Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Захватные устройства и инструменты промышленных роботов
Посмотреть оригинал

Рабочие органы промышленных роботов

Рабочий орган промышленного робота — составная часть манипулятора промышленного робота для непосредственного выполнения технологических операций или вспомогательных переходов.

Манипуляторы промышленных роботов оснащают двумя классами рабочих органов, к которым относятся:

  • захватные устройства (ЗУ), предназначенные для захватывания и удержания предметов производства (ПП) или технологической оснастки (ГОСТ 26063—84);
  • инструменты и технологические головки — приспособления и устройства, выполняющие основные технологические операции.

Захватные устройства могут удерживать детали, оснастку, инструменты и технологические головки.

В качестве инструментов и технологических головок роботы оснащают ковшами для разливки расплавленного металла; клещами для точечной сварки; горелками для дуговой сварки, пламенной резки и зачистки; сверлильными, фрезерными, шлифовальными головками и др. В качестве рабочего органа используют сборочные инструменты (винто- и гайковерты, запрессовщики и т.п.), краскопульты и измерительные головки. Ограничений на тип и устройство рабочих органов нет, их выбирают из существующих конструкций или проектируют в соответствии с требованиями конкретного технологического процесса.

Рабочий орган связывает манипулятор с удерживаемой или обрабатываемой деталью. Это — важная часть робота, поскольку он является последним звеном, через которое робот взаимодействует с предметом производства. Успешное применение робота во многом зависит от конструкции и изготовления его рабочего органа, конструкция которого должна соответствовать требованиям конкретного технологического процесса и быть увязанной с конструктивнотехнологическими особенностями примененного робота, а также с системой управления и информационного обеспечения всего технологического оборудования, входящего в состав роботизированного комплекса. Очевидна и зависимость рабочего органа от принятой организации рабочей среды.

Свойства рабочего органа ПР. Вне зависимости от назначения рабочий орган промышленного робота обладает следующими свойствами:

  • • является многоэлементной механической системой, имеющей конкретное технологическое назначение;
  • • определяет непосредственную область применения конкретной модели промышленного робота;
  • • относится к числу сменных компонентов манипулятора промышленного робота;
  • • представляет собой приспособления, имеющие, как правило, один или более приводов;
  • • может содержать датчики внешней информации, обеспечивающие его адаптацию к конкретным условиям рабочей среды и решаемой задачи;
  • • может быть многофункциональным устройством, обеспечивающим решение более чем одной технологической задачи (перенос детали с одновременным измерением ее параметров; обрезка облоя деталей, извлеченных из термопластоавтоматов; сортировка деталей; разделение слоистых материалов и т.п.).

В состав рабочего органа робота входят: узел крепления захвата или инструмента к присоединительному фланцу руки робота; несущая конструкция; привод (пружинный, пневматический, гидравлический, электромеханический или другой)[1]; механические соединительные и рабочие элементы (рычаги, пальцы, насадки, инструмент и т.п.); датчики. При этом датчики вводят в состав рабочего органа с различными целями: для его очувствления (тактильные, силовые, силомоментные), оценки хода технологического процесса (например, контроля подачи электрода, расхода материалов, крутящего момента при сверлении или завинчивании и т.п.) и определения состояния объекта манипулирования (дистантные, температурные, радиоактивные и т.п.).

Технические показатели рабочих органов связаны с их назначением.

Для захватных устройств: усилие захватывания, показатели быстродействия (время захватывания, время отпускания, время локальных перемещений ЗУ), характерные предельные размеры захватываемого предмета производства (например, минимальный и максимальный диаметры цилиндрического предмета). Если робот имеет набор сменных схватов, то указываются общие пределы для всех этих схватов.

Показатели быстродействия (время перемещений, захватывания и отпускания) зависят преимущественно от вида привода (двигателей), а при одном и том же виде привода изменяются не в очень широких пределах. Обычно везде, где это возможно, используют пневматические приводы, так как они наиболее быстроходны, недороги, сравнительно мало весят и их легко обслуживать.

Технические показатели инструментов и технологических головок также устанавливают отдельно для каждого типа инструмента. Обычно это показатели, характеризующие параметры технологического процесса (усилие запрессовки в прессовых головках, расход краски для распылителей окрасочных роботов, максимальная сила тока электросварочного устройства, момент затяжки гайковерта и т.п.).

Технические требования к конструкции рабочего органа можно разделить на две группы:

  • • общие требования, относящиеся и к захватным устройствам, и к инструментам, и к любым другим видам оснастки;
  • • специальные требования, предъявляемые конкретными условиями работы (со стороны обслуживаемого оборудования и примененного промышленного робота, а также конкретными технологическими процессами, операциями, организацией окружающей среды и т.п.).

Общие требования к конструкции рабочего органа можно сформулировать, несмотря на их многообразие и существенные различия по назначению, сложности и сфере применения.

Соответствие технологическому назначению и техническим показателям робота. Рабочий орган должен быть спроектирован, выбран и (или) модернизирован так, чтобы иметь технические показатели, полностью соответствующие заданному технологическому назначению, условиям производственного процесса и не ухудшающие технические показатели промышленного робота (соответствовать прежде всего показателям грузоподъемности, погрешности позиционирования, не способствовать появлению вибраций и т.п.).

