 2 Unimate RIG Mode 1 Unimate Space Saver 2100 Unimate Space Saver 2000 Unimate 2100C Unimate 2100B Unimate 2100 Unimate 2005H i Uni mate 2005F Модель робота
& 8 СЛ CaJ 175— 225Д 1 1 45—68 СЛ CO 123 136 50—70 | 1 Грузоподъемность, кг
сл О СЛ сл сл СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ 1 Число степеней подвижности
сл о ф- ф ф Ф Ф Ф Ф Ф Число программи- руемых координат
Привод основных движений
□ s . . >5^ □ s Система управле- ния
Обуче- ние Обуче- ние Способ программи- рования
В зависи- мости от типа СПУ: 24, 30 или 60 V-;. В зависи- мости от типа СПУ. 128, 256, 512, 1024 и более Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
Оо
о ю ю — — 1,27 1,27 2,03 1,3 1,27 1,27 Погрешность пози- ционирования, ± мм
2541 2929 2929 2013 2013 2838 2013 2838 2838 2838 2838 Наибольший вы- лет руки, мм
1470 1,00 1060 1,00 1320 1371 1066 1350 1350 1350 1350 750 Линейные пе- ремещения, мм Скорость, м/с
1 1 н
1 200 100
С0 О 270 О сл 200 220 110 в Угловая скор Угловые перемещения, °
сл ю о GO СЛ 8 GO СЛ о -ч _Ё1_ 36 GO СЛ сл to GO СЛ О м GO СЛ СЛ м ф
& : со о 230 220 110 •ЦЭ о н г о
180 8 ОН оое 0
1372 1 1293 1200 । з: Габаритные размеры, мм
1435 1 1575 1594 Г-
889 1 1372 1219 Со
1 2300 1271 1045 1318 Масса, кг
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Ch
<©
Япо- ния Страна- изгото- витель
Matbac—IPA-50 Туре РВ Uniman UM3500-MP Uniman UM3600-MP Kawasaki Unimate 4030 Kawasaki Unimate 2600 Kawasaki Unimate 2030Р Kawasaki Unimate 2040 Kawasaki Unimate 2030С Kawasaki Unimate 2000 Kawasaki Unimate 5030 Tokyo Shibaura Electric IX-15 Tokyo Shibaura Electic IX-12 Модель робота
00 о СЛ о 40—75 40—75 45— 135 35—75 СО СЛ СО СЛ со сл СО сл О ND О О Грузоподъемность, кг
сл сл СЛ СТ) СТ) СТ) сл сл сл сл •ч CT> сл Число степеней подвижности
сл сл сл ст> ст> ст> сл сл сл сл ч CT> сл Число программи- руемых координат
Привод основных движений
□ □ Система управле- ния
Магнит- ная про- волока Магнит- ный диск Магнит- ная про- волока Магнит- ный диск Магнит- ная про- волока Магнит- ный диск Способ программи- рования
nd 00 612 512 00 о 512 512 512 180 512 500 300 Объем памяти си- стемы (число ко- манд)
V
ND / ~ ND — О О О о 0,25 О о Погрешность пози- ционирования, ± мм
1750 1975 1920 2125 2928 1 2476 2426 2418 2418 2418 1382 2515 1900 Наибольший вы- лет руки, мм
| 0,6 800 | 0,75 1000 °’8 1000 I 8*0 1000 I 0,915 1320 0,762 895 0,625 895 0,762 1 1041 I 0,762 | 1041 | 0,762 1 1041 ND 600 О 006 0,7 700 ** Линейные пе- ремещения, мм Скорость, м/с
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1000 300 1 1 h
1 1 1 120 180 11101 200 с© О 360 1 1 1 1 180 360 <© О 360 1
СТ) о 220 он I 220 1 021 240 nd о 240 ст> сл 200 О 220 он I 220 о 220 о 220 о 220 180 240 «3 О 220 с© О 220 <3 Угловая скор Угловые перемещения, °
СТ> о ±45 СО о ±30 СО сл + 27ч—33 сл о +25 <£) О +304—27 СО О + jD э • 1 ч СТ> о СО О О СО О СО О СО <х>
н- <© О Olli 220 он 220 110 220 1 он 235 но ' 220 он I 214 110 055 1101 220 но 220 180 220 g 220 g 220 •оо ОСТЬ, °!
СТ> о I 180 1 081 360 1 021 360 ND О 360 I он 300 о 360 1 ОН 1 250 |Н0| 360 о 360 о 360 180 360 «3 о 360 «3 о 220 ft
1590 1530 1260 1260 1594 1550 1640 1435 1435 1435 1200 1650 1410 а: Габаритные размеры, мм
865 1270 1280 1280 1575 1620 1320 1620 1620 1620 1280 1200 1020 Г-
2510 00 00 сл 1 1 1372 1230 1220 1230 1230 1230 640 1200 1020 СЛ
700 1600 00 о о 1900 2000 1600 1800 1500 1500 1500 1300 1300 600 Масса, кг
*
а
X
X
а
3
й
ы
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СССР Страна- изгото- витель
УМ160Ф2.81.01 М40.П.05.03 М40.П.05.02 СМ40Ф2.80.01 РС-40-Ц РС-25П СМ80Ц.25.01.А СМ80Ц.48.11 Модель робота
091 £ О £ to сл 8 00 о Грузоподъем- ность, кг
4* 4* СЛ 4* СЛ о> СО со Число степеней подвижности
4* 4* 4* Исполнение
•— •— •— •— •— •— Число рук
to to to Число захват- ных устройств иа одной руке
-з Привод основ- ных движений
п УПМ-3 J3 Система управ- ления
s
8
E
x
z
E
E
ж
*o
о
oi
О
о
C0
Обуче- ние По упорам Способ про- граммирования
0,5 Кбайт 80 команд 20 команд Объем памяти системы управ- ления
0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0,3 сл Погрешность позиционирова- ния, ±мм
2300 1520 1900 730 400 1500 00 о о Наибольший вылет руки, мм
ьэ 000 91 0,8 10 800 0,8 | 000 01 1 °'8 1 3 100 О 00 3 100 0,8 3 600 0,2 2 070 h Скорость, м/с Линейные перемеще- ния, мм
00 2560 0,8 1500 ьэ 1 3000 1
1200 420 0,4 1000 0,4 | 400 0,5 1000 0,2 320 N
8 180 <£) О 180 СО о 180 СЛ 180 <£) О 180 ft Угловая скорость. 7с Угловые переме- щения, °
СО о 180 | 90 45 СО о 1 180 I 1 | СЛ СЛ <х>
00 to to о 5,75 2,2 Длина моно- рельса, м
СТ) 8 О 3000 । 3400 3000 2850 2220 280 Масса, кг
3
£
га
X
X
>
*0
>
X
hi
*0
s
s
X
s
Япо- ния ЧССР СССР Страна- изгото- витель
Electrohand Machinehand Motoloader Motohand i Type-RC ТСА-25 ТСА-12 ТСА-5 M63-QP М63-ОН M63-OL СМ160Ф2.05.01 Модель робота
200 120 8 30 или 70 о to сл to СЛ 8 to о 320 Грузоподъем- ность, кг
4* ио to со со to to со со Число степеней подвижности
1, 2, 3 (по за- казу) to — со Исполнение
1 или 2 to — ю Число рук
— — — •—* — to Число захват- ных устройств на одной руке
л Привод основ- ных движений
63 J5 -а П УП. 331 Система управ- ления
Козырев Ю.
Обуче- ние По упорам S | Способ про- гс ' I граммнровання х I ГС 1
25 точек 32 точки 32 точки 24 точки 50 точек 16 точек 64 команды 0,5 Кбайт Объем памяти системы управ- ления
0,5 о 0,5 о 0,2 о Ъ 0,5 0,5 Погрешность позиционирова- ния, ±мм
500 500 400 500 800 300— 600 800 500 800 1800 Наибольший вылет рукн, мм
0,3 7 000 0,2 1 000 0,2 СЛ о о 0,3 1 500 О U1 I 1 300 0,3 300—800 0,6 3 000 0,6 4 000 О 00 4 000 8*0 8 900 н О о о о .к Линейные перемеще- НИЯ, мм
1 1 1 1 1 1 1 Ч:
0,3 500 0,15 500 0,2 400 0,3 500 | 0,5 750 0,3 300—600 0,5 800 1 0,3 1 500 0,5 00 о о 0,3 970 н
ю о 081 1 1 о 180 180 60 1 1 1 1 9 Угловая скорость, 7с Угловые переме- щения, ®
CD О CD О 1 1 1 1 1 1 06 081 сл |8 Ф
0*01 hS 00 00 сл 2,5 4,8 6,8 to Длина моно- рельса, м
500 180 600 1350 1500 1300 6500 Масса, кг
3
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
<э%
с*
66
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
67
8. Напольные промышленные робо м с МНОГОЗвениой рукой
J Is Исполнение xtEs И > и о г « л н е и и е 2 ег а Й е а о л и е я я е 3
Страна- изгото- витель Модель робота Грузоподъем* ность, кг Число степеней подвижности Исполнение Привод основ- ных движений Система управ- ления Погрешность 1 позициониро- вания, ± мм Наибольший вылет руки, мм Угловые перемещения, ° Угловая скорость, °/с Габаритные раз- меры, мм Мас- са, кг
Ф1 ф> а 01 0> 0> 0, и 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 ♦»
2680 180 *» 90 *» 220 *» 90 »» — — 900
НРБ РБ-210 15 6 1
90 *» 210 *» 270 *» 90 *» 90 *» 210 *» — 1800 700 700 550
ГДР IR-5E 5 5 2 э
0,2 700 300 90 — 180 180 75 90 75 90 180 90 — 1000 700 700 200
IR-30E IR-60E 30 60 0,4 1800 — — 1600 800 800 500
0,8 1900 — — 2200 900 900 800
ПНР RMIP-900 10 5 1 г П или К 2,0 2250 80 »» 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*
68
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Страна- изгото- витель Модель робота Грузоподъем- ность, кг Число степеней подвижности Исполнение Привод основ- ных движений Система управ- ления 1 1 Погрешность позициониро- вания, ± мм Наибольший 1 вылет руки, мм
ПНР RPA-80 63 5 2 э П или К 0,5 1900
ЧССР PR-32E 80 6 2 0,6 1720
Италия Painter (Basfer) 25 6 3 г У 0,4 2100
JOB ’ОТ-20 50 э п 0,5 2600
Spraying Robot 136 5 г к 4,0 1270
Швеция Asea IRB-6 6 5 2 э п 0,2 1159
Asea IRB-60 60 0,4 2288
Coat-a—Matic 15 6 1 г к 4,0 2185
Норве- гия Trail fa-3000S 14 6 1 1,0 2185
Япония Mitsubishi-iwata 3 1 2,0 2200
Основание робота может перемещаться по рельсам на 1500 мм.
* * Максимальная рабочая скорость рукн робота при сложения всех угловых движений
• • Скорость (м/с) рукн робота при сложении всех угловых движений: до 1,1 (вверх-
• * При сложении всех угловых движений скорость (м/с) рукн робота: до 1,5 (вверх-
Примечание. Метод программирования — обучение.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
69
Продолжение табл. 8
Угловые перемещения, ° Угловая скорость, °/с Габаритные раз- меры, мм Мас- са, кг
<Р1 а е, в, в» 0< И L в
330 90 — 360 180 НО 33 180 57 120 90 — 1500 900 900 1340
270 90 —. 360 115 70 90 75 90 330 115 250 115 1950 840 920 1340
90 60 240 90 — 60 60 135 60 240 60 240 90 1650 980 980 590
270 60 150 90 350 30 100 60 ПО 60 200 60 — — — — 1800
180 45 180 120 160 90 155 90 180 ( 120 — __ — 568
340 95 __ 360 195 80 *3 65 *3 180 *з — 1150 462 462 500
330 90 — 360 150 70 *4 65 150 90 — 1600 800 800 950
135 *« 210 *з 360 *з 90 *з 90 *з 210 *з — 940 700 700 250
93 210 *з 210 *з 75 *з 68 *з 210 *з 1750 750 750 450
70 *’ 210 *з 210 *з 77 *з 77 *з 90 *з — 1950 710 710 800
~~ До 2 м/с.
вниз) и до 0,75 (вперед-назад).
вниз) и до 1,0 (вперед-иазад).
70
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
В. Технические данные промышленных роботов с многозвенной рукой
моделей Sandstrand (фирма Sandstrand Machine Tool) и 6 CH Arm
(фирма Cincinnati Milacron) производства США
Sandstrand
6 CH Arm
Параметр Sandstrand 6 CH Arm
Грузоподъемность, кг Число степеней подвижности Привод основных движений Система управления Способ программирования перемещений Погрешность позиционирования, мм Наибольший вылет руки, мм Наибольшая скорость перемещения ру- ки, м/с Угловые перемещения, °: ®1 / ®з ®4 ®s ®3 Габаритные размеры, мм: Н L В Масса, кг 11,35 5 Э—М Миии-ЭВМ Обучение по первому циклу ±0,3 1207 1,0 330 70 105 270 360 1524 400 400 363,2 54—136 6 Мини-ЭВМ Обучение по первому цик- лу или расчет программы ±1,27 2464 1,27 240 125 240 190 180 240 1500 990 990 2267
Примечание. Система управлеиия -= от миив-ЭБМ.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
71
10. Технические данные промышленных роботов фирмы Vicarm Inc. (США)
MIT-Arm Stanford-Ann
Параметр MIT-Arm Stanford-Arm
Грузоподъемность, кг ;; : 1,5 • 5
Число степеней подвижности (беазахвата) 6
Число рук (захватов иа руку) 1 (1)
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
72
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
11. Технические данные промышленных роботов с многозвенной рукой фирмы
Unimation (Europe) (Англия)
Бкд сбоку на робот Робот «Puma» Бнд в плаке роботов
(вид в плане) cUnimate 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 ко- ординат Погрешность позиционирова- ния, мм Наибольший вылет руки R, мм Линейное перемещение у, мм Угол поворота, °: S: ф а 1,5 6 2,27 5 4 6 20 60 )
1 (1)
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 70 90 360 220
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
73
12. Технические данные напольных промышленных роботов с антропоморфной
рукой (Японии)
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
внжиостн
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 220 180
е 1 >0 125 77
01 90 90 118
Y 220 150
й 220 180 —
Масса, кг 650 630 400
Примечание. Привод гидравлический. Метод программировали я—обучение.
13. Технические данные
промышленных роботов (ФРГ)
Модель робота Фирма-изготовитель Грузоподъем- ность, кг Исполнение Число степеней под- вижности Привод основных движений Система управле- ния Способ програм- мирования пере- мещений Погрешность пози- ционирования, ±мм Линейные перемеще- ния, мм Угловые перемеще- ния, ® Наибольший вылет руки R, мм
Скорость, м/с Угловая скорость. •/с
г Я а 3 V е ф
ZF Mini-Mater СХ-312 Zahnradfabrik Friedrichshafen 4; 6 1 3 п ц По упо- рам 0.1 500 300 — — — 270 850
0.8 0,8 80
PPI (РМ-12) Kuka 10 5 п Обу- чение 1.5 1200 500 — 220 220 90 — 210 1930
1.5 0.9 110 125
Einfach-Hand VEW Fokker 12 4 ц По упо- рам 0.3 1000 300 0,5 180 90 — — 270 1900
0,8 100
Star-O-Mat Deutsche Star 2 2 3 0,01 300 150 — — — 180 —
1.0 0.5 90
MHU-500 Bosch 5; 10 3 0.3 500 150 — — — — 180 900
0.6 0.3 90
ZF-20 (40) Zahnradfabrik Friedrich Shafen 20 2 3 I г п Обу- чение 0.5 1000 800 — 180 90 — — — —
1.0 1.0
Roboteck Liebherr Verz ahntechnlk. 50; 100 2 3 э—м 0.1 1000 650 > — — 200 45
0.6 0.4
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ технические ХАРАКТЕРИСТИКИ
76
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 13
ИИ HMAd ХЭ1Г -па зктчиоривн 2200 1800 1800 2200 1 2750
Угловые перемещения, ° Угловая скорость» °/с & о сч со о to О CN co о O) о СЧ co о O) О сч со to 1
ф о сч о СЧ о о co О to о to co о О)
I о to co о О) I О о о to о to со о I
аэ. 1 о co to co I о о co о to со о о to со о
в о to co о О) о со о а» о £ со о о о to со о о сч о
Линейные перемеще- ния, мм Скорость, м/с N о о о сч to cs a I I 1 о о о со о
о о to сч о о to о о о о to o’ о о о сч о
ИИ 4- ‘ьииввобииоиР -ивой чхэоитэсиоц to сч о to о о to о*
цииэЬгэи -эйэц вииввобии -nadJodu роэоиэ Обу- ' чеине ।
БИН -aireeduX виэхэиэ с
ЦИИЗЖИвЬ1 Х1ЧНВОНЗО ^овибц э—м
ихэоижив -Иоц уэиаиэхэ охгэин со to to to <£ с* со
ЭНИЭИ1ГОЦЭИ со to со
JM *<uooHHa4.tfoiioeXdj to о co о о to о о о to о о
i Фирма-изготовитель Volkswagenwerk AG Volkswagenwerk AG Volkswagenwerk AG , V olksw agenwerk AG Kuka VFW-Fokker
Модель робота Linear Gerat L-15 Rohren Gerat R100 Rohren Gerat Rl00 Knickarm Gerat K15 Kuka-I R6/60 Transfer- System «Е>
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
77
14. Технические данные промышленных роботов «Fleximan» фирмы AMF (США)
к kJ
Л*
И1
Параметр F Iexlman-1 Flexlman-2 Flexlman-З Flexlman-4
Г рузоподъемиость суммарная (иа 1 руку), кг Число степеней под- вижности (без захвата) Число рук (захватов на руку) Привод Система управления Число программируе- мых координат Способ программиро- вания перемещений Объем памяти системы (перемещения) Погрешность позици- онирования, мм Наибольший вылет руки R, мм Высота подъема г, мм Угол поворота, °: Ф а 0,7 ±0,25 510 254 1,5 3 1 Электромех П 3 Обучение по 16 ±0,25 710 355 36 12 5,4 (О аиический одному циклу ±0,3 1070 535 0 0 и.о ±0,37 1830 914
78
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
15. Технические данные промышленных роботов для обслуживания
горячештамповочных прессов
Параметр KM104.31.0I (РПГ-Ю) 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 Угловая скорость по 0, °/с ₽, ° Угловая скорость по ₽, °/с L, мм Н, мм Масса, кг 10 П—Г По у ± 1С 1 7 5,0 . 90 90 2870 1270 600 40 Г Д 2 порам 0,5 00 ,0 7 19 90 100 3130 1280 2000
ческого показателя, пустые клетки —
отсутствие технических данных.
Дополнительные сведения о техни-
ческих характеристиках современных
промышленных роботов можно найти
в работах [39, 40, 48].
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
Основные принципы построения кон-
струкций. Классификация. Проекти-
рование новых моделей иа базе унифи-
цированных агрегатных узлов и бло-
ков (модулей) обеспечивает создание
широкого диапазона конструкций ПР
с техническими параметрами, соответ-
ствующими требованиям конкретного
потребителя.
Преимущества метода агрегатно-мо-
дульного построения связаны с воз-
можностью получения специализиро-
ванных машин, наиболее полно отве-
чающих требованиям конкретной тех-
нологической задачи, ие обладающих
избыточностью функций, и поэтому
более дешевых, чем универсальные
ПР. Узлы агрегатных ПР выбираются
из числа предварительно разработан-
ных. Это сокращает время и трудоем-
кость проектирования, так как появ-
ляется возможность более полно ис-
пользовать ранее разработанные кон-
РОБОТЫ АГРЕГАТНО
-МОДУЛЬНОГО ТИПА 79
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, до-
статочно отработаны, то надежность
ПР существенно возрастает, чему спо-
собствует также отсутствие избыточ-
ности функций и соответствие данной
конструкции ПР выполняемой техно-
логической задаче. Ограниченная но-
менклатура узлов и деталей, возмож-
ность прогнозирования их показателей
надежности и введение предупреди-
тельного ремонта вместе с единой
системой комплектации способствуют
йовышенню ремонтопригодности и экс-
плуатационной надежности конструк-
ций. Агрегатно-модульное построение
приводит к удешевлению производства
ПР вследствие снижения общей но-
менклатуры деталей и увеличения
серийности их выпуска.
К недостаткам агрегатно-модульных
конструкций относится необходимость
разработки механической системы кон-
кретных моделей ПР из ограниченной
номенклатуры деталей, узлов и кине-
матических модулей, что иногда может
привести к неоправданному (технологи-
чески) снижению функциональных воз-
можностей машины. Получение за-
данной траектории движения исполни-
тельных органов ПР с помощью име-
ющегося набора простейших функ-
циональных узлов, каждый из кото-
рых обеспечивает один или два вида
движений, может вызвать увеличение
числа стыков, утяжеление конструк-
ции, снижение ее жесткости, ухудше-
ние динамических характеристик и точ-
ностных параметров. В некоторых слу-
чаях приходится принимать решения,
менее выгодные с конструкторской
точки зрения, но более соответству-
ющие выбранным принципам агрегат-
ного построения.
Приемы и принципы, закладываемые
отдельными проектировщиками при со-
здании агрегатно-модульных конструк-
ций, 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, необходи-
мые для обеспечения модулем своего
функционального назначения. Таким
образом, при подключении силовых
и управляющих коммуникаций модуль
способен выполнять определенные дей-
ствия.
Термины и определения основных
понятий, относящихся к системам аг-
регатно-модульного построения ПР,
приведены в табл, 16.
Классифицировать агрегатно-модуль-
ные конструкции ПР можно по следую-
щим основным признакам, существен-
ным при разработке агрегатных гамм
и систем: компоновке, возможности
изменения технических характеристик
ПР в пределах одной агрегатной гаммы,
применению систем управления. Ука-
занные 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
иа базе одной принципиальной ком-
поновочной схемы (однотипные ро-
боты): конкретные исполнения ПР
отличаются характером комплектации
(системами управления, дополнитель-
ными кинематическими модулями, рас-
ширяющими подвижность базовой мо-
дели, различными типами приводов,
изменяющих энергетические показа-
тели конструкции и т. п.); 2) системы
агрегатного построения ПР, дающие
возможность получать несколько прин-
ципиально различных компоновочных
схем (разнотипные роботы), обеспе-
чивающих разнообразие размеров и
форм зон обслуживания.
По возможности изменения техниче-
ских характеристик ПР агрегатные
гаммы могут быть разделены на три
группы: 1) гамма ПР с постоянными
значениями основных технических по-
казателей (например, грузоподъем-
ность, скорость, число степеней по-
движности и т. п.); 2) гамма модифи-
каций ПР с ограниченным разнообра-
зием основных технических показате-
лей: 3) агрегатная гамма широкого
назначения, обеспечивающая получе-
ние модификаций ПР с большим раз-
нообразием основных характеристик.
По применению систем управления
различают агрегатные гаммы, ком-
80
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
16. Основные понятия, термины н определения, относящиеся к системам
агрегатно-модульного построения промышленных роботов
Термин Определение Примечание
Агрегат ПР Совокупность узлов ПР, об- разующая механизм, предна- значенный для выполнения движений по одной степени подвижности, реализуемых с помощью присоединяемого к нему привода, и имеющий уни- фицированные присоединитель- ные размеры и параметры внеш- него сопряжения, включая унифицированные места креп- ления (в том числе — места крепления привода) Примеры: механизмы для перемещения по какой-либо из координат в сборе без привода
Кинемати- ческий ис- полнитель- ный мо- дуль ЛР Устройство, реализующее возможность движений по од- ной (или нескольким) из ко- ординат при подключении к цепям энергопитания, управле- ния и информации и имеющее унифицированные присоедини- тельные размеры и параметры внешнего сопряжения (в том числе с цепями энергопита- ния, управления и информа- ции) Исполнительный модуль включает агрегат, двигатель, редуктор, передаточные меха- низмы (или их части), элемен- ты и компоненты систем уп- равления
Модуль- привод Комплектное устройство, обе- спечивающее преобразование поступающих от системы уп- равления команд иа выполне- ние движений в необходимые усилия или крутящий момент и имеющее унифицированные присоединительные размеры н параметры внешнего сопряже- ния (в том числе — сопряже- ния с системой управления ПР) Модуль-привод включает двигатель, редуктор, переда- точные механизмы, датчики обратной связи и устройство управления силовой частью привода (усилитель и т. п.)
Модуль устройства (системы) управления ПР Сборочная единица устрой- ства (системы) управления, имеющая унифицированные присоединительные размеры н параметры сопряжения и под- ключаемая в общую схему че- рез унифицированные интер- фейсы Примеры: процессор, плата управления скоростью по од- ной координате, плата (или группа плат) сопряжения с ка- налом внешней информации и т. п.
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
81
плектуемые одним типом системы упра-
вления, комплектуемые различными
типами систем управления и агрегат-
ные гаммы, допускающие комбинатор-
ное комплектование модификаций ме-
ханических систем различными типами
систем управления, входящими в свой
унифицированный ряд.
Основные требования прн разработке
конструкций. Одним из важных прин-
ципов агрегатно-модульного построе-
ния ПР является необходимость кон-
структивного формирования отдель-
ных элементов по функциональному
признаку. Поэтому агрегатные узлы
должны быть конструктивно самостоя-
тельными механизмами.
В составе гаммы агрегатных узлов
механической системы необходимо пре-
дусматривать унифицированный ряд
базовых кинематических модулей. В
данном случае под кинематическим
модулем понимают агрегатный узел,
включающий в себя привод, аппара-
туру управления н клеммные разъемы
для подсоединения к устройству управ-
ления. Конструкции узлов должны
удовлетворять требованиям по проч-
ности, жесткости в пределах отдельных
типоразмеров, установленных соответ-
ствующими проектными нормативами.
Агрегатные узлы механической си-
стемы ПР должны обеспечивать взаим-
ную компоновку в различных сочета-
ниях н положениях, а их монтаж
должен быть простым и надеж-
ным.
Для систем управления и автомати-
ки должна предусматриваться возмож-
ность крепления на элементах механи-
ческой системы ПР или раздельной
установки. Стыковочные элементы уз-
лов однотипного назначения должны
быть унифицированы. Унификацию
следует предусматривать в пределах
отдельных типоразмеров, смежных ти-
поразмеров и между отдельными типа-
ми узлов с установлением конкретной
номенклатуры типов таких узлов, де-
талей, принадлежностей и приспособ-
лений.
При создании системы агрегатно-
модульного построения должна ре-
шаться задача минимизации номенкла-
туры узлов и устройств, входящих
в ее состав. Конкретные модификации
ПР, построенные нз агрегатных узлов,
должны удовлетворять следующим тре-
бованиям:
конструктивно-технологические па-
раметры ПР (грузоподъемность, ско-
рости перемещений исполнительных
органов, погрешность позиционирова-
ния, размеры рабочей зоны, тип СПУ,
степень защищенности от влияния
окружающей среды и т. п.) должны
соответствовать его функциональному
назначению и требованиям конкрет-
ного технологического процесса;
структурная схема ПР н его ком-
поновка должны обеспечивать мини-
мальный объем манипуляционных дей-
ствий, необходимых для обслуживания
конкретной модели основного техноло-
гического оборудования или для вы-
полнения определенной технологиче-
ской операции;
число степеней подвижности ПР ие
должно превышать минимально необ-
ходимое для выполнения требуемых
манипуляционных действий, а техни-
ческие показатели СПУ должны ма-
ксимально (ио без избыточности) со-
ответствовать требованиям, удовлетво-
ряющим решению конкретных техноло-
гических задач (принцип минимизации
конструктивного решения);
объем операций, выполняемых ПР,
и темп их исполнения в сочетании
с суммой затрат на внедрение ПР
должны обеспечивать технико-эконо-
мическую эффективность применения
ПР (нижняя граница целесообразно-
сти применения ПР); верхняя граница
темпа работы робота устанавливается
требованиями технологии и (вместе
с объемом возлагаемых иа него опера-
ций) экономически целесообразным
техническим уровнем его конструк-
ции.
Унификация и стандартизация основ-
ных параметров ПР и узлов — одна из
основных задач при разработке агре-
гатно-модульных систем построения
конструкций.
Грузоподъемность. С переходом к
агрегатно-модульному построению ПР
следование какому бы то ии было ряду
грузоподъемности становится затруд-
нительным, так как рабочая грузо-
подъемность ПР зависит от массы его
узлов и может значительно колебаться
при замене одного узла другим, изме-
нении ходов, замене привода, приме-
82
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
нении конструкций, где исключены
отдельные движения.
У роботов агрегатной конструкции
часто предусматривается возможность
установки узлов в разных положениях,
что также оказывает влияние иа гру-
зоподъемность. Таким образом, гру-
зоподъемность, характеризующая гам-
му, может относиться лишь к наиболее
характерным модификациям или ба-
зовым моделям. Эта величина, при-
нятая за основу, служит исходной
для задания энергетических показате-
лей приводных узлов гаммы.
Энергетические показатели агрегат-
ных узлов и кинематических модулей
(развиваемая мощность, сила, крутя-
щий момент) устанавливаются при
разработке параметрических рядов аг-
регатных систем.
Скорости и перемещения исполни-
тельных органов агрегатных узлов
и кинематических модулей в настоя-
щее время регламентируются в пре-
делах отдельных агрегатных гамм, по-
строенных, как правило, иа основе
какой-либо базовой модели ПР. Труд-
ности, возникающие при решении этой
задачи, связаны с разнообразием ком-
поновок ПР и изменениями динами-
ческих показателей конструкции при
различных комбинациях стыкуемых
модулей.
Конструкции стыковочных элемен-
тов и присоединительные размеры уз-
лов. В существующих конструкциях
агрегатных ПР два вида соединений
узлов: клеммное и на винтах.
Клеммы, надетые иа цилиндрические
скалки, применяют в основном в лег-
ких манипуляторах. Они позволяют
легко регулировать линейное и угло-
вое взаимное расположение узлов.
При соединении винтами на узлах
предусматривают базовые плоскости
и отверстия под крепежные детали.
В ответственных случаях, когда предъ-
являются высокие требования к точ-
ности, необходимы базирующие от-
верстия. В узлах упрощенных мани-
пуляторов несколько стыковочных эле-
ментов 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
кого 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 унифициро-
ванных функциональных блоков с ком-
плектованием таких устройств в усло-
виях завода-изготовителя.
Системы агрегатного построении иа
базе одной принципиальной компоно-
вочной схемы (однотипные роботы).
Гамма агрегатных роботов
ЛМ40Ц00.00 с ограниченным разнооб
разием основных технических показа-
телей включает 24 модификации, раз-
личающиеся числом степеней подвиж
ности (2—6), формами рабочих зон.
комбинациями и расположеинем сты-
куемых узлов (табл. 17). Роботы могут
быть использованы для съема и пере-
носа отливок в составе комплексов
литья под давлением и при обслужива-
нии термопластоавтоматов, а также
для установки-снятия деталей при
обслуживании некоторых моделей ме-
таллорежущих станков в условиях
массового и крупносерийного произ-
водства.
Портальные автоматические мани-
пуляторы (AM) Ширин» с ограни-
ченным разнообразием основных пока-
зателей выпускает предприятие «НПКР
Берое» (НРБ). Они предназначены
для установки-снятия деталей типа
тел вращения при обслуживании ме-
таллорежущих станков в условиях
массового илн крупносерийного произ-
водства. Портальные манипуляторы
«Пирин» выпускаются в двух испол-
нениях: непереналаживаемые (автоопе-
раторы) и с системой программного
управления (промышленные роботы).
При этом меняется только система
управления. В последнем случае AM
оснащаются командоаппаратами, обес-
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
83
17. Технические данные агрегатной гаммы промышленных роботов ЛМ40Ц.00.00
Схема построения отдельных модификаций агрегатной гаммы
Испол- нение Число степеней подвижности при компо- новке X Z Г ч> at СС1
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 — —
Примечание. Грузоподъемность 40 кг. Привод гидравлический. Си-
стема управления цикловая. Метод программирования перемещений — по упо-
рам. Погрешность позиционирования ±2,0 мм. Наибольший вылет руки 885 мм.
Скорости линейных перемещений: 0,2; 0,35 и 0,6 м/с. Угловая скорость переме-
щений: 90 и 180°/с. Схема модификации моделей: ЛМ40Ц. 47.01, где 47 — компо-
новка; 01 — исполнение.
84
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
печивающими формирование до 100
команд.
Одна из базовых моделей портально-
го манипулятора «Пирин» — тип Б
показана на рис. 13. На сварной
балке 14 коробчатой формы установ-
лены плоский 6 и призматический 8
направляющие рельсы. Сбоку на пло-
ском рельсе 6 нарезана зубчатая рейка,
зацепляющаяся с приводом перемеще-
ния каретки. На основании каретки
расположены опорные ролики 2, пли-
ты 9 и 15 для крепления рук 10 и 16,
гидроаккумулятор 3, гидродвигатель 7
привода перемещения каретки по мо-
норельсу, кронштейн 5 крепления
кабельной цепи 18. Предусмотрена
специальная скоба 4 для подъема
каретки при монтаже. Плиту 1 мон-
тируют вертикально или под углом
106. Плиту 9 устанавливают на шар-
нире. и закрепляют планками 13. Ре-
гулируемую стяжку 12 применяют при
монтаже, а после установки планок 13
снимают. Вместо планок 13 на отдель-
ных модификациях устанавливают ги-
дроцилиндр 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, обе-
спечивая контакт роликов с направ-
ляющими.
.Механические руки 10 и 16 имеют
два конструктивных исполнения: с ме-
ханизмом ротации захватного устрой-
ства и без него. Привод продольного
перемещения рук, ротации захватного
устройства и движения зажима — от
гидроцилиндров.
AM снабжены гидростанцией, элек-
трошкафом и пультом управления.
Их применяют в составе автоматиче-
ских линий и автоматизированных
участков. Заготовки на позиции за-
грузки подают с помощью конвейеров
или транспортных спутников, устанав-
ливаемых на тактовых столах (пале-
тах). Для обеспечения захвата заго-
товка должна переместиться на фикси-
рованную позицию так, чтобы ее ось
находилась в одной вертикальной пло-
скости с осью шпинделя станка и была
ей параллельна.
Механическая система AM, входя-
щих в гамму, выполнена по агрегат-
ному принципу, позволяющему ком-
плектовать 55 модификаций, различа-
ющихся 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 AM
с исполнением каретки и рук по типу А,
причем каретка перемещается по кон-
сольной траверсе, закрепленной не-
посредственно на станине станка
(рис. 14). Консольные AM предназна-
чены для комплектации ограниченной
номенклатуры моделей станков: то-
карных с ЧПУ СЕ061 и СЕ06201
(НРБ) и токарных гидрокопироваль-
ных DSKP-ЮООЕ и D52-N2 (ГДР).
Схема агрегатного построения AM
показана в табл. 18. Их основные тех-
нические данные следующие: грузо-
подъемность на одной руке 40 кг,
погрешность позиционирования
±0,25 мм, скорость движения каретки
по монорельсу (бесступенчатое регули-
рование) 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 AM типа «Пирин» преду-
смотрены исполнения, обеспечивающие
обслуживание одного или двух стан-
ков (различаются длиной портала),
с правым или левым расположением
станков, со снятием заготовок с под-
водящего конвейера или с палеты.
Агрегатная гамма роботов типа
М20Ц .... выпускаемая Мукачевским
станкозаводом им. С. М. Кирова,
включает восемь модификаций с чис-
лом степеней подвижности от 3 до 5
в зависимости от комплектации и кон-
струкции рук. Роботы тельферного
типа, с электропневматическим приво-
дом, грузоподъемностью до 20 кг.
Технические данные агрегатной гаммы
приведены в табл. 19. Роботы пред-
назначены для выполнения операций
установки-снятия детален при обслу-
живании 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.
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
85
Рис. 13. Портальный автоматический манипулятор «Пирин», тип Б (НРБ):
* — основание передвижной каретки; 2 — опорные ролики каретки: 3 — гидравличе-
ский аккумулятор; 4 — скоба; 5 — кронштейн крепления кабельной цепи; 6 — плоская
направляющая с зубчатой рейкой; 7 — гидравлический двигатель привода перемеще-
"ия каретки по монорельсу: 8 — призматическая направляющая; 9 — наклонная плнта
каретки, служащая для крепления рукн 10; И — захватное устройство; 12 — регу-
лируемая стяжка; 13 — планка; 14 — монорельс; 15 — вертикальная плнта каретки;
* — вертикальная рука; 17 — каретка; 18 — кабельная цепь; 19 — пульт управле-
ния; 20 станок; 21 — конвейер; — электрошкаф
86
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ . РОБОТОВ
Рис. 14. Консольный автоматический манипулятор «Пир и и* (НРБ):
I — станок; 2 — каретка манипулятора; 3 — рука; 3 — кабельная цепь; 5 — траверса
в — магазин деталей (палета); 7 — подпалетная станция
В одноруком исполнении могут при-
меняться для загрузки станков валами
массой до 20 кг. В зависимости от
конструкции узла захватного устрой-
ства ПР может брать (и укладывать)
детали, расположенные на загрузочной
позиции стопками (фланцы) или уло-
женные цилиндрической поверхностью
в соответствующие ложементы (валы).
Захватные устройства комплектуются
тактильными адаптивными датчиками,
фиксирующими наличие деталей. При
укладке деталей стопками ПР рабо-
тает с тактовым дисковым питателем,
получающим команды от системы упра-
вления роботом. Роботы агрегатной
гаммы могут обслуживать различные
типы станков, в том числе: токарно-
револьверные мод. 1А341Ц, 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. При-
вод рук и захватных устройств пнев-
матический.
Унифицированная гамма роботов
типа tSkilam» фирмы Sankyo (Япония)
состоит из семи модификаций. И'
технические данные приведены а
табл. 20. Общая компоновка ПР ха
рактериэуется двухзвенной шарнирной
рукой, работающей в плоской ангу-
л яр ной системе координат. Рука кре
пится к вертикальной стойке. Привод
движения звеньев руки электромеха-
нический. На свободном конце ведо-
мого эвена закреплен пневмоцнлнндр
вертикального хода захватного уст-
ройства. Захватное устройство имеет
механизм ротации вокруг вертикаль
ной оси на угол ±180° или (в зависи-
мости от модели робота) иа 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, оснащен-
ного телевизионным монитором. Ро-
боты Skilam применяют для автома-
тизации сборочных операций. Общий
вид одного из них мод. SR-2 приведен
на рис. 15.
Агрегатная гамма роботов «Kawa-
saki Unimate> фирмы Kavasaki Heavy
Industries (Япония) отличается ши-
роким разнообразием основных тех-
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
87
18. Автоматические манипуляторы «Пирии> (НРБ)
Основные типы механических рун н виды их
рабочих движений
Основные типы опорных систем:
л 1 — портал, тяжелый тнп (двух- н че-
каретка с руками; 2 — опорная система тырехопорное исполнение); 2 — кон-
сольный монорельс с опорой одного
конца на станину станка; 3 — портал,
легкий тнп
88
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. ;
Наличие узлов в виды движений исполнительных органов Исполнение
А в в г д Е
Число рук 2 2 2, 4 2, 1 2 2
Ход руки вдоль продоль- ной оси х (ха и *ь), мм: 250 +
350 + — — —Т — —
500 + + + ++ + +
600 + + 4—F + + +
Качание рук относитель- но оси г по углу ф: I - -- +- +
II + — И — — —
Ротация захватного уст- ройства 0: + + + +
II + + — — — —
Движение вдоль оси г + + + + + +
спецыальное
с поворотом
рукв на 90°
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)
«С4500
Н, мм
1900; 2120
2120; 2320; 3230; 3530
Конструктивно
инческих характеристик, причем до-
пускается комплектование всех моди-
фикаций механических систем различ-
ными 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
РОВОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
89
19. Агрегатная гамма М20Ц ...
JJJ7
Параметр Модель
48.01 48.02 48.11 48.12 05.01 05.02 05.11 05.12
Г рузоподъемность 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 ру- ку 2/1 1/1 2/1 1/1
Тип привода: каретки рук и захватных устройств Электромеханический Пневматический
Устройство упра- вления Цикловое, мод. УЦМ 663
Погрешность пози- ционирования, мм ±1,0
Максимальный вы- лет Рук R, мм 1020
90
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. /
Параметр Модель
48.01 48.02 48.11 48.12 05.01 05.02 05.11 05.12
Линейные переме- щения, мм: х (со скоростью 1,2 м/с) у (со скоростью 0,5 м/с) 3500 630
Угловые переме- щения, 0 (со скоростью 180%) 0 Р а 30
180 — 180 — 180 — 180 —
90
Масса, кг 1450 1400
Примечания. 1. По требованию заказчика монорельс может устанав-
ливаться 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.
выпускаться в стационарном и пере-
движном, напольном и подвесном ис-
полнениях (шесть комбинаций).
Механические системы ПР комплек-
туют одной из шести систем управле-
ния, встраиваемых в основание робота
или устанавливаемых отдельно.
Стандартная система «00» позицион-
ного типа, оснащена запоминающим
устройством на 180 команд, которые
могут быть объединены в одну, две,
четыре и шесть отдельных подпро-
грамм; программоноситель — магнит-
ный барабан. Емкость памяти может
быть удвоена путем установки допол-
нительного барабана. СПУ имеет по
шесть каналов для входных и выходных
сигналов от внешнего оборудова-
ния.
Многопрограммная позиционная си-
стема «30» с увеличенным объемом памя-
ти имеет запоминающее устройство на
512 команд; программоноситель — фер-
ромагнитная пленка. Благодаря при-
менению стандартных блоков емкост
памяти увеличивается до 2048 коман;
СПУ построена на интегральных сх:
мах, оснащена встроенным блоко
самоконтроля, обеспечивает иезавно
мую запись и воспроизведение ш
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 перемещен::
узлов. Ею оснащают роботы, пре.
назначенные для автоматизации св:
рочных, окрасочных и сборочных огн
раций.
Система «60» предназначена для гру i
пового управления роботами и техн:
логическим оборудованием.
СПУ «50» построена на базе мини-
ЭВМ. Она обеспечивает управление
группой ПР и обслуживаемого обору
дования: способна решать задачи адап-
тивного управления.
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
91
20. Технические данные промышленных роботов «Skilatn» фирмы Sankyo (Япония)
Модель робота
Параметр О о о о сэ о о о О о о О о
ОС со со см со «ч
ОС ОС ОС £ ос ос
Ю со со со со со со
Грузоподъемность, кг:
минимальная 0,5 1,0 1,0 3,0 0,5 1,0 3,0
номинальная 2,0 6,0 3,0 6,0 2,0 6,0 20,0
максимальная Число степеней под- 3,0 10,0 3,0 6,0 4 5,0 20,0 40,0
внжиости
Число программируе- мых координат Привод основных пе- ремещений ; 3 Электропиевматическнй
Система управления Способ программиро- вания Погрешность позицно- МнкроЭВМ с возможиостьк прогр Обученш 0,05 хранен амм 0,03 ИЯ до пяти 0,05
нирования, ±мм
Максимальный вылет 360 650 650 1030 360 650 1030
руки R, мм
Длина звена rj, мм 200 400 400 630 200 400 630
Длина звена г2, мм 160 250 250 400 160 250 400
Ширина рабочей зоны 215 464 364 735 215 364 735
1, мм
Ход вверх-вниз, мм 200 400 100— 250 100 75— 100 75— 100 100
Угловые перемещения звеньев руки, °:
01 200 200 200 200 200 200 200
02 135 160 135 160 135 160 160
0а (±) ЗбОХп 180 180 180 ЗбОХп 180 180
92
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Система агрегатирования н обозначе-
ния ПР в зависимости от комбинаций
механической системы и типа СПУ
приведена в табл. 22.
ПР большой грузоподъемности при-
меняют в основном для установки-сня-
тия 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 (разно-
типные роботы). ПР этого типа могут
быть условно разделены на две груп-
пы: 1) упрощенные с цикловыми СПУ
и автооператоры, предназначенные для
работы в условиях массового и круп-
носерийного производства; 2) широко-
го назначения, применяемые для вы-
полнения сложных операций и работы
в условиях серийного производства.
У п р о щенные разнотип-
ные ПР. Упрощенные промышленные
роботы и автооператоры с пневмати-
ческим приводом выпускают фирмы
Mikrotechnik (Швейцария), Felss (ФРГ)
и др.
Агрегатная гамма фирмы Felss по-
строена на базе узлов линейных пере-
мещений, 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-0'.
(ПНР) грузоподъемностью до 6 к:
строится на базе узлов линейных >.
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
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
93
21. Технические данные механических систем агрегатной гаммы роботов
<Kawasaki Unimate» (Япония)
1 — механическая система; 2 — система управления; V —
угол ротации захватного устройства вокруг продольной оси
руки
Модуль механической системы
Параметр 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 “1 а2 ' ₽ У 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. Привод гидравлический.
\
94
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
22, Система агрегатирования роботов «Kawasaki Unimate»
Робо» Механическая система СПУ
К я 1 и И а Я 0*0 о много- програм- мная «30» контур- ная «40» группо- вая «60» с управлени- ем от мини- ЭВМ
«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
23. Рекомендуемые виды работ для 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 —
ность модификаций 10—20 кг),
«MHU-Junior» (грузоподъемность до
5 кг) и «MHU-Minior » (грузоподъем-
ность 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 ним иногда добав-
ляют 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. Разли1
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 останов-
ками по упорам. Привод осуществ-
ляется пневматическим двигателем ч<
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
95
24. Технические данные агрегатной гаммы «Linearsystem» фирмы Glerb Felss
(ФРГ) со схемами построения роботов FL20/30, FL40, FL50 и FL50-1000
CQ “1 и J) ! FL f ST10 20 £ Узл L ы лик FL30 FL20 или FL30 FL20 или FL30 или FLW FL20 или FL30 ейны + I FLZO I + 10 | FL 20/30 + iF/^Of + [ SF/0 I * FL 00 + I FLOO\ '+ 21 ST1O\—FL50 + \FL 50'1000\ + 2 I ST 10 FL 00'1000 к перемещений
Блок Линейные перемеще- ния, мм Габаритные размеры, мм Масса блока, кг
В С 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
JFL50—1000 1000 920 170 177 5,0
Узлы подъема—поворота
Блок Грузоподъем- ность, 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 подвиж- ности до 3. Система управления цикловая. Объем памяти системы управления 10 точек. Способ программирования перемещений— по упорам. Привод пневмати- ческий. А = 300 мм, А « 400 мм, А = 500 мм.
96
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
25. Технические данные агрегатной гаммы роботов PR-02 (ПНР)
Узел Максимальное перемещение Число точек позициони- рования Развиваемо усилие, Н
Назначение Серня Номер
Для ли- нейного переме- щения 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 пово- рота MD 3001 300° 3 —
3603 360°
ME 1801 180° 2
1603 360°
Примечание. Грузоподъемность 4—6 кг. Число степеней подвиж-
ности 2 — 7. Система управления цикловая. Привод пневматический. Способ про-
граммирования перемещений — по упорам. Объем памяти системы управления —
до 32 шагов. Погрешность позиционирования ±(0.1—0,5) мм в зависимости от
исполнения механической системы (набора блоков).
РОВОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
97
2в- Схема агрегатного построения промышленных роботов «МН U-Senior»
4 Козырев Ю. Г.
98
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 26
1000 н
Перемещение
Скорость
перемеще-
ния
±лХ360° 1,57 рад/с
500 мм
0,3 м/с
рез цепную передачу. Закрепляется
узел клеммным зажимом за удлинен-
ную цилиндрическую часть, что поз-
воляет регулировать высоту располо-
жения узла от 0 до 230 мм. Важная
особенность узла — наличие скользя-
щих контактов и воздушных коллекто-
ров для передачи управляющих сиг-
налов 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 суще-
ственный выигрыш во времени. Узел
подъема конструктивно подобен узлу
руки. Один пневмоцнлиндр, поднима-
ющий внутреннюю трубу, развивает
усилие в 1000 Н. Система жестких
упоров с торможением за счет гидравли-
ческих демпферов обеспечивает по-
грешность позиционирования ±(0,1 —
0,5) мм.
На базе узлов, комплектующих ро-
боты «MHU-Senior», выпускается ро-
бот «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 грузо-
подъемностью (3 и 5 кг) и конструк
цией рук. ПР работают в цилиндриче-
ской системе координат и могут иметь
одну—три руки, устанавливаемые же-
стко под произвольными углами на
колонке подъем но-поворотного меха-
низма. Программируются только два
положения по каждой степени по-
движности. Схема агрегатирования ПР
модели 305, включающая 10 модифи-
каций, показана на рис. 16. Рука 1
представляет собой пневмоцнлиндр,
ход которого регулируется в диапазо-
не 0—500 мм, а скорость — до 1,0 м/с.
Шток пневмоцилнндра смонтирован в
шариковых втулках. Воздух в поло-
сти цилиндра и к захватному устрой-
ству подается через шток. Поршень
относительно штока расположен экс-
центрично, что предотвращает прово-
рот штока. Рука крепится непосред-
ственно с помощью клеммного зажима
или через переходный элемент 7.
Блок 2 пневмооборудования выполнег
в виде панели, закрытой прямоуголы
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
99
Рис. 16. Система агрегатного построения роботов <MHU-Junior 305>, вклю-
чающая 10 модификаций (Al—А10)
ным кожухом, вмещающим пневмати-
ческие направляющие распределители
и механизм поворота 3. Промежуточ-
ный 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 управ-
ления 5 — цикловая по жестким упо-
рам. Выдвижная стойка 6 на основа-
нии позволяет регулировать положе-
ние основных узлов ПР. Погрешность
позиционирования ±0,1 мм.
Роботы «MHU-Minior» предназначе-
ны 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
31 ода мн до 50 и 100 мм и поворотные
4*
с углом поворота 90 и |80°. Погреш-
ность позиционирования ±0,1 мм.
Разнотипные агрегат -
ные роботы широкого
назначения применяются в се-
рийном и мелкосерийном производстве
для выполнения различных опера-
ций.
Агрегатная гамма tRobitus RC* фир-
мы Mitsubishi Heavy Ind. (Япония)
построена на базе конструктивно уни-
фицированных кинематических моду-
лей с гидравлическими или пневмати-
ческими приводами. Гидравлические и
пневматические модули взаимозаменяе-
мы. Их сочетания позволяют получать
широкий ряд модификаций ПР с раз-
личными техническими характеристи-
ками (табл. 27). Роботы могут комплек-
товаться системами управления трех
типов: двухпозиционной электропнев-
матической, двухпозициоиной для цик-
27. Технические данные агрегатной гаммы роботов Robitus RC фирмы Mitsubishi Heavy Ind (Япония)
Схема агрегатного построения
1 — рука; 2 — механизм поворота колонны вокруг вертикаль-
ной 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; 8 — каретка; 9 — монорельс; 10, 11, 12 —
блоки соответственно ротации, наклона и изгиба захвата
Техническая характери- стика Робот
гидравлический напольный (ста- ционарный илн передвижной) пневматический напольный (ста- ционарный или передвижной) пневмати- ческий под- весной пере- движной
Состав мо- дулей, вхо- дящих в механиче- Рука
Механизм поворота колонны Каретка; монорельс с опорной системой
Колонна с механизмом наклона руки Колонна с механизмом подъема руки
скую си- стему робота Узел ротации захватного устройства; набор захватных устройств
Подвижное или неподвижное основание —
Грузоподъ- емность, кг 30—42 15—30 40—55
Продолжение табл. 27
Базовые
модификации роботов
7857
30°
7775
425
mln 43
max 7730
—4"
7657
670
30°
т In 455
max 7730
250
а — пневматический --------
польный; а — пневматический подвесной
напольный; б — гидравлический
иа-
Техническая характери- стика Робот
гидравлический напольный (ста- ционарный или передвижной) пневматический напольный (ста- ционарный или передвижной) пневмати- ческий под- весной пере- движной
Погреш- ность пози- ционирова- ния, мм ±2,0 ±0,1
Ход руки вперед-на- зад, мм 1350 1350 700
Ход меха- низма подъ- ема, мм 500 — —
Поворот ко- лонны во- круг верти- кальной оси, ° 250 —
Наклон руки вверх- вниз, ° +294-—40 — —
Ротация
захватного
устройства
360°
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
102
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ловых ПР с гидроприводом и многото-
чечной позиционной числовой СПУ.
Скорости линейных перемещений —
до 1 м/с. Скорость поворота колонны
вокруг вертикальной оси — до 100%.
Скорость ротации захватного устрой-
ства 180%.
В качестве базовых фирма рекомен-
дует трн модификации: два стационар-
ных напольных ПР н одни подвесной
передвижной. В механизмах рукн н
кисти роботов применены гидравличе-
ские демпферные устройства.
Агрегатные роботы фирмы Renault
(Франция) предназначены в основном
для автоматизации операций точечной
сварки автомобильных кузовов. Си-
стема агрегатирования н технические
данные базовых модификаций приве-
дены в табл. 28. Роботы комплектуют-
ся контурными системами программно-
го управления, в том числе н на базе
мянн-ЭВМ. Гамма строится на основе
следующих узлов: поворота колонны
(два типоразмера); приводного шар-
нира рукн (три типоразмера); направ-
ляющей с приводами для перемещения
рукн по колонне (два типоразмера);
головки с поворотом вокруг трех
осей н с устройством для автоматиче-
ской смены инструмента; каретки с
приводом; моста с приводом.
Основные движения выполняются
от гидромоторов, а локальные пере-
мещения — от поворотных гидроцилин-
дров. Все приводные элементы снаб-
жены датчиками перемещений и ско-
рости.
Гамма Modular Robot фирмы Sciaky
(Франция) также предназначена для
комплектации поточных линий сварки
прн массовом производстве автомо-
бильных кузовов. Схема агрегатного
построения основных модификаций н
технические данные узлов агрегатной
гаммы приведены в табл. 29.
За базовые компоновки приняты
ПР грузоподъемностью 12, 40, 60
и 80 кг, работающие в декартовой н
цилиндрической системах координат.
Число степеней подвижности — до 6.
Погрешность позиционирования
±2,0 мм. Основания ПР могут уста-
навливаться в произвольном положе-
нии — горизонтальном, вертикальном,
перевернутом (над конвейером). ПР
управляются от мннн-ЭВМ, рассчитан-
ной на одновременное управление боль-
шим количеством приводов (20—40)
Таким образом, одна система может
управлять комплексом нз трех—ше-
сти шестикоордннатных ПР.
Гамма электромеханических робо-
тов модульного типа РПМ-25 (СССР1
разработана на базе группы модуле:,
включающих стационарное н подвня
ное основания в напольном нлн подве
ном исполнении, блоки сдвига, под.
ема, одинарного и двойного качань
(кулнса), радиального хода, трн моди
фнкацнн рук (с одной, двумя н трем:
степенями подвижности). Путем ком
бннацнй модулей (без нх повторения
в одной конструкции) можно получить
95 модификаций ПР (рнс. 17).
На рнс. 18 показаны кинематические
схемы трех модификаций рукн, а на
рнс. 19 приведена кинематическая схе-
ма модуля двойного качания (кулнсы),
обеспечивающего поступательное без
изменения орнентацнн перемещение ис-
полнительного звена.
Глобальные перемещения ПР осу-
ществляются с помощью модуля по-
движной тележки по напольным или
подвесным направляющим.' Комбина-
ция модулей сдвига н подъема обеспе-
чивает шагающее перемещение ПР, что
достигается путем установки на по-
движном звене модуля подъема — спе-
циального опорного элемента (рис. 20).
Примеры базовых компоновок ПР
показаны на рнс. 21. В качестве при-
водов применяют двигатели постоян-
ного тока. Связь двигателей с исполни-
тельными звеньями осуществляется че-
рез комбинированные червячно-цилин-
дрические редукторы (для вращатель-
ных движений звеньев) и шариковые
винтовые пары (для поступательных
перемещений). Каждый нз модулей
может комплектоваться кодовыми нли
аналоговыми датчиками обратной свя-
зи (в завнснмости от требований точ-
ности) по скорости н положению.
Поскольку ПР с максимальным на-
бором модулей не содержат больше
восьми приводов, электрические ком-
муникации построены на основе разде-
ления контактов соединительных разъ-
емов на восемь групп. Каждый модуль
имеет входные н выходные разъемы,
причем часть проводов является «тран-
зитной» и служит для передачи энер-
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
103
28. Агрегатная гамма сварочных роботов фирмы Renault (Франция)
Vertfcal-80 Horfzontal-80 Gantry-80
Система агрегатного построения
Узел Типо- размер Vertical-80 Ног! zontal-80 Gantry-80
Узел поворота ко- лонны 1 + + —
Приводной шарнир руки 1 + — —
2 + — —
3 — + —
Привод линейного перемещения 1 — + —
2 — — 4-
Головка 1 + + +
Каретка и мост 1 — — +
Примечание. Грузоподъемность 70—80 кг. Число степеней подвиж-
ности — 6. Привод гидравлический, следящий. Система управления контурная.
Число программируемых координат — 6. Способ программирования перемеще-
ний — обучение. Объем памяти системы управления 32 К. Погрешность позицио-
нирования ±0,5 мм. Скорости перемещений 0,5 —1,0 м/с. Угловая скорость пере-
мещений 180°/с. Знак «+» означает наличие узла, знак «—> — отсутствие.
104
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
29. Технические данные агрегатной гаммы Modular Robot фирмы Sciaky
(Франция)
Узел Перемещение Габаритные раз- меры, мм Скорость, м/с (частота враще- ния, об/мии) Погрешность позициониро- вания, ± мм Масса, кг
Набор головок ис- полнения: Р-1 ротация 360° 40
Р-2: ротация 360° (10) — 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 испол- нения: 1 2 3 100 мм 800 мм 1200 мм 600X 750 X 2400 600X750X2800 600X750X3200 0,42 1,0 550 700 900
РОБОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
105
Продолжение табл. 29
Узел Перемещение Габаритные раз- меры, мм Скорость, м/с (частота враще- ния, об/мин) Погрешность позициониро- вания, ± мм 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 познционнровання ±2,0 мм.
Рис. 17. Варианты компоновок модульной гаммы электромеханических ро-
ботов 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)
106
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
РОВОТЫ АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
МП
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; б — ориентирующая
головка
Рнс. 19. Кинематическая схема модуля двойного качания робота РПМ-25
I — двигатель с червячным редуктором; 2 — предохранительная муфта; 3 — диффе-
реициал; 4 — устройство выбора эаэора; S — уравновешивающий торсиои; 6 — первый
рычаг; 7 — второй рычаг
гнн и информации соседним модулям.
Разъемы соединяются стандартными
электрическими кабелями. Такая схе-
ма позволяет соединять модули между
собой в любом порядке. Технические
данные модулей приведены в табл. 30.
В зависимости от типа устанавливае-
мых датчиков положения для управле-
ния ПР применяют цифровые яли ана-
логовые СПУ. В роботах предусмо-
трена также пневмоснстема, служащая
в качестве привода захватного устрой-
ства и для статического уравновеши-
вания звеньев манипулятора.
Унифицированная агрегатно-модуль-
ная' система построения промышлен-
ных роботов фирмы Fujitsu Fanuc
(Япония) (табл. 31) включает три гам-
мы (серии) роботов: М, А и S. В пер-
вую 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 отличитель-
ной особенностью роботов является
применение высокомоментных приво-
дов на базе серводвигателей постоян-
ного тока со встроенными кодовыми фо-
тодатчнкамн положения. Роботы элек-
тромеханические. Программируются
методом обучения.
Роботы M-model 00, M-model 0
н M-model 2 пристраиваются к обору-
дованию (на станину или рядом на
Рнс. 20. Схема осуществления шага-
ющих перемещений робота: модуль
сдвига расположен на полу, модуль
подъема приподнят (а); модуль подъ-
ема расположен на полу, модуль
сдвига приподнят на высоту Д (б):
1 — модуль сдвига; 2 — модуль подъема;
3 — фиксирующие штыри; — шаг; /а —
подъем
специальной стойке), имеют одну про-
граммируемую координату и управ-
ляются от общей со станком позицион-
ной системы ЧПУ (типа Fanuc Sy-
stem-6M или Fanuc System 6Т). Си-
стема 6М управляет тремя или че-
тырьмя координатами с одновременным
управлением по двум или трем коорди-
натам. Система ЧПУ Fanuc System 6Т
управляет (в том числе и одновременно)
двумя координатами.
Робот M-model 1 работает в цилин-
дрической системе координат и ис-
пользуется для обслуживания одного
или двух станков. Выпускается в двух
исполнениях: с СПУ, устанавливаемой
отдельно от механической системы ПР
(Separated Туре), и с СПУ, устанав-
ливаемой на общем с механической
системой основании (Integrated Туре).
Программирование осуществляется ме-
тодом обучения с переносного пульта.
Объем памяти СПУ 80—251 позиция.
Роботы M-model 1 могут выпускаться
в исполнениях с управлением от си-
стемы ЧПУ станка. В этом случае
они имеют одну программируемую ко-
ординату.
Отличительной особенностью ПР
M-model 2/2 (Sirobot-2) является С-
образная жесткая станина, поддержи-
вающая вертикальную поворотную ко-
лонну сверху я снизу, а также пози-
ционная система ЧПУ, обеспечиваю-
щая одновременную отработку пяти
координат. Зажим-разжим захватного
устройства осуществляется по коман-
дам цикловой автоматики. ПР рабо-
тает в цилиндрической системе коорди-
нат и может обеспечить обслуживание
до пяти единиц основного технологи-
ческого оборудования при круговом
их расположении.
Технические данные робота М-то-
del-З близки к характеристикам Si-
robot-2.
Рис. 21. Примеры базовых компоновок
робота модульного типа РПМ-25:
а — в прямоугольных координатах; б —
в цилиндрических координатах; в — в сфе*
рических 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 — мо-
дуль качания; б — модуль двойного ка-
чания; 7 — модуль поворота; 8 — модуль
сдвига; 9 — модуль подъема; 10—12 —
захватные устройства
108
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
30. Технические данные модулей агрегатной гаммы РПМ-25
Модуль Ход Угловая или ли- нейная скорость переме- щения Номинальное усилие или номинальный момент Погрешж нироваии анало- говым >сть поэицио я с датчиков 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 кача- ния: иижний рычаг верхний рычаг 90° 65% 1800 Н-м ±3 мин ±0,4 мин
90° 65% 1800 Н-м ±3 мин ±0,4 мин
Руки: вращение сгибание 360° 180 % 200 Н-м ±10 мин ±1,3 мин
200° 180 % 200 Н-м ±10 мин ±1,5 мин
Тележки (подвиж- ного основания) 10 м 1,5 м/с 700 Н ±2 мм ±0,4 мм
Роботы серии А применяются для
обслуживания оборудования и сбо-
рочных работ.
Роботы серии S имеют многозвен-
ную руку и работают в ангулярной
системе координат. Оснащаются по-
зиционными, контурными или пози-
ционно-контурными системами ЧПУ.
Применяются для автоматизации опе-
раций окраски, сварки, обдирки литья,
резки и при обслуживании оборудо-
иания.
ХАРАКТЕРНЫЕ
ПРЕДСТАВИТЕЛИ
КОНСТРУКТИВНЫХ ГРУПП
Напольные промышленные роботы с
выдвижной рукой и консольным меха-
низмом подъема (перемещения) руки.
Консольный механизм подъема, ха-
рактерный для ПР рассматриваемой
группы, обеспечивает сравнительно м
лый ход руки по высоте (в силу ко:
структивных ограничений длины н;
правляющих). Поэтому большинст!
разработанных конструкций предста;
ляют собой специальные или специал:
зированные модели, предназначеннь
для выполнения простейших загрузо'
ных операций и работающие в прямо-
угольной или цилиндрической системе
координат. В основном привод пнев-
матический или электромеханический.
Эти роботы оснащаются простейшими
позиционными СПУ и составляют ос-
новную массу легких и сверхлегки'
ПР. Технические данные таких П
приведены в табл. 3.
На рис. 22 приведена наиболее ра(
пространенная компоновка пневматг
ческого ПР. На основании 5 устано!
лена сварная рама 4, в нижней част •
которой размещен механизм поворота
вокруг вертикальной оси, а в верх
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
109
31. Унифицированная система агрегатно-модульного построения роботов «Fanuc Robot> фирмы Fujitsu Fanuc (Япония)
_________________________________________________Роботы серии М__________________________________________________
и градусы S 120
ч «с 1 180
8
ф 0Q, в 1
1
180 90/180
к 2 X 100—200 150
1
Ц 150
в; ।
Эскиз ___ /Гга_ N.Z>< {гтг-ГЛст-! цогжа. у ъ
Модель О о 5- М-0
Продолжение табл. 3!
Модель Эскиз R X У z а 0 в A в с
MM градусы
М-1 ♦ 1И/ p л 500/800/1100 — — 550/1300 300 190 300 — — —
М-2 c — 300 500 — — 180
Продолжение табл. 3/
Модель Эскиз R X У Z а е А в с
ММ градусы
М-1/1 - iftiz 1 ПддЯта аг сс 500/800/1100 — — 500 270 zb 5 300 — — —
Sirobot-2 1200 1200 300
190
М-3
Роботы серии А
Модель Эскиз Я 1 2 ₽ 1 е
ММ градусы
А-00 ‘ /7 Ц 300 150 360 — 300
оЯ
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
Продолжение табл. 31
Продолжение табл. 31
Роботы серии S
Модель Эскиз у, мм а в V е и W
градусы
S-0 и м 7 fl — 360 210 — 300 100 . 75
S-1 380 190 240
S-2 720 210 720 105 90
360 360
S-3
220 120 105
S-4
S-0/1 (У) : и г ос 1000—2000 360 210 — — 75 100
S-3/4 (У) 1000—2000—3000 360 105 90
220 120 105
S-4/4 (У)
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
114
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 31
Примечания Возможно оснащение двухпозицион- ным захватным устройством. Объем па- мяти определяется СПУ станка | С системой управления от СПУ станка | Автономнаи система управления с компоновкой вместе или отдельно от ме- ханической системы ПР | Управление от СПУ станка 1 Возможно оснащение двухпозиционным захватным устройством Грузоподъемность меняется в зависи- мости от числа степеней подвижности. Максимальная грузоподъемность соот- ветствует минимальному числу степеней подвижности Возможно оснащение модулем (У) воз- вратно-поступательного перемещения на расстояние 1000 илн 2000 мм (исполне- ние 1), или на расстояние 1000, 2000 или 3000 мм (исполнение 4)
Погреш- ность по- зициони- рования, ± мм О 1 0,5 | о О со О О о о 0,2 । г'о 1 0,5 0,5
Объем памяти системы управле- ния (чис- ло точек) о о со 50—704 1 300—6000|
Система управле- ния Пози- ционная П илн К п, к или П-К
Число програм- мируе- мых ко- ординат 3—5 I 3-5 | 2—3 1 3-5 I 1 3-5 | с© С© С© С©
Число степеней подвиж- ности с© 1 s-e | 3—5 ш 1 3-5 | 2—4 1 s-e 1 1 3-5 | с© с© с© с©
° щ Л ь.0» 10 или 5X2 О О сч О сч о о со S 3—10 [ 1—10 I 5—30 | 00 О 1© 09 08
Серия, модель Серия М; М-00 О £ | М-1/1 I М-1 1 М-2 | I Si robot-2 | 1 8-W 1 Серия А: А-00 о I I-V Серия S: S-0 «5 со I i-s 1 5-S I Q.Q S-3/4 (У) S-4, й _ S-4/4 (У)
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
115
Рис. 22. Компоновка механической системы ПР с пневмоприводом:
1 — рука; 2 — механизм подъема; 3 — механизм поворота руки вокруг вертикальной
оси; 4 — рама; 5 — основание; 6 — гидравлический демпфер; 7 — устройство останова;
8 — водило; 9 — рукоятка; 10 — пневмоцнлиндр; И — колонна; 12 — захватное устрой-
ство
ней — механизм 2 вертикального подъ-
ема руки 1. Поворот вокруг верти-
кальной осн осуществляется двумя
пневмоцилиндрами, соединенными цеп-
ной передачей с блоком звездочек,
установленным на поворотной колон-
не. Плавный подход к заданной точке
при повороте колонны обеспечивается
гидродемпферами 6, в которые упи-
раются концы штоков пневмоцилин-
дров 10. Механизм подъема состоит
из колонны 11, нижняя часть которой
выполнена в виде плунжера, переме-
щающегося в гидро- или пневмоцилин-
дре. Рука монтируется на верхнем
фланце колонны и представляет собой
пневмоцилнндр с выдвижным штоком,
на конце которого закрепляется за-
хватное устройство 12. Роботы вы-
пускают в одно-, двух- и трехруком
исполнениях. Контроль положения ис-
полнительных механизмов обычно обе-
спечивается жесткими упорами, реже—
По путевым выключателям или вре-
мени.
На рис. 23 приведена кинематиче-
ская схема электромеханического ро-
бота МП-4. На основании 1 закреплен
Коробчатый корпус, внутри которого
расположены механизмы подъема руки
и поворота ее вокруг вертикальной
оси. Поворот осуществляется от мотор-
редуктора 3 через выходную шестер-
ню 5, находящуюся в зацеплении с ко-
лесом 4, которое жестко закреплено
на трубе 6, соединенной с барабаном 7.
На наружной поверхности барабана
выполнены Т-образные пазы с флаж-
ками, входящими при повороте в пары
бесконтактных переключателей 8, обе-
спечивающих команду на останов.
Точная доводка до позиции обеспечи-
вается штоком пневмоцнлиндра 9, воз-
действующим на жесткий упор, за-
крепленный на барабане. Механизм
подъема состоит нз электродвигате-
ля 18, который через червячную пару 19
и зубчатое колесо 20 связан с рейкой,
выполненной заодно с трубой 6. Про-
межуточных позиций механизм подъ-
ема не имеет и работает от упора до
упора. Рука робота крепится к тру-
бе 6. В продольном направлении рука
перемещается от электродвигателя 10
через реечную передачу 11. На кор-
пусе руки закреплена накладка с Т-
образными пазами, в которых устанавт
ливают передвижные флажки 13 для
116
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 23. Кинематическая схема ПР МП-4
грубой остановки перемещения с по-
мощью бесконтактных переключателей.
Точная остановка осуществляется пнев-
моцилиндром 14, вилка которого вхо-
дит в контакт с роликовыми упорами,
также установленными на накладке 12.
Захватное устройство 17 выполнено
в виде вакуумного присоса, к которому
подводится принудительное разреже-
ние. Положение робота относительно
оборудования выверяется четырьмя
винтами 2. Позициями 15 и 16 на
рисунке показаны головка и защитный
кожух. Робот оснащен цикловой систе-
мой 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 парал-
лелограммов, что позволило значи-
тельно увеличить ход вверх-вниз. В ме-
ханизме подъема применены уравнове-
шивающие пружины, позволяющие сни-
зить мощность электродвигателя и
обеспечить плавность работы. Датчи-
ками положения служат проволочные
потенциометры ППМЛ. Ориентирую-
щие степени подвижности имеют пнев-
мопривод от пневмоцнлнндров, управ-
ляемых малогабаритными воздухорас-
пределителями с электромагнитным уп-
равлением. К особенностям конструк-
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
117
Рис. 24, Промышленный робот «Уни-
версал-5»:
/ — рука; 2 — захватное устройство; 3 —
основание манипулятора с механизмом
поворота вокруг вертикальной оси I — I;
4 — электродвигатель механизма подъема;
5 — шарнирные параллелограммы меха-
низма подъема; 6 — четыре уравновеши-
вающие пружины растяжения; 7 — за-
щитный кожух-гармошка; 8 — механизм
поворота руки вокруг вертикальной оси
II — II; 9 — гибкий пневмоцилиндр; 10 —
’блок воздухораспределителей; 11 — меха-
низм выдвижения руки
i
цнн относится поворот руки вокруг
двух вертикальных осей, одна из ко-
торых расположена с эксцентрисите-
том 610 мм относительно осн поворот -
.ного основания робота, что также су-
щественно расширяет обслуживаемую
зону. Управление роботом осуществ-
аляется 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 рабо-
чих органов и их комбинации, а также
все известные виды управления. Ро-
боты, относящиеся к конструктивной
группе, работают в плоской и про-
странственной системах прямоуголь-
ных координат, но наиболее распро-
странены модели с кареткой, пере-
мещающейся по направляющим пово-
ротной колонны (цилиндрические ко-
ординаты). Грузоподъемность различ-
ных конструкций 1—1000 кг, число
степеней подвижности 3—7 (см.
табл. 4).
Гамма роботов tVersatran», выпу-
скаемая фирмой AMF Versatran Auto-
mation Systems (США), наиболее из-
вестна среди роботов этого типа. На
эскизе в табл. 4 показана типовая ком-
поновка ПР. Все движения осуществ-
ляются от механизмов с гидравличе-
ским приводом. Основные агрегаты
гидросистемы расположены на основа-
нии ПР, которое при необходимости
может быть установлено на моторную
тележку, перемещающуюся по наполь-
ному или подвесному рельсовому пути.
Колонна поворачивается двумя гидро-
цилиндрами одностороннего действия
с помощью цепной передачи. Каретка
с рукой перемещается вертикально
двумя гидроцилиндрами, закреплен-
ными на колонне. В руке ПР, пред-
ставляющей собой трубу, расположены
механизмы поворота захватного уст-
ройства вокруг взаимно перпендику-
лярных осей, его сдвига и зажима-раз-
жима. Механические системы с широ-
кой унификацией отдельных узлов
выпускают в нескольких конструктив-
ных исполнениях, различающихся ра-
бочими ходами и грузоподъемностью.
Каждая из них может комплектоваться
системами программного управления
нескольких типов.. Простейшая СПУ
модели 100 с программоносителем в ви-
де 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 ште-
керной панели с числом гнезд 120—
600. В усовершенствованной СПУ мо-
дели 302 имеется расширенная вну-
тренняя память с возможностью пред-
варительной записи вспомогательных
118
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 25. Кинематическая схема
ПР Rocks Марк-Ш японской фирмы
Kawaguchy
подпрограмм стандартных циклов. Кон-
турная система модели 401 имеет двой-
ное считывающее с двух магнитных
лент устройство ввода ннформацнн
в цифровом виде. Роботы «Versatran»
серии F могут комплектоваться и уни-
версальными СПУ типа «600» (пози-
ционно-контурными), пригодными для
самого широкого применения.
В ряде стран выпускаются ПР,
аналогичные базовому прототипу и
отличающиеся от него некоторыми кон-
структивными элементами и техниче-
скими данными (см. табл. 4).
На рис. 25 приведена кинематиче-
ская схема ПР модели «Rocks Mark-Ш»,
выпускаемого японской фирмой Ka-
waguchy. Робот имеет общее основа-
ние 16 с гидростанцией и аппаратурой.
Подъем каретки 7 осуществляется от
гндроцнлнндра 5 по трем направля-
ющим 2, закрепленным внутри ко-
лонны 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 измери-
тельная рейка 29, находящаяся в за-
цеплении 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 обеспе-
чивается потенциометром 21, связан-
ным с рейкой 19 через зубчатое коле-
со 20. Продольное перемещение рукн
обеспечивается гндроцнлнндром 26, за-
крепленным 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 че-
рез зубчатое колесо 9 с потенциоме-
тром 6. Ротация захватного устройства
обеспечивается гндроцнлнндром 12. За-
жнм-разжнм захватного устройства 15
обеспечивается через рычажную си-
стему 14 гндроцнлнндром 13. Пози-
циями 11 и 17 на рисунке обозначены
фланец н втулка. Робот оснащается
позиционным устройством программно-
го управления с программоносителем,
выполненным в виде штекерной панели.
ПР «Matbac IRB-Ю» японской фир-
мы Tokyo Keiki (рис. 26) отличается
от традиционных решений наличием
складывающейся рукн. Механическая
система выпускается в двух вариан-
тах: 1) с четырьмя степенями подвиж-
ности (основной тип); 2) с дополни-
тельным движением — поворотом за-
хватного устройства на 90°. Техниче-
ские данные робота приведены в
табл. 5.
В корпусе 1 робота размещены
гидростанция, гидроаппаратура, ме-
ханизмы подъема рукн н поворота
вертикальной стойки 33. Рука состоит
из двух звеньев (22 и 25) одинаковой
длины, соединенных шарнирно и ки-
нематически связанных цепной пере-
дачей. Ведомое звено 22 всегда пово-
рачивается на угол, вдвое больший,
чем угол поворота ведущего звена 25,
что обеспечивает горизонтальное пере-
мещение конца рукн, к которому на
качающемся кронштейне 20 прикреп-
лен неполноповоротный гидродвига-
тель 15 ротации захватного устрой-
ства. Горизонтальное движение за-
хватного устройства обеспечивается
шарнирным параллелограммом, обра-
зуемым звеньями 22, 25 и штоками 21,
28. Зажим-разжим губок 17 осуще-
ствляется штоком гндроцилнндра 19,
соединенным с рычажным механиз-
мом 18. Звездочка 27 жестко связана
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
119
с кареткой 36. С кареткой через шар-
нир связана н стяжка 28. Поднимается
каретка гндроцнлнндром 34, гильза
которого шарнирно связана с поворот-
ной платформой 10, а шток — с ка-
реткой. Механизм поворота колонны 33
состоит нз двух гндроцнлнндров 2,
штокн которых через звездочку 9
связаны цепной передачей 7.
Для управления тремя движениями
рукн служат дросселирующие распре-
делители фирмы Moog (ФРГ). Тормо-
жение движения штоков в гидроцнлнн-
драх обеспечивается демпферами.
