Электрообрудование транспортных, погрузочно-разгрузочных устройств, промышленных роботов и другого оборудования

К электрооборудованию транспортных устройств автоматических линий предъявляется ряд требований, связанных с тем, что движение транспортных средств должно блокироваться по положению смеж­ных механизмов; транспортеры, на которых не происходит обработка деталей, должны получать команду на движение от наличия детали в начале обработки и на остановку при снятии ее с транспортера в конце движения; они должны иметь независимые ввод питания электроэнергией и собственный привод; для исключения возмож­ного заклинивания деталей в механизмах транспортных устройств должен обеспечиваться реверс их привода.

Содержание:

Транспортные устройства

Транспортные устройства приводятся в действие от индивидуаль­ных гидравлических или электрических приводов. С помощью гид­равлического привода достигается высокая плавность движения и точность остановки детали в конце пути. Электрический привод хотя и не обладает такой плавностью, но он более дешевый и про­стой в эксплуатации и поэтому находит весьма широкое применение. Особенностями электроприводов транспортных механизмов автоматиче­ских линий являются продолжительная работа, относительно ред­кие пуски, редкое изменение направления вращения, связь между отдельными приводами и их взаимная блокировка. В качестве дви­гателей в этих приводах используют в основном асинхронные дви­гатели с фазным или короткозамкнутым ротором.

В автоматических линиях с гибкими связями, где станки или участки станков работают самостоятельно, в качестве транспортных средств применяют подъемники, наклонные лотки, цепные и вибро­транспортеры. В цепных транспортерах перемещение осуществляется движением цепи с укрепленными на ней «собачками». Такие тран­спортеры оснащаются электрическим приводом с асинхронным двигателем.

Изделия в зону обработки и от станка к станку часто подаются вибролотками и вибротранспортерами. Их привод представляет со­бой электромагнитный вибратор, состоящий из магнита и якоря, величина зазора между которыми определяет скорость транспорти­рования. Работа этих транспортных средств не зависит от положе­ния соседних агрегатов. Пуск и останов в данном случае осуще­ствляются только от наличия деталей на загрузочной позиции. Авто­номное управление транспортеров в автоматических линиях с гиб­кими связями значительно упрощает их обслуживание, улучшает технику безопасности, уменьшает количество блокировок.

Для подачи изделий типа колец, фланцев и так далее. В ориентирован­ном положении применяют элеваторные бункера. В них совмещены функции загрузки и транспортирования по вертикали, что позволяет обходиться без дополнительных подъемников. Привод транспортера в данном случае электрический, управляемый командами от системы управления автоматической линии.

Для изменения положения деталей в пространстве с целью даль­нейшей обработки их плоскостей служат поворотные механизмы: поворотные столы для перемещения деталей по вертикальной оси и поворотные барабаны (кантователи) для поворота деталей по гори­зонтальной оси. Привод этих механизмов осуществляется чаще всего от гидроцилиндров, управляемых электромагнитами, включаемыми и отключаемыми по командам от систем управления автоматической линии. Механические средства поворота и ориентирования деталей не всегда производительны, особенно для деталей сложной формы. В этом случае находит применение бесконтактное ориентирование магнитным или электрическим полем. Под воздействием этих полей металлические детали, уложенные в таре, разворачиваются вдоль силовых линий поля.

Некоторый межоперационный задел между участками и станками создается в наклонных склизах. При остановке станка склиз может заполниться до отказа, что приведет к его поломке. В этом случае необходимо автоматически остановить предыдущий станок. Для этого используют низковольтные контакты, замыкаемые изделиями.

Для осуществления технологического процесса в гибких произ­водственных системах в автоматическом и автоматизированном ре­жиме также применяют транспорт, функционально связанный с ос­новным оборудованием. Он служит для перемещения заготовок, обработанных изделий, инструмента, сменных агрегатов, узлов и др. В состав транспортной системы ГПС могут входить и устройства для подачи охлаждающих жидкостей, сбора и удаления стружки. В каче­стве транспорта при этом широко применяют перечисленные выше устройства.

Особенностью транспортной системы ГПС являются электриче­ские самоходные тележки, предназначенные для перемещения гру­зов от складов к станкам и обратно, а также между станками согла­сно технологическому процессу обработки. Достоинством таких управляемых тележек является простота трасс, повышающая гиб­кость производства, и освобождение производственных площадей от стационарных транспортных средств, что значительно облегчает до­ступ к оборудованию. В состав самоходной электрифицированной тележки (рис. 1) входит платформа с приводами постоянного тока, направляющие устройства, система слежения за движением по задан­ному маршруту, устройство путевого контроля, пульт управления, системы связи с ЭВМ и сигнализации, аккумуляторные батареи. Иногда тележки комплектуются промышленными роботами, служа­щими для захвата и укладки деталей. Такие тележки называют электроробокарами. Электропитание тележек, в том числе и питание приводов постоянного тока, осуществляется от аккуму­ляторных батарей, которые рассчитаны на 10—15 ч непрерывной работы и при необходимости могут автоматически подзаряжаться. Маршрут перемещения тележек задается системой наведения — индукционной или оптической.

