Промышленные роботы.

5.1 Промышленные роботы.

План.

1. Основные понятия и определения.

2. Структурная схема ПР, системы координат ПР.

3. Технические характеристики ПР.

4. Классификация ПР.

1. Промышленные роботы являются представителями машин-манипуляторов, которые предназначены для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека. Манипуляторы с ручным управлением (биотехнические) управляются оператором дистанционно или непосредственно путем перемещения рабочего

органа.

К автоматическим манипуляторам относятся автооператоры, промышленные роботы и интерактивные роботы.

Автооператор—это неперепрограммируемый автоматический манипулятор.

Промышленный робот (ПР) — автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и технологической оснастки. Перепрограммируемость — это свойство робота заменять управляющую программу автоматически или оператором.

Существуют роботы, которые попеременно управляются то оператором, то автоматически. В них имеется устройство памяти для автоматического выполнения отдельных действий.

Применение ПР в значительной степени решает вопрос развития комплексной автоматизации производства с возможностью его быстрой переналадки на выпуск нового вида продукции. ПР освобождает рабочего от неквалифицированного монотонного и вредного для здоровья труда, улучшает условия безопасности рабочих и высвобождает их для выполнения новых народнохозяйственных задач.

Применение ПР позволяет повысить производительность труда в 2—3 раза, увеличить сменность работы оборудования и улучшить ритмичность. Сегодня ПР в машиностроении выполняют погрузочно-разгрузочные, транспортно-складские работы, обслуживают станки, прессы, литейные машины и т. д., а также они могут выполнять сварочные, сборочные, контрольно-измерительные, окрасочные и другие основные операции. ПР широко применяют в горнодобывающей, металлургической, нефтяной и других отраслях промышленности. Их используют в медицине, в сфере обслуживания, при исследовании океанов и т. д.

2.Структурная схема промышленного робота.

Исполнительное устройство ПР выполняет все его двигательные функции. В исполнительное устройство входит манипулятор и в общем случае устройство передвижения ПР. Манипулятор состоит из несущих конструкций, приводов, исполнительных и передаточных механизмов. Каждая степень подвижности манипулятора имеет свой двигатель (пневматический, электрический, гидравлический). В ПР часто используют волновые и планетарные редукторы, что позволяет уменьшить объем и массу сборочной единицы при высоком коэффициенте передачи. В ПР малой грузоподъемности используют традиционные зубчатые редукторы, а в тяжелых ПР — зубчатые редукторы в сочетании с винтовой парой.

Исполнительный механизм ПР (механическая рука) осуществляет ориентирующие и транспортирующие движения. Чаще всего он имеет шарнирное исполнение.

Рабочим органом ПР является захватное устройство (сварочные клещи, окрасочный пистолет, сварочный инструмент и т. д.). Захватное устройство захватывает и удерживает объекты, перемещаемые манипулятором.

Устройство управления ПР служит для формирования и выдачи управляющих воздействий исполнительному устройству в соответствии с управляющей программой. В устройство управления, как правило, входят: пульт управления; запоминающее устройство,в котором хранятся программы и другая информация; вычислительное устройство и блок управления приводами манипулятора и устройства передвижения. Информационная система обеспечивает сбор и передачу в устройство управления данных о состоянии окружающей среды и функционировании механизмов ПР. В эту систему входит комплект датчиков обратной связи различного назначения, устройство обратной связи, устройство сравнения сигналов.

Системы координат ПР определяют его компоновочную схему и соответственно кинематику и форму рабочей зоны. Роботы могут работать в прямоугольной декартовой, цилиндрической, сферической, угловой и комбинированной системе координат.

3. Технические характеристикипромышленного робота согласно ГОСТ 25685—83 включают номинальную грузоподъемность, зону обслуживания роботом, рабочую зону ПР, число степеней подвижности, скорость перемещения по степени подвижности, погрешность позиционирования рабочего органа, погрешность отработки траектории рабочего органа.

