Робототехнические системы

Различные роботы в сочетании с обслуживаемыми ими стан­ками или комплексами станков образуют робототехнические си­стемы. Одним из важнейших классификационных признаков, оп­ределяющих выбор того или иного робота для объединения его с конкретным типоразмером станка в робототехническую систе­му, является его грузоподъемность. Наибольшее распростране­ние в механообработке получили роботы грузоподъемностью 40, 80 и 160 кг. Роботы грузоподъемностью 250 и 500 кг исполь­зуются для обслуживания тяжелых патронно-токарных и фрезер­ных станков, а также для выполнения погрузочно-разгрузочных и складских работ.

В табл. 4.5 приведены данные о целесообразном использовании промышленных роботов той или иной грузоподъемности для об­служивания различных станков.

На схемы загрузки станков, а значит, и на число степеней свободы применяемого промышленного робота оказывают влия­ние:

Таблица 4.5

• характер ориентации деталей перед операцией загрузки;

• тип устройства для подачи деталей на позицию загрузки и для хранения деталей, например стационарная тара, транспортер, магазин, штабель, склад и т.д.;

• характер выполняемой операции, например перенос детали из тары на станок без перебазирования или с перебазированием;

• компоновка станка: для станков токарной группы — верти­кальная или горизонтальная, для станков фрезерной и сверлиль­ной групп — вертикальное или горизонтальное положение плос­кости рабочего стола;

• количество станков, одновременно обслуживаемых данным роботом;

• планировка производственного участка (например, линейная, линейно-параллельная, круговая).

Все перечисленные в приведенной таблице модели станков с точки зрения конструктивной возможности комплектации их про­мышленными роботами разделяются на две группы:

станки с горизонтальной осью шпинделя, в которых заготов­ка подается на линию центров и далее движением вдоль этой оси устанавливается в зажимное устройство (в патрон или в центр);

фрезерные и сверлильные станки с горизонтальным столом и вертикальные токарные станки, в которых заготовка подается выше базовой плоскости стола, патрона или центра и последующим дви­жением сверху вниз доводится до соприкосновения с плоскостью установки.

Промышленный робот, осуществляющий загрузку этих стан­ков, должен обладать, как минимум, двумя степенями свободы из следующих (т. е. независимых движений рабочего органа):

перемещение на тару;

перемещение на станок;

подъем-опускание;

поворот руки робота на 180° вокруг оси, так называемым канто­ванием;

захват.

Дополнительной степенью свободы принято считать поворот оси детали на 90°.

Для загрузки любой группы станков робот должен иметь по крайней мере две степени свободы (без учета движения захвата). Если же речь идет об обслуживании станков первой группы, и детали устанавливаются в патрон или центр независимо выпол­няемым движением, то число степеней свободы соответствующе­го робота должно быть на единицу больше.

Таким образом, промышленные роботы могут обслуживать раз­личные станки, используемые в современном производстве, а именно: станки с ручным управлением, цикловые станки-полу­автоматы, станки-полуавтоматы с ЧПУ и автоматической сменой инструмента, агрегатные и специальные станки. Основной при­вод промышленных роботов — гидравлический или электрогид­равлический, а привод движений захвата — гидравлический или пневматический.

Для обслуживания названных типов станков и создания робототехнических систем используются роботы различных типов.

1. Стационарные целевые роботы для загрузки станков с го­ризонтальной осью шпинделя штучными деталями типа тел вращения (роботы I типа). Они выполняют следующие функции: установку заранее ориентированных деталей или заготовок на станок; снятие заготовок со станка и раскладку их в тару (магазин); кантование деталей, если в этом есть необходимость.

2. Стационарные целевые роботы для загрузки станков с вертикальной осью шпинделя или с горизонтальным столом штучными заготовками, в том числе и заготовками, требующими пред-варительной установки в специальные установочные приспособления-спутники (роботы II типа). Промышленный робот II типа выполняет следующие функции: установку заранее ориентированных деталей или заготовок на станок; снятие заготовок со станка и раскладку их в тару (магазин);

кантование деталей;

установку-снятие ориентированных деталей (спутников) на начальных и на конечных позициях станков, входящих в состав автоматизированных участков и автоматических линий;

Один промышленный робот II типа обслуживает обычно 1 — 3 стан­ка, входящих в состав автоматизированного комплекса.

3. Передвижные роботы, предназначенные для работы в со­ставе автоматизированных участков и производств; к этому типу относятся целевые и универсальные роботы для загрузки обору­дования с разнотипными схемами обслуживания (роботы III типа). Основные функции промышленного робота III типа:

установка заранее ориентированных деталей или заготовок на станок;

снятие заготовок со станка и раскладка их в тару (магазин);

кантование деталей, если это необходимо;

фиксация и контроль правильности базирования заготовки в патрон или в центр;

очистка баз детали и станка.

Дополнительными функциями при этом являются:

смена захватов;

смена инструментов;

контроль обработанных поверхностей;

передвижение тары с заготовками от станка к станку;

определение последовательности обслуживания оборудования;

управление транспортной системой и складом автоматизиро­ванного производственного участка.

Один промышленный робот III типа обслуживает обычно 2...8 станков. Основные характеристики роботов описанных типов приведены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Все разнообразие операций загрузки и разгрузки осуществля­ется тремя указанными типами промышленных роботов, но при использовании различных захватных устройств. Эти устройства предназначены для захвата обрабатываемой детали или инстру­мента и удержания его в определенном положении в процессе перемещения или обработки. Тип и конструкция захвата опреде­ляется формой, размером, массой и другими характеристиками захватываемого предмета, а также специфическими свойствами технологического процесса. К числу специфических требований относятся надежность захвата и удержания во время разгона и торможения подвижных частей промышленного робота, точность и стабильность базирования заготовки, недопустимость разруше­ния или повреждения предмета, прочность и большие усилия за­жима при ограничениях на размеры и массу заготовки.

Классификация захватных устройств, применяемых в промыш­ленных роботах, приведена на рис. 4.18.