ПР может быть укомплектован СПУ
двух различных моделей: ТКС-10 фир-
мы Tokyo Keiki (Япония) нлн RC-7000
фирмы RETAB (Швеция).
Система ТКС-10 позиционная, ана-
логовая с сервоприводом, имеет на-
борную контактную панель, обеспечи-
вающую установку заданных положе-
ний исполнительных механизмов ПР
с помощью потенциометров, позволя-
ющих задавать до четырех фиксиро-
ванных позиций в пределах каждой
нз трех степеней подвижности. Рота-
ция захватного устройства н движение
зажима-разжима губок происходят по
командам цикловой автоматики. СПУ
позволяет осуществлять движения од-
новременно по двум координатам. Ма-
ксимальное число шагов в программе
27. С помощью таймеров можно
устанавливать выдержку времени 1—
15 с.
Рис. 26. Кинематическая схема робота «Matbac IRB-Ю»:
/ — корпус с гидравлической станцией, гидравлической аппаратурой и механизмами
подъема руки и поворота вертикальной колонны; гидроцилиндры: 2 — поворота вер-
тикальной колонны, 19 — привода захватного устройства, 34 — механизма подъема
каретки, 35 — выдвижения рукн; 3 — регулируемые упоры ограничения поворота ко-
лонны; 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 гидродвига-
тель 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 конеч-
ного выключателя; 30, 31 — зубчатая пара; 33 — стойка; 36 — каретка; 38, 40 — ре-
ечная передача; 39 — шариковые опоры; 41 — рейки
120
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Система управления RC-7000 по-
зиционная, числовая, может одновре-
менно управлять движениями по семи
координатам. В зависимости от числа
управляемых координат и комплекта-
ции 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 сфе-
рической системы координат приводит
к тому, что при необходимости посту-
пательного перемещения по вертикали
тела, удерживаемого захватным уст-
ройством, требуется сочетание взаим-
но связанных движений: линейного
перемещения руки, ее поворота в вер-
тикальной плоскости и компенсиру-
ющего 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 сфериче-
ской системе координат, обычно имеют
пять или более степеней подвижности,
одна из которых обеспечивает програм-
мируемое угловое перемещение го-
ловки с закрепленным захватным уст-
ройством. Роботы с шестью и более
степенями подвижности, работающие
в сферической системе координат, как
правило, обладают набором движений
для решения задачи переноса пред-
мета по любой траектории в пределах
рабочей зоны с любой его переориен-
тацией и могут быть отнесены к кате-
гории универсальных.
ПР «Unimate» фирмы Unimation Inc
(США) является наиболее типичным
представителем этой группы. Фирма
выпускает свыше десяти базовых мо-
делей (см. табл. 6), специализирован-
ных для выполнения различных основ-
ных и вспомогательных операций. Ро-
боты выпускаются в стационарном и
передвижном исполнениях. Их уста-
новка возможна под любым углом к го-
ризонтали. 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 механи-
ческой системы или устанавливаться
отдельно от него. На общем основа-
нии 4 смонтированы гидростанция н
механизм поворота руки вокруг верти-
кальной оси. В верхней части верти-
кальной поворотной колонны 31 на
шарнирных опорах установлена вы-
движная рука, которая под действием
гидроцилиндра 17 способна совершать
качательные движения в вертикальной
плоскости. Направляющие руки вы-
полнены в виде пары трубчатых ска-
лок, внутри которых проходят пере-
даточные валы, соединенные с механиз-
мом вращения поворотной головки 28,
к которой крепится захватное устрой-
ство 15 с приводом от пневмоци-
линдра.
Все приводы оснащены кодовыми дат-
чиками 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 пози-
ционными СПУ с объемом памяти в 128,
256, 512, 1024 точек, контурными и
универсальными (позиционно-контур-
ными) СПУ.
Напольные ПР с многозвенной рукой.
Основными преимуществами много-
звенной руки являются ее компакт-
ность и возможность обслуживания
больших рабочих зон при малых га-
баритных размерах механизмов ПР.
Но эти преимущества достигаются пу-
тем усложнения механической системы
и системы управления. Как правило.
ПР с многозвенной рукой работают
в ангулярной (угловой) системе ко-
ординат основных движений, однакс
имеется ряд упрощенных моделей, в ко-
торых применены многозвенные руки
со спрямительными механизмами. Бла-
годаря цепной передаче или рычажно-
зубчатому механизму, связывающему
шарнирные звенья руки, достигается
принудительный поворот ведомого зве-
на при повороте ведущего. При этом
конец ведомого звена с закрепленным
захватным устройством движется пря-
молинейно. Примером ПР этого типа
может служить робот «Matbac IRB-I0»
с многозвенной выдвижной рукой, уста-
новленной на подъемной каретке.
Промышленный робот «Coat-a-Matic»
фирмы RETAB (Швеция), кинемати-
ческая схема которого показана на
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
121
Рис. 27. Конструктивная схема робота «Unimate» мод. Mark II:
а — вид справа; б — вид слева; 1 — главный коллектор; 2 — клапан разгрузки на-
соса; 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 упра-
вления; 10 — шкаф системы управления; 11 — кодовый датчик; 12 — конические зуб-
чатые колеса приводов движения кисти; 13 — гидравлический цилиндр ротации за-
хватного устройства; 14 — цепная передача; /5 — захватное устройство; 16 — привод
кодового датчика качания руки в вертикальной плоскости; 17 — гидравлический ци-
линдр 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 кол-
лектор; 28 — поворотная головка захватного устройства; 29 — рука; 30 — гндроцилиидр
привода сгибаиия захватного устройства; 31 — поворотная колонна
рис. 29, предназначен для автоматиза-
ции процессов окраски напылением.
Многозвенная рука, имеющая шесть
степеней подвижности, контролируе-
мых датчиками обратной связи, уста-
новлена шарнирно на основании 22.
Рука поворачивается относительно
вертикальной оси гидроцилиндром 18,
Шарнирно соединенным с основанием
22. Шток 19 шарнирно соединен с
•планшайбой 16 через кривошип 17.
, Качание нижнего звена руки вокруг
оси 14 осуществляется гндроцилин-
ДРом 21, соединенным шарнирно с крон-
штейном 20. Его шток 23 через шар-
нир соединен с вилкой 24. Вилка 24
Фиксируется рычагом 10 относительно
звена 8. Силовые стойки 8 и тяги 25
образуют шарнирный параллелограмм.
Уравновешивание осуществляется пру-
жинами 11, 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 свя-
зана 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.
122
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 28. Схема расположения кодовых датчиков (КД) на манипуляторе ро-
бота «Unimate» модели Mark II и приводов к ним (z — число зубьев в механиче-
ских передачах)
Рис. 29. Кинематическая схема робота
«Coat-a-Matic»
Сгибание головки относительно двух
взаимно перпендикулярных осей осу-
ществляется поворотными гидродвига-
телями 1 и 3. Датчиками обратной свя-
зи служат потенциометры 2 и 4. Гидро-
двигатель 6, к выходному валу кото-
рого прикреплен держатель краско-
пульта, обеспечивает его ротацию.
Потенциометр 5 служит датчиком об-
ратной связи. Гидронасос и система
управления выполнены в виде отдель-
ных блоков.
СПУ — контурного типа. Програм-
моносителем служит магнитный диск
емкостью до 75 дорожек с продолжи-
тельностью записи на одной дорож-
ке 11 с. Одновременно в памяти могут
храниться не более четырех программ;
их воспроизведение может быть авто-
матическим по внешним сигналам. Про-
граммирование осуществляется мето-
дом обучения, при котором оператор
вручную перемещает закрепленный на
головке краскопульт, выполняя тре-
буемые операции. Наличие уравнове-
шивающих пружин позволяет выпол-
нять обучение непосредственным пере-
мещением головки.
Промышленные роботы фирмы Asea
Electronic Division (Швеция) выпу-
скаются в двух модификациях: грузо-
подъемностью в 6 и 60 кг. Конструк-
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
123
Рис. 30. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) промышленного робота
«Asea IRb-б»
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. Пово-
рот руки вокруг вертикальной оси
относительно основания 1 осуществ-
ляется от мотор-редуктора 2 через
волновую передачу 3, выходное колесо
которой связано с поворотным корпу-
сом 5. Мотор-редуктор 4 через шари-
ковую винтовую пару 6 поворачивает
тягу 7, образующую QO звеньями 9,
10 и 12 шарнирный параллелограмм,
обеспечивающий поворот звена 12 во-
круг оси 13. Наклон звена 10 обеспе-
чивается мотор-редуктором 20, дви-
жение от которого через шариковую
винтовую пару 18 передается на криво-
шип 19. При необходимости путем
•автоматического пересчета в СПУ ско-
ростей можно осуществить поступа-
тельные перемещения захватного уст-
ройства (при одновременной работе
мотор-редукторов 4 и 20). Для раз-
грузки приводов предусмотрен урав-
новешивающий груз 8. Внутри звеньев
руки размещены тяги 11, 14 и система
кривошипов 13, 15, 19, образующих
систему передач, которые обеспечи-
вают поворот захватного устройства
вокруг оси I—I и поворот на угол а.
Изгиб захватного устройства выпол-
няется кривошипом 15, а ротация —
конической передачей 16.
Движения звеньев ПР по всем сте-
пеням подвижности контролируются
датчиками положения. СПУ позицион-
ная. Измерительная система построена
по фазоаналоговому принципу: раз-
ность фаз между сигналом с датчика
и заданным сигналом преобразуется
в аналоговый сигнал, управляющий
сервосистемой.
ПР «Asea» можно применять для
обслуживания металлорежущих стан-
ков, сварки, окраски, абразивной очи-
стки, загрузки прессов. В них преду-
смотрена возможность дистанционного
управления с удалением СПУ на 15—
20 м от механической системы. Про-
граммирование осуществляется методом
обучения с переносного пульта.
и
124
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Промышленный робот бСНАггп фир-
мы Cincinnati Mil acron (США) имеет
шесть степеней подвижности и выпу-
скается в двух модификациях: Т3 и НТ3
с грузоподъемностью соответственно
45 и 102 кг. Применяют эти роботы
для автоматизации операций сбор-
ки, сварки, транспортно-разгрузоч-
ных работ, обслуживания конвейеров
и металлорежущих станков. В каче-
стве приводов шарнирных перемеще-
ний руки и головки применены пово-
ротные лопастные гидроцилиндры.
Каждый из них снабжен устройством
обратной связи, включающим в себя
решающий блок и тахометр. Робот
управляется устройством «Acramatic»
(разработано фирмой), в состав кото-
рого входит мини-ЭВМ, дисплей и
клавишная распределительная панель
для ввода программы, ее редактирова-
ния и контроля. Программы могут
вводиться с помощью перфокарт,
но возможно программирование и ме-
тодом обучения с переносного
пульта.
Унифицированная гамма роботов
фирмы Kuka (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 антикорро-
зионных покрытий, окраски, обдирки
литья, работы с дробе- и пескоструй-
ными пистолетами, сборки, монтажа
и обслуживания обрабатывающего обо-
рудования.
Роботы электромеханические, с пнев-
моцилиндрами системы уравновешива-
ния масс. Имеют шесть степеней по-
движности. Работают в ангулярной
системе координат. Транспортирующие
(региональные) вращательные движе-
ния звеньев ПР ограничиваются элек-
трическими концевыми выключателя-
ми. Повороты звеньев, осуществля-
ющих ориентирующие (локальные) дви-
жения захватного устройства или ин-
струмента, дополнительно ограничи-
ваются механическими упорами. Ком-
пенсация сил инерции с помощью си-
стемы уравновешивания масс введена
по степеням подвижности 2 и 3. Рабо-
чее давление в системе зависит от
нагрузки на степень подвижности —
ось 6.
Роботы приводятся в движение тири-
сторными малоинерционными двигате-
лями постоянного тока с тахогенера-
торами. Ускорение и торможение дви-
гателя происходит за счет определения
положения по сигналам системы управ-
ления. Встроенные тормоза с постоян-
ными магнитами фиксируют положе-
ние звеньев (в положении «стоп» элек-
тродвигателя). Определение углового
положения ротора двигателя осуществ-
ляется резольвером. Чтобы избежать
больших зазоров и достичь наиболь-
шей 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 дви-
гателя до рабочего числа оборотов
соответствующей степени подвижности
в приводах степеней подвижности 2
и 3 встроены роликовые винтовые
пары, а в приводах степеней подвиж-
ности 1, 4, 5 и 6 — волновые редук-
торы.
Роботы могут оснащаться тремя ви-
дами систем числового управления:
контурной, позиционной и комбини-
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
длины позволяет компоновать участки
с групповым обслуживанием несколь-
ких станков одним роботом при линей-
ном 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 одно-
типного оборудования в составе авто-
матических линий); 2) ПР с много-
звенной рукой, работающие в ангуляр-
ной системе координат и обладающие
вследствие этого большими манипуля-
ционными возможностями; они осна-
щаются числовыми СПУ с элементами
адаптации к окружающей среде.
Промышленный робот СМ80Ц.25.01
(СССР) предназначен для единичного
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
125
32. Технические данные сварочных роботов фирмы Kuka (ФРГ)
Компоновка роботов типа IR 160/60 и IR 601/60
Робот IR 160/60 Робот IR 601/60
Общий вид и габаритные размеры роботов
Робот IR 160/16 Робот IR 160/60
126
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 32
Общий вид и габаритные размеры роботов
Робот IR 601/60 Робот IR 662/100
2530
Робот IR 260/500.1
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
127
Продолжение табл. 33
Параметр Модель робота
IR 160/15 IR 160/60 IR 601/60 IR 662/100 IR 260/500.1
Грузоподъемность, кг 15 60 60; 100 * 160 60
Число степеней подвижности 6 6 6 6 6
Число программируемых коорди- нат 6 6 6 6 6
Погрешность позиционирования, ±мм 0,2 0,5 1,2 0,8 0,8
Параметры степеней подвижности (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, °/с 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, °/с 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, °/с 500 187 450 145 360 120 450 ПО 350 200
ось 5 (вращательная): угол поворота, ° скорость. 7с 240 182 240 140 360 120 450 ПО 180 200
ось 6 (вращательная): угол поворота, ° скорость, °/с 540 225 540 180 360 120 450 ПО
128
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
П родолжение табл. 32
Параметр Модель робота
IR 160/15 IR 160/60 IR 601/60 IR 662/100 IR 260/500.1
Объем рабочей зоны, м3 10,5— 20,5 14,5— 28,5 30 37 3—24,5
Суммарнаи установленная мощность электродвигателей, кВт 3,9 10,8 16,5 15,9 23,2
Масса, кг 740 1700| 20 00 2000 2500
* 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 исполиеиии. 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 пу- ти (дополняется осью 1 поступательного перемещения).
обслуживании патронных токарных
станков. Каретка робота (см. табл. 7)
с закрепленной на ней выдвижной ру-
кой перемещается по монорельсу в пло-
скости, совпадающей с осью шпин-
деля станка. Заготовки типа фланцев
помещают в специальную кассету, рас-
положенную за передней бабкой стан-
ка. Для вывода очередного ряда заго-
товок 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 несколь-
ких 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 по-
верхностью 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 (в
два ряда) его расположении. Двухзвен
ная шарнирная рука установлена на
каретке 1, перемещающейся по моно-
рельсу на расстояние до 12 м. Привод
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
129
каретки осуществляется от электро-
гидравлического шагового привода
ШД1 через двухступенчатый зубчатый
редуктор на выходную шестерню гг,
находящуюся в зацеплении с зубчатой
рейкой, закрепленной На монорель-
се 11. Привод ведущего 3 и ведомого 5
звеньев руки обеспечивается от шаго-
вых электродвигателей с гидроусили-
телями ШД2 и ШДЗ, передающих
движение через одноступенчатые зуб-
чатые редукторы на выходные зубча-
тые колеса гг и г3 на шариковые вин-
товые пары 9—10 и 8—7. Возвратно-
поступательное движение шариковых
гаек 10 и 7 вызывает поворот ведущего
звена руки вокруг оси 2, закреплен-
ной на каретке, и ведомого звена —
вокруг оси 6. В редукторах приводов
качания звеньев руки применены элек-
тромагнитные муфты ЭТМ1 и ЭТМ.2,
обеспечивающие торможение при пре-
кращении подачи электрического тока.
К базовому фланцу ведомого звена
руки крепится головка 4, в которой
размещен гидроцилиндр Ц1 привода
движения зажима захватного устрой-
ства и гидроцилиндра Ц2, обеспечива-
ющий ротацию (на 90 и 180°) головки.
Робот комплектуется СПУ УПМ-331.
По требованию заказчика может осна-
щаться устройствами внешней инфор-
мации, обеспечивающими поиск и вы-
борку ориентированных деталей, рас-
положенных в ячейках кассеты, а так-
же определение их диаметра (в задан-
ном диапазоне). Технические данные
ПР приведены в табл. 7.
Промышленный робот
УМ160Ф2.81.01 (СССР) предназначен
Для группового обслуживания оборудо-
вания (преимущественно металлорежу-
щих станков с горизонтальной осью
шпинделя или горизонтальным сто-
лом). Обеспечивает установку-снятие
и межстаночное транспортирование де-
талей типа тел вращения или корпус-
ных. Грузоподъемность 160 кг. Число
степеней подвижности 4. Кинематиче-
ские возможности манипулятора позво-
ляют обслужить 80 моделей станков:
токарных, фрезерно-центровальных,
вертикально-сверлильных, отделочно-
Расточных, шлифовальных, зубообра-
батывающнх и др. — при линейном их
Расположении под несущим монорель-
Сом- Максимальная скорость переме-
5 Козыре* Ю Г.
Рис. 31. Кинематическая схема про-
мышленного робота СМ40Ф2.80.01
щения каретки по монорельсу 1,2 м/с.
Технические данные ПР приведены
в табл. 7.
Кинематическая схема ПР представ-
лена на рис. 32. Каретка 1 с трех-
звенной рукой перемещается по несу-
щему монорельсу, состоящему из трех
шестиметровых секций, установленных
на четырех колоннах. К монорельсу
крепятся две направляющие прямо-
угольного сечения, по которым катятся
ролики каретки. На верхней направ-
ляющей закреплена зубчатая рейка 37.
Привод каретки осуществляется от
шагового электродвигателя ШД1 с ги-
дроусилителем через коническую пару
зубчатых колес 39—40 на выходное
зубчатое колесо 38, находящуюся в за-
цеплении с рейкой 37. Кинематическая
цепь 41—42—43—37, идущая от ги-
дромотора ГМ1, служит для выбора
зазора в зацеплении. Гидроусилитель
электродвигателя ШД1 и гидромо-
тор ГМ.1 гидравлически связаны в еди-
isHh.-
130
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 32. Кинематическая схема робота
УМ160Ф2.81.01
ную систему, обеспечивающую зацеп-
ление зубчатого колеса 38 с рейкой.
На оси А, размещенной в крон-
штейне, установленном на каретке,
шарнирно закреплено ведущее звено 34
руки. Привод поворота звена шарнирно
связан с кареткой. От электрогидрав-
лического шагового привода ШД2 дви-
жение через одноступенчатый редук-
тор (зубчатая пара 3—5) передается
на шариковый винт 7, который, вра-
щаясь, сообщает возвратно-поступа-
тельное движение гайке 8, соединенной
шарниром В с ведущим звеном руки.
Другой конец винта 7 шарнирно за-
креплен на кронштейне 2. Максималь-
ный угол поворота звена 34 90°.
К ведущему звену шарнирно через
ось Г закреплено ведомое звено 14.
Его поворот вокруг оси Г осуществ-
ляется от шагового электрогидравли-
ческого привода ШДЗ через односту-
пенчатый зубчатый редуктор и ша-
риковую винтовую пару (кинематиче-
ская цепь ШДЗ—32—33—36—35). Ма-
ксимальный угол поворота звена 14
относительно звена 34 90°. В исходном
положении звенья размещены под уг-
лом 30° друг к другу, что обеспечивает
более выгодную форму рабочей зоны.
На оси Д шарнирно установлен
диск 29, на диске закреплена голов-
ка 24, в корпусе которой размещен
гидроцилиндр 26 и шток 25 привода
движения пальцев 22 захватного ус-
тройства. Передача движения осуще-
ствляется через тягу 23 с закрепленной
рейкой, находящейся в зацеплении с
зубчатыми секторами привода пальцев,
К диску 29 прикреплен лопастной
гидроцилиндр 20, обеспечивающий ро-
тацию корпуса 24 головки на 90 и
180°. Управляется гидроцилиндр с по-
мощью следящего направляющего рас-
пределителя 17, щуп которого контак-
тирует через рычаг 19 с кольцевым
копиром 18, закрепленным на корпусе
24 головки. Ось рычага закреплена
на тяге 16, которая опирается на сту-
пенчатый шток 21 вспомогательного
гидроцилиндра. В зависимости от по-
ложения штока ось рычага устанавли-
вается на одном из трех уровней, что
приводит к изменению щупа следящего
направляющего распределителя по от-
ношению к копиру 18 и, как следствие,
к повороту лопастного гидроцилиндра.
К руке крепится шарнирно-рычаж-
ный спрямительный механизм, состоя-
щий из тяг 9, 15 и 30, соединенных
шарнирно пальцами 6, 10, 12, 13, 27
и 28 с кареткой и поворотными ди-
сками 11 и 29, размещенными на шар-
нирных осях Г и Д звеньев руки,
Образованные рычагами и звеньями
руки шарнирные параллелограммы
обеспечивают сохранение вертикаль-
ного положения головки (23—26) и
закрепленного на ней захватного уст-
ройства при любом угловом располо
жении звеньев руки. На рис. 32 пози-
циями 4 и 31 обозначены упоры.
Робот комплектуется системой упра-
вления УПМ-331. По требованию за-
казчика робот может оснащаться ме-
ханизмом автоматической смены за-
хватных устройств, а также устройст-
вами внешней информации, обеспечи-
вающими поиск и выборку заготовок,
расположенных в ячейках кас-
сеты.
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГРУПП
131
Рис. 33. Механическая система (а) и кинематическая схема (б) ПР «Sigma/MTG»
фирмы Olivetti (Италия):
1 — головка захватного устройства; 2 — штуцер пневматической системы; 3 — зубча-
тый сектор; 4—6 — вспомогательные приспособления; 7 — рабочий стол; 8 — магазин;
S — 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 — подшипники; 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-шестерня; 34 — кронштейн: 39 — штанга; 40 —
поршень', 41 — вилка; 47 — поршень пиевмоцилиндра; 48 — датчики контакта с объек-
том манипулирования
Робот оснащается устройствами тех-
ники безопасности (гравитационные
трапики и светолокационная система).
Захватные устройства могут комплек-
товаться тактильными щупами, сра-
батывающими при соприкосновении
Их с внешними объектами, а также
Датчиками, регистрирующими пере-
кос заготовки при установке ее в за-
жимные устройства станка.
Промышленные роботы мостового
типа. Мостовая схема позволяет со-
здавать более жесткие и динамически
устойчивые по сравнению с другими
схемами конструкции ПР. Однако
мостовые схемы более громоздки и вы-
132
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
зывают увеличение массы опорной
системы и перемещающихся масс. Ха-
рактерным признаком этой группы
ПР является наличие траверсы или
моста, по которому перемещается ка-
ретка с рукой, при этом мост передви-
гается по своим направляющим. По
такой схеме выполнены роботы «Gan-
try 80» фирмы Renault (Франция).
Промышленный робот «Sigma/MTG»
фирмы Olivetti (Италия) предназна-
чен для автоматизации сборочных опе-
раций при изготовлении узлов пишу-
щих машин, электроаппаратуры, пе-
чатных 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 стой-
ках установлены круглая 15 и прямо-
угольная 35 направляющие, вдоль
которых перемещается мост, состоя-
щий из двух тележек — 17 и 37, соеди-
ненных направляющими 21 и 22, по
которым перемещается каретка 25,
несущая выдвижную руку с захватным
устройством. Рука вместе с кареткой
и мостом представляет собой отдель-
ный манипулятор. Робот оснащен
двумя манипуляторами, каждый из
которых имеет четыре степени подвиж-
ности. Приводы всех степеней электро-
механические. В механизмах верти-
кального выдвижения рук для урав-
новешивания массы применены пнев-
моцилиндры. Установочные упоры 12
и 18, размещенные на тележках мостов,
предназначены для определения ну-
левых точек по I степени подвижности
(движения мостов). При выходе
в «ноль» расстояние между фланцами
14, закрепленными по торцам направ-
ляющей 15 и упором соответствующей
тележки должно быть равно конечной
величине (обычно 15 мм). Выход в
«ноль» по II и III степеням подвиж-
ности определяется упорами 24 и 44
по такому же принципу.
На рабочем столе устанавливают
различные вспомогательные приспо-
собления (4—6) для обеспечения сбо-
рочных работ. Там же закреплен мага-
зин 8 для хранения отдельных эле-
ментов, используемых при сборке. В за-
висимости от назначения робот осна-
щается различного рода питателями
(на рис. 33 показаны вибробункеры 9 и
гравитационный лоток 10). Грузо-
подъемность одной руки 5 кг. Робот
выпускают в двух исполнениях: с од-
ним мостом, с двумя мостами (в одно-
и двуруком исполнениях) и, следова-
тельно, с числом степеней подвиж
ности, равным четырем или восьми
Погрешность позиционирования не бо-
лее ±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 позицион-
ная, 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 осущест
вляется одновременно. Руки робот?
оснащены датчиками измерения уси
лий в продольном (вдоль руки) и двух
поперечных направлениях. В качестве
.этих датчиков применены магнито
управляемые резисторы. В зависимо
сти от величины смещения захватного
устройства относительно руки в диапа-
зоне 0—4 мм формируются выходные
сигналы (всего 250 уровней).
Захватное устройство соединяется
с рукой через электромагнитную
муфту, у которой в зазор между флан-
цами подается сжатый воздух. Бла
годаря этому при рабочем напряжении
8 В захватное устройство может сме-
щаться относительно руки под дейст
вием внешних усилий. При управля
ющем напряжении 24 В муфта жестко
присоединяет к руке захватное уст-
ройство для осуществления требуемой
операции.
АДАПТИВНЫЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Адаптивные ПР обеспечивают активное
целенаправленное взаимодействие с
реальной внешней средой на основе ин-
формации о ее состоянии (о располо-
жении и свойствах тех или иных
объектов внешней среды), о состоянии
АДАПТИВНЫЕ РОБОТЫ
133
и функционировании отдельных узлов
и подсистем робота и его исполнитель-
ных органов. Управляющая программа
адаптивного ПР не содержит полного
набора необходимой информации; ее
недостающая часть формируется в про-
цессе функционирования ПР на ос-
нове анализа выполняемых действий
и контроля измеряемых параметров
внешней среды, а также состояния
узлов и подсистем ПР. Характер и
структура этой информации опреде-
ляются функциональным назначением
робота, содержанием производствен-
ной задачи и условиями работы, уров-,
нем автономности действий ПР, тре-
бованиями техники безопасности и
другими факторами.
Всю информацию, требующуюся
для управления ПР, можно разде-
лить на информацию о параметрах
внешней среды, с которой взаимодей-
ствует робот, и на информацию о вну-
треннем состоянии самого робота.
Сбор, первичная обработка и передача
информации в систему управления
обеспечиваются информационной си-
стемой. Формирование адаптивных
программ и алгоритмов управления
должно устанавливать функциональ-
ные связи между данными о работе
узлов и подсистем ПР (эти параметры
непосредственно регулируются с по-
мощью СПУ) и контролируемыми све-
дениями о состоянии отдельных пара-
метров внешней среды. Степень слож-
ности этих функциональных связей
определяется конкретной производ-
ственной задачей: это может быть про-
стая блокировка действий ПР или раз-
ветвленная программа его работы.
Высокая технологическая гибкость и
возможность оперативной перестройки
программ выполняемых действий поз-
воляют адаптивным ПР решать боль-
шинство задач, не доступных для жест-
копрограммируемых роботов. К числу
наиболее важных задач, решаемых
адаптивными ПР, относятся определе-
ние расстояния до объекта манипули-
рования и наличия контакта с ним;
контроль усилия зажима детали; по-
иск, распознавание типа детали и ее
положения; захват неориентирован-
ных деталей из стандартной тары и их
ориентация; осуществление сборочных
сварочных и окрасочных операций;
осуществление корректирования про-
граммы работы ПР или аварийных
остановов при несовпадении контро-
лируемых параметров среды с задан-
ными.
Большинство моделей жесткопро-
граммируемых ПР может быть ис-
пользовано в адаптивном режиме бла-
годаря оснащению их сенсорными уст-
ройствами и соответствующим мате-
матическим обеспечением. Алгоритмы
управления при этом могут быть доста-
точно простыми и заключаться в сум-
мировании и сравнении сигналов с дат-
чиков внешней и внутренней информа-
ции и формировании корректирующих
воздействий иа управляющую про-
грамму.
Информация о состоянии внешней
среды может быть получена с помощью
сенсорных элементов различной мо-
дальности (одного типа или при раз-
личном их сочетании). По виду сен-
сорного оснащения известные модели
адаптивных ПР можно разделить на
три группы: с тактильными датчи-
ками прикосновения, с датчиками
контроля усилия или момента сил,
с дистантными датчиками.
Промышленный робот
УМ160Ф2.8!.01 (см. рис. 32) осна-
щается сенсорным модулем для поиска,
опознавания, измерения и захватыва-
ния деталей типа тел вращения, име-
ющих однорядное расположение в
ориентирующих ложементах. Схема
работы сенсорного модуля показана
на рис. 34, а. Он оснащен электроме-
ханическим тактильным датчиком
в виде штыря, перемещающегося в вер-
тикальной плоскости под действием
усилия, приложенного к его основа-
нию. На основании штыря закреплено
подпружиненное коромысло так, что
возможно угловое перемещение плеч.
Перемещения штыря и коромысла фик-
сируются датчиками положения. Кон-
структивно тактильный датчик вы-
полнен в виде сменного сенсорного мо-
дуля, который крепится к руке рядом
с захватным устройством. Поиск де-
тали осуществляется сканированием
пространства тары с ориентирующими
призмами в горизонтальной плоскости.
При соприкосновении коромысла с де-
талью оио поворачивается, а штырь
датчика перемещается вверх. В систе-
134
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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 — измереии-
длины детали; 1 — 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 заго-
товки или свободной позиции в таре
для укладки готового изделия. После-
довательность 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 пре-
дыдущую позицию, сигнал датчика
служит командой к прерыванию про-
дольного перемещения робота и на-
чалу укладки заготовки (рис. 34, б).
Когда требуется взять очередную за-
готовку, сигнал датчика дает команду
на продолжение движения на вели-
чину шага и далее на взятие детали
(рис. 34, в). Применение таких уст-
ройств позволяет использовать в ка-
честве магазинов простейшие накопи-
тели в виде неподвижных ложементов.
С помощью сигналов конечных вы-
ключателей электролинейки (рис. 34,
г) измеряется длина детали и уста-
навливается положение захватного
устройства относительно ее торцов,
а также производится коррекция про-
граммы ПР для правильной установки
вала в зажимных приспособлениях
станка.
Экспериментальный робот
лАдам-02^, разработанный ЭНИМСом
и Институтом проблем передачи ин-
формации АН СССР, обеспечивает
поиск, опознавание и определение по-
ложения деталей типа тел вращения,
лежащих «навалом» в стандартной
таре (ящике), выявление свободных
участков поверхности конкретной де-
тали и мест, за которые она может
быть захвачена, захват заготовки,
перенос и установку на фиксирован-
ную позицию в ориентированном по-
ложении. ПР (рнс. 35, а) имеет шесть
степеней подвижности, не считая дви-
жения губок захватного устройства и
перемещения информационного штыря.
Три из иих — линейные (перемеще-
ния стола 1, каретки 2 и руки 3) и три
АДАПТИВНЫЕ РОБОТЫ
135
угловые (ротация поворотной вялки 4,
поворот головки 5 и ротация захват-
ного устройства 6). В качестве приво-
дов использованы электродвигатели
серии ДПМ с редукторами. Углы по-
ворота звеньев ±180°, линейные пере-
мещения 400 мм, максимальная грузо-
подъемность 2 кг. Максимальное рас-
крытие губок 7 захватного устройства
(программируемое) 100 мм; информа-
ционный штырь 8 выдвигается с по-
мощью специального привода на рас-
стояние 120 мм. Губки захватного уст-
ройства выполнены так, что втянутый
штырь не препятствует их смыканию.
Захватное и информационное устрой-
ства выполнены в виде отдельных
блоков, что исключает передачу уси-
лия на информационный штырь при
захвате детали. Движения звеньев ПР
по всем степеням подвижности кон-
тролируются датчиками положения.
На губках захвата размещены тензо-
метрические датчики усилия захваты-
вания, а на руке имеется тензометри-
ческий датчик усилия вытягивания за-
готовки. В торце информационного
штыря установлена матрица размером
15Х 15 мм из девяти проволочных
линейных потенциометров; она соеди-
нена с информационным штырем сфе-
рическим шарниром, что обеспечивает
ее подвижность при боковом контакте
с объектом. Эти микроперемещения
матрицы регистрируются контактными
датчиками, укрепленными на инфор-
мационном штыре.
Алгоритм управления роботом
«Адам-02» реализован в виде программ
для ЦВМ, осуществляющих сканирую-
щие и ощупывающие движения,
а также захватывание и перенос заго-
товки (рис. 35, б). Сканирующие дви-
жения предназначены для поиска де-
тали и заканчиваются при контакте
информационного штыря с объектом,
ощупывание производится посредст-
вом тактильной матрицы и заканчи-
вается при определении мест, за кото-
рые деталь можно захватить. В зави-
I
Рис. 35. Экспериментальный адаптивный автоматический манипулятор «Адам-02»;
I—III способы захватывания
136
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 36. Автоматизация сборочных операций с использованием ПР <Н1-Т-Напн
Expert»:
а — участок сборки с роботом HI-T-Hand Expert-2:
I — конвейер; 2 — пружина с тензодатчиками; 3 — рука основного манипулятора.
4 — основной манипулятор; 5, 6 — подающие лотки; 7 — вспомогательный манипу
лятор; б — этапы сборочной операции; в — пример узла, собираемого роботами
HI-T-Hand Expert-4
симости от исходного положения и
условий совместного размещения с
другими заготовками найденная заго-
товка может быть по-разному захва-
чена (см. рис. 35, в). Поэтому алгоритм
предусматривает целенаправленное
ощупывание заготовки для реализа-
ции нужного типа захватывания. Про-
цесс ощупывания сопровождается ре-
гистрацией формы локального участка
поверхности, наклона поверхности и
его направления, ориентации поверх-
ности 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 за'
готовке. На основе этой информации
определяется возможность захваты-
вания, осуществляемого двухпальце-
вым захватным устройством.
Неориентированные детали такой
ПР может также брать с помощью
электромагнитных захватных уст-
ройств. В этом случае он снабжается
электромагнитным захватом с регули-
руемой силой тока и датчиком массы
детали. В процессе сканирования про-
странства тары электромагнит захва-
тывает детали, число которых фикси-
руется по сигналу датчика массы
Если захвачено несколько деталей,
происходит регулирование силы тока
протекающего через электромагнит
АДАПТИВНЫЕ РОБОТЫ
137
до значения, обеспечивающего удер-
жание одной детали. В дальнейшем
деталь переносится на информацион-
ное поле, выполненное на базе «очув-
ствленной» плоскости, где опреде-
ляются форма и положение детали.
Т актильный робот модели
tHI-T-Hand. Expert-2-» Hitachi Ltd
(Япония) обеспечивает сборку ком-
плектов из двух или трех деталей.
На общем основании (рис. 36, а) раз-
мещены основной манипулятор 4 с
тремя степенями подвижности в де-
картовой системе координат; вспомо-
гательный манипулятор 7 с одной
степенью подвижности; устройства 5
и 6 подачи собираемых деталей; кон-
вейер 1 со спутниками, играющими
роль рабочих позиций, на которых
осуществляется сборка (вместо спут-
ников может быть использован кор-
пус — третья деталь собираемого ком-
плекта). Захватное устройство основ-
ного манипулятора соединено с рукой
3 через крестообразную плоскую пру-
жину 2 с тензометрическими сило-
выми датчиками, подающими сигналы,
пропорциональные прогибу лепестков
пружины, по осям х, у, г. Указанная
пружина прижимает сопрягаемые де-
тали в процессе сборки. Последова-
тельность сборки комплекта вал —
втулка показана на рис. 36, б. При
введении втулки в отверстие контро-
лируются силы и осциллирующие дви-
жения руки по сигналам силовых
датчиков для предотвращения закли-
нивания и уменьшения трения. Робот
способен осуществлять сборку при
зазоре по диаметру сопрягаемых дета-
лей в пределах 20 мкм.
Управление осуществляется СПУ,
построенной иа основе матричной па-
нели и сменных логических схем, пре-
дусматривающих перестройку на сбор-
ку нескольких типоразмеров сопря-
гаемых деталей. Если за установлен-
ное время не удается выполнить за-
данную операцию, деталь, имеющаяся
в захвате основного манипулятора,
бракуется и заменяется следующей.
Тактильный робот «HI-T-Hand Ex-
pert-4» конструктивно подобен преды-
дущей модели и состоит из основного
манипулятора и пластинчатого кон-
вейера, размещенных на общем осно-
вании. На рис. 36, в показана кон-
Рис. 37. Схема выполнения роботом
Sigma/MTG операции завинчивания
винта (а) и отдельные фазы сборки (б):
/ — рука робота; 2 — силовой датчик!
3 и 4 — скрепляемые детали; 5 — от-
вертка
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 изме-
рения 0—1 м, сигналы от которых
передаются в систему управления,
корректирующую движения руки. На
рис. 37, а показана схема завиичива-
138
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 38. Структурная схема инте-
грального 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 граней и поверхно-
стей; 7 — блок измерения расстояния до
объекта; 8 — блок распознавания объекта
н формирования программы поведения ро-
бота; 9 — блок управления движениями
робота; 10 — блок управления захватным
устройством и рукой по сигналам так-
тильных датчиков; // манипулятор;
12 — рабочий стол
ния винта, на рис. 37, б слева показана
последовательность сборки годных де-
талей, справа — отбраковка деталей
по различным причинам. Вся операция
разделена на три фазы, в каждой из
которых последовательно контроли-
руются взаимное положение и при-
годность деталей. В первой фазе винт
входит в отверстие детали 3 и датчик 2
относительно рукн 1 не смещается:
можно приступать к выполнению сле-
дующей фазы. Если при выполнении
первой фазы с датчика 2 поступает
сигнал, то корректируется положение
руки 1 или заменяется деталь 3. Ана-
логичным образом контролируются
действия при выполнении двух по-
следующих фаз, где детали отбрако-
вываются при одном из условий: если
отверстие в детали 4 большего диаме-
тра, 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 соответст-
вии с поставленной целью на основе
сбора информации о внешней среде,
полученной с помощью технического
зрения и тактильных датчиков. Струк-
турная схема робота показана нг
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 ш
внутренних поверхностях «пальцев» г
работающие в режиме «да—нет». Элек
тромеханическое захватное устройства
оснащено датчиками положения паль
цев, что дает возможность оцениват:
размеры деталей и регулировать уси-
лие сжатия. Тактильные датчики при-
меняют для поиска объектов в рабочей
зоне и определения их ориентациг
с целью формирования программы
движений для захватывания объекта
заданным образом. Система телеви
знойного зрения служит для определе-
ния ориентировочного положения де-
тали, ее опознавания, классификации
и идентификации.
Большинство разработок адаптив-
ных ПР ведется в исследовательских
целях. Лишь отдельные образцы
(УМ160Ф2.81.01, Hl-T-Hand Expert-2
и Expert-4, Sigma/MTG и др.) пред-
назначены для промышленного при-
менения. Оснащение современных ПР
системами внешней информации с ис-
пользованием различных датчиков и
их сочетаний в дальнейшем сущест
венно расширит применение адаптив-
ных машин.
ИНТ ЕРАКТИВНЫЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Управление интерактивными робо
тами осуществляется попеременно:
оператором или автоматической систе-
мой.
Промышленный робот МКП-2,5
предназначен для работы в составе
ИНТЕРАКТИВНЫЕ РОВОТЫ
139
ковочных комплексов нагревательное
устройство — ковочный пресс (уси-
лием до 5000 МН) — манипулятор;
оснащен автоматизированной систе-
мой ЧПУ, обеспечивающей чередова-
ние во времени автоматического ре-
жима управления с биотехническим.
Манипулятор (рис. 39) грузоподъем-
ностью в 2,5 т — напольный, рельсо-
вого типа. Тележка 1 перемещается
по двухрельсовому пути на четырех
колесах. Наибольшее перемещение
10 м, скорость — до 0,6 м/с. Длина
участка полного затормаживания те-
лежки ие превышает 5 см. Тормозной
путь останова руки при движущейся
тележке 1—1,5 см. При ковке под дей-
ствием бойка пресса поковка и рука 3
манипулятора могут упруго опу-
скаться. Усилид демпфируются гидро-
пневматическим аккумулятором. Наи-
больший вылет руки 1180 мм; верти-
кальный ход руки 455 мм; скорость
вертикального хода 0,07 м/с. В гори-
зонтальной плоскости предусмотрено
программируемое смещение руки от-
носительно тележки на ±150 мм. Угол
поворота клещей 360°. Масса мани-
пулятора 20 т.
Привод продольного движения те-
лежки осуществляется от двух элек-
тродвигателей через редуктор и звез-
дочку, сцепленную с неподвижными
цевками.
Система ЧПУ четырехкоординатная,
обеспечивает три программируемых
движения манипулятора (подъем руки,
перемещение руки параллельно рель-
совому пути и ротацию клещей) и
управляет движением бойка пресса.
Зажим клещей, боковой сдвиг руки
параллельно фронту пресса и движе-
ние тележки по рельсам управляются
вручную. Объем информации на ленте
системы ЧПУ 20—100 кадров; дли-
тельность обработки кадра 6—60 с;
средняя продолжительность автомати-
ческой ковки 10—20 мин.
Оператор, вручную управляя мани-
пулятором, обеспечивает захват заго-
товки 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
Рис. 39. Кинематическая схема манипулятора МКП-2,5:
1 — тележка манипулятора; 2 — редуктор осевого перемещения тележки с электро-
двигателями и гидравлическим насосом; 3 — рука (хобот) с клещамн и гидравлическим
Механизмом зажима; 4 — редуктор подъема хобота с электродвигателями; 5 — редук-
тор вращения хобота с электродвигателями
140
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
одна комбинированная рукоитка упра-
вления.
Роботы с супервизорным управле-
нием, в которых переход от одного
автоматического цикла к другому осу-
ществляется по целевым командам
оператора, еще не нашли промышлен-
ного применения. Описания конструк-
ций отдельных экспериментальных об-
разцов см. в работах [36, 37, 57—59 J.
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ
И УСТРОЙСТВА ПОВЫШЕННОЙ
ПРОХОДИМОСТИ
Транспортные ПР разделяют на наполь-
ные и подвесные. По способу переме-
щения грузов различаются ПР:
оснащенные манипулятором или
специальным захватным устройством,
с помощью которых переносится груз;
буксирующие необходимое количе-
ство непрнводных транспортных
средств, которые, в свою очередь,
также могут быть оснащены манипу-
ляторами нлн захватными устройст-
вами;
перемещающие грузы без нх захва-
тывания (например, грузонесущне
платформы).
По функциональным возможностям
транспортные ПР подразделяют на
роботы, обеспечивающие только пере-
мещение грузов, и на роботы, выпол-
няющие, помимо этого, некоторые
производственные операции (обслужи-
вание технологического оборудова-
ния, определение размеров и массы
детали н т. п.).
По способу управления транспорт-
ные ПР разделяют на четыре группы:
с ручным управлением; в этом слу-
чае целеуказание и выбор параметров
движения осуществляются водителем,
а система управления транспортным
ПР обеспечивает реализацию н поддер-
жание заданных параметров;
с автономной системой управления,
реализующей весь комплекс операций
автоматического управления транс-
портным ПР, в том числе — целеука-
зание и выбор параметров движения;
с внешним управлением, прн кото-
ром все параметры движения (ско-
рость, путь, остановка и т. п.) за-
даются сигналами, приходящими на
устройство управления ПР извне; пе-
редача сигналов осуществляется кон-
тактным илн бесконтактным способом:
устройство управления, размещенное
на ПР, расшифровывает приходящие
сигналы и вырабатывает управляющие
воздействия й команды на отдельные
исполнительные механизмы;
с комбинированной системой управ-
ления, обеспечивающей возможность
реализации параметров движения раз-
ными способами задания программы.
По приспособляемости к внешним
условиям транспортные ПР разделяют
на жесткопрограммируемые и адап-
тивные, которые оснащаются развитой
информационной системой, обеспечи-
вающей приспособление к изменяю-
щимся условиям работы, безопасност>
и безаварийность.
Подвесные транспорт
ные робототехнические
системы применяют для внутри
цехового, межпознцнонного и меж
станочного транспортирования.
Монорельсовые конвейерные системь
отличаются высокой уннверсаль
ностью. Онн 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 орнентацин пере-
мещаемых деталей (грузов). Второй
недостаток — постоянство трассы
перемещения грузов, обусловленное
однажды смонтированными направля-
ющими (монорельсом). Эти системы
могут быть трех типов: с приводными
грузонесущнмн каретками; с привод-
ными каретками, буксирующими
группы транспортных непрнводных
грузонесущих тележек; комбиниро-
ванные 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 буксиру-
ющие кареткн 2, оснащенные крюками,
захватными устройствами нлн держа-
телями палет (спутников). Переход
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ Щ
Рис. 40. Схема монорельсовой подвесной конвейерной системы типа AZT
кареток с одного пути на другой осу-
ществляется с помощью автоматиче-
ски управляемых стрелок 3 н пово-
ротных кругов 4. Съем н установка
грузов осуществляется с помощью
подъемно-опускающих станций 5. При
этом секция монорелоса вместе с ка-
реткой опускается по направляющим
подъемно-опускающей станнин 5 до
приемного стола, где происходит съем
или установка груза, и по команде
вновь поднимается до уровня моно-
рельса. Число подъемно-опускающих
станций устанавливается по требова-
нию потребителя. Каретки могут оста-
навливаться в любой точке монорель-
сового пути, где съем-установка груза
Может осуществляться с помощью ро-
ботов нлн средств механизации. При-
вод кареток, стрелочных переводов,
поворотных кругов и подъемно-опу-
скающнх станций электромеханиче-
ский, Распределение электроэнергии
и управляющих сигналов обеспечи-
вается полуоткрытым контактным про-
водом, закрепленным на специальных
держателях, установленных на боко-
вом профиле монорельса. Управление
движением кареток, программирование
остановок, управление поворотными
кругами, стрелками, подъемно-опу-
скающими станциями осуществляется
от центральной ЭВМ. Каретки осна-
щаются набором сменных токосъем-
ных щеток. Конструктивно каждая
каретка имеет универсальный техно-
логический 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 карет-
ками, буксирующими одну нлн более
грузонесущнх тележек.
Подвесные транспортные роботы
тельферного типа позволяют исклю-
чить необходимость применения вспо-
могательных подъемно-опускающих
устройств. Онн строятся на базе тель-
ферных тележек, перемещающихся
по подвесному монорельсу и снабжен-
ных специальным подъемным механиз-
мом (рукой) с захватным устройством.
Такне ПР позволяют автоматически
захватывать тару (палеты и спутники)
с деталями илн отдельное изделие с ра-
бочих позиций, находящихся под трас-
сой тележкн, транспортировать их и
142
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
33. Технические данные агрегатной гаммы роботизированных конвейерных
систем типа AZT. разработанных институтом ВУКОВ (ЧССР)
Элементы конструкции и их параметры Типы конвейерных систем
AZT 160 AZT 250 AZT 500 1 AZT 320-L AZT 500-L AZT 1000-L
1. Грузонесущая каретка: грузоподъемность, кг скорость перемещения макси- мальная, м/с коэффициент регулирования скорости перемещения (min/max) погрешность позиционирова- ния, ±мм тнп привода исполнение 160 0,8 250 0,63 500 0,4 320 0,63 500 0,4 1000 0,2
1/4 или 1/2
5
Электромеханический
Единичные при- водные грузоне- сущне каретки Каретки, букси- рующие 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 стан- ция: грузоподъемность, кг скорость подъема максималь- ная, м/с максимальный подъем, м 250 350 625 500 700 1250
0,18
30
5. Система управления: число адресов 511
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ
143
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 по-
казан на рис. 41. Он имеет две степени
подвижности и предназначен для вну-
трицехового транспортирования кон-
тейнеров с грузом. Две телескопиче-
ские направляющие манипулятора
с автоматическими захватными уст-
ройствами, защищенными предохра-
нительной сеткой, закреплены на тель-
ферной тележке, перемещающейся со
скоростью до 0,5 м/с по системе моно-
рельсов, проложенных в соответствии
с транспортными трассами под потол-
ком цеха. Ход вверх-вниз направляю-
щих 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 устройст-
вом ЦПУ, обеспечивающим по про-
грамме с преднабором автоматическое
выполнение заданных операций, вы-
бор кратчайшего пути перемещений
по трассе, остановку в заданных по-
зициях погрузки-выгрузки и взаим-
ную блокировку при работе несколь-
ких ПР. В конструкции использован
разомкнутый привод со ступенчатым
регулированием скорости, поэтому вы-
ход робота в заданные позиции осу-
ществляется по нескольким командам
на торможение, последовательно по-
даваемым от расположенных по трассе
специальных релейных устройств.
Позиционирование осуществляется с
помощью двух бесконтактных индук-
ционных датчиков, один из которых
формирует команду на отключение
двигателя, а другой — на включение
тормоза в точке позиционирования.
Погрешность позиционирования со-
ставляет ±10 мм. Подача электро-
энергии происходит через токоприем-
ник (троллей).
В табл. 34 приведены технические
Данные отдельных моделей подвесных
транспортных ПР.
Отдельные модели тельферных под-
весных ПР, предназначенных для об-
служивания группы станков, также
Можно использовать для выполнения
Рис. 41. Транспортный промышленный
робот ТРТ-250-1
транспортных операций. 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 мо-
стового типа используют для авто-
матизации транспортных и складских
работ, а также для установки-снятия
деталей, инструмента и оснастки при
обслуживании основного технологи-
ческого оборудования.
Наземные транспорт-
ные роботы находят широкое
применение в различных отраслях на-
родного хозяйства. Они легко приспо-
сабливаются к конкретным условиям
производства. С увеличением расстоя-
ния транспортирования и сложности
маршрута практически не требуются
дополнительные материальные за-
траты. С применением наземных транс-
портных ПР производственные пло-
щади остаются свободными от постоян-
ных препятствий, создаваемых тради-
ционными транспортными средствами:
опор, колонн, напольных конвейеров,
подъемно-опускающих устройств и т.п.
Наземные транспортные ПР в основ-
ном отличаются по типу используе-
мого движителя, который может быть
колесным, гусеничным или комбини-
рованным.
Гусеничные транспортные роботы
применяются длн научных исследо-
144
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
34. Технические данные подвесных транспортных промышленных роботов
Характеристика РТШ-8-50 МН-ЗУМ С ТРТ-250-1 ТРТ-500-2 1
Грузоподъемность, кг Число степеней под- вижности Погрешность пози- ционирования, мм 63 , 2 ±10 150 3 ±5 150 4 ±2 250 2 ±5 500 2 ±10
Число рук 1
Система управления Цикловая
Способ программиро- вания Обучение
Захватное устройство Механи- ческое Электромагнитное Механическое
Привод основных пе- ремещений 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
ваний в условиях труднопроходимой
местности и горных разработок, а
также для выполнения производствен-
ных операций (например, горнопро-
ходческие робототехнические ком-
плексы).
Колесные транспортные роботы на-
ходят широкое применение на про-
мышленных предприятиях. Условно
эти ПР можно разделить на следую-
щие типы:
автоматические тягачи (АТ), обеспе-
чивающие транспортирование подцеп-
ляемых к ним грузонесущих тележек;
транспортные тележки (ТТ), обес-
печивающие помимо буксирования
автономную перевозку грузов;
манипуляционные тележки (МТ),
обеспечивающие помимо буксирова-
ния и автономной перевозки грузов,
еще и выполнение ряда технологиче-
ских операций, таких, как взятие
груза, его штабелирование, ориен-
тирование, сортировка, установка-
снятие при обслуживании обрабаты-
вающего оборудования и т. п. Для
этого они оснащаются соответствую-
щими механизмами: подъемниками,
ТРАНСПОРТНЫЕ РОВОТЫ
145
манипуляторами и различными типами
погрузчиков.
Принцип управления большинством
известных конструкций колесных
транспортных ПР показан на рис. 42.
По кабелю 3, заделанному в наполь-
ное покрытие, подается переменный
ток. Вокруг проводника создается
магнитное поле, на интенсивность ко-
торого реагируют датчики 1, уста-
новленные на транспортном ПР. Ка-
бель укладывается в соответствии с
трассой передвижения ПР. Все от-
клонения от трассы фиксируются дат-
чиками, передающими информацию в
систему управления, которая форми-
рует команды, управляющие ходовой
частью 2 ПР, и обеспечивает компен-
сацию отклонений. Модулируя ча-
стоту переменного тока, подаваемого
по кабелю, осуществляют бесконтакт-
ную передачу информации на робот
о параметрах его движения (в том
числе: скорости, направлении, необ-
ходимости остановок, поворотов и т. п).
Для управления транспортными ро-
ботами используются также оптиче-
ские, ультразвуковые н другие си-
стемы автоматического задания я ста-
билизация курса. При применении
оптической системы на полу цеха на-
носится белая линия, служащая ука-
зателем фотоэлектрическому дально-
меру. Останов происходит в местах
разрыва белой линии. В машинострои-
тельных цехах используются также
передвижные грузонесущие тележки,
перемещающиеся по одно- или двух-
рельсовому пути, уложенному на полу
цеха. Эти тележки обслуживают авто-
матизированные склады и участки
обрабатывающего оборудования. Дис-
петчер переключением тумблеров на
панели управления задает программу,
устанавливая конечный пункт назна-
чения, число и места остановок (адре-
сов). 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 устрой-
ство), перекатываясь через выступы
в полу, выполненные на каждом оста-
Рис. 42. Схема индукционного метода
управления колесными транспортными
промышленными роботами
новочном пункте, формирует ответные
сигналы для задающей программы.
Автоматяческий тягач мод. АТ-60А
(рис. 43) предназначен для буксиро-
вания прицепных тележек с грузом по
замкнутой трассе любой конфигура-
ция без ответвлений. Адресование про-
изводится отправятелем в соответствии
с заданной программой. Останов в за-
данном пункте осуществляется авто-
матяческя, а пуск с места останова
производят получатель груза. Трас-
сой движения АТ является проложен-
ная по поверхности пола (яли на глу-
бине до 7 мм) массивная металличе-
ская полоса шириной 70 мм. Пункты
остановок обозначены короткими раз-
рывами этой полосы. Пульт управле-
ния смонтирован яа переднем щитке
АТ, где с помощью тумблеров програм-
Рис. 43. Автоматический тягач модели
АТ-60А
146
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рнс. 44. Автоматическая транспортная тележка системы Robotug с автомати-
ческой 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; 3 — привод устройства управления; 9 — панел;
программирования; 10 — аккумуляторная батарея
мируются необходимые остановки.
Следящим устройством служит ин-
дуктивный датчик, расположенный
под передним щитком тягача непо-
средственно над трассой н соединен-
ный с сервоприводом рулевого меха-
низма. На тягаче также установлен
датчик, дающий команду для остановки
при наезде на препятствие (соединен
с передним подпружиненным буфером)
и устройство предупредительной сиг-
нализации: мигающий световой сигнал,
который автоматически включается
при движении. Тягач может быть пере-
ключен с автоматического режима ра-
боты на ручное управление, осущест-
вляемое 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.
Передвижная автоматическая транс-
портная тележка (ТТ) системы Ro-
botug (Норвегия), показанная на
рис. 44, способна либо нести груз,
либо буксировать состав из грузовых
тележек. Предусмотрена возможность
ручного управления водителем (при
этом блок автоматического отслежива-
ния трассы отключается). В автомати-
ческом режиме ТТ управляется элек-
тромагнитным полем, образуемым про-
водником с переменным током. Провод-
ник проложен по поверхности пола
вдоль трассы движения. Простейшая
траектория движения ТТ представляе',
собой замкнутую однопутевую петлю
Многопутевая система может содержал
точки пересечения, ответвления, обхО'
ды и тупики. Маршруты и пункт;,
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 команд-
ных устройств осуществляется цен-
тральной ЭВМ. При этом исключается
возможность одновременного нахож-
дения двух ТТ в пределах одной сек-
ции. Технические данные ТТ типа Ro-
botug приведены в табл. 35.
Транспортные тележки фирмы Comau
(Италия) обеспечивают перевозку из-
делий, установленных на спутники,
помещенные на грузонесущей плат-
форме. Такие ТТ называют робс-
трайлерами. Связь роботрайлеров,
питаемых от аккумуляторных батарей
с 15-часовым запасом хода, с цент-
ральным процессором, обеспечиваю-
щим управление их работой, осущест-
вляется с помощью магнитного поля,
образуемого утопленным в пол по
трассе движения кабелем. Централь-
ный процессор управляет генератором
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ
147
35. Технические данные транспортных
тележек системы Robotug
Параметр Значе- ние
Грузоподъемность те- лежки, т Масса буксируемого груза, т Скорость движения, км/ч Число остановок на трассе Электропитание от ак- кумуляторных батарей: емкость, А/ч напряжение, В Мощность электро- двигателя движения по трассе, Вт Габаритные размеры, мм 1 9 3,2 90 658 24 1693 2175Х Х914Х Х692
частоты, подающим импульсы, кото-
рые активизируют скрытый под полом
направляющий кабель (рнс. 45). Снаб-
женные приемными датчиками робо-
трайлеры через магнитное поле при-
нимают н передают информацию, ка-
сающуюся режима движения. Все от-
клонения от требуемого направления
компенсируются за счет разности ско-
ростей двух ведущих колес. Централь-
ный процессор реализует управление
одновременно до 10 роботрайлеров,
которые перемещают грузы по различ-
ным производственным участкам. Си-
стема управления оптимизирует при-
менительно к изменяющейся обста-
новке трассы перемещения роботрай-
леров, выбирает оптимальные марш-
руты их движения, а также контроли-
рует их рабочую скорость. Грузо-
подъемность роботрайлеров 1500 кг.
Функциональная тележка (робокар)
Фирмы Telegejv Flexomatic (ФРГ), по-
казанная на рис. 46, снабжена подъем-
ником 2, на котором устанавливается
Поддон 3 с изделиями. Специальный
механизм переталкивателя смещает
подъемник вместе с поддоном поперек
Корпуса робокара для установки под-
1
Рис. 45. Схема управления робо-
трайлерами фирмы Comau (Италия):
1 — палета с грузом; 2 — тележка
дона на загрузочно-разгрузочной по-
зиции у соответствующего рабочего
места. Управление робокаром осуще-
ствляется нзмененнем интенсивности
электромагнитного поля токоприем-
ника, проложенного под полом вдоль
трассы движения. Маршрут движения
определяется центральной ЭВМ в соот-
ветствии с типом детали (кодируется),
технологической последовательностью
ее обработки и реально возможными
в текущий момент трассами передви-
жения. Робокары имеют возможность
перемещения вперед-назад, вправо-
влево (без поворотов корпуса — за
счет разворота колес). Грузоподъем-
Рис. 46. Робокар фирмы Telegejv
Flexomatic:
1 — корпус робокара; 2 — подъемник;3 —
поддон с изделиями; 4 ~ кабель; 5 —
устройство блокировки
148
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ность 1500 кг, скорость перемещения
2,7 км/ч. Аккумуляторная батареи
размещена в специальном контейнере,
обеспечивающем возможность ее авто-
матической замены. На борту робо-
кара размещен блок управления с ана-
логовой, логической и силовой частями,
а также устройство блокировки, дви-
жения 5, фиксирующее наезд на пре-
пятствие.
Транспортные системы повышенной
проходимости в качестве движителя
оснащаются искусственными ногами.
Такие шагающие машины обладают
более высокой проходимостью по
сравнению с колесными или гусенич-
ными.
Под проходимостью следует пони-
мать не только величину преодоле-
ваемого препятствия, соотнесенную к
затратам мощности на его преодоление
и геометрическим размерам перемеща-
ющегося устройства, но и возможность
избежать необходимость преодоления
препятствия. Например, яму, ров или
холм определенных размеров шагаю-
щий механизм может перешагнуть,
поскольку сам принцип шагания по
пересеченной местности позволяет вы-
бирать при каждом шаге место, наи-
более удобное для постановки ноги.
В отличие от шагающей машины колес-
ная и гусеничная машины оставляют
за собой не пунктирный след стопы
(так называемую следовую дорожку),
а непрерывную колею, поскольку этн
типы движителя (колесный и гусенич-
ный) не позволяют выбирать место
контакта с поверхностью.
Другим преимуществом шагающих
машин являются более ннзкне энерго-
затраты, идущие на изменение струк-
туры поверхности, по которой пере-
мещаются шагающие машины (их еще
называют «стопоходы»). Сплошные
следы (колея), остающиеся за колес-
ными и гусеничными машинами, яв-
ляются результатом непрерывного
уплотнения почвы, на что затрачи-
вается дополнительная энергия.
Однако шагающим машинам при-
сущ н ряд недостатков:
сложность траектории перемещения
звеньев ног, что ведет к дополнитель-
ным энергозатратам;
сложность конструкции шагающего
движителя и необходимость обеспече-
Рнс. 47. Основные конструктивньн
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-
ющих машин целесообразно при необ-
ходимости обеспечения высокой ма-
невренности, подвижности н проходи-
мости при движении по труднопрохо-
димой местности.
Конструкции механических систем
шагающих машин различаются чис-
лом, 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);
ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ
149
шарнирные многозвенные конеч-
ности («паучьи ноги»), работающие
в ангулярной системе координат
(рис. 47, б); эти конечности наиболее
распространены в действующих кон-
струкциях машин.
Опорный конец ноги (стопа) осна-
щается датчиками, регистрирующими
наличие контакта с опорной поверх-
ностью.
Кинематика разрабатываемых искус-
ственных ног в ряде случаев аналогич-
на кинематике рук манипуляционных
ПР, однако число работающих ног,
как правило, более двух, что вызывает
определенные трудности при разра-
ботке систем управления. Ноги ша-
гающих машин представляют собой
шарнирные системы, работающие в
двух основных режимах: в фазе опоры,
сопровождающейся продольным сжа-
тием ноги, и в фазе переноса, реа-
лизуемого как свободное маятниковое
перемещение.
Ходьба является цвклнческнм про-
цессом, в течение которого имеются
отрезки времени, когда отдельные ко-
нечности находятся в состоянии пере-
носа, а для шагающего аппарата воз-
никает задача сохранения устойчи-
вости. Устойчивость может быть двух
видов: статическая и динамическая.
Для дву-, трех -и четырехногнх аппа-
ратов статическая устойчивость от-
сутствует на протяжении значительной
части цикла хода. Исходя из простоты
управления, следует признать наибо-
лее целесообразным использование
шестиногих конструкций, обеспечи-
вающих сохранение статической устой-
чивости для значительного диапазона
скоростей и типов походок.
Шагающие роботы устойчивой кон-
фигурации содержат не менее шести
ног, выполненных на основе различ-
ных кинематических схем. Простей-
шие схемы содержат две степени по-
движности (два управляемых шарни-
ра), что позволяет осуществлять пря-
молинейные движения. Более сложные
конструкции имеют конечности с чис-
лом степеней подвижности более трех,
что дает возможность осуществлять
и сложные траектории перемещения
(вперед-назад, вправо-влево, пово-
роты). С целью поддержания необхо-
димой статической устойчивости управ-
Рнс. 48. Шестиногая шагающая ма-
шина с телескопическими конечно-
стями
ление роботами строится так, чтобы
обеспечить в каждый момент контакт
с поверхностью не менее трех ног.
Примером простых шагающих ро-
ботов может служить конструкция,
представленная на рис. 47, а. Каждая
нога робота имеет две степени подвиж-
ности и работает в прямоугольной си-
стеме координат, что позволяет суще-
ственно упростить устройство управ-
ления, так как для реализации необ-
ходимого цикла перемещения стопы
не требуется сложных тригонометри-
ческих преобразований и вычислений.
Экспериментальная электромехани-
ческая шестиногая машина (рис. 48)
оснащена конечностями, имеющими
две степени подвижности, причем пер-
вая — вращательная (бедренный су-
став), а вторая (коленный сустав) —
имеет телескопическую выдвижную
конструкцию.
Шагающий робот с шестью много-
Рис. 49. Шестиногий робот г «паучьи-
ми» конечностями
150
КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рнс. 50. Пример конструкции «па-
учьей» ноги
звеннымн ногами показан на рнс. 49.
Шесть ног симметрично расположены
вокруг шестиугольного корпуса, что
обеспечивает возможность его переме-
щения в любом направлении, не меняя
стереотип движения конечностей, а из-
меняя лишь последовательность нх
действий.
На рнс. 50 показана конструкция
ног, которыми оснащен электромеха-
нический шагающий робот, разрабо-
танный 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 степе-
ней подвижности. Трн степени подвиж-
ности управляются электроприводами,
а трн — являются пассивными, при-
веденными к стопе (вращение стопы
вокруг продольной осн н поворот во-
круг двух взаимно перпендикулярных
осей, ортогональных первой). В стопе
установлен датчик контакта с опорной
поверхностью, а в каждом управляе-
мом шарнире — потенциометрические
датчики угловых перемещений.
Шагающие роботы неустойчивой кон-
фигурации имеют четыре, три нлн две
ногн н относятся к таким машинам,
в которых ие обеспечивается постоян-
ное сохранение статической устойчи-
вости. В этих машинах, помимо реше-
ния задачи управления перемещением,
необходимо решать и задачу сохране-
ния устойчивости. На рнс. 51 показан
вариант четырехногой грузовой плат-
формы, разработанной фирмой Gene-
ral Electrik (США), а на рнс. 52 —
двуногая шагающая машина (Япония)
Глава 3 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ
1 Ji d D d
ИЗДЕЛИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
РОБОТОВ
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Захватные устройства (ЗУ) промыш-
ленных роботов (ПР) н манипуляторов
(М) служат для захватывания н удер-
жания в определенном положении
объектов манипулирования. Этн
объекты могут иметь различные раз-
меры, форму, массу н обладать разно-
образными физическими свойствами,
поэтому ЗУ относятся к числу сменных
элементов ПР. Как правило, ПР н М
комплектуют набором типовых (для
данной модели) ЗУ, которые можно
менять в зависнмостн от требований
конкретного рабочего задания. Иногда
на типовой захват устанавливают смен-
ные рабочие элементы (губки, присоски
и т. п.). При необходимости ПР осна-
щают специальными ЗУ, предназна-
ченными для выполнения определен-
ных операций. К ЗУ предъявляются
требования общего характера н спе-
циальные, связанные с конкретными
условиями работы. К числу обязатель-
ных требований относятся надежность
захватывания н удержания объекта,
стабильность базирования, недопу-
стимость повреждений нлн разрушения
объектов. Прочность ЗУ должна быть
высокой прн малых габаритных разме-
рах н массе. Особое внимание должно
быть обращено на надежность креп-
ления ЗУ к руке ПР. При обслужива-
нии одним ПР нескольких единиц обо-
рудования применение широкоднапа-
зонных ЗУ нлн нх автоматическая
смена может оказаться единственно
возможным решением, если одновре-
менно обрабатываются детали различ-
ных конфигурации н массы. Поэтому
к ЗУ для ПР, работающих в условиях
серийного производства, предъяв-
ляются дополнительные требования:
Шнрокоднапазонность (возможность
захватывания н базирования деталей
в широком диапазоне массы, размеров
И формы), обеспечение захватывания
близко расположенных деталей, лег-
кость н быстрота замены (вплоть до
автоматической смены ЗУ). В ряде
случаев необходимо автоматическое из-
менение усилия удержания объекта
в зависнмостн от массы детали.
В последнее время ведутся разра-
ботки конструкций ЗУ, способных
захватывать н базировать неориенти-
рованно расположенные объекты.
Классификация захватных уст-
ройств, На рнс. 1 представлена клас-
сификация ЗУ по признакам, которые
в большинстве случаев являются рав-
ноправными. В табл. 1 приведены
примеры конструкций ЗУ, распреде-
ленные в соответствии с отдельными
классификационными признаками.
Различают ЗУ по принципу дейст-
вия.
Схватывающие ЗУ удерживают
объект благодаря кинематическому
воздействию рабочих элементов (губок,
пальцев, клещей н т. п.) с помощью снл
трення нлн комбинации снл трення н
запирающих усилий. Все схватываю-
щие ЗУ активного типа подразде-
ляются на две группы: механические
(клещн, тнскн, шарнирные пальцы)
и с эластичными рабочими камерами,
деформирующимися под действием на-
гнетаемого внутрь воздуха нлн жид-
кости.
В поддерживающих ЗУ для удер-
жания объекта используют ннжнюю
поверхность, выступающие части
объекта нлн имеющиеся в его корпусе
отверстия. К этим ЗУ относят крюкн,
петлн, внлкн, лопаткн н захваты пи-
тателей, не зажимающие заготовок.
Удерживающие ЗУ обеспечивают си-
ловое воздействие на объект благодаря
использованию различных физических
эффектов. Наиболее распространены
вакуумные н магнитные ЗУ. Встре-
чаются ЗУ, использующие эффект
электростатического прнтяження, ад
гезнн, ЗУ с липкими накладками и т. п
152
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Классификационный
признак
Способ удержания
объекта
Принцип действия
ЗУ
Характер базирова-
ния объекта
Степень специализа-
ции ЗУ
Рабочий диапа-
зон ЗУ
Наличие дополни-
тельных устройств
н механизмов
Число рабочих
позиций ЗУ
Характер работы ЗУ
Вид управления ЗУ
Характер крепления
ЗУ к руке робота
Рис. 1. Классификация
I
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
153
устройства
захватных устройств
1
154 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
1. Примеры конструкций захватных устройств
Детали Механические
центрирующие
широкодиапазои- ные узкодиапазоиные
Тела вращения: фланцы валы 1.1 1.2
Zf О @11 | 2.2
Плоские детали 5.2
Детали коробчатой формы 4.2 -
Детали сложной формы
По характеру базирования захват-
ные устройства делят на пять групп.
Способные к перебазированию объекта
ЗУ изменяют положение удерживае-
мой детали благодаря управляемым
действиям рабочих элементов. Этим
Свойством обладают антропоморфные
ЗУ с управляемыми шарнирными паль
цами.
Центрирующие ЗУ определяют по
ложення оси или плоскости снмметрш
захватываемого объекта. К ним прежд
всего относят механические ЗУ, осна
[ценные кинематически связанными ра
к
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
155
устройства Вакуумные и магнитные устройства Устройства с эластичными ка- мерами
базирующие
центрирующие базирующие
бочнми элементами, имеющие губки
в виде призм н др. Иногда это могут
быть ЗУ с эластичными камерами.
Базирующие ЗУ определяют поло-
жение базовой поверхности (или по-
верхностей). Такой принцип базиро-
вания характерен для поддерживаю-
щих ЗУ. Однако он часто применяется
н в схватывающих ЗУ.
Фиксирующие ЗУ сохраняют поло-
жение объекта, которое тот имел в мо-
мент захватывания.
Не обеспечивающие базирования
или фиксации объекта ЗУ почти
156
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
не применяют для оснащения ПР.
В зависимости от назначения (на-
пример, для сборочных ПР) ЗУ могут
оснащаться дополнительными приспо-
соблениями для выполнения ориенти-
рующих перемещений, а также при-
способлениями для выполнения неко-
торых технологических операций (на-
пример, гайковертом, запрессовщн-
ком нлн ножницами для отрезки лит-
никовой системы прн съеме пластмас-
совых изделий нз камер термопласто-
автоматов).
По числу рабочих позиций ЗУ
можно разделить на однопозицнонные
н многопознционные. По характеру
работы многопознционные ЗУ можно
разделить на трн группы: последова-
тельного, параллельного и комбини-
рованного действия. К ЗУ последова-
тельного действия относят двухпо-
зицнонные устройства, имеющие за-
грузочную и разгрузочную позиции.
Рабочие элементы на каждой позиции
действуют независимо. Многопрзн-
ционные ЗУ параллельного действия
имеют ряд позиций для одновремен-
ного захватывания нлн высвобожде-
ния группы деталей. ЗУ комбиниро-
ванного действия оснащены группами
параллельно работающих позиций,
причем группы этн приводятся
в действие независимо одиа от дру-
гой.
По виду управления ЗУ подразде-
ляют на четыре группы.
Неуправляемые ЗУ — пружинные
механические устройства с постоян-
ными магнитами нлн с вакуумными
присосками без принудительного раз-
режения. Для снятия объекта с та-
ких ЗУ требуется усилие большее,
чем усилие его удержания.
Командные ЗУ управляются только
командами на захватывание или от-
пускание объекта. К этой группе от-
носят ЗУ с пружинным приводом, ос-
нащаемые стопорными устройствами
и срабатывающие через такт. Разжи-
маются и зажимаются губкн пружин-
ных ЗУ благодаря взаимодействию их
с объектом манипулирования илн эле-
ментами внешнего оборудования (ана-
логично механизмам, используемым
в некоторых конструкциях шариковых
авторучек).
Жесткопрограммируемые ЗУ упра-
вляются СУ ПР. Величина переме-
щения губок, взаимное расположение
рабочих элементов, усилие зажнмз
в таких ЗУ могут меняться в зависи-
мости от заданной программы, кото-
рая может управлять и действием вспо-
могательных технологических прн
способлений.
Адаптивные ЗУ — программируе
мые устройства, оснащенные различ
нымн датчиками внешней информация
(определения формы поверхности •<
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 байонет-
ного замка).
Пригодные для автоматической сме
ны ЗУ — устройства, у которых кон
струкцня базовых поверхностей обес
печнвает возможность их автома-
тического закрепления на руке
робота.
Конструкции захватных устройств
Механические захват-
ные 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). Раз-
жим рабочих элементов таких ЗУ
происходит при контакте с заготовкой,
из-за чего могут быть повреждены
поверхности детали илн зажимных
элементов. Деталь удерживается вслед-
ствие упругого воздействия зажимных
элементов, а высвобождается прннуди-
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
157
тельноблагодаря дополнительным уст-
ройствам. Эти ЗУ применяют в усло-
виях массового производства прн ма-
нипулировании с объектами небольшой
массы н габаритных размеров.
Неприводные ЗУ со стопорными ме-
ханизмами, обеспечивающими чере-
дование циклов зажима и разжима
деталей, являются автономными, не
требуют специальных команд от си-
стемы управления н дополнительного
подвода энергии. Детали удержи-
ваются силой пружин вследствие эф-
фекта самозатягивания нли запираю-
щего 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. 2. Неуправляемые механические
ЗУ
Рис. 3. Неприводные меха-
нические ЗУ со стопорными
механизмами
1
158 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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 губ-
ки 1. Когда деталь удерживается губ-
ками ЗУ, планка 4 входит между
верхними концами губок 1, препятст-
вуя нх раскрытию. При укладке дета-
ли на разгрузочную позицию ЗУ пере-
мещается вниз до контакта детали с
поверхностью установки. Прн этом
головка 3 за счет упора 2 упирается
в деталь н останавливается, а корпус 7
продолжает опускаться. Планка 4
опускается н высвобождает губкн 1,
которые расходятся под действием
пружины 13. Одновременно срабаты-
вает стопорное устройство, состоящее
нз свободно вращающейся защелкн
11, которая размещена на осн 12, ниж-
ней втулки 9, которая закреплена на
корпусе 7, н верхней втулки 8. Втулка
8 имеет храповые зубья только снизу,
а втулка 9 имеет зубья сверху н снизу
н, кроме того, снабжена прорезью по
форме защелкн 11, у которой имеются
треугольные выступы, смещенные от-
носительно храповых зубьев. Прн
сближении корпуса 7 и головкн 3 за-
щелка входит в зацепление с верхними
храповыми зубьямн н поворачивается
на 45°. Когда корпус н головка расхо-
дятся, защелка входит в зацепление
с верхними храповыми зубьямн втул-
ки 9, поворачивается еще на 45° н ее
выступы 10 попадают в прорезь. Прн
этом запирающая планка 4 переме-
щается между верхними концами гу-
бок 1, обеспечивая зажим детали.
Чтобы разомкнуть систему, необ-
ходимо произвести еще одно сближе-
ние корпуса и головкн: защелка опять
войдет в зацепление с храповыми
зубьямн верхней втулки и повернется
на 45°, а когда корпус 7 н головка 3
станут расходиться, защелка 11 войдет
в зацепление с храповыми зубьямн
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 пру-
жинное ЗУ, предназначенное для за-
хвата деталей типа фланцев, зубчатых
колес н втулок из стопы.
На рис. 3, в показано узкодиапа
зонное (с разностью диаметров 1,5—
2,0 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 условняз
массового производства.
Командные ЗУ. Наиболее распро
странены конструкции клещевого типа
Движение губок обеспечивается пнев
мо-, гидро- нлн электроприводом
Преимущества пневмопривода — пре
стота, удобство подвода энергии (один
шланг), отсутствие течн, легкость ре-
гулирования усилия зажима, возмож
ность использования в агрессивны-
средах н зонах высоких температур
Недостаток — большие габаритные
размеры прн сравнительно малых уси-
лиях зажима. Гидропривод широко
применяют, так как он обеспечивает
значительные усилия зажима при ма-
лых габаритных размерах н его можно
легко регулировать. Электропривод
ввиду сравнительной сложности пока
применяют ограниченно.
