6.3.3 Транспортные системы на основе промышленных роботов

Промышленные роботы находят широкое применение в автоматизированном производстве. В том случае, когда рабочая зона ПР достаточно велика и перекрывает потребную протяженность транспортных маршрутов, роботу можно поручить выполнение транспортных функций. Достаточную рабочую зону имеют портальные ПР, используемые обычно для загрузки-разгрузки и обслуживания оборудования. Кроме того созданы специальные транспортные роботы для автоматизации транспортных операций.

Портальные промышленные роботы позволяют совместить загрузку-разгрузку технологического оборудования с межоперационным транспортированием изделий между обрабатывающим оборудованием. Вследствие ограниченной длины портала транспортирование возможно на небольшую дальность, которая для серийных транспортн ых роботов составляет 10–18 м.

Портальный ПР (рис.152) имеет манипулятор 2, который перемещается по направляющей 1, установленной на колонны 4. Манипулятор оснащается одной или двумя руками 3 со схватами. С помощью схватов ПР может захватывать объект, перемещать его в пространстве и менять его ориентацию.

Пример автоматизированной транспортной системы на основе портальных ПР в ГАЛ фирмы Fuji Electric (Япония) показан на рис. 153. ГАЛ предназначена для обработки валов и включает два станка токарной группы с ЧПУ 4 и 5, обрабатывающий центр 8 и два кругло-шлифовальных станка с ЧПУ 10 и 11. Для загрузки-разгрузки станков и транспортирования деталей используется три портальных робота 4, 7 и 12 с двурукими манипуляторами. Управление комплексом осуществляется от ЭВМ 1.

Зацентрованные штучные заготовки подаются извне транспортёром 2. ПР 4 обеспечивает передачу заготовок на станок 3, на котором осуществляется первичная обработка заготовки вала. Затем ПР 4 разгружает станок 3 и переносит деталь на станок 5, осуществляя загрузку последнего с поворотом заготовки на 180⁰. После окончания токарной обработки робот 4 передаёт деталь в промежуточный накопитель 6. Из накопителя 6 её забирает портальный робот 7 и, повернув на 90°, загружает в обрабатывающий центр 8, где фрезеруется ш поночная канавка. После окончания обработки робот 7 переносит деталь в накопитель 9, из которого деталь забирается следующим роботом 12, который обслуживает кругло-шлифовальные станки 10 и 11. Окончательно обработанная деталь портальным роботом 12 передаётся на отводящий транспортёр 13, который удаляет деталь из ГПС. Скорость движения промышленных роботов составляет 1 м/с и они у правляются системой ЧПУ.

Пространственная компоновка этой ГПС показана на рис. 154. На рисунке обозначены следующие компоненты ГПС: 1 – конвейер, 2, 3 – токарные станки, 4 – обрабатывающий центр, 5, 6 – шлифовальные станки, 7 – портальный промышленный робот, 8 – конвейер, 9 – система управления. Номенклатура обрабатываемых валов электродвигателей включает 15 наименований. ГПС обслуживает один оператор. При внедрении ГПС потребное количество станков сократилось в 8 раз, а производительность повысилась в 10 раз.

Достоинством транспортных систем на базе портальных ПР является возможность использования серийных портальных роботов. Для этой цели подходят портальные ПР: СМ 40Ф2.80.01, М40.П.05, УМ180Ф2.81, СМ160Ф2.05 с грузоподъёмностью 40–320 кг и длиной портала 12–18 м.

Большими возможностями при осуществлении транспортных операций обладают транспортные роботы. Подвесные транспортные роботы тельферного типа строятся на базе тельферных тележек, перемещающихся по подвесному монорельсу и снабжённых рукой с захватным устройством.

Такие ПР позволяют автоматически захватывать тару с деталями или спутники с позиций, находящихся под трассой тележки, транспортировать их на другие позиции по командам, получаемым от специальной системы адресации.

Транспортный робот ТРТ-250-1, показанный на рис. 155, имеет грузоподъёмность 250 кг и две степени подвижности. Он предназначен для внутрицехового транспортирования контейнеров с грузом.

Тельферная тележка 2 робота перемещается по системе монорельсов 1, со скоростью 0,5 м/с. Тележка имеет две телескопические направляющие 3 манипулятора 4, оснащенного автоматическими захватными устройствами. В целях безопасности захватные устройства защищены ограждающей сеткой 5. Это ограждение автоматически закрывается после захвата груза. Вертикальные перемещения руки обеспечиваются телескопическими направляющими со скоростью до 0,28 м/с. Величина вертикального перемещения составляет 3,2 м.

П ромышленный робот имеет цикловую систему управления, которая обеспечивает автоматическое выполнение заданных операций, выбор кратчайшего пути перемещения по трассе, позиционирование в заданных позициях загрузки-выгрузки и взаимную блокировку при работе нескольких роботов.

Погрешность позиционирования составляет  5 мм. Позиционирование осуществляется с помощью двух бесконтактных индуктивных датчиков, один из которых формирует команду на отключение двигателя привода, а другой – на включение электромагнитного тормоза в точке позиционирования. Подача электроэнергии осуществляется через троллей.

Для подвесного транспортного робота нужно прокладывать направляющий монорельс, который определяет конфигурацию маршрутов робота. Подобно направляющим подвесных транспортных конвейеров, участки монорельса могут быть прямолинейными и криволинейными, включать автоматические стрелки и поворотные круги, что позволяет создать сложную систему маршрутов.

Наряду с транспортным роботом ТРТ-250-1 выпускаются подвесные транспортные роботы РТШ-8-50, МН-ЗУМ, МПУ-7, ТРТ-500-2 с грузоподъемностью от 63 до 500 кг. Находят применение в транспортных системах также транспортные роботы зарубежных производителей. Преимуществом подвесных транспортных роботов по сравнению с подвесными адресуемыми конвейерами является наличие вертикальной управляемой координаты перемещения, что расширяет функциональные возможности робота и исключает необходимость применения подъемно-опускных станций. В том случае, когда величина вертикального перемещения робота оказывается недостаточной, используется прокладка монорельса в разных уровнях с плавным переходом между уровнями. Понижение уровня монорельса предусматривается в тех местах, где разница уровней монорельса и обслуживаемой позиции превышает величину вертикального перемещения захвата робота.