Лекция 10 РИК (Лекции РиК)

Лекция N 10

(продолжение рассмотрения предыдущего §4.3 из лекции N 9)

Многофункциональность ПР и автооператоров ( последний состоит из механического модуля –манипулятора и блока системы управления) обеспечивает возможность их

использования как в качестве ЗУ (осуществление питания ориентированными заготовками ТМ, управление потоками заготовок, их переориентирование, фиксация, загрузка- выгрузка и т.п.), так и для сборочных операций(осуществление сопряжения и фиксации обьектов сборки) совместно с подачей заготовок или ПО.

Однако, поскольку автооператор действует по жесткой программе, заданной командоаппаратом ( см ксерокс 2 предыдущей лекции), то имеет ограничения в переналадке и не обладает той мобильностью (универсальностью), которой обладают промышленные роботы (ПР). Система управления манипулятором в составе автооператора – релейная с конечными выключателями, позволяет варьировать величину линейных перемещений захвата вверх-вниз за счет перемещения конечных выключателей, а при наличии сменных командоаппаратов варьировать и угол поворота захвата. Нетрудно заметить, что показанный на ксероксе манипулятор обеспечивает повторение следующего цикла движения захвата: подача вверх, поворот на фиксированный угол и подача вниз на высоту, заданную положением выключателей.

Описание конструкции и работы манипулятора. Привод манипулятора состоит из электродвигателя 1 с тормозом 2 дискового типа, действующим от электромагнита 3. Электродвигатель передает вращение приводному валу через червячную передачу 4. Навалу свободно посажены двеа конических зубчатых колеса 5 с зубчатыми муфтами. Между ними на скользящей шпонке находится реверсивная хзубчатая муфта 6, сцепляющаяся с одним из колес через рычаг 7. Зубчатые конические колеса 5 сцеплены одновременно с коническим колесом приводного вала звездочки 9 для цепной передачи 10. Цепная передача 10, расположенная внутри колонны, имеет соединение одного конца разомкнутой цепи через звездочку приводного вала с кареткой 11, несущей жестко закрепленный на ней захват 12, и соединение другого конца цепи,- через верхнюю звездочку, также с кареткой 11. Каретка 11 перемещается по направляющим, установленным внутри колонны.

Цикл всех движений определяется кулачком 13 (программоносителем), который вращается через две пары шестерен передачи 14, (при этом за счет подбора передаточного отношения шестерен обеспечивается настройка частоты вращения кулачка и срабатывания устройства).

Кулачок 13 состоит из двух частей: одна (поз.13) жестко закреплена на валу, а другая (поз.17),- поворачивается относительно первой на угол 29 градусов. Этот поворот обеспечивает переключение системы управления манипулятора с режима загрузки на режим выгрузки и наоборот ( угол 29^о нужен для обеспечения работы электродвигателя в реверсивном режиме). На кулачке 13 имеется паз для движения рычага 16, который поворачивает колонну на 90⁰ и выступы 15, поворачивающие в нужные моменты времени рычаг 7, переключающий реверсивную муфту 6.

Промышленные роботы. Основные сведения о ПР изложены вам ранее в курсе “Транспортно-накопительные устройства” (4 курс на кафедре “Детали машин”).

В этих лекциях имеется раздел, который содержит описание структурной схемы ПР ( в соответствии с ксероксом 2 лекц.9), классификацию ПР, понятие зоны обслуживания ПР, а также сведения об основных типах исполнительных механизмов и системах ПР.

В настоящем курсе ПР рассматриваются преимущественно с позиций автоматизации подачи заготовок и деталей в сборочных операциях. В этой связи важна классификация ПР по точности позиционирования, способу программирования и числу степеней подвижности механического захвата ПР.

Классы точности позиционирования или воспроизведения траектории при относительной погрешности позиционирования захватного устойства, %:

0 класс до 0.01 ;

1. 0.01 ÷ 0.05;

2. 0.05 ÷ 0.10;

3. свыше 0.10.