Широкое применение получили кле-
щевые командные ЗУ с рычажными
передаточными механизмами, обеспе
чнвающимн выигрыш в уенлнн за-
жима детали.
На рис. 4 показаны клещевые ЗУ
с гидроприводом н системой лома-
ющихся рычагов, дающей значитель-
ное 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
и 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 регулиро-
ваться винтом, что позволяет изменять
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
159
V 'г) '
Рнс. 4. Клещевые механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами
^ис. 5. Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными
механизмами и пневматическим приводом
160
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 6. Широкодиапазоиные центрирующие ЗУ с реечными передаточным <
механизмами для деталей типа тел вращения
взаимное расположение губок. На
рис. 4, г приведена конструкция ЗУ,
где для удержания детали исполь-
зуется усилие упругой деформации
«пальцев».
На рис. 5, а показана схема пневма-
тического рычажного ЗУ со сменными
рабочими губками, что позволяет ис-
пользовать его для работы с объектами
различной формы. Аналогичное ЗУ
для фланцев и колец показано иа
рис. 5, б: иа штоке 4 пневмоцилиндра 1
установлена планка 5, иа которой шар-
нирно закреплены тяги 2, связанные
с поворотными рычагами 3. К рычагам
крепятся держатели 6, несущие смен-
ные губки 7. Переналадка на другой
диапазон захватываемых поверхно-
стей осуществляется путем переста-
новки 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 параллелг
ным перемещением губок. К корпусу
шарнирно крепятся рычаги 1. В hi
правляющих корпуса перемещаете
тяга 4, связанная с приводом, иа w
торой закреплены оси рычагов 2 и
К средним точкам рычагов 2 присоед)
иены 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
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
161
лии зажима объекта. На рис. 6 пред-
ставлены примеры конструкций рееч-
ных шарикодиапазонных ЗУ для дета-
лей 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 по-
парно в зацепление с рейками 3, кото-
рые связаны рычагами 4, образую-
щими шарнирный параллелограмм.
Рычаги 4 шарнирно связаны с тягой 2
привода. Такое устройство обеспечи-
вает независимую работу каждой пары
губок, что необходимо для захватыва-
ния и центрирования ступенчатых
валов. Участки 5 профиля губок имеют
меньшую толщину по сравнению с тол-
щиной участков 6. Это обеспечивает
подхватывание и центрирование дета-
лей, расположенных с угловым сме-
щением, а также гарантирует центри-
рование ступенчатой детали.
На рис. 6, б показано двухпозицион-
ное центрирующее широкодиапазон-
иое ЗУ для валов, сокращающее цикл
установки-снятия заготовок и обрабо-
танных деталей. ЗУ с заготовкой 11,
зажатой губками 10, сомкнутыми под
действием пружины 8, переносится на
линию центров станка. При этом губки
ЗУ на позиции II под действием тол-
кателя 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, вслед-
ствие чего губки позиции /I сжи-
маются, захватывая обработанную де-
таль. После высвобождения детали
из патрона (центров) станка враще-
нием шпинделя 5 через коническую
шестерню 6 н зубчатый сектор 2 кор-
пус 7 с губками поворачивается вокруг
оси 12 так, что позиция I занимает
положение позиции II, и заготовка 11
может быть установлена в патрон или
центра станка.
На рис. 6, в, г показаны двухпаль-
цевые центрирующие широкодиапазон-
ные ЗУ, принцип действия которых
аналогичен описанному выше. Устрой-
ство на рис. 6, г отличается тем, что
одна из его губок укороченная, чем
обеспечивается компактность конст-
рукции и достигаются меньшие за-
зоры между деталями, лежащими в
ориентирующей таре. Однако для та-
ких конструкций требуется более точ-
ное совмещение осей симметрии ЗУ и
детали перед ее зажимом.
Ьис.
типа
7. Центрирующие ЗУ с реечными передаточными механизмами для деталей
। фланцев, дисков, зубчатых колес и т. п.
6 Козырев ГО. Г.
162
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Центрирующее широкодиапазонное
ЗУ (рис. 7, а) оснащено тремя рабо-
чими губками специального профиля,
на которых выполнены зубчатые сек-
торы. Две губки 1 и 3 свободно сидят
на общей оси. Зубчатые секторы губок
1 и 4 сцеплены с одинаковыми шестер-
нями 6 и 8, которые находятся в за-
цеплении 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 цен-
тру ЗУ на равные углы, центрируя
деталь.
Центрирующее узкодиапазонное
двухпозиционное ЗУ последователь-
ного действия для фланцев (рис 7, 6)
имеет удлиненный прямоугольный
корпус 5, у которого с двух сторон
выполнены две пары направляющих.
В направляющих перемещаются ли-
нейки 6, 10, 13, 14 с рифлениями,
к которым винтами крепятся призмы
1, 2, 3, 4. На каждой стороне линейки
попарно сцеплены между собой по-
средством реек и срезанных зубча-
тых колес 7 и 12. Такое соединение
обусловливает встречное движение
призм и центрирует детали. Линейки
6 и 10 приводятся в движение гидро-
цилиндрами 8 и 9, встроенными в ЗУ.
Ход призм, ограниченный ходом ци-
линдров, определяет диапазон ЗУ в
пределах одной размерной наладки.
Переналадка с размера на размер
производится перезакреплением призм.
Одна из позиций ЗУ применяется в ка-
честве загрузочной, вторая — в каче-
стве разгрузочной. Места позиций ме-
няют поворотом ЗУ на 180°. К руке
робота ЗУ подвешено на цапфах 11
так, что может отклоняться на неболь-
шой 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, пока-
заны на рис. 8. В конструкции на
рис. 8, а движение зажима детали от
центрального валика /, на котором
укреплена солнечная шестерня пла-
нетарной передачи, передается водилу,
а от него через конические шестерни
2 — двум зубчатым колесам 3, свя-
занным с криволинейными рейками 4.
Рейки нарезаны на планках, замыка-
ющих шарнирные четырехзвенники,
к которым крепятся губки 5. Конст-
рукция 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 при-
вода ЗУ. Рычаги попарно (2, 3 и 4, 5)
соединены с планками 7 и 8, несущими
зажимные губки 9, и вместе с корпу-
сом 1 образуют два шарнирных па-
раллелограмма, обеспечивающих. пря-
молинейное симметричное перемеще-
ние губок, и, следовательно, центри-
рование коробчатых и плоских дета-
лей (с губками 9) или тел вращения
с разной ориентацией осей (с губками
10).
Конструкции ЗУ с клиновыми пере-
дачами показаны в табл. 1. Устрой-
ство, приведенное на эскизе 2.2, бла-
годаря клину, имеющему симметрич-
ные скосы, центрирует захваченную
деталь. На эскизе 3.3 показана кон-
струкция нецентрирующего ЗУ, при-
меняемого в автоматических загрузчи-
ках листоштамповочных и горяче-
штамповочных прессов. Здесь одна из
губок выполнена неподвижной, а кли-
ном служит скос на заднем конце по-
воротной 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 кон-
струкции, приведенной на рис. 7, а.
Различия заключаются в применении
плоских губок, соединенных с пово-
ротными рычагами и сохраняющих
свое угловое положение благодаря
шарнирным параллелограммам, а так-
же в конструкции привода рычагов,
осуществляемого пневмодвигателем че-
рез червячные передачи. Между собой
ЗУ различаются характером крепле-
ния к руке робота. ЗУ типа Т закреп-
лено на пружинах, расположенных
симметрично относительно оси зажи-
маемого изделия, чем достигается при-
жим торца детали к базам во врем?
загрузки оборудования. ЗУ типа У
закреплено жестко, но имеет привод
который может поворачивать ЗУ вме
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
163
Рис. 8. Центрирующие широкодиапазонные
механические ЗУ с параллельным переме-
щением губок, осуществляемым комбина-
цией реечных и рычажных передач
сте с зажатым изделием вокруг оси
симметрии на некоторый угол. Такая
коррекция бывает необходима при
обработке корпусных деталей для ком-
пенсации их поворота, который проис-
ходит при переносе деталей роботом с
позиции на позицию. ЗУ типа ТМ
имеет и пружинную подвеску, и меха-
низм поворота.
ЗУ типов D представляют собой
клещевые конструкции с пневмопри-
водом, у которых расположение осей
не остается постоянным у захваченных
деталей разных размеров. Погрешности
при необходимости корректируются
перепрограммированием перемещений
руки ПР. Устройства и D2 — двух-
позиционные, состоят из пары одина-
ковых по конструкции ЗУ: разгрузоч-
ного и загрузочного. Загрузочное ЗУ
Подвешено к руке на симметрично рас-
положенных пружинах для прижима
торца заготовки к базам оборудования,
а разгрузочное ЗУ закреплено жестко.
По конструкции типы 2?! и D2 разли-
чаются расположением загрузочного
И разгрузочного ЗУ. В устройстве £)а
6*
зажимные призмы перемещаются вдоль
продольной оси руки робота. Устрой-
ство Dt является зеркальным отобра-
жением устройства Ь3.
Жесткопрограммируемые механи-
ческие ЗУ отличаются возможностью
программирования ширины раскры-
тия губок. Многие из описанных выше
широкодиапазонных устройств (см.
рис. 5, а; 7, а и 8) при оснащении соот-
ветствующим приводом могут работать
в таком режиме. Программирование
ширины раскрытия губок дает возмож-
ность более тесно укладывать детали
в ориентирующих магазинах, рабо-
тать с деталями разных типоразмеров,
облегчает сенсорное оснащение ЗУ
и расширяет их функциональные воз-
можности.
Вакуумные и электро-
магнитные захватные
устройства. Сравнительные ха-
рактеристики электромагнитных и ва-
куумных ЗУ приведены иас. 165. Вид-
но, что вакуумные захватные ус-
тройства являются более универсаль-
ными.
164
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 9. Гамма центрирующих механи-
ческих захватных устройств Fujitsu
Fenuc Ltd (Япония):
а — тип Т; б — тип М; е — тип ТМ; г —
тип Dt; д — тип D»; е — тип D,; ж —
тип D4
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
165
Сравнительные характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ:
Электромагнитные ЗУ Вакуумные ЗУ
Пригодны только для намагничи- вающихся материалов Пригодны только для плоских и ровных поверхностей для всех мате- риалов
Возможна большая сила притяже- ния на единицу поверхности Обеспечивают ограниченную силу притяжения для данной площади
Высокая точность базирования бла- годаря жесткости сердечника Пониженная точность базирова- ния 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 изго- товлены потребителем Конструкция более сложная: не- обходима герметичность соединений, требуются присоски и трубопроводы
Катушки нагреваются, ио кон- струкция долговечна Срок работы конструкции ограни- чен
Основными элементами вакуумных
ЗУ являются присоски и устройства
Для создания вакуума. Простой и рас-
пространенный способ создания ва-
куума — с помощью эжекторов. Раз-
режение 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 по-
казано устройство с четырьмя при-
сосками, где разрежение создается
эжектором, общим для всех присосок и
установленным на раме захвата. В кон-
струкциях нецентрирующих вакуум-
ных ЗУ, приведенных в этой же таб-
лице, эжекторы установлены на каж-
дой присоске, причем они выполняют
также роль присоединительной арма-
туры воздухопровода.
Электромагнитные ЗУ (см. эскизы
3.5 и 4.5 табл. 1) часто компонуют из
небольших электромагнитов, устанав-
ливаемых на общей раме. Такие уст-
ройства обычно применяют для пере-
tfjfj КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 10. Элементы вакуумных и электромагнитных ЗУ
носа фасонных, круглых, ребристых и
решетчатых поверхностей, захватить
которые вакуумными ЗУ затрудни-
тельно или невозможно. Иногда при-
меняют ЗУ с постоянными магнитами,
но в этом случае необходимы устрой-
ства для удержания детали на позиции
разгрузки или оснащение ЗУ специ-
альными сбрасывателями.
Подъемные электромагниты
(рис. 10, б) состоят из корпуса 3, вну-
три которого размещены катушки маг-
нита 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 опо-
рой, которую можно закреплять к па-
трубку в любом положении. Обычно
для захвата детали применяют не-
сколько присосок.
Устройство для крепления удержи-
вающих элементов (рис. 10, е) содер-
жит корпус 4 с отверстиями, в которые
помещены резьбовые втулки 8 с попе-
речно 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 кор-
пуса 4, можно в широких пределах
менять относительное расположение
захватных элементов.
Захватные устройствам
эластичными камерами
применяют для переноса хрупких из-
делий небольшой массы, имеющих не-
правильную форму или значительные
отклонения формы и размеров. Дей-
ствие ЗУ основано на деформации эла-
стичной камеры под действием давле-
ния воздуха или жидкости. На эскизе
2.6 табл. 1 показано двухместное ЗУ
для переноса бутылок, а на эскизе 5.6—
захватные устройства
167
устройство с эластичными пальцами.
Внутренняя часть поверхности паль-
цев менее эластична, чем наружная,
поэтому под действием давления воз-
духа или жидкости пальцы изгибаются
и прибегают к детали, повторяя ее
конфигурацию. ЗУ с эластичными ка-
мерами применяют для удержания
деталей как за наружную, так и за
внутреннюю поверхность.
Центрирующие ЗУ с расширяющи-
мися эластичными камерами пока-
заны на рис. 11. Камеру 4 крепят к кор-
пусу 1 через промежуточное кольцо 3
(или шайбу 6) гайкой 2 и винтом 5.
Сжатый воздух подается в камеру
через просверленные отверстия в кор-
пусе /. При подаче воздуха камера
раздувается и удерживает деталь за
внутреннюю (рис. 11, а) или наружную
поверхность (рис. 11. б).
В табл. 2 приведены основные раз-
меры ЗУ фирмы Simrit (ФРГ). Техни-
ческие характеристики ЗУ, соответ-
ствующие 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 эластич-
ных камер 1, соединенных с пневмопри-
водом посредством патрубков 3. У про-
Рис. 11. Центрирующие ЗУ с расши-
ряющимися эластичными камерами
Фирмы Simrit (ФРГ)
филя камер жесткость переменная, поэ-
тому при подаче сжатого воздуха каме-
ры изгибаются и прижимают захвачен-
ную деталь к базирующей призме.
Переналаживают ЗУ на другой типо-
размер изделия перестановкой камер в
пазах корпуса 4. Высоту расположения
призмы 2 регулируют резьбовым дер-
жателем 5.
В табл. 5 приведены основные раз-
меры ЗУ. Конструкция эластичных
изгибающихся камер и их размеры
приведены на рис. 12, б и в табл. 6.
При установке трех и более эластич-
ных камер на общем корпусе можно
получить различные базирующие ЗУ,
позволяющие удерживать объекты
произвольной формы: шары, электро-
лампы, корпуса телефонных аппаратов
и т. п.
Адаптивные захватные
устройства. В ряде случаев
ПР требуется оснащать датчиками
внешней информации: о наличии объек-
та манипулирования, его форме, разме-
рах, массе, состоянии поверхности,
усилии его удержания, степени воз-
можного проскальзывания и т. п. Ча-
сто наилучшим местом установки дат-
чиков является ЗУ. В зависимости от
сложности и характера решаемых за-
дач конструкция адаптивных ЗУ мо-
жет быть различной.
На рис. 13, а показаны общий вид
и схема экспериментального антропо-
морфного трехпалого ЗУ. Фаланги
пальцев трубчатые. Движения пере-
даются через пропущенные внутри
пальцев тросики, что делает конструк-
цию компактной. Фаланги сгибаются
на ±45° в каждом шарнире, поэтому
рабочая зона ЗУ больше, чем у челове-
ческой руки при той же длине пальцев.
11 степеней подвижности трехпалой
кисти обеспечивается благодаря дви-
гателям постоянного тока, которые
объединены в общий блок и вынесены
за пределы ЗУ. Длина троса, связы-
вающего шарнир пальца с приводом,
около 1700 мм. Масса ЗУ 240 г, грузо-
подъемность 0,5 кг. Согласованное
управление всеми приводами ЗУ —
сложная задача, которую решают пу-
тем приспосабливания части приводов
к работе остальных: движение ряда
приводов программируется, а осталь-
ные управляются по усилиям. При
168
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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. И, а) захватных устройств фирмы Simrit
(ФРГ) для удержания деталей за внутреннюю поверхность
Параметр Типоразмер
003 005 007 008 009 010 011
Рабочий диапазон измене- ния диаметров, мм Удерживающая сила, //, 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, б) захватных устройств фирмы Simrit (ФРГ)
для удержания деталей за наружную поверхность
Параметр Типоразмер
003 005 007 008 009 010 011
Рабочий диапазон измене- ния диаметров, мм Удерживающая сила, Н, при захвате деталей: 11-5 20—11 34—20 43—34 54—43 50—40 59—54
С ^ГП1П 50 95 180 260 240 210 180
с ^тах 50 120 220 330 380 220 220
этом активные и пассивные (по уси-
лиям) режимы чередуются в зависи-
мости от выполняемых операций.
Экспериментальное адаптивное ЗУ
МН-1 показано на рис. 13, б. На на-
ружных сторонах его губок установ-
лены шесть тактильных датчиков 3,
построенных на основе микропереклю-
чателей. С их помощью фиксируется
соприкосновение ЗУ с объектом. На
внутренней поверхности губок, на их
концах и на рычаге 1 между губками
установлено 17 потенциометрических
датчиков давления 2, 4 и 6. Два фото-
захватные устройства
169
’Рис. 12. Базирующие ЗУ с изгибающимися камерами фирмы Simrit (ФРГ)
для захватывания объектов за наружную поверхность
Рис. 13. Адаптивные захватные устройства
170
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
5. 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
в. 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
Dt 13 22 31 44
D2 15 25 36 51
к 24 49 69 97
Lt 10 13 19 26
диода 5 обеспечивают локацию объекта
и наведение ЗУ на него. ЗУ использо-
валось в экспериментах по поиску,
опознаванию и сборке объектов.
В ЗУ экспериментального ПР, раз-
работанного ЭНИМСом (рис. 13, в), пре-
дусмотрен выдвижной элемент /, не-
сущий силовой датчик 2, соединенный
с щупом 3. В торцах зажимных губок 4
помещены фотодальномеры 5. ЗУ обес-
печивает захватывание неориентиро-
ванно расположенных деталей типа
плоских дисков. Сначала при раскры-
тых губках и выдвинутом штыре 3 про-
водится сканирование поля располо-
жения деталей. При соприкосновении
щупа 3 с деталью с помощью датчика 2
определяется ее положение путем на-
хождения направления нормали к ци-
линдрической 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, которьк
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 про-
стейшие накопители в виде непо-
движных ложементов.
Адаптивные ЗУ широко применяют
при автоматизации сборочных опера-
ций.
Захватные устройства
с приспособлениями для
выполнения технологи-
ческих операций расши-
ряют область применения ПР и сокра-
щают цикл его работы. Такие ЗУ мо-
гут быть командными, жесткопрограм-
мируемыми или адаптивными. К их
числу можно отнести ЗУ, показанные
на рис. 9, которые оснащены приспо-
соблениями для локальных перемеще-
ний заготовок при загрузке металло-
режущих станков. Применяют ЗУ,
оснащенные соплами для очистки сжа-
тым воздухом поверхностей детали if
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 приспо-
соблением для измерения диаметра
обработанной детали. В пазу одной из
призматических губок ЗУ На плоских
пружинах подвешена призма. На ней
жестко закреплено сопло пневматиче-
ского измерителя. При изменении рас-
стояния между соплом и поверхностью
детали из-за колебаний ее размеров
изменяется расход воздуха в измери-
тельной системе.
На рис. 14, б показано вакуумное
ЗУ для съема изделий с термопласто-
автоматов, снабженное пневматиче-
скими ножницами для отрезки лит-
ника. Размещение приспособления для
отрезки непосредственно на ЗУ позво-
ляет совмещать во времени эту опе-
рацию с переносом изделия от термо-
пластоавтомата к таре (или к холо-
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
171
Рис. 14. ЗУ с приспособлениями для
выполнения технологических операций
дильной установке), а также произво-
дить отрезку литника до того, как ма-
териал затвердеет и приобретет склон-
ность к растрескиванию.
Особенно часто оснащают дополни-
тельными приспособлениями ЗУ, пред-
назначение для автоматизации сбо-
рочных операций, где требуется соче-
тание действий, связанных с перено-
сом и соединением деталей. В ряде слу-
чаев сам сборочный инструмент слу-
жит и захватным устройством.
Захватные устройства
и инструмент для выпол-
нения сборочных опера-
ций. Захватные устройства обеспе-
чивают присоединение деталей, изме-
нение положения, а также перенос де-
талей и собранного изделия. На
рис. 15 показано ЗУ для работы с дета-
лями типа корпусов и фланцев. К кор-
пусу 3 сверху крепят хвостовик 1
с фланцем 2 — элементы системы авто-
матической смены ЗУ, а сбоку — пнем-
моцилиидр 5, предназначенный для
раскрытия губок 9, которые для за-
жима детали сводятся пружиной 10.
Губки свободно поворачиваются на
осях, установленных в вилке, смонти-
рованной на поворотной плите 4. По-
ворот плиты вокруг оси х—х иа 90 и
180° осуществляется благодаря пере-
даче шестерня 6 — рейка 11, причем
рейка нарезана на конце тяги 7, соеди-
ненной болтом 8 со штоком гидро-или
пневмоцилиндра, размещенного вну-
три 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 смонти-
рован струйный датчик 14, подающий
команду иа останов руки ПР при под-
ходе к детали, расположенной в ма-
газине в виде стопы. Пневмоцнлиндр 5
и датчик 14 подключаются к силовой
и измерительной сетям и к пневмо-
электропреобразователю с помощью
пневморазъема, ответная часть кото-
рого установлена на фланце 2.
Рис. 15. Широкодиапазонное ЗУ для
выполнения сборочных операций с де-
талями типа валов, колец, корпусов
или фланцев
172
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 16. Инструмент для захватыва-
ния и монтажа подшипников в отвер-
стие базовой детали
Инструмент для выполнения сбо-
рочных операций достаточно разно-
образен. Ниже приведены примеры
отдельных конструктивных решений.
Соединение деталей по цилиндриче-
ским поверхностям — операция, наи-
более часто встречающаяся в машино-
строении (установка подшипников, ва-
лов, вкладышей и манжет в корпус).
Требуется высокая точность взаимного
расположения сопрягаемых поверхно-
стей и траектории перемещения или
компенсации погрешностей взаимного
расположения деталей.
Погрешности взаимного расположе-
ния компенсируют двумя принци-
пиально различными способами.
1. Активный способ — с примеие
иием датчиков, измеряющих усилия t
моменты, возникающие при сопряже
нии деталей, и выдающих команды нг
дополнительные перемещения испол
нительных узлов ПР и ЗУ.
2. 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» иа со-
прягаемых деталях необходимо иметь
соответствующие вспомогательные по-
верхности: фаски, скосы и т. п.
Первый способ наиболее универса
лен, однако требуется оснащение сбо-
рочного оборудования широким набо-
ром средств адаптации. Второй способ
менее универсален, но требуются
меньшие затраты времени на выполне-
ние сборочной операции, а сенсорное
оснащение ограничивается устройст-
вами 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 ком-
пенсации погрешностей по второму
способу при сопряжении жестких де-
талей. В корпусе 5 по направляющим
скольжения 7 и 9 перемещается рабо-
чий шток 10, головка 11 которого
связана со штоком гидроцилиидра
привода, расположенного внутри руки
ПР. Пневмодатчик 19, установленный
на стакане 4, подключен к пневмо-
разъему 6 воздухопровода 5. Он кон-
тролирует наличие в сборочном ин-
струменте монтируемой детали (под-
шипника).
Детали, подлежащие установке (ди-
ски, кольца, подшипники и т. п.),
устанавливают на начальной позиции
в кассетах. Сборочный инструмент,
установленный в руке ПР, размещается
иад первой верхней деталью соосно
с ней и опускается ходом руки ПР
вниз. При этом рабочий шток 10 на-
ходится в крайнем верхнем положе-
нии, а прессующий шток 16 висит на
упоре 14. Между монтируемой де-
талью (подшипником) и фланцем прес-
сующего штока расположен сепаратор
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
173
(диск 21 с шариками 20), прикреплен-
ный к штоку эластичной струной 22.
Монтируемая деталь 23 центрируется
и захватывается тремя подпружинен-
ными губками / 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 движе-
ние инструмента вниз прекращается,
и инструмент вместе с деталью 23
поднимается и перемещается иа сбо-
рочную позицию. Стакан 4 распола-
гается соосио отверстию в корпусе и
прижимается к его торцу. Усилие
прижима контролируется силовым дат-
чиком, 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 поверх-
ность упора 13, укрепленного на прес-
сующем штоке 16. Прессующий шток
по направляющим 15 и 17 перемещается
внутри стакана 4, который на сфери-
ческой опоре 2 вмонтирован в корпус 8
и предохранен от осевого перемеще-
ния стопорным кольцом 3, а от прово-
рота — штифтом 18. Перемещаясь
вниз, прессующий шток устанавли-
вает (запрессовывает) деталь 23 в от-
верстие базовой детали (корпуса).
Компенсация смещения осей сопря-
гаемых деталей происходит при ра-
диальном перемещении присоединяе-
мой детали под действием усилий,
возникающих при контакте заходных
фасок сопрягаемых поверхностей. Се-
паратор (20—21) уменьшает сопро-
тивление радиальному перемещению
детали.
Для надежного соединения деталей
несовпадение их осей не должно пре-
вышать 0,5 размера радиусной и 0,8
размера прямолинейной заходной фа-
ски (на той детали, где фаска большего
размера), а отклонение от перпенди-
кулярности торца (по которому бази-
руется рабочая часть сборочного ин-
струмента) 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 значитель-
ные (до 1,5 мм иа 100 мм) перекосы
монтируемой детали в приспособлении.
Переналадка инструмента, показан-
ного на рис. 16, заключается в регу-
лировании положения губок 1, усилий
их сжатия и положения датчика 19,
а также в установке сепаратора соот-
ветствующих размеров.
При монтаже деталей, одна из кото-
рых является нежесткой, несовпаде-
ние их осей компенсируется упругой
деформацией присоединяемой (нежест-
кой) детали или ее элементов. На
рис. 17 показан инструмент для за-
прессовки армированной резиновой уп-
лотнительной манжеты с пружиной
в гнездо базового корпуса. Инструмент
состоит из цилиндрического корпуса 1
с хвостовиком и фланцем для под-
Рис. 17. Инструмент для запрессовки
резиновой уплотнительной манжеты
до (а) и в момент (б) запрессовки.
Положение оправки инструмента от-
носительно манжеты до (в) и после
(а) насадки
174
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 18. Широкодиапазоииое вакуум-
ное ЗУ для установки прокладок
из листового материала
соединения к руке ПР. Внутри корпуса
расположена подпружиненная оправ-
ка 2, вылет которой ограничен упо-
ром 3. На оправке на двух полуосях 4,
проходящих через пазы 9 в корпусе 1,
смонтирован рычаг б, представляющий
собой полувтулку, несущую с одной
стороны щуп 5, а с другой — кула-
чок 7, взаимодействующий с закреп-
ленным иа оправке 2 пневмодатчиком 8.
При опускании инструмента в нако-
питель манжета 10 надевается иа
оправку 2, диаметр которой соответ
ствует диаметру уплотняемого вала,
и удерживается на ней силой трения
При этом манжета отжимает щуп 5.
Рычаг б 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-,
сборочной позиции, центрирует базо
вую деталь 12, а также служит на
правляющей для манжеты. При за-
прессовке манжеты оправка 2 упи
рается торцом в упор 11, а корпус 1,
продолжая двигаться вниз, сжимает
пружину и запрессовывает манжету
в гнездо. Затем инструмент переме-
щается вверх и удаляется из зоны
сборки.
При присоединении манжета цен-
трируется наружной (монтажной) по-
верхностью по заходной фаске f,
выполненной в отверстии базовой де-
тали. Смещение осей оправки и ман-
жеты не должно превышать размера
фаски С на оправке. Вылет оправки
выбирают в зависимости от конструк-
ции манжеты.
Применяя соответствующие насадки
иа корпусе 1 и оправке 2, можно
использовать инструмент, показанный
иа рис. 17, для запрессовки армирован-
ных резиновых уплотнительных ман
жет с наружным диаметром 32—
125 мм в гнезда базовых деталей типа
корпусов, крышек, стаканов и т. и.
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 ва-
куумных ЗУ. Вакуумные ЗУ обеспе-
чивают большую точность устаиова,
и их работа не зависит от материала
прокладок. На рис. 18 показано ва-
куумное ЗУ, выполненное в виде
цилиндрического корпуса 1, где за-
креплен сменный диск 5, в пазах
которого установлены присоски б с
эжекторами 12 и струйный датчик 7.
Число присосок выбирают в завися-
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
175
мости от формы, размеров и массы
прокладки. Воздух подается от си-
ловой пневмосети через ответную часть
пневморазъема 2, патрубок 3 и труб-
ки 9 в корпус 1, где размещен рас-
пределитель 4. К струйному датчику 7
воздух подается через патрубки 5
и 10. Струйный датчик 7 формирует
команды на останов руки ПР при кон-
такте присосок ЗУ с прокладкой 11
и на перемещение руки на сборочную
позицию. На исходной позиции про-
кладки располагаются стопой в ори-
ентирующем магазине. Инструмент пе-
реналаживается сменой дисков 5, уста-
новкой соответствующего числа при-
сосок и регулировкой их положения
в пазах дисков, а также перенастрой-
кой положения датчиков 7. При смене
дисков (три типоразмера) подобные
ЗУ могут быть использованы для ра-
боты с картонными и текстолитовыми
прокладками, имеющими размеры: D,
равный 28—37, 40—95, 100—220 мм
и соответственно Pj, равный 42—48,
54—110, 120—250 мм, а Р2, равный
55—65, 70—130, 145—280 мм.
Установка наружных и внутренних
плоских пружинных колец. Инструмент
для захватывания и установки наруж-
ных плоских пружинных колец в ка-
навки деталей типа валов показан на
рис. 19. Внутри корпуса 1 проходит
тяга 2, связанная с приводом, разме-
щенным 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, имею-
щих наклонный 12 и два горизонталь-
ных (13 и 14) участка, а в корпусе 1
вырезаны продольные пазы 4. Концы
штифта 7, соединенного с тягой 2,
через фигурные окна 6 входят в пазы 4.
На торце втулки 5 закреплена на-
садка 9, несущая подвижный упор 23,
Рис. 19. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наруж-
ных плоских пружинных колец по ГОСТ 13942—68 (конструкция ЭНИМС)
176
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
два регулируемых толкателя колец 15
и подпружиненный штырь 16 для уста-
новки монтируемого пружинного коль-
ца 17. Регулирование толкателей 15
осуществляется их передвижением в
пазах детали 20. Планка 22 служит
ограничителем поворота втулки 5.
Инструмент располагают иад кас-
сетой с ориентированными пружинны-
ми кольцами 17. Он опускается, ка-
саясь торцами насадки 9 и планки 19
на кольце 17. При этом установочные
штыри 16 и 18 входят в отверстия про-
ушин кольца 17. Пневмодатчик, за-
фиксировав наличие монтируемой де-
тали, формирует сигнал, включается
привод ЗУ, и тяга 2 движется вверх.
Штифт 7 поворачивает втулку 5 от-
носительно корпуса 1, разжимая мон-
тируемое кольцо 17 и возвратную
пружину 21, прикрепленную одним
концом к планке 22, установленной
на корпусе ЗУ, а другим — к на-
садке 9. При разжиме монтируемое
кольцо 17 фиксируется в углублении
на установочных штырях 16 и 18 под-
пружиненным упором 11, который
установлен на выдвижной скобе 10
и подводится под два регулируемых
толкателя 15. Затем инструмент пере-
мещается соосно валу, закрепленному
в сборочном приспособлении, и опу-
скается, надевая разжатое кольцо 17
иа вал до тех пор, пока изменится
сигнал пневмодатчика, что свидетель-
ствует о наличии канавки. При опуска-
нии тяги 2 штифт 7 освобождает фи-
гурные окна 6, вследствие чего втул-
ка 5 разворачивается под действием
возвратной пружины 21 и монтируе-
мого кольца 17, которое охватывает
канавку сопрягаемого вала. Продол-
жая опускаться, штифт 7 доходит до
горизонтальных участков фигурных
окон 6 и смещает втулку 5 вместе
с насадкой 9, которая с помощью
двух регулируемых толкателей 15
сталкивает монтируемое кольцо 17
в канавку вала, освобождая установоч-
ный штырь 18. Другой штырь 16,
высота которого превышает толщину
кольца 17, упирается в торец упора,
смонтированного в сборочном приспо-
соблении, и утапливается. При дви-
жении инструмента вверх все его эле-
менты занимают исходное положение.
Инструмент для захватывания и уста-
новки внутренних плоских пружинных
колец в выточки отверстий базовых
деталей (корпусов, крышек и т. п.)
показан на рис. 20. Внутри корпуса /
проходит тяга 2 со штифтом 6, в верх-
ней части которой ввернут наконеч
инк 13, соединяющий тягу с приводом.
Концы штифта 6 через два противо-
положных продольных паза 12, про-
резанных в корпусе 1, входят в фигур-
ные окна 5 внешней втулки 4, уста-
новленной через упорный подшипник 3
коаксиально относительно корпуса 1.
Между втулкой и корпусом установ-
лено пружинное кольцо 7, аналогич-
ное монтируемому пружинному коль-
цу 9, так, что один конец кольца 7
закреплен на корпусе, а другой — на
втулке 4. На боковой стороне корпу-
са 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 отвер-
стий в проушинах недеформироваиного
кольца 9 и задаетси пружинным коль-
цом 7. Длина штырей больше толщины
монтируемого кольца 9. На устано-
вочных штырях выполнены углубле-
ния 15, длина которых равна толщине
монтируемого кольца. На концах шты-
рей 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 опу-
скается до касания торцом втулки 4
плоскости верхнего кольца. При этом
установочные штыри 10 и 11 входят
в отверстия в проушинах монтируе-
мого кольца. При движении тяги 2
вверх штифт 6 поворачивает внешнюю
втулку 4 относительно корпуса 1,
сжимая пружинное кольцо 7 и монти-
руемое кольцо 9 (посредством шты-
рей 10 и 11), которое фиксируется
углублениями 15 этих штырей. Пру-
жинный упор 8 препятствует провиса-
нию и срыву монтируемого кольца.
Затем инструмент перемещается соосно
отверстию в базовой детали и опу-
скается в него, не доходя до выточки
на высоту установочного штыря 10.
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
177
fa
Рис. 20. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки от-
верстий 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 коль-
цо 9 в выточку, освобождая при этом
, Установочный штырь 10. Штырь 11
утапливается специальным упором,
расположенным в сборочном приспо-
соблении, и выходит из контакта с коль-
• Цом 9, которое, разжимаясь, устанав-
£ Ливается в выточке внутреннего от-
верстия базовой детали. При дви-
1 Ленин инструмента вверх втулка 4
: П°Д действием пружинного кольца 7
поворачивается и занимает исходное
положение.
Инструмент для сборки, резьбовых
соединений показан на рис. 21. Ин-
струмент предназначен для захвата,
наживления и завинчивания винтов.
В корпусе 9 размещен пневмодвига-
тель с ударным механизмом. Корпус
прикреплен к хвостовику 5. Пневмо-
разъем 22 и трубопровод 21 служат
для подачи воздуха из сети к пневмо-
двигателю, который вращает шпин-
дель 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 клю-
ча 12 относительно корпуса. В корпусе
расположены переключатель реверса
178
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 21. Инструмент для автоматиче-
ской сборки резьбовых соединений
(конструкция ЭНИМС)
со штоком 24 и кольцо реверса 5
с каналами 7. В зависимости от поло-
жения кольца 8 воздух подается в один
из каналов, обеспечивая «правое» или
«левое» вращение шпинделя. Тяга 2
фиксируется в хвостовике от про-
ворота винтом 26, скользящим по
пазу 25 при осевом перемещении
тяги. На тяге также выполнен винто-
вой 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 переме-
щение тяги выполняется с помощью
штока гидро- или пневмоцилиндра,
который располагается внутри руки
ПР. На торцовом ключе выполнена
гнездо 18, соответствующее по форме
головке винта, и кольцевой выступ 19,
соединенный посредством шлангов 14
и 16 с расположенной на фланце 6
нижней частью 23 пневморазъема.
Завинчивание винта контролируется
по относительному положению тор-
цового ключа и корпуса.
Винт захватывается из накопителя
магнитным элементом 17 и подносится
к базовой детали. Сжатый воздух через
пневморазъем 22 и трубопровод 21
поступает к пневмодвигателю. Шпин-
дель 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 элемен-
том 17 утапливается в гнезде 18 за-
винчиваемым винтом, входящим в это
гнездо. Перемещение руки ПР и шпин-
деля в осевом направлении продол-
жается и тогда, когда вследствие ка-
ких-либо причин соединения не про-
изошло, например винт заклинило.
В этом случае торцовый ключ, оста-
ваясь неподвижным в осевом направ
леиии, кольцевым выступом 19 взаимо-
действует с датчиком 15. При этом
давление в измерительном канале пнев-
модатчика повышается и подается
команда на прекращение осевого пере-
мещения шпинделя в течение заданного
времени. Если по прошествии опре-
деленного времени сигнал исчезнет
(прокручивающийся торцовый ключ
сместится вместе с болтом и кольце-
вой выступ 19 «откроет» датчик), тс
поступит команда на дальнейшее осе-
вое перемещение на заданную глу-
бину свинчивания. Если после вы-
держки времени пневмодатчик оста-
нется включенным, то от системы
управления роботом поступит сигнал
на реверс и отвод инструмента.
Крепление захватиых устройств (см.
ГОСТ 26063—84). Конструкция
мест крепления ЗУ. Реко-
мендуются два исполнения мест креп-
ления ЗУ: сменные и быстросменные.
Конструкции мест крепления и раз-
мерные ряды разнообразны. В РТМ
2 Р00-1—78 в качестве конструктив-
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
179
Исполнение I
исполнение JT
Рис. 22. Места креплений сменных ЗУ (размеры см. табл, 7) согласно РТМ 2
Р00-1—78
ного исполнения мест крепления смен-
ных ЗУ рекомендовано фланцевое креп-
ление, причем на руке ПР выполняется
фланец с центрирующим отверстием
по оси и с резьбовыми отверстиями
вокруг него. Такая конструкция по-
зволяет размещать часть элементов
ЗУ внутри руки ПР, осуществлять
связь ЗУ, не имеющих встроенного
привода, с приводом, находящимся в
руке, являясь при этом простой и уни-
версальной. Предусмотрено два испол-
нения фланцев: круглой и квадратной
формы, причем координаты резьбовых
отверстий в обоих случаях остаются
постоянными (для данного типоразме-
ра) и оба исполнения креплений —
взаимозаменяемы (рис. 22 и табл. 7).
РТМ 2 Р00-1—78 рекомендует байо-
нетное крепление, которое может ис-
7. Основные размеры (мм) мест крепления сменных захватных устройств согласно
РТМ 2 Р00-1 —78 (см. рис. 22)
d 1, не ме- нее D, не менее А t п * Сторона квадрата (исполне- ние)
Испол- нение I Испол- нение 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
90 110 М10 15 144 130 8 4 НО
120 1'40 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 1 230
* Число крепежных отверстий.
Примечания. 1. Отклонение центрального угла между осями крепеж-
ных отверстий по ГОСТ 14140—81.
2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение ка-
рМавки размером /гх/ необязательно.
180
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рнс. 23. Места креплений быстросмен-
ных ЗУ (размеры см. табл. 8):
1 — гнездо, выполненное в руке робота;
2 — хвостовик захватного устройства: 3 —
приспособление угловой фиксации захват-
ного 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 поворачи-
вается на 90° (см. вид А—Л), и упор 3
заскакивает в отверстие, выполненное
иа фланце ЗУ. Для смены 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 ре-
гламентируются. Основные размеры
узла крепления, выполненного в со-
ответствии 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 смены ЗУ
выполняется на основе нормализован-
8. Основные размеры (мм) мест
крепления быстросменных захватных
устройств, согласно РТМ 2 Р00-1—7Г
(см. рис. 23)
d D L 1г 1. Вг в,
20 32 40 7 6 20 21
30 44 60 9 8 30 31 •
40 56 85 9 8 40 41
50 68 100 9 8 50 51
60 80 120 11 10 60 61
9. Допустимые крутящие моменты
(Н-м) для мест крепления сменных
захватных устройств согласно РТМ 2
Р00-1—78 (см. рнс. 22)__________
Испол- нение Диаметр базового отверстия, мм
10 20 40 60
I 4 12 30 80
II 4,4 12 30 80
Испол- нение Диаметр базового отверстия, мм
90 120 £60 200
I 310 400 770 1845
II 180 230 440 1050
10. Допустимые изгибающие моменты
(Н-м) в местах крепления сменных
захватных устройств (см. рис. 22)
Испол- нение Диаметр базового отверстия, мм
10 20 40 60
I 20 50 140 400
II 20 50 140 400
Испол- нение Диаметр базового отверстия, мм
90 120 160 200
I 1300 1700 3300 7800
II 900 1100 2200 5200
г
I
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
181
ного быстросменного крепления соглас-
но рнс. 23. Схема механизма представ-
лена на рис. 24. ЗУ, предназначенные
для автоматической смены, помещают-
ся в магазинное устройство, которое
может быть выполнено в виде непо-
движной стойки нлн поворотного диска
с соответствующими гнездами 1. Каж-
дое ЗУ опирается на торцовую по-
верхность стойки фланцем 8 и цен-
трируется 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 робо-
та 7 осуществляется фиксатором, ко-
торый представляет собой подпружи-
ненную 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 раскры-
тием байонетного замка (схема соот-
ветствует взятию ЗУ из магазина).
Поскольку штифт 2 магазина входит
в тот же паз 10 фланца 8, что и ролнк
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 необ-
ходимо для раскрытия байонетного
замка. При повороте руки 7 на угол 90°
ролик 3 отжатого фиксатора катится
по поверхности фланца 8. После пово-
рота на угол 90? рука 7 уходит
вверх, оставляя ЗУ в гнезде магази-
на 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 поверх-
ности 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.
кк
Рис. 24. Механизм автоматической
смены ЗУ (конструкция ЭНИМС)
Расчет захватных устройств. М е-
ханическне захватные
устройства. Расчет механиче-
ских ЗУ включает нахождение сил,
действующих в местах контакта заго-
товки н губок; определение усилий
привода; проверку отсутствия повре-
ждений поверхности детали прн за-
хватывании; расчет на прочность де-
талей ЗУ. Последний расчет ведется
по обычным методикам расчета дета-
лей машин. Кроме того, приводится
методика построения профиля центри-
рующих поворотных губок ЗУ согласно
рис. 6.
Расчет сил, действующих в местах
контакта захватного устройства с объ-
ектами манипулирования, ведется по
формулам табл. 11. Различают следую-
щие схемы удержания объекта в ме-
ханическом ЗУ:
деталь поддерживается губкой ЗУ,
силы трения мало влияют на меха-
низм удержания детали (схема 4
в табл. 11);
деталь удерживается благодаря за-
пирающему действию губок при огра-
ниченном влиянии сил трения (схе-
ма 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
J82 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
11. Формулы дли расчета сил, девствующих в местах контакта заготовки и
элементов захвата
Расчетная схема
Эскиз
i
С
10 1К2
2 е
£ о
Ж к
Расчетные формулы
1
Для a
д. = 4- c-
Для б
p;
2
sin 0 [sin фу — ЗШфй —
— р (cos фу — cos фй)]—
-----— (1 — g2) sin (фу — Фй)
м, _ р У________________________________
‘ Кп (1 — p.a)[sin(?1 —ф2) 4-
+ sin (ф2 — ф3) + sin (фз — ф1)]
где I, j, k~ 1, 2, 3; j k.
3
0 = 0
Nt = - -
sin (фу — фй)
sin (ф! — ф2 4- sin (ф2 — ф3) +
+ з!п(ф3—Ф1)
где i, j, k — 1, 2, 3; i j ф k.
4
sin фу — geos фу
1 ~ n sin (Ф1 + ф2) — 2yi cos (Ф1 + ф2) ’
где i, j = 1, 2; i j.
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
183
Продолжение табл. 11
Обозначения. Q — расчетная нагрузка, I — размер захвата; с —
расстояние от точки приложения нагрузки до рассматриваемой губки захвата;
Цп — реакция на п-ю губку захвата; 0 — угол между осью заготовки и силой
Л1( — усилие контактирования между заготовкой и губкой; ф; — угол между
проекцией силы иа плоскость и силой Nf, ц — коэффициент трення губки за-
хвата 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 из-
меняться. Поэтому расчет должен ве-
стись для критического случая на-
грузок.
Расчет усилий привода ведется по
формулам табл. 12, где рассмотрены
примеры применения клиновых, ры-
чажных и реечных передаточных ме-
ханизмов.
Определение напряжений на поверх-
ностях контакта ЗУ с объектом мани-
пулирования может потребоваться как
при расчете ЗУ, так и при установле-
нии возможности повреждения объекта
при его захватывании и удержании.
В ряде случаев, особенно при удержа-
нии детали благодаря силам трения,
Усилия, действующие в местах кон-
такта с ЗУ, бывают значительными.
Это может привести к повреждению
поверхности деталей, что недопустимо
пРи их чистовой обработке, или к по-
вреждению зажимных губок ЗУ. Кон-
тактные напряжения ак должны быть
меньше допустимых [сгк]. Формулы
определяющие напряжения на поверх-
ностях контакта заготовки с ЗУ,
приведены в табл. 13, значения коэф-
фициента т — в табл. 14.
Приведенный модуль упругости ма-
териалов £пр подсчитывают по фор-
муле
Р ___ ^заг^ЗУ
ПР ~ £заг + £3У ’
где Езаг — модуль упругости мате-
риала заготовки (объекта манипули-
рования); £зу — модуль упругости
материала губок ЗУ.
Построение профиля поворотных гу-
бок центрирующих клещевых захват-
ных устройств для деталей типа тел
вращения. К механическим ЗУ кле-
щевого типа, предназначенным для
манипулирования ступенчатыми ва-
лами и фланцами, часто предъявляются
требования обеспечения центрирова-
ния деталей при изменении их диа-
184 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
12. Формулы для расчета усилив привода для основных групп захватных устройств
Схема
Формула для определения сил Р (Н)
Общий случай
т
для симметричных губок
2M;tg(p + p) .
Ир
т = 2; т]р = 0,9; ₽ = 44-8°; р =
= 1°10' — при осях на подшипниках
скольжения; р = 3° — при осях на
подшипниках качения
i
Общий случай
т
У Alycosa
для симметричных губок
р ~> cos а
Ир :
Лр = 0,9-5-0,95
Реечный механизм Общий случай
Обозначения, т — число губок захвата; Му — удерживающий мо-
k
мент (Н*м) для /-й губки. Му = J] N/costp/ [a^ tg ф; ± — ц (сц ± tg ф; )];
i=l
— сила контакта, определяемая формулами табл. 11, Н; k — число точек
контакта; a/, ct- — расстояния от точки поворота губки до f-й точки контакта, м;
Ф/ — угол контакта, °; ц. — коэффициент трения между губкой и заготовкой;
р — приведенный угол трения, учитывающий сопротивление осей рычагов, °;
р — угол клина, °; Лр — коэффициент полезного действия механизма; b — раз-
мер рычага, м; a — угол рычага, °; тс — модуль сектора, м; zc — полное число
зубьев сектора.
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
185
13. Формулы для расчета контактных напряжений при захватывании заготовки
губками захватного устройства
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; т — коэффициент,
зависящий от отношения наименьшего радиуса к наибольшему из двух соприка-
сающихся поверхностей (см. табл. 14).
метров, происходящем в результате
обработки. Такие ЗУ оснащают по-
воротными губками криволинейной
формы (см. рис. 6). Губки должны
быть профилированы так, чтобы обес-
печивать в определенном диапазоне
Центрирование шеек вала (или фланца)
различного диаметра. Верхние части
губок делают одинаковой ширины,
а нижние срезают так, чтобы они за-
ходили одна за другую. Это позволяет
надежно центрировать вал даже в том
случае, когда в зоне действия губок
оказывается ступень с перепадом диа-
метров.
14. Значения коэффициента т
2г
в зависимости от отношения —т
а
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
186
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 25. Схема, поясняющая построе-
ние профиля поворотных губок цен-
трирующих клещевых ЗУ для деталей
типа тел вращения
Для точного центрирования заго-
товки профиль губок аппроксимирует-
ся дугами окружности. При этом по-
грешность центрирования
(Дтах — Дтт)4 tcf2 ft
4096/?3 ё ’
где £>тах, ^tnin — возможный перепад
диаметров зажимаемых деталей, мм;
R — радиус поворота губок, мм, Р —
угол, получаемый построением (рис. 25).
Исходными параметрами при по-
строении профиля губок являются
диапазон диаметров зажимаемых де-
талей (Dmax и Dmln) и централь-
ный угол между точками контакта
губок с деталью 2а. Рекомендуются
Omax/Omln = 2,5 и 2а = 40ч-50. По-
следовательность построения профиля
показана на рис. 25. Размер R между
центром зажимаемого вала и осью
поворота губки выбирается конструк-
тивно и должен быть больше dcp =
_ Отах + Отт р[3 Т0чек в к С очер-
чивают дуги профиля радиусами гг
и г2. Эти точки лежат на расстоянии
R/2 от оси поворота губки. Горизон-
тальная координата точек В и С
, Я л
определяется по формуле а = -g- ctga.
Радиусы дуг профиля губок:
r-i = R sin a —
r2 = R sin a + .
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 разньк
оси поворота (Аг и Л2), то 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 AjOA^) рекомендуете:
выбирать в пределах 0 <p (2a —
— 40°).
Захватные устройств;
с многозвенными паль
ц а м и. Пример конструкции адаптив
ного 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 даю'
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
Рис. 26. Адаптивное механическое ЗУ
с многозвенными пальцами:
а — кинематическая схема привода паль-
цев; б » звено пальца
ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
187
15. Формулы для проверки условий удержания детали
вакуумными и магнитными захватами
Расчетная схема Расчетные формулы
/Ку) # //УЧ;*' 'У 'д V77? “(mM2 e^9o+acos0)> > g sin <р0 sin 0О + a sin ф sin 0; (mU Scos0o + acos0)> > g cos фо sin 0O + a cos ф sin 0
V . 9_/а уч тд Ф = Фо = 90°j Р(тМ2 Scos0o+acos0)> > | g sin 0O + a sin 0 |
£ < тд Фо = Ф = 90°; 0O = 0°; ’‘(i ₽ + acos0)>asin0
1 тд Фо = ф = 90°; 0O = 90°; ’‘(mjt, ac°s 9) >g + *sin0
jL к тд Фо = Ф = 90°; 0O = 0 = 0°; •ft, >g + «
Обозначения, р — сила вакуумного или магнитного притяжения, Н;
т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а — ускоре-
ние захвата, м/с; 6 — угол (°) между вектором ускорения и осью г, совпадающей
с осью захвата; ф — угол (°) между проекцией ускорения на плоскость перпен-
дикулярно к оси г н осью у; р — коэффициент треиия между заготовкой в захва-
том (для металлических захватов и стальных заготовок ц = 0,17; для резиновых
манжет и стальных заготовок р = 0,3); kx — коэффициент запаса; kt — коэффи-
циент, учитывающий смещение точки приложения подъемной силы и центра
тяжести заготовки ^для круглых захватов kt = , где г — средний радиус
уплотнительной поверхности захвата, Дх — смещение осв захвата в центра тя-
жести заготовки^.
188
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
щие одинаковые диаметры. При подаче
команды на захват объекта трос 3
натягивается, создавая крутящий мо-
мент в первом звене до соприкоснове-
ния его с объектом. Затем крутящий
момент передается следующему звену
и так до последовательного охвата
объекта всеми звеньями ЗУ. После
завершения охвата объекта необхо-
димое давление q звеньев на объект
может быть получено дальнейшим на-
тяжением троса 3 с усилием Ро. Давле-
ние на единицу ширины звена при
равной длине всех звеньев /$ = / =
= const и равном диаметре больших
шкивов 4: q = —--- ° Ро, где п~
п(п+1)/а
число звеньев; D — диаметр больших
шкивов 4; I — длина звеньев пальца;
Ро — сила натяжения троса 3 (см.
рис. 26).
Вакуумные и магнитные
захватные устройства. Ва-
куумные захватные устройства. Сила
вакуумного притяжения Рв. п =
= МзУ (Да — Дв). где *р = 0.85 —
коэффициент, учитывающий возмож-
ное изменение атмосферного давления
и свойств уплотнителя; Fyy — эффек-
тивная площадь действия захватного
устройства; ра — атмосферное давле-
ние; Дв — остаточное давление в ка-
мере присосов; Рв. п — удерживающее
усилие захватного устройства.
Для вакуумных захватных устройств
с уплотнительным кольцом, соединен-
ных с вакуумным насосом, давление
внутри полости присосов принимают
равным давлению разрежения, созда-
ваемому насосом. Для вакуумных за-
хватных устройств без уплотнитель-
ного кольца и для неуправляемых
ЗУ с уплотнительным кольцом раз-
ность давлений принимают ра — рв =
= (0,03+0,035) МПа.
Для круглых ЗУ с уплотнительным
кольцом Дзу = (0,6+0,7) Fa, где
Fa — площадь поверхности, ограни-
ченная наружной линией контакта ЗУ
с объектом манипулирования.
Магнитные захватные устройства.
Сила притяжения электромагнита оп-
ределяется формулой Максвелла Ра ~
(In)2 .
- •где“•
пер-витков обмотки; F — площадь по-
верхности соприкосновения груза с по
люсами электромагнита; RB, RM —
магнитное сопротивление на участках
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 функ-
ционального назначения ПР. Основ
ными факторами, определяющими вы
бор типа привода, являются назначе
ние и условия эксплуатации ПР, гру
зоподъемность и требуемые динамиче-
ские характеристики конструкции, вид
системы управления. Независимо от
вида привода к нему предъявляются
следующие общие требования: мини-
мальные габаритные размеры и высо-
кие энергетические показатели, обес
печивающие большую величину отно
шения выходной мощности к массе;
возможность работы в режиме авто
матического управления и регулирова
ния с обеспечением оптимальных за
конов разгона и торможения при
минимальном времени переходных про-
цессов; быстродействие — осуществле-
ние движений исполнительных меха
низмов с высокими скоростями и ма-
лой погрешностью позиционирования;
малая масса элементов привода при
высоком КПД всей конструкции; обес-
печение безопасности (путем миними-
зации времени торможения, легкости
отключения привода и снятия прикла-
дываемого усилия, блокирования при-
вода и сохранения положения испол-
нительных механизмов при команде
«Стоп»); возможность встраивания си-
стем охлаждения и терморегулирова-
ния для обеспечения приемлемых те-
пловых режимов работы привода и
стабильности его характеристик; на-
дежность элементов конструкции; удоб-
ство монтажа, обслуживания, ремонта
и переналадки; низкий шум.
ПРИВ ОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
189
Промышленные роботы оснащают
электрическими, пневматическими и
гидравлическими приводами.
Элементы электроавтоматики и элек-
тропривода промышленных роботов.
Устройства электроавтоматики ПР
обеспечивают логическое преобразо-
вание выходных сигналов устройства
управления, а также сигналов датчи-
ков ПР н связанного с ним оборудова-
ния и устройств; силовое преобразова-
ние выходных сигналов устройства
управления до уровня, необходимого
для срабатывания соответствующих си-
ловых элементов (магниты, пускатели
и т. п.). Логическая и силовая части
электроавтоматики располагаются, как
правило, в электрическом шкафу, где
размещается и блок питания. В со-
став электроавтоматики входят дат-
чики различных типов (путевые вы-
ключатели, реле давления н т. п.),
обеспечивающие контроль отдельных
параметров работы ПР. Обычно эти
датчики используют для ограничения
перемещений отдельных звеньев меха-
нической системы, для фиксации ис-
ходного (нулевого) положении звеньев
по всем координатам, а также в каче-
стве датчиков положения при цик-
ловом управлении отдельными степе-
нями подвижности (зажим-разжим,
кантование захватного устройства и
т. п.)- Выбор типов датчиков опреде-
ляется условиями их работы. Бескон-
тактные путевые выключатели приме-
няют там, где частота включений до-
статочно высока. Контактные конеч-
ные выключатели применяют в качестве
аварийных для ограничения перемеще-
ний илн контрольных для проверки
исполнении цикловых команд по от-
дельным степеням подвижности. От
коротких замыканий и перегрева элек-
троаппаратуру и коммуникации за-
щищают автоматическими выключате-
лями, реле и предохранителями. Ха-
рактеристики различных типов уст-
ройств 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 устрой-
ство.
Широкое распространение получил
дискретный (шаговый) привод, имею-
щий две разновидности: привод с уп-
равляющим шаговым двигателем
(ШД) и промежуточным усилителем
момента, выполненным в виде следя-
щей гидравлической системы; привод
с силовым ШД, соединенным непо-
средственно с исполнительным меха-
низмом через механическую передачу
16. Технические данные конечных выключателей
Выключатель Ток Номиналь- ное напря- жение, В Номинальная сила тока продолжи- тельного режима, А (максимальная сила тока нагрузки, мА) Число циклов, млн (погреш- ность, 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 БТП-101-24 Постоянный 24 (83) (=Ы>,1)
(180) (±0,025)
190 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
17. Технические данные
автоматических выключателей
Выклю- чатель Число полю- сов Номи- нальная сила тока, А Число циклов
АК-63 АЕ-2000 1—3 1—3 0,6—63 10—100 25 000 80 000
Примечание. Напряже- ние, Б: 500 — при переменном токе; до 220 — при постоянном токе.
18. Технические данные
тепловых реле
Реле Номиналь- ная сила тока, А Предел ре- гулирования напряжения, Б
РТН-10 ^10 0,75—1,3
РТН-25 ==г25 0,75—1,3
19. Технические данные
магнитных пускателей
Пускатель
Наибольшая
мощность (кВт)
управляемого
электродвигате-
ля переменного
тока (частота
50 — 60 Гц
при напряжении
380 Б)
Число
циклов
под на-
грузкой ♦
ПМЕ-100
ПМЕ-200
4
10
1200
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 про-
стую и надежную схему управления.
Разработаны электродвигатели с пло-
ским и гладким роторами, позволяю-
щими повышать быстродействие и об-
ладающими 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
ной силой, что позволяет значительна
повысить показатели удельной мош.
иости и получить высокую кратность
тока и момента по отношению к нс
мииальиым.
Легкость регулирования, бесшух
иость, отсутствие трубопроводов, лег-
кость эиергоподводов, простота мог
тажа и наладки, достаточно высоки'
показатели надежности — положителг
иые стороны для применения электрс
привода в конструкциях ПР. Сдержи
вающим фактором являются низки,
показатели удельной мощности: для
применения в конструкциях ПР и
установки иепосредствеиио иа испо.
иительиых звеньях электродвигатель
должны иметь удельную мощиост
150 Вт/кг. Этим показателям в иаи
большей мере отвечают современные
электродвигатели постоянного тока с
возбуждением от постоянных магнитов
Асинхронные двигатели в приводах
ПР ие получили пока широкого рас
простраиеиия из-за сложности и вы
сокой стоимости электронных пре
образователей, обеспечивающих регу
лирование частоты вращения.
В табл. 20 приведены технически!
данные электронных преобразователей
предназначенных для регулирование
частоты вращения электродвигателей
В табл. 21—36 приведены основньа
технические данные электродвигат,-
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
меиеиие гидропривода в конструкция?
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
191
ПР в большом диапазоне грузоподъ-
емности (свыше 10 кг). К недостаткам
гидропривода относятся возможность
утечек и необходимость введения уст-
ройств для охлаждения рабочей жид-
кости.
В гидроприводах цикловых ПР при-
меняют следующие основные типы
исполнительных гидродвигателей, ко-
торые могут сочетаться с различными
конструкциями механических передач:
линейные гидроцилиндры с поступа-
тельным движением штока, поворот-
ные гидродвигатели с ограниченным
углом поворота выходного вала, ги-
дромоторы.
В табл. 38—42 приведены техниче-
ские данные гидродвигателей и ком-
плектных электрогидравлическнх при-
водов, выпускаемых в СССР и за ру-
бежом. В табл. 43—50 приведены тех-
нические данные исполнительных ги-
дродвигателей и комплектных гидро-
приводов, разработанных в СССР.
В гидроцилиндрах ЦРГ и поворот-
ных гидродвигателях ДПГ предусмо-
трена возможность регулирования ре-
жимов торможения в конце рабочего
хода. Рабочая жидкость — минераль-
ные масла вязкостью 12—250 мм2/с
со степенью очистки не грубее 14-го
класса по ГОСТ 17216—71. Темпера-
тура масел 0—60°.
Скорость перемещений исполнитель-
ных гидродвигателей регулируется
дросселями. Для запирания полостей
при выключении гидравлики приме-
няют гидрозамки клапанного типа или
блокирующие распределители с элек-
тро- или гидроуправлением.
В ПР с числовыми СПУ (позицион-
ными и контурными) нашли примене-
ние два типа комплектных гидропри-
водов: электрогидравлические следя-
щие приводы с линейными гидроцилин-
Драми (типа ПЭГС) и гидродвигателями
(поворотные приводы типа СП), ра-
ботающие по замкнутой схеме; элек-
трогидравлические шаговые приводы
вращения' и линейные электрогидрав-
лические шаговые приводы Г28-2.
Электрогидравлические следящие при-
воды ПЭГС и СП комплектуют элек- ,
трогидравлическими усилителями
УЭГ-8 или УЭГ-85 и встроенными дат-
чиками обратной связи по положению.
Рабочая жидкость — минеральные
масла вязкостью не 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 вы-
ходного звена. Поэтому при их при-
менении необходимо оснащать звенья
ПР дополнительными датчиками поло-
жения. Линейные электрогидравли-
ческие приводы Г28-2 могут комплекто-
ваться датчиками положения штока
цилиндра. Электрогидравлические ша-
говые приводы вращения Э32 Г18-2
применяют для осуществления зна-
чительных (свыше 2—3 м) перемещений
вспомогательных органов ПР в со-
четании с винтовыми или реечными
механическими передачами.
В гидроприводах ПР применяется
широкая номенклатура распредели-
тельной и контрольно-регулирующей
аппаратуры. Наибольшее распростра-
нение получила малогабаритная ап-
паратура с условным проходом до
6 мм. Питание гидросистем ПР —
от иасосных установок с непрерывным
или ступенчатым изменением подачи
рабочей жидкости. Широкое приме-
нение находят пневмогидравлические
аккумуляторы с эластичным раздели-
телем 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, связан-
ным с высокой скоростью срабатыва-
ния пневматических исполнительных
механизмов; относительной простотой
конструкции линейных пневмоцилин-
дров и поворотных пневмодвигателей,
способных реализовать требуемые дви-
жения без использования сложных
механических передач; сравнительной
легкостью реализации принципов агре-
гатно-модульного построения кон-
струкций ПР в широком диапазоне
компоновок механических систем; иа-
20. Технические данные электронных преобразователей
Страна (фирма) Привод Мощ- ность, кВт Диапа- зон из- менения частоты враще- ния, мин-1 Номи- нальная сила тока, А Силовая схема якорного пре- образователя Структурная схема привода Способ управле- ния группами вентилей Наличие реакто- ров Полоса пропуска- ния, Гц
США (Contravec) сюо 0,15— 1,4 1000 5—10 Транзисторная широтно- нмпульсная Двухконтур- ная с регу- лированием по току и скорости Широтно- импульс- ная мо- дуляция Нет —
ADB380 12—96 1000 30—240 Шести- импульсная тиристорная Раздель- ный 2 /
США (Lucas Нарег- Loop) HLV 8—20 500 50—150 Трехфазная, однополу- пернодная с уравнитель- ными токами
HLV 4 500 150 Двухфазная, однополу- пернодная
HLV 64 100 — Трехфазная, однополу- периодная
ФРГ (Bosh) D60 12 2000 40 Трех- импульсная тир исторная Незави- симый
D60 16 2000 60
Италия 122R 10—60 5000 75 Трехфазная, Раздель- ный 200 /
\
' ( Япония (Fujitsu Fanuc) / А20В ' 40 1000 116 Шестифазная двухполу- периодная Незави- симый
Франция (Sempar- beks) VAR До 0,3 1000 10 Транзисторная широтно- импульсная Широтно- импульс- ная мо- дуляция Нет
НРБ (ГХО ЭЛПРОМ) ЕВ 1,2—4,8 5000 10—80 Тиристорная трехимпульс- ная с регули- рованием уравнитель- ных токов Двухконтур- ная с подчи- ненным регу- лированием по току и скорости Раздель- ный 2 12
ЧССР (MES) PHR 0,8—4,6 10 000 25—250 Тиристорная трех импульс- ная с нулем С обратной связью по току 20
ПНР (ARENA) TNP 3,6—6 5000 30 Тиристорная трехимпульс- ная с регули- рованием уравнитель- ных токов С обратной связью по скорости 12
СРР (Электро- техника) 2—4,6 20 000 25—250 Тиристорная шестиимпульс- ная с нулем Двухконтур- ная с регу- лированием по току 2 20
СССР ЭТУ3602 До 30 кВт 1000 или 10 000 в зави- симости от испол- нения 10; 40; 100 Две трехфаз- ные мостовые Сглажи- вающий 1 или 2 33
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ * ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
Продолжение табл. 20
Страна (фирма) Привод Мощ- ность, кВт Диапа- зон из- менения частоты враще- ния, мин-1 Номи- нальная сила тока, А Силовая схема якорного пре- образователя Структурная схема привода Способ управле- ния группами веитилей Наличие реакто- ров Полоса пропуска- ния, Гц
СССР этзс (ЭТЗР) 11 1000 До 60 Две трехфазо- вые однополу- пернодные Одноконтур- ная с обрат- ной связью по скорости и упреждающим токоограниче- ннем Совмест- но согласо- ванное 2 20
ЭТ6 (6) До 11 10 000 До 100 Две шестифаз- ные нулевые Двухконтур- ное подчине- ние регули- руемого пара- метра L 2 40
ЭТ6-3 (2) 0,75; 1,1, 1,1; 1,1; 1,1 10 000 До 20 2 шт. на одном магнито- проводе, специ- ального изготов- ления 40
ПРП-1 ПРП-2 0,18— 0,55 1000 15 Транзистор- ный преобра Широтно- НМЛ ул i,< j Сглажи- вающие, специ- ального изготов- ления 70 /
зова тел ь с шнротно- импульсной модуляцией \\
ЭШИР-1 0,18— 0,75 0,18— 0,55 0,18— 1,5 1 000 10 000 30 000 в зави- симости от испол- нения 16 ная мо- дуляция Сглажи- вающие ЭШИР-1-1 80 Гц; ЭШИР-1-2 120 Гц
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 контур- ная подчинен- ного регули- рования Раздель- ное Сглажи- вающий 25
ЭТЗИ 0,05— 2,0 1000 и 10 000 20 Две трехфаз- ные нулевые Одноконтур- ная с обрат- ной связью по скорости и упреждающим токоограниче- нием Согласо- ванное Два уравни- тельных реакто- ра 18
Р4В До 0,09 10 000 До 6,5 Транзисторная широтно- импульсная Двухконтур- ная замкнутая по частоте вращения и току якоря двигателя Широтно- импульс- ная мо- дуляция Нет 70
Приме 2. Число ч а н и я. 1. Силовой трансформатор в комплект поставки рабочих квадрантов 4. не входит.
196
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
21. Технические данные асинхронных двигателей серии 4А (СССР)
Электро- двигатель Номинальный момент, Н*м Номинальная мощность, кВт Номинальная частота враще- ния, мин’1 Перегрузка по моменту Момент инерции, кг* м2 Температурная постоянная, мин Длина 1 Диаметр СО о СО S
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 18,6-10-4 100 194 120 4,5
4А63АЗУЗ 1,23 0,37 4,5 30,5- IO’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- Ю"4 120 300 186 17,4
4А80В2УЗ 7,33 2,2 6,5 85-Ю-4 120 320 186 20,4
4А90В2УЗ 10,00 3,0 6,5 1,41 • 10~4 120 350 208 28,7
4А10052УЗ 13,33 4,0 7,5 2,37-10-* 120 365 235 36,0
4А100Е2УЗ 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-Ю-4 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“* 100 300 218 17,4
4А80В4УЗ 10,00 1,5 5,0 1,33-ю-2 120 320 218 20,4
4А90Е4УЗ 14,33 2,2 6,0 2,24-10-* 120 350 243 28,7
4А10054УЗ 20,00 3,0 6,0 3,47-10-* 120 365 263 36,0
4А100Е4УЗ 23,33 4,0 6,0 4,5-10-* 120 395 263 42,0
4А112М4УЗ 36,67 5,5 7,0 7,0-10-* 120 452 260 56,0
22. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДП (СССР)
Электро- Номииаль- пьная ъ, кВт пьная враще- Я“1 0 X СО X « Момент Дли- на Диа- метр
двигатель ный момент, Н’ м СО X 0 X X s а >мнна. •.тота Я, МН1 >>>» а н и. я о 2-S инерции, КГ’ м2 — Я
О о X s « X х JG в* X О С 2 мм Е
ДП-35 6-10"2 0,025 3000 3,6 0,86-10-* 136 35 0,9
ДП-40 9,55-10-* 0,04 3000 4,5 1,9-10-» 145 40 1,1
ДП-50 14,3-10-* 0,06 3000 5,8 2,5-10-* 167 50 2,0
ДП-60 21,6-10-* 0,09 3000 7,5 5,5-10-* 187 60 2,9
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
197
23. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДПУ (СССР)
Электро- i « Ч « со * Номи- нальная Номи- нальная частота регрузка моменту Момент Дли- на Диа- метр
двигатель х S S с S М0Щ-. ность, кВт враще- ния , инерции, кг* м2 СО
О з ♦ X хХ мин”1 £ о К Е мм СО S
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 -10-3 180 180 180
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)
Электро- двигатель Номи- нальный момент, Н-м Номи- нальная мощ- ность, кВт Пере- грузка по мо- менту Момент инерции, кг* м2 Дли- иа Диа- метр Масса, кг
м и
ДК1-1.7 1,7 0,17 4,1 1,1 • 10-® 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""*.
25. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ДК-2 (СССР)
Номи- нальный Номи- нальная Пере- грузка Момент Длина Диаметр Масса,
двигатель момент, Н* м мощность, кВт по мо- менту инерции, кг* м2 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)
Электро- двигатель Номи- нальный момент, Н-м Номинальная мощность, кВт Перегрузка по моменту Момент инерции, КГ’ м2 Темпера- турная постоян- ная, мни Дли- на Диа- метр Масса, кг
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 *.
198
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
27. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии ПБВ-112
(СССР)
Электро- двигатель Номи- нальный момент. Н-м Номи- нальная частота враще- ния, мнн“* Перегрузка по моменту Момент инерции, кг- м8 Темпера- турная постоян- ная, МИИ Дли- на Диа- метр | Масса, кг
м м
ПБВ-1128 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 кБт.
28. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии А (СССР)
Электро- двига- е 3 s к . w ,» (альная сть, кВт Номи- нальная частота враще- эузка по гу Момент инерции, СК я а-: ?£ я ж Дли- иа Диа- метр Я
тель я ® h S х s 3- иия, МИН“* и х 11 о кг - м8 оГя в Р «J о У
° О X S м О X S Л о L s <У о S Н Е S мм S
90S-A 10 2,5 2500 11,2 0,008 30 564 168 32
90М-А 13 3,25 2500 11,2 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 И,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
29. Технические данные высокомоментных электродвигателей серии 59-80 (ПНР)
Электро- двигатель Номинальный момент, Н-м Номинальная мощность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, МИИ-1 Перегрузка по моменту Момент инерции, кг- м8 Темпера- турная постоян- ная, мин Длина, мм 1 Масса, кг
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
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
199
Продолжение табл. 29
Электро- двигатель Номинальный момент, Н-м Номинальная мощность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, МИИ"1 Перегрузка по моменту Момент инерции, КГ- м2 Темпера- турная постоян- ная, мин Длина, мм Масса, кг
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-К-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 СМУ (СРР)
Электро- двигатель Номи- нальный момент, Н-м Номи- нальная мощ- ность, кВт Пере- грузка по мо- менту Темпера- турная постоян- ная, 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-1.
31. Технические данные высокомомеитиых электродвигателей серии МВ
(НРБ)
Электро- двигатель Номинальный момент, Н-м Номинальная мощность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, мин~1 Перегрузка по моменту Температурная постоянная, мин Дли- иа Дна- метр Масса, кг
мм
23МВ 42СР 23 3,45 1500 8,3 30 — — —
35МВ 02СР 35 5,25 1500 8,5 30 740 220 70
47MB 02СР 47 6,11 1300 9,0 40 740 220 70
47МВ ОЗСР 47 6,11 1300 9,5 40 — — —
200
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл 3
Электро- двигатель Номинальный момент, Н* м Номинальная мощность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, MHH~i Перегрузка по | моменту Температурная постоянная, мнн Дли- на Диа- метр 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
32. Технические данные электродвигателей постоянного тока TF (Франция)
Электро- двига- тель Номинальный момент, Н* м Номинальная мощность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, МИИ“Х 1 Перегрузка по 1 моменту । Момент инер- ции, кг- м2 Темпера- турная постоян- ная, мин Дли- иа Диа- метр Масса, кг
м 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
33. Технические данные электродвигателей постоянного тока серин 444 (ФРГ)
Электро- двига- тель Номи- нальный момент, Н-м Номи- нальная мощ- ность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, мин-1 Момент инерции, кг* м* Темпера- турная постоян- ная, мни Длина, мм 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
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
201
Продолжение табл. 33
Электро- двига- тель Номи- нальный момент, Н*м Номи- нальная МОЩ- НОСТЬ, кВт Номи- нальная частота враще- ния, мни-1 Момент инерции, кг* м* Темпера- турная постоян- ная, 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
При м е ч а и и е. Диаметр ИЗ мм.
34. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии 147
(Италия)
Электро- двига- тель Номи- нальный момент, Н*м Номи- нальная мощ- ность, кВт Номи- нальная частота враще- ния, мнн-х Перегрузка по моменту Момент инерции, кг* м* Температурная постоянная, мнн Длина, мм Масса, кг
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.
35. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии А (США)
Электро- двига- Номи- нальный момент, Номи- нальная мощ- Номи- нальная частота враще- ?узка по ГУ эатурная иная, Длина Диа- метр X
тель Н*м иость, кВт ння. МИИ-1 (У Q-S ф « С 2 S О Я Я о
Cl Ьс S S
А75 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
202
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 3
Электро- Номи- Номи- Номи- нальная О Б to X СО X * ?• к Длина Дна- метр
нальный иальная частота л
двнга- момент, мощ- СО
тель Н-м иость, кВт иия, МИИ""- и х о* S в> £ Е 2 S U ® О
Е = НЕЕ £
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 75,0 421,48 184,151 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
А300 46 4,20 981 23,0 130,0 651,0 254,00 112,5
36. Технические данные электродвигателей постоянного тока (Япония)
Номи- Номи- Номи- О Е СО X со X Длина Диаметр !
Электро- нальный иальная частота п г*4 «0
двига- тель момент, Н- м мощ- ность, враще- ния, схь U X о <м si Е 2 — св* о
МИИ-1 O>S So® о
£ о мм
Е s Нее £
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
дежностью работы в широком диапа-
зоне температур. Преимуществами нх
являются также простота в эксплуа-
тации, пожаро- и взрывобезопасность,
возможность применения простых уст-
ройств для защиты от перегрузок,
виброустойчивость, меньшая стои-
мость по сравнению с другими видами
приводов, а также возможность ком-
плектации струйными системами уп-
равления, использующими тот же вид
энергоносителя. К недостаткам пнев-
мопривода следует отнести низкую
удельную мощность, что обусловлено
малым рабочим давлением (не более
0,6 МПа), а также низкую жесткость,
связанную со сжимаемостью воздуха.
Низкая жесткость привода в сочета-
нии с системой управления разомкну-
того типа создает трудности при на-
ладке и программировании. Из-за ма-
лой жесткости привода также трудно
обеспечить чисто пневматическими
средствами мягкую безударную оста-
новку движущихся масс при подходе
пневмоцилиндра к неподвижному упо-
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
203
38. Технические данные гидроцнлиндров
Характеристика СССР Parker Hannifin (США) Rekroth Bosch
ФРГ
Серия Диаметр поршня, мм Диаметр штока, мм Ход, мм Максимальная ско- рость, м/с Максимальное дав- ление, 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
39. Технические данные гидромоторов
Хара ктер нети ка СССР Sperry- Vickers (США) Rexroth Langen
ФРГ
Серия Рабочий объем, см3 Частота вращения, об/мин Максимальное давле- ние, МПа Максимальный кру- тящий момент, Н-м Масса, кг Г15-2.Н 10—160 1,2—400 12,5 19—270 4,5—40 MFB, 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
40. Технические данные комплектных линейных электрогндравлнческнх приводов
Характеристика СССР SIG (Швей- цария) Rexroth Hartmann + + Lammle ФРГ
Серия Точность позицио- нирования, 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 SV1 0,01 о,1 До 500 15 ШД или ДП
Примечание. ЭМП — электромагнитный преобразователь; ШД — ша
говый электродвигатель; ДП — электродвигатель постоянного тока.