В индукционной системе маршрут определяется замкнутым проводником, заложенным в пазах пола. По проводнику пропускают ток низкой частоты, в результате вокруг него создается магнитное поле, пронизывающее катушки индуктивности, располо­женные на дне тележки. Электронное устройство рулевого управле­ния сравнивает напряженность магнитного поля двух симметричных катушек. При наличии сигнала рассогласования (отклонения от маршрута) вырабатывается командный сигнал, управляющий элек­троприводом ручного управления, и направление тележки изменяется.

В оптической системе наведения маршрут прокладыва­ется с помощью светоотражающих полос фольги, наклеенных на по­верхность пола. Снизу те­лежки устанавливается ос­ветитель, освещающий фольгу, и два фотоприем­ника, на которые попадает отраженный от фольги свет. Сигнал с фотоприем­ников служит для управле­ния приводного двигателя. В настоящее время ведут­ся работы по созданию тележек без укладки про­водников и наклейки фоль­ги на пол. В этом случае тележка будет управлять­ся с помощью радиоволн или лазерного луча.

Рис.1. Электрифицированная тележка
Рис.1. Электрифицированная тележка

где: 1 — место расположения приводного электродвигателя  , 2 — аппаратура управления и сигнализации, 3 — пульт, 4 — шкаф аккумуляторных батарей.

Для остановки тележ­ки и регулирования ее движения в местах раз­ветвления или при появлении    неожиданных препятствий устанавливают фотоэлектрические датчики и электрические блокировки.

Связь тележек с цент­ральной системой управления осуществляется либо по радио, либо также с помощью фотоэлектрических устройств. Тележка может ра­ботать в автономном режиме, если оператор набирает на пульте программу перемещения и остановок тележки.

Погрузочно-разгрузочные устройства

Загрузка и разгрузка технологического оборудования среди вспомогательных операций занимают важное место, поскольку автоматизация этих операций во многом определяет возможность полной автоматизации всего процесса обработки деталей на автома­тические линии. Загрузочно-разгрузочные устройства ориентируют и перемещают заготовки, устанавливают их для обработки и выгружают после окончания операции, освобождая рабочего от утомительного, монотонного и непроизводительного труда.

Загрузочно-разгрузочные устройства, применяемые в автоматиче­ских линиях, бывают как встроенного, так и автономного испол­нения. Загрузочно-разгрузочные устройства встроенного исполнения

обладают хорошей повторяемостью действий. Кроме того, они не за­нимают площадь у станка. Загрузочно-разгрузочные механизмы общего назначения не имеют ограниченной связи с каким-либо определенным станком. Каждое из устройств может быть пристроено к любому станку и выполнять функции не только загрузки и раз­грузки, но и транспортирования. Автономные устройства снабжа­ются индивидуальным, чаще всего электрическим приводом. Для удобства переналадки станков загрузочно-разгрузочные устройства делают отодвижными, откидным или поворотными. Автоматизации поддаются следующие операции загрузки и разгрузки: захватывание детали и транспортирование в зону обработки, установка ее в меха­низм и закрепление, открепление изделия, его снятие и транспорти­рование из зоны обработки.

По способу сосредоточения запаса деталей в емкости загрузочно-разгрузочные устройства делятся на магазинные, штабельные и бункерные. При использовании магазинных и штабельных устройств изделия сосредотачиваются в ориентированном, а бункерных — в неориентированном виде, навалом. Загрузочное устройство обычно содержит емкость, захват, накопитель, отсекатель, питатель, сбра­сыватель и привод (чаще всего электрический).

более сложными загрузочно-разгрузочными устройствами явля­ются автооператоры, либо встраиваемые в станки, либо выполненные в виде автономных механизмов.

Автооператоры предназначены для штучных заготовок; они осу­ществляют подачу ориентированных заготовок из накопителя на загрузочную позицию и их фиксацию. В отличие от бункеров и . магазинов автооператоры не только загружают станок заготовками, но и удаляют их после обработки.

Наибольший экономический эффект принадлежит различным промышленным манипуляторам и роботам, позволяющим значитель­но уменьшить время на операции загрузки-разгрузки и тем самым увеличить объем выпуска продукции.

Большее количество степеней свободы имеют манипуляторы, которые оснащаются различными системами программного управле­ния. По признаку несущего грузоподъемного органа манипуляторы делятся на мостовые — портальные, консольные и стреловые. Траек­тория движения захватов и их режим меняются в соответствии с заданной программой. Конструкция захватов, в свою очередь, опре­деляется формой захватываемых изделий.