Грузоподъемность — наибольшая масса захватываемого ПР объекта производства, при которой гарантируется захватывание, удерживание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик ПР. Число степеней подвижности ПР — это сумма возможных координатных движений захваченной детали относительно неподвижного звена: стойки, основания и т. д. (движение зажима детали захватным устройством здесь не учитывается). Зона обслуживания ПР — это пространство, в котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии сназначением робота и установленными значениями его характеристик. Рабочая зона ПР — это пространство, в котором может находиться рабочий орган при его функционировании. Рабочая зона может иметь объем от 0,01 м³(при особо точных операциях) и свыше 10 м³ (для передвижных роботов).

Погрешность позиционирования — отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей программой. Большинство современных ПР имеет погрешность ± 0,1 ...2,5 мм (для грубых работ от ±1 до ±5 мм, для точных работ от ±0,1 до ±1 мм, для высокоточных работ до ±0,1 мм).

Линейная скорость исполнительного механизма у большинства ПР составляет 0,5—1 м/с, а угловая 90—180%.

4.Классификация промышленных роботов.По характеру выполняемых операций ПР подразделяют на производственные, непосредственно участвующие в производственном процессе и выполняющие основные операции типа сварки, гибки, окраски, сборки и т. д.; подъемно-транспортные (вспомогательные) ПР, используемые для установки-снятия деталей и инструмента, обслуживания транспортеров и складов и т. д.; универсальные роботы, выполняющие как основные, так и вспомогательные операции.

По виду производства различают ПР, используемые в литейном, кузнечно-прессовом, сварочном производствах, при механической обработке, термообработке, нанесении покрытий, сборке, автоматическом контроле, транспортно-складских работах и т. д.

По степени специализации ПР делят на специальные, специализированные и универсальные. Специальные ПР выполняют определенную технологическую операцию и обслуживают конкретную модель оборудования. Специализированные ПР выполняют операции одного вида, например сварку, окрашивание, сборку, и обслуживают определенную группу моделей оборудования, например станки с горизонтальной осью шпинделя. Универсальные ПР служат для выполнения разнородных операций и функционируют с оборудованием различного назначения.

По грузоподъемности различают ПР: сверхлегкие (номинальная грузоподъемность до 1 кг), легкие (номинальная грузоподъемность свыше 1 до 10 кг), средние (свыше 10 до 200 кг), тяжелые (свыше 200 до 1000 кг), сверхтяжелые (номинальная грузоподъемность свыше 1000 кг).

По числу степеней подвижностивыпускают роботы сдвумя, тремя, четырьмя и более четырех степенями подвижности.

По возможности передвижения ПР подразделяют на стационарные и подвижные. Стационарные ПР имеют ориентирующие и транспортирующие движения, а подвижные ПР дополнительно к этим двум движениям еще и координатные перемещения.

По способу установки на рабочем месте различают ПР напольные, подвесные ивстроенные. Встроенные роботы компактны, но обслуживают только, один станок. Напольные роботы обычно имеют более сложные задачи, например обеспечивают смену инструмента.

По виду систем координат ПР подразделяют на работающие в прямоугольной, цилиндрической, сферической, угловой и комбинированной системах координат.

По виду привода ПР подразделяют на роботы с электромеханическим, гидравлическим, пневматическим и комбинированным приводами.

По виду управления ПР подразделяют на роботы с программным управлением (цикловым, числовым, позиционным, контурным) роботы с адаптивным управлением (позиционным, контурным).

По способу программирования различают роботы, программируемые обучением и аналитически (путем расчета программ).

Вопросы:

1. Что такое промышленный робот?

2. Что такое автооператор?

3. Для чего используют исполнительное устройство?

4. Что обеспечивает информационная система?

5. В какой системе координат могут работать ПР?

6. Основные технические характеристики ПР?

7. Как классифицируются ПР?

Локтева С.Е. стр.254-260.