204
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
37. Комплектные электроприводы
Тип привода Страна, фирма Питающая сеть Силовой транс- форматор Мощность, кВт Диапазон изменения частоты вращения | Номиналь- I ный выпрям- 1 ленный ток. у
ЕВ НРБ, ГХО ЭЛПРОМ 3 фазы 380 В, 50 Гц <Есть 1.2-4,8 5-10» 10-
ТИР ПНР, Арепа 3 фазы 220 В, 500 В, 380 В, 50 Гц 3,6 — 6 3
ААМ СРР, «Электро- техника» 3 фазы 380 В, 50 Гц 2-4,6 20- 10’ 25 - ,
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 1-10* или 10*10* в зависимо- сти от ис- полнения 10; -• 1С
ЭТЗС (ЭТЗР) 3 фазы 380 В, 50 Гц Серия ТТ, 6—25 кВт <11 10» <«
ЭТ6 (С) 3 фазы 380 В, 50 Гц Серия ТС, 6 — 25 кВт <11 10-10* <1«
ЭТ6-3 (2) 3 фазы 380 В, 50 Гц ТТ —2,5X2 0,75-1,1 20
ПРП-1 ПРП-2 3 фазы 220 В, 380 В, 50 Гц ТСТ1, ТСТ2, 1 кВт 0,18 — 0,55 10* И
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 зависнмо- стн от ис- полнения 16
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 зависимо- сти от ис- полнения 50 20
ЭТЗИ 0,05 — 2,0
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
205
Силовая схема якорного пре- образователя Структурная схема привода Способ управления группами вентилей Наличие реакто- ров Наличие блока связи с ЧПУ Полоса пропуска- ния, Гц Габарит- ные разме- ры преоб- разовате- ля, мм
Тиристорная трехимпульсная с регулируемы- ми уравнитель- ными токами Двухконтурная с подчиненным регулированием по току и скорости Раз- дель- ный 2 Нет 12 550х265X Х400
Тиристорная трехимпульсная с регулируемы- ми уравнитель- ными токами С обратной связью по скорости 483X266X Х266
Тиристорная шестннмпульс- иая с нулем Двухконтурная с регулирова- нием по току н скорости 20 310Х660Х Х300 310Х920Х Х300
Две трехфазиые мостовые 1 или 2 сглажи- вающих реактора Име- ется в ис- полне- нии «С> 33 400х 175Х Х250 600х225X Х250 600х320X Х250
Две трехфазные однополу- пернодные Одноконтурная с обратной связью по ско- рости и упре- ждающим токо- ограничением Со- вместно согла- сован- ный 2 Нет 20 550х350X Х300
Две шестнфаз- ные с нулем Двухконтурная подчиненного регулирования параметров с ПИ-регулнро- ваннем тока н скорости 40 400X330X Х200
Два реактора на одном магннто- проводе 517Х230 Х Х215
Транзисторный преобразователь Двухконтурная подчиненного регулирования параметров с ПИ-регулиро- ваннем тока н скорости Шнрот- но-им- пульс- ный (ШИМ) Сглажи- вающие, специ- ального изготов- ления Нет 70 485Х210Х X 198
2 80 (ЭШИР-1-1) 120 (ЭШИР-1-2) 345х 195Х Х300
Трехфазная мостовая с тиристорным коммутатором Двухконтурная подчиненного регулирования Раз- дель- ный Есть 25 600X350X Х500
Две трехфазных с нулем Одноконтурная с обратной связью по ско- рости и упре- ждающим токо- ограннченнем Согла- сован- ный 18 485 X 170Х Х235
206
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Тип привода Страна, фирма Питающая сеть Силовой транс- форматор Мощность, кВт Диапазон изменения частоты вращения Номиналь- ный выпрям- ленный ток. I А
РЧВ СССР 3 фазы 380 В, 50 Гц Нет <0,09 10-10* <6,5
РНР ЧССР, MES 3 фазы 380 В, 50 Гц (60 Гц) 0,8—4,6 25 — 250
122R Италия Polieti u Osta 380 В, 50 Гц Есть 10 — 60 5- 10* 75
NC100 США, Contravers 120 В, 240 В, 50 Гц (60 Гц) 0,15—1,4 10’ 5—10
ADB.380 3 фазы 380 В, 50 Гц (60 Гц) 12-96 30 — 240
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
HLS 230 В, 460 В, 60 Гц 4 150
HLU 230 В, 460 В, 60 Ги, 230 В, 380 В, 460 В, 50 Гц 64 0,1-10*
VAR Франция, Sem parveks 220 В, 380 В, 48 — 63 Гц 0,3 10
D40 ФРГ, Bosch 3 фазы 220 В, 380 В, 440 В, 50 Гц 12 2-10* 40
D60
16 60
A2QB Япония, Fujitsu Fanuc 380 В, 50 Гц (60 Гц) 40 10* 116
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
207
Продолжение табл. 37
Силовая схема якорного пре- образователя Структурная схема привода Способ управления группами вентилей Наличие реакто- ров Наличие блока связи с ЧПУ Полоса пропуска- ния, Гц Габарит- ные разме- ры преоб- разовате- ля, мм
Транзисторный преобразователь Двухконтуриая замкнутая по частоте враще- ния и току яко- ря двигателя ШИМ 2 Есть 70 272X266X X 200
Тиристорная трехимпульсная с нулем С обратной связью по току якоря двигателя Согла- сован- ный 20 490X430 X Х347 490 Х530Х X 347
Трехфазиая двухполу- периодная Двухконтурная с регулирова- нием по току и скорости Раз- дель- ный 100 245X330X X 520
Транзисторный преобразователь ШИМ 200 187Х152Х X 4 49 349 X 168Х Х200
Шести- импульсная тиристорная Раз- дель- ный 80 —
Трехфазная однополу- периодная с уравнитель- ными токами 60 482,бХ Х609Х X 279,4
Двухфазная одногюлу- периодиая 40 482 X311 X Х254
Трехфазиая одиополу- периодиая 60 482,6Х Х914.4 X X 266,7
Транзисторный преобразователь ШИМ 100 4 85x 430 X Х267
Трехимпульсная тиристорная Неза- виси- мый 60 465 Х 290 Х X 240 465 Х390Х Х240
Шестяфазиая Двухполу- периодная 80 1700 X X 550 x 500
208
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
41. Технические данные комплектных электрогидравлических приводов
вращательного движения
Характеристика СССР Hartmann + + Lamtnie SVR (ФРГ) Fujitsu Ltd (Япония) Ratjer- Forest (Фран- ция) Moog (США)
Серия Э32Г18-2 SVR SSSS Numa dyne 40 .. М
Максимальная ча- стота вращения, об/мии 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 пово- рота, 0 270 270 100; 280
Номинальный крутящий мо- мент, 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 — —
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
209
43. Технические данные гидроцилиндров типа ЦРГ
210
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
44. 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 пово- рота, см3 50 160
Максимальная угловая скорость поворота вы- ходного вала, 7с 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:
104 146
я i 30 40
L i 150 205
1 " 53 72
К 47 52
lx . 35 24
1з 24 20
zXdXDt 6X23X28 10X32X40
Примечание. Основное назначение — для осуществления поворот
иых движений в пределах максимального угла поворота двигателя.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
211
45. Технические данные гидродвигателей
рераж
Параметр ДПГ-125 ДПГ-200 ДПГ-400 ДПГ-630
Давление, МПа: номинальное 16 16 16 16
страгивания без нагрузки 0,04 0,04 0,05 0,05
Угол поворота выходного вала 270 270 270 270
максимальный, ° Рабочий объем на максималь- 400 630 1250 1800
ный угол поворота, см3 Максимальная угловая скорость 180 180 180 180
поворота выходного вала, °/с Номинальный крутящий момент, 1250 2000 4000 6300
Н-м Расход при максимальной ско- 16,0 25,2 50,0 72,0
рости поворота, л/мин Масса, кг 35,0 40,0 90,0 100,0
Размеры, мм: В 194 194 265 265
D . 200 200 270 270
L 285 330 365 430
1 120 136 148 175
к 95 112 118 146
It 78 95 97 125
It 24 24 30 30
zXdXDt 8X52X60 8Х 52Х 60 10X72X82 10X72X82
Примечание. См. примечание к табл. 44.
212
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
46. Технические данные гидромотора
Параметр Г15-21Н Г15-22Н Г15-23Н Г15-24Н Г15-25Н
Давление, МПа: на входе номинальное максимальное на слнве номинальное минимальное Крутящий момент, Н-м: номинальный страгивания Частота вращения, с-1: номинальная максимальная минимальная Номинальный расход, л/мин Масса, кг Размеры, мм: D d а В Ь L 1 h h 6,3 12,5 6,3 0,08 9,6 8,6 16 40 0,27— 1,33 П,2 4,5 70 14 7 64 80 5 168 20 131 16 6,3 12,5 6,3 0,08 17,0 15,4 16 35 0,13— 1,0 20,0 7,0 80 15 9 72 92 6 202 25 156 20,5 6,3 12,5 6,3 0,08 34,0 31,0 16 30 0,07— 0,66 40,0 12,0 100 22 11 92 ПО 6 248 30 194 20,5 6,3 12,5 6,3 0,1 68,5 61,0' 16 25 0,03— 0,66 80,0 20,0 120 32 13 108 132 10 308 42 253 33,0 6,3 12,5 6,3 0,15 136,0 122,0 16 21,6 0,02— 0,66 160,0 40,0 140 42 13 138 162 12 402 58 316 45,0
Примечание. Основное назначение — привод рабочих органов стан-
ков и роботов.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
213
47. Технические данные линейных приводов
Продолжение табл. 47
Параметр ПЭГС-2 ПЭГС-6 ПЭГС-8 ПЭГС-8/2 ПЭГС-8/1 ПЭГС-9 ПЭГС-9/1
Точность позиционирования, ±1,5 ±0,75 ±0,75 ±0,6 ±0,6 ±1,5 ±0,75
ММ
Нагрузка, Н 2000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
Продолжительность переход- ного процесса, с, не более 0,1 0,15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Номинальная сила тока об- мотки управления, мА 100 100 100 100 100 100 100
Активное сопротивление об- мотки управления, Ом 80 80 80 80 80 80 80
Масса, кг 23 21,3 28,4 24,5 24,5 29,1 31
Размеры, мм: L 1102 988 1123 821 591 1293 1493
838 722 857 727 497 1027 1227
£а 690 560 695 565 335 865 1065
И 235 235 235 324 324 235 235
d 12 15 15 15 15 15 15
R 18,5 21 21 21 21 21 21
Примечания. 1. Основное назначение — осуществление возвратно-поступательных движений по программе, посту-
пающей в виде электрических сигналов от задающего устройства.
2. Приводы имеют встроенные датчики обратной связи по положению.
Ж
О
Э:
□
m
Л
3
в
х
га
X
ш
Ja
га
is
X
ьа
□
•о
О
3
2
Е
is
га
X
X
Е
X
•о
о
я
О
о
tn
216
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
49. Технические данные приводов поворотных шаговых
1Г18-2. D-подвод В~слив ШД-5Д1М
Вид к
D-ГД ренат
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
Наибольшая отдаваемая 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:
А 72 92 108 138
В 92 110 132 152
Ь 6(4) 6(4) 10 (6) 12 (10)
d 18 22 32 42
80 100 120 140
9 11 13 13
d3 Мб (M5) M6 M10 M10 (Ml 2)
I 25 (28) 30 (36) 42 (58) 58 (82)
li 46 (49) 54 (60) 70 (86) 86 (110)
L 518 555 614 691
H 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 Г18-22К, Э32 Г18-23К, Э32 П8-24, Э32 Г18-25К-
2. Основное назначение — перемещение рабочих органов станков и робо-
тов по программе, поступающей в виде электрических сигналов от задающего
устройства иа управляющий ШД.
3. Управляющий шаговый двигатель ШД5-Д1М.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
217
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
О 80 90 90
<4 М10 М10 М12
в 120 130 140
L 995 995 995
1 40 40 40
11 174 174 172
н 212 218 227
di И 11 13
Примечания. 1. Ход: 220, 320, 400, 500, 630, 710.
2. Основное назначение — осуществление линейных перемещений по про-
грамме, поступающей в виде электрических сигналов от задающего устройства
на управляющий ШД. На приводах возможна установка датчиков положения
штока.
Ру, что вызывает необходимость при-
менения гидроамортизаторов. В табл.'
51—54 приведены технические данные
гидроамортизаторов, выпускаемых в
СССР, Австрии и ФРГ.
В состав пневмопривода входят пнев-
матические исполнительные механизмы
(пневмоцилиндры одностороннего и
двустороннего действия, неполнопово-
ротные пневмодвнгателн разных типов,
пиевмомоторы, мембранные камеры и
т. п.); распределительная пневмоаппа-
ратура — главные и вспомогательные
распределители (двух- и реже трех-
позиционные, различные пневмокла-
паны и т. п.); контрольио-регулирую-
щая пневмоаппаратура (пневмодрос-
сели, пневмоклапаны редукционные,
индикаторы давления, реле давления
и др.); аппаратура для подготовки
218
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
51. Технические данные
гидроамортнзаторов ГА (СССР)
Энергия, О X
погло- X X X
щаемая X S а
за цикл, О
Типо- Дж X X Л Е
размер изделия X , СО X S X СО > к X Л :симал ДИКЛОЕ О. ь V S S
X ч СО СО ,г Я Ч X СО S S я ж s° 52 *4 S со 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
ГАЮ-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 Диаметр поршня, мм
мини- мальная макси- мальная
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
Продолжение табл. 52
Типоразмер изделия Энергия, поглощаемая за цикл, Дж । Диаметр поршня, мм
мини- мальная макси- мальная
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
53. Технические данные
гидравлических амортизаторов
фирмы Festo (Австрия)
Типо- размер изделия Максим аль- ная энергия, поглощае- мая за цикл, Дж Диаметр поршня, мм Масса, кг
YS-16-25 50 16 0,8
YS-25-40 100 25 1,4
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
219
54. Основные размеры (мм) гидроамортизаторов
Фирма (страна) Амортизатор Диаметр цилиндра Ход А в с н
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
ГАЮ-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 40 40 2U
Forkardt SDN24-25 24 25 144 103
(ФРГ) SDN24-50 24 50 205 128
SDN24-80 24 80 275 158 /и oU
SDN24-120 24 120 369 198
SDN35-50 35 50 238 159
SDN35-100 35 100 356 209
SDN35-150 35 150 493 259 1UU 1UU 4U
SDN35-200 35 200 — 309
SND45-75 45 75 320 210
SDN45-100 45 100 382 235
SDN45-150 45 150 498 285 110 110 Об
SDN45-200 45 200 — 335
220
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 54
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
воздуха с фильтрами с целью отделе-
ния пыли, влаги с маслораспылителями
и другими элементами.
В табл. 55—60 приведены техниче-
ские данные лопастных (ПДЛ) и порш-
невых (ПДП) пневмодвигателей, пред-
назначенных для осуществления не-
полноповоротных вращательных дви-
жений механизмов ПР. Поршневые
пневмодвигатели выпускают в одинар-
ном и сдвоенном исполнениях. В ка
честве рабочей среды применяют сжа-
тый воздух температурой 0—60 °C и
степенью очистки не ниже 10-го класса
загрязненности (ГОСТ 17433—80). Воз-
дух должен быть насыщен маслом
(2—4 капли на 1 м3свободного воздуха).
В конструкциях ПР используют спе-
циальные или стандартные пневмо-
цилиндры по ГОСТ 15608—81.
В табл. 61 и 62 приведены основные
технические данные поворотных пнев-
модвигателей японской фирмы Kuroda,
работающих на давлении сжатого воз-
духа 0,3—2,0 МПа.
Наряду с устройствами, предназна-
ченными специально для ПР, в при-
водах применяют пневматическую ап-
паратуру и пневмооборудование об-
щего назначения, серийно выпускае-
мые специализированными заво-
дами.
Пневматические ПР часто комплек-
туют струйными логическими элемен-
тами. Для ввода информации о пере-
мещении исполнительных механизмов
ПР часто используют струйные путе-
вые выключатели СТ 135, технические
данные которых приведены в табл. 63,
64.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
221
55. Основные размеры (мм) поворотных пневмодвигателей ПДЛ
Типоразмер изделий Отверстия nxDt Xh D Dt
одиолопастных двухлопастных
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 6ХМ8Х 12 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 zXdxD, 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 63 84 90 110 122 136 9 9 11 11 17 17 2 2 2 2 4 4 45 45 70 70 80 80
25 6Х11Х14Н7
25 6Х16Х20Н7
45 6Х 16Х20Н7 45 6Х23Х28Н7 60 6Х23Х28Н7 60
222
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 55
Типоразмер изделий zXdXD,
одиолопастиых двухлопастных 1 А F С
ПДЛ 10-1-00-01 ПДЛ 16-1-00-01 ПДЛ25-1-00-01 ПДЛ40-1-00-01 ПДЛ10-2-00-01 ПДЛ 16-2-00-01 ПДЛ 25-2-00-01 ПДЛ40-2-00-01 6Х32Х28Н7 60 10Х32Х40Н7 85 10Х32Х40Н7 85 10Х46Х40Н7 105 154 150 186 205 17 17 17 21 4 5 5 3 80 120 . 120 160
Примечание. Двигатели ПДЛ0.5 и ПДЛ1 выпускаются в исполне-
нии I, остальные типы — в исполнении II.
56. Технические данные поворотных пневмодвигателей ПДЛ
Типоразмер изделия Номиналь- ный крутя- щий момент иа выходном валу, Н«м Угол поворота выходного вала, 0 Давление холостого хода, МПа Рабочий объем дви- гателя 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
ПДЛ 3,2-1 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. I. Номинальное давление воздуха I 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.
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
223
57. Основные размеры (мм) поворотных пневмодвигателей ПДП1 и ПДП2
Типоразмер изделия Е В Bi ZX4XD
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 Di 41 4, 4а 44 т 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. Исполиеиие ПДП2 имеет торможение в конце хода.
224 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
58. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей ПДП1 и ПДП2
Параметр ПДП1.040.180 ПДП2-3.2.050.180 ПДП2-8.063.180; ПДП2-8.063.270 ПДП2-25.100.180; ПДП2-25-100.270
Давление номинальное, МПа Крутящий момент' при номиналь- ном давлении воздуха, Н-м Угол поворота, ° Угловая скорость, °/с Давление страгиваиия (без на- грузки), 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
Примечание. Падение давления прн 1 МПа через уплотнения по-
движных и неподвижных соединений за время 5 мин при полностью перекрытом
питании не более 0,02 МПа.
59. Основные размеры (мм) поворотных пиевмодвигателей моделей ПДП1С
и ПДП2С
ПРИВОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
225
Продолжение табл. 59
Типоразмер изделия Е £1 В Bi в2 В, zX^XO
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 Di dt ^8 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
Примечание. Исполнение ПДП2С имеет торможение в конце хода.
60. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей ПДП1С
И.ПДП2С
Параметр 1 ПДШС-2.040.180 ПДП2С-6.3.050.180 ПДП2С-16.063.180; ПДП2С-16.063.270 ПДП2С-40.100.180; ПДП2С-40.100.270
Давление номинальное, МПа 1 1 1 1
Крутящий момент при номиналь- ном давлении, Н-м 20 63 160 400
Угол поворота, ° 180 180 180; 270 180; 270
Угловая скорость, °/с 180 180 90 90
Давление страгивания (без нагруз- ки), 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 подвиж-
ных н неподвижных соединений за время 5 мин при полностью перекрытом пита-
нии не более 0,02 МПа.
8 Козырев Ю. Г.
226 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
61. Технические характеристики поворотных пиевмодвигателей
фирмы Kuroda (Япония), работающих иа давлении
сжатого воздуха 0,3—2,0 МПа
Типоразмер изделия / одиолопастиые \ 1 двухлопастные 1 Крутящий мо- мент иа выход- ном валу при давлении сжато- го воздуха 1,0 МПа, Н* м Угол пово- рота выход- ного 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 J00 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
62. Основные размеры (мм) поворотных пиевмодвигателей
фирмы Kuroda (Япония)
А-А
В С - Е
Типоразмер изделия D А В с Е di bXhXl Резьба трубная dit 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
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
227
63. Основные размеры (мм) струйных путевых выключателей модели СТ135
Типоразмер изделия dt L Si s,
СТ135.000 М8Х0.5 3 35 6 12
СТ135 000-01 М10Х1 3 35 6 14
СТ135.000-02 М16Х1 4 40 12 22
СТ135.000-03 : М24Х1 6 53 19 32
64. Технические данные струйных путевых выключателей модели СТ135
Параметр СТ135-00 СТ135-01 СТ135-02 СТ135-03
Диапазон давления, МПа Рекомендуемое дав- ление питания, кПа 0- 50- -100 -100
Расход, м3/с, при дав- лении питания 50 кПа Диапазон срабаты- вания, мм 1,28X10-* 0—3,5 2,31X10"* 0—5,5 5,22X10-* 0—9 8,2X10”* 0—12
Температура, °C, ок- ружающей среды От —50 до +80
Масса, кг 0,009 0,017 0,064 0,194
Примечание. Пропускаемая частота 20 Гц при линии связи длиной 5 м.
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ
Классификация. В зависимости от ис-
пользуемого критерия системы управ-
ления (СУ) могут быть классифици-
рованы по различным признакам
(рис. 27).
По способу позиционирования рабо-
чих органов ПР системы управления
подразделяют на позиционные, кон-
турные и комбинированные (уиивер-
230
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
сальные). У позиционных СУ задаются
начальное и конечное положения рабо-
чих органов ПР. Различают малоточеч-
ные и многоточечные позиционные СУ.
У первых число точек позициониро-
вания не более восьми—десяти. У мно-
готочечных СУ число программируе-
мых позиций — до нескольких сотен
н ограничено объемом памяти н до-
пустимой погрешностью позициониро-
вания. При контурном управлении
положение рабочего органа ПР опре-
делено в каждый момент времени.
Комбинированные СУ обеспечивают
как позиционное, так и контурное
управление ПР.
По способу представления информа-
ции СУ разделяют на электромехани-
ческие (путевые с упорами, временные,
кулачковые, копировальные и т. п.),
цикловые, числовые, аналоговые и
гибридные. В электромеханических СУ
геометрическая информация представ-
лена в виде физического аналога (по-
ложение упоров, настройка реле вре-
мени н т. п.). Информация о времени
и последовательности выполнения ша-
гов программы (цикл работы) может
задаваться непереналаживаемыми схе-
мами релейной автоматики. Эти СУ
являются наиболее простыми и обес-
печивают наименьшие функциональ-
ные возможности ПР. В системах
циклового программного управления
(ЦПУ) команды цикла задаются в виде
чисел, а геометрическая информация —
упорами н подключением соответству-
ющих выключателей. Перестройка цик-
ла при использовании внутренних
коммутаторов сводится к установке
штекеров (переключателей, кнопок и
т. п.) в определенные гнезда (положе-
ния), а прн использовании перфо-
ленты — к ее установке в считываю-
щее устройство. Системы ЦПУ широко
применяют для управления ПР с не-
большим числом точек позициониро-
вания. Аналоговые СУ по выполняе-
мым функциям, простоте, стоимости
н 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 усилители
постоянного тока. В системах ЧПУ
вся информация представляется в чис-
ловом виде и хранится на быстросмен-
ном носителе (магнитные илн перфо-
рированные ленты, барабаны, диски
и т. п.). При работе с датчиками обрат-
ной связи аналогового типа (потен-
циометры, силовые датчики и т. п.)
системы ЧПУ оснащаются аналого-
цифровыми преобразователями (АЦП)
на устройствах входа снгиалов. Эти
системы обеспечивают наибольшие
функциональные возможиостн ПР, по-
зволяя контролировать выполнение ма-
нипуляционных действий и параметров
внешней среды и развитую индикацию
параметров на устройствах отображе-
ния информации. Они могут стыко-
ваться с внешней ЭВМ.
В гибридных СУ могут использо-
ваться различные способы представ-
ления информации.
По способу управления СУ делят на
разомкнутые н замкнутые. В разомкну-
тых системах нет входной информации
о фактическом состоянии ПР н о со-
стоянии внешней среды. Поэтому для
управления требуется тщательное со-
блюдение всех условий технологиче-
ского процесса и постоянство физиче-
ских характеристик ПР, что вызывает
определенные трудности. Изменение
эксплуатационных характеристик ПР
в процессе его работы (появление люф-
тов, увеличение моментов сопротивле-
ния в отдельных шарнирных соеди-
нениях и механических передачах и
т. п.) приводит к изменению точност-
ных характеристик позиционирования,
т. е. снижает эксплуатационную на-
дежность ПР. В настоящее время
область применения разомкнутых СУ
сужается.
Этих недостатков лишены ПР с зам-
кнутой СУ следящим приводом, где
управление осуществляется с учетом
текущих параметров состояния ПР
путем нх сравнения с требуемыми ве-
личинами.
По объему информации в управля-
ющей программе СУ разделяются на
жесткопрограммируемые и адаптив-
ные. В жесткопрограммируемых СУ
управляющая программа содержит оп-
ределенный объем информации, не
меняющийся в процессе работы ПР-
Корректирование программы прн из-
менении параметров внешней среды не
обеспечивается.
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
231
При программировании адаптивных
СУ не требуется введения полной
(для конкретного технологического
процесса) информации о параметрах
внешней среды. Недостающая инфор-
мация воспринимается СУ с помощью
внешней информационной системы в
процессе работы ПР, что делает до-
пустимым непостоянство условий кон-
кретного технологического процесса
и приводит к упрощению программи-
рования, вспомогательных устройств
и механизмов, обеспечивающих ра-
боту ПР (магазинов, подающих и
ориентирующих устройств н т. п.),
а в ряде случаев и к уменьшению
требуемого объема памяти СУ.
Виды систем управления. Управле-
ние ПР может осуществляться от
автономных, комплексных и много-
уровневых систем.
Автономные СУ предназначены толь-
ко для управления ПР. Для этой цели
применяют системы, специально пред-
назначенные для комплектации ПР,
и иногда устройства, предназначенные
для управления станками. В общем
случае специализированные СУ для ПР
имеют следующие отлнчня от станоч-
ных 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 по-
казателей состояния механизмов ПР
и параметров внешней среды; модули
диагностики для реализации функций
диспетчирования и контроля работы
оборудования и устройств, состыко-
ванных с ПР; специальное математи-
ческое обеспечение, обусловленное осо-
бенностями ПР как объекта управле-
ния, повышенными скоростями н зна-
чительными перемещениями рабочих
органов, величинами дискрет, нали-
чием специализированных циклов (за-
грузки-разгрузки оборудования, опо-
знавания и измерения внешних объ-
ектов, адаптивного управления, кон-
троля 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 настоя-
щее время часто используются серийно
выпускаемые станочные системы ЧПУ.
Однако прн этом усложняется про-
граммирование ПР (существующие ста-
ночные системы не обеспечивают про-
граммирования методом обучения).
Разработка н применение комплекс-
ных СУ являются перспективными
при условии обеспечения программи-
рования основного технологического
оборудования и ПР методом обучения
по первой детали.
Многоуровневые иерархические си-
стемы числового управления роботами
применяют прн обслуживании ими
станков, входящих в состав автома-
тизированного участка. Числовое уп-
равление 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 про-
грамм для станков и роботов. На сред-
нем уровне осуществляются редакция
(отладка по результатам обработки)
этих программ н их хранение на время
обработки на станках. На низшем
уровне происходит отработка про-
грамм оборудованием в составе уча-
стка. Так же как н у станков, система
управления роботами на участке долж-
на выполнять подготовку и формирова-
ние программ (средний уровень); хра-
нение, выбор и передачу программ,
задание данных по форме, размерам и
характеру хранения деталей в таре и
днспетчнроваиие работы роботов на
участке (верхний уровень); отработку
программ (низший уровень).
Подготовка программ для роботов
при централизованном управлении про-
исходит так же, как н в автономных
системах, однако запоминание нх це-
лесообразно Производить на ЭВМ
среднего уровня. Отработка программы
выполняется устройством низшего
уровня, представляющим собой по-
зиционер, осуществляющий покадро-
вую отработку. Таким образом, в мно-
гоуровневых системах устройства уп-
равления низшего уровня существенно
упрощены по сравнению с автономны-
ми СУ.
Применение многоуровневых иерар-
хических систем не всегда экономиче-
ски целесообразно. В настоящее время
232
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
наибольшее применение для управле-
ния ПР нашли автономные унифици-
рованные СУ специального назначе-
ния.
Унифицированные системы управле-
ния промышленными роботами. Для
управления ПР в СССР выпускают
серийно гамму унифицированных
СПУ различного функционального на-
значения УЦМ, УПМ и УКМ.
Малоточечные цикло-
вые системы позицион-
ного управления типа
УЦМ. Цикловые СПУ модификации
УЦМ 10, УЦМ20, УЦМЗО и УЦМ663
различаются в основном числом вы-
ходных сигналов и вспомогательных
команд. СУ этого типа предназначены
для ПР, обслуживающих кузнечно-
прессовое оборудование, литейные ма-
шины, линии гальванопокрытий и
металлорежущие станки в условиях
массового и крупносерийного произ-
водства. Такими системами комплек-
туют ПР с ограниченными манипуля-
ционными и функциональными воз-
можностями, имеющими небольшое чис-
ло точек позиционирования по каж-
дой степени подвижности. Командный
сигнал таких СУ представляет собой
потенциал определенной полярности,
появляющийся на соответствующей вы-
ходной шине. Длительность команд-
ного сигнала может быть установлена
по времени в СУ, либо по ответу от
конечного выключателя, расположен-
ного иа соответствующем рабочем ор-
гане ПР.
Структурные схемы устройств типа
УЦМ показаны на рис. 28. В табл. 65
приведены основные технические дан-
ные этих устройств.
Устройство УЦМ.-10 состоит из
блока управления и блока питания.
Блок управления выполнен по модуль-
ному принципу и состоит из модуля А
(МА), предназначенного для связи
с ЭВМ и внешним технологическим
оборудованием, и группы модулей Б
(не более пяти: МБ1, .... МБ5), каж-
дый из которых способен обеспечить
управление двумя координатами.
Каждый модуль (А или Б) состоит
из платы управления и платы задания
программы. В плате управления фор-
мируются 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 про-
граммы, и составляется требуемая
программа управления.
Плата управления модуля А синхро-
низирует работу всего устройства.
Режимы работы — автоматический,
полуавтоматический, наладочный.
Устройство выполнено в виде от-
дельного блока, состоящего из свар-
ного шкафа, в который устанавливают
блок питания и логические платы.
Управляемое оборудование подключа-
ется с помощью кабельных разъемов,
расположенных непосредственно на
платах управления модулей.
Устройство УЦМ-20 построено по
принципу синхронного программного
автомата с жестким циклом управле-
ния. Управляющая программа наби-
рается в блоке задания программы
с помощью диодных штекеров, уста-
навливаемых в позиции, соответствую-
щие управляющим командам, выда-
ваемым на ПР и обслуживаемое обо-
рудование. В блоке формирования
управляющих команд определяется их
последовательность на основании ин-
формации, поступающей из блока за-
дания программы и блока управле-
ния.
Управляющие команды на переме-
щение рабочих органов ПР выдаются
через блок выходных усилителей, а
выдача управляющих команд на об-
служиваемое оборудование, прием ин-
формации, поступающей с него и
с датчиков положения подвижных
органов ПР, обеспечиваются блоком
связи с роботом и внешним технологи-
ческим оборудованием.
Режимы работы (автоматический, по-
луавтоматический, наладочный) и дли-
тельность сигналов управляющих ко-
манд задаются с пульта управления.
Пульт обучения обеспечивает руч-
ное управление подвижными органами
ПР и контроль их датчиков положения.
С помощью установки временных ин-
тервалов можно сформировать вы-
держки времени между отработкой
отдельных кадров управляющей про-
граммы. Отработка каждого кадра
управляющей программы фиксируется
счетчиком кадров с последующей вы-
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
233
управления
а)
Счетчик
кадров
Пульт
управле-
ния
Блок задания
программы
Блок форми-
рования ко*
манд
На
Блок выход* ПР
ных усили- Г
телей
Блок
управления
Формирова-
тель времен-
ных интер-
валов
Блок управления
Пульт
управления
Блок памяти
программы
Блок связи
с ПР и обору-
дованием
Пульт обучения
5)
Блок выход-
ных матриц
Блок регистров
датчиков ПР
Рис. 28. Структурные схемы устройств
а ~ УЦМ-10; 6 — УЦМ-20; в — УЦМ-663
На оборудование
От ПР От оборудования
Блок выходных
усилителей
На ПР
На оборудование
Узел связи с ПР
и оборудованием
От ПР От оборудования
циклового программного управления;
234 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
65. Технические данные унифицированных систем управления УЦМ
Параметр УЦМ-10 УЦМ-20 УЦМ-30 УЦМ-663
Число программируемых координат Число точек позициони- рования по координатам Способ программирова- ния Объем памяти Число команд: техиологическ их управления ПР Число входных сигналов Число программ Время хранения програм- мы при отключении пита- ния, Ч Диапазон задаваемых вы- держек времени, с Максимальное время цик- ла работы, с Тип датчиков положения Элементная база Напряжение питающего тока, В Потребляемая мощность, кВ-А Габаритные размеры, мм Масса, кг 2 2 Предваритель- ный 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 дискрет- ностью 0,1 с) — —
Микровыклю- чатели Бесконтактные типа БК
Интегральные микросхемы
220 0,7 520X220X270 20 Трехфазиая сеть 220/380 0,7 600X 500X1200 100 Однофазная сеть 380 0,7 575Х480Х X 1250 113
дачей управляющих команд очередного
кадра рабочего цикла программы.
Устройство имеет принудительное
охлаждение. Для установки блоков
микроэлектроники, автоматики и пи-
тания в металлическом шкафу имеются
направляющие элементы крепления.
Блоки микроэлектроники расположены
иа платах с двусторонним печатным
монтажом. Генеральный монтаж вы-
полнен методом накрутки, выходные
разъемы связаны с блоками управле-
ния и задания программы плоскими
кабелями. С выносным пультом обуче-
ния устройство соединено через разъ-
емы кабелем длиной 3 м.
Устройство предназначено для уп-
равления ПР, обслуживающими обо-
рудование различного технологическо-
го назначения в условиях крупносе-
рийного производства.
Устройство УЦМ-30 ивлиетси мо-
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
235
К дификацией устройства УЦМ-20. Раз-
* личие заключается в том, что УЦМ-30
Ц оснащено оперативной памятью, по-
ят зволяющей избавиться от i диодных
П штекеров (i = 1......5). Устройство
Jf УЦМ-30 обеспечивает сохранность уп-
W равляющей программы при отключе-
| нии питания.
* Устройство УЦМ-663 построено по
г принципу синхронного программного
' автомата с жестким циклом управле-
ния. Программа хранится в блоке
памяти устройства и ие разрушается
при отключении питания. По заданной
программе в блоке управления обра-
батывается информация. Затем через
блоки выходных матриц и выходных
усилителей управляющие команды вы-
даются на ПР и обслуживаемое обо-
рудование. 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 позициони-
рования по управляемым координа-
там — до восьми.
Блок выходных усилителей, постро-
енный на оптроииых тиристорах, обес-
печивает выдачу управляющих ко-
манд необходимой мощности на ПР
и обслуживаемое оборудование, а
также полную гальваническую и элек-
тромагнитную развязки цепей управ-
ления и мощных выходных цепей.
С пульта управления задаются ре-
жимы работы устройства, индикация
обрабатываемого номера кадра и со-
держания кадра программы, вклю-
чение-выключение электропитания и
гидропневмосети. С помощью клавиа-
туры набираются буквенно-цифровые
команды и записываются в оператив-
ную память устройства в режиме обуче-
ния.
Возможно программирование раз-
личных команд: позиционирования ра-
бочего органа ПР и управления обо-
рудованием (управляющие команды);
выдержки времени, совместной отра-
ботки управляющих команд, обраще-
ния к подпрограмме, конца подпро-
граммы, управления рабочим циклом,
конца рабочего цикла, остановки
(вспомогательные команды). Устрой-
ство также обеспечивает совместную
отработку до восьми единичных опе-
раций путем организации кадров пе-
ременной длины.
Режимы работы устройства — авто-
матический, цикловой, покадровый,
покомандиый, ручной, задание про-
граммы, регенерация программы.
Устройство может работать по от-
дельным подпрограммам с вариациями
их логической взаимосвязи («вложен-
ные» циклы выборки и раскладки за-
готовок в упорядоченную тару, типо-
вые циклы взаимодействия с вспомо-
гательными устройствами и т. п.).
Блоки микроэлектроники выполнены
на платах с двусторонним печатным
монтажом, генеральный монтаж про-
изведен методом накрутки. Пульт уп-
равления расположен сверху метал-
лического шкафа на наклонной па-
нели. С ПР и обслуживаемым оборудо-
ванием устройство связано через разъ-
емы с помощью кабелей.
Числовые системы по-
зиционного управления
типа УПМ. Числовые системы
позиционного управления УПМ вы-
пускаются в модификациях УПМ-331,
УПМ-552 и УПМ-772, которые раз-
личаются числом управляемых коор-
динат и типом управляемого привода.
Предназначены для управления ПР
со значительным числом точек пози-
ционирования по каждой координате.
Могут применяться для комплектации
ПР, осуществляющих автоматизацию
обслуживания оборудования различ-
ного технологического назначения,
подъемно-транспортных операций, про-
стейших сборочных работ и операций
контактной точечной сварки. Число
единиц обслуживаемого оборудования
ие превышает четырех *.
Устройства построены по принципу
синхронного микропрограммного ав-
томата с конечным числом состояний
и жестким циклом управления. Они
унифицированы по структурно-алго-
ритмическому и конструкторско-тех-
нологическому принципам. Вся ко-
мандная, технологическая и геометри-
* При оснащении СУ адаптивными
блоками системы внешней информа-
ции количество обслуживаемого обо-
рудования может быть увеличено.
236
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ческая (в абсолютных величинах) ин-
формация с пульта обучения н пульта
управления записывается в оператив-
ную память устройства, откуда она
может быть переписана для длитель-
ного хранения на магнитную ленту
кассетного накопителя. Технологиче-
ская информация включает до 60 уп-
равляющих команд. Операционно-ло-
гический блок совместно с микро-
программным автоматом обеспечивает
взаимодействие всех блоков устройства
и осуществляет центральное управле-
ние и логическую обработку инфор-
мации.
Прием и выдача командной и техно-
логической информации на ПР и со-
стыкованное с ним оборудование про-
изводятся блоком ввода-вывода тех-
нологической информации.
С пульта управления устройств воз-
можно задание следующих режимов
работы: «Программа» (автоматическая
отработка программы); «Поиск кадра»;
«Ручное управление»; «Программиро-
вание» (обучение); «Контроль програм-
мы»; «Разметка магнитной ленты»;
«Разметка зоны»; «Начальная уста-
новка».
Отработка программы осуществляет-
ся при наличии команд безусловного
перехода и условного перехода — по
сигналам от объектов. Число сигналов
условий от объектов — до 32. Требуе-
мая программа выбирается по соот-
ветствующим сигналам от объектов
или с пульта управления.
Программирование методом «обуче-
ния» производится на медленных ско-
ростях движения ПР и представляет
собой последовательное занесение в
ОЗУ устройства информации отдель-
ных кадров рабочей программы. Перед
обучением целесообразно составить ра-
бочую программу работы ПР и запи-
сать ее на карту программирова-
ния.
Управление степенями подвижности
ПР и задание скорости перемещения
при обучении осуществляются с пуль-
та обучения; набор технологической
и вспомогательной информации (в том
числе условий выполнения программы,
скоростей рабочего перемещения сте-
пеней подвижности, параметров тары
и т. п.) происходит на пульте управле-
ния устройства.
Обучение отдельными кадрами про-
граммы состоит в наборе на пульте
управления технологической и вспо-
могательной 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 ин-
формация заносится в соответствую-
щие ячейки ОЗУ устройства.
Устройства состоят из шкафа
(УПМ-331 — из двух шкафов на об-
щем основании) и пульта обучения,
подсоединяемого через разъем экра-
нированным кабелем длиной до 20 м.
Все устройства снабжены принуди-
тельным воздушным охлаждением.
Блоки микроэлектроники размеще-
ны на платах с двусторонним печат-
ным монтажом. Генеральный монтаж
выполнен путем накрутки. Интеграль-
ные кремниевые микросхемы серии 155
обеспечивают высокие надежностные
характеристики устройства и доста-
точную помехоустойчивость.
Устройства осуществляют цифровую
индикацию и световую сигнализацию
как режимов работы, так и возможных
отказов.
Условия работы — в закрытом ота-
пливаемом помещении, в среде, не
содержащей агрессивных паров и га-
зов в концентрациях, повреждающих
металл и изоляцию, при температуре
5—40 °C.
В табл. 66 приведены основные тех-
нические данные устройств серии УПМ.
Устройство УПМ-331 (рис. 29) пред-
назначено для управления ПР с ша-
говым приводом разомкнутого типа
и числом программируемых координат
до трех.
Устройство может выполнять про-
грамму загрузки-выгрузки деталей из
специальной ориентирующей тары (ло-
жементов). Число тар — восемь, ве-
личина коррекции шага — три деся-
тичных разряда.
Устройство УПМ-552 (рис. 30) пред-
назначено для управления пятью про-
граммируемыми координатами ПР со
следящими приводами.
Управляющие сигналы на переме-
щение манипулятора в режиме раз-
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
237
66. Технические данные унифицированных систем управления УПМ
Характеристика УПМ-331 УПМ-552 УПМ-772
Привод Число программируемых ко- ординат Число двоичных разрядов для обработки геометрической информации Количество степеней точно- сти Точность позиционирова- ния, единиц дискретности Коррекция движения Датчик обратной связи Потребляемая мощность, кВт Система отсчета Метод программирования Программоноситель Память Отработка программы Число входных сигналов Число технологических команд Число скоростей Индикация Питание 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
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 без- условных 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 на- пряжением 220/380 В
деления времени выдаются через уси-
лители мощности с функционального
цифроаналогового преобразователя в
виде постоянного напряжения, из-
меняющегося 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 — циф-
ра эта информация преобразуется в
цифровую форму и для дальнейшей
обработки подается в операционно-
логический блок. Питание датчиков
обратной связи осуществляется опор-
ным напряжением, формируемым бло-
ком питания датчиков от входного
сигнала блока синхронизации. В ка-
честве датчиков обратной связи при-
меняют двухотсчетные синусно-коси-
нусные 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 за-
ключается в числе управляемых коор-
динат. Кроме того, устройство
УПМ-772 обеспечивает работу по про-
грамме загрузки-выгрузки деталей из
специальной ориентирующей тары (ло-
238
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 29. Структурная схема устройства
УПМ-331
числового программного управления
жемеитов) в декартовой системе коор-
динат. Число тар — восемь, величина
коррекции шага — три десятичных
разряда.
Системы контурного уп-
равления серии УКМ. Уст-
ройства контурного управления серии
УКМ с модификациями УКМ-552,
УКМ-772 различаются числом управ-
ляемых координат и предназначены для
управления ПР, требующими слож-
ного пространственного перемещения
исполнительного органа по заданной
траектории. Последнее необходимо для
окраски, дуговой сварки, а также
сложных сборочных операций.
Для управления подобными ПР тре-
буется значительный объем памяти
управляющего вычислительного уст-
ройства для хранения рабочей про-
граммы.
Управление подобными ПР, как
правило, осуществляется от ЭВМ, на-
пример М-6000. В настоящее время
для этой цели разработаны унифици-
рованные системы контурного управ-
ления УКМ мод. УКМ-552 и УКМ-772.
Вычислитель устройств УКМ реа-
лизован иа базе микроЭВМ «Электро-
иика-60», программоноситель — нако-
питель иа гибких магнитных дисках
с объемом хранимой информации до
12,8 Мбит.
Устройства принимают сигналы от
органов управления ПР, от измери-
тельных датчиков ПР, от контакторов
технологического оборудования, ин-
струмента (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 обору-
дования, восемь. Программирование
работы ПР ведется методом обучения.
Интерполяция линейная.
Коммутирующие цепи выходных тех-
нологических команд на манипулятор
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
239
и внешнее оборудование обеспечивают
коммутацию токов до 0,2 А при уровне
постоянного напряжения 24tj);|B.
Ответные сигналы от манипулятора
и внешнего оборудования имеют сле-
дующие параметры: уровень постоян-
ного напряжения 24±§;| В при токе
0,1 А.
Устройство обеспечивает плавную
установку рабочих органов манипуля-
тора в позицию, соответствующую на-
чалу рабочей программы.
При отработке программы могут
использоваться команды безусловных
и условных переходов. Выбор требуе-
мой программы осуществляется по
соответствующим сигналам от объекта
(число сигналов 4 для УКМ-552, 5
для УКМ-772) или от органов пульта
управления.
Устройство конструктивно выполне-
но в виде унифицированной стойки
управления в соответствии с ГОСТ
20504—75.
Связь устройства с ПР и внешним
оборудованием кабельная при длине
кабеля не более 20 м.
Пульт управления встроен в стойку
управления и является его неотъем-
лемой частью.
Монтаж на платах двусторонний
печатный. Генеральный монтаж вы-
полнен методом накрутки.
Элементно-конструктивная база —
интегральные микросхемы К155 в со-
четании с дискретными элементами.
Габаритные размеры 1700Х 470Х
Х600 мм. Масса устройства 300 кг.
Устройство имеет электрическую за-
щиту, отключающую питание при ко-
ротких замыканиях. Условия рабо-
ты — в закрытом отапливаемом поме-
щении, в среде, не содержащей агрес-
сивных паров и газов в концентра-
циях, повреждающих металл и изо-
ляцию. Технические данные устройств
УКМ приведены в табл. 67, упрощен-
ная структурная схема устройств —
иа рис. 31.
Устройство УКМ-552 предназначено
для управления ПР и окрасочным обо-
рудованием при окраске объемных
изделий в типовых окрасочных ка-
мерах.
Сигналы с датчиков
обратной связи
На питание датчиков
обратной связи
устройств числового программного управления
Управляющие сигналы
на привод манипулятора
Рнс. 30. Структурная схема
УПМ-552 и УПМ-772
240
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
67. Технические данные контурных систем управления серии УКМ
Характеристика УКМ-552 У КМ-772
Число программируемых координат 5 7
Измерительный преобразователь Потенциометр СП4-8 Кодовый дат- чик 15 разря- дов
Число команд: 32
технологических 8
от внешнего оборудования 8 8
Число двоичных разрядов для обработку 16
геометрической информации '
Точность позиционирования ± единица дискретности
Привод Следящий
Метод программирования Обучение
Интерполяция Линейная
Рис. 31. Упрощенная структурная схема устройств управления УКМ-552 и
У КМ-772
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
241
Число управляемых координат 5.
Привод следящий электрогидравличе-
ский с преобразователем УЭ-85. Вы-
ходной сигнал на привод — постоян-
ное напряжение ±3 В. В качестве
датчиков обратной связи применяют
аналоговые потенциометры СП 1-8.
Устройство обеспечивает возмож-
ность работы:
с заданием скорости воспроизведе-
ния программы от внутреннего гене-
ратора с возможностью плавного ре-
гулирования в диапазоне ±20 % от
номинальной;
с заданием скорости воспроизведе-
ния программы от датчика скорости
(типа ВЕ-106) конвейера.
Основные режимы работы: «Про-
грамма» — воспроизведение програм-
мы в автоматическом режиме; «Обуче-
ние» — ручное управление с записью
программы в память устройства; «Кон-
троль» — профилактические работы,
связанные с отработкой математиче-
ского обеспечения; «Ручной» — управ-
ление от органов, расположенных на
рукоятке обучения манипулятора.
Устройство обеспечивает контроль
работы вычислителя, программоноси-
теля, блока измерительной системы и
управления приводом, исходного по-
ложения 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-
лятора в исходное положение, превы-
шение длительности обучения, вы-
бора программы.
Устройство У КМ-772 предназна-
чено для управления манипулятором
и сварочным оборудованием при авто-
матизации технологического процесса
дуговой сварки. Число управляемых
по программе координат — семь. При-
вод следящий электрогидравлический.
Выходной сигнал иа привод — на-
• пряжение постоянного тока, меняю-
щееся в диапазоне ±1-ь±10 В. В ка-
Iчестве датчиков обратной связи при-
меняют кодовые пятнадцатиразрядиые
Ьатчики. Устройство обеспечивает раз-
юн и торможение привода с регулн-
Ьованием в диапазоне 0,25—2 с.
Основные режимы работы: «Про-
грамма» — обработка информации по
программе в автоматическом режиме
со сваркой или без сварки (отработка
исключительно геометрической инфор-
мации); «Обучение» — программирова-
ние геометрической и технологической
информации без ее отработки в про-
цессе ручного управления; «Ручной» —
перемещение подвижных органов ма-
нипулятора с пульта обучения и ра-
боты сварочного оборудования с авто-
номного пульта на сварочном обору-
довании; «Контроль» — профилактиче-
ские работы, связанные с отработкой
математического обеспечения.
Устройство обеспечивает световую
сигнализацию о выполнении работы,
обработке технологических команд, на-
личии сбоя, об установке манипуля-
тора в исходное положение, а также
цифровую индикацию номера зоны на
пультах управления и обучения устрой-
ства (четыре десятичных разряда).
Пульт обучения устройства подсоеди-
няется к устройству через разъем
посредством экранированного кабеля
длиной до 20 м.
Унифицированная гам-
ма устройств управле-
ния 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 сохра-
няющий информацию при отключении
питания в течение 1000 ч;
модуль дискретных команд, обес-
печивающий хранение н выдачу
16 дискретных команд;
модуль опроса датчиков, восприни-
мающий сигналы по 32 входам от
датчиков;
модуль обучения, обеспечивающий:
формирование команд по сигналам
от пульта оператора при программиро-
вании, вывод информации на индика-
цию, ручное управление оборудова-
нием;
модуль управления, обрабатываю-
щий информацию в соответствии с про-
граммой и формирующий управляю-
щие сигналы на исполнительный ме-
ханизм робота;
242
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
модуль синхронизации, обеспечива-
ющий синхронную работу модулей
устройства;
модуль контроля, обеспечивающий
контроль записанной в память ин-
формации, а также напряжений пи-
тания устройств;
модуль измерения, предназначенный
для преобразования сигналов от дат-
чиков положения звеньев ПР в опре-
деленном интервале времени, а также
кодов задания положения и формиро-
вания широтно-модулированных сиг-
налов рассогласования;
модуль формирования сигналов уп-
равления приводами ПР, служащий
для преобразования сигналов рассо-
гласования в постоянное напряжение
для управления приводами;
модуль усилителей мощности, обес-
печивающий усиление сигналов управ-
ления приводами до необходимой ве-
личины;
модуль силовых ключей, обеспечи-
вающий усиление управляющих дис-
кретных сигналов.
В состав модулей входит также
пульт оператора, предназначенный для
задания режимов работы устройств
управления, и выносной пульт руч-
ного управления оборудованием, про-
граммирования и индикации инфор-
мации непосредственно иа рабочем
месте. Пульт выносится на расстояние
до 10 м от устройства управления ПР.
Для обеспечения режимов адаптив-
ного управления ПР в состав модулей
дополнительно входят:
периферийные модули для подклю-
чения к дискретным и аналоговым
датчикам и формирования сигналов
управления;
центральные модули обработки ин-
формации и реализации адаптивных
алгоритмов управления.
Конструктивно блоки располагаются
на поворотном контейнере. Генераль-
ный монтаж осуществляется методом
накрутки. Элементной базой устройств
служат микросхемы средней степени
интеграции серии К155.
Технические данные устройств про-
граммного управления блочно-модуль-
ного типа ЕСМ 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, син-
хронизации, памяти, контроля, из-
мерения, формирования сигналов уп-
равления приводами, усилителей мощ-
ности, дискретных команд, силовых
ключей, спроса датчиков, а также
пульт оператора.
Режимы работы устройства: авто-
матический, 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 цик-
лом управления и включает следующий
набор блоков: памяти, управления,
обучения, опроса датчиков, дискрет-
ных команд, контроля, синхрониза-
ции, силовых ключей, а также пульт
оператора.
Режим работы устройства:
автоматический, обеспечивающий
многократное выполнение программы;
поцикловой, обеспечивающий одно-
кратное выполнение программы;
покомандный, реализующий отработ-
ку каждой команды кадра;
обучения, обеспечивающий набор и
запись в память программы; ручное
управление оборудованием, индикацию
информации, записанной в память,
а также индикацию состояния дискрет-
ных датчиков.
Устройство состоит из стойки управ-
ления и стойки силовых ключей.
Устройство ЕСМ-040 предназначено
для управления ПР, оснащенных сле-
дящими электро- или гидроприводами
при автоматизации операций, связан-
ных с процессами нанесения покрытий,
сборки и т. п.
Устройство включает следующий на-
бор блоков: обучения, управления,
синхронизации, памяти, контроля, дис-
кретных команд, опроса датчиков,
позиционно-контурного управления,
усилителей мощности сигналов управ-
ления приводом.
Режимы работы устройства: авто-
матический, поцикловой и обучения.
Устройство ЕСМ-060 предназначено
для управления ПР, оснащенным дат-
чиками внешней ииформация, позво-
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
243
68. Основные технические данные устройств серии ЕСМ
Характеристика ЕСМ-020 ЕСМ-030 ЕСМ-040 Е СМ-060
Тип устройства Число управляемых ПР Объем памяти Выдержка времени, с Число дискретных вы- ходов Число дискретных вхо- дов Число аналоговых вхо- дов Число управляемых координат Тип измерительного преобразователя Способ задания пере- мещений Интерполяция Позицион- ное 1 512 команд 0,1—409 16 32 До 8 Пленочные потенцио- метры типа СПЧ-8 В абсолют- ных значе- ниях Групповое цикловое До 8 1024 команды 0,1—409 160 192 Позициои- ио-контур- иое 1 65 Кбит 16 32 До 8 Адаптивное 1 2048 команд 16 32 8 До 8
Пленочные потенциоме- тры типа СПЧ-8
В абсолютных значениях
Линейная —
ляющими в процессе выполнения ра-
боты учитывать различные отклонения
от запрограммированного состояния
внешних объектов.
Устройство построено иа микро-
процессорных элементах и обеспечи-
вает программную реализацию алго-
ритмов обработки сигналов от датчи-
ков внешней информации.
Устройство включает следующий на-
бор блоков: обработки информации
И реализации адаптивных алгоритмов
управления; интерфейсных для под-
ключения к дискретным аналоговым
датчикам.
Режимы работы устройства:
программирование, обеспечивающее
формирование программы в процессе
ручного управления, введение кон-
стант для адаптивных программ управ-
ления, индикацию информации, хра-
нимой в памяти;
автоматический;
поцикловой.
Специализированные системы управ-
ления, как правило, предназначены
для определенных моделей ПР или
групп моделей с одинаковыми пара-
метрами стыковки с устройствами уп-
равления.
Устройства циклового
управления. Устройство управ-
ления ЭЦПУ-6030 (СССР). Построено
по принципу синхронного программ-
ного автомата с жестким циклом уп-
равления. Программа работы ПР и
технологического оборудования наби-
рается на многопозиционных плоских
переключателях и не разрушается
при отключении устройства от сети
питания. На лицевой панели осуще-
ствляются задание режимов работы
устройства, индикация номера отра-
батываемого кадра программы, а также
244
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ручное управление звеньями ПР. Уст-
ройство работает в следующих режи-
мах: автоматическом, отработки цикла,
отработки кадра, записи команд, руч-
ном. Имеет настольное исполнение.
Техническая характеристика
Тип устройства управле-
ния ..................Цикловой
Число программируе-
мых координат......... 6
Число одновременно
управляемых координат 2
Число точек позициони-
рования по координатам 2
Число технологических
команд ............... 6
Число внешних блоки-
ровочных сигналов, вос-
принимаемых устрой-
ством ................ 4
Диапазон задаваемых
выдержек времени, с 0—1,0
Емкость памяти, число
кадров................ 30
Напряжение выходных
сигналов, В............... 24
Потребляемая мощ-
ность, В А .............. 120
Масса, кг.................. ^25
Устройство управления ПУР-Ц
(СССР). Предназначено для управле-
ния одним ПР и технологическим обо-
рудованием. Программа работы ПР
набирается на штекерной панели в со-
ответствии с технологической картой.
Исполнение команд, записанных в кад-
ре, параллельное. Команды, выдавае-
мые устройством на внешнее техноло-
гическое оборудование и на перемеще-
ние рабочих органов ПР, отрабаты-
ваются с подтверждением об исполне-
нии. Отработка команд на захваты
осуществляется по времени. Кодиро-
вание информации в кадре позицион-
ное в унитарном коде. Конструктивно
устройство выполнено в виде наполь-
ного шкафа с выносным пультом обуче-
ния. Устройство обеспечивает три ре-
жима работы: автоматический, покад-
ровый, ручной.
Техническая характеристика
Тип устройства
управления .... Цикловой
Число программи-
руемых координат 6
Число точек позицио-
нирования:
по координате I
по координа-
там II—IV . . . .
Средство программи-
рования ...........
Емкость памяти, чис-
ло команд . . . .
Число управляющих
команд:
на ПР............
на внешнее техно
логическое обору-
дование .........
Контроль положе-
ния рабочих органов:
по координа-
там I—IV . . . .
по координа-
там V—VI . . . .
Тнп датчиков поло-
жения .............
Габаритные разме-
ры, мм ............
4
2
Штекерная
панель
34
20
6
По датчикам
положения
По времени
Б КА
535X650X845
Устройство управления УПУ-ЦМ
(СССР). Конструктивные и функцио-
нальные характеристики устройства
аналогичны соответствующим харак-
теристикам устройства ПУР-Ц. Однако
в устройстве УПУ-ЦМ предусмотрена
возможность сопряжения с магнито-
управляемыми переключателями
КИМ-8-5. Программирование осуще-
ствляется путем задания номера поло-
жения захвата из числа его возможных
положений в пространстве. Номер
положения кодируется в двончно-де-
сятичном коде, что значительно сокра-
щает необходимую емкость программо-
носителя. Программа кодируется на
диодной матрице в соответствии с тех-
нологической картой. Предусмотрены
четыре сменных матрицы для организа-
ции библиотеки программ.
Техническая характеристика
Тип устройства
управления .... Цикловой
Число программи-
руемых координат 7
Число точек позицио-
нирования ......... 2
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
245
Средство программи- рования Диодная матрица
Способ задания про- граммы Набор на диодной матрице
Емкость памяти, чис-
ло кадров Число управляющих 32
команд: 1 .
на ПР на технологиче- 22
ское оборудование Контроль положения рабочих органов: 7
по координа- там I—V .... По датчикам
положения
по координа- там VI—VII . . . По времени
Тип датчиков поло-
жения Магнитоуправ- ляемые пе- реключатели
КИМ-8-5
Габаритные разме- ры, мм 420 X 560 X 920
Устройство управления ПЦУ-1
(СССР). Конструктивно устройство
имеет напольное исполнение и обес-
печивает автоматический и ручной
режимы работы. В качестве управляе-
мого привода используются электро-
пневматнческие клапаны типа
Н КВ-250.
Устройство имеет две модифика-
ции — на интегральных микросхемах
серии К-155 и на струйно-мембранных
элементах.
Техническая характеристика
Тип устройства
управления . . . .
Число программи-
руемых координат
Средство программи-
рования ...........
Число временных так-
тов в цикле програм-
мы ................
Диапазон задания
времени выполнения
Цикловой
6
Коммутацией
ная штекер-
ная панель
150
цикла, с...........3—150 (с ди-
скретностью
1/10, 1/20,
1/30, 1/40,
1/50 с)
Режим работы . . . Автоматиче-
ский, ручной
Число каналов связи
с внешним оборудо-
ванием:
по входу.................. 6
по выходу .... 6
Габаритные разме-
ры, мм .............. 700X470X850
Устройство управления РБ-110У
(НРБ). Устройство предназначено для
циклового управления, имеет конструк-
цию, обеспечивающую встраивание в
ПР. Память устройства сохраняет ин-
формацию после выключения пита-
ния. Имеется возможность вызова про-
грамм по сигналам от внешних дат-
чиков с заранее установленным прио-
ритетом.
Техническая характеристика
Тнп устройства уп-
равления ............ Цикловой
Число программи-
руемых координат 6
Число одновременно
управляемых коорди-
нат ............... 3
Диапазон задавав- '
мых выдержек време-
ни, с ............. 1—99
Число одновременно
хранящихся про-
грамм .............' 3
Число управляю-
щих команд:
на ПР.............. 24
на технологиче-
ское оборудование 36
Число ответных сиг-
налов:
от ПР............ 34
от технологическо-
го оборудования 36
Питание ........... 220 В, 50 Гц
Габаритные разме-
ры, мм ............ 400X540X1035
Масса, кг.......... 80
Устройство управления ПР-02/СДМ
(ПНР). Предназначено для циклового
управления, имеет модульную кои-
246
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
струкцию. Программирование ПР осу-
ществляется посредством набора ко-
манд на штекерной матрице. Преду-
смотрена возможность условных пере-
ходов по сигналам от датчиков внеш-
ней информации. Устройство разра-
ботано на интегральных микросхемах.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления .......... Цикловой
Число программи-
руемых координат 4
Число точек позицио-
нирования ......... 4
Емкость памяти, чис- _
ло кадров............' 60 '
Число управляющих
команд:
на ПР............ 20
на технологиче-
ское оборудование 6
Число входных сиг-
налов ............. 6
Управляющие сиг-
налы:
иа ПР, В • • . . 24
на технологиче-
ское оборудование Контакты
реле
Программируемая
выдержка времени, с 0,4—4,0
Питание............220 В, 50 Гц
Потребляемая мощ-
ность, ВА.......... 400
Габаритные разме-
ры, мм ............ 400X640X 1150
Устройства позицион-
ного управления. Устрой-
ство 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 основ-
ного и вспомогательного оборудования.
Устройство позволяет обеспечивать
три режима работы: обучение, покадро-
вый, автоматический. Программиро-
вание осуществляется по кадрам. Ин-
формация о перемещениях захвата
кодируется номером в двоично-деся-
тичном коде; группы потенциометров
накопителя, команды на робот и тех-
нологическое оборудование кодируются
номером команды в двоично-десятич-
ном коде, вспомогательные команды —
номером команды в унитарном коде.
Набор программы осуществляется на
штекерном барабане в соответствии
с технологической картой.
В режиме обучения, пользуясь вы-
носным пультом, осуществляют уста-
новку захвата робота в требуемое
положение, установку штекерного ба-
рабана на считывание соответствую-
щего кадра и запись координат поло-
жения путем балансировки измери-
тельных мостов, образованных соот-
ветствующими датчиками положения
и потенциометрами накопителя уст-
ройства.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления .......... Аналоговый,
позиционный
Число программи-
руемых координат 6
Число точек позицио-
нирования по коор-
динатам:
I—III................. 16
IV—VI ........... 8
Способ программи-
рования ........... Обучение
Средство программи-
рования ........... Штекерный
барабан
Емкость памяти, чис-
ло кадров.......... 50
Число управляющих
команд на оборудова-
ние ............... 12
Контроль положения По датчикам
положения
Тип датчика положе-
ния ............... Прецизион-
ные потен-
циометры
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 допол-
нительно предусмотрены сопряжение
с ЭВМ типа М-6000; выход на тири-
сторный регулируемый привод мощ-
ностью до 2 кВт; адресное програм-
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
247
мирование перемещений по координа-
там; кроме того, в АПС-1 увеличено
число технологических и вспомога-
тельных команд, а также емкость
программоносителя.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления .......... Аналоговый,
позиционный
Число программи-
руемых координат 6
Число точек позицио-
нирования по коорди-
натам:
I—III................ 14
IV—VI ........... 7
Способ программи-
рования ........... Обучение
Средство программи-
рования ........... Штекерный
барабан
Емкость памяти, чис-
ло кадров.......... 60
Число управляю-
щих команд и а обо-
рудование ......... 14
Контроль положения По датчикам
положения
Тип датчика положе-
ния ................. Прецизион-
ные потен-
циометры
ППМЛ
Габаритные разме-
ры, мм ............ 535X650X1205
Устройство управления IRC 600
(ГДР). Разработано с применением
микроЭВМ и БИС и имеет модульную
конструкцию. Для обеспечения про-
стоты программирования и обслужи-
вания роботов все необходимые эле-
менты управления и ввода программ
расположены иа переносном пульте
управления. На шкафу устройства
находятся только следующие элементы
управления: силовой выключатель, вы-
ключатель напряжения управления,
выключатель гидравлики, аварийный
выключатель. Предусмотрена возмож-
ность подключения считывающего уст-
ройства и перфоратора. Устройство
комплектуется тест-программами для
поиска неисправностей. При програм-
мировании имеется возможность орга-
низации подпрограмм.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления ..........Позиционный
Число программи-
руемых координат 3
Число цикловых ко-
ординат ........... 2
Емкость памяти, К
байт ............. 5,5
Время сохранения
информации при от-
ключении питания, ч 200
Тип датчика обрат-
ной связи по положе-
нию ............... Резольвер,
индуктосин
Число выходов . . . 136
Число входов ... 96
Устройство управления NUMS 406
(ПНР). Построено по принципу микро-
программного автомата. Конструк-
тивно выполнено в виде пульта, на'
котором размещены диодная матрица
и несколько групп переключателей.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления ..........Позиционный
Число управляемых
координат.......... 6
Число одновременно
управляемых коорди-
нат ............... 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 эле-
ментах, за исключением блока управ-
ления приводом, выполненного на эле-
ментах пневматики. Устройство обес-
печивает работу в следующих режимах:
наладочном, полуавтоматическом, ав-
томатическом.
Отработка программы осуществляет-
ся с использованием команд условных
переходов; число шагов программы
248
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
256; максимальное число управляемых
координат 4.
Устройство управления РС-7000
фирмы Retab (Швеция). Предназна-
чено для управления гидравлическими,
электрогидравлическими приводами,
а также двигателями постоянного тока.
Программирование осуществляется
методом обучения с использованием
специального пульта ручного управле-
ния. Все другие функции выполняются
на основном пульте.
Управляющая программа может со-
держать набор подпрограмм, выбор
которых осуществляется по сигналам
от внешнего оборудования.
Одной из функций устройства яв-
ляется обеспечение режима адаптив-
ного управления, использующегося для
поиска объектов, положение которых
не определено, например при захвате
роботом неориентированно располо-
женных деталей из тары. Этот режим
позволяет запрограммировать поиск по
одной координате, в то время как дру-
гие блокируются в заданном положе-
нии. Управление движением вдоль
выбранной координаты (включая раз-
гон и торможение) до поступления
сигнала от внешнего датчика происхо-
дит на обычной скорости, что не при-
водит к увеличению времени на поиск
объекта по сравнению с временем
обычного позиционирования.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления ..........Позиционный
Число программи-
руемых координат <7
Число точек позицио-
нирования ......... 1500
Способ программи-
рования ........... Обучение
Тип измерительного
преобразователя . . Инкрементные
датчики
Максимальное число
модулей памяти . . 3
Емкость модуля па-
мяти, число точек . . 500
Точность позициони-
рования, мм .... 0,01
Внешняя память . . КНМЛ
Устройство управления фирмы Fanuc
(Япония). В состаи устройства управ-
ления входит следящий привод двига-
телей постоянного тока и устройство
управления, выполненное на микро-
процессоре высокого быстродействия и
специальных БИС.
Программирование осуществляется
методом обучения. При автоматиче-
ской работе возможно перемещение с
большей скоростью, чем при обуче-
нии.
Во встроенном ЗУ можно хранить
несколько управляющих программ ПР.
Устройство обеспечивает сохранность
этой информации при отключении пи-
тания.
Математическое обеспечение, раз-
работанное для устройства, позволяет
использовать метод упрощенного обу-
чения, при котором в память в про-
цессе обучения заносятся координаты
только отдельных «особых» точек по-
ложения робота, например положение
захвата перед тарой, перед загрузкой
станка и т. п. Все остальные стандарт-
ные движения ПР постоянно содер-
жатся в памяти устройства. Набором
стандартных подпрограмм предусмот-
рена реализация таких действий, как
укладка деталей в штабель разной кон-
фигурации, захват из тары и т. п.
Устройство обеспечивает возмож-
ность выбора требуемого движения по
сигналам от внешних датчиков с ис-
пользованием так называемых команд
условных переходов.
Важным является программная реа-
лизация мер безопасности, обеспечи-
вающих безаварийную работу ПР.
К ним кроме останова робота по раз-
личным аварийно-предупреждающим
сигналам относят: сигнал предупреж-
дения блока управления приводом
(перегрев, сбой работы); сигнал под-
программ самодиагностики; сигналы
запрета работы и экстренного останова
от обслуживаемого роботом станка;
сигнал о нарушении работы исполни-
тельных механизмов робота; сигналы
останова от обслуживающего персо-
нала.
Для стыковки робота со станками
в устройстве предусмотрен стандарти-
зованный интерфейс связи с ЧПУ
станка, обеспечивающий обмен че-
тырьмя командами (две команды за-
проса на обслуживание и две команды
на запуск станка).
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
249
Наличие цифрового дисплея позво-
ляет передавать оператору информа-
цию об отдельных параметрах управ-
ления ПР, а также коды ошибок
работы.
Техническая характеристика
Число программи-
руемых координат
Число одновременно
управляемых коор-
динат ..............
Тип привода . . . .
3
3
Двигатели
постоянного
тока
Погрешность пози-
ционирования, мм . .
Величина перемеще-
ний, м.............
Внешняя память . .
Емкость внутренней
памяти, число точек
±1
<1,8
Кассета с
БИС (с под-
питкой от
батареи)
80 (макси-
мально до
704 точек)
Комбинированные (универсальные)
системы программного управления.
Для многофункциональных ПР, ре-
шающих разнообразные производ-
ственные задачи, в ряде случаев тре-
буется комбинированное (контурное и
позиционное) управление. Подобные
СУ должны быть универсальными,
обеспечивающими задание геометри-
ческой информации как в абсолютных
значениях, так и в приращениях, а так-
же возможность адаптивного управле-
ния с учетом информации, поступаю-
щей извне.
Для решения таких задач обычно
применяют ЭВМ, подключаемую к тех-
нологическому оборудованию. Указан-
ным требованиям соответствует уни-
версальная система 2С85, которой ос-
нащают оборудование различных ти-
пов. Указанная система может быть
автономной или комплексной — для
управления РТК в целом.
Система ЧПУ 2С85 на базе встроен-
ной ЭВМ со свободным программиро-
ванием. В основе системы — серийно
выпускаемая микроЭВМ «Электро-
ника-60».
Система обеспечивает: управление
восемью координатами; позициониро-
вание с остановкой по сигналам датчи-
ков; отработку программы с обраще-
нием к подпрограммам; покадровую
отработку программы; оперативную
коррекцию скоростей и перемещений;
развитую систему индикации, вклю-
чая индикацию текущего кадра, отра-
ботку перемещений, кодов ошибок; ре-
дактирование управляющих программ
с выводом информации на дисплей; тес-
товый контроль функционирования;
интерполяцию перемещений: линей-
ную в пяти и дуговую в трех основных
плоскостях.
Величины перемещений задаются как
в абсолютных значениях, так и в при-
ращениях.
В базовый комплект системы входят
процессор, таймер, пульт управления,
блок сопряжения со станком (роботом),
блок ввода-вывода данных; блок пи-
тания, запоминающее устройство.
Дополнительные модули устройства:
дисплей на электронно-лучевой трубке,
перфоратор, устройство вывода на
печать, внешнее запоминающее уст-
ройство.
Емкость оперативного запоминаю-
щего устройства — до 28 К слов.
Устройство управления СОУПР
(СССР). Разработано на базе микроЭВМ
«Электроника-60» и обеспечивает как
позиционное, так и контурное управ-
ление роботом.
Конструктивно устройство выпол-
нено в виде напольного шкафа с пуль-
том оператора н выносным пультом
ручного управления и обучения. Уст-
ройство обеспечивает обучение по ра-
бочим операциям, задаваемым в виде
микрокоманд, и работает в абсолютной
системе координат. В режиме обучения
возможно задание условных и безуслов-
ных переходов по признакам времени,
сигналам от оборудования и т. п.
Основными режимами работы яв-
ляются ручное управление, обучение,
выполнение программы, пошаговая от-
работка, коррекция, обслуживание,
ЭВМ автоном. В режиме выполнения
программы предусматривается возмож-
ность ее отработки без управления
технологическим оборудованием. Ре-
жимы «Обслуживание» и «ЭВМ авто-
ном» являются служебными. Они обес-
250 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
печивают ввод и вывод перфолент про-
грамм, тестов диагностирования, а так-
же автономную работу ЭВМ при от-
ладке, настройке и т. п.
Состав операций, реализуемых уст-
ройством, может быть расширен путем
написания программных модулей.
Функциональные возможности уст-
ройства позволяют осуществлять па-
раллельное позиционирование по 10 не-
зависимым координатам; обеспечивать
запись, отработку и хранение до 128
подпрограмм; организовывать библио-
теку программ на гибких магнитных
дисках.
Связь с роботом осуществляется
через специальное устройство связи,
обеспечивающее выдачу команд по 15
независимым каналам и прием инфор-
мации по 15 таким же каналам.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
равления ..........
Число программи-
руемых координат
Число точек позицио-
нирования по коор-
динатам ...........
Способ программи-
рования ...........
Программоноситель
Емкость памяти, чис-
ло кадров .........
Число управляющих
команд иа оборудо-
вание .............
Контроль положения
Тип датчика положе-
ния ...............
Габаритные разме-
ры, мм ............
Позиционно-
контурный
<10
<2048
Обучение
ОЗУ микро-
ЭВМ «Элек-
троника-60»
<1024
<128
По датчикам
положения
Кодовые
15-разрядиые
фотоимпульс-
иые
470X650X1700
Устройство управления АС-2600
(СССР). Конструктивно устройство вы-
полнено в виде напольного шкафа со
встроенным пультом и фотосчитываю-
щим устройством. Устройство построе-
но 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 програм-
мирование методом обучения с помощью
специального выносного пульта, а так-
же по микрокомандам с пульта управ-
ления, при этом перемещения записы-
ваются в абсолютной системе коорди-
нат. В зависимости от состава про-
грамм устройство позволяет обеспе-
чить как контурное, так и позицион-
ное управление роботом.
Основные режимы работы: воспро-
изведение (обеспечивается как полная
отработка программы, так и без отра-
ботки технологии); обучение; програм-
мирование. Вспомогательными режи-
мами работы являются работа с перфо-
лентой, ввод параметров, ЭВМ (орга-
низация связи с центральной ЭВМ)
тест.
Техническая характеристика
Число программи-
руемых координат 6 с расши- рением до 10
Тип измерительных
преобразователей . . Фотоимпульс- иые, кодовые 11-разряд- ные (15-раз- рядные) дат- чики ФЭП-11 (ФЭП-15)
Емкость памяти, чис-
ло кадров <2000
Число каналов выда- чи технологических
команд 32
Тип привода .... Следящий
Тип памяти ОЗУ микро- ЭВМ «Элек- троника-60»
Внешняя память . . Перфолента, КНМЛ, маг- нитные диски
Отработка программ С использо- ванием ко- манд услов- ных и без- условных переходов
Устройство управления IRS 650
(ГДР). Разработано с использованием
микропроцессора U880 и БИС, имеет
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
251
Тип устройства уп-
равления ..........
Число координат:
программируемых
одновременно
управляемых . . .
Тип измерительной
системы ...........
модульную конструкцию. В состав
устройства входит привод для управ-
ления шестью координатами ПР. Про-
граммирование осуществляется мето-
дом обучения с выносного пульта
управления. Имеется встроенный на-
копитель на магнитной ленте. Преду-
смотрена возможность подключения
дисплея для отладки программ. Уст-
ройство комплектуется комплектом от-
ладочных тест-программ.
Техническая характеристика
Позиционно-
контурный
6
6
Фотоимпульс-
ные датчики
IGR400
20
99
99 ..
48
48
660Х 1932X810
1 Емкость памяти, К
* байт...............
| Число программ . .
( Число подпрограмм
j Число сигналов:
входных..........
выходных.........
Габаритные разме-
ры, мм ............
Устройство управления RS-3(4CCP).
Разработано на базе системы NC600.
Устройство предназначено для пози-
ционного или контурного управления
ПР. Устройство имеет модульную кон-
струкцию и может наращиваться по
желанию потребителя. Имеется воз-
можность для связи с ЭВМ высшего
ранга.
Техническая характеристика
Тип устройства уп-
|равления ........... Позиционно--
I контурный
Число программи-
|руемых координат 7
[Емкость памяти,
IК байт ............... 32 (имеется
| возможность
| расширения
| памяти)
Способ программи-
рования ........... Обучение
(возможен
ввод с пер-
фоленты
КНМЛ)
Число сигналов:
входных.......... 16
выходных......... 16
Диапазон регулиро-
вания скорости пере-
мещения по коорди-
натам, % ........ ±10
Потребляемая мощ-
ность, кВА .... 1
Струйные системы программного уп-
равления. Для комплектации пневма-
тических ПР, обслуживающих прессы,
литейные машины, а также работающих
во взрывоопасной среде, применяют
струйные системы циклового программ-
ного управления УС2 и УС6, техниче-
ские данные которых приведены в
табл. 69.