Безопасность для обслуживающего персонала, безаварийность и надежность в работе — относятся к самым важным требованиям. Рабочий орган взаимодействует не только с предметом производства, но и с другим оборудованием: станками, конвейерами, питателями, зажимными приспособлениями и т.п. В ряде случаев может происходить взаимодействие и с человеком-оператором (например, оператор может периодически загружать заготовки в питатель, производить выборочные измерения обработанных деталей или устанавливать детали в зажимное приспособление для сварки). При сбоях программы возможно отключение питания рабочего органа, а также его столкновение с предметами, находящимися в рабочей зоне робота, что может привести к его повреждению, а также представлять опасность для оператора и вызвать аварийную ситуацию. В этой связи:

  • • при отключении питания захватное устройство должно продолжать удерживать предмет производства, а технологическая головка полностью отключаться и отходить (с помощью пружин, противовесов и т.п.) в безопасный сектор зоны обслуживания ПР;
  • • между оборудованием, различными приспособлениями и роботом должна предусматриваться взаимная блокировка, препятствующая возникновению аварийных ситуаций;
  • • рабочие органы робота следует защищать средствами обеспечения безопасности (тактильными скобами, инфракрасными датчиками и т.п.) от возможных столкновений с объектами, расположенными в зоне обслуживания ПР;
  • • показатели надежности рабочего органа должны быть сопоставимы с показателями промышленного робота.

Малая масса — грузоподъемность манипулятора включает и массу рабочего органа, а общая масса объектов манипулирования влияет на скорость перемещений, величину инерционных нагрузок и, в конечном счете, — на производительность РТК и точность обработки. Обычно для снижения массы разрабатывают тонкостенные, но усиленные ребрами жесткости конструкции, в которых используют легкие и прочные материалы (алюминий, магний).

Малые габариты рабочего органа способствуют снижению его массы, позволяют экономнее использовать рабочую зону, улучшают рабочие характеристики робота, содействуя уменьшению момента инерции последнего звена манипулятора.

Максимальная жесткость и прочность рабочего органа во многом определяют рабочие характеристики робота. Недостаточная жесткость рабочего органа ухудшает погрешность позиционирования руки манипулятора. Закрепление нежесткой или непрочной оснастки на присоединительном фланце может вызвать чрезмерную вибрацию, которая при применяемых скоростях перемещения конечного звена руки (до 2,5 м/с) может привести к повреждению или разрушению рабочего органа. Использование жестких конструкций позволяет избежать вибраций.

Максимальное усилие сжатия объекта манипулирования при гарантии надежного удержания и недопущении его разрушения или повреждения поверхности (благодаря применению эластичных накладок на пальцах ЗУ, силовых и силомоментных датчиков и т.п.).

Возможность применения для выполнения различных технологических операций и использования для работы с различными предметами производства в пределах одного или разных конструктивно-технологических классов достигается в результате применения:

  • • универсальных, широкодиапазонных и антропоморфных захватных устройств (в том числе за счет ручной перенастройки на детали разных размеров и использования сменных вкладышей и накладок);
  • • перенастраиваемых (в том числе автоматически) технологических головок;
  • • многоцелевых технологических головок, обеспечивающих выполнение нескольких технологических операций (например, головок, работающих с использованием методов электромагнитного или вихревого ориентирования деталей);
  • • автоматической смены захватных устройств и инструментов в соответствии с классом предметов производства и требованиями технологической операции.

Удобство технического обслуживания, замены и ремонта. Необходимо предусмотреть легкость и безопасность контрольного осмотра рабочего органа, возможность быстрой замены непрочных и изнашиваемых элементов конструкции, а также сменных деталей (накладок, вкладышей, пальцев). В целях уменьшения числа инструментов, требуемых для технического обслуживания, в конструкции рабочего органа по возможности следует использовать один и тот же тип крепежных деталей.

Специальные требования к конструкции рабочего органа, предъявляемые конкретными условиями работы, формулируют после тщательного анализа предметов производства и технологического процесса. Работу проводят в два этапа:

  • • подготовительный этап (сбор и анализ информации о параметрах предмета производства, технологического процесса, прочих необходимых сведений);
  • • разработка специальных требований к конструкции.

Разработка конструкции рабочего органа проводится по техническому заданию, сформулированному на основе общих и специальных требований и технико-экономической оценки целесообразности их реализации в конкретных производственных условиях.

Контрольные вопросы

  • 1. Дайте определение понятия «промышленный робот». Перечислите технические показатели промышленного робота, существенные для разработки его рабочего органа.
  • 2. На какие классы подразделяют рабочие органы промышленных роботов? Приведите определение понятиям «захватное устройство» и «технологическая головка» промышленного робота.
  • 3. Какие вам известны типы захватных устройств и технологических головок?
  • 4. Перечислите свойства, присущие любому рабочему органу промышленных роботов.
  • 5. Назовите основные технические требования, предъявляемые к конструкциям рабочих органов промышленных роботов.

  • [1] Может отсутствовать, если, например, руку робота оснащают крюком или ковшом.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы