Вопрос 19: Координаты промышленных роботов. Структурные и кинематические схемы основных станочных промышленных роботов.

Выбору промышленного робота для обслуживания станков дол­жен предшествовать анализ геометрических характеристик и массы изготавливаемых деталей, а также основных параметров станков, на которых обработка соответствующих заготовок наиболее эффек­тивна. Характеристики основных типов деталей, изготавливаемых на станках групповым методом, приведены в табл. 10.1.

Анализ основных типов деталей и параметров станков позволил установить размерный ряд промышленных роботов для обслуживания этих станков

16.1. Характеристика основных типов деталей, изготавливаемых на станках групповым методом

Промышленные роботы имеют грузоподъемность 20, 40, 80 и 160 кг (основной ряд); 250 и 500 кг — для обслуживания тяжелых станков, а также для погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ.

Число степеней подвижности манипуляторов зависит от компоновки станка, размеров, расположения и доступности его рабочей зоны, схемы движений при обслуживании, а также выбранной ком­поновочной схемы гибкого производственного модуля или комплекса. Исходя из компоновки, можно выделить две основные группы стан­ков: с горизонтальной осью шпинделя, с вертикальной осью шпин­деля и горизонтальным столом. В станках первой группы заготовка должна подаваться на линию центров станка и затем устанавли­ваться в патроне или центрах за счет осевого движения. В станках второй группы заготовка сначала должна подаваться в рабочую зону выше базовой плоскости стола, а затем устанавливаться на ней за счет вертикального перемещения. Загрузка и разгрузка станка по любой из этих схем требует минимум трех степеней по­движности манипулятора для установочных (поступательных и вра­щательных) движений руки относительно координатных осей X, Y и Z. Если установка и ориентация заготовки в патроне или зажим­ном приспособлении осуществляется независимыми движениями, то число степеней подвижности манипулятора увеличивается. В общем случае для перемещения тела в пространстве и его произвольной ориентации робот-манипулятор должен иметь шесть степеней по­движности: три для осуществления рукой установочных перемещений и три для ориентирующих движений кисти. Передвижные промыш­ленные роботы имеют, кроме того, степени подвижности, связанные с транспортными движениями.

При проектировании специализированных и специальных про­мышленных роботов число степеней подвижности обычно принимают минимально необходимым для данной технологической задачи. : Выбранному" числу степеней подвижности могут соответствовать различные варианты кинематической структуры манипулятора, за­висящие от вида и последовательности расположения кинематиче­ских пар — вращательных (В) и поступательных (П). Для каждого сочетания пар возможно несколько структурных кинематических схем, отличающихся взаимным расположением звеньев и формой рабочего пространства манипулятора.

В табл. 10.2 приведены возможные структурные кинематические схемы манипулятора в зависимости от сочетания пар типа В и П. При изменении соотношений длины звеньев руки и углов между осями кинематических пар размеры и конфигурация рабочей зоны манипулятора меняются.

При конструировании механизма руки возникают ограничения угловых и линейных перемещений, из-за чего в расчетных рабочих пространствах образуются недоступные для кисти руки области.

Структурные кинематические схемы кисти руки манипулятора определяют его ориентирующие движения. Для произвольной ориентации детали кинематическая структура кисти содержит три вращательных пары, оси которых последовательно повернуты на 90° (структура ВВВ). Однако во многих конструкциях манипуляторов используют структуры типа ВВ, ВП или В, обеспечивающие лишь частичную ориентацию схвата. Упрощение кинематической струк­туры кисти манипулятора возможно в робототехнических системах, характеризующихся определенным расположением осей станков и предварительной ориентацией заготовок и деталей в транспортно-накопительных устройствах. Структурные кинематические схемы кисти руки манипулятора приведены в табл. 10.3.

Выбор кинематической структуры манипулятора дает возмож­ность разработать конструктивно-компоновочную схему промышлен­ного робота. Основные компоновочные схемы промышленных роботов Приведены в табл. 10.4.

Промышленные роботы с манипуляторами, выполняющими дви­жения в прямоугольной системе координат (плоской и простран­ственной), образуют группы А и Б соответственно. К группам В, Г и Д относятся роботы с манипуляторами, имеющими перемещения в криволинейной системе координат: плоской полярной, цилиндриче­ской и сферической.

Промышленные роботы с рычажно-шарнирной конструкцией механической руки, имеющей сложную криволиней­ную систему движений (цилиндрическую или сферическую), объеди­нены в группы Е и Ж. Каждую из перечисленных групп промыш­ленных роботов, в зависимости от конструктивных особенностей их исполнения, подразделяют на подгруппы, имеющие двузначный числовой индекс. Конструктивными признаками подгрупп могут быть стационарное или передвижное исполнение промышленного робота, тип несущей системы (портальный, напольный и т. п.), число рук, число степеней подвижности кисти руки, число схватов и др.

Выбор конструктивно-компоновочной схемы промышленного ро­бота зависит от его назначения, технической характеристики и особенностей конструкции обслуживаемого технологического обо­рудования: станков, транспортно-накопительных устройств.(Металлорежущие станки:Учебник для машиностроительных втузов/Под.ред.В.Э. Пуша.-М.:Машинстроение,1985.-256 с.,ил.)стр 160-165.