Применение серийных станочных си-
стем для управления роботами. Для
управления ПР иногда применяют
серийно выпускаемые станочные уст-
ройства ЧПУ.
Возможны три варианта использо-
вания станочных систем для управле-
ния ПР: использование системы ЧПУ
для управления ПР и станком в ре-
жиме разделения времени; применение
станочной системы СПУ для автоном-
ного управления ПР; использование
многокоординатных систем для управ-
ления комплексом оборудование — ро-
бот с возможностью одновременной
отработки программы.
При использовании системы ЧПУ,
установленной на станке, для управ-
ления ПР усложняются программи-
рование робота и станка и наладка
комплекса в целом (поскольку управ-
ляющие программы станка и робота
объединены), не совпадает по времени
работа ПР и станка (для обеспечения
одновременной работы необходима се-
рийная система ЧПУ с числом управ-
ляемых координат, равным сумме ко-
ординат робота и станка, на что тре-
буются дополнительные затраты), ста-
новится невозможным обеспечить про-
граммирование ПР методом обуче-
ния.
252 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
69. Технические данные струйных
устройств циклового программного
управления УС2 и УС6
Характеристика УС2 УС6
Длительность такта, с, при ди- скретности, с: 0,05 0,1 Число: включений одной и той же команды в цикле выходов тактов входов блокировоч- ных команд Устройство Элементная ба- за Программоно- ситель Способ получе- ния тактовых им- пульсов . 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 эле- менты «Волга» Штекерная панель От струйного ге- нератора им- пульсов (кон- троль по време- ни) 6 1000
Вновь создаваемые системы ЧПУ
для станков разрабатываются на со-
вершенной элементной базе с исполь-
зованием микроЭВМ и микропроцес-
сорных наборов. Однако и они рас-
считаны на управление станками кон-
кретного класса (эрозионные, шлифо-
вальные, токарные и т. п.) и не вполне
отвечают требованиям управления про-
мышленными роботами.
Использование для управления ПР
серийных станочных систем затруднено
из-за специфики требований, предъя-
вляемых к управлению ПР и их отли-
чию от особенностей управления стан-
ками. По сравнению со станками для
ПР характерным являются необходи-
мость программирования методом обу-
чения, значительные скорости н пере-
мещения, отсутствие сложных стандарт-
ных 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 потреб-
ность в специфических режимах адап-
тивного управления. В большинстве
случаев применение серийных станоч-
ных систем ЧПУ для управления ПР
является вынужденной мерой и обус-
ловливает необходимость разработки
специализированных систем управле-
ния ПР, построенных по общей схемно-
структурной организации со станочны-
ми СПУ и на основе такой же элемент-
ной базы.
Управление промышлеиными робо-
тами от ЭВМ используют для осущест-
вления сложных производственных
операций, таких, как сборка, сварка,
транспортирование изделий. Как пра-
вило, этот вид управления сопряжен
и с распознаванием объекта и основных
показателей окружающей среды. Лю-
бая цифровая ЭВМ включает следую-
щие основные устройства (рис. 32):
ввода информации 1, центральное за-
поминающее 2, вывода информации 5,
арифметическое 4, внешнее запоминаю-
щее 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
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
253
Как правило, информация в ЭВМ
вводится с помощью устройства ввода
и хранится в центральном запоминаю-
щем устройстве (ЗУ), которое может
быть оперативным (ОЗУ) или постоян-
ным (ПЗУ). Центральный процессор
обеспечивает управление последова-
тельностью выполнения всех операций
в ЭВМ. Он имеет доступ к любой ин-
формации, хранимой в ЗУ, и форми-
рует управление команды на реали-
зацию требуемых операций. Помимо
этого, процессор управляет обменом
информацией между ЗУ и арифмети-
ческим устройством, в котором выпол-
няются арифметические операции над
числами.
Результат проведенных вычислений,
а также другая информация могут
быть переданы из запоминающего уст-
ройства на устройство вывода инфор-
мации (устройство пробивки перфолент,
печать и т. п.). Процессор имеет быст-
рый доступ к информации центрального
ЗУ. Однако быстродействующая па-
мять стоит дорого, поэтому наряду
с ОЗУ, как правило, применяют до-
вольно медленное, но дешевое и обла-
дающее значительно большим объемом
памяти внешнее запоминающее уст-
ройство (ВЗУ). В качестве ВЗУ исполь-
зуются магнитные ленты, диски, ба-
рабаны и другие устройства.
ЭВМ решает задачи, представленные
в виде последовательных простых ин-
струкций. Их последовательность на-
зывают программой. Количество же
таких инструкций ограничено для
каждой ЭВМ (сложение, вычитание
и т. п.), поэтому сложное математиче-
ское вычисление возможно только прн
представлении его в виде последова-
тельности реализуемых данной ЭВМ
основных инструкций. Математиче-
ское описание способа получения тре-
буемого решения с помощью простей-
ших численных операций называют
алгоритмом. Этот алгоритм может быть
представлен в виде блок-схемы, отра-
жающей все его основные этапы.
Реализацию алгоритма в виде после-
довательности инструкций иа языке,
понятном ЭВМ (машинный язык), на-
зывают рабочей или исполняемой прог-
раммой. Однако процесс составления
рабочей программы сложен и малопро-
изводителен. Дли обеспечения про-
граммирования разрабатывают так на-
зываемые алгоритмические языки —
специальные языки высокого уровня
(например: ФОРТРАН, АЛГОЛ и т. п.),
в которых набор применяемых инструк-
ций содержательнее, что позволяет
упростить процесс программирования.
Кроме того, разрабатывают так назы-
ваемые проблемно-ориентированные
языки (АИСП, ЭПСИЛОН и т. п.),
содержащие инструкции, ориентиро-
ванные 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 трансля-
цией, выполняют ее при помощи транс-
лятора (компилятора).
Для оценки возможностей конкрет-
ного типа ЭВМ по решению определен-
ных задач используют следующие их
характеристики:
Структура команд (адресность) —
число адресов в команде, по которым
можно обращаться к различным уст-
ройствам ЭВМ. Наиболее распростра-
нены одно-, двух-, трехадресные ЭВМ.
Адреса машинных команд показывают
места ЗУ, откуда должна быть взята
информация для осуществления соот-
ветствующей вычислительной или ло-
гической операции, и адрес, куда дол-
жен быть занесен результат.
Система чисел. Числа в ЭВМ обычно
представляются в двоичной системе
счисления, а буквы, цифры и специаль-
ные знаки — в двоично-кодированном
виде.
Способ представления чисел. Числа
в ЭВМ могут быть представлены с фик-
сированной 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 разряд-
ной сетки при вычислениях с требуемой
точностью. Машины с плавающей за-
пятой значительно сложнее по струк-
туре, так как число представляется
в виде порядка и мантиссы н не-
обходимо оперировать с ними от-
дельно.
254
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Разрядность — число разрядов, от-
водимых ЭВМ для представления од-
ного информационного слова. Для
улучшения использования емкости
памяти и производительности ЭВМ
обеспечивают переменную разрядность,
т. е. выполнение операций с полусло-
вами или словами двойной длины.
Характеристики запоминающих уст-
ройств — их состав, время обращения
к ним и емкость их памяти. Емкость
памяти характеризует наибольшее ко-
личество информации, которую можно
одновременно хранить в ЗУ. Она
определяется количеством чисел или
слов определенной разрядности, чаще
числом байт. Иногда емкость ЗУ опре-
деляют и числом бит. Для ОЗУ, как
правило, емкость составляет 2—64 К
слов (байт), что соответствует примерно
104—2-108 бит. Количество разрядов
в словах определяется разрядностью
ЭВМ и составляет 8, 12. Емкость ВЗУ,
как правило, выше, чем ОЗУ, и состав-
ляет 108—109 бит.
Быстродействие определяется сред-
ним числом операций в единицу вре-
мени. Для микроЭВМ, применяемых
в системах программного управления
ПР, оно составляет 50 тыс. операций/с.
В микроЭВМ, как правило, приме-
няют полупроводниковые ЗУ, где ис-
пользуют МОП и биполярные транзи-
сторы.
Запоминающие устройства состоят
из ЗУ с произвольной выборкой —
ЗУПВ, ОЗУ (RAM), постоянного за-
поминающего устройства ПЗУ (ROM),
программируемой пользователем по-
стоянной памяти ППЗУ (PROM), элек-
трически перепрограммируемого по-
стоянного ЗУ, позволяющего стирать
записанную информацию и заново
записывать — ЭППЗУ.
Математическое обеспечение. Раз-
личают общее и специальное матема-
тическое обеспечение (МО). Общее МО
(иначе называемое операционной систе-
мой) включает программы, которые
являются обязательными для органи-
зации вычислительного процесса на
данной ЭВМ. Специальное МО ориен-
тировано на конкретную специализа-
цию ЭВМ, функционирует совместно
с программами общего МО и реали-
зует специфические методы решения
задач.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Информационная система в значитель-
ной мере определяет функциональные
возможности ПР, сложность решаемых
роботами задач, эксплуатационную на-
дежность и эффективность использо-
вания их в производственных условиях,
а также является важным звеном в обе-
спечении безопасности обслуживаю-
щего персонала. В зависимости от функ-
ционального назначения, характера
решаемых задач информационные сис-
темы ПР могут быть условно разделены
так, как это показано на рис. 33. Услов-
ность принятой классификации опре-
деляется тем, что одни и те же датчики
и блоки обработки информации могут
на основе межсенсорного и сенсомотор-
ного взаимодействия участвовать как
в восприятии внешней информации,
так и в контроле собственного состоя-
ния ПР. Подсистема техники безопас-
ности формируется сочетанием и взаи-
модействием отдельных элементов под-
систем восприятия внешней среды и
контроля собственного состояния ПР.
Системы восприятия и контроля ин-
формации о внешней среде. Визуаль-
ные системы. Для получения зритель-
ного изображения обычно используют
устройства монокулярного или бино-
кулярного искусственного зрения. В ка-
честве датчиков применяют видиконы,
фотоматрицы и т. п., а для решения
задач управления ПР — ЭВМ. Задачи,
решаемые с помощью визуальных сис-
тем, приведены в табл. 70.
Работы по использованию визуаль-
ных систем носят в настоящее время
экспериментальный характер, что в ос-
новном определяется необходимостью
реализации сложных алгоритмов об-
работки зрительной информации, а для
этого требуется использование значи-
тельного объема памяти и длительное
время обработки информации (1 —
5 мин).
Вопросы использования визуальных
систем изучены достаточно полно, раз-
работано соответствующее математи-
ческое обеспечение. Это позволяет
осуществить широкое применение на
практике систем искусственного зре-
ния для решения сложных задач по
классификации и распознаванию внеш-
них объектов в том случае, когда при-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
255
и
S
ф
>» й
X tn О
Е -3 «
g§s
в 11
*
Ui-i
Ф X
S я
О S
в е
!h
256
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
70. Примеры задач, решаемых с помощью визуальных систем.
Особенности конструктивных и алгоритмических решений
Задача Конструктивные особенности Принцип действия Условия работы
Распозна- вание де- талей: плоских на поточ- ной линии Управле- ние ПР, осуществ- ляющими простейшие операции сборки Оптическая головка с вращающимся зерка- лом, параболическим зеркалом и фотоэлемен- том Видеосенсор с матри- цей из 1024 фотодиодов, диаграммой и фокуси- рующим оптическим устройством Телевизионные каме- ры, установленные над равномерно освещен- ным конвейером Две телевизионные камеры Более пяти телевизи- онных камер Фотоэлемент воспри- нимает лучи, посылае- мые головкой и отра- женные от отражателя, на котором располагает- ся деталь . Освещенность каждо- го диода имеет 16 града- ций Опознавание осуще- ствляется путем соотне- сения формы и размеров детали с тремя окруж- ностями разных диаме- тров Инструкция вводит- ся посредством предъяв- ления одной телевизи- онной камеры чертежа объекта и отыскания от- дельных составляющих деталей другой телеви- зионной камерой Информация исполь- зуется для распознава- ния объектов сложной формы и координации работы нескольких ПР Естествен- ная осве- щенность Необходи- мы опреде- ленные на- правление освещения и угла па- дения света Естествен- ная осве- щенность Организа- ция опре- деленного освещения
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 оптиче-
ской проницаемостью, недостаточная
освещенность поля зрения и т. п.).
В производственных условиях допол-
нительные 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 искус-
ственного 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 манипу-
лирование с неориентированными
объектами; распознавание формы пред-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
151
метов и их классификация; определе-
ние физических свойств объектов (мас-
са, твердость, шероховатость поверх-
ности, температура, тепло- и электро-
проводность и т. п.); надежное захва-
i’ тывание и удержание объекта с кон-
' тролем усилия зажима (с целью пред-
отвращения разрушения хрупких и
легкодеформируемых предметов); кон-
троль за микроперемещениями деталей
при выполнении некоторых сборочных
операций; контроль смещений объекта
в захватном устройстве ПР при воздей-
ствии на него динамических нагрузок.
Простейшими датчиками системы ис-
кусственного осязания являются так-
тильные датчики контактного типа.
Эти датчики обычно располагают на
наружных и внутренних поверхностях
захватного устройства ПР. В качестве
чувствительных элементов обычно ис-
пользуют микропереключатели. Реже
датчики создают на основе электро-
проводящих полимеров. Задачи, ре-
шаемые с помощью тактильных датчи-
ков контактного типа, и особенности
конструктивных и алгоритмических ре-
шений представлены в табл. 71 и иа
рис .34. Такие датчики можно рекомен-
довать для решения задачи контроля
наличия детали в захватном устройстве
ПР, контроля правильности центри-
рования объекта в захватном устрой-
стве, а также для поиска, распознава-
ния, захватывания и манипулирова-
ния с пространственно неориентиро-
ванными предметами. Последнее позво-
лит упростить требования к специаль-
ной оснастке ПР, что приведет к сни-
жению ее стоимости. Примером такого
решения является адаптивное управ-
ление фазой захватывания деталей,
реализованное в НПО ЭНИМС, в кон-
струкциях 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 контактного
типа. Особенности конструктивных и алгоритмических решений
Задача Конструктивные особенности Принцип действия
Определение место- положения предметов по отношению к руке ПР, контроль нали- чия предмета в захва- те и контакте с пред- метом ПР Классификация предметов простых форм Захват неориенти- рованных объектов Микровыключатели Электропроводные полиме- ры Пневматически выдвигае- мый контактный щуп Тактильные датчики распо- лагаются на внутренней по- верхности искусственной ки- сти Искусственный палец, со- держащий четыре контактных датчика, располагаемых иа наружных поверхностях паль- ца Наличие группы тактиль- ных датчиков контактного ти- па, располагаемых на внутрен- них поверхностях захвата ПР Контакт с объек- том Классификация путем охвата поверх- ности предметов ки- стью Точность класси- фикации зависит от размеров предметов Классификация путем ощупывания поверхности предме- та, т. е. движения пальца по Поверхно- сти См. рис. 34
9 Козырев Ю. Г.
258 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
259
Объединение контактных датчиков
в матрицы с точки зрения информа-
ционного содержания добавляет новую
размерность, при которой совокуп-
ность датчиков упорядочена в прост-
ранстве. Это позволяет получать ин-
формацию о зоне контакта между за-
хватом манипулятора и удерживаемым
объектом. Форма зоны контакта может
быть использована для распознавания
предметов, а с помощью анализа вре-
менных изменений тактильного образа
Рис. 34. Последовательность действий
при схватывании неориентированных
предметов захватным устройством,
оснащенным группой тактильных дат-
чиков контактного типа, расположен-
ных на внутренних поверхностях
«пальцев»
б)
Рис. 35. Структурные схемы программ адаптивной разгрузки (а) и-адаптивной
загрузки (б) магазинов
| 72. Примеры конструктивных решений пропорциовальных датчиков,
к объединенных в матрицы
Матрица Конструкция датчика Принцип действия
7 \ к
- ~1 X 3
На основе элек- тропроводящих полимеров wd L <<< к —rj" 3 Изменение силы, направ- ленной по нормали к по- верхности объекта, приво- дит к изменению сопротив- ления токопроводящего по-
1 — электропроводящий полимер; 2 — выводы; 3 — упругая оболочка; 4 — поршей ь-электрод лимера. Диапазон сопротив- лений (100 ± I) кОм
1 " 1 ^2 Прикладываемая сила приводит к перемещению воспринимающего элемен- та и связанного с ним движ- ка потенциометра
I На основе рео- I статных потеицио- 1 метров 4 о Выход 1 — воспринимающий элемент; 2 — пружина; 3 — потенциометр
На основе элек- ; тротензометров со- противлений 1 — тензоба тротензометрь лений лка; 2 — элек- сопротив- Прикладываемая сила приводит к деформации (из- гиб) балки, которая реги- стрируется электротензо- метрами сопротивлений
260
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 72
Матрица
Конструкция датчика
Принцип действия
На основе пьезо-
электрического
преобразователя
а — преобразователь дав-
ления в электрические сиг-
налы; б — порог; 1 — эла-
стичный материал, дефор-
мирующийся соответствен-
но форме объекта; 2 — так-
тильные датчики на основе
пьезоэлементов (с преобра-
зованием движения в элек-
трические сигналы)
При соприкосновении ма-
трицы с телом внутренние
потенциалы распределяют-
ся. Это распределение пред-
ставляется рядом плоских
образцов и соответствую-
щих им пороговых величин
она может быть использована для об-
наружения проскальзывания предмета
в захвате.
При использовании матриц следует
учитывать ряд факторов. При низкой
плотности расположения датчиков в
матрице могут быть применены микро-
переключатели, реле и т. п.
Более высокие функциональные воз-
можности ПР обеспечиваются при ис-
пользовании матриц из пропорцио-
нальных датчиков, которые применяют
в основном для решения задачи клас-
сификации и определения формы объек-
тов манипулирования.
Некоторые конструктивные решения
отдельных датчиков, объединяемых в
матрицы, показаны в табл. 72.
’ При разработке пропорциональных
тактильных датчиков перспективно
применение различных токопроводя-
щих полимерных материалов, а также
интегральной технологии, что позволит
создать различные миниатюрные дат-
чики давления.
Для применения матриц требуется
разработка специальных алгоритмов
обработки информации, позволяющих
на основе межсенсорного и сенсомотор-
ного взаимодействия осуществлять как
одномоментное распознавание формы
трехмерных объектов, так и распозна-
вание путем активного и целенаправ-
ленного ощупывания их поверхности.
На рис. 36 показан алгоритм клас-
сификации формы локальной поверх-
ности, контактируемой с тактильной
матрицей. Точность определения формы
локальной поверхности этим алгорит-
мом составляет 95—100 %. Это позво-
ляет осуществлять одномоментные рас-
познавания формы с точностью не ниже
80 %. Точность может быть сущест-
венно увеличена, если разработанный
алгоритм дополнить алгоритмом целе-
направленного ощупывания поверх-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
261
ности с целью выявления недостающих
для классификации признаков деталей.
Однако эксплуатационная надеж-
ность матриц пропорциональных дат-
чиков еще довольно низка. Кроме того,
увеличение набора классифицируемых
предметов требует осуществления ощу-
пывания их поверхности, что вызы-
вает определенные трудности.
Можно предположить, что в боль-
шинстве случаев для этих целей более
оправданным является оснащение ПР
визуальными системами, а матрицы
пропорциональных датчиков будут ис-
пользоваться только в отдельных слу-
чаях применения ПР, когда зритель-
ный контроль затруднен.
Датчики усилий (моментов) приме-
няют в роботах, осуществляющих ма-
нипулирование хрупкими и легкоде-
формируемыми предметами или выпол-
няющих простые операции сборки.
В первом случае датчики усилий
позволяют регулировать усилие схвата
пропорционально массе захватываемых
объектов. Такие датчики обычно уста-
навливают в захвате, и поэтому они
должны быть небольших размеров.
Применяют два способа измерения
усилий: по упругой деформации чув-
ствительного элемента и по перемеще-
нию подвижной части чувствительного
элемента.
Для измерения малых усилий при-
годны различные конструкционные ре-
шения с использованием проволочных
и полупроводниковых тензометров со-
противления или токопроводящих по-
лимеров. Для измерения больших уси-
лий применяют магнитоупругие эле-
менты, а для точных измерений —
градуированные пружины и другие
упругочувствительные элементы.
При выполнении простейших опера-
ций сборки целесообразно введение
некоторой адаптации ПР к условиям
выполнения операции путем использо-
вания более сложных датчиков усилий
(моментов). Такая адаптация позволяет
обеспечить реализацию посадочных опе-
раций с точностью в пределах несколь-
ких микрометров.
Конструктивная сложность приме-
няемого датчика усилия (момента) оп-
ределяется в первую очередь сложно-
стью решаемой с их помощью задачи.
В общем случае для получения полной
Проболи- Ребро ЦилипО - Плос - Среричес- вершина
кейкое рическал кость кое поберх-
ребро поверх - кость
кость
Рис. 36. Алгоритм классификации
формы локальной поверхности пред-
мета при контакте с тактильной мэ-
тр ицей
картины силового взаимодействия за-
хвата ПР с внешним объектом необхо-
димо использовать шестикомпонентный
датчик, измеряющий три составляю-
щих усилия вдоль координатных осей
и три момента относительно этих осей.
Перспективным является располо-
жение силового датчика не на руке ПР,
а внутри сборочного стола. Это упро-
щает конструкцию, снижает требова-
ния к габаритным размерам. Такой
датчик может быть выполнен в виде
квадрата из пластин, располагаемых
одна иад другой и закрепляемых на
262
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
рабочей поверхности стола, между
которыми располагаются тензометры.
Силовой датчик должен быть защи-
щен от перегрузок и повреждений.
Датчики регистрации перемещений
объекта предназначены для захваты-
вания и надежного удержания пред-
метов без их деформации.
Примеры датчиков регистрации пе-
ремещений показаны в табл. 73. Боль-
шинство известных конструкций обла-
дают недостатками, ограничивающими
возможность их применения на прак-
тике. К ним относят низкую помехо-
защищенность в зависимости от их
ориентации относительно направления
перемещения захватываемых предме-
тов, регистрацию перемещения только
в одном направлении, а также ограни-
чение величин регистрируемых пере-
мещений. Так, датчики, в которых
контакт с поверхностью предмета осу-
ществляется с помощью разнообразных
конструкций роликов, регистрируют
перемещение предмета только в одном
направлении.
Перспективным конструктивным ре-
шением является электромеханический
датчик (см. с. 265). Он позволяет ре-
гистрировать перемещения предмета
в любом относительно датчика направ-
лении. В его конструкции предусмот-
рено периодическое прерывание кон-
такта датчика с поверхностью пред-
мета с помощью электромеханического
соленоида (вибратора). Это позволяет
в течение отрезка времени, пока от-
сутствует контакт с поверхностью де-
тали, осуществлять механическую ком-
пенсацию (благодаря пружинным свой-
ствам стержня) предыдущего переме-
щения воспринимающего элемента дат-
чика. Таким образом, период времени,
при котором осуществляется контакт
датчика с поверхностью предмета, слу-
жит для регистрации возможного
перемещения предмета в захвате. Во
время отсутствия контакта датчик
приходит в исходное состояние. Выбрав
определенным образом частоту пере-
ключения соленоида и длительность
периодов контакта датчика с поверх-
ностью предмета, можно регистриро-
вать 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 часто-
той переключения соленоида.
В большинстве разработок осущест-
вляется постоянное приращение уси-
лия схвата предмета в ответ на сигнал
датчика выскальзывания. Если этого
недостаточно для осуществления тон-
ких манипуляций, то необходима орга-
низация взаимодействия двигательных
и сенсорных систем для решения задач
надежного удержания предметов с уче-
том их массы, свойств поверхности и
действующих на них динамических
возмущений.
Алгоритм управления манипулятора,
решающего задачу регулирования уси-
лия первоначального схвата при подъе-
ме предмета в фазе «захватывание объ-
екта», приведен на рис. 37. Регулиро-
вание усилия захватывания осущест-
вляется с крутизной приращения, опре-
деляемой массой захваченного пред-
мета, коэффициентом трения между
его поверхностью и пальцами захват-
ного устройства.
Локационные системы. Системы ло-
кации ввиду отсутствия непосредствен-
ного контакта между датчиками и
поверхностью объекта обладают более
высокой надежностью к механическим
повреждениям. Помимо этого они по-
зволяют существенно снизить ограни-
чения иа скорость перемещения внеш-
них объектов относительно ПР по
сравнению с системами искусственного
осязания.
Локационные системы условно мож-
но разделить на два класса: системы
дальней н системы ближней локации
рабочего пространства. Первые могут
быть построены с использованием
ультразвуковых, лазерных и свето-
локационных (оптических) систем.
Ультразвуковые дальномеры позво-
ляют измерять расстояния до объекта
в диапазоне 0,2—2 м с погрешностью
2%. Точность определения угловых
координат, т. е. положения объекта,
значительно ниже, поскольку облу-
чается большая часть поверхности
предмета, что затрудняет выделение
его локального участка для измерения.
Поэтому ультразвуковые системы ис-
пользуют для обнаружения объекта
и примерного определении его поло-
жения в пространстве.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
263
73. Основные схемы и характеристики датчиков регистрации перемещений
Схема Приицнп действия
G <3—J 1 — сапфировы иик; 2 — пьезокера датчик; 3 — резино тизатор; 4 — метал амортизатор ь-2 -3 i сердеч- мический вый амор- лический Микронеровности поверхности предмета при его перемещении вызывают появление электри- ческого сигнала на выходе пьезоэлектрика
1 — рк магнит; ловка; 4 ши - эвь - к naj ° ) 1Й р( агн тьць -2 -3 элик; 2 — итная го- Перемещение предмета вызывает вращение ролика, что регистрируется магнитным преоб- разователем
Г L 1 — сг 2 — уп/ датчик д 5 — пале 1 2 ликоь эугая зелени ц J овая резина; резина; 3 — я; 4 — игла; Смещение иглы, возникающее при переме- щении предмета, регистрируется датчиком дав- ления
1 — лг ма; 3 — резиновы цы J МП ф< й р э а; это ол и m ^~3 2— диафраг- элемент; 4 — ик; 5 — паль- Вращение ролика вследствие перемещения предмета приводит к перекрытию диафрагмы фотоэлектрического преобразователя
264
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Продолжение табл. 73
Схема
Принцип действия
Изменение состояния отдельных датчиков
характеризует наличие перемещения предмета
1 — пальцы; 2 — мягкий
наполнитель; 3 — предмет;
4 — датчики давления
Изгиб воспринимающего элемента (С) при
перемещении предмета вызывает изгиб тензо-
метрической балки (D)
1 — чувствительные эле-
менты
Перемещение предмета вызывает изгиб тензо-
метрических балок с чувствительными элемен-
тами. Применение в качестве воспринимающе-
го элемента шарика и наличие четырех теизо-
балок позволяет регистрировать перемещения
в любом направлении
Смещение крышки под действием перемеще-
ния предмета в любом направлении регистри-
руется датчиком давления
Матрица
Применение матриц датчиков тангенциаль-
ных усилий позволяет регистрировать про-
странственное перемещение
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
265
Продолжение табл. 73
Схема
Принцип действия
При отсутствии перемещения детали соле-
ноид не включен, воспринимающий элемент
выдвинут и концом соприкасается с поверхно-
стью детали. При перемещении он изгибается
до соприкосновения с крышкой, что вызывает
появление выходного импульса, приводящего
к срабатыванию на короткое время соленоида
1 — воспринимающий эле-
мент; 2 — катушка соленои-
да; 3 — якорь соленоида;
4 — возвратная пружина;
5— резиновый демпфер;
6 — изоляционный корпус;
7 — электропроводящая
крышка; 8 — выводы
| Локационные устройства на основе
г лазерных излучателей позволяют оп-
L ределить пространственное положение
Е объектов с весьма высокой точностью,
к Широкое применение могут найти
i’ светолокационные системы. В иих ра-
г бочее пространство «ощупывается» све-
[, товым или инфракрасным излучением.
Е В качестве излучателей используют
I лампы накаливания, светодиоды и дру-
I гие средства, в качестве приемников —
Г различные конструкции с использо-
I ванием фотодиодов.
i Для приема сигналов разрабаты-
I ваются специальные фотоматрицы. Точ-
£ иость определения расстояния с по-
К мощью светолокационных систем может
I достигать 2 мМ иа расстоянии до
I 2 м.
Конструкции некоторых ультразву-
ковых и светолокационных датчиков
и принцип их действия показаны
в табл. 74.
Системы ближней локации могут
быть построены и на основе индукцион-
ных, магнитных и струйных датчиков.
Среди них нанлучшими эксплуатацион-
ными характеристиками обладают маг-
нитные и струйные датчики.
Действие струйных датчиков осно-
вано либо на взаимодействии потока,
вытекающего из сопла, с предметом,
либо на прерывании струи предметом.
В качестве датчиков ближней локации
применяют первый тип струйных дат-
чиков, принципиальная схема и кон-
струкции которых приведены иа
рис. 38. Датчик такого типа имеет
266
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 37. Алгоритм управления роботом прн регулировании усилия захваты-
вания объекта
Рис. 38. Струйные датчики, основанные на взаимодействии струи воздуха с по-
верхностью предмета:
а — с фланцем на конус промежуточного сопла: б — с обычным соплом; в — с коль-
цевым расположением промежуточного сопла вокруг выходного; / — сопло питания;
2 — выходное сопло; 3 — поверхность предмета; 4 — промежуточное сопло; 5 — про-
межуточная камера
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
267
74. Примеры светолокационных и ультразвуковых датчиков
Схема
Принцип действия
Обнаружение светового потока,
отраженного от предмета
1 — светодиод (лампа накалива-
ния); 2 — предохранительная шайба;
3 — корпус; 4 — фотодиод (фотосо-
противление); 5 — крепежный винт
1 — светодиод; 2 — фотодиод
Перекрывание прямого светового
потока
Регистрация ультразвуковых им-
пульсов
1 — крышка; 2 — мембрана; 3 —
корпус; 4 — неподвижный электрод;
5 — пружина; 6 — изоляционная шай-
ба
сопло питания, камеру, выходное со-
пло и промежуточное сопло. Расход
через выходное сопло является нагруз-
кой струнного датчика. В табл. 64
приведены основные технические ха-
рактеристики серийно выпускаемых
струйных датчиков.
К недостаткам струйных датчиков
следует отнести необходимость при-
менен ия пневмоэлектрических преоб-
разователен сигнала датчиков в элек-
трический сигнал (если ПР оснащеи
электронным устройством управления).
Подобные преобразователи должны
иметь защиту от влияния внешней
среды.
В табл. 75 приведены задачи, ре-
шаемые с помощью локационных сис-
тем, особенности применяемых кон-
струкций и принципов управления.
268
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
75. Применение локационных систем
Задача Датчик Особенность применения
Контроль на- личия детали в захвате Светолокаци- ониый Струйный Просвечивается пространство ме- жду пальцами захвата. Затемнение фотоприемника характеризует нали- чие объекта. Введение нескольких приемников дает информацию о рас- положении предмета в пространстве захвата
Распознавание формы и местопо- ложения внешних объектов Светолокацн- оиный Ультразвуко- вой Лазерный Применение дискретной строки фо- тодатчиков, располагаемых перпен- дикулярно к направлению движения изделий на ленте конвейера Использование ультразвукового ре- цептивного поля, содержащего 1024 двухпозиционных датчика Использование сканирующего лазер- ного дальномера позволяет опреде- лять местоположение внешних пред- метов для шагающего транспортного робота
Автоматиче- ское слежение за требуемой траек- торией Индукционный Светолокацн- оиный Датчики, располагаемые впереди зоны сварки, обеспечивают слежение за траекторией свариваемого шва при сохранении постоянства требуемых геометрических параметров движения ( Для передвижных ПР, осуществля- ющих внутрицеховое транспортирова- ние, обеспечивается автоматическое движение
Контроль уп- равления сбороч- ными ПР Струйный Очувствление сменных захватов и инструментов ПР, позволяющее обес- печить поиск деталей, контроль пра- вильности соединений н т. п.
Сравнительные характеристики бес-
контактных 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 иссле-
дуемая поверхность должна быть пер-
пендикулярна к световому лучу (или
воздушному потоку), что, например,
для поисковых операций в большин-
стве случаев неосуществимо. Целесо-
образность использования их опреде-
ляется в каждом конкретном случае
условиями решаемой задачи. Более
универсальное применение имеют ло-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
269
76. Сравнительные характеристики бесконтактных датчиков различных типов
Характе- ристика' Датчики
электромагнит- ные' оптические ультразвуковые пневмоструйиые
Обнаружи- ваемые и измеряемые объекты Металлические Непрозрачные Из любых ма- териалов Из любых ма- териалов
Чувстви- тельность (удален- ность объ- екта), см sS12 До 200 и более 20- 1000 sgl
Погреш- ность из- мерений ±(0,01 — 8,0) мм ±2,0 мм на рас- стоянии до 200 см Линейная до 2 % на рас- стоянии до 200 см; угло- вая до ±17° ±0,01 мм
Преимуще- ства Статическая точность, на- дежность, прочность На точность измерения не влияет размер и скорость перемещения объекта Долговечность, независимость работы от ос- вещенности, запыленности, загазованно- сти и помех. Возможны измерения в различных средах Высокая точ- ность по сравнению с другими бес- контактными датчиками
Недостатки Точность за- висит от раз- мера, свойств объекта и ско- рости его пе- ремещения. Взаимодей- ствуют только с металличе- скими объек- тами Работоспособ- ность зависит от освещенно- сти, запылен- ности и других факторов сре- ды. Низкий срок службы и прочность источников света и свето- приемников Ограничена способность обнаружения малых тел. Низкая точ- ность по сравнению с датчиками других типов Малая даль- ность действия. Завышают по- казания при движении объекта
270 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
кационные датчики, работающие на
просвет (например, для контроля нали-
чия детали в захвате).
Системы контроля состояния про-
мышленных роботов. Система контроля
состояния ПР обеспечивает требуемые
эксплуатационные характеристики,
включая эксплуатацнониую надеж-
ность ПР, н участвует в организации
требуемых параметров его движения.
Поэтому она должна содержать си-
стему оценки положения н скорости
движения ПР, обеспечивающую ре-
гистрацию фактического его состояния
в каждый момент времени н сравнение
с требуемыми параметрами движения;
систему аварийной блокировки, обес-
печивающую предотвращение поломок
как механической системы ПР, так н
обслуживаемого нм технологического
оборудования прн появлении случай-
ных сбоев; систему диагностики н
прогнозирования ресурса ПР, пред-
назначенную для сокращения времени
восстановления работоспособности ПР
н уменьшения числа отказов путем
проведения соответствующих профи-
лактических работ.
Система оценки поло-
жения н скорости пере-
мещения узлов н механизмов яв-
ляется специализированной для кон-
кретного типа промышленных роботов.
Основными требованиями, предъяв-
ляемыми к датчикам системы, являются
надежность, малые габаритные размеры
н масса, помехоустойчивость н устой-
чивость к воздействию окружающей
среды, простота юстировки, возмож-
ность отсчета абсолютных значений н
низкая стоимость.
Для ПР со следящим приводом в со-
став системы входят датчики обратной
связи по положению н скорости пере-
мещения звеньев по отдельным степе-
ням подвижности.
В качестве датчиков обратной связи
по скорости применяют серийно вы-
пускаемые тахогенераторы ТД-103,
ПТ-1, ТП-Н либо двигатели постоян-
ного тока серии ДПМ.
В качестве датчиков обратной связи
по положению могут быть использо-
ваны проволочные потенциометры, ин-
дуктивные 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, точ-
ность которых достигает 0,05 %; ос-
новной их недостаток — низкая надеж-
ность нз-за наличия контактов;
индукционные электрические маши-
ны типа вращающихся трансформато-
ров (ВТ), выходное напряжение кото-
рых является функцией входного на-
пряжения и угла поворота ротора, эта
зависимость может быть как линейной,
так и синусной (косинусной); погреш-
ность отображения синусной зависи-
мости для разных типов ВТ 0,2—0,02%,
масса 2—0,04 кг.
В табл. 77 приведены основные тех-
нические характеристики ВТ.
Недостатками индукционных датчи-
ков являются главным образом их вы-
сокая стоимость, необходимость в пи-
тании переменным напряжением и
низкая помехозащищенность, а также
необходимость в аналого-цифровом
преобразователе (АЦП) сигналов дат-
чиков для их ввода в управляющее
устройство.
В последнее время все большее рас-
пространение получают оптоэлектрон-
ные бесконтактные потенциометры, яв-
ляющиеся аналогом электромеханиче-
ских потенциометров, но без подвиж-
ного электрического контакта. Появ-
ление оптоэлектронных потенциомет-
ров позволило разработать измеритель-
ные преобразователи с выходным сиг-
налом в цифровом виде, что избавляет
от необходимости иметь в составе
управляющей машины АЦП.
Существуют два типа таких измери-
тельных преобразователей: импульсные
датчики (генераторы импульсов, в ко-
торых угол поворота преобразуется
в последовательность импульсов опре-
деленной полярности); кодовые датчи-
ки, осуществляющие преобразование
угла поворота в дискретный код. Эти
датчики отличаются высокими техни-
ческими н эксплуатационными харак-
теристиками. Первые обеспечивают вы-
дачу 1000 импульсов за один оборот,
разрешающая способность вторых до-
стигает 215—21в. К недостаткам им-
пульсных датчиков марки BE, огра-
ничивающим нх широкое применение
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
27/
77. Технические характеристики вращающихся трансформаторов (ВТ)
Трансформа- тор Напря- жение питания, В Входное сопро- тивление холо- стого хода, Ом Коэффициент трансформа- ции Погрешность, %, отра- ботки 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 там.
2,5ВТ 12—40 200—4 000 0,56—1,0 0,05—0,1 ч- 1
СКТ-225-2 36 1 330—5 100 0,22—1,0 0,1—0,2
на практике, относят отсутствие ин-
формации об абсолютном значении
угла поворота. Кодовые датчики из-
бавлены от этого недостатка, что делает
их весьма перспективными для управ-
ления ПР.
При разомкнутом управлении робо-
тами, в которых в качестве привода
используется шаговый двигатель (на-
пример, прн управлении ПР типа
160Ф2.81.01 устройством УПМ331),
необходимо иметь точку отсчета по
всем управляемым степеням подвиж-
ности, информация о которой регистри-
руется перед началом работы ПР в ав-
томатическом режиме. Для этих це-
пей могут быть использованы следую-
щие типы датчиков: путевые (конеч-
ные) выключатели серии ВПК2000 н
ВПК4000, выключатели конечные бес-
контактные серий БВК, а также струй-
ные преобразователи положения СТ142.
Путевые (конечные) выключатели осу-
ществляют коммутацию переменного
рока напряжением до 500 В и постоян-
ного тока напряжением до 220 В под
воздействием управляющих упоров;
номинальная сила коммутируемого
рока 4—6 А. Масса выключателей
и, 17—1,32 кг; рабочий ход 5—12 мм.
Выключатели выдерживают не менее
к млн. циклов включения. Подобные
выключатели используют также для
оценки положения степеней подвиж-
ности цикловых ПР. Их выходной сиг-
нал характеризует определенное напе-
ред заданное пространственное поло-
жение соответствующих степеней под-
вижности.
Система аварийной бло-
кировки предназначена для пре-
дохранения ПР н обслуживаемых нм
механизмов от поломок при появлении
случайных сбоев, предельных внешних
силовых воздействий н других помех
в фазе транспортирования деталей.
Номенклатура и число используемых
в системе датчиков определяются типом
ПР и характером решаемых им задач.
Выбор типа датчиков и места их уста-
новки на ПР зависит от используемой
схемы контроля н управления.
Опыт эксплуатации ПР позволяет
условно разбить все внешние проявле-
ния возникающих сбоев и отказов на
несколько видов: отдельные степени
подвижности ПР доходят до своих
кинематических ограничений; захват-
ное устройство «натыкается» на деталь
либо на отдельные части обслуживае-
мого им оборудования; ПР пытается
переместить деталь, не совершив не-
обходимых предварительных движе-
ний по обходу препятствий.
272
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ. ИЗДЕЛИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
В первом случае для предотвраще-
ния поломок ПР могут быть исполь-
зованы путевые конечные выключатели,
располагаемые по два на каждой из
степеней подвижности, ограничивая
максимально и минимально возмож-
ные перемещения ПР.
В остальных случаях аварийная бло-
кировка может осуществляться иа ос-
новании анализа скоростей перемеще-
ния отдельных степеней подвижности
ПР и сравнения их с программными.
В том случае, когда препятствие не
приводит к заметному изменению ско-
рости движения ПР, блокировка долж-
на осуществляться иа основании ана-
лиза сигналов либо тактильных дат-
чиков контактного типа, располагае-
мых на наружных поверхностях за-
хвата ПР, либо силовых датчиков, рас-
полагаемых иа отдельных звеньях ПР.
Отказы, возникающие в системе
оборудование — робот, могут носить
как систематический, так и случайный
характер. Последнее может происхо-
дить от случайных внешних помех, от
случайных сбоев в станции электро-
автоматики и т. п. В этом случае при
срабатывании аварийной блокировки
работоспособность всего комплекса ие
нарушается. Эти случайные сбои могут
быть устранены повторением требуе-
мой 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 так-
же должна осуществлять контроль
необходимого расхода, давления и тем-
пературы в гидро- и пневмосистемах,
если таковые используются в ПР. По-
добный контроль может осуществляться
с помощью специальных датчиков по
предельным значениям, которые в на-
стоящее время разработаны и широко
применяются в промышленности.
Помимо контроля механической си-
стемы ПР система аварийной блоки-
ровки должна включать блокировки
при нарушении работоспособности си-
стем ЧПУ и электроавтоматики, на-
пример, при выключении их питания.
Система аварийной блокировки в раз-
личном объеме присутствует в большин-
стве разработок ПР. Ее состав опре-
деляется конкретными требованиями,
вытекающими из конструкции ПР,
условиями его применения и характе-
ром решаемой производственной за-
дачи.
Системы диагностики и
прогнозирования реСур-
с а ПР предназначены для восстанов-
ления работоспособности ПР (поиска
иеисправности) и сокращения числа
отказов путем проведения соответст-
вующих профилактических работ.
Система диагностики н прогнозиро-
вания ресурса П Р должна входить
в общую систему диагностики РТК (ав-
томатической линии, участка и т. п.).
С этой целью все оборудование РТК
(участка) должно быть оснащено раз-
витой информационной системой, вклю-
чающей датчики различной модально-
сти; давления в гидро- и пневмосети,
уровней питающих напряжений, по-
ложения управляемых координат тех-
нического оборудования участка, ре-
жимов работы и работоспособности
устройств ЧПУ участка и т. п.
Сигналы датчиков должны быть нор-
мализованы и представлять собой дис-
кретные сигналы уровнем 24 В посто-
янного тока.
Устройство диагностики должно быть
выполнено в модульном исполнении
в виде отдельного пульта оператора
участка, оснащенного развитой систе-
мой индикации, позволяющей ему опе-
ративно находить иеисправиость в ра-
боте 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 возмож-
ность блокировки потоков отдельных
технологических групп при необходи-
мости 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 исполь-
зовать вибрации (шум), генерируемые
отдельными узлами ПР, токи электро-
двигателей, в том числе и в переход-
ных процессах. Для этого в определен-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
273
иых местах ПР должны быть располо-
жены датчики, фиксирующие инте-
гральный шум, создаваемый отдель-
ными механизмами ПР. Для ПР со
следящим приводом иа базе высоко-
момеитных двигателей постоянного тока
целесообразно измерять токи электро-
двигателей в процессе работы, что
позволяет оценивать силы трения в со-
прягаемых узлах (направляющих, под-
шипниках) и параметры переходных
процессов — для оценки зазоров в со-
единениях и зубчатых передачах. Сиг-
налы с этих датчиков должны анали-
зироваться и сравниваться системой
ЧПУ с имеющимся эталоном.
Динамический контроль правильно-
сти отработки программы осуществляет-
ся путем определения времени реали-
зации перемещений и сравнения его
с предельно допустимым; путем оценки
конечного состояния участка после
отработки каждого кадра управляющей
программы (УП) и сравнения его с за-
данным.
Модульность исполиеиня устройства
диагностики обеспечит возможность
его реализации в условиях любой
структуры РТК.
Система обеспечения техники безо-
пасности. Совокупность и взаимодей-
ствие отдельных элементов подсистем
восприятия внешней среды и контроля
собственного состояния ПР в сочета-
' иии со специальными информацион-
ными устройствами и механизмами
защиты обслуживающего персонала
образуют систему обеспечения техники
безопасности при иаладке, обучении и
эксплуатации ПР, которая входит
в комплект устройств обеспечения без-
опасной и безаварийной работы всех
видов оборудования, составляющих
роботизированный комплекс.
Часть информационной системы ПР,
относящаяся к обеспечению техники
безопасности, должна формировать
командный сигнал иа останов движе-
ний ПР в опасной для здоровья чело-
века точке рабочей зоны или при воз-
никновении аварийной ситуации. Це-
лесообразно, чтобы этот командный
сигнал снимался самим человеком,
осуществляющим иаладку и обслужи-
вание роботизированного комплекса.
Для формирования такого командного
сигнала система обеспечения техники
безопасности должна осуществлять ре-
гистрацию пространственного положе-
ния самого ПР, отдельных его частей,
а также местонахождения обслуживаю-
щего персонала в рабочей зоне ПР.
В качестве датчиков могут быть ис-
пользованы как контактные, силовые,
ультразвуковые, индукционные и дру-
гие датчики и их сочетания, так н ви-
зуальные системы. Однако исходя из
требований низкой стоимости системы
при высокой эксплуатационной надеж-
ности целесообразно: для определения
пространственного положения ПР и
отдельных его звеньев использовать
датчики положений отдельных степе-
ней подвижности (для ПР со следящим
приводом), контактные либо бескон-
тактные выключатели (для разомкну-
тых ПР); для определения местополо-
жения человека в рабочей зоне ПР
использовать светолокационные дат-
чики различных конструкций, напри-
мер датчики, работающие иа просвет,
а также контактные предельные вы-
ключатели, устанавливаемые на грави-
тационных трап.ах (подпружиненных
площадках), расположенных в отдель-
ных местах рабочей зоны, на подпру-
жиненных буферах, устанавливаемых
иа отдельных узлах ПР, иа створках
ограждений, предохранительных ре-
шетках и т п.
Дополнительные сведения по комп-
лектующим 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 маши-
ностроении представляет собой само-
стоятельную комплексную задачу, свя-
занную с созданием нового современ-
ного оборудования, технологических
процессов, систем организации произ-
водства при систематическом повыше-
нии прибыли, улучшении условий
труда и сокращении потребности в ра-
бочей силе. Уровень и способы авто-
матизации зависят от вида и серийно-
сти производства, оснащенности тех-
ническими средствами. Эффективность
автоматизации определяется тем, на-
сколько рационально организован про-
изводственный процесс в целом, комп-
лексно ли и иа всех ли звеньях техно-
логической цепочки внедрены средства
автоматизации, насколько принятая
система организации и управления
производством позволяет принимать
решения на низшем уровне (для лик-
видации внеплановых простоев). Эф-
фективность автоматизации благодаря
применению ПР также может быть
достигнута только при комплексном
подходе к созданию и внедрению робо-
тов, обрабатывающего оборудования,
средств управления, вспомогательных
механизмов и устройств и т. д. Про-
водить организационно-технологиче-
ские мероприятия значительного объе-
ма ради единичного внедрения ПР не-
рентабельно. Только расширенное при-
менение ПР в составе сложных робо-
тизированных 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 опера-
ций.
Массовое производство с постоянным
объектом выпуска предполагает при-
менение высокопроизводительного спе-
циального основного технологического
оборудования, объединенного автома-
тическими транспортно-загрузочными
механизмами периодического действия,
что в комплексе представляет собой
автоматические линии. При создании
таких линий стремятся обеспечить ми-
нимальный цикл работы. Жесткие ав-
томатические линии отличаются высо-
кой производительностью и широко
применяются в подшипниковой про-
мышленности, автомобилестроении,
тракторном и сельскохозяйственном
машиностроении, производстве изде-
лий бытовой техники и т. д. Так как
эти линии нельзя использовать при
смене объекта производства, то оии
должны окупаться за период эксплуа-
тации. Главные требования, предъяв-
ляемые к основному и вспомогатель-
ному оборудованию, — высокая про-
изводительность и надежность при
длительной эксплуатации и высокий
уровень автоматизации выполняемых
операций. Надежность и ресурс основ-
ного технологического оборудования,
вспомогательных устройств н средств
автоматизации ограничены сроком вы-
пуска массовой продукции. Средства
автоматизации не обязательно должны
быть переналаживаемыми и функцио-
нально взаимозаменяемыми, что оп-
ределяет сравнительную простоту их
конструкций.
Однако и в массовом производстве
возрастающие темпы технического про-
гресса обусловливают сравнительно
частое изменение конструкций и свойств
выпускаемых изделий, что, в свою оче-
редь, вызывает необходимость в пере-
наладке или изменении структуры дей-
ствующей автоматической линии, за-
мене оборудования и средств автома-
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ
275
тизации и т. д. Таким образом, срок
эксплуатации жесткой автоматической
линии, ориентированной на выпуск
конкретной продукции, сокращается.
Это вызывает необходимость широкого
применения ПР в массовом производ-
стве.
Применение ПР различного функцио-
нального назначения позволяет быстро
комплектовать комплексные автомати-
ческие линии, в состав которых входит
разнородное технологическое обору-
дование, исключает необходимость соз-
дания в каждом конкретном случае
специальных транспортных средств,
позволяет быстро переналаживать ав-
томатические линии, а также комплек-
товать и пускать их в эксплуатацию
в более сжатые сроки.
Крупносерийное производство харак-
теризуется ограниченным сроком мо-
рального старения выпускаемого изде-
лия. Подготовка такого производства
должна осуществляться, в короткие
сроки, так как выпускаемая продук-
ция изготовляется в течение ограничен-
ного времени. Основные требования,
предъявляемые к основному и вспомо-
гательному оборудованию, — высокая
производительность, надежность, пере-
налаживаемость и возможность пере-
компоновки сравнительно легкими спо-
собами. Снижение стоимости подготов-
ки производства и себестоимости про-
дукции прямо зависит от соблюдения
этих условий.
Перечисленным требованиям вполне
удовлетворяет автоматическое и полу-
автоматическое обрабатывающее обо-
рудование (прежде всего агрегатные
станки и станки с ЧПУ), которое с по-
мощью ПР можно объединить в авто-
матические линии с гибкой связью.
Объединение ПР с высокоавтоматизи-
рованным оборудованием в предметные
робототехнические комплексы позво-
лит решить задачу создания комплекс-
но-автоматизированных участков и ли-
ний с гибкой связью, обеспечить их
переналадку, а при необходимости —
изменение структуры и переукомплек-
тование.
Среднесерийное многономенклатур-
ное производство характеризуется час-
той сменой и повторяемостью партий
выпускаемых изделий, а также не-
большой длительностью выпуска де-
талей одного типа (от двух-трех смен
до нескольких недель).
Проблема комплексной автоматиза-
ции среднесерийного многономенкла-
турного производства наиболее эффек-
тивно может быть решена на основе
создания типовых роботизированных
комплексов (РК) различного техноло-
гического назначения, в которых ПР
осуществляет единичное или группо-
вое обслуживание оборудования (ро-
ботизированных позиций). Такие РК
должны обеспечивать выполнение наи-
более распространенных в машино-
строении операций, включая загото-
вительные и сборочные. Конструк-
тивно-технологические параметры РК
должны быть таковы, чтобы можно
было объединять их в гибкие произ-
водственные системы, построенные на
основе методов групповой технологии.
Разработка типовых РК для обработки
наиболее распространенных деталей
машиностроения и выполнения широ-
кой номенклатуры операций позволяет
комплектовать автоматизированные
участки производства и автоматиче-
ские линии различных типов, создавая
сложные производственные системы,
дифференцированные по назначению,
составу выполняемых операций и уров-
ню автоматизации процессов обработки
и управления.
Мелкосерийное производство, требую-
щее переналадки за время смены, вы-
соких производительности труда н
степени автоматизации производствен-
ных процессов, находится в настоящее
время на наиболее низком уровне.
Повышение технико-экономических по-
казателей этого производства предпо-
лагается путем широкого применения
оборудования с ЧПУ, которое должно
быть объединено в участки либо по
функциональному признаку (однород-
ные станки), либо по технологическому
принципу (обеспечение последова-
тельного технологического маршрута
обработки). Перспективно применение
РК иа основе миогооперационных стан-
ков с ЧПУ с высоким уровнем концен-
трации и совмещения операций. Ме-
тоды групповой технологии позволяют
и в мелкосерийном производстве в ряде
случаев организовать обработку укруп-
ненных партий однотипных деталей.
Основной структурной единицей авто-
276
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОВОТОВ
матизироваииых гибких производствен-
ных систем и при мелкосерийном про-
изводстве должны стать РК оборудо-
вание — робот, программируемые по
первой детали методом обучения; такое
решение обеспечит рентабельность об-
работки деталей с партией запуска
5—10 шт.
Структура. Понятие роботизирован-
ная технологическая система (РТС)
распространяется иа все структурные
производственные подразделения, в со-
став которых в качестве средств авто-
матизации входят ПР, в том числе иа
роботизированные комплексы, участки,
линии и цехи. Роботизированный комп-
лекс (РК) является основной структур-
ной единицей РТС любой сложности.
РК — автономно действующая сово-
купность технологических средств про-
изводства, включающая набор основ-
ного технологического и вспомогатель-
ного оборудования (в том числе одни
или несколько ПР, которые выполняют
технологические или вспомогательные
операции) и обеспечивающая полно-
стью автоматизированный цикл работы
внутри комплекса и связь его с вход-
ными и выходными потоками осталь-
ного производства.
Необходимо различать роботизиро-
ванные технологические комплексы
(РТК), где ПР выполняет вспомога-
тельные операции типа «взять — пере-
нести — положить», и роботизирован-
ные 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 индиви-
дуальное или групповое обслужива-
ние состыкованного с ним оборудова-
ния или законченный цикл обработки
изделия (например, сварки) иа одной
роботизированной позиции, а также
иа базе нескольких ПР, выполняющих
взаимосвязанные или взаимно допол-
няющие 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 вспо-
могательных устройств, с выбором или
разработкой средств контроля, инфор-
мации и управления и т. п. Любая
сложная производственная система
представляет собой совокупность объек-
тов, связанных причинно-следственной
зависимостью так, что их функции,
производимые ими действия и выпол-
няемые над ними операции должны
приводить к выпуску продукции опре-
деленного качества в надлежащем ко-
личестве и за установленное время.
Оптимальная система отличается мак-
симальной производительностью при
минимальных затратах. В условиях
средиесер ий иого миогономе икл атур-
иого производства оптимальными могут
быть только гибкие производственные
системы, обладающие свойством отно-
сительной адаптации — способностью
приспосабливаться к изменениям вну-
три и вне системы, сохраняя при этом
производительность, близкую к макси-
мальной.
По структуре каждую производствен-
ную систему можно представить как
совокупность основных компонентов
[26].
Подсистема обработки (формообра-
зования) деталей включает в себя
серийные или специально разработан-
ные модели основного технологического
оборудования, целесообразность при-
менения которых определяется требо-
ваниями конкретного производствен-
ного процесса, уровнем концентрации
и совмещения операций и требуемой
степенью автоматизации переходов об-
работки. В ряде случаев комплектуется
ПР, выполняющими основные техно-
логические операции.
Подсистема потока (транспортиро-
вания} деталей осуществляет склади-
рование, внутрицеховое и межрайон-
ное транспортирование деталей и за-
готовок, а также установку, снятие,
переориентацию (если потребуется) и
фиксацию деталей при обслуживании
основного технологического оборудо-
вания.
В состав подсистемы потока деталей
(заготовок) входят автоматизирован-
ные склады, роботы различных кон-
струкций, конвейеры, тележки и дру-
гие средства автоматизации транспорт-
но-складских операций.
При выборе или разработке транс-
портных средств необходимо согласо-
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ
277
Бывать их действия с общезаводскими
и цеховыми средствами транспортиро-
вания заготовок, полуфабрикатов и
готовых деталей; правильно выбирать
тип и емкость накопительных уст-
ройств, комплектующих РК, а также
способ ориентации, комплектации и
фиксации заготовок (деталей) иа на-
чальной позиции РК-
Подсистема потока инструмента и
приспособлений обеспечивает комплек-
тацию, наладку, доставку и смеиу
вспомогательной оснастки и приспо-
соблений, формообразующего и изме-
рительного инструмента в подсистемах
обработки и контроля, а также захват-
ных устройств и инструмента для ПР.
При создании автоматизированных
участков (линий) целесообразно уста-
навливать иа всех РК унифицирован-
ные устройства (магазины), допускаю-
щие автоматическую смеиу и закрепле-
ние инструментов, приспособлений и
захватных устройств (для ПР). Подача
инструмента, приспособлений и захват-
ных устройств может осуществляться
общей подсистемой потока деталей.
При этом становится возможным комп-
лектовать запускаемую партию заго-
товок набором приспособлений и ин-
струментов, необходимых для ее обра-
ботки. Установка инструментов в уни-
фицированных по форме и размерам
оправках (блоках) позволяет приме-
нять ПР, обслуживающие поток дета-
лей, для выполнения операций смены
инструмента иа станках.
Подсистема контроля качества про-
дукции предназначена для контроля
производства с целью получения задан-
ных показателей качества.
Подсистема управления и информа-
ции осуществляет управление и взаимо-
связь между основным и вспомогатель-
ным оборудованием, траиспортио-за-
грузочиыми устройствами и складом;
контроль и диагностику работы обо-
рудования, в том числе фиксацию от-
казов и простоев; сбор и распределение
информации о местоиахождеиии партий
заготовок и деталей, а также о степени
укомплектования оснасткой, приспо-
соблениями, формообразующим и ме-
рительным инструментом; расчет по-
следовательности обработки партий де-
талей на стайках; учет изделий, заго-
товок, полуфабрикатов, материалов,
комплектующих изделий и узлов,а так-
же оперативную оценку степени запол-
нения склада; выдачу информации
диспетчеру и прочие операции, связан-
ные с планированием, организацией
производства и управлением другими
подсистемами.
Вспомогательная подсистема под-
держивает работоспособность сложной
производственной системы в целом.
В ее функции входят обеспечение эиер-
гопотока, уборка отходов производства,
материальное обеспечение и т. д.
Перечисленные подсистемы взаимо-
связаны, поэтому конкретное органи-
зационное и конструктивно-техноло-
гическое решение по одной из иих
предъявляет, как правило, определен-
ные требования к остальным. Таким
образом, создаются сложные производ-
ственные системы, различающиеся на-
значением, сложностью структуры, сте-
пенью автоматизации основных и вспо-
могательных операций и управления,
диффереицироваииые по уровню органи-
зации причинно-следственных зависи-
мостей внутри подсистем и между ними.
Так как основная цель — экономия
рабочей силы и повышение произво-
дительности труда, т. е. увеличение
объема выпускаемой продукции, при-
ходящейся на одного работника, то
характер и степень автоматизации
должны быть оправданы экономически
и в то же время должна быть продемон-
стрирована возможность наращивания
и совершенствования всего комплекса
в целом.
При создании автоматизированных
участков и производств для их посте-
пенного превращения в оптимальные
гибкие производственные системы, ха-
рактеризующиеся постоянным сниже-
нием участия человека в их работе и
управлении, необходимо обеспечить
работоспособность и надежность; воз-
можность стыковки оборудования раз-
личного технологического назначения
и широкого варьирования транспортно-
загрузочных схем; гибкость и возмож-
ность наращивания функций подсисте-
мы управления и информации; обеспе-
чение адаптации производственного
комплекса к изменению условий про-
изводства; возможность совершенство-
вания и расширения автоматизиро-
ванного участка.
278
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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 роботи-
зированных комплексов, которые могут
рассматриваться как основные струк-
турные единицы при агрегатном по-
строении автоматизированных участ-
ков.
Основой агрегатного построения, как
известно, является наличие определен-
ных структурных единиц, способных
состыковываться между собой с по-
мощью связующих звеньев. Примени-
тельно к участкам связующими зве-
ньями таких единиц должны служить
подсистема управления и информации,
транспортно-складская система, сис-
тема автоматической переналадки (если
она имеется). Связь между станком
и ПР может носить индивидуальный
характер ввиду возможного разнообра-
зия 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 элемен-
тов устройств непрерывного транспор-
тирования, выходных элементов систем
управления н информации.
Состав и структура РТС опреде-
ляются содержанием производствен-
ного процесса, который формируется
на основе следующих показателей:
конструктивно-технологических пара-
метров детали (или номенклатуры де-
талей); заданной годовой программы
выпуска; состава технологического обо-
рудования; организации подсистем об-
работки, потока деталей и инстру-
мента, контроля качества продукции,
управления и информации, а также
вспомогательной подсистемы, вклю-
чающей службы ремонта и техники
безопасности.
На рис. 1 показан характер внутрен-
них связей между основными состав-
ляющими производственного процесса
РТС [1].
В зависимости от назначения РК,
состава комплектующего оборудования
и характера организации производ-
ства задачи, связанные с созданием
комплексов, могут быть различными.
На рис. 2 приведен пример организа-
ции РТК станок — робот.
Основные схемы применения про-
мышленных роботов в составе РТС
приведены в табл. 1.
Индивидуальное обслуживание обору-
дования обеспечивается автономным
или встроенным в оборудование ПР.
Основные задачи, решаемые таким
РТК> — автоматизация операций об-
работки детали, ее установка-снятие,
базирование и фиксация в рабочей
зоне, а также обеспечение связи с
транспортными и информационными
потоками основного производства. Раз-
новидностью этой схемы является об-
служивание несколькими роботами
группы машин, число которых меньше
числа ПР, например в РТК с машинами
литья под давлением, при обслужива-
нии листоштамповочных прессов, в ста-
ночных центрах, где один ПР осущест-
вляет установку-снятие детали, а дру-
гой — смену инструмента и снаряже-
ние инструментального магазина
станка, и др. При этом в состав РТК
помимо ПР могут входить автоопера-
торы различного назначения (напри-
мер, в РТК с машинами литья под
давлением).
Групповое обслуживание оборудова-
ния при его линейном, линейно-парал-
лельном или круговом расположении
может осуществляться одним ПР, обес-
печивающим помимо операций, назван-
ных выше, еще и межстаночное транс-
портирование деталей. При этом на
ПР возлагаются и задачи диспетчиро-
вания работы оборудования, входя-
щего в состав РТК, а также элементов
транспортных систем и дополнитель-
ных 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 оборудо-
вания, связанные с многостаночным
обслуживанием, выполняемым ПР.
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ
279
Рис. 1. Внутренние связи между основными составляющими элементами произ-
водственного 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 базирова-
ния и закрепления детали); В — вспомогательное оборудование комплекса для подачи
деталей н инструмента на загрузочные позиции, ориентации, отвода изделий н т. п (та-
ры, ориентирующие магазины, -----*--- ----------- "
У — средства управления; Т
роликовые конвейеры, питатели); К — средства контроля;
— входные и выходные транспортные связи комплекса
Рис. 2. Структура роботизированного технологического комплекса станок —
робот:
1 — блок управления роботом н станком; 2 — автоматические зажимные н базирующие
приспособления станка; 3 — устройство очистки баз деталей н зажимных приспособле-
ний станка от грязи и стружки; 4 — захватное устройство робота, оснащенное сред-
ствами опознавания заготовок, контроля их размеров н правильности установки заго-
товок в рабочей зоне станка; 5 — переналаживаемые ориентирующие магазины для
деталей; 6 — ячейки автоматизированного склада; 7 — конвейер для уборки стружки;
8 — блок автоматической смены захватных устройств; 9 — робот; 10 — головка с режу-
щим инструментом для автоматической смены инструмента, оснащенная устройствами
Дробления стружки, контроля затупления и поломки инструмента; 11 — автоматизи-
рованное ограждение рабочей воны станка; 12 — станок
280
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
1. Основные схемы применения промышленных роботов
Применение
Эскиз
Примечание
Индивидуальное обслуживание оборудования
Встраивание ро-
бота в оборудова-
ние
Одиопрограммный робот,
СПУ — общая для обору-
дования и робота. Обслу-
живание оборудования —
в условиях массового и
крупносерийного производ-
ства. Необходима подача
заготовки на фиксирован-
ную загрузочную позицию
Расположение
робота у основ-
ного технологи-
ческого оборудо-
вания
Одно- или многопрограм-
мный робот имеет общую
или раздельную (автоном-
ную) с оборудованием СПУ.
Применяют в условиях
крупносерийного и средне-
серийного производства.
В отдельных случаях воз-
можна обработка мелких
серий. Необходимо пода-
вать заготовку на фикси-
рованную позицию (кон-
вейером или тактовым
магазином)
Групповое обслуживание оборудования
Обслуживание
несколькими ро-
ботами группы
машин, число ко-
торых меньше чис-
ла ПР
Два (или более) промыш-
ленных робота выполняют
различные функции при
обслуживании единицы ос-
новного технологического
оборудования. Имеют об-
щую с оборудованием или
раздельную СПУ. Приме-
няют для обслуживания
станочных центров, кузнеч-
но-прессовых машин и обо-
рудования других видов
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ
281
Продолжение табл. 1
Применение Эскиз Примечание
Обслуживание несколькими ро- ботами группы машин, число ко- торых превышает число ПР: обработка де- талей с посто- янной после- довательно- стью операций 4 г 4 1 1 L_1 |_J цЬ? Однопрограммные робо- ты, работающие в составе автоматических линий с же- сткой связью. Необходимо подавать заготовки на фик- сированную загрузочную позицию. Возможна рас- кладка обработанных дета- лей в тару. Передаются де- тали от одной технологиче- ской позиции к другой не- прерывным конвейером и роботами
ВОЗМОЖНОСТЬ изменения по- следователь- ности обра- ботки и про- г г £-^-2 йИ Многопрограммные ро- боты, применяемые для установки-снятия деталей и межпозиционного их
транспортирования при об-
пуска опера- ций г / служивании оборудования различного технологическо- го назначения. Возможно изменение последователь- ности обработки н пропуск отдельных операций, а так- же выборка-раскладка де- талей в ориентирующей та- ре. Подача заготовок кон- вейером, тактовым магази- ном или в ориентирующей таре
Обслуживание одним ПР группы машин: круговое рас- положение оборудования (до пяти еди- ниц) И Обслуживание оборудо- вания, работающего неза- висимо или с жесткой связью, соответственно мно- гопрограммным или одно- программным роботом
линейное рас- положение обо- рудования (чи- сло регламен- тируется коэф- фициентом ис- пользования оборудования и робота) 4 J - if Многопрограммный ро- бот, работающий в составе автоматизированного участ- ка или автоматической пе- реналаживаемой линии. Необходимы библиотека программ и автоматическая смеиа захватов. Применяют в крупно-, средне- и мелко- серийном повторяющемся производстве (с партией за- пуска деталей свыше 20 шт.)
282
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
П родолжение табл. 1
Применение Эскиз Примечание
Объединение ав- томатизированных технологических комплексов обо- рудование — ро- бот в автоматизи- рованную техно- логическую ячей- ку с общей систе- мой управления Выполнение од- ним роботом за- конченной техно- логической опе- рации (перехода): перенос и об- работку де- талей осуще- ствляет робот при смене за- хватных устройств и инструмента транспортиро- вание детали осуществляет- ся конвейером, управляемым СПУ робота ? 1—П*Р—I 1— 1 5 pffl гОт 1111] \о о) А Индивидуальное выполнение ос технологических опера 6 . 5 4 Л" Многопрограммные ПР, работающие в составе ав- томатизированных участ- ков и переналаживаемых автоматических линий с гиб- кой связью. Применение в массовом, крупно-и средне- серийном производстве (с партией запуска деталей свыше 50 шт.). Подача за- готовок в ориентирующей таре (магазинах) в сочета- нии с межоперационным транспортированием обес- печивает создание межопе- рационных заделов, изме- нение последовательности обработки и пропуск от- дельных операций. С помо- щью многопрограммных ро- ботов возможна выборка- раскладка деталей в ориен- тирующей таре 'НОВНЫХ ций Многопрограммный ро- бот, выполняющий закон- ченную технологическую операцию (сварку, окраску, сборку). СПУ робота — общая для всего оборудо- вания, входящего в состав комплекса $, - .
оо.опн-^ л
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ
283
Продолжение табл. 1
Применение
Эскиз
Примечание
Групповое выполнение основных технологических операций
Выполнение
группой роботов
заключительной
технологической
операции (пере-
хода);
группа робо-
тов различно-
го техноло-
гического на-
значения вы-
полняет опе-
рацию на од-
ной позиции 5
группа робо-
тов одного тех-
нологического
назначения
выполняет
законченную
операцию
Группа роботов (одно-
или многопрограммных),
выполняющих закончен-
ную технологическую опе-
рацию (переход). СПУ —
общая для всего комплекса
Примечание. 1 — ПР; 2 — основное технологическое оборудование; 3 —
магазин с заготовками, деталями или инструментом; 4 —конвейер; 5 — вспомога-
тельные устройства ориентации или фиксации деталей; б — вспомогательные устрой-
ства, расширяющие функции робота (устройства контроля, измерения н т. д.
В зависимости от серийности произ-
водства, в котором используется РТК
с групповым обслуживанием оборудо-
вания, к такому комплексу могут быть
применены различные организацион-
ные формы загрузки основного техно-
логического оборудования — от неза-
висимой работы каждого станка до
превращения РТК в поточную линию.
Однако для обеспечения необходимой
гибкости производства в РТК с груп-
повым обслуживанием ПР необходимо
создавать межоперационные заделы,
предусматривать возможность про-
пуска отдельных операций на деталях
некоторых типов, изменения порядка
обработки и т. п. С помощью ПР долж-
ны обеспечиваться независимая до-
ставка деталей к станкам и их межста-
ночное транспортирование.
Индивидуальное выполнение основных
операций (сварка, окраска, сборка и
т. д.) осуществляется производствен-
ным или универсальным ПР, на базе
которого организуется РПК, включаю-
щий различного рода вспомогательные,
транспортные, ориентирующие уст-
ройства и механизмы, работа которых
контролируется СПУ робота. ПР в этом
случае является многопрограммным
с развитым сенсорным оснаще-
нием.
Групповое использование ПР для вы-
полнения основных технологических опе-
раций включает применение ПР раз-
ных типов (подъемно-транспортных,
производственных и универсальных),
связанных в едином комплексе, обеспе-
чивающем законченный технологиче-
ский процесс.
284
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Участки литья под давлением. Машины
литья под давлением (МЛД) имеют
однотипные конструктивные исполне-
ния, что позволяет находить общие
конструктивные решения для их сты-
ковки 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 начи-
нается со смазывания пресс-формы я
пресс-поршня МЛД смазочным мате-
риалом. Затем подвижная и неподвиж-
ная половины пресс-формы соединяют-
ся и скрепляются механизмом запира-
ния. Из раздаточной печи в прессовый
стакан МЛД заливается расплавлен-
ный 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 перено-
сится в установку для охлаждения,
а из нее — под обрубной пресс для от-
деления литниковой системы. Затем
отливка укладывается в тару или на
конвейер. После очистки пресс-формы
МЛД от остатков сгоревшего смазоч-
ного материала и облоя, которая
осуществляется струей сжатого воз-
духа, технологический процесс повто-
ряется.
Средства автоматизации вспомога-
тельных операций. Отбор металла из
раздаточной печи, перенос ковша к
МЛД и заливка в прессовый стакан
осуществляются автооператорами-за-
ливщиками различных типов.
Очистка пресс-формы струей сжатого
воздуха и нанесение смазочного ма-
териала могут осуществляться либо
специальными устройствами с помощью
форсунок, которые входят в комплект
МЛД и крепятся на станине, либо
специальными автооператорами-смаз-
чиками с подвижной рукой, на которой
кр'епится блок форсунок. В ряде слу-
чаев эта операция осуществляется ПР,
работающим в цилиндрической или
сферической системах координат, ко-
торый устанавливается рядом с МЛД
и в руке удерживает форсунку (блок
форсунок), соединенную гибким шлан-
гом с пневмосистемой и установкой
подачи смазочного материала.
Для съема отливок и ориентирован-
ного их переноса на последующие опе-
рации 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 осо-
бое внимание обращать иа следующие
факторы, обеспечивающие надежное
протекание технологического процесса:
контроль стабильности состава метал
ла и его температуры; контроль каче-
ства очистки пресс-формы от остатков
смазочного материала и облоя; кон-
троль извлечения отливок и их цело-
стности — выполняется визуально опе-
ратором при подаче отливки на пози-
цию контроля либо с помощью авто-
матических устройств (матриц фото-
диодов, блоков фотоэлементов, блоков
инфракрасных излучателей и прием-
ных датчиков, микропереключателей
и т. д., регистрирующих габаритные
размеры и форму отливок); предохра-
нение от повреждений тех поверхно-
стей отливки, которые не подвергаются
дальнейшей обработке; надежное вы-
талкивание отливок из пресс-
формы.
По условиям техники безопасности
между МЛД и роботом — съемщиком
отливок следует устанавливать грави-
тационный блокировочный трап или
иное устройство, отключающее ПР
при появлении оператора в его рабо-
чей зоне.
Располагать агрегаты вокруг МЛД
заказчик может по своему усмотрению
в зависимости от конкретных условий
производства н 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 их для очистки
и обрубки. Для съема и переноса отли-
вок применяют ПР, работающие в ци-
линдрической или сферической си-
стеме координат. Робот извлекает от-
ливку из формы и, удерживая ее за
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗБОДСТБО
285
2. Типовые роботизированные комплексы иа базе машин литья под давлением
Состав РТК Тип оборудования
Машина литья под давлением: модель усилие запира- ния, МН масса заливаемой дозы сплава, кг Раздаточная элек- тропечь модели (типа) Обрубной пресс уси- лием, 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 ро- бот для съема и пере- носа 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
+ + + + Н—1—1—(- + + + + + + + +
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 отливок, вспомогательные устройства удаления отливок
и отходов, устройства техники безопасности и устройства для охлаждения отливок.
2. Знак «+> означает наличие устройств.
литник, переносит иа установку кон-
троля целостности. После получения
сигнала о том, что отливка вышла из
формы полностью, ПР переносит ее
для обрезки литника.
Другие участки литейного производ-
ства. ПР выполняют следующие опе-
рации: при изготовлении форм и
стержней — опрокидывание подмо-
дельных плит, обдувку форм, стерж-
ней и стержневых ящиков, окрашива-
ние форм и стержней; при очистке, об-
рубке и зачистке отливок — навеши-
вание и съем отливок с подвесок дро-
беметных камер, манипулирование
пескоструйным или дробеструйным пи-
столетом, обдув полостей отливок пос-
ле 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) моде-
лям — навешивание и снятие с под-
весок цепного конвейера моделей лит-
никовых чаш, наборов модельных
286
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
oois
л
Рнс. 3. Примеры планировок роботизированных комплексов (иа базе машин
литья под давлением):
а — с роботом нз гаммы ЛМ40Ц47.00; б — о роботом <Цнклон-ЗБ»; в —> о роботом «Цнк-
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
287
лон-5С», оснащенным модулем сдвига; 1 — машина лнтья под давлением; 2 раздаточ-
ная 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; 11 — электрошкаф и система управлении; 12 — пульт управле-
ния; 13 •— установка термостатирования
звеньев, колпачков, оболочек н 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 лит-
никовых систем; при литье в оболоч-
ковые формы — обслуживание авто-
матических линий для изютовления
оболочковых форм, установку стерж-
ней в формы, передачу форм на вы-
бивку.
Для этих целей применяют ПР раз-
личных типов: «Unimate», «Verstran»,
«А sea», «У ниверсал-15», «У ниверсал- 40»,
а также 24 модификации агрегатной
гаммы ЛМ40Ц47.00.
Автоматизированная линия мод.
53414 для изготовления оболочковых
форм из сухих термотвердеющих сме-
сей 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 обо-
гревом моделей и полуформ. Она снаб-
жена загрузочным бункером и авто-
оператором для съема полуформ с мо-
дельной плиты. Оболочковые полу-
формы формируются гравитационным
способом с помощью поворотного бун-
кера с шиберным секторным затвором.
Готовая оболочка за фланец захваты-
вается автооператором (для этой цели
может быть применен и ПР), кан-
туется разъемом вверх и устанавли-
вается на приемный стол. При опуска-
нии приемного стола оболочка укла-
дывается на направляющие штанго-
288
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рнс. 4. Автоматизированная линия мод. 53414 для изготовления оболочковых
форм:
1 — гидростанция; 2, 3, 4 — злектрошкафы; 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
вого конвейера, который вместе с кан-
тователем полуформ, дозатором для
нанесения клея на разъем нижней
полуформы, установкой для сборки
полуформ и четырехпозицнонным агре-
гатом для их прессования входит в со-
став установки мод. 51514. Стержни
устанавливаются оператором при пере-
мещении полуформ на штанговом кон-
вейере. Готовые формы выталкиваются
из агрегата прессования на подставку.
Производительность лнннн 35 форм
в 1 ч. Размер форм (длина X ширинах
X высота) 800X600X400 мм. Темпе-
ратура моделей регулируется автома-
тически.
