Конструкция и технологические возможности

электромеханического ПР «Универсал-5.02»

Промышленный робот «Универсал-5.02» предназначен для комплексной механизации и автоматизации технологических процессов в условиях многономенклатурного массового, крупносерийного и серийного выпуска изделий. На рис. 3.1. показана кинематическая схема манипулятора робота «Универсал-5.02». Основными узлами манипулятора являются: рука 16, оснащенная схватом, который предназначен для захвата и удержания деталей, заготовок, инструментов и т. д.; механизм выдвижения руки 21, обеспечивающий перемещение руки вдоль оси III - III; механизм поворота руки 28, предназначенный для ее вращения в горизонтальной плоскости вокруг оси II – II на угол до 4,17 радиана; механизм подъема 37, обеспечивающий перемещение руки вдоль оси I - I; механизм поворота 42, обеспечивающий поворот механизма подъема и руки вокруг оси I - I на угол до 5,74 радиана; пневмопанель 19; предназначенная для распределения сжатою воздуха в соответствующей полости пневмоцилиндров руки.

В состав руки входит механизм сгибания схвата, позволяющий поворачивать схват вокруг оси сгиба на угол до 3,14 рад, и механизм вращения кисти, предназначенный для поворота схвата вокруг оси III - III на угол до 3,14 рад. Таким образом, манипулятор имеет шесть степеней подвижности, из которых сгибание схвата и поворот кисти являются ориентирующими. Программирование перемещений по этим степеням осуществляется с помощью жестких переналаживаемых упоров. Остальные четыре степени подвижности являются транспортными, программируемыми в пространстве. Каждый из механизмов, определяющих ту или иную степень подвижности, отрабатывает одну из координат, заданную программой работы, и управляется от СПУ. Рука является сборной конструкцией. Для захвата предметов она снабжена специальным узлом - схватом с губками, совершающими при зажиме-разжиме плоскопараллельные перемещения. Губки перемещаются от пневмоцилиндра 25, закрепленного на рычагах. Зажим губок происходит при подаче сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра, а разжим – после сброса давления в этой полости под действием пружин, установленных в пневмоцилиндре.

Сгибание схвата осуществляется относительно оси IV - IV (см. рис.3.2) посредством реечно-зубчатой передачи. Ограничением угла поворота зубчатого колеса 24 (рис. 3.1.) регулируемыми упорами достигается регулировка угла сгибания схвата.

Привод описываемого механизма - пневматический. Его пневмоцилиндр 11 установлен на противоположном по отношению к схвату конце руки робота. Воздействие на рейку передается через шток, связанный с поршнем пневмоцилиндра сгибания схвата. Для обеспечения плавности работы пневмоцилиндра сгибания схвата в его конструкции предусмотрено демпфирующее устройство 12.В поршне этого устройства имеется калиброванное отверстие, через которое при перемещении поршня масло перетекает из одной полости устройства в другую. Механизм вращения кисти работает от пневматического привода. Его пневмоцилиндр 13 имеет аналогичное по конструкции демпфирующее устройство 14, При подаче сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра вместе с поршнем будет перемещаться ползун 17, представляющий собой полый тонкостенный цилиндр, стенки которого имеют два сквозных паза типа двухзаходной резьбы с шагом 130 мм. В пазы входят два шарикоподшипника, сидящие на осях водила 23.

Водило шарнирно соединяется с кистью. При поступательном перемещении ползуна подшипники, закрепленные на водиле, копируя направления винтовых пазов ползуна, поворачивают водило и связанную с ним кисть, установленную в подшипниках. Ползун зафиксирован от проворота подшипником, установленным на оси, запрессованной в ползун. Подшипник упирается в кромки продольного паза, выполненного на стенке цилиндра 10. Угол вращения кисти из среднего положения в любое крайнее можно регулировать, закладывая шарики в кольцевой канал круглого сечения, предусмотренный во фланце цилиндра 10 и прилегающей к нему крышке.

Рис.3.2. Схема манипулятора робота «Универсал-5.02»

Рис. 3.1. Кинематическая схема манипулятора робота «Универсал-5.02»

 

На наружной поверхности цилиндра 10 имеются обработанные вдоль оси шлифованные дорожки под роликовые опоры, на которых рука устанавливается внутри механизма выдвижения. Для зацепления с ведущим зубчатым колесом механизма выдвижения руки служит зубчатая рейка 15, закрепленная на цилиндре 10 винтами и штифтами. Механизм выдвижения руки представляет собой двухступенчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми передачами и приводом от электродвигателя постоянного тока 22, обеспечивающий перемещение схвата в радиальном направлении.

