Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов, страница 5

Благодаря этому при рабочем напряжении 3 В захватное устройство может смещаться относительно руки под действием внешних усилий. В этом случае в зависимости от смещения формируется соответствующий сигнал рассогласования, корректирующий управляющую программу. При управляющем напряжении 24 В муфта жестко присоединяет к руке захватное устройство и осуществляется требуемая операция. 28 1.В, Проныхыленные роботы агрегатно-модульного типа Агрегатно-модульный принцип предполагает создание роботов на базе группы унифицированных узлов, или модулей. Этот метод имеет следуюшие преимущества: возможность построения спепиальных и специализированных роботов для конкретной технологической операции, не обладающих избыточностью функций и потому более дешевых по сравнению с универсальными роботами; сокрашение времени и трудоемкости проектирования специальных роботов, так как они создаются на базе унифицированных узлов, номенклатура которых может пополняться, повышение надежности вследствие отработанности входящих в него унифицированных узлов и отсутствия избыточности; удешевление производства роботов вследствие ограниченности номенклатуры деталей и узлов и, следовательно, повышение серийности выпуска; улучшение условий эксплуатации и ремонта роботов вследствие уменьшения разнообразия конструкций узлов и деталей; сокращение сроков подготовки обслуживающего персонала.

Вместе с тем агрегатно-модульный принцип имеет определенные недостатки: отказ в некоторых случах от более выгодных конструктивных решений в пользу менее выгодных, но соответствующих принципу агрегатного построения; увеличение габаритов и массы конструкции; увеличение числа стыков, что повышает трудоемкость сборки роботов, снижает жесткость и точность. Разновидностью агрегатно-модульного принципа построения роботов является модульный принцип.

В этом случае роботы проектируют на базе функциональных модулей, включающих все необходимые механизмы, приводы, датчики обратной связи, энергетические и информационные коммуникации, необходимые для работы модуля. Модульиьгй принцип построения ПР имеет некоторые преимушества по сравнению с агрегатно-модульным, так как можно более удобно создавать ПР для конкретных технологических условий. Возможно сокращение числа узлов, входящих в конкретный ПР. Вместе с тем молульный принцип имеет недостатки, обусловленные увеличением номенклатуры деталей и узлов за счег включения в модуль при29 Рис.

1.1! 4 вола и датчиков обратной связи, сложностью конструкции и в ряде случаев избыточностью функций модуля, слож- ностью функционирования модулей на обслуживаемом технологическом оборудовании при различных системах управления. Модульные промышленные роботы е электроприводом. Гамма агрегатно-модульных роботов модели РПМ-25 имеет 95 модификаций, которые получают комбинацией унифицированных модулей без их повторения в олной кон- струкции. В состав группы модулей входит напольное и под- весное стационарное и подвижное основания, блоки сдвига, подъема, радиального хода, одинарного и двойного качания, три модификации рук. Особенности конструкции этих роботов рассмотрим на примере модульной системы РПМ-25 (рис. !Л1), которая включает в себя два модуля межпозиционных перемещений, шесть модулей движений переноса и три модуля ориенти- рующих движений, Межпозипионные перемещения робота обеспечивают два модуля подвижного основания: в панельном (Т) и подвесном (ТМ) исполнении (рис.

1.1!). Движения переноса обеспечи- вают три однокоординатных модуля прямолинейных пере- мещений, два однокоординатных модуля вращательных перемещений и один двухкоординатный модуль — модуль двойного качания, Модуль поперечного сдвига (С) может устанавливаться ли- бо на модуль поворота (В), либо на модуль неподвижного основания (Н). Модуль подвела (П) может устанавливатъся на модули неподвижного (Н) и подвижного (Т) (напольный вариант) основания, на модули поперечного сдвига (С) и по- ворота (В).

Модуль радиального хода (РХ) служит для пря- молинейного перемещения руки робота. Модуль РХ может устанавчиваться на все упомянутые ранее модули. Комбина- ция из трех модулей прямолинейного перемещения позво. ляет получить компоновку робота РПМ-25, работающую в декартовой системе координат. Однокоординатные модули вращательных движений включают в себя: модуль поворота (В), осуществляющий по. ворот относительно вертикальной осгъ может устанавли- ваться на модули неподвижного (Н) и подвижного Щ ос- нований и модуль С; модуль качания (К), осуществляющая повооот относительно горизонтальной оси, может уста- навливаться на модули подвижного (Т) и неподвижного (Н) оснований (оба варианта), модули С, В, ТМ, П.

Двухкоординатный модуль двойного качания (Д) прсл- ~азначен для создания компоновок робота с шарнирной структурой. Он может устанавливаться на модули неподвижного (Н) и полвижного (Т) оснований, модули С, В, ТМ, П, Модули ориентирующих двиясений представлены тремя модификациями рук: с одной (Р1), двумя (Р2) и тремя (РЗ) степенями подвижности. Все три руки имеют унифициро- 1 Рис. 1.12 ванные посадочные места, которые стыкуются с модулямя (Х и РХ. Кроме того, модули Р1, Р2, РЗ посредсз.вом спе. циальных переходников могут устанавливаться на модули К, В, П. С, Т и Тм.

Кроме перечисленных выше одиннадцати основных мо. дулей в системе имеются вспомогательные модули, к ко. торым относятся неподвижное основание с системой подготовки воздуха (Н) и три модуля захватных устройств, включающих в себя одинарный (31) и двойной (32) охваты, а также охват с поперечным сдвигом (ЗС). Модули захватных устройств стыкуются непосредственно с конечными звеньями модулей Р1, Р2, Р3. Конструктивные особенности модулен.