РТК для изготовления оболочковых
стержней в горячих стержневых фор-
мах показан на рнс. 5, а. Оболочко-
вые стержни изготовляет машина
SHALCO (Англия), автоматически вы-
дающая их на фиксированную пози-
цию в стержневом ящике. ПР PR-16
(ЧССР) захватывает стержень, пере-
носит его н укладывает на плнту в ра-
бочем пространстве пульверизацион-
ной камеры 5, где опрыскиваются
стержни. После пульверизации стер-
жень укладывается роботом в ячейку
круглого магазина 4, установленного
на тактовом поворотном столе 3. По
заполнении стержнями оператор вруч-
ную навешивает магазин на крюк
подвесного цепного конвейера 6, ко-
торый доставляет магазин на участок
сборки форм. Пустые магазины также
доставляются к поворотному столу 3
конвейером 6, где рабочий освобож-
дает магазин и фиксирует его на пово-
ротном тактовом столе. Наибольший
размер стержней 450X400X100 мм,
масса 5—15 кг, температура поверх-
ности до 300 °C. Время цикла 2—4 мнн.
РТК обслуживает одни оператор, сни-
мающий и устанавливающий магазины
на тактовый стол н цепной конвейер н
контролирующий качество изготовле-
ния стержней. Работа агрегатов, ком-
плектующих РТК, синхронизируется
системой управления робота PR-16.
РТК для загрузки стержней в ли-
тейные формы показан на рис. 5, б.
К роботу мод. PR-16 тактовые кон-
вейеры 8 и 9 подают кассеты 10 с
ориентированными в ячейках стерж-
нями, а также литейные формы 11.
Робот 7 по программе вынимает стерж-
ни из кассеты 10 и устанавливает нх в
соответствующие отверстия литейной
формы 11. Правильность установки
стержней контролируется фотодатчи-
ками, работающими «на просвет». РТК
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
289
обслуживает один рабочий, контроли-
рующий работу оборудования. Кон-
вейеры движутся по командам системы
управления ПР. Времи установки од-
ного стержня 20 с.
РТК для переноса склеенных оболоч-
ковых форм с машины 12 на конвейер
14 показан на рис. 5, в. Робот 13 мод.
PR-16 снимает готовую форму с фикси-
рованной позиции тактового поворот-
ного стола машины 12 и переносит на
тактовый отводящий конвейер. Раз-
мер форм 600X540X70 мм, масса до
15 кг, температура свыше 150 °C. Цикл
работы РТК (изготовление формы и
установка на конвейер) 10 мни. Один
рабочий обслуживает два РТК, осу-
ществляя контроль за работой обору-
дования и качеством изготовления
форм.
РТК для сборки полуформ показан
на рнс. 5, г. Робот устанавливает стерж-
ни в полуформу, снимает ее со стола
выдачи и переносит на позицию сбор-
ки. Поверхность второй полуформы
опрыскивается склеивающим составом.
Вторую полуформу робот кантует во
время переноса и кладет на первую,
Рис. 5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автома-
тизации 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 н склеивания оболочковых форм; 13 — про-
мышленный робот; 14 — тактовый отводящий конвейер; 15 — машина для изготовления
н 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 2 Г, 22 — промышленный робот; 24 — ЗУ промышлен-
ного робота
Ю Козырев Ю. Г.
290
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
а затем устанавливает в агрегат для
сушки и прессоваиня. Готовую полу-
форму робот переносит иа отводящий
конвейер.
АВТОМАТИЗАЦИЯ КУЗНЕЧНО-
ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Автоматизация кузиечно-прессового
оборудования с помощью ПР осущест-
вляется путем создания РТК для раз-
деления исходных материалов, листо-
вой штамповки, холодной и горячей
объемной штамповки, ковки, прессо-
вания изделий нз пластмасс и порош-
ков.
Рекомендации по составу оборудо-
вания и оснащению его ПР приведены
в табл. 3. Различия в протекании тех-
нологических процессов обработки
давлением, в конструктивно-техноло-
гических параметрах оборудования и
в степени его подготовленности к сты-
ковке с ПР обусловливают необходи-
мость разнообразия средств механиза-
ции и автоматизации кузнечно-прес-
совых машин н создания РТК.
Холодная штамповка (листовая и
объемная) характеризуется кратко-
временностью рабочей операции, ста-
бильностью формообразования, зна-
чительными изменениями формы изде-
лия от перехода к переходу, повышен-
ным уровнем вибраций и наличием
ударных нагрузок.
Основные требования к.ПР: быстро-
действие, легкая переналажнваемость,
возможность смены захватных уст-
ройств, точность перемещений подвиж-
ных органов. В наибольшей степени
этим требованиям- отвечают жестко-
программируемые пневматические ПР,
обеспечивающие взятие заготовок с
фиксированной позиции, подачу в
штамп и съем отштампованной детали.
Горячаяобъемная штамповка и ковка
характеризуются: необходимостью на-
грева заготовок и поддержания ковоч-
ных температур в процессе обработки,
что требует минимального времени
для переноса заготовки из нагрева-
тельного устройства в зону обработки;
выполнением миогопереходной обра-
ботки на одной машине; значительным
изменением формы изделия в процессе
обработки на одной машине; наличием
ударов, вибраций, загазованности.
ПР должны обеспечивать высокую
скорость перемещений, контроль тем-
пературы и фиксацию детали иа всех
этапах обработки.
Прн молотовой штамповке и сво-
бодной ковке уменьшения трудоемко-
сти вспомогательных операций дости-
гают путем применения манипулято-
ров с ручным управлением и ковочных
манипуляторов (в связи с нестабиль-
ностью процессов обработки).
Детали, рекомендуемые для обработ-
ки в составе РТК- Высокие скорости
обработки металлов давлением обус-
ловливают ориентированную поштуч-
ную выдачу заготовок на загрузоч-
ную позицию. Форма заготовок и де-
талей, 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 меж-
штамповом пространстве при много-
переходной обработке на одной ма-
шине с однозначной фиксацией объек-
тов манипулирования на всех этапах
обработки. Поэтому с помощью ПР
целесообразно, в первую очередь, ав-
томатизировать операции загрузки-
выгрузки простейших типов детален,
имеющих ясно выраженные базы н
признаки ориентации, а также поверх-
ности для надежного захватывания и
удержания. В тех случаях, когда в ка-
честве исходного материала применяют
пруток, полосу илн рулонную ленту и
проволоку, — применять ПР для авто-
матизации загрузки-выгрузки нецеле-
сообразно. В этом случае загрузка
прессов автоматизируется с помощью
валковых, клиновых, клещевых н ши-
берных подач. Изделие нз рабочей
зоны можно удалять «на провал», лот-
ковым сбрасывателем нлн с помощью
очередной подаваемой заготовки, стал-
кивающей изделие.
Характеристики деталей простейших
видов, отвечающих перечисленным вы-
ше требованиям, представлены в табл, 4.
Прн листовой штамповке к деталям
н заготовкам предъявляются следую-
щие дополнительные требования (яв-
ляются общими прн применении любых
средств автоматизации вспомогатель-
ных операций — ПР, механических
рук, различного рода подач и цитате-
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
291
Рекомендации по применению ПР для обслуживания кузнечно-прессового оборудования
из-за Грузоподъемность ПР, кг о оо + 4- + 4- +
09-квэ<1эаииЛ + + + + 4* 4*
0g-ifB3daaHHX + + 4- + -Ь + 4*
101Й10ИИ + + 4-
IIOI-dH 1 SI—0( | + + +
гп-ad 4~ 4- 4~
оп-ad + 4- 4*
gi-ifBodasHHX ++ + + + ++ + +
Ю'З-ноиииЦ + + 4*
lOZf’IlOlWM , + + +
loietioiwK ++ + +
iozhiswm + + +
SO’S'HOifMHti + + 4-
8888 ПЭ V/ + + 4~4~ 4* +
10‘Е-но1гинЦ + + ++ + "Ь 4-
г-еац + ++ + + 4*
H3Hig‘swx ++ ++ + + +
гггШвгчига I 0.73 — 1.25 4~h + ++ 4* 4-
e-uw ++ + 4- 4-
гггтеэ’оигя ++ + 4- + —
I0 90-WiHd + + 4- +
Усилие, MH, развн- | ваемое оборудованием ! 0.025; 0,063; 0,1 0.16; 0,25; 0.4 0.63; 1,0; 1,5—4,0 0,63; 1,0 3,15; 6,3; 8,0 0.25; 0,4; 6.3 i 1,0; 1.6 4,0; 8,0 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6.3 10; 16; 25 0.25; 0.4; 0.63; 1,0 1,6; 2,5; 4,0; 6.3; 10 2,0; 2,5; 3,0; 3.5 3,5; 4,0; 4,6 50; 75; 150 1 250; 400; 750; 1000 о о со* о оГ I 0,04 — 0,12 0,63—0,16 1 1 1.0-1,8 1 9'1—ЭГО ।
Тип оборудования Прессы: однокривошип- иые закрытые простого дей- ствия однокрявошип- иые двойного действия гидравличе- ские одностоеч- ные чеканочные винтовые 1 кривошипные горячештампо- вочные Молоты штампо- вочные, масса па- дающих частей, кг 3 X Л (D Ю О 3 (D О. С Радиальяо-ковоч- 1 ные машины I Радиально-об- 1 жимиые машины I Бульдозеры | Правильные ма- шины
292
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
293
[ лей): детали, получаемые за несколько
I операций на разных прессах, после
I завершения каждого перехода должны
| оставаться на нижней части штампа,
I занимая фиксированное положение;
заусенцы на заготовках не должны вы-
зывать их взаимного сцепления при
хранении в накопителе и на позиции
I выдачи; отклонение от плоскостности
; и изменение размеров заготовки не
• должны превышать 2 % от ее длины
, илн ширины (в зависимости от направ-
! ления подачи в рабочую зону пресса);
листовые заготовки из немагнитного
I материала во избежание слипания
: должны быть обезжирены перед пода-
! чей их на исходную позицию за-
I: 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
Г основным требованиям (часть из них
I может быть реализована и на сущест-
Е вующих моделях):
Ж конструктивные элементы, исполни-
тельные механизмы, форма и габарит-
Йг ные размеры рабочей зоны оборудо-
® вания должны обеспечивать возмож-
ность 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 ис-
ходное положение его рабочих органов
и момент завершения технологической
операции;
в системе управления и электроав-
томатики следует предусматривать
разъемы для линий сигналообмена,
обеспечивающих синхронность рабо-
ты с ПР и другим вспомогательным
оборудованием, в том числе блокировку
по командам от робота;
штамповочное оборудование удар-
ного действия, за исключением высо-
коскоростных молотов, должно быть
оснащено устройствами программиро-
вания энергии и числа ударов на техно-
логических переходах штамповки;
система управления оборудованием
должна обеспечивать контроль сраба-
тывания устройств или механизмов
выталкивания деталей (полуфабрика-
тов) из штампа и их фиксирования в
определенном положении (или удале-
ния из рабочей зоны).
Штампы должны иметь трафареты,
ловители, упоры или другие приспо-
собления, обеспечивающие фиксацию
и удержание заготовки после подачи
ее ПР, а также датчики наличия и пра-
вильности установки заготовки в
штампе. Необходимо предусматривать
устройства выталкивания отштампо-
ванных 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 долж-
ны формировать сигнал об удалении
отходов.
Исходная позиция загрузки в пи-
тателях поштучной выдачи (бункерах,
конвейерах, магазинах и т. п.) должна
обеспечивать фиксированное и ориен-
тированное положения заготовки. На
исходной позиции загрузки или в за-
хватном устройстве ПР необходимо
размещать датчики контроля поштуч-
ной выдачи заготовок, формирующие
блокировочный сигнал при захваты-
вании двух и более заготовок или при
их неориентированном положении.
Промежуточные транспортные сред-
ства, соединяющие РТК, должны обес-
печивать сохранение ориентирован-
ного положения заготовок и полуфаб-
рикатов.
В РТК для горячей штамповки рас-
стояния от нагревательных устройств
до кузнечно-прессовых машин должны
быть минимальными для сохранения
температурных режимов штамповки.
Управление, диспетчирование и син-
хронизация работы оборудования, ме-
ханизмов и устройств, комплектующих
РТК, должны осуществляться по
командам системы управления ПР.
Типовые роботизированные техно-
логические комплексы. Рекомендации
по составу оборудования, оснащаемого
ПР, приведены в табл. 3.
Операции разделения исходных ма-
териалов обычно осуществляются на
оборудовании, работающем с непре-
рывным материалом (рулон ленты,
бунт проволоки, полоса и т. д.). Такое
294
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
S)
Рис. 6. Роботизированный технологический комплекс для разделения исходных
материалов-.
1 — мерная тара для отрезанных заготовок; 2 — промышленный робот; 3 — электро-
шкаф комплекса; 4 — автоматизированный стеллаж для поштучной выдачи прутков
(листов); 5 — ножницы; 6 — тара для немериых отходов; 7 — цепной конвейер; 8 —
роликовый конвейер; 9 — пульт управления; Iff — мерная тара для отрезных заготовок;
// *• промышленный робот; 12 — ограждение
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
295
I
I оборудование нецелесообразно авто-
матизировать путем применения ПР.
ПР находят применение при за-
грузке ножниц штучными заготовками.
На рнс. 6, а показан ПР грузоподъем-
ностью 250 кг, предназначенный для
укладки сортовых н листовых загото-
вок н съема готовых деталей прн об-
служивании роликовых конвейеров
правильных машин, листовых и сор-
товых ножниц и лнстоштамповочных
прессов. Поворотная колонна и на-
сосная станция установлены на общем
основании. На конце выдвижной рукн
закреплена регулируемая рама в виде
четырех параллелограммов с электро-
магнитами, ПР может оснащаться кле-
щевым захватом. Система управления
позиционная цикловая. Ход рукн впе-
ред-назад 1200 мм, вверх-вниз 1000 мм.
В конструкции ПР предусмотрена
возможность ручного управления от
кнопочного пульта.
На рнс. 6, б показан РТК на базе
сортовых ножниц для автоматизации
разрезки круглого проката с ориенти-
рованной укладкой в тару отрезанных
заготовок. В состав РТК входит ком-
плект датчиков внешней информации
цля проверки положения заготовки на
конвейере и формирования командных
сигналов на очередность работы робо-
тов н оборудования.
РТК на базе однокривошипных прес-
. сов. На однокривошипных прессах
; простого действия выполняются листо-
j штамповочные операции вырубки, про-
бивки, неглубокой вытяжки. Одно-
кривошнпные прессы двойного дейст-
вия применяют прн глубокой вытяжке
и вырубке.
Состав РТК на базе однокрнвошнп-
ного пресса простого действия пока-
зан на рис. 7 В РТК с однокривошип-
1 ными прессами двойного действия до-
‘ полнительно вводится установка для
' ианесення технологической смазки на
> заготовку перед штамповкой. Отштам-
i пованные детали нлн «отход» (в зависн-
’ мости от того, как ведется штамповка)
ПР выносит в специальную тару (на
Е конвейер) или они идут «на провал»
к в тару (на склиз или транспортное
средство), установленную под столом
пресса.
Состав операций, выполняемых ПР,
зависит от его конструкции и наличия
Рис. 7. Роботизированный технологи-
ческий 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 — огра-
ждение комплекса; 8 — промышленный
робот
дополнительных вспомогательных уст-
ройств. В общем случае ПР выполняет
одну из следующих операций: 1) за-
хватывание заготовки с исходной по-
зиции питателя, перенос ее в рабочую
зону пресса и укладку в штамп; 2) за-
хватывание отштампованного изделия
и укладку его в тару (на транспортное
средство); 3) все перечисленные выше
операции (см. рис. 7). ПР может захва-
тывать и выносить из рабочей зоны
пресса контурный отход. Тогда рядом
с тарой для деталей устанавливают
тару для отходов.
РТК на базе двухкривошипных прес-
сов простого действия обеспечивает
автоматизацию лнстоштамповочных
операций вырубки, пробивки, неглу-
бокой вытяжки, формовки и гибки
крупных деталей или деталей неболь-
ших размеров при установке на прессе
двух штампов. Планировка типовых
РТК приведена на рис. 8. ПР пред-
296
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 8. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошип-
ных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного
(б) изделий:
1 — 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
назначен для загрузки или выгрузки
пресса.
РТК на базе кривошипно-коленных
чеканочных прессов. Чеканочные прессы
применяют для калибровки, клейме-
ния, чеканки, рельефной штамповки и
правки деталей в холодном или горя-
Рнс. 9. Роботизированный технологи-
ческий комплекс на базе чеканочного
пресса:
1 — ориентирующее устройство; 2 — си-
стема управления промышленного робота;
3 — пресс; 4 — БуБ; 5 — магазин для
готовых изделий; 6 — ограждение ком-
плекса; 7 — промышленный робот; 8 —
бункер для выбора заготовок нз навала
н их поштучной выдачи к ориентиру-
ющему устройству
чем состоянии за одну технологическую
операцию. Назначение ПР — оснаще-
ние прессов усилием 4 МН, составляю-
щих большинство в общей группе этого
оборудования. Автоматизируются опе-
рации установки и снятия средних и
крупных изделий, поскольку загрузка-
выгрузка небольших деталей обычно
осуществляется с помощью механиче-
ских рук и грейферных подач.
В состав РТК (рнс. 9) входят спе-
циальный бункер, выбирающий заго-
товки из «навала» и поштучно подаю-
щий их к ориентирующему устройству;
ПР, выполняющий загрузку-выгрузку
пресса; тара или транспортное средство
для удаления изделий; комплекты дат-
чиков внешней информации и сменных
захватных устройств. Если операция
производится над заготовкой в горя-
чем состоянии, то в комплект РТК
вводят нагревательное устройство с
механизмом поштучной выдачи заго-
товок и установку для подачи техноло-
гической смазки в штамп и сдува ока-
лины.
РТК на базе кривошипных горяче-
штамповочных прессов (КГШП). На
этих прессах выполняют следующие
операции: штамповку в торец (осажи-
вание), предварительную н оконча-
тельную штамповку, пережим, гибку,
формовку, вытягивание, выдавлива-
ние (прямое, обратное и комбиниро-
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
297
I ванное), калибровку, прошивку от-
| верстнй и обрезку облоя. Наличие
1 у прессов верхних и ннжних выталки-
вателей для принудительного извле-
[ чения поковок из штампа облегчает
[ механизацию и автоматизацию штам-
! повки.
I На рис. 10, а показана планировка
) РТК с фронтальным расположением
ПР, а на рис. 10,6 — с боковым рас-
I положением ПР. В состав РТК пер-
[ вого и второго видов входят пресс, уста-
[ новка для подачи технологической
I смазки в ручьи штампа и сдува ока-
| лины, комплект датчиков внешней
I информации, комплект захватных уст-
I ройств. РТК первого вида (см. рис. 10,а)
I включает также загрузочное уст-
[ ройство 1 (автооператор, промышлен-
| ный робот нли манипулятор с ручным
I управлением) для установки заготовки
f иа осадочный ручей штампа; конвейер
г 2 подачи нагретых заготовок от нн-
| Аукционного нагревательного устрой-
I ства илн ковочных вальцев; ПР 5 для
К перекладывания заготовок по ручьям
Е штампа; ПР или автооператор 4 для
! удаления поковок из зоны штамповки.
| РТК второго вида (см. рис. 10, б) от-
|: личается наличием двух (подводящего
| и отводящего) шаговых цепных кон-
| вейеров и комплектуется двумя ПР:
I, одним — для загрузки заготовок в оса-
I дочный ручей и перекладки их из оса-
I дочного ручья в формовочный; дру-
I гнм — для перекладки заготовки из
| ручья предварительной формовки в
ручей окончательной формовки нлн
К в ручей обрезки облоя, а также для
| удаления поковки нз зоны штамповки,
г Заготовки нагреваются на установ-
I ках токов высокой частоты, в печах
g со скоростным газовым нагревом или
I в расплавленных солях, откуда по-
| даются в ковочные вальцы или непо-
| средственно на загрузку в РТК. На-
I грев в соляном расплаве наиболее
| предпочтителен, так как небольшое
I количество соли, остающейся на заго-
| товке, служит хорошей технологиче-
I ской сМазкой при штамповке.
I РТК на базе винтовых фрикционных
| прессов. На винтовых прессах выпол-
| ияют горячую н холодную обработку
е металлов давлением — штамповку,
| гнбку, правку, калибровку поковок.
| В прессах предусмотрен нижний вы-
Рис. 10. Роботизированные техноло-
гические комплексы иа базе горяче-
штамповочных прессов с фронтальным
(а) н боковым (б) расположением про-
мышленных 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 цеп-
ной конвейер; 8 — тара для бракованных
заготовок; 9 — конвейер для бракованных
заготовок; 10 — пресс; 11 — промышлен-
ный робот для разгрузки; 12 — конвейер
для отштампованных изделий
талкнватель для облегчения съема из-
делий. 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 по-
штучной выдачи ориентированных за-
готовок заменяется бункером и уст-
ройством поштучной выдачи загото-
вок (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 де-
талей массой до 80 кг. Роботы (рис. 12)
двурукие, цикловые, с гидравличе-
ским приводом; способ программиро-
вания перемещений — по упорам;
объем памяти системы управления
298
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 11. Роботизированный технологи-
ческий комплекс на базе винтового
фрикционного пресса:
1 — 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 ком-
плекса; 6 — система управления ПР
128 команд. Погрешность позицио-
нирования ±2,5 мм. Число степеней
подвижности 5. Руки перемещаются
вдоль своих осей на 710 мм со ско-
ростью 1 м/с. Каретка с двумя руками
перемещается по вертикали на 600 мм
и по горизонтали на 200 мм со ско-
ростью 0,4 м/с, а также может совер-
шать маятниковое движение на 135°,
совершаемое со скоростью 60°/с. Схе-
мы РТК с роботом КМ160Ц43.21, по-
строенные на базе радиально-обжим-
ной и радиально-ковочной машин, по-
казаны на рис. 13.
РТК ча базе обрезных прессов пока-
зан на рис. 14. Обрезные прессы пред-
Рис. 12. Промышленный робот
КМ160Ц.43.21
Рис. 13. Роботизированные комплексы
с применением робота КМ160Ц43.21
на базе машины:
а — радиально-обжимной; б — радиально-
ковочной; 1 — промышленный робот; 2 —
подающий конвейер; 3 — удаляющий кон-
вейер; 4 — радиально-обжимная машина;
5 — система управления робота; 6 — огра-
ждение комплекса; 7 — радиальио-ковоч-
ная машина; 8 — тара для поковок; 9 —
нагревательное устройство
назначены для обрезки облоя с поко-
вок, полученных штамповкой на кри-
вошипных горячештамповочных прес-
Рис. 14. Роботизированный техноло-
гический комплекс на базе обрезного
пресса:
1 — промышленный робот; 2 — питатель
поштучной выдачи заготовок; 3 — тара
для отходов, удаляемых «напровалэ; 4 —
пресс; 5 — тара для контурного отхода;
6 — тара для отштампованных деталей;
7 — система управления робота
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
299
Рис. 15. Роботизированный технологический комплекс на базе гидравлических
прессов для переработки пластмасс:
/ — генератор токов высокой частоты для нагрева таблеток с механизмом их поштуч-
ной выдачи; 2 — гидравлические прессы для Штамповки изделий; 3 — тара для готовых
изделий; 4 — ПР; 5 — система управления промышленным роботом
сах. ПР захватывает заготовку с ис-
ходной 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-
L лен на рис. 15. ПР захватывает подо-
I гретые таблетки из выданной позиции
I генератора токов высокой частоты, за-
Г гружает пресс-форму, снимает готовое
I изделие и передает его на последующую
I обработку.
I РТК для ковки создают на базе бы-
। строходных гидравлических прессов
I и интерактивных ПР типа МКП-2,5
I (см. гл. 5).
L В последнее время для автоматиза-
ции свободной ковки широко приме-
няют манипуляторы с интерактивным
^управлением, попеременно управляе-
К(ые оператором или действующие ав-
Игоматически. Такие манипуляторы
Носнащеиы системами программного
управления с устройствами памяти для
автоматического выполнения отдель-
ных действий (подпрограмм). Переход
от одной подпрограммы к другой осу-
ществляется оператором, который так-
s. Сочетание прессов по
номинальному усилию и
манипуляторов по грузоподъемности
для АКК» намеченных к выпуску
Днепропетровским ПОТП до 1990 г.
300
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 16. Типовой автоматизированный
ковочный комплекс:
1 — пресс; 2 — направляющая для бойка;
3 — направляющие стола; 4 — сборник
окалины: 5 — тоннель; 6 — рельсовые ма-
нипуляторы; 7 — передвижные тележки;
8 — кабельный барабан; 9 — бак напол-
нения; 10 — кабина пульта управления;
11 — помещение для ЭВМ; 12 — электро-
кабель
же берет на себя управление манипуля-
тором (вручную) при необходимости
выполнения сложных действий.
Автоматизированные ковочные ком-
плексы (АКК) обеспечивают изготов-
ление крупных поковок в условиях
мелкосерийного и индивидуального
производства крупных машин. Состав
типового АКК: ковочный пресс, ма-
нипулятор, устройство нагрева заго-
товок, средства контроля температуры
нагрева заготовок, вспомогательные
механизмы (транспортирования и
ориентации заготовок, смены инстру-
мента, уборки отходов и т. д.), система
управления АКК, устройства техники
безопасности.
Первый отечественный автоматизи-
рованный комплекс АКК/500/2,5 соз-
дай 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 манипуляторе ин-
терактивным управлением мод.
МКП-2,5 грузоподъемностью 2,5 т;
тележка с поворотным столом; магазин
инструментов (бойков пресса); нагре-
вательное устройство; система число-
вого программного управления мод.
КП44-2.
Кинематическая схема манипулято-
ра МКП-2,5 приведена на рис. 39 гл. 4.
В СССР разрабатывается и вне-
дряется ряд подобных комплексов.
Днепропетровское производственное
объединение тяжелых прессов (ПОТП)
серийно выпускает АКК с программ-
ным управлением (ПУ) на базе гидрав-
лических прессов с нижним располо-
жением цилиндров усилием 5000 , 8000,
12 500, 20 000 и 31 500 МН, оснащае-
мых одним или двумя рельсовыми ма-
нипуляторами грузоподъемностью 2,5;
5; 10; 20 и 40 т (табл. 5).
Планировка типового АКК приведе-
на на рис. 16 (печи и крановое обору-
дование не показаны). Если АКК
предназначен для изготовления поко-
вок обширной номенклатуры, сильно
разнящихся по массе, то он может
оснащаться двумя манипуляторами
различной (большей и меньшей) гру-
зоподъемности. Применение второго
манипулятора (меньшей грузоподъем-
ности) позволяет увеличить скорости
перемещения поковок малой массы,
уменьшить теплопотери и расходы на
нагрев.
Манипулятор по грузоподъемности
рекомендуется выбирать, исходя из его
загрузки г) (%) при работе с данной
номенклатурой изделий:
где Рщах— масса слитка или поковки;
ti — длительность работы манипуля-
тора с заготовкой определенной массы;
Ртах — грузоподъемность манипуля-
тора; Т — общее время работы мани-
пулятора.
Манипулятор выбирают из условия
г > 60 % .
Максимальной производительности
АКК соответствуют определенные соот-
ношения скоростных характеристик
пресса и манипулятора. Для увели-
чения производительности в ряде слу-
чаев в одну производственную си-
стему объединяют пресс, манипулятор
и кран с кантователем, имеющим ди-
станционное управление. С этой же
целью применяют вспомогательные
подъемные, поворотные столы, распо-
ложенные на тележках, отдельные при-
водные тележки и прочие устройства,
служащие для поддержания и переме-
щения заготовок. Подобные меры вы-
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
301
Рис. 17. Примеры поковок, изготовляемых свободной ковкой иа автоматизи-
рованных ковочных комплексах
, званы тем, что производительность
‘ АКК ограничивается скоростными и
; динамическими параметрами манипу-
'Ляторов, и это является причиной не-
,полного использования прессов.
; Поскольку приводы манипуляторов
!при программной ковке работают в
переходных режимах, на их работу
• 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 ско-
рости получают за счет применения
И* электрогидравлических приводов для
й манипуляторов любой грузоподъем-
|к ности и малооперациоиных электр и-
В ческих приводов для манипуляторов
И; грузоподъемностью менее 5 т.
Работа АКК наиболее эффективна
при изготовлении поковок простых
форм, получаемых в результате повто-
ряющихся технологических циклов,
состоящих из обработки, кантовки и
подач. К таким деталям относят тела
вращения: валы прямоосные, гладкие,
ступенчатые, коленчатые, эксцентри-
ковые; кольца гладкие, кольца с шей-
ками, а также детали, кроме тел вра-
щения; плиты гладкие, ступенчатые;
рычаги; стойки и др. Примеры поко-
вок, изготовляемых на АКК, приве-
дены на рис. 17.
На рис. 18 и 19 показаны схемы АКК
мод. АКП 500/2,5 (массовое и крупно-
серийное производство) и АКПА-1235-1
(единичное и мелкосерийное произ-
водство) .
Автоматические лииии иа базе РТК.
Создание типовых РТК обеспечивает
возможность комплектации автомати-
302
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 18. Схема автоматизированного
ковочного комплекса АКП/500/2,5:
1 — нагревательные печи; 2 — направля-
ющие бойков; 3 — гидравлический пресс;
4 — ковочный манипулятор; 5 — пульт
управления; 6 — бойки подвижные; 7 —
посадочная машина
ческих линий различного технологи-
ческого назначения при обработке
давлением.
ЭНИКМАШ на базе дву- и трех-
руких роботов и однокривошипных
прессов простого действия разработал
четыре типовые схемы РТК (рис. 20).
РТК-1 и РТК-3 снабжены магазин-
ными устройствами, что позволяет им
работать самостоятельно в автомати-
ческом режиме. РТК-2 и РТК-4 осна-
щены шаговыми конвейерами, заго-
товки на которые должны подаваться
либо оператором, либо другим ПР.
Ркс. 19. Схема автоматизированного
ковочного комплекса АКПА-1235-1:
1 — трехкамерная нагревательная печь;
2 — посадочная машина типа МПК-063;
3 — склад металла; 4 — склад инстру-
мента; 5 — поворотный стол с инструмен-
том; 6 — механическая рука для уста-
новки инструмента на бойки; 7 — канто-
ватель; 8 — гидравлический пресс; 9 —
склад инструмента; 10 — ковочный ма-
нипулятор типа МКС-063; 11 — пульт
управления
Шаговые конвейеры обеспечивают и
связь между собой РТК, входящих
в состав автоматической линии. На
рис. 21 показаны варианты автомати-
ческих линий, в состав которых вхо-
дят комплексы РТК-1, РТК-2, РТК-3
Рис. 20. Типовые схемы роботизированных тех-
нологических комплексов {ЭНИКМАШ) для ком-
плектации 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
6)
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОБОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
303
Рис. 21. Варианты планировок автоматических линий (ЭНИК.МАШ), построен-
ных на основе типовых роботизированных технологических комплексов
и РТК-4. В табл. 6 приведены рекомен-
дации ЭНИКМАШа по комплектации
автоматических линий указанными
РТК.
При построении автоматических ли-
ний из типовых РТК сохраняется тра-
диционное линейное расположение
оборудования, обеспечивающее удоб-
ство транспортных потоков. Сочета-
ния РТК различного назначения (на-
пример, на базе горячештамповочных
и обрезных прессов) позволяют ком-
плектовать комплексные автоматиче-
ские линии для горячей и холодной
штамповки.
На рис. 22 показан автоматизиро-
ванный участок фирмы Shinko-Denky
(Япония) для штамповки и клеймения
деталей, обслуживаемый двумя робо-
тами SR-10 [12]. Заготовки загру-
жаются в опрокидывающийся ковш /,
откуда поступают в вибробункер 2, с
поднимающейся крышкой 9. Вибро-
бункер ориентирует и подает их на
приводной роликовый конвейер, на-
правляющий заготовки под нагрев
в установку ТВЧ 3. Робот 4 переносит
6. Комплектация автоматических
линий типовыми РТК
(рекомендации ЭНИКМАШа)
Вариант построе- ния * Типы РТК •*
1 РТК-1
2 РТК-1 н РТК-2
3 РТК-3
4 РТК-1 и 2 шт. РТК-2
5 РТК-1 и РТК-4
6 РТК-3 и РТК-2
7 РТК-1 н 3 шт. РТК-2
8 РТК-1, РТК-4 и РТК-2
9 РТК-1, РТК-2 и РТК-4
10 РТК-3 и 2 шт. РТК-2
11 РТК-3 н РТК-4
12 РТК-1 и 4 шт. РТК-2
13 РТК-1 и 2 шт. РТК-4
14 РТК-3, РТК-2 и РТК-4
• См. рис. 21. См. рнс. 20.
304
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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 горяче-
штамповочного пресса 6 и переклады-
вает их во второй штамповочный ру-
чей. Со второго на третий штамповоч-
ный 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 высоко-
частотной закалки и отпуска зубчатых
колес, разработанный фирмой Shinko-
Denky (Япония) с применением ПР
SR-10.
Фирма Fujikoshi (Япония) приме-
нила ПР «Uniman-2000» для автома-
тизации вспомогательных операций на
участках прессовой закалки крупно-
габаритных деталей (колец подшип-
ников, зубчатых колес и т. п.) массой
до 50 кг. Один из таких участков пока-
зан на рис. 24. Из цементационной
печи науглероженные заготовки, на-
гретые 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 дру-
гой пресс, после чего робот 4 забирает
огнеупорные капсели и складывает их
стопками на столе 2. После заверше-
ния операции закалки автооператор
переносит изделия на склиз, по кото-
рому они скатываются на отводящий
конвейер.
ОБСЛУЖИВАНИЕ
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Выбор деталей, подлежащих загрузке
с помощью промышленных роботов.
С помощью роботов, особенно в усло-
виях среднесерийного производства,
целесообразно автоматизировать уста-
новку-снятие и межстаночное транс-
портирование деталей простейших ти-
пов, требования к которым приведены
ниже [1].
Детали должны быть такими, чтобы
их можно было группировать по кон-
структивно-технологическим призна-
кам. Это позволяет применять группо-
вую форму организации производст-
венных процессов, типизацию техно-
логических процессов обработки, а
также использовать однородное основ-
ное и вспомогательное оборудование.
Они должны иметь ясно выраженные
технологические базы и признаки
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
305
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; 1 — пятипозициоиный накопитель деталей; 2 — вы-
сокочастотный 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-
man-2000»:
1 — пульт управления; 2 — стол; 3 — цементационная печь; 4 — робот; 5, 6 — закалоч-
ные прессы; 7 — автооператор; 8 — приемная позиция
306
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
ориентации, позволяющие организо-
вать транспортирование и складиро-
вание деталей в ориентированном виде
с использованием стандартизованной
оснастки.
Детали должны иметь однородные
по форме и расположению поверх-
ности для базирования и захвата, поз-
воляющие без дополнительной вывер-
ки устанавливать детали в рабочую
зону обрабатывающего оборудования,
где для их базирования и закрепления
должна использоваться универсаль-
ная технологическая оснастка.
Конструкция детали (заготовки)
должна обеспечивать возможность на-
дежного захватывания, удержания и
переноса ее с помощью ПР. При груп-
пировании деталей по конструктивно-
технологическим признакам следует
предусматривать минимизацию номен-
клатуры захватных устройств и воз-
можность применения широкодиапа-
зонных захватов. При переходе от
манипулирования одним типоразме-
ром деталей к другому в пределах об-
работки в составе одной РТС должно
быть минимальное число смен захват-
ных устройств и переналадок ПР.
Перечисленным выше требованиям
отвечают детали, относящиеся к клас-
сам 40 и 50 по классификатору [21 ].
Характеристики этих групп деталей
с учетом рекомендуемого метода их
захватывания с помощью ПР приве-
дены в табл. 7.
Манипулирование деталями слож-
ных конфигураций с разнообразными
формами и расположением базовых по-
верхностей (вилки, рычаги, кулисы,
сложные корпуса и т. п.) в условиях
многономенклатурной обработки тре-
бует создания специальных установоч-
ных, базирующих и захватных уст-
ройств. Применение ПР для установки-
снятия со станков деталей подобных
типов экономично только в условиях
массового и крупносерийного произ-
водства.
Для транспортирования деталей мас-
сой свыше 500 кг, как правило, наи-
более экономично применение цеховых
подъемно-транспортных средств. Та-
кие детали большой массы обычно до-
статочно долго обрабатываются на од-
ном станке. Поэтому для их установки-
снятия при обслуживании станков
целесообразно применять манипуля-
торы с ручным управлением или обще-
цеховые подъемно-транспортные сред-
ства.
При отборе деталей, подлежащих
обработке на РТС, следует руководст-
воваться также правилами обеспече-
ния технологичности конструкции
деталей.
Требования к заготовкам, подле-
жащим обработке на РТС, должны
быть повышенными. Сварные заго-
товки, поковки, а также резаный про-
кат необходимо зачищать от заусен-
цев, швов и т. п. Чугунные и цветные
отливки следует предварительно за-
чищать, удалять с них литники. Сталь-
ные заготовки из легированных труд-
нообрабатываемых сталей и стальные
отливки рекомендуется подвергать от-
жигу. У ответственных отливок сле-
дует контролировать размеры размет-
кой.
У деталей, поступающих на обра-
ботку в РТС, необходимо контролиро-
вать размеры и твердость для исклю-
чения поломок режущего инструмен-
та, автоматических транспортных
средств и роботов.
Требования к металлорежущим стан-
кам, комплектующим РТК. Для комп-
лектации РТК применяют модерни-
зированные серийные или специально
разработанные станки-полуавтоматы
(в том числе и с ЧПУ).
Станки, встраиваемые в РТК, долж-
ны отвечать требованиям общим и тем,
которые диктуются условиями их ра-
боты в составе автоматизированного
участка совместно с промышленными
роботами. Станки должны обеспечи-
вать высокую производительность и
(по возможности) высокий уровень кон-
центрации и совмещения операций,
а также иметь максимальную унифи-
кацию отдельных узлов и комплекту-
ющих изделий, крепежной и инстру-
ментальной оснастки. В станках сле-
дует предусматривать автоматическую
смену инструмента, совмещенную во
времени с выполнением холостых хо-
дов. Должны быть обеспечены усло-
вия хорошего отвода стружки из зоны
резания. Станки следует оснащать
устройствами для дробления и уборки
стружки.
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
307
Компоновки станков должны быть
удобными для обслуживания их как
оператором, так и ПР. При проекти-
ровании новых станков следует пре-
дусматривать возможность разделения
рабочих зон оператора и ПР. Во всех
случаях оператор должен работать
в условиях, когда соблюдены требо-
вания по технике безопасности, обес-
печен удобный доступ к зоне обработки
и органам управления станка. Станки
целесообразно оснащать устройствами
контроля размерной точности обра-
ботки деталей. Необходимо предусма-
тривать выходы для стыковки между
системами управления робота и стан-
ков, а также установку датчиков внеш-
ней и внутренней информации для
контроля работы механизмов станка.
В конструкциях станков необхо-
димо обеспечивать автоматический за-
жим детали в патроне, центрах или
захват конца детали поводком, фикса-
цию в автоматических тисках, на элек-
тромагнитном столе и т. п. в зависи-
мости от вида обработки. Для пра-
вильного базирования деталей типа
фланцев особенно важно обеспечить
автоматический поджим заготовки к
торцу патрона. Станки должны быть
оснащены датчиками, контролирую-
щими правильность и надежность ба-
зирования деталей в зажимных при-
способлениях; устройствами автома-
тического открытия и закрытия защит-
ных экранов (щитков), ограждающих
зону обработки; устройствами обдува
или обмыва под давлением базовых по-
верхностей устройств для закрепле-
ния заготовок (патронов, центров, ти-
сков, столов и др.). В системах управ-
ления станков должны быть преду-
смотрены каналы для сигналообмена
с ПР о выполнении всех взаимосвя-
занных операций.
При разработке специализирован-
ного оборудования для автоматизи-
рованных станков с ЧПУ с примене-
нием ПР целесообразно:
обеспечивать свободный доступ в ра-
бочую зону сверху или с тыльной сто-
роны станка; разделять зоны обслужи-
вания оператора и ПР, что позволит
рабочему наблюдать за работой стан-
ка и робота и участвовать в загрузке и
’управлении станком (вплоть до пере-
вода стайка на ручное обслуживание),
а также обеспечит безопасность обслу-
живающего персонала;
предусматривать возможность одно-
временной обработки по нескольким
координатам и одновременной много-
операционной обработки;
оснащать станки устройствами авто-
матической смены инструментальных
блоков;
оснащать станки системами управ-
ления с программированием методом
обучения по первой детали, что обес-
печит 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 упра-
влением от системы ЧПУ. В шлифо-
вальных станках управление процес-
сами шлифования резьбы, контурной
обработкой и фасонной правкой круга
должно осуществляться от системы
ЧПУ. Центровые и патронно-центро-
вые токарные станки нужно комплекто-
вать регулируемыми автоматическими
•люнетами. Патронные токарные стан-
ки должны оснащаться устройствами
автоматической индексации шпинделя
в определенном угловом положении,
что расширяет технологические воз-
можности комплекса станок — робот,
позволяя автоматизировать загрузку-
выгрузку некруглых деталей и дета-
лей малой толщины при взаимном
развороте кулачков патрона станка и
губок захватного устройства робота.
На некоторых станках следует обеспе-
чивать малую угловую скорость шпин-
деля для контроля биения заготовки
с помощью ПР. В круглошлифоваль-
иых и торцекруглошлифовальных стан-
ках необходимо предусмотреть само-
зажимные автоматические патроны.
Наилучшая компоновка для фрезерно-
центровальных станков та, при кото-
рой ось движения зажимных тисков
расположена под углом 60° относи-
тельно вертикальной плоскости, что
дает возможность применять для их
. обслуживания широкую иоменкла-
308
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
7. Характеристика деталей общемашиностроительного применения, рекомендуемых для
Класс деталей Группы деталей (классификация согласно [25]) Габаритные размеры детали» мм
Диаметр D или ширина В Длина L Высота Н Масса, КР
40 (тела враще- ния с 2D) Втулки цилиндрические, гладкие; гильзы; стаканы (40 000) <160 <220 <40
Фланцы, диски, крышки без сквозного отверстия и со сквоз- ным отверстием (40 000)
Втулки ступенчатые со сквоз- ным центровым отверстием, в том числе зубчатые колеса ци- линдрические, 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, изготов- ленные из листов, полос (40 9000)
Валы прямоосные гладкие и шлицевые (без осевых от- верстий, с осевыми сквозными и несколькими отверстиями) (40 1100; 40 1200; 40 6400) <50 710— 1400 — <10
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
309
обработки иа металлорежущем оборудовании с применением промышленных роботов
Зажим детали захватным устройством
Нм наружную поверхность за наружную поверх- ность в двух сечениях за внутрен- нюю по- верхность (в разжим) lil за два торца по одной поверхности
по одина- ковому диаметру по разным диаметрам верхней 41111 нижней
— — — |< — —
— — — — —
_— — — —
й У — — 1 И ь
— — — 0^ —
— -— -— — > —
— о — н— ж —
310
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Класс деталей Группы деталей (классификация согласно 125]) Габаритные размеры детали, мм
Диаметр D или ширина В Длина L Высота Н 5 Масса, кг
40 (тела враще- ния с L ^2D) Валы ступенчатые односто- ронние, шлицевые валы (40 1300; 40 6100; 40 6500; 40 7100) 80 500— 1000 <500 — о о 00 V/ V/
Валы ступенчатые двусто- ронн'ие, в том числе колеса зуб-- чатые цилиндрические, червяч- ные заодно с валом, шлицевые валы (40 2000) <160 1000— 1400 1400— 2000 — <160 <250
Валы эксцентриковые, ко- ленчатые, разделительные, кулачковые (40 8000)
50 (кроме тел вра- щения) Корпусные детали с базовыми отверстиями — корпуса механизмов при- водных устройств (50 1000); О О оо о о о о со ю оо о V/V/V/y/ 300 500 800 1000 300 500 800 1000 /Л/А/А/д СЛ ьэ н-//\ о о о о
без базовых отверстий — опоры, рамы, коробки, крышки (50 2000)
Изогнутые и фигуриыедетал и: рычаги, шатуны, стойки, кронштейны, корпуса и крышки подшипников (50 3000); <300 <500 300 500 60 100 V/V/
платы, скобы, кожухи, шасси, коробки (из листов, полос, леит) (50 5000)
Плоскостные детали — пли- ты, 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 СТАНКОВ
311
Продолжение табл. 7
Зажим детали захватным устройством
ш наружную г поверхность за наружную поверх- ность в двух сечениях за внутрен- нюю по- верхность (в разжим) lil за два торца по одной поверхности
по одина- ковому диаметру по разным диаметрам верхней nfn нижней
1 -р|~ЕЗ- ~tzS — —
— — >eQu< —
А. О иЛ? — — — — —
ж — — —
Ц — —
и. — —
к — — —
— —
к — — — —
312
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
туру современных ПР, работающих в
различных системах координат. Фре-
зерно-центровальные станки должны
оснащаться системами ЧПУ, что позво-
лит существенно поднять коэффициент
их использования на предприятии,
а также даст возможность непосред-
ственно встраивать их в состав автома-
тизированных участков с широкой
номенклатурой обрабатываемых дета-
лей.
Вспомогательное оборудование,
включаемое в состав РТК, и станочная
оснастка. Вспомогательное оборудо-
вание включает в себя транспортно-
накопительные устройства, обеспечи-
вающие накопление, хранение, ориен-
тацию, поштучную выдачу и транс-
портирование деталей внутри или
между РТК; базирующие и контроль-
но-измерительные устройства; сред-
ства техники безопасности и беза-
варийной работы оборудования
и т. д.
Транспортно-накопительные уст-
ройства, входящие в состав РТК, не
имеют, как правило, между собой ин-
формационных связей и получают
команды от основного технологиче-
ского оборудования и ПР. При выборе
или разработке транспортно-накопи-
тельных устройств следует учитывать
способ хранения и выдачи деталей,
емкость накопителей, способ ориен-
тации и комплектации заготовок иа
начальной позиции РТК- Необходимо
обеспечивать сопряжение транспорт-
ной системы РТК с общезаводским и
внутрицеховым транспортом.
Станочная оснастка. Металлоре-
жущие станки характеризуются нали-
чием большого ассортимента разнооб-
разной технологической оснастки,
обеспечивающей требуемую точность
для станков каждого типа в заданных
условиях. При создании автоматизи-
рованных станочных систем с приме-
нением ПР выбирать технологическую
оснастку необходимо исходя из сле-
дующих положений:
ПР не обеспечивает окончательной
точности базирования детали в при-
способлении; требования к ПР огра-
ничиваются возможностью ввода де-
тали (заготовки) в зону базирующего
приспособления станка с зазором, га-
рантированным допусками иа сопря-
гаемые поверхности детали и базирую-
щего приспособления;
технологическая станочная оснастка
должна обеспечивать при необходи-
мости установку детали (заготовки)
ПР данной модели, требуемую точ-
ность базирования и надежность за-
крепления детали в процессе обра-
ботки;
необходимо контролировать пра-
вильность положения детали и на-
дежность ее закрепления в базирую-
щем приспособлении станка, для чего
следует предусматривать систему дат-
чиков, контролирующих положение
детали перед началом ее обработки;
эти датчики могут встраиваться и в за-
хватное устройство ПР.
Существующая , станочная оснастка
требует предварительной проверки и
в ряде случаев дополнительной дора-
ботки для использования ее в составе
РТК-
Без дополнительной конструктив-
ной доработки можно рекомендовать
для применения в составе РТК: для
токарных станков — центры, повод-
ковые патроны с плавающими цен-
трами, торцовые поводковые патроны,
самоцентрирующие трехкулачковые
патроны; для фрезерно-сверлильно-
центровальных и протяжных станков—
автоматические самозажимные тиски,
приспособления с угловой фиксацией
детали. Станки ряда моделей комплек-
туют оснасткой других типов (магнит-
ные столики, автоматические прихваты
и т. д.).
Основные типы РТК станок—робот
и робот—группа станков. Выбор стан-
ков, планировка РТК и конструктив-
но-технологические особенности ком-
плектующих вспомогательных уст-
ройств в большой мере зависят от си-
стемы координат основных движений
и технических характеристик ПР.
Комплексы РТК-1 создают на базе
подвесных ПР, работающих в плоской
прямоугольной (или близкой к ней)
системе координат и обеспечивающих
загрузку станков либо сверху, либо
сбоку (патронные станки). РТК-1 ком-
плектуют одним или более станками,
располагаемыми в одну линию. В со-
став РТК входят вспомогательные
устройства для автоматической подачи
ориентированных заготовок на фикси-
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
313
Рис. 25. Автоматизированный участок
СМ-РСД.01 для обработки деталей
типа тел вращения:
а — планировка; б — расположение ро-
ботизированных технологических комплек-
сов; 1 — трансманипулятор; 2 — стеллаж;
3 — тактовые подпалетные станции; 4 —
консольный манипулятор; 5 — подпалет-
ные подставки; 6 — палета; 7 — участок
комплектации инструментальных палет;
8 — моечная машина; 9 — станок
РВ.001.01; 10 — станок АСР-200; 11 —
станок СЕ.062.20; 12 — станок СЕ.062.1 1;
13 — тельферный загрузчик; 14 — стеллаж
регулировки палет; 15 — центральный дис-
петчерский пульт
рованную загрузочную позицию, рас-
положенную в одной вертикальной
плоскости со шпинделем станка и коор-
динатным перемещением (по моно-
рельсу) ПР. В качестве вспомогатель-
ных устройств применяют тактовые
столы, шаговые конвейеры, привод-
ные магазины-питатели поштучной вы-
дачи и т. д. Комплексы РТК-1 приме-
няют для комплектации автоматиче-
ских линий и автоматизированных
участков в условиях массового и
крупносерийного производства. Для
комплектации таких РТК используют
ПР, встраиваемые в оборудование (ти-
па СМ80Ц.25.01 или консольного ма-
нипулятора «Пирин»), или автономные
ПР с руками, установленными на
каретке, перемещающейся по моно-
рельсу, закрепленному на двух опо-
рах (портальные манипуляторы «Пи-
рин»).
Автоматизированный участок
СМ-РСД.01 (рис. 25), созданный
в НРБ, предназначен для обработки
деталей типа тел вращения при сред-
несерийном производстве. Детали из-
готовляют из поковок и резаного
проката с подготовленными техноло-
гическими базами. Диаметр деталей
центровых 20—100 мм, патронных
36—220 мм; наибольшая длина цен-
тровых деталей 750 мм.
В состав участка входят патронио-
центровой токарный станок с ЧПУ
СЕ.062.20; два патронных токарных
станка СЕ.062.11 с ЧПУ; два токарно-
револьверных станка АСР-200; свер-
лильно-фрезерный станок РВ.001.01;
моечная машина. Основные техноло-
гические операции: чистовая токарная
обработка; сверление и фрезерные
операции (нарезание шпоночных ка-
навок, резьбы, обработка отверстий
и т. п.); очистка и мойка деталей.
Подсистема потока деталей вклю-
чает четырехъярусный стеллаж (в каж-
дом ярусе24трехпозиционных ячейки);
трансманипулятор, перемещающий
палеты с деталями и инструментом на
рабочие позиции около станков; три
тактовые подпалетные станции, уста-
новленные рядом со станками с ЧПУ;
шесть подпалетных. подставок; три
консольных манипулятора «Пирин»,
смонтированные на станках с ЧПУ
314
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 26. Применение портальных манипуляторов «Пирин» (НРБ) для комплек-
тации автоматических линий:
1 — портал; 2 — манипулятор; 3 — контрольно-измерительное устройство; 4 — кон-
вейер; 5 — станок; б — ограничительные консоли 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; 11—
фрезерно-центровальный станок; 12 — манипулятор «Пирнн»; 13 — конвейер
тельферный погрузчик с ручным упра-
влением, обеспечивающий ввод и вы-
вод палет при обслуживании стеллажа.
Участок управляется с централь-
ного диспетчерского пульта, уком-
плектованного двумя мини-ЭВМ
«Изот-310» (одна управляет станками,
вторая — транспортированием дета-
лей и инструмента, а также выдает
информацию диспетчеру).
Участок обслуживают диспетчер, на-
ладчик станков с ЧПУ, операторы на
станках АСР-200 и РВ.001.01, рабочий
на приемо-сдаточной позиции и на
участке комплектации инструменталь-
ных плат, контролер.
Автоматизированные технологиче-
ские линии АТЛ (НРБ) предназна-
чены для обработки деталей типа тел
вращения в условиях массового и
крупносерийного производства. Уста-
новка-снятие деталей при обслужива-
нии станков осуществляются порталь-
ными манипуляторами «Пирин» двух
типов: непереналаживаемыми (авто-
операторы) — для линий массового
производства, и оснащенными командо-
аппаратами (роботы) — для линий
крупносерийного производства. Меж-
станочное транспортирование произ-
водится с помощью конвейеров. На
рис. 26, а показан элемент компонов-
ки автоматизированной технологиче-
ской линии станок — робот—кон-
вейер—контрольно-измерительное уст-
ройство.
На рис. 26, б и в показаны компо-
новки автоматизированных линий
АТЛ-06 и АТЛ-07. Особенность линий
АТЛ заключается в том, что при об-
работке ступенчатых валов последние
при укладке на ложементы общего кон-
вейера перекашиваются, так как при
большом различии диаметров ступеней
невозможно выдержать постоянное по-
ложение оси детали при наличии не-
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ 3]5
регулируемых ложементов. Поэтому
в ряде случаев общий конвейер пре-
рывают, разбивая его на несколько
независимых участков, конструкция
ложементов которых обеспечивает ми-
нимальный перекос оси детали в дан-
ном диапазоне перепада диаметров (см.
рис. 26, в).
Автоматическая линия фирмы Mit-
subishi Heavy Ind для обработки шли-
цевых валов показана на рис. 27. Ли-
ния обслуживается двумя подвесными
передвижными ПР «Robitus RC». Один
ПР обслуживает один центровально-
фрезерный 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 де-
талей 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 обра-
ботки валов электродвигателей дли-
ной 500—1400 мм, диаметром до 140 мм
и массой до 160 кг, показан на рис. 28.
Валы изготовляются из резаного про-
ката. Заготовки подвозятся электро-
каром и загружаются на подающий
конвейер, с выданной позиции кото-
рого робот мод. УМ160Ф2.81.01 их
забирает и раскладывает в ячейки на-
чального накопителя 3. Участок уком-
плектован фрезерно-центровальным
станком МР179 и двумя токарными
станками 1Б732ФЗ с ЧПУ, на которых
производятся подрезка торцов, цен-
трование и токарная обработка валов
30 типоразмеров. Обслуживание стан-
ков роботом осуществляется по их
вызовам. При одновременном поступ-
лении двух заявок выбирают станок
с наибольшим циклом ббработки. Меж-
ду станками расположены промежу-
точные накопители деталей 6 и 10.
Робот, снабженный тактильным щу-
пом, осуществляет поиск заготовки 4
в накопителе 3, измеряет ее диа-
метр 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 транспортиро-
вание деталей, их перебазирование,
промежуточное складирование на на-
копителях 6 и 10, а также на позициях
ожидания 8 и 12, расположенных перед
токарными станками. После обработ-
ки робот кладет детали в магазин на
RHb't^^рА,втоматическая линия из шести станков, обслуживаемая роботами
1 шлифовальный станок; 2 двухручьевой конвейер: 3 — зубофрезериый станок!
, тара с деталями; 5 токарный станок с ЧПУ; 6 — токарно-копировальиый станок;
7 — фрезерно-центровальный станок; 8 — монорельс; 9 — робот RC
316
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 28. Автоматизированный участок АСВР-01 для обработки валов электро-
двигателей:
1 — конвейер подачи заготовок; 2 — фрезерио-цеитровальиый станок модели МР179;
3 — начальный накопитель; 4 — устройство для измерения длины заготовки; 5 — заго-
товка; 6 — промежуточный накопитель; 7 — стойка устройства фотозащиты; 8 — пози-
ция ожидания; 9 — токарный станок модели 1Б732ФЗ; 10 — промежуточный накопи-
тель; 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. Безо-
пасность работы обеспечивается си-
стемой фотодатчиков, расположенных
в стойках 7. Сзади станков проходит
стружкоуборочный конвейер. Уча-
сток обслуживается одним оператором.
Автоматизированный участок
АСВР-10 (рис. 29) укомплектован фре-
зерно-центровальным 2 и двумя то-
карными 3 станками, обслуживаемыми
ПР СМ40Ф2.80.01. Каретка с рукой
робота 4 движется по монорельсу 5.
Заготовка (резаный прокат) уклады-
вается иа двухручьевой роликовый
конвейер 8 с помощью тельфера 1.
На участке производятся подготовка
баз, фрезерование торцов и полная
токарная обработка валов массой до
40 кг. Между станками расположены
промежуточные накопители 6. В зави-
симости от программы каждую деталь
после обработки иа стайке робот по-
дает на позицию 7, где деталь прове-
ряет оператор. Обработанные детали
робот укладывает на второй ручей
роликовый конвейер 8, откуда они
забираются общецеховым транспор-
том. В остальном функции робота и
организация работы на участке та-
кие же, как на участке АВСР-01.
Автоматизированный участок обра-
ботки корпусных деталей АСК-0201
(рис. 30) состоит из двух РТК, каждый
из которых включает два фрезерно-
расточных стайка с ЧПУ и ПР, обес-
печивающий установку-снятие и меж-
станочное транспортирование деталей,
смену инструмента на стайках и оснаст-
ки, очистку баз станков и деталей от
стружки, а также измерение размеров
деталей. В роботе предусмотрена авто-
матическая смена захватных устройств.
Детали, станочная оснастка и инстру-
мент хранятся в ячейках стеллажа,
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
317
расположенного сзади комплексов над
стружкоуборочным конвейером. Масса
деталей — до 100 кг. Робот является
модификацией ПР УМ160Ф2.81.01.
Участок обслуживается одним опера-
тором.
Комплексы РТК-3 создают на базе
стационарных напольных или подвес-
ных передвижных ПР с маятниковым
(качательиым) движением руки, необ-
ходимым для загрузки оборудования.
РТК комплектуют станками с гори-
зонтальной осью шпинделя, допуска-
ющими загрузку спереди или сзади
под углом. В качестве вспомогатель-
ных устройств применяют конвейеры,
выдающие детали иа фиксированную
позицию, или ориентирующие мага-
зины с заданным шагом между рядами
деталей.
Автоматическая линия ЛАС-ЧПУ
предназначена для токарной обработ-
ки валов в крупносерийном производ-
стве; комплектуется двумя токарными
полуавтоматами с ЧПУ 1Б732ФЗУЗ
(специальная модификация станков,
модернизированных для стыковки
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 накопи-
теле в зависимости от диаметра могут
располагаться 5—10 заготовок. На-
копитель 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 (ста-
ционарными или передвижными) ро-
ботами, работающими в цилиндриче-
ской или сферической системе коорди-
нат. В целом планировка комплекса
РТК-4 характерна для любого наполь-
ного ПР, поворачивающегося вокруг
вертикальной оси. Такие комплексы
имеют преимущественно круговую
(если ПР стационарный), линейную
или линейно-параллельную двухряд-
ную (если ПР передвижной) плани-
ровку оборудования.
На рис. 32 приведены типовые схемы
РТК, различающиеся числом обору-
дования, обслуживаемого одним ПР,
и структурой связей с внешними транс-
портными потоками, передаваемыми
конвейерами, приемопередающими
Рис. 29. Автоматизированный участок АСВР-10 токариой обработки деталей
типа тел вращеиия массой до 40 кг
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 то-
карной обработки из шести станков
с ЧПУ, обслуживаемых ПР «Kawasaki
Unimate-5030», перемещающимся по
рельсовому пути вдоль фронта стан-
ков, показан иа рис. 33. В состав под-
системы потока деталей, кроме ПР,
входят автоматизированный склад;
конвейеры, подводящие от склада к
станкам магазины с ориентированными
деталями; накопители заготовок у
станков с автоматическими устройст-
вами подачи заготовок на фиксиро-
ванные позиции; конвейеры для отвода
на склад готовых изделий. Управление
участком осуществляется на двух уров-
нях: от центральной ЭВМ, обеспечи-
вающей диспетчирование и координа-
цию работы всего комплекса, хранение
библиотеки программ и автоматиче-
ское программирование работы стан-
ков и ПР; от автономных систем ЧПУ
станков и ПР.
Участок переналаживаемой автома-
тизированной линии обработки пово-
ротных кулаков грузовых автомоби-
лей «Fiat», обслуживаемый роботами
«Unimate», показан в табл. 1. Заго-
товки, представляющие собой вилки с
отверстиями в цапфах, прошедшие
предварительную токарную обработку,
подаются конвейером к агрегатному
станку с поворотным делительным сто-
лом, на котором выполняются сверле-
ние, зенкерование и развертывание
отверстий. Детали устанавливаются
на станок и снимаются оператором,
который по окончании обработки про-
ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
319
Рис. 31. Автоматическая линия
ЛАС—ЧПУ:
1 — токарные полуавтоматы с ЧПУ
1Б732ФЗУЗ; 2 — промышленный робот
СМ160Ф2.05.01; 3 — тактовый магазин по-
дачи заготовок; 4 — тактовый магазин
выдачи обработанных деталей; 5 — кон-
вейеры уборки стружки; 6 — система
управления и электрошкаф станка; 7 —
система управления и электрошкаф ро-
бота; 8 — центральный пульт управления
линией
Рис. 32. Типовые схемы роботизиро-
ванных станочных комплексов РТК-4:
/ — станок; 2 — робот; 3 — конвейер; 4 —
приемопередающее устройство; 5 — так-
товый стол со специальной тарой; 6 —
автоматизированный склад со штабелером
[Рис. 33. Автоматизированный участок токарной обработки из шести станков
fc ЧПУ, обслуживаемых напольным передвижным промышленным роботом
«Kawasaki Unimate-5030»:
/ — автоматизированный склад; 2 — приводной роликовый конвейер для транспорти-
рования заготовок и Обработанных деталей; 3 — тактовый накопитель для передачи
заготовок с конвейера к фиксированной позиции роботом станка и возврата обработан-
ной детали иа конвейер; 4 — система управления станком; 5 — станок; 6 — конвейер
Для отвода стружки и бункер для ее приема; 7 — промышленный робот; 8 — помещение
с центральной управляющей ЭВМ; 9 столы ОТК; 10 — диспетчерский пульт участка
320
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
веряет деталь и затем укладывает на
поворотный стол-накопитель 3/А. Из
накопителя деталь забирает первый
робот «Unimate», который переносит
ее в приспособление для обдува струж-
ки, а затем устанавливает в базирую-
щее устройство трехпознцнонного фре-
зерного станка. После обработки де-
таль вторым роботом переносится сна-
чала 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 опе-
рации.
Возможны и другие, помимо пере-
численных, варианты компоновок РТК
и связи их с транспортными потоками
основного производства. Иногда ро-
боты помещают на верхний передвиж-
ной мост (портал) для обслуживания
станков, установленных в линию или
рядами.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ
ОПЕРАЦИЙ
ПР можно применять для автоматиза-
ции 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 обо-
рудования. При узловой сборке ПР
применяют для поиска и распознава-
ния деталей, их транспортирования,
ориентации, подачи на сборочную по-
зицию, контроля размеров, а также
правильности и качества соединения
и закрепления деталей, для транспор-
тирования и укладки (а если потре-
буется и упаковки) собранного узла.
Сборка под сварку может рассматри-
ваться как операция узловой сборки и
как операция, предваряющая механи-
ческую обработку. При общей оконча-
тельной сборке изделия ПР применяют
для транспортирования, взаимной
ориентации и установки узлов (иногда
для их соединения), а также для транс-
портирования готовых изделий. ПР
могут применяться и при разборке из-
делий.
Независимо от метода сборки ПР
можно применять для выполнения
складских, транспортных операций,
переноса, установки, ориентации сбо-
рочных 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 инстру-
ментами и приспособлениями: надеть-
вставить; наложить-вложить; раздви-
нуть-развернуть; установить-снять; за-
прессовать; свинтить-развинтить;
склеить; склепать; сжать-разжать; на-
нести; сварить; зачистить; ориентиро-
вать; измерить; залить.
Основные требования к деталям,
узлам и изделиям, подвергаемым авто-
матизированной сборке. Общие пра-
вила обработки конструкции изделия
на технологичность и правила выбора
показателей технологичности конст-
рукции изделий установлены
ГОСТ 14.201—83 и правилами обе-
спечения технологичности конструк-
ции сборочных единиц.
Детали не должны быть загрязнены,
иметь забоины, вмятины. Их конструк-
ция должна быть такой, чтобы детали
не сцеплялись друг с другом при вы-
ходе из подающего устройства (мага-
зина). 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 сохра-
нения определенной геометрической
формы материалов. Перед поступле-
нием на сборочную позицию необхо-
димо проверять, соответствуют ли па-
раметры детали техническим условиям.
Основные требования, предъявляе-
мые к изделиям (сборочной единице),
подлежащим сборке на автоматизиро-
ванном оборудовании:
изделия должны быть разделены на
законченные взаимозаменяемые сбо-
рочны'’ единицы, обеспечивающие воз-
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
321
• можность их сборки независимо друг от
; друга;
I должна быть предусмотрена воз-
I можность сборки с полной взаимоза-
( меняемостью;
! число соединяемых поверхностей и
[ видов соединений должно быть мини-
s. мальным;
f места соединений сборочных еди-
I ниц должны быть доступны для кон-
Е троля качества соединения (если тре-
I буется);
f дополнительные обработка, пригонка
1 и регулирование в процессе сборки
не допускаются;
J должна быть предусмотрена воз-
можность последовательной сборки,
: характеризуемой наличием базовой де-
1 тали, с которой последовательно со-
прягаются присоединяемые детали.
Тип и конфигурация базовой де-
тали определяют конструкцию бази-
; рующего приспособления и схему ба-
зирования. Условия собираемости, вы-
: бор базовых поверхностей при захвате
и монтаже присоединяемой детали,
1 а также последовательность сборки
зависят от пространственного располо-
жения поверхностей сопряжения. Ос-
новным признаком классификации ти-
повых 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 де-
талью является вал или другая деталь
этой группы, на которую устанавли-
вают подшипники, зубчатые колеса,
втулки, пружинные стопорные кольца,
уплотнительные манжеты и т. д. В ком-
плекте типа корпуса базовыми дета-
лями являются корпус, фланец, ста-
кан 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 яв-
ляются типовыми практически для
всех изделий машиностроения.
Анализ основного сборочного обо-
рудования. Наиболее широкое приме-
нение в сборочном производстве имеют
одношпиндельные и многошпиндель-
иые гайковерты, вальцующие головки,
поворотные многопозиционные столы,
прессы, сварочные головки и т. д.
1/1 11 Козырев Ю. F.
Рис. 34. Типовой комплекс с охваты-
ваемой базовой деталью (вал, втулка)
и фиксацией присоединенных деталей
с помощью:
а — сил треиия; б — штифта: в — пру-
жинного упорного кольца
Указанное оборудование, как правило,
имеет исполнение настольное или вы-
полнено в виде ручного механизиро-
ванного инструмента. Это позволяет
после изменения конструкции приме-
нять его как сменный инструмент,
с помощью которого ПР может осу-
ществлять сборку. ПР можно приме-
нять как подъемно-транспортиое и за-
грузочное оборудование или в качестве
основной технологической единицы.
Сборочное оборудование может иметь
вертикальное или горизонтальное ис-
полнение. Приспособления, применяе-
мые для закрепления базовой детали
при сборке, обычно идентичны при-
способлениям, применяемым при ме-
ханической обработке различных ви-
дов. По возможности, следует приме-
нять универсальные кулачковые и
цанговые патроны, оправки, призмы,
центра и другие базирующие и фикси-
рующие устройства, обеспечивающие
322
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 35. Типовой комплект с охваты-
вающей 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;
а — пружинного упорного кольца; г —
пружинных упорных колец (с двух сторон);
д — гайки
требуемую точность установки и за-
крепления.
Номенклатура и требования к ПР,
рекомендуемым к применению при со-
здании роботизированных комплексов
в сборочном производстве. ПР в сбо-
рочных роботизированных комплек-
сах должны обеспечивать всю совокуп-
ность перемещений, необходимых для
нормального протекания сборки и за-
висящих от требований к участку,
номенклатуры и программы выпуска
собираемых изделий, частоты сменяе-
мости изделий и габаритных размеров
технологического оборудования.
Специфика сборки и необходимость
компенсации погрешностей позицио-
нирования, захвата и установки дета-
лей выдвигают определенные требо-
вания к сборочным ПР. Сборочные
ПР должны иметь:
цилиндрическую прямоугольную си-
стему координат основных движений,
причем для сопряжения деталей тре-
буется, как правило, их взаимное пря-
молинейное 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 уст-
ройств, приспособлений и оснастки,
необходимых для сборки, магазинов
с инструментами и захватными устрой-
ствами, подающих устройств и нако-
пителей собираемых деталей, средств
контроля качества сборки;
не менее трех степеней подвижности,
причем должна быть предусмотрена
возможность получения дополнитель-
ных степеней путем дополнительных
движений ПР или сборочных инстру-
ментов до восьми;
в системе управления расширенные
возможности стыковки с большим чис-
лом единиц вспомогательного обору-
дования (тактовыми столами, конвейе-
рами, устройствами поштучной вы-
дачи и т. д.);
устройство автоматической смены
захватных устройств и инструментов,
которые могут подключаться к сило-
вой и измерительной пневматической
или электрической сетям (для ПР,
выполняющих последовательно не-
сколько различных операций и пере-
ходов);
скорости перемещений исполнитель-
ных узлов и кинематических звеньев,
обеспечивающие наибольшую произ-
водительность выполнения основных
и вспомогательных переходов сбороч-
ных операций; при необходимости
выполнения в процессе сборки опера-
ций механической обработки (сверле-
ния, развертывания и др.) следует
предусмотреть возможность переме-
щения исполнительного узла с требуе-
мыми скоростями и усилием подачи
режущего инструмента или комплекто-
вать сборочный комплекс соответству-
ющим обрабатывающим оборудова-
нием, обслуживаемым ПР; целесооб-
разные скорости 0,001—1,5 м/с. Осталь-
ные требования являются общими для
ПР другого назначения.
Для сборки могут быть использо-
ваны ПР КМ0.63Ц.4212, КМ10Ц42.31,
«Универсал-15», «Универсал-50»,
«Циклон-5С», а также специальные
ПР (см. гл. 2).
Номенклатура сборочного инстру-
мента, рекомендуемого для применения
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
323
с промышленными роботами. Опе-
рации сборки могут быть объединены
в группы, в которых соединения осу-
ществляются укладкой с большими и
малыми зазорами, пластической де-
формацией (с натягом), упругой де-
формацией (с предварительным упру-
гим деформированием одной из сопря-
гаемых деталей), склеиванием, свари-
ванием, а также по резьбе.
Для выполнения таких соединений
с помощью ПР требуется широкая но-
менклатура всевозможных сборочных
приспособлений, инструментов и обо-
рудования.
Основные требования к сборочному
инструменту, комплектующему робо-
тизированные сборочные комплексы,
приведены ниже.
Должны быть обеспечены надежный
захват детали, ее транспортирование
иа сборочную позицию и установка в
приспособление (или сопряжения с ба-
зовой 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 встраи-
вания датчиков, контролирующих на-
личие детали, режимы сборки, размеры
собираемых деталей, их относительное
расположение, качество сборки и дру-
гие параметры.
Для питания датчиков и дополни-
тельных приводов, встроенных в ин-
струмент, места подключения сменного
инструмента к измерительным и сило-
вым пневматическим и электрическим
: сетям должны быть унифицированы.
( Конструкция захватных элементов ин-
струмента должна обеспечивать за-
f данную точность базирования детали,
с Конструкция сборочного инстру-
t мента должна иметь устройство авто-
Г поиска или элементы, производящие
’ самоустановку присоединяемой детали
под действием сил, возникающих в ме-
стах контакта сопрягаемых поверхно-
L стей и, следовательно, компенсирую-
щие несовпадение и перекосы осей по-
верхностей в процессе их сопряжения.
Сборочный инструмент не должен
деформировать деталь в результате
действия сборочного усилия или уси-
*/» 11*
Ж.
лии захватывания и фиксации (если
этого не требуется по условиям проте-
кания сборки).
Инструмент должен быть широко-
диапазонным, т. е. легкопереналажи-
ваемым на различные типоразмеры де-
талей, для чего базовые направляю-
щие и захватные элементы должны быть
съемными и взаимозаменяемыми, а ход
рабочего органа должен регулиро-
ваться.
Конструкция инструмента должна
предусматривать защиту от поломки.
Для расширения технологических
возможностей инструмента его рабо-
чие, захватные, базирующие и другие
элементы могут иметь собственный при-
вод, связанный с общей системой про-
граммного управления ПР (комплекса).
Остальные требования к сборочному
инструменту соответствуют требова-
ниям, изложенным в гл. 4,
Типовые компоновки роботизирован-
ных комплексов, рекомендуемые к при-
менению в сборочном производстве.
Роботизированным сборочным комплек-
сом называют систему, состоящую из
одного или более ПР, приспособлений,
инструмента и другого оборудования,
выполняющую законченную сбороч-
ную операцию или несколько опера-
ций (переходов) и передающую собран-
ную единицу на следующую сбороч-
ную 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 сбор-
ку на сборочной позиции. На рис. 36, в
показан сборочный комплекс, обслу-
живаемый ПР, в котором весь объем
технологических сборочных операций
производится специализированным
оборудованием (ТО).
На рис. 37, а показан комплекс,
оснащенный магазином для автомати-
ческой смены сборочного инструмента
и захватных устройств, осуществляе-
мой ПР, что дает возможность расши-
рить состав собираемых деталей и
объем сборочных операций внутри
комплекса. Для сокращения вспомо-
гательного времени при последователь-
ном выполнении ряда операций ком-
плекс может оснащаться несколь-
кими сборочными приспособлениями
(рис. 37, б). Выполнение каждым ии-
324
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 36. Сборочные комплексы
струментом сборки нескольких изде-
лий позволяет сократить время, свя-
занное со сменой инструмента, в Р
раз (Р — число одновременно соби-
раемых изделий).
На рис. 37, в показана роботизи-
рованная автоматическая линия ли-
нейной компоновки. На линиях та-
кого типа число сборочных позиций
определяется главным образом усло-
виями выполнения сборки, в то время
как на роботизированных комплексах
с круговой компоновкой можно раз-
местить не более 10—12 сборочных
позиций.
Наибольшей гибкостью, универ-
сальностью и легкостью переналадки
обладают роботизированные участки,
состоящие из нескольких сборочных
комплексов, которые не имеют между
собой жесткой функциональной связи.
Схемы таких участков с гибкой транс-
портной связью между позициями
сборки представлены на рис. 38. От-
сутствие жесткой функциональной свя-
зи между сборочными позициями поз-
воляет при сборке различных изделий
распределять операции между пози-
циями так, чтобы обеспечить наиболее
эффективную их загрузку. Этого не-
возможно достичь на роботизирован-
ной автоматической линии, состоящей
из РК, имеющих между собой жесткую
функциональную связь (см. рис. 37, в),
где такт сборки лимитирован временем
выполнения наиболее длительной опе-
рации.
При необходимости выполнения за-
прессовки, заливки, нагрева, про-
мывки и подобных операций в состав
участка ийи линии может быть введено
дополнительное оборудование.
При 6—12 деталях в собираемом
узле (сборочной единице) и годовой
программе выпуска изделий (0,2—
1,0)106 шт. целесообразно применять
роботизированные комплексы, подоб-
ные 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 изде-
лий в год рентабельны сборочные ли-
нии с жесткой связью с круговой или
линейной компоновкой типа показан-
ной на рис. 37, в. При выпуске более
1- 10е изделий в год, т. е. при крупно-
серийном и массовом производстве,
Рис. 37. Сборочные комплексы и уча-
стки
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
325
Hill Ilin.TUI lllb
ЙЙЙ0И Й0Й0И И0Й0И
!дрн<с»Нда1 niniiw
[да I иш |да[-|<о>Нда]
1223 ИИ £23 1223 И И1223 1223 HR! i°<x>i
—П»Г~ lllll Hill lllll HF
-W....... Hill Hill lllll IIIF
ИЙИИЕЗ ИЕЗЙЕЗЕ! ИИИЕЗЕЗ
6)
[/тр] - промышленный робот;
IZ3 ~ технологическое оборудование;
13 ~ накопители деталей и совранных изделий;
Е1 ~ сборочные приспособления;
ДПП ~ транспортное оборудование;
го~°~°1— набор автоматически сменяемого сбороч-
ного инструмента и захватов
Рис. 38. Участки с гибкой транспорт-
ной связью между позициями сборки
посредством:
а — роботов; б — специализироваииого
оборудования и роботов
целесообразно применять специализи-
рованное, в том числе агрегатарован-
иое, сборочное оборудование.
Примеры применения промышленных
роботов для автоматизации сборочных
операций. Специализированные сбо-
рочные роботы «Sigma/Mtg» фирмы
Olivetti (Италия) и «Hi-T-Hand Ex-
pert» фирмы Hitachi Ltd (Япония),
а также описание некоторых выпол-
няемых ими операций приведены
в гл. 4.
Автоматическая линия сборки транс-
форматоров [50] показана на рис. 39.