Выбор зазоров в зубчатых зацеплениях механизма достигается конструкцией зубчатых колес, которые выполнены разрезными. Каждые две половинки колес объединены между собой пружинными кольцами. На выходном валу механизма закреплено разрезное зубчатое колесо 18, которое входит в зацепление с зубчатой рейкой, установленной на руке. Обратную связь привода механизма с СПУ по скорости и положению осуществляют с помощью тахогенератора и датчика положения. Датчиком положения является многооборотный проволочный потенциометр 27 с линейной характеристикой. В качестве тахогенератора использован электродвигатель постоянного тока 20. Внутри корпуса механизма установлены опорные подшипники, по которым перемещается рука манипулятора. Верхние подшипники за счет тарельчатых пружин прижимают руку к нижним подшипникам.

Механизм поворота руки предназначен для ее поворота вокруг вертикальной оси II - II на угол 2,09 рад от среднего положения в обе стороны. Механизм поворота - это редуктор с цилиндрическими зубчатыми и червячной передачами. На корпусе механизма размещается электродвигатель постоянного тока 7, который через муфту и цилиндрические колеса редуктора 8 передает вращение на однозаходный червяк 29, находящийся в зацеплении с разрезным червячным колесом. Регулировку бокового зазора в червячном зацеплении обеспечивают эксцентриком, с помощью которого верхняя половина червячного колеса проворачивается относительно нижней.

Обратная связь механизма поворота руки, а также остальных рассматриваемых ниже механизмов манипулятора, с СПУ по скорости и положению обеспечивается теми же средствами, что и в механизме выдвижения руки. Тахогенератор 9 установлен соосно с червяком и соединен с ним муфтой. Потенциометр 26 крепят на кронштейне к корпусу механизма. Вращение на вал потенциометра передают через зубчатую мелкомодульную передачу, одно из колес которой закреплено на выходном валу механизма, а второе непосредственно на валу потенциометра. Механизм подъема монтируют на поворотной платформе механизма поворота. Он состоит из пантографа 32, платформы 30, скалки 5, двух параллельно смонтированных направляющих, по которым на роликах перемещается каретка 40, и привода подъема. Подвижная опора пантографа в его нижней части закреплена на каретке.

Пантограф перемещается вертикально. Он состоит из рам, шарнирно связанных между собой и верхней платформой 30, к которой крепят механизм поворота руки и скалку 5, сопрягающуюся с коническими роликами 6. Положение роликов в каретке регулируется, что позволяет добиться перемещения каретки по направляющим без толчков и заеданий. Привод подъема состоит из винтовой передачи 38, левой и правой опор, каретки 40, двух электродвигателей постоянного тока 33, 35, тахогенератора 4.

Винтовая передача конструктивно представляет собой корпус, устанавливаемый в каретке, две гайки 39 и винт 38 с трапецеидальной резьбой. В левой и правой опорах размещены опорные подшипники винта. Правая опора представляет собой понижающий редуктор 34 с коническими и цилиндрическими зубчатыми колесами, через которые передается вращение от электродвигателей на винт. Для выбора бокового зазора в зацеплении цилиндрических колес зубчатое колесо выполнено из двух половин, разводимых пружинным кольцом. В левой опоре 3 установлены: потенциометр 2 и тахогенератор 4. Для уравновешивания нагрузки в конструкции механизма подъема применены пружины 31, установленные в верхней части пантографа.

В нижней части манипулятора расположен механизм поворота, выполненный в виде сборной конструкции. Верхняя подвижная платформа получает вращение от привода поворота, установленного на неподвижной нижней опоре. Привод поворота состоит из червячного редуктора 1, электродвигателя постоянного тока 41, тахогенератора 44. Выбор зазора в червячном зацеплении осуществляют аналогично описанному ранее способу. Крутящий момент на подвижную платформу передается через цилиндрическую зубчатую передачу, одно из зубчатых колес которой закреплено непосредственно на выходном валу червячного редуктора, второе - на подвижной платформе. Соосно с червяком 43 редуктора расположен тахогенератор. На неподвижной опоре установлен кронштейн с амортизирующими резиновыми пластинами, который является ограничителем поворота подвижной платформы. На специальном кронштейне, закрепленным на неподвижной опоре, установлен потенциометр 36. Валик потенциометра получает вращение через зубчатую передачу.

На пневмопанели 19 закреплены три воздухораспределителя и маслораспылитель. Подвод воздуха к пневмопанели осуществляют от системы подготовки воздуха. Воздухораспределители управляют распределением сжатого воздуха в соответствующие полости пневмоцилиндров схвата, механизма сгибания схвата и вращения кисти.