Классификация промышленных роботов

Промышленные роботы — универсальные средства автоматизации, выполняющие основные и вспомогательные операции. Поэтому их широко применяют в ГПС различного технологического назначения.

Промышленный робот представляет собой стационар­ную или передвижную автоматическую машину, состоящую из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Под перепрограммируемостью подразумевается свой­ство ПР заменять программу автоматически или по команде оператора с пульта управления.

По назначению и по характеру технологических опе­раций, осуществляемых в машиностроении, ПР подразде­ляются на три группы.

1. Производственные (технологические) роботы, непосредственно участвующие в технологическом процессе, выполняя, например, такие операции, как гибка, окраска, сварка, сборка и т. п.

2. Подъемно-транспортные (вспомогательные) роботы, осуществляющие действия типа «взять — перенести — положить». Их применяют при обслуживании основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций установки и снятия заготовок, деталей и инструмента, очистки деталей и оборудования, а также на транспортно-складских и других работах.

3. Универсальные роботы, выполняющие основные в вспомогательные технологические операции, сочетают в себе признаки производственных и подъемно-транспортных роботов.

По степени специализации ПР подразделяются на сле­дующие группы.

1. Специальные роботы, функциональные возможности которых позволяют выполнять только определенную технологическую операцию или обслуживать конкретную модель станка.

2. Целевые (специализированные) роботы, осуществляющие технологические операции определенного вида (сварка, сборка, окраска и т. п.) или обслуживающие широкую номенклатуру оборудования, объединенные общностью действий манипулятора.

3. Многоцелевые роботы, предназначенные для различных основных и вспомогательных операций, требующих разнотипных приемов выполнения.

По характеру отработки программ выпускают следующие роботы.

1.Жестко программируемые — программа действий содержит полный набор информации, не изменяющийся в процессе работы. Такие роботы не обеспечивают коррекцию программы при изменении внешней среды.

2.Адаптивные — осуществляют свои действия, используя информацию об объектах и внешней среде, получаемую в процессе работы. Такие роботы имеют системы управления, позволяющие корректировать управляющую программу.

3.Гпбкопрограммируемые (интегральные) — формируют программу своих действий на основе поставленной цели и информации об объектах и внешней среде.

При выборе ПР для включения его в состав ГПС предварительно определяют его технические характеристики. Основными характеристиками ПР являются:

номинальная грузоподъемность манипулятора (масса предметов производства или технологической оснастки, включая массу захватного устройства), при которой гарантируется удержание предметов и обеспечиваются ус­тановленные значения эксплуатационных характеристик;

рабочее пространство манипулятора (ПР), в котором может находиться исполнительное устройство при функционировании ПР;

рабочая зона робота, в которой может находиться ра­бочий орган при функционировании ПР;

зона обслуживания робота, в которой рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением ПР и установленными значениями его характеристик;

число степеней подвижности ПР;

скорость перемещения по степени подвижности;

погрешность позиционирования рабочего органа робота — отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей программой;

погрешность отработки траектории ПР — отклонение траектории рабочего органа от заданной управляющей программой;

система координат (прямоугольная, цилиндрическая, сферическая и комбинированная) рабочего пространства робота;

тип управления, методы программирования и объем памяти системы управления.

Исходя из специфических особенностей работы про­мышленных роботов в составе ГПС, к ним предъявляются следующие требования.

1. Автоматическая работа при выполнении операций в составе основного технологического оборудования. В ГПС механической обработки ПР применяются для загрузки иразгрузки станков с ЧПУ.

В ГПС используются разнообразные типы ПР: неподвижные и подвижные напольные, подвесные; специализи­рованные и универсальные; с четырьмя—шестью степенями подвижности в прямоугольной, цилиндрической, сферической и комбинированной системах координат; с рабочей зоной 300...1000 мм и более; со скоростями перемещения от 0,5 до 1 м/с; с погрешностью позиционирования до 1 мм; с позиционными, контурными и в некоторых случаях с цикловыми системами управления.

2. Автоматическая перенастройка по управляющим командам при смене предметов. При этом особые требования предъявляются к захватным устройствам, которые берут заготовку за наружную, внутреннюю или боковую поверхности. Схваты робота должны обеспечивать работу в широком диапазоне размеров обрабатываемых деталей. Для сокращения времени на снятие готовой детали и установку новой заготовки широко применяют двойные захваты, расположенные один над другим и поворачивающиеся вокруг оси манипулятора на 180° и более. Кроме того, должна быть предусмотрена автоматическая смена захватов при изменении группы обрабатываемых изделий. Системы управления и вспомогательные устройства должны обеспечивать возможность программирования и выполнения соответствующих операций. Поэтому, например, накопительно-ориентирующие устройства должны обеспечивать подачу заготовок для захвата роботом и автоматическую смену или перенастройку при переходе к обра­ботке изделий других групп.

3. Соответствие уровня ПР сложности выполняемых работ. Например, доскообразные заготовки поступают к патронным токарным и к зубообрабатывающим станкам в строго ориентированном положении, в кассетах, устанавливаемых на промежуточных столах. В этом случае используются сравнительно простые специальные или целевые роботы. При произвольном расположении заготовок в таре потребуются более совершенные многоцелевые адаптивные роботы.

4.Рациональное сочетание сложности робота и специального оборудования и оснащения, что обеспечивает работу ПР в автоматическом режиме. Чем сложнее робот, тем шире его технологические возможности и тем проще оборудование и оснащение для его обслуживания.

5.Совместимость ПР по всем параметрам (механической части, типу привода, системе управления) с оборудованием ГПС, в составе которой будет использован робот. Наличие необходимых каналов связи робота с оборудованием и возможность осуществлять управляющие воздействия на технологическое оборудование. Кроме того, системы управления роботом должны иметь каналы связи с аппаратурой верхнего уровня управления ГПС.

6.Необходимая степень защиты от воздействия внешней среды. Если условия работы не соответствуют по своим параметрам техническим характеристикам манипулятора и системы управления, применяют специальные меры защиты. Например, устанавливают экраны, дополнительную гидро- и электроизоляцию, используют охлаждение, осушают воздух и т. и.

7. Надежность робота должна соответствовать требованиям, предъявляемым к надежности основного технологического оборудования.