Прямолинейные перемещения в модулях С, П и РХ осуществляются роликовинтовыми передачами качения. Эти передачи по сравнению с шариковинтовыми имеют более высокую жесткость и несущую способность, а также возможность работы с более высокой частотой вращения, что существенно для роботов с электроприводом. В качестве направляющих в модулях С и П применяются цилиндрические направляющие с шариковыми сепараторами, в модуле РХ (рис.!.12,а) — ролики, закрепленные в базовом корпусе, по которым перемещается подвижное звено модуля, выполненное из стандартного про- катного уголка.

Этила достигается компактность и легкость коцструхции. В модуле П (рис. 1.12,6) для частичного уравцовешивання нагрузки используется установленный вертикально телескопический пневмоцилиндр. В целях предотвращения аварийных ситуаций при отключении привода, а также для облегчения процесса обучения робота в модулях П и РХ применены самотормозящие дисковые муфты. В модулях вращательных движений В, а также в модулях Т и ТМ (рис.

1.13) используется червячно-цилиндрический редуктор. Первая ступень редуктора (червячная) обеспечивает бесшумность работы при высокой частоте вращения двигателя, самоторможение в случаях, когда это необходимо, а также возможность получения модификаций роботов для специального применения (например, для дуговой сварки) с большим передаточным числом за счет изменения числа заходов червяка. Так, например, в основном исполнении модули В и Р имеют четырехзаходные червяки.

Те же модули в роботах для дуговой сварки имеют однозаходные червяки, что в четыре раза повышает передаточное число без каких-либо изменений конструкции модуля и тем самым позволяет значительно повысить точность отработки траектории исполнительным механизмом робота. Вторая ступень редуктора (цилиндрическая) выполняется безлюфтовой, при этом используется принцип замкнутого Р -. 1,13 32 М еааннаа нрнмыны, роеотоа, ан. 3 33 Г энергетического потока. Передаточное число редуктора вы.

бираегся таким, чтобы максимальный люфт в чеовячной передаче, приведенный к исполнителъному звену, не прелы. шал величины, соответствующей одной лискрете датчик! обратнои связи, и, таким образом, не влиял существенно щ точность робота. Замкнутый цилиндрический редуктор мо. дуля В принципиально не отличае~ел от используемоге в механизме поворота робота еУниверсал-15М» (рис. 1.14, а), Червячно-цилиндрический редуктор модуля В использован также в модулях Т и Тл4. В этом случае его выходным зве. Ряс.

!.!4 34 ноь! является не зубчатое колесо большого диаметра (как в модуле В), а рейка длиной до 10 м, закрепленная на неполвижных направляющих. Две степени подвижности модуля двойного качания К имеют индивидуальный привод от двигателей, непосредственно связанных с червяками червячных передач, обеспечивающих самоторможение привода (рис. 1.14, б). Вторая ступень редуктора представляет собой дифференциальную зубчатую передачу с замкнутым энергетическим потоком с двумя степенями подвижности. Выбор люфта осуществляется путем создания предварительного натяга в передаче с помощью торсиона и муфты, Кинематические связи в модуле Д подобраны таким образом, что при работе двигателя качания первого исполнителъного звена (второй двигатель заторможен) второе исполнителъное звено совершает поступательное движение (охват не меняет своей ориентации). Для того чтобы разгрузить привод качания первого исполнительного звена от действия больших статических моментов, возникающих от массы перемещаемых звеньев, применен торсион, позволяющий с достаточной точностью уравновесить статические моменты на оси вращения звена.

Для уменыпения длинь! торсиона (и тем самъсм уменьшения Размера модуля) применена понижающая передача, связывающая торсион с исполнительным звеном. На рис. 1.14,б показаны кинематические схемы модулей с двумя и тремя степенями подвижности Р2 и РЗ. Модуль РЗ представляет собой механизм руки с тремя степенями подвижности. Привод каждой из них осуществляется с помощью двигателя, жестко связанного с четырехзаходным червяком червячной передачи. Связь червячных шестерен с исполнительными звеньями молуля осуществляется с помощью сложной дифференциальной передачи с тремя степенями подвижности с замкнутым энергетичеслим потоком. Этот механизм обеспечивает не только безлюфтовую передачу движения, но и кинематическую развязку движений, благодаря которой каждый двигатель осуществляет перемещение только соответствующего ему исполнительного звена.

Компоновка модульного робота содержит от одного до шести основных модуле!ь В такой компоновке может быть до восьми независимых приводов. В соответствии с этим "аждый модула имеет входные и выходные элементы электрических разъемов, в каждом из которых находится восемь условных групп контактов (по одной группе на каждый при- 2' 35 вод робота). Приводам даны порядковые номера, и оии со.

единяются с соответствующими номерами группами ков. тактов входного элемента электрического разъема. Номера приводов модуля двойного качания дублируют номера пря. водов модуля качания и модуля радиального хода. Это означает, что модуль двойного качания не может быть при. менен в одной компоновке с модулями качания и радиального хода. Дублируются также номера приводов модулей Т1, ТМ и С, В каждом модуле контакты входного элемента разъемз, не связанные с приводами данного модуля, связаны с помощью гибкого электрического кабеля с соответствующими контактами выходного элемента разъема и, таким образом, служат для передачи энергии и информации к последующим модулям.