Относительная погрешность позиционирования захватного устройства – это величина, характеризующая класс точности ПР с позиционным управлением и равная отношению абсолютной ошибки перемещения захвата в заданную программой точку рабочей зоны обслуживания к минимальному расстоянию от оси ближайшей к основанию робота кинематической пары до границы рабочей зоны, выраженная в процентах.

Другой классификационный признак – способ программирования. При внешнем программировании ПР управляющая программа рассчитывается аналитически, готовится с помощью ЭВМ и вводится в робот. При программировании в режиме обучения осуществляют тем или иным способом перемещения манипулятора с запоминанием всех перемещений и составлением таким образом программы функционирования ПР.

В настоящее время на основе классификационных признаков разработано новое направление в роботостроении – промышленные роботы агрегатно-модульной конструкции, манипуляторы которых строятся из типовых механических модулей. Каждый модуль – это функционально и конструктивно независимая от других модулей система механизмов (или приводов), предназначенная для встраивания в ПР требуемой конфигурации.

Перечень основных модулей и расшифровка обозначений представлены на ксероксе 1 к Лекции N 10, см таблицу (использованы данные из атласа / /). ПР агрегатно-модульной конструкции в частности могут использоваться в качестве перекладчиков заготовок с одного транспортера на другой, для кассетирования ориентированных деталей или сборочных единиц, (см примеры ПР на ксероксе 1).

Из-за унификации большинства компонентов манипуляторов ПР удешевляется их производство, повышаются надежность , ремонтопригодность и серийность выпуска.

Вместе с тем модульный принцип имеет тот недостаток, что увеличивает металлоемкость и снижает точностные параметры ПР из-за появления дополнительных стыков и соединительных деталей, необходимых при сборке модульной конструкции.

Применение в микроэлектронике классической формы манипулятора в виде механической руки с захватом во многих случаях не оправдано из-за невозможности манипулирования сверхмалыми заготовками и деталями с достаточной для сборки точностью.

Поэтому в этой отрасли используются, как правило, отличные от применяемых в обычном машиностроении конструкции механических систем, в том числе высокоточные координатные столы-транспортеры и питатели, оснащенные механизмами точных микроперемещений, обеспечивающие минимально возможные погрешности позиционирования микродеталей и предметов обработки ПО.

Функционирование механических систем для манипулирования ПО в микроэлектронике обеспечивают механизмы точных перемещений МТП, принцип действия которых основан на использовании нетрадиционных для механики эффектах (см ксерокс 2 к Лекции N 10).

Следующий параграф посвятим краткому рассмотрению МПТ, затем перейдем к рассмотрению современных механических систем ПР для микроэлектроники.

§ 4.3.1 Механизмы точных перемещений

(для ПР микроэлектроники)

Механизмы точных перемещений – это как правило редуцирующие механизмы, основное назначение которых заключается в преобразовании движения от привода (шагового электродвигателя, гидро,-пневмоцилиндра и т.п.) в микроперемещение предмета обработки (ПО) или детали с высокой точностью по одной или нескольким координатам.Как известно редуцирующими считают механизмы, которые уменьшают пропорционально заложенному в них передаточному отношению величину входного сигнала (в частности величину линейного или углового перемещения).

Важнейшей характеристикой МТП, помимо передаточного отношения между входным и выходным звеньями, является величина наименьшего предела перемещения выходного звена, то есть способность конкретного механизма редуцировать (выдавать) микроперемещения при внешнем воздействии на входное звена.

Величина предела микроперемещений зависит от многих факторов, среди них значимыми являются зазоры в парах трения, само трение и упругие деформации звеньев механизма, а также в некоторых случаях и контактные деформации в точках приложения сил и моментов.

Суммарная погрешность, обусловленная этими, является вероятностной характеристикой предела микроперемещений. Рассмотрим последнее положение на конкретных примерах (см ксерокс 2 к Лекции N 10). Начнем с простейшего редуцирующего механизма рычажного типа (см характеристику в таблице ксерокса 2).