Собираемые детали — катушки, верх-
ние и нижние магнитные сердечники —
подаются питателями 5, 7 и 14 на ис-
ходные позиции сборки, где распо-
ложены оптические датчики ОД1, ОД2
и ОДЗ, фиксирующие наличие деталей
и формирующие сигнал на начало про-
цесса сборки. Нижняя пара магнит-
ных сердечников закрепляется в фик-
сирующем устройстве стола 11, где
осуществляются сборка, контроль и
отбраковка. Робот II, взяв катушку
с позиции выдачи питателя 14, пере-
11 Козырев Ю. Г.
носит ее к столу 11 и собирает с ниж-
ней парой магнитных сердечников.
Операция контролируется датчиком
положения ДП1. Если после трехкрат-
ной попытки операция не выполняется,
катушка и пара нижних магнитных
сердечников роботами II и III сбрасы-
ваются в сборники брака. После сбор-
ки первых трех деталей робот I, за-
брав из питателя два верхних магнит-
ных сердечника, окунает их последо-
вательно в ванночки с обезжириваю-
щим и клеевым составами, а затем со-
единяет пару верхних магнитных сер-
дечников с катушкой и двумя нижними
сердечниками. Правильность выпол-
нения операции контролируется дат-
чиками положения ДП2. Если после
трех попыток верхние сердечники не
удается соединить с собранным подуз-
лом, они сбрасываются в люк сбор-
ника брака роботом II. По окончании
сборки робот I помещает трансформа-
тор между пружинными контактами
подключения тока к вторичной об-
мотке. Измеряется сила тока холостого
хода трансформатора, после чего транс-
форматор 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
трансформаторов:
1 — бункер брака после сушки; 2 —
позиция контроля после сушки; 3 — су-
шильная печь; 4 — брак катушек; 5 —
питатель верхних магнитных сердечников;
6 — робот Г, 7 — питатель нижних ма-
гнитных сердечников; 8 — управляющее
устройство; 9 — командное устройство;
10 — робот III; 11 — позиция сборки
с фиксатором; 12 — люк сборки брака;
13 — робот II; 14 — питатель катушек;
15 — брак верхних магнитных сердечни-
ков; 16 — выход готовых трансформато-
ров; ДТ1, ДТ2—датчики тока; ОД1,
ОД2, ОДЗ — оптические датчики; ДП1,
ДП2, ДПЗ» ДП4 — датчики контроля
положения
326
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
7 6
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 сбороч-
ного инструмента; 3 — промышленный робот; 9 — пульт супер-
визорного управления; 10 — помещение управляющего ком-
плекса
воротным приемным столом 3. При
заполнении секции (контроль выпол-
няется датчиком положения ДПЗ) стол
поворачивается на шаг, открывая пу-
стую секцию для следующего цикла.
При этом секция с высушенными транс-
форматорами попадает на позицию
контроля, оснащенную датчиками тока
ДТ2, откуда изделия направляются
либо на выданную позицию 16, либо
в бункер брака 1.
Автоматическую линию обслужива-
ют три пневматических робота грузо-
подъемностью 0,5 кг с тремя степенями
подвижности и погрешностью пози-
ционирования ±0,15 мм. Производи-
тельность линии 300 трансформаторов
в 1 ч. Цикл сборки одного трансфор-
матора (без учета времени иа сушку)
15 с.
Автоматизированная линия сборки
двигателей внутреннего сгорания япон-
кой фирмы Kawasaki Dzukoge показана
на рис. 40. Сборка выполняется на 12
позициях, причем операции на по-
зициях № 6 и 9 производятся слеса-
рями-сборщиками, а на остальных по-
зициях — роботами «Kawasaki Uni-
mate-5030> грузоподъемностью 10 кг с
автоматической сменой инструмента
и захватных устройств. На начальную
позицию пластинчатого конвейера 2
корпус устанавливает оператор, кото-
рый контролирует также поступление
иа пластинчатый конвейер деталей,
необходимых для сборки. Каждый ро-
бот обслуживает несколько сборочных
позиций. Иногда требуется согласо-
ванная работа двух роботов. Всего на
линии установлено десять роботов.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
При автоматизации сварки ПР могут
применяться в качестве вспомогатель-
ного или основного технологического
оборудования. В первом случае ПР
служит подъемно-транспортным сред-
ством при обслуживании стационар-
ных сварочных машин и автоматов,
обеспечивая сборку и установку сва-
риваемых деталей в рабочую зону
машины и съем готового изделия. При
этом ПР или оснащается широкодиапа-
зонным захватным устройством, поз-
воляющим манипулировать как от-
дельными деталями, так и сварным из-
делием, или имеет автоматическую
смену захватных устройств. Во втором
случае ПР выполняет непосредственно
сварку и оснащается рабочим инстру-
ментом: для точечной сварки — сва-
рочными клещами, а для дуговой —
сварочной горелкой с плавящимся или
неплавящимся электродом (см. рис. 41).
В состав комплекса могут одновре-
менно входить два робота: для подачи
деталей и сборки их под сварку и для
сварки.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
327
Сварные металлоконструкции. ПР це-
лесообразно использовать для сварки
изделий в условиях средне- и крупно-
серийного производства, так как при
единичном и мелкосерийном производ-
стве много времени затрачивается на
обучение ПР, а в условиях массового
производства лучше применять более
производительные сварочные авто-
маты. При мелкосерийном производ-
стве механизация и автоматизация
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
ограниченную номенклатуру типовых
(и сходных между собой) сварочных
операций.
При группировании узлов по одно-
типным признакам следует выделять
следующее: материал сварной детали;
сортамент заготовки; форму и массу
сварной детали; тип сварных соедине-
ний. Первый и второй признаки позво-
ляют группировать детали и узлы по
технологическим особенностям сва-
рочных работ, устанавливают взаимо-
связь между технологическими опе-
рациями заготовительных и сборочно-
сварочных работ и определяют орга-
низацию и структуру производства.
От формы сварной детали зависят спе-
цифика и технологический процесс
сборочных работ под сварку, а также
выбор средств механизации и автома-
тизации сборочных операций. Масса
сварной детали определяет грузо-
подъемность подъемно-транспортных
средств, тип сварного соединения —
технологию и средства автоматизации
сварочных работ.
Наиболее объективным и стабиль-
ным классификационным признаком
является форма сварной детали. Кон-
струкционные характеристики свар-
ных узлов, взаимное расположение
элементов и масса деталей, а также
тип сварных соединений позволяют
определить код любой рассматривае-
мой конкретной свариой металлокон-
струкции, установить типовой техно-
логический процесс для сварки даи-
11*
ного узла и выбрать технологическое
оборудование.
Сварные узлы должны иметь ясно
выраженные базы и места ориентации,
позволяющие без дополнительной вы-
верки устанавливать их в приспособ-
лении, где для базирования и закреп-
ления такцх узлов должна применяться
универсальная технологическая оснаст-
ка. Конструкционно-технологические
параметры сварных узлов должны спо-
собствовать унификации оснастки и
применению группового метода орга-
низации производства.
К сварным узлам, отвечающим пе-
речисленным выше требованиям, от-
носятся узлы с одной опорной плоско-
стью, с перпендикулярными опорными
плоскостями, узлы типа рычагов, ви-
лок, ограждений, кузовов, шкафов,
а также узлы типа обечаек, штуцеров,
ниппелей и шнеков. В табл. 8 приве-
дены номенклатура и типоразмерные
характеристики сварных узлов, ре-
комендуемых для обработки в составе
роботизированных сварочных комплек-
сов. Узлы выбраны с учетом ограничи-
тельных требований к размерным па-
раметрам изделий, накладываемых тех-
ническими характеристиками сущест-
вующих моделей ПР.
Сварочный инструмент и приспособ-
ления. Клещи для контактной точеч-
ной сварки показаны на рис. 41, а.
Клещи смыкаются пневмоцилиндром
6 по командам системы управления
робота. Для оснащения ПР рекомен-
дуется применять клещи облегченной
конструкции (массой до 30 кг). Диа-
пазон свариваемых толщин 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 де-
талей в среде аргона показана на
рис. 41,6. Горелка имеет принуди-
тельное водяное охлаждение. Электрод
подается специальным устройством от
автономного барабана по командам
системы управления ПР. Газ подается
от баллона, расположенного рядом
с ПР.
Дополнительные приспособления слу-
жат для сборки, фиксации, закрепле-
8. Сварные узлы, рекомендуемые для сварки промышленными роботами в составе РТК
Узлы Форма узла Размерные характери- стики, мм Технологическая база Вспомогательное оборудование
A Б в д
С одной опорной плоскостью О; 5-PF s?1500 800 630 — Поверхность s Простейшие уни- версальные приспо- собления
С одной опорной плоскостью и базой фиксации детали 3^ y. — — 630 800 Поверхность s Простейшие сбо- рочно-сварочные при- способления
С перпендикуляр- ными плоскостями 'к . LL J ш 1500 800 630 — Поверхность s Позиционеры с уг- лом наклона 90°
Типа обечаек 4r=t Ф' 1500 — — 630 Линия L Простейшие сбо- рочно-сварочные при- способления
Т нпа штуцеров, ниппелей 'ч] - N1 NZ L A J 1500 — — 630 Линия L Позиционеры с го- ризонтальной осью вращения —
Л
1 " ! Типа рычагов, ви- лок /V; А ♦ 1500 800 — — Точка Сборочно-сва роч- ные приспособления
Шнеки ". Технологии база еская у 1500 — — 630 Линия L Позиционеры с го- ризонтальной осью вращения
Типа перил, лест- ниц, ограждений Д'; S Z Z 1500 800 — — Поверхность s Простейшие уни- версальные приспо- собления УСП
J
ч
- !
Объемные из ли- стового фасонного материала с точеч- ной сваркой 6000 4000 4000 — Линия или по- верхность Сборочные приспо- собления, фиксаторы, позиционеры, тран- спортные системы, кантователи
Т нпа цилиндров, труб, баков массой 20 кг sz А 100— 1000 — — 100— 1000 Линия или по- верхность Простейшие уни- версальные приспо- собления, фиксато- ры, транспортные си- стемы
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
330
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рнс. 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 горелки; 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 меха-
низации сварочного производства, при-
меры конструкций вспомогательных
приспособлений для выполнения опе-
раций сборки под сварку и проведения
сварочных операций (элементы унн-
версально-сборочных переналаживав
мых приспособлений под сборку, сило-
вые механизмы сборочно-сварочных
приспособлений, сварочные кантова-
тели, вращатели и манипуляторы н
т. п.) приведены в работе [19 |.
Приспособления должны иметь еди-
ные 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. За-
кладка деталей в приспособление и их
фиксация должны быть удобными и
простыми. Система фиксации должна
исключать возможность неправильной
и неточной сборки. Жесткость н проч-
ность приспособления должны обеспе-
чивать стабильность размеров узлов,
собираемых под сварку.
Прн выборе в качестве транспорт-
ного средства подвижных тележек нли
шагового конвейера следует предусмат-
ривать позиционеры, обеспечивающие
точность остановки этих средств
± 1,0 мм.
Технологические операции производ-
ства 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 обес-
печивать равнопрочность сварного со-
единения с основным металлом н отсут-
ствие дефектов в сварном шве. Швы
ие должны иметь трещин, непроваров,
пор, подрезов. Геометрические размеры
н форма швов должны соответствовать
чертежу данной конструкции.
Иногда к сварному соединению
предъявляют дополнительные требова-
ния — работоспособность при вибра-
ционных и ударных нагрузках, пони-
женных температурах и т. д. Но во
всех случаях технология должна обес-
печивать максимальную производи-
тельность и экономичность сварки прн
требуемой надежности и долговечности
конструкции.
Объект обработки должен быть рас-
положен и сориентирован строго оп-
ределенным образом, а его размеры
должны находиться в заданном до-
пуске. Работа с заготовками, неверно
ориентированными илн плохого каче-
ства, приведет к браку илн поломкам.
Необходимость точной пространствен-
ной фиксации заготовок приводит к ре-
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
331
организации существующего оборудо-
вания или применению дополнитель-
ных вспомогательных устройств. Ино-
гда оказывается необходимым для этой
цели уменьшить допуски заготовок или
изменить их геометрию.
Весь комплекс операций сварочного
производства может быть разделен на
шесть этапов: заготовительные, сбо-
рочные, сварочные, отделочные, вспо-
могательные (подъемно-транспортные),
контрольные.
Заготовительные операции выпол-
няют на соответствующем механиче-
ском оборудовании.
Сборочное оборудование предназна-
чается для фиксирования и закрепле-
ния деталей свариваемой конструкции
или ее узлов и обеспечения необходи-
мой точности и качества собираемых и
свариваемых изделий.
Конструкция сборочного стенда, кон-
дуктора или приспособления зависит
от конфигурации и размеров собирае-
мого изделия, от технологии егосварки,
а также от вида и масштабов произ-
водства. В зависимости от функцио-
нального назначения различают соб-
ственно сборочное оборудование, в ко-
тором производятся только сборочные
операции, и сборочно-сварочиое, в ко-
тором производятся не только сбороч-
ные, ио и сварочные операции. Это
оборудование может быть стационар-
ное и переносное, поворотное и иепо-
воротное, с ручным и механизирован-
ным зажимом деталей, универсальное
и специалнзироваииое.
Сборочные устройства, стенды и
кондукторы в большинстве случаев
предназначаются для изготовления од-
ного изделия или небольшой группы
однотипных изделий. Однако меха-
низмы и приспособления, применяе-
мые в этих устройствах для установки
и поворота собираемых изделий (осно-
вания), а также фиксирующие и за-
крепляющие элементы имеют типовое
универсальное назначение и приме-
няются в различных сборочных уст-
ройствах.
Кроме того, при автоматической
сварке предъявляются повышенные тре-
бования 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 пере-
мещение клещей осуществляется от
позиции к' позиции, а производитель-
ность определяется числом точек, сва-
ренных 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 по-
следовательных операций, в результате
которых создается и формируется шов.
К этим операциям относятся возбужде-
ние 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 формиро-
вании шва. Поэтому для автоматизации
дуговой сварки требуется тщательная
подготовка и ужесточение допусков
на форму и размеры исходных загото-
вок, а также создание развитых систем
обратной связи, контролирующих ка-
чество шва и формирующих команды
иа коррекцию режимов сварки. При
дуговой сварке сложных поверхностей
необходимо перемещать электрод не
менее чем по пяти управляемым коор-
динатам (рис. 42). Точность переме-
щения по стыку 0,3—0,5 мм, скорость
сварки 10—180 м/ч, диапазон линей-
ных 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 кон-
тактной и дуговой сварки. •
Отделочные и вспомогательные опе-
рации — это зачистка швов, удаление
металлических брызг, термическая об-
работка готовых изделий, подьемно-
транспортиые и перегрузочные опера-
ции при подготовке изделий под сварку
и при удалении сварных изделий и т. д.
К вспомогательным опер алиям можно
также отнести и наладку сварочного
оборудования, установку электродов и
332
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 42. Технологический схема, по-
казывающая направление перемеще-
ния электрода при дуговой сварке
криволинейных пространственных
швов
намотку кассет со сварочной проволо-
кой. Часть этих операций может быть
автоматизирована традиционными сред-
ствами или путем применения ПР
(подъемио-транспортные операции, за-
чистка швов и т. п.).
Промышленные роботы для выпол-
нения сварки — это универсальные ро-
боты «Versatran» и «Unimate», оснащен-
ные позиционной (для точечной сварки)
или контурной (для дуговой сварки)
системой программного управления.
Для окраски, сварки и загрузки обо-
рудования некоторых типов применяют
роботы, работающие в ангулярной
системе координат: «Asea» (Швеция),
или *K.uka-lR6/60» (ФРГ) (см. гл. 2).
В последнее время появилось значи-
тельное число моделей ПР, предназна-
ченных специально для выполнения
сварки операций, например «Horison-
talroboter-80», «Verticalroboter-80»,
«Portalroboter-80» (Франция). У всех
перечисленных моделей шесть степе-
ней подвижности (у «Asea» — пять),
что позволяет выполнять достаточно
сложные движения, необходимые для
сварки изделий. В ряде случаев сва-
рочные 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 так-
же специализированный сварочный ро-
бот 111А с пятью степенями подвиж-
ности. На рис. 43—46 показаны основ-
ные варианты компоновок сварочных
роботизированных комплексов с ис-
пользованием робота 111А. Робот пред-
назначен для автоматизации дуговой
сварки. Рука робота может переме-
щаться 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 верти-
кальной оси на 360° с угловой скоро-
9. Сравнительные характеристики контактной и дуговой сварки
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 приспо- соблений, закрепленных на руке, кг 0,3—0,5 диаметра электрода 10—180 3 2 1X 1X 10 15—20 ±1,0 мм 180—360 3 3 1X1X1 20—30
АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ
333
Рис. 43. Роботизированный сварочный
комплекс с применением промышлен-
ного робота 111А
Рис. 44. Роботизированные сварочные
комплексы с применением промышлен-
ного робота ША в комплекте
Рис. 45. Роботизированные сварочные
комплексы на базе робота 111 А:
а — робот с поворотным позиционером;
б — два робота с поворотным столом*
позиционером; в — робот с линейным пе-
ремещающимся столом-познцнонером
стью до 1,57 рад/с и вокруг горизон-
тальной оси на 135° с угловой скоро-
стью до 0,16 рад/с. Погрешность по-
зиционирования ± 0,6 мм.
Компоновочные схемы роботизиро-
ванных 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
334
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 46. Примеры компоновок робо-
тизированных сварочных комплексов
перемещения, необходимые для сварки,
которая ведется стационарными автома-
тами; установку-снятие предвари-
тельно собранного узла и манипулиро-
вание им в рабочей зоне сварочного
автомата выполняет робот; робот со-
бирает свариваемый узел, переносит
его в рабочую зону сварочного автомата
и обеспечивает все перемещения, необ-
ходимые для сварки.
Выполнение роботами операций
сварки происходит следующим обра-
зом. Наиболее простой способ — уста-
новка ПР со сварочным столом, на
котором размещено специализирован-
ное сборочно-сварочное приспособле-
ние УСП, где осуществляются уста-
новка и сборка свариваемого узла
(см. рис. 43). Такая роботизированная
позиция требует минимальных реорга-
низаций 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 комп-
лексов, 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 слож-
ной конфигурации. Применение ли-
нейных или поворотных столов-пози-
ционеров существенно уменьшает время
простоя ПР при подготовке изделия
под обработку (см. рис. 45). На рис. 46
приведены еще три примера организа-
ции 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 оборудова-
ние для сборки, установки и снятия
изделия, получают завершенный комп-
лекс. Несколько таких комплексов
можно объединить в линию поточного
производства. Эти линии, в свою оче-
редь, объединяются в полностью автома-
тизированный участок с гибкой связью.
Автоматизированная лиция РТК
Св-2 точечной сварки кузова автомо-
биля «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 про-
мышленных роботов ПР-601/60 (прото-
тип— робот IR 601/60 фирмы Kuka,
ФРГ, — см. гл. 4). Обслуживающий
персонал — 2 оператора.
Основные данные РТК Св-2:
Цикл комплекса, с 45
Рабочее давление в
пневмосети, МПа . . 0,5
Расход воздуха,
м’/мин.................. 5,7
Расход охлаждаю-
щей воды, л/мин . . 14,4
Привод сварочных
клещей ............... Пневмати-
ческий
Число точек сварки 160
Толщина сваривае-
мых деталей, мм . . 1,0+0,8;
0,8+0,8
Тип сварки .... Контактная,
точечная
Усилие, приложенное
к электродам, кН 1,96—3,9
Диаметр точки, мм 5—7
Шаг точек, мм . . . 40—50
Потребляемая мощ-
ность, кВт.......... 530
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ РАБОТ
335
а)
Рис. 47. Автоматизированная ли-
ния контактной точечной сварки
РТК Св-2:
1 — промышленные роботы (8 шт.);
2 — трансформаторы (8 шт.); 3 —
сварочные клещн С-образной формы
(4 шт.); 4 — сварочные клещн Х-об-
разной формы (4 шт.); 5 — силовой
шкаф; 6 — система управления
сваркой; 7 — система управления
оборудованием автоматизирован-
ной линии
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ЛАКОКРАСОЧНЫХ РАБОТ
Из существующих методов нанесения
лакокрасочных покрытий наибольшее
распространение в машиностроении
получили пневматическое и безвоздуш-
ное распыление, а также окраска:
в электростатическом поле высокого
напряжения, струйным обливом, ме-
тодом 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
лакокрасочных материалов, требова-
ний к покрытию (класс покрытия).
В зависимости от требований, предъ-
являемых к покрытию (декоративное,
антикоррозийное, бензостойкое, щело-
честойкое и т. д.) выбирают материалы
и технологию их нанесения.
Часто при разработке технологии
окраски одного изделия применяют
несколько методов.
Методы и оборудование для иаиесе-
иия лакокрасочных покрытий. При не-
которых методах нанесения лакокра-
сочных покрытий форма и размеры
деталей не оказывают существенного
влияния на ход технологического про-
цесса. Эти методы описаны ниже.
336
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Окраска окунанием с выдержкой
в парах растворителя осуществляется
в камерах туннельного типа, где имеют-
ся 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 подвес-
ным конвейером, либо специальными
ПР (по типу роботов, обслуживающих
ванны автоматических линий гальвано-
покрытий).
Установки для окраски электроосаж-
дением применяют для окраски изде-
лий мелких и средних габаритных раз-
меров прн крупносерийном и массовом
производстве.
Установка представляет собой про-
ходную камеру туннельного типа.
В верхней части туннеля предусмотрен
конвейер или механизм для погруже-
ния окрашиваемого изделия в ваину.
Подлежащие окраске изделия наве-
шиваются на подвески, электрически
изолированные от транспортирующего
устройства.
В установках периодического дей-
ствия изделия погружаются в ваииу
по заранее заданной программе, в уста-
новках непрерывного действия — по
мере движения подвесного конвейера.
В состав установки входят источник
питания; камера с ваннами электро-
осаждення; две зоны струйной про-
мывки; системы перемешивания и филь-
трования; иагрева и охлаждения лако-
красочных материалов; система авто-
матического контроля и регулирования
технологических параметров про-
цесса.
Окраску струйным обливом с вы-
держкой в парах растворителя при-
меняют при крупносерийном н массо-
вом производстве изделий любой формы
и габаритных размеров, поверхность
которых обеспечивает полный сток
излишков лакокрасочных материалов.
Изделия, установленные на конвейере,
попадают в проходную камеру тун-
нельного типа, состоящего из входного
тамбура, зоны облива, парового тун-
неля 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 горизонталь-
ным нли вертикальным отсосом воз-
духа.
В зависимости от условий транспор-
тирования изделий окрасочные ка-
меры подразделяют на тупиковые (для
индивидуального мелкосерийного про-
изводства) и проходные конвейерные
(для серийного и массового производ-
ства).
На методы распыления (в электро-
статическом поле, пневматическое и
безвоздушное, комбинированное) при-
ходится наибольшая доля окрасочных
работ. Так окрашиваются до 70 %
изделий, форма и размеры которых
влияют на выбор метода обработки.
Для сплошных наружных поверхно-
стей практически не существует огра-
ничений по выбору метода окраски.
Для прерывистых поверхностей (ре-
шетки, перфорированные плиты и труб-
ки) предпочтительнее применять окрас-
ку в электростатическом поле. При
окраске внутренних полостей (цилин-
дрических, сферических и им подоб-
ных) ограничиваются применением
пневматического и безвоздушного рас-
пыления, так как окраска в электро-
статическом поле ие обеспечивает усло-
вий пожаро- и взрывобезопасиости.
Средства автоматизации операций
в окрасочных цехах. Основным сред-
ством автоматизации транспортных
операций являются конвейеры — шаго-
вые и непрерывного действия с уста-
новкой нли подвеской деталей, ленточ-
ные, пластинчатые, цепные, штанго-
вые н др. Для перегрузки и установки-
снятия деталей могут использоваться
подъемники, переталкнватели, пере-
гружатели, кантователи, роликовые
конвейеры и технологические тележки.
В качестве подъемно-транспортиых
средств применяют и ПР.
Как основное технологическое обо-
рудование универсальные («Asea»,
«Unimate», «Versatran») и специали-
зированные («Колер», «Контур», «Trail-
fa», «Renault-Acma» и др.) роботы при-
меняют при окраске распылением или
окунанием.
Все ПР, применяемые для работ в ок-
расочных камерах, должны быть гер-
метизированы. Роботы, применяемые
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВАНН ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ
337
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 процес-
са окраски в соответствии с формой,
габаритными размерами и относитель-
ными перемещениями изделия.
Технические требования к ПР, пред-
назначенным для перемещения и оку-
нания подвесок с изделиями в ванны,
соответствуют требованиям к роботам
для обслуживания автоматических ли-
ний вани гальванопокрытий.
Организация роботизированных ра-
бочих мест при Окраске распылением.
Для окраски распылением применяют
различные пульверизаторы (рис. 48).
Выбор модели специализированного
окрасочного ПР в большой мере опре-
деляется геометрией окрашиваемых по-
верхностей.
Если весь комплекс движений (на-
ложение полосы окраски и относитель-
ное смещение полос) совершает окра-
шиваемое изделие, то в качестве ос-
новного технологического оборудова-
ния может быть использован окрасоч-
ный автомат с неподвижным рабочим
органом, в электрической схеме кото-
рого формируются команды о включе-
нии-выключении пульверизатора в за-
висимости от положения изделия. Обыч-
но такую схему применяют при окраске
плоских (или близких к ним) поверх-
ностей, перемещаемых конвейером илн
координатным столом.
Если одно илн оба движения, необ-
ходимые для окраски, совершает ра-
бочий орган с пульверизатором, то
для окраски должен применяться ПР.
Число его степеней подвижности зави-
сит от формы, размеров и относитель-
ных перемещений объекта окрашива-
ния. Для деталей,подлежащих окраске,
важнейшие характеристики: вид, число
и сочетание поверхностей, их площадь,
форма, расположение н длина липин
покрытия (П). Длина детали в направ-
лении движения смещения может быть
сколь угодно большой при использо-
вании конвейера для транспортирова-
ния 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 — регу-
лировочный вннт подачи краски; 5 —
штуцер воздуха; б — штуцер краски;
7 — штуцер подачи воздуха для отпира-
ния иглы; 3 — отверстия распылителя;
9 — запорная игла
размеров — также на пять групп:
1) особо мелкие — до 300 мм; 2) мел-
кие — 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 ука-
занных параметров.
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВАНН
ГАЛ ЬВА НОПО КРЫ ТИ Й
Применение ПР в цехах гальвано-
покрытий позволяет освободить рабо-
чих от тяжелого труда во влажной
атмосфере, насыщенной испарениями
вредных и зачастую ядовитых хими-
ческих соединений. ПР выполняют
установку, снятие и перенос из ванны
в ванну подвесок (корзин, контейнеров)
с деталями, которые подвергаются
подготовительно-финишным (обезжири-
вание, травление, промывка) и основ-
338
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Типовые схемы роботизированных комплексов при окраске распылением
Схемы роботизированных комплексов в зависимости от сочетаний движений, необходимых для окрашивания по- верхностей > Виды автоматического окрасочного оборудования н число степеней подвижности Промышленные роботы Й / X" А $ °
- л
Автоматы с рабочим орга- ном, имеющим одну степень подвижности ah 1 1
Автоматы с неподвиж- ным рабочим органом 1 A w 1 1
Основные движения 5 N с < Xi П1 П, Г щ
Конфигурация типовой детали ф ♦
Окрашиваемые поверхности Образованные поступательным переме- щением линии (контура) вдоль осн: плоские н приводимые к ним незамкнутые коробчатые и цилинд- рические ааминутые Образованные вращением линии или контура вокруг осн Комбинированные
Обозначения: П — движение наложения полосы покрытия; С — движение смещения полос покрытия; I — движе-
ния П н С совершает изделие; II — одно из движений П совершает рабочий орган автомата, другое движение совершает изделие;
III—оба вида движений (П) и (С) — совершает рабочий орган автомата; IV — движения ПнС совершает рабочий орган ав-
томата, но при этом изделие принудительно перемещается.___________________________________________
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВАНН ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ
339
ным (цинкование, никелирование, мед-
нение, хромирование и т. д.) опера-
циям.
Для обслуживания ванн гальвано-
покрытий применяют: 1) универсаль-
ные ПР («Unimate», «Versatran»), уста-
навливаемые стационарно нлн на под-
вижной рельсовой тележке, которая
позволяет ПР перемещаться вдоль
ряда ванн; 2) некоторые модели транс-
портных 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 кор-
родирующего воздействия испарений
химических растворов, находящихся
в ваннах. Грузоподъемность н скоро-
сти перемещений ПР должны обеспе-
чивать требуемую производительность
автоматической линии гальванопокры-
тий.
Грузоподъемность ПР определяется
допустимой разовой нагрузкой, полу-
чаемой в результате суммирования
собственной массы контейнера н массы
загружаемых в него обрабатываемых
изделий.
Скорость линейных н угловых пере-
мещений ПР ограничивается силами
ннерцин, возникающими в момент оста-
нова ПР, влияющими на погрешность
позиционирования и устойчивость де-
талей, смонтированных на транспорти-
руемых подвесках. Скорость верти
кального опускания груза ограничи-
вается силой удара рамы с подвеской
(контейнером) о ловители ванн и устой
чивостью подвешенных деталей, а ско-
рость подъема должна обеспечивать
стекание остатков раствора с контей-
нера, извлеченного из ванны.
ПР захватывает подвеску с деталями
из гнезд специального магазина н по
программе перемещает и опускает ее
в ванны с соответствующими раство-
рами. При этом в СПУ робота програм-
мируется и время выдержки контей-
неров в ваннах и последовательность
обслуживания ванн на линии. После
окончания обработки подвеска с де-
талями помещается в магазин выдачи.
Автоматизированные комплексы
гальванопокрытий. Универсальные ро-
Рис. 49. Автоматическая линия нане-
сения гальванопокрытий с роботом
тельферного типа ГМ500.Ц02.01:
1 — робот; 2 — монорельс; 3 — позицион-
ные датчики, установленные над ваннами;
4 — кабель; 5 — система управления ро-
ботом; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 —
позиция выдачи и подготовки подвесок
боты для обслуживания комплексов
могут устанавливаться стационарно
рядом с установкой для нанесения
покрытий. В состав комплекса входит
поворотный магазин с деталями (С кон-
тейнерами илн подвесками, где распо-
ложены детали), робот и установки
для нанесения покрытий (до двух еди-
ниц). При необходимости ПР устанав-
ливают на подвижную тележку, на
которой он перемещается вдоль ряда
ванн, расположенных вдоль рельсового
пути. Основное применение — нане-
сение покрытий на отдельные детали,
которые требуется дополнительно по-
ворачивать и перемещать прн нанесе-
нии покрытий.
Автоматические линии гальванопо-
крытий с применением специализиро-
ванных роботов тельферного и порталь-
ного типа наиболее распространены. В
СССР для этой цели разработаны робо-
ты тельферного (модели ГМ500.Ц02.01)
и портального (модели ГМ500.Ц03.01)
типа грузоподъемностью 500 кг.
Автоматические линии гальвано-
покрытий предназначены для нанесе-
ния гальванических, химических н
анодно-оксидных покрытий: никели-
рования, 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-
340
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рис. 50. Автоматическая линия нане-
сения гальванопокрытий с роботом
портального типа ГМ500.Ц03.01:
I — грузоэахват; 2 — робот; 3 — рельсо-
вый путь; 4 — ванны гальванопокрытий;
5 — система управления роботом; 6 —
электрокабель; 7 — позиционные датчики,
установленные над технологическими по-
зициями (ваннами); 8 — позиция выдачи
и подготовки подвесок
шильной камеры, робота, подготови-
тельных стоек для хранения и комп-
лектации контейнеров (подвесок или
барабанов), командоаппарата для уп-
равления роботом, рельсового пути и
различного вспомогательного оборудо-
вания для обеспечения технологиче-
ского процесса.
Детали, подлежащие покрытию, на-
вешиваются иа подвески или загру-
жаются насыпью в барабаны н транс-
портируются по технологическим по-
зициям согласно заданной программе.
В качестве транспортирующего ор-
гана применяются промышленные ро-
боты, выполняющие следующие опе-
рации: захват подвесочного устрой-
ства или барабана, подъем, выстой
на позиции для стекания растворов,
передвижение на другую позицию, оста-
нов, опускание, расцепление с бара-
баном или подвесочным устройством,
отход иа очередную позицию. Эти опе-
рации выполняются в автоматическом
режиме.
Технологические операции выпол-
няются в ваииах, которые в зависимо-
сти от назначения имеют устройства
для нагрева или охлаждения раство-
ров, подачи воды на промывку, очистки
зеркала раствора. Ванны с вредными
выделениями оборудованы вентиля-
ционными отсосами.
Сушка деталей производится в су-
шильных камерах путем обдува горя-
чим воздухом.
Гальванические барабаны выполнены
из полипропилена.
Участки снабжаются устройствами
для регулирования и контроля основ-
ных параметров технологического про-
цесса, 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 осущест-
вляется с опущенным грузозахватом.
После остановки робота (автоопера-
тора) включается привод подъема гру-
зозахвата, и контейнер извлекается
из ваины. Далее следует перенос кон-
тейнера к следующей позиции.
Технические данные автоматических
линий приведены в табл. И. Принци-
пиальных отличий в их конструкциях
нет, за исключением типов используе-
мых роботов. Тип робота, которым
оснащается линия, определяется кон-
кретными производственными усло-
виями (возможностью установки в цехе
монорельсового пути). В зависимости
от требований технологического про-
цесса каждая линия комплектуется
одним или двумя роботами.
ПР тельферного типа мод.
ГМ500Ц02.01 является наиболее при-
меняемым. 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 прямо-
линейным (в однорядных линиях) или
замкнутым, овальным в плане, — при
обслуживании двух параллельных ря-
дов ванн.
К преимуществам этого типа роботов
относятся:
компактность линии, поскольку мо-
норельсовый путь может быть подве-
шен к перекрытию цеха;
свободный доступ к ваннам линии,
что имеет большое зиачеиие прн нх
обслуживании и ремонте;
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВАНН ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЯ
341
11. Технические данные автоматических линий гальванопокрытий,
оснащенных роботами тельфериого н портального типов
Характеристика Ливня типа
т п
Робот Тельферный Портальный
ГМ500Ц02.01 ГМ500Ц03.01
Грузоподъемность робота, кг Скорость, м/мии: 500 250X2
горизонтального перемещения 15/30
подъема грузозахвата 3
Число грузозахватов 1 I 2
Грузоэахват Пассивны и подхват
Число степеней подвижности Максимальные размеры облужнваемых ванн, мм: 2
длина 500; 1000
ширина 1100; 1500; 1100; 1500;
2800 2200
глубина 1200; 1500
Максимальное число обслуживаемых по- зиций 18
Допустимая погрешность позиционирова- ния, мм Допустимое число включений в I' ч электро- приводов движения и подъема грузозахватов ±50
120
Максимальное число команд блока управ- ления, счетных единиц Система командоаппарата 41
Электронная на логических
элементах
Схема управления Наибольшая производительность линии, мэ/ч, при наиесеиии покрытий: Цикловая
гальванических 120
химических Масса загружаемых в барабан деталей, кг, при наиесеиии покрытий: 150
гальванических 60
химических Частота вращения, об/мин, барабана для покрытий: 120
гальванических 8
химических Габаритные размеры, м: 1,7
длина 1,2- -32
ширина 2,5- -6
высота 3- -5,5
Масса, т 10- -40
Примечание. Для управления можно использовать систему мод.
УЦМ-20.
342
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
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 иа
кронштейнах, установленных непо-
средственно на бортах ванн (см. рис. 49).
К недостаткам конструкции линии
с такими роботами можно отнести
невозможность обслуживания одним
ПР автоматических линий с двухряд-
ной компоновкой ванн; увеличение
габаритов линии в плайе из-за уста-
новки дополнительных стоек для креп-
ления концов рельсового пути в начале
и конце линии; затрудненность доступа
к ваннам при обслуживании и ремонте,
чему мешает рельсовый путь, закреп-
ленный на бортах ванн.
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ТРАНСПОРТНО-С КЛАДС КИХ
РАБОТ
Основной задачей ПР при автомати-
зации траиспортно-складских работ яв-
ляется обеспечение связи между транс-
портными потоками, между траиспорт-
ио-грузовыми потоками и технологи-
ческими операциями, а также автома-
тизация переработки грузов: затари-
вание, консервация, формирование в
партии, загрузка в контейнеры, по-
грузка в транспортные средства, шта-
белирование и собственно транспорти-
рование.
При выполнении погрузочно-раз-
грузочных и траиспортно-складских
работ имеют место следующие типы
операций:
транспортирование грузов, осущест-
вляющее связь между позициями хра-
нения грузов, транспортио-грузовыми
потоками и технологическим или вспо-
могательным оборудованием;
погрузочно-разгрузочные операции,
связывающие транспортные потоки;
погрузочно-разгрузочные операции
переработки грузов.
Транспортирование грузов осуще-
ствляется 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 — лотко-
вый 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 кон-
вейеров показан иа рис. 51. Для связи
транспортных потоков могут исполь-
зоваться стационарные или передвиж-
ные ПР в напольном или подвесном
исполнении. Почти все разработанные
модели ПР могут быть использованы
для этой цели.
Если к ПР поступают детали, распо-
ложенные упорядоченно в ориенти-
рующей таре, то он может быть исполь-
зован для установки иа начальную
позицию автоматической лниии или
для загрузки конвейера. В настоящее
время разработаны опытные образцы
ПР, обеспечивающие выбор неориен-
тированных деталей из навала (напри-
мер, ПР мод. УМ40Ф4.25.11 и «Адам-
02» конструкции ЭНИМСа), что от-
крывает дополнительные возможности
использования их для обслуживания
начальных позиций автоматических ли-
ний и загрузки конвейеров.
Автоматизация складских работ яв-
ляется одним из общепринятых реше-
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТРАИСПОРТНО-СКЛАДСКИХ РАБОТ
343
ний по автоматизации операций приема,
выдачи и хранения заготовок и гото-
вых изделий в рамках гибкой произ-
водственной системы. Склады машино-
строительных предприятий могут иметь
различную конструкцию [47]. Для
автоматизированных производствен-
ных систем наибольшее распростране-
ние получили склады, состоящие из
стеллажей, выполненных из секций,
одного или нескольких штабелеров,
погрузрчио-разгрузочиых механизмов
и транспортных устройств, обеспечи-
вающих связь с основным технологи-
ческим оборудованием. Автоматизация
всех траиспортно-складских операций,
связанных с обслуживанием стеллажей
склада, может быть обеспечена с по-
мощью ПР.
В зависимости от конструкции склада
и типа системы управления могут быть
обеспечены следующие режимы работы:
наладочный — осуществляется опе-
ратором с наладочного пульта, распо-
ложенного иа штабелере;
дистанционный — осуществляется
оператором с центрального пульта
управлении;
полуавтоматический по программе
с предварительным набором — опера-
тор вручную вводит программу для
штабелера иа отработку комплекса
действий в заданной последователь-
ности;
автоматизированный — программа
работы склада иа определенный период
времени (для отработки определенного
комплекса действий) разрабатывается
заранее; после отработки одной про-
граммы переход к отработке другой
или к работе в другом режиме осущест-
вляется по команде оператора;
автоматический — с управлением от
ЭВМ — обеспечивает запоминание по-
ступивших на склад деталей, выдачу
информации о местоположении отдель-
ных партий заготовок и деталей, учет
обработанных и необработанных дета-
лей и степени заполнения склада, а
также расчет последовательности об-
работки партий деталей иа станках
(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 ка-
ретке установлена рука с грузовой
платформой, способной выдвигаться
в ячейки склада. Управление работой
штабелера осуществляется с автоном-
ного пульта, с центрального пульта
оператора или с рабочих мест станоч-
ников. Такие автоматизированные
склады, обеспечивающие хранение и
выдачу заготовок, деталей и инстру-
мента, могут быть применены в произ-
водственных системах с различной
серийностью выпуска продукции. По-
дробнее о конструкциях автоматизи-
рованных складов см. [47].
Для выполнения простейших склад-
ских операций могут быть применены
роботы-траисмаиипуляторы. На рис. 52
показан пример конструктивной про-
работки склада, где детали хранятся
в контейнерах, установленных в не-
сколько рядов (один над другим) иа
специально выделенной площадке. Кон-
тейнеры 3 с заготовками разгружаются
роботом 1 с передвижных межцеховых
или внутрицеховых транспортных
средств 2. При этом электрокар 2 дол-
жен всегда устанавливаться на фикси-
рованную позицию (наезжать задними
колесами на гравитационный платик 4,
опускание которого формирует сигнал
вызова роботу 7). Захватное устрой-
ство ПР оснащено тактильным щупом,
который при контакте с контейнером,
установленным иа платформе электро-
кары, формирует сигнал на выполне-
344
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
иие операции захватывания. Рука ПР
установлена на каретке, перемещаю-
щейся по монорельсу вдоль складской
площадки. ПР обеспечивает выполне-
ние следующих операций: загрузку-
выгрузку транспортных средств, пере-
мещение контейнеров вдоль складской
площадки и складирование их в не-
сколько рядов на фиксированных по-
зициях, распределение контейнеров nb
фиксированным позициям в соответ-
ствии с набором адресов, переданных
с диспетчерского пульта, поиск кон-
тейнеров и установку их иа приемо-
сдаточные позиции. Эти функции обес-
печивают возможность применения по-
добных ПР для обслуживания простей-
ших 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 увеличе-
нию числа ПР и снижению коэффи-
циента их использования. При обслу-
живании роботом группы станков не-
обходимо обеспечить снижение про-
стоев как ПР, так и основного техно-
логического оборудования.
При обслуживании одним ПР группы
машин, работающих в режиме жесткой
автоматической линии, их оптималь-
ное количество, соотнесенное к одному
ПР, устанавливают исходя из задан-
ного темпа работы линии Тл и несов-
мещенного с работой основного обору-
дования времени t, затрачиваемого
роботом для обслуживания одной тех-
нологической позиции,
«<42-+1- (о
В общем случае оптимальное число
единиц основного технологического
оборудования, вероятные значения его
дополнительных простоев и коэффи-
циент использования ПР могут быть
найдены построением упорядоченного
ряда обслуживания, если известны
конкретные значения и Однако
при широкой номенклатуре обраба-
тываемых деталей и частой смене объек-
тов производства, а также при незави-
симой работе оборудования целесооб-
разно уже иа стадии проектирования
провести ориентировочную оценку по-
казателей.
При закреплении за участком из л
единиц оборудования, обслуживаемых
одним ПР, номенклатуры деталей, дли-
тельность основного времени обработки
которых 7\ распределена в интервале
а — b по закону Р = F (Т), с доста-
точной для практики точностью можно
считать, что вероятность обслужива-
ния роботом в случайный момент вре-
мени t-го станка
Вероятность совпадения периода об-
служивания k единиц оборудования
равна произведению вероятностей
^1; 2; k~ I ?1г-
Простои основного оборудования
участка:
при обслуживании роботом двух
станков
^2 = ^1; 2 ~ ^1^2>
при обслуживании роботом участка
из трех станков
Л3 = 2 + ^2; 3 + 1 Р1; 2; з!
при обслуживании участка из четы-
рех станков
=6(Р[. 2— Р1; 2; з) +
+ * (2^*1; 2; 3 ?1: 2; 3; 4) +
+ ЗР1, 2, 3,4.
Средние значения величин Pf, Р}. 2;
Р,. 2. 3 и т. д. могут быть найдены
исходя из закона распределения Р =
= F (Г). При подстановке т = T/t
получим
ь
Р= J_JL_F(T)dT. (3)
а
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
345
Для большинства законов распре-
деления вычисление интеграла в квад-
ратурах затруднительно, и для нахож-
дения искомых значений следует поль-
зоваться методами численного интегри-
рования иа ЭЦВМ.
Коэффициент использования ПР при
обслуживании п единиц оборудования
где Пп — суммарные простои участка.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
экономической
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Общие положения. Оценка экономи-
ческой эффективности новой техники
(в том числе и ПР) должна производить-
ся иа основе положений методики [22]
с учетом отраслевых методических
указаний и инструкций по конкрет-
ным видам техники, разработанных иа
ее базе. Рекомендации по расчету эко-
номической эффективности ПР с уче-
том социальных факторов, сопутствую-
щих процессу создания и внедрения
роботов, этапы и последовательность
расчетов, приводимые в этом разделе,
основаны иа общих методических по-
ложениях общегосударственных и от-
раслевых документов, устанавливаю-
щих порядок определения эффектив-
ности новой техники [22, 29].
На стадии проектирования и освое-
ния выпуска ПР для технико-экономи-
ческого обоснования выбора конструк-
ции основными критериями оценки
экономической эффективности яв-
ляются экономический эффект от при-
менения одного ПР за весь срок его
эксплуатации; экономический эффект
иа весь объем производства ПР в рас-
четном году ♦; дополнительный эко-
* При серийном выпуске ПР за
расчетный год принимают второй год
с начала их промышленного произ-
водства. При разовом выпуске ПР
экономический эффект определяют иа
объем производства по заказу (до-
говору).
комический эффект, получаемый за
счет социальных факторов, связанный
с изменением условий труда рабочих, —
так называемый дополнительный со-
циально-экономический эффект; срок
окупаемости дополнительных капи-
тальных вложений изготовителя и по-
требителя ПР.
На стадии внедрения ПР основными
критериями оценки экономической
эффективности служат годовой эконо-
мический эффект, получаемый потре-
бителем при эксплуатации одного ПР;
дополнительный социально-экономи-
ческий эффект; срок окупаемости до-
полнительных капитальных вложений
потребителя.
Экономическую эффективность новой
техники устанавливают при сопостав-
лении капитальных вложений, связан-
ных с приобретением оборудования,
и себестоимости продукции, произво-
димой при помощи этого оборудо-
вания, по двум вариантам: новому и ба-
зовому.
При определении экономической эф-
фективности ПР следует рассматривать
как машины широкого назначения, от-
личительным признаком которых яв-
ляется способность к переналадке.
Класс ПР совмещает в себе признаки
средств автоматизации вспомогатель-
ных операций (подъемно-транспортные
промышленные роботы — ПТПР) и
признаки, присущие основному тех-
нологическому оборудованию (произ-
водственные промышленные роботы —
ППР).
Экономический эффект от создания
и применения ППР рассчитывают так
же, как и эффект от применения основ-
ного технологического оборудования
новых типов (обрабатывающих машин,
сварочных, гибочных или сборочных
автоматов и т. п.).
ПТПР, предназначенные для обслу-
живания основного технологического
оборудования, должны рассматривать-
ся как составляющие комплекса «ос-
новное технологическое оборудова-
ние — робот>.
Экономическую эффективность ПТПР,
выполняющих транспортные или склад-
ские операции, определяют, сравнивая
с эффективностью машин или механиз-
мов аналогичного назначения.
346
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Универсальные ПР (УПР) совме-
щают в себе признаки, присущие сред-
ствам автоматизации вспомогательных
операций и основному технологиче-
скому оборудованию.
Дополнительный социально-экономи-
ческий эффект от использования ПР
представляет собой экономию, полу-
чаемую за счет сокращения затрат иа
здравоохранение и социальное обес-
печение в связи с уменьшением травма-
тизма и профтехзаболеваний, сниже-
ния потерь вследствие текучести кад-
ров и потерь, связанных с особенностя-
ми участия человека в производствен-
ном процессе (утомляемость, неста-
бильность качества продукции, нерит-
мичность работы в течение смены
и т. п.).
При расчете экономической эффек-
тивности ПР по всем позициям, не
являющимися специфическими для ма-
шин данной категории, следует руко-
водствоваться положениями, содержа-
щимися в работе [22]. Сопоставление,
согласование и утверждение расчетов
должны производиться в соответствии
с отраслевыми инструкциями.
Выбор базы сравнения для опреде-
ления эффективности ПР. На стадии
проектирования и освоения производ-
ства ПР за базу сравнения принимают
показатели лучшей техники, имеющие
сопоставимые технические параметры.
Поэтому при выборе базового варианта
необходимо сформулировать все кон-
структивно-технологические требова-
ния к новому ПР, позволяющие уста-
новить соответствие функциональных
возможностей разрабатываемого робота
предполагаемой области применения.
В качестве базового варианта при
сравнении принимают ПР с сопостави-
мыми технологическими возможностя-
ми и техническими показателями.
В случае отсутствия аналога в СССР
(или за рубежом) в качестве базы
сравнения принимают:
для ППР — передовое технологиче-
ское оборудование, используемое для
выполнения тех же операций;
для ПТПР, предназначенных для
работы в комплексе с технологическим
оборудованием, — те же модели обо-
рудования, ио с ручным обслужива-
нием;
для ПТПР, работающих автоиомио
и выполняющих складские или транс-
портные операции, — специальное
траиспортио-складирующее оборудова-
ние или ручные операции;
для УПР, когда область их приме-
нения оговорена техническим задани-
ем, — оборудование, выбранное в за-
висимости от назначения УПР.
Если область применения УПР ие
установлена, расчет должен произво-
диться для нескольких вариантов ис-
пользования УПР — как в качестве
ППР, так и ПТПР. Экономический эф-
фект от создания УПР определяют в
этом случае по средним квадратиче-
ским показателям, полученным в ре-
зультате серии расчетов.
На стадии внедрения ПР в произ-
водство в качестве базового варианта
при сравнении принимают заменяемую
технику.
Варианты баз сравнения, выбирае-
мые для оценки экономической эффек-
тивности ПР, приведены на рис. 53.
При выборе базового варианта об-
щими для всех групп ПР параметрами
сопоставимости являются основные тех-
нические показатели: грузоподъемность
(кг), число степеней подвижности, объ-
ем рабочей зоны (м3), погрешность
позиционирования (± мм), коэффи-
циент совершенства Кс и комплексный
показатель надежности Кв конструк-
ции. Дополнительными параметрами
сопоставимости являются: для ППР —
номенклатура выполняемых операций
и время их выполнения; для ПТПР —
то же и номенклатура моделей обслу-
живаемого оборудования.
Технические показатели базовой и
новой модели ПР можно сравнивать
с помощью условного коэффициента
совершенства конструкции ПР Ко и
комплексного показателя надежности
К*
Кв =
=KiKiiKinKiv^v^vi^vii^viii>
(5)
где Ki = VJVi — коэффициент, учи-
тывающий объем рабочей зоны; У2 —
= (1 ± 0,3) У,; Кн = /Ц1/7Ц> - коэф-
фициент, учитывающий цикл ПР (время
выполиеиия заданного объема опера-
экономическая эффективность
347
Базовый вариант
на стадии проектирования
и освоения выпуска
Базовый вариант
иа стадии внедрения
Рис. 53. Базовые варианты для сравнения прн оценке экономической эффек-
тивности промышленных роботов
ций): /Цг < ГЦ1; К1П = ~ коэф-
фициент, учитывающий затраты вре-
мени на переналадку ПР: <н !
Klv= ^2/^1 — коэффициент, учиты-
вающий грузоподъемность Q одной
руки ПР: = (1 ± 0,2) Qx; Kv =
= поб /лоб — коэффициент, учиты-
вающий количество оборудования (или
рабочих позиций) поб, обслуживаемого
одним ПР в составе комплекса; KVI =
= Д1/Да — коэффициент, учитываю-
щий погрешность позиционирования Д:
Д2 < Д,; tfvll = пНа/лН1 — коэффи-
циент, учитывающий номенклатуру мо-
делей оборудования, которое способен
обслужить ПР (либо номенклатуру
операций, выполняемых роботом): лНа^
> nH>; Kvlll = 'П2/т)1 — коэффициент,
учитывающий число степеней подвиж-
ности т) ПР: t]s = i]i ± 2.
Комплексный показатель надежности
конструкции
Кн = (6)
1 о Т < в
где То — наработка иа отказ, ч; Тв—
среднее время восстановления работо-
способности ПР, ч.
ПР может быть рекомендован для
разработки, если Кс > 1, а Кн > К
Определение дополнительного со-
циально-экономического эффекта. Со-
348
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
циально-экономический эффект Эс от
применения ПР представляет собой
сумму экономии, получаемой за счет
следующих факторов:
сокращения потерь (выражаются в
стоимости условно-недоданной продук-
ции), связанных с текучестью рабочей
силы и с участием человека в произ-
водственном процессе, т. е. сокраще-
ния внутрисменных потерь вследствие
утомляемости рабочего (перерывы на
отдых, брак, неравномерность выра-
ботки и т. д.) и годовых потерь из-за
временной нетрудоспособности (заболе-
ваемости, травматизма) и отсутствия
рабочего на рабочем месте по причинам,
не связанным с временной нетрудоспо-
собностью;
сокращения затрат на социальное
обеспечение и все виды доплат и льгот
в связи с улучшением условий труда
и уменьшением числа производствен-
ных рабочих в результате применения
ПР.
Некоторые составляющие (Этяж —
экономия за счет перевода рабочих
с оплаты по одной тарифной сетке на
оплату по другой, и Эотрах — эконо-
мия за счет снижения затрат на со-
циальное страхование и здравоохране-
ние вследствие сокращения числа про-
изводственных рабочих) учитывают при
расчете экономии заработной платы
в составе годовых эксплуатационных
издержек потребителя. Остальные со-
ставляющие, образующие так называе-
мый дополнительный социально-эконо-
мический эффект Эод, рассчитывают
отдельно.
Величину дополнительного социаль-
но-экономического эффекта учитывают
при определении экономического эф-
фекта от создания и использования ПР
на стадии проектирования и при рас-
чете годового экономического эффекта
от внедрения ПР.
Расчет экономической эффективности
применения ПР рекомендуется вести
в соответствии с методическими ука-
заниями [22].
5 основы
ЭКСПЛУАТАЦИИ
РОБОТИЗИРОВАННЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Рациональная эксплуатация роботи-
зированных комплексов (РК) включает
мероприятия по обеспечению безопас-
ности и безаварийной работы обору-
дования, по ремонту оборудования, на-
ладке и обслуживанию его, контролю
качества выпускаемой продукции, ор-
ганизации административно-техниче-
ского управления, оплаты труда и т, п.
Решение этих вопросов должно быть
подчинено обеспечению эффективности
работы комплекса и прежде всего
предупреждению неожиданных выхо-
дов оборудования из строя и сокраще-
нию вызываемых простоев оборудова-
ния и убытков. В общем виде разра-
ботка системы рациональной эксплуа-
рации автоматизированных комплек-
сов с применением ПР аналогична
задачам, решаемым при эксплуатации
автоматических линий и автоматизи-
рованных участков. Поэтому в даль-
нейшем рассматриваются те вопросы
эксплуатации ПР, которые являются
специфическими для машин этого типа.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Безопасность персонала, работающего
с комплексами, в состав которых вхо-
дят ПР, обеспечивают с помощью раз-
личных мероприятий, целью которых
является предупреждение аварийных
и опасных для здоровья человека си-
туаций. ПР, выполняющие манипуля-
ционные действия и транспортные пе-
ремещения в пределах РК, являются
устройствами повышенной опасности и
могут стать основным источником трав-
матизма обслуживающего персонала.
Общие вопросы построения систем
безопасности при работе РК. Основ-
ными причинами возникновения ава-
рийных ситуаций роботизированных
комплексов могут явиться неправиль-
ные (непредусмотренные) движения ПР
во время обучения и автоматической
работы, в том числе погрешность по-
зиционирования рабочих органов; ава-
рия технологического оборудования
на участке; ошибочные действия опе-
ратора во время наладки и ремонта;
доступ человека в рабочее пространство
ПР при его работе в автоматическом
режиме; нарушение номинальной гру-
зоподъемности ПР; неудобное и тесное
размещение технологического обору-
дования, пультов управления, тар,
накопителей и транспортных средств
на участке; размещение пультов управ-
ления внутри рабочего пространства
ПР и отсутствие специального огражде-
ния его; отключение при аварийной
остановке ПР устройств, перерыв в ра-
боте которых связан с возможностью
травмирования персонала; отсутствие
четкой информации оператору о си-
туациях на участке и причинах воз-
никновения неполадок.
Безопасность при эксплуатации ро-
ботизированных комплексов достигает-
ся за счет их рациональной планиров-
ки, безопасности и безаварийной ра-
боты оборудования, а также с помощью
специальных устройств, обеспечиваю-
щих безопасность обслуживающего пер-
сонала. Главная цель этих мероприя-
тий и устройств состоит прежде всего
в исключении возможности одновре-
менного нахождения человека и меха-
низмов робота в одном месте рабочего
пространства.
Планировка комплексов оборудова-
ние — робот, роботизированных участ-
ков и линий должна обеспечивать сво-
бодный, удобный и безопасный доступ
обслуживающего персонала к ПР,
основному и вспомогательному тех-
нологическому оборудованию, к орга-
нам управления и аварийного отклю-
350 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
f)
чения всех видов оборудования и меха-
низмов, входящих в состав. Жела-
тельно, чтобы органы управления и
аварийных блокировок были размещены
иа общем пульте управления и дубли-
рованы вдоль фронта оборудования по
трассе возможных перемещений обслу-
живающего персонала.
При планировании РК необходимо
обеспечить нормальные условия осве-
щения и обзора для оператора.
Планировка РК (участков, лниий)
зависит также от типа используемого
основного технологического оборудо-
вания, его компоновки, формы, разме-
ров и расположения рабочих зои, уров-
ня автоматизации оборудования, на-
дежности его работы и степени инфор-
мационного обеспечения; от компо-
новки и структурно-кинематической
схемы ПР, а также от уровня его ин-
формационного оснащения. Например,
требованиям обеспечения свободного
доступа к оборудованию и его осмотра
в большей степени соответствуют под-
весные передвижные ПР, в том числе
ПР, рабочие зоны которых не совме-
щены с рабочими зонами оператора.
Оснащение ПР развитой системой ин-
формации о состоянии внешней среды
также способствует улучшению усло-
вий безопасности обслуживающего пер-
сонала н безаварийной работе обору-
дования в составе РК-
С точки зрения обеспечения безопас-
ности обслуживающего персонала сле-
дует рассмотреть три типа планировок
РК, характеризующихся расположе-
нием рабочих зои ПР и операторов
(рис. 1).
Комплексы, исключающие возмож-
ность появления оператора в пределах
рабочей зоны ПР при его автоматиче-
ской работе, показаны иа рис. 1, а.
Обычно это комплексы с круговым
ограждением, при раскрытии створки
которого посылается командный сиг-
нал иа останов ПР, К числу таких комп-
лексов относятся н те, в которых ис-
пользованы ПР, встроенные в основное
технологическое оборудования. Тре-
буемые переналадки и коррекция ра-
боты РК должны осуществляться иа
пультах оператора вне рабочей зоны
ПР. Ограждение ие должно затруднять
визуальный контроль оператора за
работой РК.
Устранение поломок и необходи-
мую профилактическую работу осуще-
ствляют при выключении автоматиче-
ского режима.
Комплексы с совмещением рабочих зон
оператора и ПР показаны иа рис. 1, б.
В таких комплексах требуется при-
нимать специальные меры безопасно-
сти обслуживающего персонала. Это
комплексы с автономными ПР, осу-
ществляющими единичное или груп-
повое обслуживание оборудования.
Если такие комплексы оснащены ПР,
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
351
работающими по жесткой программе,
то появление человека в рабочей зоне
робота должно вызывать автоматиче-
скую блокировку его работы. При ис-
пользовании ПР с гибким управлением
(в том числе адаптивных ПР) последо-
вательность и порядок отработки кад-
ров управляющей программы не за-
даются исходно, а определяются в про-
цессе функционирования на основании
информации, поступающей с оборудова-
ния, 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 дви-
жений ПР должна осуществляться
только в той точке (зоне) рабочего
пространства, где находится опера-
тор.
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 автомати-
чески.
Устройство защиты РК должны фор-
мировать командный сигнал на останов
движений ПР в опасной для человека
зоне его рабочего пространства. Для
формирования такого командного сиг-
нала устройства защиты должны осу-
ществлять регистрацию пространствен-
ного положения ПР и отдельных его
механизмов, а также местонахождения
обслуживающего персонала при появ-
лении его в рабочей зоне ПР. Снятие
сигнала должен выполнять сам опера-
тор, осуществляющий наладку и об-
служивание 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 агрес-
сивных сред ПР должен быть постав-
лен в соответствующем защитном ис-
полнении 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 от-
ключение питания не должно приво-
дить к повреждению ПР или травми-
рованию обслуживающего персонала.
Захватное устройство при отключе-
нии питания должно удерживать
объект манипулирования. Сигнально-
предупредительная окраска и знаки
безопасности, наносимые на ПР, дол-
жны соответствовать требованиям
ГОСТ 12.4.027—76. Основные требо-
вания к элементам конструкции дол-
жны соответствовать ГОСТ12.2.003—74.
При выборе средств аварийной и пре-
дупредительной сигнализации следует
отдавать предпочтение звуковым сиг-
налам.
Пульт управления ПР должен раз-
мещаться вне рабочей зоны в месте,
обеспечивающем хорошее наблюдение
за работой ПР и оборудования, вхо-
дящего в состав РК.
Организация РК, автоматизирован-
ных участков и линий должна предус-
матривать максимальную механизацию
и автоматизацию вспомогательных опе-
раций, связанных с воздействием на
работающих опасных и вредных фак-
торов. Ограждение, знаки безопасно-
сти и сигнальные цвета, наносимые на
оборудование РК. должны отвечать
ГОСТ 12.4.026—76. Расстояние ограж-
дения РК от границ рабочей зоны ПР
должно быть не менее 0,8 м.
При перемещении объектов манипу-
лирования над рабочими местами, про-
ходами и проездами под трассой ПР
необходимо предусматривать защит-
ные сетки, экраны или другие устрой-
ства. Если РК оснащен несколькими
пультами управления, необходимо пре-
дусматривать соответствующие блоки-
ровки, исключающие возможность па-
раллельного управления от различных
пультов.
Автоматические линии и автомати-
зированные участки с применением ПР
Должны оснащаться кнопками ава-
рийных 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, прошед-
шие специальную подготовку. Конт-
роль за мероприятиями, н средствами
обеспечения безопасности и соблюде-
352 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
иием персоналом требований техники
безопасности должен осуществляться
службой безопасности предприятия.
Рациональные режимы труда и отдыха
персонала, обслуживающего конкрет-
ные РК, регламентируются иа основе
межотраслевых и ведомственных нор-
мативов.
Общие требования безопасности ре-
гламентируются ГОСТ 12.2.072—82.
Специальные устройства обеспече-
ния безопасной и безаварийной работы
оборудования РК- Устройства конт-
роля отработки управляющей програм-
мы (УП) предназначены для проверки
правильности выполнения ПР задан-
ных перемещений. Способы этого конт-
роля определяются конструкцией ПР,
используемым типом привода и системы
управления. В ПР со следящим приво-
дом контроль УП обеспечивается дат-
чиками обратной связи. В ПР с разомк-
нутой системой управления могут при-
меняться различного рода устройства
контроля правильности отработки гео-
метрической информации.
В том случае, когда ошибка пози-
ционирования накапливается посте-
пенно, например в результате каких-
либо систематических погрешностей
в работе устройства ЧПУ, применяют
контроль позиционирования ПР в осо-
бых точках внутри автоматизирован-
ного комплекса. Как правило, такие
точки связаны с размещением отдель-
ных единиц основного и вспомогатель-
ного технологического оборудования;
например точка исходной позиции пе-
ред сканированием пространства тары
при адаптивном разборе иавала, ис-
ходная позиция перед заходом в ста-
нок при его загрузке (выгрузке) и т. п.
При малом числе контрольных точек
(2—3 по каждой координате) исполь-
зуют специальным образом настроен-
ные предельные выключатели, распо-
лагаемые иа самих ПР. Увеличение
контрольных точек приводит к необ-
ходимости размещения чувствительных
элементов в пределах всего РК-
Устройства контроля параметров
взаимодействия со средой обеспечивают
сокращение тяжести последствий ава-
рийных ситуаций. Эти устройства дол-
жны осуществлять аварийную блоки-
ровку работы ПР при воздействии иа
отдельные его элементы предельных
усилий со стороны обслуживаемого
оборудования. Для этого часто реко-
мендуются силовые (моментные) дат-
чики. В зависимости от конструкции
ПР могут быть применены и другие,
более простые устройства.
Захватные устройства часто осна-
щаются защитными скобами, представ-
ляющими собой тактильные датчики
иа основе микропереключателей, сраба-
тывающие при контакте захвата с пре-
пятствием иа пути его перемещения.
Помимо описанных выше устройств
на общие показатели эксплуатацион-
ной надежности и безопасности работы
влияет степень приспособляемости ПР
к изменяющимся параметрам внешней
среды, т. е. доля адаптивного управ-
ления в общем времени управления и
развитость информационного оснаще-
ния. Адаптивное управление, особенно
иа входных позициях роботизирован-
ных комплексов, позволяет избежать
аварий и поломок при неточном пози-
ционировании заготовок иа входе участ-
ка, а также при отклонениях формы и
размеров заготовок.
Ограждение рабочей зоны ПР может
быть выполнено иа основе устройств,
использующих различные контактные,
силовые, ультразвуковые, индукцион-
ные, светолокациоииые и другие дат-
чики. К числу таких устройств относят
трапики, переходные мостики, буфера
и т. п. Исходя из требований малой
стоимости при высокой эксплуатацион-
ной надежности можно рекомендовать:
контактные либо бесконтактные вы-
ключатели (дли ПР с разомкнутой
СПУ) для определения пространствен-
ного положения ПР и отдельных его
звеньев датчики положений отдельных
степеней подвижности (дли ПР со
следящим приводом);
светолокациоииые датчики (напри-
мер, датчики, работающие иа просвет)
для определения местоположении че-
ловека в рабочей зоне ПР.
В ЭНИМСе разработана система
светозащиты рабочей зоны ПР, вы-
полненная по модульному принципу
с применением светолокациоииых дат-
чиков. Система обеспечивает эффектив-
ную защиту человека при любых кон-
фигурациях РК. В состав системы вхо-
дят стойки светоизлучателей и фото-
приемников, применяемых попарно,
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
353
а также блок логических преобразова-
телей.
Конструктивно стойка светоизлуча-
теля содержит собственно излучатель,
сигнальный светофор и кнопку сброса.
Стойка фотоприемиика содержит при-
емник, сигнальный светофор, кнопку
сброса и плату усиления выходного
сигнала фотоприемиика. Назначение
стоек излучателей и фотоприемииков
состоит в регистрации момента появ-
ления человека в соответствующей
зоне рабочего пространства ПР.
Блок логических преобразователей
(БЛП) осуществляет логическое пре-
образование сигналов фотоприемииков
и сигналов, характеризующих место-
нахождение ПР, в соответствии с кон-
кретной применяемой схемой роботи-
зированного производствеииого участ-
ка и вырабатывает соответствующий
командный сигнал аварийной останов-
ки 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 зон местонахождения
ПР равно 12.
Изменение логики преобразования
сигналов БЛП в соответствии с тре-
буемой конфигурацией роботизирован-
ного участка осуществляется путем
требуемой замены печатных плат БЛП.
На рис. 2 приведены типовые кон-
фигурации участков и размещение иа
них светолокациоииых стоек.
Устройство работает следующим об-
разом. Пересечение светового луча при
входе человека в зону рабочего прост-
ранства приводит к включению всех
лампочек-светофоров стоек, ограничи-
вающих эту зону.
Если в этом случае ПР находится
в этой зоне либо входит в иее, что ре-
гистрируется соответствующими бес-
контактными выключателями, то фор-
мируется команда иа аварийное тор-
можение и выключение движения ро-
бота, которая поступает с БЛП в уст-
ройство ЧПУ, вызывая прекращение
движения ПР.
При необходимости может быть вновь
дано разрешение на отработку прерван-
ной программы ПР путем сознатель-
Рис. 2. Типовые планировки роботи-
зированных комплексов и размещение
иа иих светолокациоииых стоек:
I — основное технологическое оборудова-
ние; 2 — промышленный робот; 3 — из-
лучатель; 4 — приемник
иого нажатия человеком иа одну из
кнопок «сброс», находящихся на стой-
ках, ограничивающих запрещенную
зону ПР. Вместе с тем для увеличения
безопасности обслуживающего персо-
нала предусматриваются дополнитель-
ные устройства. Одно из иих — вы-
движные упоры, располагаемые в ме-
стах, ограничивающих рабочую зону
ПР. Эти упоры выдвигаться могут как
по команде оператора, так и по сигналу
устройства светозащиты при появле-
нии в данной зоне человека и препят-
ствуют перемещению робота в эту зону.
Могут использоваться и другие дуб-
лирующие устройства.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
И ПРАВИЛА ПРИЕМКИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
При проведении испытаний ПР сле-
дует рассматривать их как машины
широкого назначения, отличитель-
354 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
ными признаками которых являются:
способность к переналадке для вы-
полнения действий, отличающихся по-
следовательностью, скоростью, вели-
чиной и точностью перемещений испол-
нительных органов;
способность к взаимодействию с объ-
ектами внешней среды, в том числе
способность сохранения динамических
параметров процесса манипулирова-
ния при изменении свойств (например,
массы) перемещаемых объектов; адап-
тация к изменению окружающей среды
и т. п.;
особенности динамики исполнитель-
ных органов, являющихся простран-
ственными механизмами со многими
степенями подвижности и незамкнутой
кинематической цепью;
соответствие функциональных воз-
можностей ПР и его систем техноло-
гическому назначению робота, кото-
рый может относиться к группе про-
изводственных, подъем но-транс порт-
ных или универсальных ПР;
соответствие требований техники без-
опасности предполагаемой области
применения.
При проведении любых видов испы-
таний следует предусматривать про-
верки, отражающие все перечисленные
особенности ПР.
ПР могут подвергаться всем ви-
дам испытаний, регламентированных
ГОСТ 16504—81.
Вид испытаний обусловливает сово-
купность определяемых показателей
ПР и осуществляемых проверок, метод
их определения и проведения, а также
необходимые измерительные сред-
ства.
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).
Общие требования к испытаниям ПР.
Требования к условиям проведения испы-
таний. На месте проведения испыта-
ний должны быть исключены резкие
колебания температуры, шум, вибра-
ции, помехи, наличие вредных газов,
паров ит. п., превышающие норматив-
ные значения и затрудняющие прове-
1. Виды испытаний, которым подвергаются различные образцы ПР
ИСПЫТАНИЯ и ПРИЕМКА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
355
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, за-
пыленности, загазованности и влаж-
ности окружающей среды, испытания
следует проводить в эксплуатационных
условиях или в климатической камере,
обеспечивающей имитацию перечислен-
ных условий.
Порядок проведения испытаний рег-
ламентируется п. 4 и 5 ГОСТ 15.001—73.
При этом приемочные испытания про-
водят, как правило, на заводе-изго-
товителе опытного образца ПР. В не-
обходимых случаях испытания прово-
дят в эксплуатационных условиях иа
заводе-потребителе. По согласованию
с заинтересованными организациями и
предприятиями допускается проводить
приемочные испытания и в других
местах. Место проведения исследова-
тельских и типовых испытаний опре-
деляется разработчиком или организа-
цией (предприятием), которые про-
водят данные испытания.
Требования к испытуемым образцам
ПР и их количество устанавливаются
согласно ОСТ 2 Н02-3—76.
ПР должны передаваться для испы-
тания в пригодном для эксплуатации
состоянии, с полным комплектом при-
надлежностей, перечень которых ого-
ворен в сопроводительной документа-
ции 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 от-
регулированы в соответствии с руко-
водством по эксплуатации до той сте-
пени, которая исключала бы возмож-
ность изменения их свойств во время
испытаний. Требование неизменности
свойств образцов во время испытаний
не распространяется на испытания на
надежность.
При одновременном испытании не-
скольких образцов их установка дол-
жна исключать взаимное влияние друг
на друга, а также влияние на средства
измерения.
При проведении приемочных испы-
таний для проверки исполнения техно-
логических команд, а также с целью
контроля всех предусмотренных уст-
ройств, обеспечивающих технику без-
опасности и безаварийную работу,
вспомогательные (подъемно-транспорт-
ные) ПР должны испытываться с тех-
нологическим и вспомогательным обо-
рудованием или со специальными стен-
дами, имитирующими работу обору-
дования.
Технологические (производственные)
ПР должны быть оснащены всеми не-
обходимыми устройствами для осуще-
ствления технологического процесса
(сварки, окраски, сборки и т. д.).
Требования к подготовке ПР к испы-
таниям. Для проведения испытаний
ПР должен быть установлен в поме-
щении, обеспечивающем его нормаль-
ную работу. Установка должна про-
изводиться в соответствии с требова-
ниями, изложенными в руководстве по
эксплуатации. Испытуемый образец
должен быть заполнен эксплуатацион-
ными жидкостями и подсоединен к ис-
точникам энергии. На месте проведения
испытаний должно быть обеспечено
выполнение правил техники безопас-
ности. Участок для проведения испы-
таний должен быть огражден, а в про-
ходе установлены предупредительные
надписи, запрещающие вход на участок
посторонним лицам. На полу красной
полосой шириной не менее 100 мм дол-
жна быть отмечена граница рабочего
пространства ПР (если указанное про-
странство не ограничено другими сред-
ствами). В рабочем пространстве не
должны находиться посторонние лица,
предметы и оборудование, препятствую-
щие 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, прошед-
шими обучение и инструктаж по тех-
нике безопасности. При работе в авто-
матическом режиме у пульта управ
ления должен находиться оператор.
При первых же признаках неполадок
и сбоев ПР должен быть немедленно
выключен; повторное включение до-
пускается после выявления причин
неисправностей и их устранения.
356 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Требования к средствам измерений.
Средства измерения, применяемые для
проверок и исследований ПР, должны
быть аттестованы в установленном
порядке и иметь соответствующий пас-
порт. При установлении результатов
измерения должны вноситься поправки,
учитывающие погрешность применен-
ных 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, дол-
жны соответствовать общим требова-
ниям, изложенным в ГОСТ 8—82. Про-
верки, выполняемые при приемочных
испытаниях, следует осуществлять, по
возможности, простейшими измери-
тельными средствами.
В качестве регистрирующей аппа-
ратуры рекомендуется использовать
аналоговые регистраторы промышлен-
ного типа, а также измерительно-вы-
числительные системы и комплексы.
При выборе датчиков рекомендуется
принимать уровень максимально до-
пустимой погрешности измерений не
более 1—6 % . /
Оформление результатов испытаний.
Результаты приемочных испытаний
оформляют актом и протоколом при-
емки по формам, приведенным в
ОСТ 2 Н02-3—76. Оценку результатов
испытаний производят в соответствии
с требованиями, приводимыми в мето-
диках испытаний конкретных моделей
ПР.
В разделах протокола приводят
только основные результаты испыта-
ний. Таблицы, графики, схемы и т. п.
оформляют в виде приложений к про-
токолу. Протокол должен содержать
перечень неполадок и неисправностей,
выявленных в процессе испытаний.
Результаты исследовательских испы-
таний оформляют в виде отчетов,
утверждаемых руководством органи-
зации или предприятия, проводившего
испытание.
Результаты аттестационных испы-
таний оформляют в виде документов
по формам, приведенным в инструк-
циях о порядке аттестации продукции
предприятий соответствующих отрас-
лей.
Результаты периодических испыта-
ний оформляют протоколом по форме,
приведенной в ГОСТ 15.001—73.
Результаты типовых испытаний
оформляют протоколом, утверждае-
мым руководством предприятия-изго-
товителя.
Требования к проведению отдельных
видов испытаний. Предварительные,
приемочные и аттестационные испыта-
ния проводят по единым программам
и методикам.
Приемо-сдаточные испытания про-
водят по программе, представляющей
собой выборку из программы приемоч-
ных испытаний.
Объем приемочных испы-
таний должен быть минимальным,
но достаточным для получения ре-
зультатов, позволяющих оценить тех-
нико-экономический уровень ПР и
сделать вывод о его пригодности к се-
рийному производству. Приемочные
испытания следует проводить при наи-
более неблагоприятном сочетании оп-
ределяемых параметров, допускаемом
технической документацией (макси-
мальные скорости и вылеты исполни-
тельных устройств, номинальная гру-
зоподъемность и т. д.).
Основными этапами приемочных ис-
пытаний являются проверка соответ-
ствия состава и комплектности опыт-
ного образца документации и. соот-
ветствия показателей ПР требованиям
стандартов, техническим условиям и
руководству по эксплуатации; испы-
тание на холостом ходу; испытание
под нагрузкой; проверка соответствия
опытного образца нормам точности;
проверка качества изготовления базо-
вых деталей, качества сборочно-мон-
тажных работ и внешней отделки; ис-
пытание всех принадлежностей и при-
способлений; сравнительные испыта-
ния на производительность.
Особое внимание следует обращать
иа действие блокировок и устройств,
обеспечивающих безопасную и безава-
рийную работу, в том числе невозмож-
ность присутствия человека в зоне
работы ПР; надежность захватывания
и удержания объекта манипулирова-
ния, в том числе при внезапном от-
ИСПЫТАНИЯ и приемка промышленных роботов
357
ключении источника энергии; пра-
вильность взаимодействия ПР с тех-
нологическим оборудованием; ограни-
чение максимальных перемещений ис-
полнительного устройства.
Проверку осуществляют не менее
чем пятикратным включением блоки-
ровок.
Грузоподъемность проверяют путем
переноса в автоматическом режиме на
наибольших скоростях заготовок но-
минальной массы. Число циклов —
не менее 10. Цикл работы должен вклю-
чать максимальные перемещения по
всем координатам при наиболее не-
благоприятном сочетании переносных
движений. Визуально контролируются
возможность осуществления всех дви-
жений, отсутствие выпадания и про-
скальзывания заготовок, отсутствие
поломок и неисправностей исполни-
тельного устройства.
Средние и максимальные скорости
перемещений проверяют при работе
в автоматическом режиме путем фик-
сирования:
при определении средних скоростей—
времени двойного хода (вперед-назад,
вверх-вниз, по часовой стрелке — про-
тив часовой стрелки) при максималь-
ных перемещениях с заготовкой но-
минальной массы без выдержек вре-
мени в конце ходов. Число двойных
ходов по каждой степени подвижно-
сти — не менее пяти;
при определении максимальных ско-
ростей — времени перемещения иа от-
резке пути после окончания разгона и
перед началом торможения.
Исходя из замеренного времени пе-
ремещений рассчитывают средние мак-
симальные скорости.
Погрешность позиционирования про-
веряют одним из следующих методов:
путем установки вала, удерживае-
мого 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 позицио-
нирования в двух взаимно перпенди-
кулярных плоскостях с помощью ин-
дикаторов часового типа, установлен-
ных в точках позиционирования. По-
грешность позиционирования в каж-
дой из плоскостей, определяемая по
разности показаний индикаторов, не
должна превосходить паспортного зна-
чения.
По обоим из указанных методов
погрешность позиционирования долж-
на определяться для одной из точек
рабочего пространства. Координаты
точки указываются в методиках испы-
таний конкретных ПР. Проверка осу-
ществляется в автоматическом цикле
с заготовкой номинальной массы при
наибольших паспортных скоростях.
Программа должна включать движе-
ние 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 холо-
стом ходу и в работе в соответствии
с внутризаводскими приемо-сдаточны-
ми нормами. При указанных проверках
отклонения от прямолинейности при
осуществлении движений измеряют
в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях.
В зависимости от исследуемых по-
казателей программа исследо-
вательских испытаний ПР
включает: статические испытания,
динамические испытания, испытания
иа надежность, прочие испытания (по
усмотрению разработчика).
При проведении испытаний на на-
дежность исследуют свойства ПР,
предусмотренные ГОСТ 27.002—83
(безотказность, долговечность, ре-
монтопригодность и др.).
Периодические испы-
тания проводят с целью сравнения
качества серийных образцов, вы-
пущенных в разное время. Периоди-
ческим испытаниям подвергают об-
разцы, выдержавшие приемо-сда-
точные испытания. Периодические
испытания выполняют по программе
приемочных испытаний, изложенной
выше. Рекомендуемая периодичность
испытаний — ие реже одного раза
в 2—3 года.
Аттестационные испы-
тания должны, как правило, совпа-
дать с проведением ближайших по
сроку периодических испытаний.
358 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Типовые испытания про-
водят с целью оценки эффективности
изменений, внесенных в серийные об-
разцы. Их проводят по программам
и методикам, разработанным в соот-
ствин с требованиями приемочных
и исследовательских испытаний в объ-
еме, необходимом для проверки функ-
циональной работоспособности изме-
ненной 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 конструк-
ции 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 про-
ведения работ, выполняемых заказ-
чиком и разработчиком при подго-
товке производства к применению ПР
и создании роботизированных техно-
логических систем (РТС), приведены
иа рис. 3.
Правила выбора оборудования и
средств технологического оснащения,
комплектующих РТС. Основное тех-
нологическое оборудование выби-
рают по параметру, в наиболь-
шей степени выявляющему функци-
ональное назначение и технические
возможности данного типа оборудо-
вания. При разработке усовершен-
ствованного технологического про-
цесса выбор нового или сохранение
действующего оборудования обуслов-
лены увеличением объема выпуска
продукции, повышением качества
изделий, снижением уровня издер-
жек, обеспечением гибкости производ-
ственного процесса, улучшением
условий труда, техники безопасности
и промышленной санитарии.
Оборудование, входящее в состав
РТС, по возможности, должно быть
однотипным, так как содержание та-
кого оборудования обходится де-
шевле. При проектировании новых
моделей следует придерживаться
принципов агрегатного построения
и широкой унификации с оборудова-
нием, действующим на предприятии.
Прежде чем приступить к выбору
моделей оборудования для проектиру-
емого технологического процесса,
необходимо оценить, можно ли ис-
пользовать действующее оборудова-
ние в новых условиях. Должна быть
проведена оценка физического со-
стояния оборудования и его техни-
ческих показателей.
При списании устаревшего обору-
дования следует определить технико-
экономическую целесообразность ис-
пользования в структуре РТС его
отдельных деталей и механизмов.
Основное технологическое обору-
дование, предназначенное для вы-
полнения конкретных операций
(станки, прессы и т. д.), должно отве-
чать требованиям, сформулированным
в гл. 5.
Выбор моделей ПР должен сопро-
вождаться расчетом экономической
эффективности его применения в кон-
кретных условиях работы РТС со-
гласно методике, изложенной в гл. 5.
В зависимости от условий производ-
ства РТС могут комплектоваться ПР
различных типов, выбранными из чис-
ла существующих моделей (см. гл. 4),
или конструкциями, специальнЪ раз-
работанными для конкретных целей.
При отсутствии ПР с необходимой
технической характеристикой, одно-
временно с заданием на РТС необхо-
димо разработать техническое зада-
ние на проектирование и создание
новой конструкции ПР.
В зависимости от назначения к ПР
предъявляются специальные требо-
вания (см. гл. 4).
Выбор или разработка захватных
устройств и инструмента, комплек-
тующих ПР, осуществляется после
разработки технологического про-
цесса. Типы, технические требования,
методы расчета и рекомендуемые пара-
метры захватных устройств и инстру-
мента приведены в гл. 3.
Конструкции оснастки и вспомога-
тельных устройств, входящих в со-
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
359
став РТС, разрабатывают с учетом
материала, массы, формы и типо-
размеров деталей; параметров и кон-
структивных особенностей поверх-
ностей изделия, влияющих на кон-
струкцию оснастки, в том числе базо-
вых поверхностей для установки
в рабочей зоне оборудования и поверх-
ностей для захвата рукой робота;
технологических схем оборудования
и фиксации деталей; характеристик
основного технологического оборудо-
вания; характеристик ПР или другого
загрузочного устройства; характера
ориентации детали перед установом ее
в рабочую зону оборудования, т. е.
перед захватом ее рукой ПР (жела-
тельно, чтобы на позицию загрузки
заготовка приходила ориентирован-
ной соответственно ее положению в ра-
бочей зоне оборудования); серийности
производства.
Технологическую оснастку выби-
рают в соответствии с ГОСТ 14.301—83.
Порядок составления, согласования
и утверждения технического задания
на разработку новых конструкций
технологической оснастки обуслов-
лен ГОСТ 15.001—73. Правила вы-
бора средств технологического осна-
щения процессов технического контро-
ля обусловлены ГОСТ 14.306—73.
Диализ действующего производ-
ственного процесса. Последователь-
ность работ, связанных с анализом
производства с целью подготовки его
к применению ПР, показана на
рис. 3.
До анализа должна быть установлена
характеристика данного производ-
ства, а именно:
тип производства (массовое, крупно-
серийное, среднесерийное, мелко-
серийное);
организационные методы произ-
водства (поточные однопредметные
и многопредметные, непоточные);
характер перемещения деталей по
технологическому процессу (непре-
рывный, прерывистый);
специфические особенности данного
производства (вредные условия труда,
обработка специальных материалов
и др.).
В результате анализа действующего
производства должны быть опреде-
лены:
номенклатура деталей, обработка
которых может быть осуществлена
с применением ПР;
характеристики деталей и вид за-
готовок;
неиспользованные резервы и узкие
места производственного процесса;
выявлены потери, возникающие
вследствие технических и организа-
ционных недостатков;
состав основного технологического
оборудования и технические требова-
ния по его модернизации либо замена
новыми моделями оборудования;
специфические особенности дей-
ствующего производственного про-
цесса, от которых зависит повышение
его эффективности;
пути изменения организационной
структуры производства;
пути усовершенствования техно-
логического процесса обработки,
механизации или автоматизации от-
дельных операций;
средства механизации и автоматиза-
ции труда, повышающие производи-
тельность, в том числе путем примене-
ния ПР;
число основных и вспомогательных
рабочих, участвующих в производ-
ственном процессе обработки ото-
бранной номенклатуры деталей до и
после автоматизации;
планировка и размеры производ-
ственных площадей, занимаемых обо-
рудованием до и после автоматиза-
ции;
методы организации и средства меж-
станочного транспортирования и скла-
дирования заготовок, полуфабрикатов
и готовых деталей до и после автома-
тизации;
методы контроля размеров и точ-
ности отобранной номенклатуры
деталей до и после автоматизации;
характеристика отходов обработки
и методы их удаления до и после авто-
матизации.
Предложения по применению ПР
должны быть обоснованы результатами
анализа существующего производ-
ственного процесса и предварительной
оценкой ожидаемого экономического
эффекта.
Козмрзв Ю.
.. _LZZ
Ознакомление
с передовой
технологией
Разработка нового технологического процесса по ГОСТ 14.301-83, ГОСТ 14.303-73 Определение объема механизируемых н автоматизируемых операций (в том числе с ПР) Подбор состава основного технологического оборудования по ГОСТ 14.301-83, ГОСТ 14.303-73, Подбор состава транс- портно-накопительных устройств, номенкла- туры средств механиза- ции н автоматизации (в том числе ПР) Структурная схема РТС. Компоновоч- ная схема РТС Технико- экономиче- ское обос- нование РТС
Ш этап — техническое задание на РТС
I ~
Согласовано с заказчиком
Корректировка ТЗ по замечаниям заказчика
I
Утверждение лнмнтиой цены
IV этап — разработка технического предложения (проекта) по ГОСТ 102—75, ГОСТ 15.001—73, ОСТ 2 Н02-3—76
360 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
Рис. 3. Схема проведения работ для создания автоматизированных систем с применением промышленных роботов
362 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
При подготовке заявки и разработки
технического задания на создание РТС
следует сформулировать конкретные
цели проведения работы, указать со-
став роботизированной технологиче-
ской системы (комплекс, участок, по-
точная линия, цех и т. п.), ее назначе-
ние, характер связи с основным произ-
водством (в том числе с организацией
его управления и транспортными по-
токами) и определить источники ожи-
даемого экономического и социаль-
ного эффекта.
Анализ и отбор деталей, подлежа-
щих обработке на РТС, производят
в соответствии с рекомендациями, при-
веденными в гл. 5. При отборе деталей
следует руководствоваться также
положениями, учитывающими пра-
вила обеспечения технологичности
конструкции изделий, а также
ГОСТ 14.324—84 ЕСТПП, определя-
ющим правила выбора объектов
робЬтизации.
В результате отбора и группирова-
ния деталей по конструктивно-техно-
логическим признакам, обеспечива-
ющим типизацию технических и орга-
низационных решений в процессе про-
изводства, устанавливают детали-
представители с общими для каждой
из указанных групп признаками, для
обработки которых требуется наиболь-
шее количество основных и вспомога-
тельных операций, характерных для
изделий этой группы.
Применительно к деталям-пред-
ставителям в дальнейшем проводят
анализ действующего и разработку
нового технологического процесса.
Анализ производственного про-
цесса, 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 произ-
водственный процесс в целом (от полу-
чения 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 осо-
бенностей производства данного
изделия на конкретном предприятии,
выявления неиспользованных резер-
вов и узких мест, разработки рекомен-
даций по повышению рентабельности
производства и сокращению трудовых
затрат путем рационализации, меха-
низации и автоматизации труда (в том
числе и с помощью ПР). Для этого
необходимо весь процесс расчленить
на простейшие составляющие элементы
и подвергнуть их всестороннему кри-
тическому анализу, в результате кото-
рого должны быть разработаны эконо-
мически обоснованные предложения
по совершенствованию процесса.
Анализ технологических процессов
производят применительно к изго-
товлению деталей-представителей на
основе обследования процесса на
предприятии заказчика.
Для облегчения техники работы и
обеспечения единообразия сбора и об-
работки информации можно рекомен-
довать применение графических схем,
отображающих технологические про-
цессы обработки деталей. Все опера-
ции, 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 гра-
фическую схему любого производ-
ственного процесса.
Графическая схема отражает по-
следовательность всех основных и
вспомогательных операций, выделяет
подъемно-транспортные и загрузоч-
ные операции (транспортирование),
а также этапы, связанные с хранением
(складированием) и задержками
детали. В схему включают всю ин-
формацию, необходимую для анализа
(время операции илн задержки, рас-
стояние, на которое перемещается де-
таль, количество деталей в партии
и т. п.). Графическая схема позволяет
расположить элементы работы в над-
лежащей последовательности и на-
глядно показывает полученные дан-
ные. Если на одном листе расположить
схемы действующего и предлагаемого
(по результатам критического разбора)
технологических процессов, их со-
поставление способствует нахождению
рациональных технико-экономиче-
ских и организационных решений
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОВОТОБ
363
2. Условные обозначения операций, рекомендуемые пря построении
графических схем для анализа производственного процесса
Операция Характеристика Условное обозначение
с уча- стием рабочего без уча- стия рабочего
Основная тех- нологическая Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного ра- бочего места и связанная с изменени- ем формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки С О
Вспомогатель- ная технологиче- ская (кроме транспортирова- ния) Часть технологического процесса, выполняемая в пределах одного ра- бочего места и не связанная с измене- нием формы, размеров или свойств заготовки (изделия) < а
Транспортиро- вание Перемещение изделия по опреде- ленному маршруту —► —О
Хранение (складирование) Пребывание изделия иа спе- циально отведен- ном месте в оп- ределенных усло- виях н неориентиро- ванном виде ф <^>
в ориентиро- ванном виде : ф
Задержка Нахождение изделия иа некотором участке производственного процесса в ожидании следующей операции 4“ 4“
по совершенствованию производствен-
ного процесса.
В табл. 3 показана форма для по-
строения графических схем по резуль-
татам обследования предприятий.
Пример использования такой формы
для анализа технологического про-
12*
цесса механической обработки де-
талей типа вала представлен в
табл. 4.
Графическая схема технологиче-
ского процесса должна сопровождаться
чертежами заготовки (полуфабрика-
та) и готовой детали.
3. Форма, рекомендуемая для построения графической схемы
производственного процесса
технологического процесса обработки при анализе
Условные обозна- чения операций технологического процесса Существующие операции Предлагаемые операции
Число Продол- житель- ность Число Продол- житель- ность
о/(о+е -4>/(-О + ->) + 1 D 0/С0 - Ф)
Итого:
Общие технико-экономические показатели производства Суще- ствующие Предла- гаемые
Основное технологическое обо- рудование Средства механизации Средства автоматизации Площадь, занимаемая оборудо- ванием Экономические показатели
Существующий технологический процесс
Предлагаемый технологический процесс
| № по пор. Элементы техноло- гического процесса Опе- рация Транспортирование Задержка | Хранение Расстояние, м эдолжнтель- ть, мин Число деталей Изменить j Примечание
основная I вспомога- I тельная 1 । устранить | совместить I улучшить
с о X
1 О D __£> + ❖
2 О D —£> +
3 О D — + ❖
я я
х * 5
О ООО О
□•о
*9
Д-Ь
л
& я
№ по пор.
я Ф
«
И Г? я “ я *о
<» £ л Я 5 *
s -? 2 о S с
« я я S = ® О и
> г» - п “ • • *-
- « * о п-а _ *
в
5 2 Ь Ы
£
з
6
£
3
г
основная
вспомога-
тельная
Транспортиро-
вание
Задержка
1 1
+ +
Применить ПР № 3 Использовать автоматиче- ский тран- спорт
Хранение
Расстояние, м
Продолжнтель-
, мин
о деталей
устранить
совместить
улучшить
3
§
м
а
м
а
а
б
366 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Продолжение табл. 4
1 Хе по пор. Элементы тех- нологического процесса Операция Т р аиспортиро- ваиие | Задержка | Храиеине Расстояние, м 1 Продолжитель- ность, МИИ Число деталей Изменить Примечания
основная 1 вспомога- тельная | устранить совместить улучшить
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Обработка иа станке № 3 Контроль обработки Съем детали, укладка в контейнер Задержка (в ожидании транспорта) Транспортиро- вание к токар- ному стайку Хе 4 У становка детали иа станок Обработка иа стайке Хе 4 о о о о о о о о а а а а \ а -t> -г> 4> О -О 4> -О + + + + + + + + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 — 25 19 Операции 19-25 совместить за счет при- менения об- рабатываю- щего центра с ЧПУ
Контроль обработки + + Обеспечить за счет станка при обработке
Съем детали, укладка в контейнер Транспортиро- вание к станку № 5
+ Применить ПР № 3
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
367
Продолжение табл. 4
| № по пор. Элементы тех- нологического процессе Операция Траиспортиро- ! ванне 1 । Задержка Хранение Расстояиие, м | Продолжитель- ность, мни Число деталей Изменить Примечания
основная I вспомога- тельная устранить | 1 совместить улучшить |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Укладка иа стеллаж Хранение иа стеллаже станка с ПУ Разрезка по длине Предла о о о о о о о о о о о гаем а *0* а а а а а а ый ф- ч> -> -> -> -0 -0 -> те + + + + + + + + + + + + хкблоги 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 чес кий про iecc Станок с ПУ с автоматиче- ским стелла- жом и устрой- ством подачи
Укладка в контейнер ПР № 1
Задержка (в ожидании транспорта) Транспортиро- вание к стайку Автоматиче-- ский транс- порт не эко- номичен
Установка детали на станок ПР № 2
Обработка иа станке
Контроль обработки, съем детали, укладка в контейнер ПР № 2
Транспортиро- вание к стай- ку № 2 Автоматиче- ская тележка
Установка детали на станок ПР № 3
Обработка детали на стан- ке и контроль
Съем детали, укладка в кон- тейнер ПР № 3
Транспортиро- вание к станку № 5 Автоматиче- ская тележка
368 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
На левой стороне формы изображена
графическая схема действующего тех-
нологического процесса с предложе-
ниями 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, ис-
ключения и комбинирования различ-
ных элементов работы, упрощения
и рационализации процесса; в ней
должно быть предусмотрено эконо-
мически оправданное использование
всех новейших достижений техники
и организации производства.
По результатам анализа и технико-
экономической оценки устанавли-
вается новый технологический про-
цесс, который должен стать основой
для технического задания на проек-
тируемую РТС.
Разработка технологических про-
цессов для робототехнических си-
стем. Общие правила разработки тех-
нологических процессов и выбора
средств технологического оснащения
для РТС устанавливаются в соответ-
ствии с ГОСТ 14.301—83. В зависи-
мости от условий производства для
РТС разрабатывается единичный
или типовой технологический процесс,
при необходимости два вида: рабочий
и перспективный. Правила разработки
и применения типовых технологиче-
ских процессов устанавливаются
в соответствии с ГОСТ 14.303—73
и ГОСТ 14.323—84.
При совершенствовании действу-
ющего технологического процесса
и разработке рабочего варианта особое
внимание следует уделять рационали-
зации выполнения операций.
Применение общих правил рациона-
лизации труда обеспечивает достаточно
высокий технико-экономический эф-
фект при сравнительно малых затра-
тах. Это особенно важно там, где
сегодня невыгодно или технически не-
возможно использовать традиционные
средства механизации и автоматизации
операций, а также ПР.
Всякая работа по совершенствова-
иию действующего технологического
процесса (особенно операций, вы-
полняемых вручную) должна начи-
наться с попыток рационализировать
труд. С этой целью необходимо найти
иаилучший способ выполнения каждой
работы, основанный на экономном ис-
пользовании усилий, материалов,
энергии и т. п.
При разработке процесса или после-
довательности работы (особенно на
операциях, выполняемых вручную)
следует придерживаться следующих
правил:
для обеспечения экономичности дви-
жений изучить приемы работы раз-
личных рабочих, выполняющих оди-
наковые операции, и внедрять те
приемы, которые дают наилучшие про-
изводственные результаты и вы-
зывают меньшую усталость. Работа
должна быть определена так, чтобы
обе руки начинали и заканчивали ее
одновременно. Не следует делать ру-
ками 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 ра-
боты следует проанализировать для
обеспечения применения автомати-
ческой подачи материалов к рабочему
месту, оснащения механизированным
и автоматизированным инструментом,
улучшения условий и обеспечения без-
опасности труда.
Общие правила выбора и применения
средств и оценки уровня механизации
и автоматизации производственных
процессов регламентируются рабо-
той [1].
Разработка технологического про-
цесса проводится после предваритель-
ного выбора и анализа обрабатыва-
ющего и вспомогательного оборудо-
вания, средств механизации, авто-
матизации операций в соответ-
ствии с общими правилами по
ГОСТ 14.301—83 и 14.303—73.
Применение символического описа-
ния технологического процесса поз-
воляет кратко отразить сущность one-
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА К ПРИМЕНЕНИЮ РОБОТОВ
369
раций, мииуя языковой барьер. При-
меняя одновременно кодирование
операций, можно в дальнейшем осу-
ществлять технико-экономический
анализ на ЭВМ любого технологиче-
ского процесса.
Структурная схема робототехни-
ческой системы включает ее прин-
ципиальную планировку с технологи-
ческим процессом обработки, описан-
ным 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 даль-
нейшем техническое задание на ее
разработку (см. рис. 3).
Состав регламентных работ по под-
готовке к эксплуатации робототехни-
ческих систем. Категории регла-
ментных работ', проектно-техноло-
гические и организационные работы
по созданию РТС; подготовка обслу-
живающего персонала; подготовка
управляющих программ.
П роектно-технологические работы
и организационно-технические меро-
приятия по созданию РТС включают:
разработку рабочего технологи-
ческого процесса иа номенклатуру
закрепленных за РТС деталей, отве-
чающего требованиям ЕСТД, и про-
грамм обучения ПР на заданные де-
тали;
разработку рабочей планировки
РТС;
разработку проектов и изготовление
вспомогательного, подъемно-транс-
портного оборудования, ориентиру-
ющих (при необходимости) и кон-
трольно-измерительных устройств и
прочей технологической оснастки;
модернизацию основного техноло-
гического оборудования в соответствии
с техдокументацией;
проектирование и изготовление элек-
трошкафа для связи основного техно-
логического оборудования и ПР, изго-
товление командоаппарата и др.;
проектирование и изготовление спе-
циального схвата для ПР (при необ-
ходимости);
проектирование и изготовление
технологической оснастки, отвеча-
ющей основным требованиям экс-
плуатации оборудования в комплексе
с ПР (автоматизация зажима заго-
товки, устройство контроля правиль-
ности базирования и др.);
проектирование и изготовление
системы защиты, обеспечивающей
безопасность обслуживающего персо-
нала (не позволяющей находиться че-
ловеку в зоне работы ПР);
разработку системы контроля гео-
метрических размеров и чистоты по-
верхности обрабатываемых деталей;
разработку системы подачи загото-
вок на РТС и вывоза готовой про-
дукции;
выбор стандартной или проектиро-
вание 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 ре-
монта оборудования, входящего
в состав РТС;
разработку технической докумен-
тации на подвод коммуникаций (элек-
троэнергии, сжатого воздуха, охла-
ждающей 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 на-
ладочном режиме;
сдачу РТС в промышленную экс-
плуатацию (по акту).
Рабочее место оператора РТС долж-
но быть оснащено:
контрольно-информационным уст-
ройством для наблюдения за функци-
онированием РТС;
системой аварийного отключения
как всей РТС, так и ее составляющих;
системой связи с вспомогательными
службами (снабжение инструментом,
ремонтная служба, дежурный элек-
трик, диспетчерская служба и др.).
Кроме того, оператор должен иметь
журнал эксплуатации РТС. Журнал
составляют иа основе карт ежеднев-
ного учета потерь времени и отказов
оборудования РТС, пронумерованных
и прошнурованных, составленных
по форме, утвержденной руководством
предприятия.
370 ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Рабочая планировка РТС должна
обеспечивать:
возможность выполнения ПР мани-
пуляционных действий в соответствии
с технической характеристикой;
оптимальное расположение основ-
ного и вспомогательного оборудова-
ния в пределах зоны обслуживания ПР
в соответствии с технологическим про-
цессом;
возможность обслуживания и ре-
монта 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 промышлен-
ной гигиены;
расстояния между оборудованием
и колоннами проходов и проездов
в соответствии с общесоюзными нор-
мами проектирования машиностро-
ительных заводов.
При организации РТС должны быть
учтены требования техники без-
опасности.
Подготовка персонала (оператора,
механика, электрика) для техниче-
ского обслуживания ПР и РТС произ-
водится по единой программе, раз-
рабатываемой в каждой отрасли ма-
шиностроения.
Лица, не прошедшие специальной
подготовки по обслуживанию ПР и
РТС, не допускаются до работы.
Подготовка управляющих про-
грамм для ПР и основного технологи-
ческого оборудования, входящего в со-
став РТС, осуществляется в соответ-
ствии 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 про-
текания всего производственного
процесса. Особенно это относится
к ПР, обеспечивающим групповое об-
служивание оборудования (рабочих
мест).
Ремонтопригодность ПР, заклю-
чающаяся в приспособленности к преду-
преждению и обнаружению причин
возникновения отказов в работе,
достигается за счет широкого при-
менения средств внешней и внутренней
информации.
Содержание типовых ремонтно-
эксплуатационных работ электро-
технического и электронного обору-
дования, гидро- и пневмосистем совпа-
дает с рекомендациями типовых ин-
струкций. 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 пара-
метры и состояние ПР в целом оцени-
вают по результатам периодических
испытаний.
Категории ремонтосложности и
длительность межремонтного периода
для ПР временно рекомендуется опре-
делять в зависимости от конструктив-
ных характеристик (массы, количества
деталей, точности) по аналогии со
станками с ЧПУ, пользуясь таблицей
категорий сложности ремонта от-
дельных моделей станков.
Стоимость единицы ремонтослож-
ности предлагается определять по
таблице затрат на ремонт и техническое
обслуживание металлорежущих стан-
ков массой до 10 т.
Расходы на ремонт и техническое
обслуживание систем программного
управления ПР определяют отдельно
по укрупненным нормативам.
6 РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
РОБОТОВ
Проектирование нового ПР или выбор
модели из числа существующих кон-
струкций является частью общего про-
цесса создания робототехнической си-
стемы. Стадии и этапы проектирования
ПР должны соответствовать общим
требованиям ГОСТ 2.103—68. Техни-
ческое задание на разработку ПР
формируется на основании общего тех-
нического задания на создание
робототехнической системы и долж-
но соответствовать требованиям
ГОСТ 15.001—73. Техническое пред-
ложение, эскизный проект, техниче-
ский проект разрабатывают в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 2.118—73,
ГОСТ 2.119—73, ГОСТ 2.120—73. Ра-
бочий проект разрабатывают согласно
техническому заданию, техническому
проекту и ГОСТам ЕСКД-
При разработке различных видов
ПР и манипуляторов следует учиты-
вать 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 разрабо-
танных заказчиком «Исходных дан-
ных для разработки технического за-
дания на проектирование робототехни-
ческой системы» или заявки на раз-
работку ПР, содержащей сведения
о предполагаемой области применения
робота и технические требования к кон-
струкции.
В состав исходных данных для про-
ектирования должны быть включены:
назначение ПР, которое определяет-
ся характером автоматизируемого
технологического процесса, номенкла-
турой и конструктивно-технологиче-
скими параметрами обслуживаемого
оборудования или устройств, входя-
щих в состав роботизированного ком-
плекса, параметрами объекта мани-
пулирования, характеристикой опе-
раций, выполняемых роботом, и со-
держанием манипуляционных дей-
ствий;
объект манипулирования, его
масса, размеры и форма, сведения об
изменении его физико-химических
параметров в процессе обработки и
выполнения манипуляционных дей-
ствий, специальные сведения, харак-
теризующие особенности работы
с объектом;
показатели требуемой производи-
тельности ПР (длительность вы-
полняемых циклов, значения скоростей
перемещений конечного звена ПР
и т. п.);
показатели технологического про-
цесса, существенные для разработки
конструкции ПР, в том числе: техно-
логические ограничения погрешности
позиционирования на конечном звене
ПР, определяемые требованиями к точ-
ности обработки (для ППР), к точ-
ности и надежности фиксации заго-
товки в установочном приспособлении
(для ПТПР); конструктивно-техно-
логические параметры обслужива-
емого оборудования и устройств; коли-
чество и расположение роботизиру-
емых позиций; способ подачи объекта
манипулирования к ПР и способ уда-
ления объекта из рабочей зоны робота;
дополнительные требования (см.
также гл. 4 и 5);
технические требования заказчика
к отдельным конструктивно-техно-
логическим параметрам ПР, к ком-
плектующим узлам и механизмам;
условия эксплуатации: температура,
влажность, давление, загрязненность
пылью, газами, агрессивными и ра-
диоактивными веществами; наличие
вибраций и ударов; требования к на-
дежности работы ПР; требования к ре-
372
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОВОТОВ
1. Технические требования и факторы, влияющие на число степеней
подвижности роботов
Технические требования н факторы % Пт Пк
Необходимость перебазирования объекта манипулиро- вания, 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 оборудова- ния базирующего приспособления для фиксации детали и принцип его действия + +
Форма, размеры и расположение рабочей зоны обслу- живаемого 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 конструк- ции ПР; автоматическая смена захватных устройств, очистка баз детали и станка, необходимость в дополни- тельных перемещениях и т. п. + + +
моиту, наладке и регулировке ПР;
указание квалификации обслужива-
ющего персонала;
требования техники безопасности
разрабатываются согласно рекомен-
дациям, приведенным в гл. 4;
по отдельным показателям долж-
ны 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-экономи-
ческие показатели рассчитывают
в соответствии с рекомендациями гл. 4.
Прочие исходные данные (требования
к технологичности, уровню унифика-
ции и стандартизации, патентной чи-
стоте 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 раз-
работок.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ
КОНСТРУКТИВНО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Грузоподъемность выбирают по
типоразмерному ряду ПР. Она должна
превышать массу объекта манипулиро-
вания не менее чем на 10 %.
Размеры рабочей зоны ПР опреде-
ляются размерами, формой и рас-
положением рабочих зон обслужива-
емого оборудования (роботизирован-
ных позиций); числом позиций, об-
служиваемых ПР, и их взаимным
расположением (рекомендуемой пла-
нировкой комплекса); способом по-
дачи объекта манипулирования для
его первоначального захватывания ПР
и способом удаления из рабочей зоны.
Число степеней подвижности г] ПР
в большой мере определяется его
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
373
1. Схемы загрузки станков;
а — центровых и патронно-центровых;
б — патронных; в, г — лоботокарных пра-
вого и левого исполнений; д — лоботокар-
иых с двумя суппортами (загрузка спе-
реди); е — токарных вертикальных;
ж — вертикальио-сверлнльных; з — вер-
тикальных; и — горизонтальио-фрезер-
ных; о — положение детали у стайка;
а — д — станки с горизонтальной осью
шпинделя; е—и—станки с вертикальной
осью шпинделя или с горизонтальным
столом
Рис.
назначением, содержанием манипуля-
ционных действий, размерами рабочей
зоны и выбранной структурно-
кинематической схемой:
г) = По + 'Пт + Ни-
где т]о> Пт- Лк — число независимых
степеней подвижности конструкции,
необходимое для реализации соответ-
ственно ориентирующих, транспорти-
рующих и координатных перемещений.
Число степеней подвижности про-
изводственных ПР (ППР) определяется
содержанием манипуляционных дей-
ствий, необходимых для выполнения
основных технологических операций.
В зависимости от требований к точ-
ности позиционирования и необходи-
мости обеспечения автоматической
смеиы захватных устройств или ин-
струмента число степеней подвижности
для осуществления независимых
ориентирующих движений т)0 = 2-:-4
(иногда более). Для транспортирую-
щих перемещений г|т > 3, а для коор-
динатных т]к 2. Результаты ана-
лиза технических параметров ППР
и УПР показывают, что для машин
ЭТИХ ТИПОВ Т| Л! 54-8.
Число степеней подвижности подъ-
емно-транспортного ПР (ПТПР)
определяется назначением робота,
формой, размерами и расположением
рабочих зон обслуживаемого оборудо-
вания и его количеством, а также
рядом других факторов (табл. 1).
На рис. 1 приведены схемы пере-
мещений детали при загрузке-выгрузке
станков различных типов. Для осуще-
ствлении загрузкн-выгрузкн одного
374
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ
станка любого типа требуется не менее
двух степеней подвижности ПР: г] =
= т]т — 2. Если установка детали в ба-
зирующее приспособление станка
должна производиться независимым
движением, то г] = т)т4- 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] = 2н-6.
Обычно т]о 3, если иа робот не
накладываются дополнительные функ-
ции. Число ориентирующих степеней
подвижности связано и с выбранной
системой координат транспортиру-
ющих движений: для роботов, работа-
ющих в полярной сферической системе
координат, как правило, требуется
ротация и программируемый изгиб
кисти захватного устройства для ком-
пенсации углового перемещения руки
и обеспечения установки заготовки
в базирующее приспособление обору-
дования; роботы, работающие в прямо-
угольной системе координат, могут
иметь г] = т|т+ т)о — 2 + (О-И).
Число степеней подвижности для
реализации транспортирующих пере-
мещений в наибольшей степени зависит
от формы, размеров и расположения
рабочей зоны оборудования и взаим-
ного расположения ограничительных
поверхностей, образующих зону
загрузки. По форме и расположению
рабочих зон и направлениям возмож-
ных перемещений объекта манипули-
рования 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 направле-
ниями координатных осей. Точка
пересечения осей координат совпадает
с осью (центром) симметрии базиру-
ющего приспособления, а ось X—X
направлена перпендикулярно к фрон-
ту станка (пресса, литейной машины
и т. п.). Число степеней подвижности
для реализации транспортирующих пе-
ремещений объекта в рабочую зону
оборудования зависит также от вы-
бранной системы координат и может
быть равно 1—3. Формы рабочих зон
оборудования, показанные в табл. 2,
иллюстрируют возможность выбора
системы координат основных (транс-
портирующих и ориентирующих)
движений ПР, необходимых для пере-
мещений объекта.
Система координат основных дви-
жений и структурно-кинематическая
схема ПР выбираются исходя из прин-
ципа минимизации числа степеней по-
движности манипулятора, необходи-
мых для выполнения им своего техно-
логического назначения. Выбор опре-
деляется размерами, формой и рас-
положением рабочих зон (см. табл. 2),
а также числом и расположением робо-
тизированных позиций. Для миними-
зации числа степеней подвижности
необходимо при выборе системы коор-
динат и разработке структурно-
кинематической схемы ПР стараться
совмещать в одном движении какого-
либо звена манипулятора ориентиру-
ющие, транспортирующие н коорди-
натные перемещения (например, дви-
жение каретки по монорельсу может
обеспечить все три вида перемещений
объекта, выполняемых с разными ско-
ростями).
Траектория перемещений объекта
манипулирования устанавливается
прочерчиванием исходя из принципов
наименьшего пути и минимизации чис-
ла степеней подвижности ПР, и зависит
от формы, размеров и расположения
рабочих зон обслуживаемого оборудо-
вания, числа роботизированных
позиций и планировки комплекса,
а также от способа подачи объекта
на позицию загрузки и его положения
на ней. По принятой траектории наи-
меньших перемещений уточняют
структурно-кинематическую схему ро-
бота, 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 воз-
можному (в рамках принятого реше-
ния) увеличению площади и объема
зоны обслуживания ПР. Для ПР,
работающих в декартовой и полярной
(цилиндрической и сферической)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
375
системах координат, увеличение рабо-
чих ходов руки прямо пропорциональ-
но возрастанию площади и объема
зоны обслуживания. Для ПР с много-
звенной рукой, работающих в ангу-
лярной (цилиндрической или сфери-
ческой) системе координат, площадь
и объем зоны обслуживания зависят
от соотношения длин и относительных
угловых перемещений звеньев руки.
При проектировании роботов с двух-
звенной рукой, работающих в ангу-
лярной системе координат, рекомен-
дуется [27] принимать относительные
углы поворота а и Р звеньев в пределах
90—120° (рис. 2). Оптимальным яв-
ляется начальный угол ро между звень-
ями, равный 120—150°. По отношению
к начальному звену г, длина конечного
звена г2 должна быть больше на 15—
30 %.
Скорости перемещений конечного
звена манипулятора при отработке
отдельных степеней подвижности
устанавливают в соответствии с тре-
буемой производительностью. Ско-
рости перемещений зависят от траек-
тории перемещений объекта, плани-
ровки комплекса, ограничений по
времени возможных простоев обору-
дования, от количества рук и захват-
ных устройств.
Погрешность позиционирования, до-
пустимая на конечном звене (макси-
мально допустимая погрешность),
определяется требованиями к точности
выполнения основной технологиче-
ской операции или максимально воз-
можным отклонением детали от бази-
рующих поверхностей приспособле-
ния, фиксирующего деталь в рабочей
зоне обрабатывающей машины, при
котором еще обеспечиваются пра-
вильное базирование и надежное за-
крепление объекта обработки. В каж-
дом конкретном случае линейная
±Д мм и угловая ±а° составляющие
погрешности позиционирования ко-
нечного звена ПР, допустимые по
условиям протекания технологиче-
ского процесса обработки и базирова-
ния детали, могут быть определены
прочерчиванием или расчетом.
При загрузке центровых и патрон-
ных станков деталями типа тел вра-
щения отклонение оси симметрии де-
Рис. 2. Схема расчета длин и углов
поворота звеньев для роботов с двух-
звенной рукой
тали от оси шпинделя станка не
должно превышать значения d0, при
котором еще гарантируются правиль-
ный 'зажим и надежное позиционирова-
ние детали в патроне или центрах
станка (рис. 3). В противном случае
центры станка не попадают в центро-
вые 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 вы-
скочит из зажимного приспособления.
Связь между составляющими по-
грешности позиционирования и до-
пустимой величиной смещения оси
детали относительно оси шпинделя
для центровых и патронных станков
выразится зависимостями
Д «С <4 — It tg а;
а arctg
2 (4,-А)
^max
Податливость конечного звена
манипулятора, компенсирующая сме-
щение детали при зажиме в базиру-
2- Взаимосвязь координат основных движений
с формой рабочих зои основного технологического
и структурно-кинематической схемы промышленных роботов
оборудования г
Система координат основных движений Структурная кинемати- ческая схема ПР рабочей зоны основного технологического оборудования (код зоны)
^*(20) LZ П Тр <7у 'к (30) xzT iZ П '* (W) Х (SO) '*(60) * (10) (80) ^Г^ГЮ) (110) Z I ¥(120)
Плоская прямоугольная + 4- + + + 4- '
+ 4- + 4-
В 1 + 4- 4- 4- + 4- 4- 4- 4- 4- +
я Пространственная про 4- + 4- 4- 4- 4- 4- 4- 4-
4- 4- + 4- 4- + +
Полярная ишшндрическа + + + 4- 4- + + +
4- 4- + 4- + +
1"41 4- 4- 4- 4- + +
Полярная сферическая I 4- 4- + + 4- 4- 4~
q. + 4- 4- + 4- 4- + 4-
+ + + 4- 4- 4- 4-
I к t А i 4- 4- 4- + 4- +
+ 4- 4- 4- 4- + + + 4-
Ангулярная сферическая > + + 4- 4- 4-
п + 4- + 4- 4- 4-
Примечание. <+» означает применяемость ПР с соответствующей структурной схемой (при условии единичного об-
служивания в совпадения расположения детали ва позиции загрузки с ее положением при обработке).
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ К ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
378
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ
Рис. 3. Схема для расчета погрешно-
стей позиционирования конечного зве-
на промышленного робота прн загруз-
ке вала в центровой (а) и фланца
в патронный (б) станок:
1 — деталь: 2 — центры станка: 3 — точки
базирования детали в захватном устройстве
робота: 4 — губки патрона станка
ющем приспособлении, вызванное
погрешностью позиционирования,
6^ Д_,
где К. = 2^-4 — коэффициент запаса,
учитывающий динамические нагруз-
ки; Р — грузоподъемность промыш-
ленного робота. .
Режим работы зависит от степени
загруженности робота, коэффициента
его использования и частоты включе-
ний механизмов. Степень загружен-
ности определяется коэффициентом
относительной загрузки
К - РсР
Л гр — ~р--
где Рср и Р — соответственно среднее
значение рабочей нагрузки и грузо-
подъемность робота.
Коэффициент использования
где Граб — время работы робота за год;
Фо — расчетный фонд времени исполь-
зования робота за год.
Частота включений пв отражает сред-
нее число переходов в цикле, связан-
ных с включением приводов или изме-
нением режима их работы за одну
минуту. В соответствии с рекоменда-
циями [5] в зависимости от значений
указанных коэффициентов для ПР
устанавливается соответствующий ре-
жим работы, который в дальнейших
расчетах учитывается коэффициентом
нагрузки Кнр (табл. 3).
Приводы манипуляторов содержат
силовые двигатели, передаточные
механизмы к исполнительным звеньям,
усилительно-преобразовательные уст-
ройства, воспринимающие сигналы
системы управления и датчиков внеш-
ней и внутренней информации с целью
формирования управляющих воз-
действий. Тип привода (см. гл. 3)
выбирают в зависимости от количества
энергии, необходимой для осуществле-
ния требуемых перемещений; тре-
бований, предъявляемых к способу
управления и регулирования; требо-
ваний технологического процесса,
в котором участвует ПР, и условий
эксплуатации: пожаро- и взрывобез-
опасность, защищенность и невос-
приимчивость к отдельным видам по-
мех, быстродействие, высокая грузо-
несущая способность и т. п. Компоно-
вочная схема приводов также может
оказать влияние на их выбор: рас-
положение силовых двигателей в еди-
ном моторном блоке (характерно для
электропривода); расположение дви-
гателей на исполнительных звеньях
(возможно для привода любого типа
в зависимости от требуемых энергети-
ческих характеристик); с комбиниро-
ванным расположением двигателей.
Системы управления выбирают из
числа выпускаемых серийно (см. гл. 3)
или проектируют согласно функци-
ональному назначению ПР и условиям
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ
379
3. Характеристики режимов работы промышленных роботов [5]
Режим работы Коэффи- циент относи- тельной загрузки ^гр Коэффи- циент исполь- зования Частота включе- ний, МИИ”1 Коэффи- циент нагруз- ки кнр 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 sg50 1,2 Обслуживание машин литья под давлением, станков^ линий гальва- нопокрытий, сборка, транспортно-складские работы
Тяжелый 0,9 0,4 0,3 0,7 50—100 1,3 Обслуживание прес- сов, окраска
Весьма тяжелый 0,9 0,8 >100 1,4 Точечная сварка
его эксплуатации. Основные показа-
тели, по которым выбирают системы
управления — способ позиционирова-
ния рабочих органов ПР, способ пред-
ставления информации, количество
управляемых координат, объем па-
мяти.
Средства информационного обеспе-
чения (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 пер-
сонала.
Захватные устройства и инстру-
мент проектируют в зависимости от
конструктивно-технологических пара-
метров объекта манипулирования и
условий выполнения манипуляцион-
ных действий (см. гл. 3 и 4).
Специальные требования к ПР уста-
навливаются в зависимости от вида
технологического процесса, типа
обслуживаемого оборудования, се-
рийности 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 по-
движности, расчет кинематических
цепей, механизмов передач и их эле-
ментов.
Структурно-кинематическая схе-
ма ПР. Кинематический анализ вы-
полняют методами, используемыми
при анализе дифференциальных меха-
низмов [6, 7]. При этом определяют
передаточные отношения, выявляют
кинематические зависимости между
отдельными звеньями, устанавливают
характер взаимных связей между от-
380
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ
дельными приводами манипулятора
при их одновременной работе и ско-
рость на конечном звене руки робота.
Статический анализ кинематической
цепи выполняют методами кинетоста-
тики [7, 31]. Для каждого звена
кинематической цепи определяют
равнодействующую всех сил, действу-
ющих на него при движении. Для этого
конечное звено в месте стыка с захват-
ным устройством нагружают внешней
силой (моментом), а для обеспечения
равновесия механизма к его ведущему
звену прикладывают уравновешива-
ющий момент. Для каждого звена
манипулятора составляют равенство
-Pf = Qj+ РВ; + Ри/, где Qt — внеш-
няя сила; Рв; — сила тяжести звена;
РИ; — сила инерции, найденная по
заданному закону движения механиз-
ма. Полученные равнодействующие
Pi, Р2, ..., Р; принимают за внешние
силы, а механизм — за неподвижную
систему, силовой анализ которой про-
водят по законам статики с использо-
ванием для каждого звена условий
равновесия: £Р = 0; £Л4 = 0. По
результатам анализа определяют мо-
менты и усилия статической нагрузки,
приведенные к валу (штоку) силового
двигателя.
Кинематические цепи ПР должны
обеспечивать технологически необ-
ходимую возможность подхода ко-
нечного звена к заданной точке рабо-
чего пространства и выполнение ориен-
тирующих перемещений; устранять
взаимное влияние кинематических
цепей; исключать возможность возник-
новения самопроизвольных движений
под действием внешних нагрузок; обес-
печивать уравновешивание звеньев
для снижения требуемой мощности
двигателей.
Устранение взаимного влияния
кинематических цепей ПР, двигатели
которого расположены в общем мотор-
ном блоке, заключается в обеспечении
взаимно однозначного соответствия
между поворотом i-го звена в п-м
шарнире на угол <рг и поворотом вала
соответствующего двигателя на угол
фг. Связь кинематических цепей опи-
сывается матрицей частных переда-
точных отношений (38 ]:
<*Р1 дф3 <?фп
д<р1 дф3 <?фп
д<Р1 дфз Зфп
где элементы i-ro столбца являются
передаточными отношениями в ме-
ханизме с одной степенью подвиж-
ности — при фиксации всех углов <р
поворота звеньев, кроме <р. (i = 1,
2, ...). Необходимым и достаточным
условием развязки кинематических
цепей является диагональность ма-
трицы Т. Это достигается включением
в кинематическую цепь специальных
компенсирующих дифференциальных
механизмов.
Механизмы уравновешивания ис-
пользуют для компенсации влияния
статических моментов от масс звеньев
манипулятора и снижения требуемой
мощности двигателей. Эти механизмы
применяют в тех конструкциях ПР,
где двигатели расположены непосред-
ственно на подвижных звеньях. В каче-
стве механизма уравновешивания при-
меняют пружинные уравновешивате-
ли, противовесы, гидравлические и
пневматические цилиндры.
В пружинных уравновешивателях
момент Му упругой силы уравно-
вешивающей пружины определяется
схемой ее установки, жесткостью и
текущим положением звена.
Противовесы (грузовые уравнове-
шиватели) просты по конструкции, но
имеют большую инерционность.
Момент инерции противовеса
где Jo — 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-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ
381
можении и изменении нагрузки; диа-
пазона регулирования скорости; вида
требуемой механической характери-
стики режима работы во времени и
требуемой точности поддержания за-
данного режима; частоты включений
приводного механизма. Методика
проектирования электроприводов ма-
нипуляторов изложена в работе [6].
Для выбора двигателя постоянного
тока необходимы следующие исходные
данные: <рм — угол поворота оси меха-
низма (рад), соответствующий макси-
мальному перемещению исполнитель-
ного органа; !р и f0 — длительность
работы и паузы (с); |!ц = /р + t0 —
время цикла работы; 7М — момент
инерции исполнительного механизма,
кг-м3; Мс— статический момент от
нагрузки на выходном валу, Н-м.
Расчет выполняют, исходя из мини-
мального значения требующегося
момента двигателя.
Диаграмма изменения скорости
характеризуется величиной при g =
= 0 диаграмма имеет треугольный вид,
при £ 0 трапецеидальный.
Коэффициент, характеризующий
параметры исполнительного меха-
низма и режим работы,
__ 4<Рм^м __ Мщахр
И <рЛ4с '
По параметрам табл. 4 строят кривые
и находят коэффициенты, характери-
зующие оптимальный режим:
feM = /(n); 5 = /(Ю; =
На основании полученных данных
определяют скорость (рад/с) устано-
вившегося движения -входной оси ме-
ханизма:
_ 2<Рм
м M.1+S)’
Эквивалентная мощность (Вт) ме-
ханизма __
п _ лл МД 1/
Рм - 777 J/ V
По расчетному значению Рм под-
бирают двигатель с паспортными дан-
ными Рн (кВт); щд (рад/с); 7Д (кг-м3).
Из условия согласования скоростей
двигателя и исполнительного меха-
низма выбирают передаточное отноше-
ние редуктора i = сод/сом.
Параметр определяют с учетом
момента инерции двигателя, ио без
учета КПД редуктора:
По графикам, построенным с по-
мощью данных табл. 4, определяют
уточненные значения коэффициентов
Ъ Л4Д , Й4тплхо
Л17’ = - МТ"’ характеризу-
ющих оптимальный режим.
Уточненное значение эквивалент-
ной мощности привода
Р ~ сомЛ4 0 -щ
п
Уточненное значение эквивалент-
ного момента двигателя
Л4Д = Мс у X
X (!-£)+-М^гУ
КМ х '
Эквивалентная мощность двигателя
Рд — 34дсод.
4. Характеристики исполнительных
механизмов манипуляторов [6]
И 5 = 0 »опт В + 0
Мд/Л1с 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,н 0,37 0,29 2,85
з,н 0,29 3,42 0,36 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
382
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ
Максимальный момент двигателя
Мд тах = Мс А-----V 5м _/--------.
1йм
Коэффициент перегрузки двигателя
>, _ Мд тах
П Мд •
Полученные параметры сравнивают
с параметрами выбранного электродви-
гателя и, если они удовлетворяют за-
данным условиям, используют для
дальнейшего расчета.
Приводы промышленных роботов
работают в одном из двух режимов:
кратковременном и повторно-кратко-
временном. В кратковременном режиме
нагрев двигателя не лимитирует его
мощности. При повторно-кратковре-
менном режиме момент двигателя дол-
жен быть больше или равен моменту,
определенному из условий тепловых
потерь.
Г идропривод и конструктивные
параметры гидросистемы определяют
по параметрам каждой степени по-
движности: максимальной скорости
(линейной cimax или угловой согаах)
и максимальной нагрузке силой Fmax
или моментом Л4тах. По этим значе-
ниям определяют рабочее давление
гидросистемы:
для гидроцилиндров
„ F max.
для гидромоторов
р__ ЗгсМщах.
для неполноповоротных двига-
телей
__ 8Mniax
где S — площадь поршня, см2; q —
удельная производительность гидро-
мотора, смЗ/оборот; г — число пла-
стин; b — ширина пластины, см;
d и D — соответственно диаметр вала,
несущего пластину, и внутренний диа-
метр цилиндра, см.
Расход рабочей жидкости, см^/с:
для гидроцилиндра
Q = ^maxS;
для гидромотора
Л ®шах,
= 9-&Г-
для неполноповоротного двигателя
п __ в>1Пах^ (Р2 — ^2)
4 ~ 8
Для ПР с совмещенными по степе-
ням подвижности движениями расход
жидкости определяют по сумме рас-
ходов совмещенных движений.
Насосную станцию выбирают по
требуемой мощности (кВт)
М да 10'3pQ,
где р — рабочее давление гидроси-
стемы, МПа.
При проектировании гидроцилин-
дров следует учитывать, что отношение
длины к диаметру должно быть не
более 18—20, поскольку увеличение
этого отношения способствует возник-
новению вибраций и автоколебаний.
П невмопривод проектируют со-
гласно рекомендациям работы [16].
В предварительных расчетах для вы-
бора пневмоцилиндров целесооб-
разно пользоваться зависимостью
где F — усилие на штоке цилиндра;
D — диаметр цилиндра; р — давление
в сети; т — 1,5 для поршней с ман-
жетным уплотнением и т = 1,1-ь1,3
для поршней с металлическими коль-
цами.
По каталогам подбирают ближайший
типоразмер пневмоцилиндра и по
его конструктивным данным произ-
водят проектный расчет согласно ме-
тодике [16].
Мягкая безударная остановка дви-
жущихся масс при подходе штока
пневмоцилиндра к неподвижному упо-
ру достигается применением гидро-
амортизаторов (см. гл. 3). Типоразмер
гидроамортизатора выбирают в соот-
ветствии с энергией, поглощаемой им
за цикл. При использовании гидро-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ
383
Рис. 4. Схема гидропневматического
привода
амортизаторов для торможения дви-
жущихся масс в промышленных робо-
тах с пневматическим приводом общая
энергия движущейся массы представ-
ляет собой сумму кинетической энер-
гии 1УК и дополнительной работы Лп
привода:
«72 = «7к=Лп-
Для поступательного движения
в горизонтальной плоскости
= ЛП = РПЯТ.
Для движения поворота в горизон-
тальной плоскости
w и----2~, ап ~ —р— -
Для поступательного движения
в вертикальной плоскости
й72=«7к + Лп±^Ят.
В формулах расчета кинетической
энергии для выбора гидроамортизато-
ров т — масса, кг; v — скорость
столкновения с амортизатором, м/с;
Рп — сила, развиваемая приводом, Н;
Нг— путь торможения, м; J — момент
инерции вращающейся массы, кг-м2;
<о — угловая скорость столкновения
с амортизатором, рад/с; Л4В — при-
водной вращающий момент, Н-м;
/? — радиус вращения, м; g — уско-
рение свободного падения.
Мембранные пневматические меха-
низмы применяют для получения не-
больших ходов (до 60 мм) при малых
габаритах конструкции. Усилие на
штоке приближенно может быть под-
считано по формуле [52]
р = 4 р + Rr+г2)>
о
где р — давление в пневмосети; /? —
радиус защемления периметра мемб-
раны; г — радиус центральной жесткой
шайбы.
Отношение г//? принимают в пре-
делах 0,6—0,8. При этом на штоке
достигается максимальное усилие.
Использование пневматического мем-
бранного 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 пневмогидра-
влическом приводе в качестве испол-
нительного двигателя используется
пневмоцилиндр, стабилизация ско-
рости и гидравлическая фиксация по-
ложения которого осуществляются
гидросистемой. Пневмогидропривод
имеет ограниченное применение
в конструкциях ПР.
В комбинированном гидропневма-
тическом приводе в качестве исполни-
тельных двигателей применяют ги-
дродвигатели. Применение пневмо-
системы для создания необходимого
давления позволяет отказаться от ги-
дронасосных станций. Принципиаль-
ная схема комбинированного гидро-
пневматического привода показана
на рис. 4 [50]. Подобные схемы при-
менены для вертикальных степеней
подвижности роботов типа Autohand,
«Циклон-ЗБ» и др. Давление воздуха
используется при этом в качестве
источника энергии, а гидропривод обес-
печивает необходимое усилие на
исполнительном звене. В приводе, по-
казанном на рис. 4, давление в порш-
невой полости пневмопнлиндра t соз-
384
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РОБОТОВ
дает давление р2 в поршневой полости
промежуточного гидроцилиндра 2,
которое передается в исполнительный
гидроцилиндр 3, обеспечивающий со-
ответствующее движение рабочего
органа манипулятора. При обратном
ходе поршня пневмоцилиндра 1 жид-
кость из штоковой полости гидро-
цилиндра 2 поступает в штоковую
полость гндроцилиндра 3, вызывая
обратный ход.
Давление жидкости в поршневых
полостях гидроцилиндров 2 и 3
DI
Р^Рщ-
Усилие на штоке исполнительного
гидроцилиндра 3
Р3 — 0,25р2л:О|.
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 вы-
сокие 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, напри-
мер, у станков. Вследствие значитель-
ной доли инерционных сил в балансе
нагрузок машин этого вида требуется
особая тщательность при их разработке
с точки зрения максимального облег-
чения узлов, применения беззазорных
направляющих и передаточных меха-
низмов, подбора характеристик
приводов главных перемещений.
В основе расчета лежат исходные
данные, по которым определяют основ-
ные конструктивно-технологические
показатели ПР, уточняемые на стадии
разработки технического задания
и в процессе дальнейшего проектиро-
вания.
При расчете механической системы
ПР основными являются следующие
критерии работоспособности:
прочность по методу допускаемых
напряжений для всех элементов кон-
струкции при действии максимальных
нагрузок рабочего состояния;
выносливость при заданной долго-
вечности для всех основных деталей,
испытывающих переменные нагрузки;
прочность по методу предельных
состояний для всех элементов кон-
струкции ПР, испытывающих действие
нагрузок нерабочего состояния (на-
ладочного режима и аварийных си-
туаций);
жесткость основных элементов
механической системы ПР;
колебания основных несущих эле-
ментов ПР и в особенности конечного
звена руки (время затухания при
резких изменениях нагрузки, отсут-
ствие резонанса);
устойчивость от опрокидывания под
действием рабочих и аварийных на-
грузок.
При стационарной установке ПР
требуется расчет фундамента (опор).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизированные техноло-
гические комплексы «оборудование—
робот». Методические рекомендации.
М.: НИИМАШ, 1981. 104 с.
2. Автоматические манипуляторы
с программным управлением (промыш-
ленные роботы). Состояние, перспек-
тивы, проблемы/А. Е. Кобринский,
А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра,
Л. И. Тывес//Стаики и инструмент.
1974. № 11. С. 4—11.
3. Автоматизация процесса литья
под давлением на основе применения
промышленных роботов и приборов
контроля/Я. М. Рывкис, М. Л. За-
славский, В. Е. Лавентман и др.
М-: НИИМАШ. 1978. 86 с.
4. Аида С., Корделла Л., Ивасе-
вич Н. Визуально-тактильная сим-
биотическая система для распозна-
вания трехмерных объектов//Инте-
гральные роботы. М.: Мир. 1973.
С. 297—313.
5. Александров М. П. Подъемно-
транспортные машины. М: Высшая
школа, 1979. 560 с.
6. Андреенко С. Н., Вороши-
лов М. С., Петров Б. А. Проектиро-
вание приводов манипуляторов. Л.;
Машииостроеиие, Лениигр. отд-ние,
1975. 312 с.
7. Артоболевский И. И. Теория
механизмов и машни. М.: Наука,
1975 . 640 с.
8. Артоболевский И. И., Кобрин-
ский А. Е. Роботы//Машииоведеиие.
1970. № 5. С. 3-11.
9. Беляиин П. Н. Промышленные
роботы. М.: Машиностроение, 1975.
398 с.
10. Белянин П. Н. Промышленные
роботы европейских стран (обзор за-
рубежного опыта). М.: НИАТ, 1976.
171 с.
11. Беляиин П. Н. Промышленные
роботы США. Обзор зарубежного опы-
та. М.: НИАТ. 1978. 302 с.
12. Белянин П. Н. Промышленные
роботы Японии. М.: НИАТ. 1977.
456 с.
13. Бобров В. П. Автоматизация
траиспорта//Справочник металлиста.
Т. 5. М.: Машииостроеиие. 1976.
С. 214—234.
14. Вайнсон А. А. Подъемно-транс-
портные машины. М.: Машинострое-
ние, 1974. 431 с.
15. Волчкевич Л. И. Надежность
автоматических линий. М.: Машино-
строение, 1969. 309 с.
16. Герц Е. В., Крейиии Г. В.
Расчет пневмоприводов. Справочное
пособие. М.: Машиностроение, 1975;
272 с.
17. Говсиевич Р. - Е., Горен-
штейн Б. И. Расчет эффективности
автоматизацииУ/Справочник металли-
ста. Т. 5. М.: Машиностроение, 1976.
С. 23—45.
18. Ерош И. Л., Игнатьев М. Б.
Адаптивные системы управления про-
мышленными роботами. М.: НИИ-
МАШ. 1976. 63 с.
19. Евстифеев Г. А., Веретенни-
ков И. С. Средства механизации сва-
рочного производства. Конструирова-
ние и расчет. М.: Машиностроение.
1977. 96 с.
20. Игнатьев М. Б., Кулаков Ф. М.,
Покровский А. М. Алгоритмы упра-
вления роботами-манипуляторами. Л.:
Машиностроение. Лениигр. отд-ние,
1977. 248 с.
21. Иллюстрированный определи-
тель деталей общемашиностроитель-
ного применения. Руководящие тех-
нические материалы. Классы 40 и
50 Общесоюзного классификатора про-
мышленной и сельскохозяйственной
продукции. М.: Изд-во стандартов,
1976. 238 с.
22. Инструкция по оценке экономи-
ческой эффективности создания и ис-
пользования автоматических манипу-
ляторов с программным управлением
385
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
(промышленных роботов). М.: НИИ-
МАШ, 1983. 102 с.
23. Информационные системы про-
мышленных роботов/А. Е. Кобрин-
ский, А. И. Корендясев, Б. Л. Сала-
мандра, Л. И. Тывес//Станки и ин-
струмент. 1978. № 8. С. 12—17.
24. Классификатор технологических
операций в машиностроении и при-
боростроении. Ч. II. М.: Изд-во стан-
дартов, 1973. 280 с.
25. Кобринский А. Е., Степанен-
ко Ю, А. Некоторые проблемы тео-
рии манипуляторов//Механика машин.
Вып. 7—8. М.: Наука, 1967. С. 10—15.
26. Козырев Ю. Г. Наладка и
эксплуатация станков с числовым про-
граммным управлением и промышлен-
ных роботов. М.: Машиностроение,
1980. 52 с.
27. Козырев Ю. Г., Житомир-
ский С. В., Сидоренко И. А. Выбор
геометрических параметров роботов с
шарнирной рукой//Станки и инстру-
мент, 1980, № 6. С. 3—4.
28. Медведев В. С., Лесков А. Г.,
Ющенко А. С. Системы управления
манипуляционных роботов/Под ред.
Е. П. Попова. М.: Наука, 1978.
416 с.
29. Методика (основные положения)
определения экономической эффектив-
ности использования в народном хо-
зяйстве новой техники, изобретений
и рационализаторских предложений//
Экономическая газета. 1977, № 10.
С. 11—14.
30. Нахапетяи Е. Г. Эксперимен-
тальное исследование динамики меха-
низмов промышленных роботов//Меха-
ника машин. М.: Наука, 1978, вып. 53.
С. 110—122.
31. Ниберг Н. Я. Механика (све-
дения из теоретической механики и
теории механизмов)//Справочник ме-
таллиста. Т. 1. М.: Машиностроение,
1976. С. 18—59.
32. Особенности конструкции робо-
тов модульного типа/Б. Н. Сурнии,
В. П. Степанов, И. В. Калабнн,
А. Г. Баранов//Станки и инструмент.
1978. № 7. С. 13—16.
33. О типизации промышленных ро-
ботов/Л. Л. Подкаминер, Л. Г. Куз-
нецова, Н. С. Норкин и др. М.: Изд-во
стандартов. 1976. 88 с.
34. Очувствленный робот для дей-
ствия с неориентированными деталями
(заготовками)/В. С. Гурфинкель,
Ю. Г. Козырев, В. Б. Великович//
Вестник машиностроения. 1978. № 5.
С. 10—13.
35. Патон Б. Е., Спыну Г. А.,
Тимошенко В. Г. Промышленные ро-
боты для сварки. Киев: Наукова
думка, 1977. 228 с.
36. Попов Е. П., Верещагин А. Ф.,
Зенкевич С. Л. Манипуляционные ро-
боты. Динамика и алгоритмы. М.:
Наука, 1978. 400 с.
37. Пособие по применению про-
мышленных роботов/Под ред. Кацу-
хико Нода. М.: Мир, 1975. 452 с.
38. Принципы построения двига-
тельной системы автоматических ма-
нипуляторов с программным управле-
нием (промышленных роботов)/
А. Е. Кобринский, А. И. Корендясев,
Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес//
Станки и инструмент. 1976. № 4.
39. Промышленные роботы агрегат-
ного типа/Ю. Г. Козырев, В. В. Ве-
ликович, С. В. Житомирский,
Л. В. Круковец. М.: НИИМАШ,
1979. 50 с.
40. Промышленные роботы и ма-
нипуляторы с ручным управлением.
Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева.
М.: НИИМАШ, 1982. 101 с.
41. Роботизированные комплексы
«оборудование — робот». Каталог/Под
ред. Ю. Г. Козырева. М.: НИИМАШ,
1983. 35 с.
42. Роботизированные комплексы,
разработанные в СССР и ЧССР. Ка-
талог/Под ред. Ю. Г. Козырева. М.:
ВНИИТЭМР, 1985. 148 с.
43. Роботизированные комплексы
стран — членов СЭВ. Каталог/Под ред.
Ю. Г. Козырева, М.: НИИМАШ,
1984. 173 с.
44. Робототехника/Ю. Д. Андриа-
нов, Э. П. Бобриков, В. Н. Гонча-
ренко и др./Под ред. Е. П. Попова и
Е. И. Юревича. М.: Машиностроение,
1984. 288 с.
45. Сборка и монтаж изделий в ма-
шиностроении. Справочник. Т. 1, М.:
Машиностроение, 1983. 480 с.
46. Свешников В. К.> Усов А. А.
Станочные гидроприводы. Справочник.
М.: Машиностроение, 1982. 464 с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
387
47. Смехов А. А. Автоматизирован-
ные склады. М.: Машиностроение,
1979. 288 с.
48. Современные промышленные ро-
боты. Каталог/Под ред. Ю. Г. Козы-
рева, Я. А. Шифрина. М.: Машино-
строение, 1984. 152 с.
49. Технологический справочник по
ковке и объемной штамповке/Под ред.
М. В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959.
970 с.
50. Устройство промышленных ро-
ботов/Е. И. Юревнч, Б. Г. Аветиков,
О. Б. Корытко и др. Л.: Машинострое-
ние, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с.
51. Черпаков Б. И. Эксплуатация
автоматических линий. М.: Машино-
строение, 1978. 248 с.
52. Щербаков В. И., Померан-
цев Л. М., Юдицкий С. А. Пневмо-
автоматика в машиностроении. Обзор.
М.: ЦИНТИМАШ, 1962, 200 с.
53. Янг Дж. Ф. Робототехника. Л.:
Машиностроение. Ленингр. отд-нне,
1979. 300 с.
54. Butler Р. Robots electro-optic
eyes put to the test on conveyor belt
job. — The Engineer, 1978, N. 3. P. 49.
55. 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.
56. Proceedings of the 7th Inter-
national Symposium on Industrial Ro-
bots. Tokyo, Japan, 1977. 655 p.
57. Proceedings: 8th International
Symposium on Industrial Robots. 4th
International Conference on Industrial
Robot Technology. Stuttgart: West
Germany, 1978. 1004 p.
58. Proceedings: 10th International
Symposium on Industrial Robots, 5th
International Conference on Industrial
Robot Technology. Milan, Italy, 1980.
686 p.
59. Proceedings of the 11th Inter-
national Symposium on Industrial Ro-
bots. Tokyo, Japan, 1981. 854 p.
ПРЕДМЕТНЫЙ
УКАЗАТЕЛЬ
А
Автоматизация лакокрасочных работ
335—338
— Методы нанесения лакокрасочных
покрытий 335, 336
— Оборудование 336
— Организация рабочих мест при
окраске распылением 337, 338
— Средства автоматизации транспорт-
ных операций в окрасочных цехах
336, 337
Анализ кинематический при проектиро-
вании роботов 379, 380
В
Воспроизведение программы 10
Выключатели автоматические — Тех-
нические данные 190
— конечные — Технические данные
189
— струйные путевые — Основные раз-
меры и технические данные 227
Г
Гальванопокрытия — Автоматизиро-
ванные комплексы 339—342
— Обслуживание ванн промышленны-
ми 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 дан-
ные 83
— Modular Robot (Франция) 102 —
Схема агрегатного построения моди-
фикаций 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 агрегати-
рования и технические данные 103
— 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 робо-
тов 106
— Кинематическая схема модуля двой-
ного качания 106
— Примеры базовых компоновок ро-
ботов 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 проек-
тировании робота 372
— робота 17
— руки робота 17
Д
Датчики бесконтактные различных ти-
пов — Сравнительные характери-
стики 269
— пропорциональные, объединенные в
матрицы — Примеры конструктив-
ных решений 259, 260
— регистрации перемещений — Основ-
ные схемы и характеристики 263—
265
— светолокационные — Схемы и прин-
ципы действия 251
— струйные — Недостатки 267— Схе-
мы 266
— тактильные контактного типа —
Особенности конструктивных и ал-
горитмических решений 257
— ультразвуковые — Схемы и прин-
цип действия 267
Е
Емкость памяти запоминающего уст-
ройства — Понятие 9, 10
3
Запоминание управляющей програм-
мы — 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 поверх-
ностям 172—174 — Установка на-
ружных и внутренних плоских пру-
жинных колец 175—177 — Установ-
ка плоских прокладок из листового
материала 174, 175
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
389
— 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 отдель-
ных 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 14
Л
Линия автоматизированная для изго-
товления оболочковых форм 287, 288
— автоматизированная сборки двига-
телей внутреннего сгорания 326
— автоматическая сборки трансфор-
маторов 325, 326
М
Маневренность манипулятора 14
Манипулятор—Виды 5—7 — Услов-
ные обозначения элементов, струк-
турных кинематических схем 13
Манипулятор автоматический «Пи-
рин» (НРБ) 82, 84 — Основные типы
механических рук и виды их рабо-
чих движений 87 — Основные типы
опорных систем 87 — Технические
характеристики 88
— консольный передвижной — Кон-
струкция 86
— портальный — Конструкция и прин-
цип работы 84, 85 — Применение
для комплектации автоматических
линий 314, 315
Механизм исполнительный 12
— уравновешивания — Проектирова-
ние 380
Мобильность робота 20
О
Обеспечение информационное работы
робота — Понятие 12
Оборудование кузнечно-прессовое —
Автоматизация — см. Применение
роботов для автоматизации куз-
нечно-прессового оборудования
Обработка термическая — Применение
роботов 304, 305
Объект манипулирования 5, 6
Отработка программы 10, 11
П
Пневмодвигатели поворотные 220, 226
— лопастные (ПДЛ) — Основные раз-
меры и технические данные 221, 222
— поршневые (ПДП) — Основные раз-
меры 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-эксплуата-
ционной службы 370
— Правила выбора оборудования и
средств технического оснащения 358,
359
— Разработка технологических про-
цессов 368, 369
— Состав регламентированных работ
по подготовке к эксплуатации робо-
тотехнических систем 369, 370
— Схема проведения работ, выполняе-
мых заказчиком и разработчиком
роботов 360, 361
— Условные обозначения операций,
рекомендуемые при построении гра-
фических схем для анализа произ-
водственного процесса 363
— Форма, рекомендуемая для построе-
ния графической схемы технологиче-
ского процесса 364
Подсистема информации внешней 11
— внутренней 11, 12
Покрытия лакокрасочные — Автома-
тизация — см. Автоматизация ла-
кокрасочных работ
Преобразователи электронные — Тех-
нические данные 192—195
Приводы роботов — Проектирование
379—384
— манипуляторов — Выбор при про-
ектировании 378
— пневматические 191, 202, 217—227
— электрогидравлические 208, 213—
217
Применение роботов — Общие по.”'
жения 274—276
390
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
— Основные схемы применения 278,
280—283
— Подготовка производства — см.
Подготовка производства к примене-
нию роботов
— Структура роботизированной тех-
нологической системы 276—279
Применение роботов для автоматиза-
ции кузиечно-прессового оборудова-
ния— 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, комплек-
тующим РТК 293
— Операции разделения исходных ма-
териалов 293—295
— Рекомендации по составу оборудо-
вания 290, 291
— Типовые роботизированные техно-
логические комплексы 291, 293—301
— Холодная штамповка 290
Применение роботов для автоматиза-
ции кузнечио-прессового оборудова-
ния иа базе винтовых фрикционных
прессов 297, 298
— гидравлических прессов для пере-
работки пластмасс 299
— двух кривошипных прессов просто-
го действия 295, 296
— кривошипно-коленных чекаиочиых
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 техно-
логических комплексов 301—304
— электровысадочных машин 297, 298
Применение роботов в сварочном про-
изводстве — см. Сварка с помощью ро-
ботов
— 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 оболоч-
ковых 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 инфор-
мации для управления роботом 10
Программирование 8 — Методы 8, 9
Программоноситель — Понятие 8
Производство литейное — Применение
роботов — см. Применение роботов
Проектирование роботов — Взаимо-
связь координат основных движений
и структурно-кинематической схемы
робота с формой рабочих зон основ-
ного технологического оборудования
376, 377
— Исходные данные 371, 372
— Основные конструктивно-техноло-
гические показатели 372—379
— Приводы 379—384
— Расчет на прочность элементов кон-
струкций 384
— Схемы загрузки станков 373
Пространство рабочее робота 20
Р
Работы транспортно-складские — Ав-
томатизация 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 за-
хватных 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 моде-
лей по величинам ходов и скоростям
перемещений исполнительных орга-
нов 27, 28
— Испытания — см. Испытания ро-
ботов
— Распределение моделей в зависи-
мости от погрешности позициониро-
вания 29
— Распределение моделей в зависимо-
сти от занимаемого пространства 29
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
391
— Распределение моделей по виду си-
стемы координат основных движений
звеньев механической системы 21
— Распределения моделей по грузо-
подъемности и типам силовых при-
водов 26
— Распределение моделей по числу сте-
пеней подвижности 26
— Системы координат основных дви-
жений и формы рабочих зои 24, 25
— Структурные кинематические схемы
13, 22, 23
Роботы агрегатные — см. Гамма агре-
гатных роботов
— агрегатно-модульного типа — Клас-
сификация 79, 81 — Основные прин-
ципы построения конструкций и
требования при их разработке 78—
81 — Системы агрегатного построе-
ния на базе одной принципиальной
компоновочной схемы (однотипные
роботы) 82—94 — Системы агрегат-
ного 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 горячештампо-
вочных 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 — Техниче-
ские данные 73
— промышленные — Кинематические
схемы 13, 22, 23 — Классификация
16—19 — Понятие 5, 7 — Системы
координат основных движений и
формы рабочих зои 24, 25 — Струк-
турная схема 8
— со складывающейся рукой и подъ-
емной кареткой — Технические дан-
ные 52, 53
— с супервизор ным управлением 140
. — электромеханические — см. Гамма
электромеханических роботов мо-
дульного типа РПМ-25
Роботы напольные с выдвижной рукой
и консольным механизмом ее подъ-
ема 108, 115—117 — Технические
данные 30—41
— и подъемной кареткой — Техниче-
ские данные 42—52
— работающие в сферической системе
координат 54—61, 120—122
— установленной на подъемной ка-
ретке 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 — Ана-
лиз оборудования 321, 322
— Номенклатура роботов и требова-
ния к ним 322
— Номенклатура сборочного инстру-
мента 322, 323
— Основные требования к деталям,
узлам и изделиям 320—322
— Примеры применения 325, 326
— Типовые компоновки роботизиро-
ванных комплексов 323—325
Сварка с помощью роботов 332, 333
— Компоновочные схемы роботизи-
рованных комплексов 333—335
— Номенклатура и типоразмерные ха-
рактеристики сварных узлов 328,
329
— Применяемые роботы 332—335
— Сварные металлоконструкции 327
— Сварочный инструмент, и приспо-
собления 327, 330
— Технологические операции 330—
332
Система координат роботов — Выбор
при проектировании 374
— координатных перемещений робо-
тов 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 — Класси-
фикация 255 — Понятие 11
— аварийной блокировки 271, 272
— визуальные 254, 256
— восприятия и контроля информа-
ции о внешней среде 254, 256
— диагностики и прогнозирования ре-
сурса робота 272, 273
— искусственного осязания 256—265
— локационные 262, 265—270
— обеспечении техники безопасности
273
— оценки положения и скорости пере-
мещения 270, 271
Системы управления роботами — Виды
231, 232 — Выбор при проектирова-
нии 378, 379 — Классификация 227—
231
— комбинированные (универсальные)
программного управления 249—251
— специализированные 243—249
— станочные 251—254
— струйные 251, 252
Системы управления роботами унифи-
цированные — Гамма устройств
управлении типа ЕСМ 241—243
— контурного управления 238—241
— малоточечные цикловые 232—235
— числовые 235—239
Скорость перемещения звена мани-
пулятора — Определение при проек-
тировании 375
Средства информационного обеспече-
ния—Выбор при проектировании 379
Станки металлорежущие, обслуживае-
мые роботами — Автоматизирован-
ные комплексы 317—320
— Вспомогательное оборудование 312
— Выбор деталей, подлежащих за-
грузке 304 , 306, 308—311
— Обработка валов электродвигате-
лей 315, 316
— Обработка деталей типа тел враще-
ния 316, 317
— Обработка корпусных деталей 316—
318
— Основные типы роботизированных
комплексов 312—320
— Станочная оснастка 312
— Требовании к станкам 306, 307, 312
— Характеристика деталей, рекомен-
дуемых для обработки 308, 309
Т
Техника безопасности при эксплуатации
роботов — Общие вопросы построе-
нии системы безопасности 349—352
— Основные типы планировок роботи-
зированных комплексов 350
— Специальные устройства обеспече-
ния безопасной и безаварийной ра-
боты 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 — Классифика-
ция 151—156
— Конструкции 156—178
— Крепление 178—180
— Механизм автоматической смены
180, 181
— Понитие 12
— Расчет 181 —188 — см. также Рас-
чет захватных устройств
— Примеры конструкций 154, 155
— Проектирование 379
Устройства захватные адаптивные 156,
167—170
— вакуумные 164—166
— для выполнения сборочных опера-
ций 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 — Про-
ектирование 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 приме-
нения роботов — Выбор базы сравне-
ния дли определения эффективности
346
— Общие положении 345, 346
— Определение дополнительного со-
циально-экономического эффекта
347, 348