Промышленные роботы

Применение промышленных роботов позволяет решить вопрос развития комплексной автоматизации производства и быстрой его переналадки. Промышленные роботы — автоматические машины, представляющие собой совокупность манипулятора и про­граммируемого устройства управления. В составе гибких производ­ственных модулей и систем промышленные роботы осуществляют различные погрузочно-разгрузочные, транспортно-складские работы, контрольно-измерительные операции. Двигательные функции робота выполняет исполнительное устройство, в которое входит манипуля­тор и устройство передвижения. Манипулятор содержит приводы,

исполнительные и передаточные механизмы, причем каждая степень подвижности имеет свой приводной двигатель.

Промышленные роботы оснащаются электрическими, пневмати­ческими и гидравлическими приводами. Чаще это приводы постоян­ного тока или шаговые электроприводы. Электроприводы промыш­ленных роботов должны обеспечивать постоянную частоту вращения двигателя при изменении нагрузки, поддерживать постоянный мо­мент на его валу, способствовать снижению времени регулирования и получению высоких точностей отработки. Обычно промышленные

Рис. 2. Промышленный робот с электрическим приводом и электромагнитными захватами
Рис. 2. Промышленный робот с электрическим приводом и электромагнитными захватами

роботы оснащаются комплектными электро­приводами с электро­магнитными тормозами для фиксации положе­ния их валов при слу­чайных перерывах в электроснабжении. Об­щий вид промышленно­го робота с электриче­ским приводом приведен на рис. 2.Роботы, обслуживающие группу станков, оснащены широкодиа­пазонными захватными устройствами.

Рис. 3. Захватные устройства с электромеханическим приводом
Рис. 3. Захватные устройства с электромеханическим
приводом

где: 1 — губки хвата, 2 — передача винт — гайка. 3 — зубчатая передача.

Наиболее распространены механические захватные устройства с пневмо- и гидроприводами. Значительно реже применяют захватные устройства с электроме­ханическим приводом (рис. 3), содержащим электродвигатель, зубчатую передачу и передачу винт — гайка, а также магнитные захватные устройства с постоянными магнитами или элекромагнитами. Они обладают высоким быстродействием и точностью позиционирования, однако пригодны только для намагничивающихся деталей (рис. 4).

Для формирования и выдачи управляющих команд исполнитель­ному устройству робота в соответствии с заданной программой слу­жит устройство управления. В его состав входят пульт управления, запоминающее устройство, вычислительное устройство и блок управ­ления приводами.

Промышленные роботы имеют программное (цикловое или чис­ловое) или адаптивное (самонастраивающиеся роботы) управление.

Сбор и передача в устройство управления данных о состоянии окружающей среды и функционировании механизмов проводится информационной системой, состоящей из датчиков обратной связи

различного назначения. Рука мани­пулятора снабжена датчиками по­ложения, перемещения, ориента­ции захвата, усилия, скорости и ускорения отдельных звеньев.

Для сбора информации о поло­жении и перемещении звеньев ро­бота применяют различные первич­ные преобразователи: механичес­кие, реостатные, тензорезисторные, индукционные, пьезоэлектриче­ские, оптические, ультразвуковые и др. Конечное положение подвижных звеньев, не требующих наличия обратной связи на привод, может фиксироваться с помощью механических стопоров или путевых выключателей.

Рис. 4. Магнитное захватное устройство с постоянными магнитами
Рис. 4. Магнитное захватное устройство с постоянными магнитами

В процессе сбора информации о положении руки промышленного робота и объекта заметную роль играет «осязание». Чувствительный осяза­тельный элемент представляет собой матрицу графитовых ячеек, расположенных на эластичной подложке, так как графит обладает свойствами изменять свое сопротивление от величины приложенного давления. Ячейки объединяются сетью проводников таким образом, что давление каждой отдельной ячейки может быть измерено.

Для расширения зоны осязательного восприятия робот может быть снабжен раздвижными зондами с вертикальной, горизонталь­ной и осевой чувствительностью. Определение положения предмета на «руке» робота проводится с помощью датчиков напряжений и массы. На внутренней стороне «руки» размещается до 30, на внеш­ней — 10—12 групп датчиков. Датчики массы устанавливаются на запястье «руки» робота.

Отклонение захвата от вертикали во взаимно перпендикулярных направлениях может фиксироваться с помощью пьезо- и тензодатчиков, однако эти чувствительные элементы обладают рядом недо­статков: слишком большой жесткостью, недостаточной чувствительностью и значительной постоянной времени. С целью устранения указанных недостатков при измерении сил и приводимых к силе параметров может быть использован способ преобразования, заклю­чающийся в том, что на чувствительные места механизма робота наносится силоизмерительный датчик, который представляет собой

слой пластмассы определенной толщины. Сопротивление этого слоя, измеряемое двумя заделанными в толщину материала контактами, изменяется в зависимости от приложенной к датчику силы, причем это изменение считывается электронным опросным устройством и преобразуется в цифровую форму.

Важным достоинством датчиков осязания является возможность определения твердости предметов, что необходимо при захвате хрупких объектов. Для контроля проскальзывания на «пальцах» раз­мещаются выключатель, полупроводниковый датчик давления и дат­чик обнаружения скольжения. Выходное напряжение датчика разби­вается на несколько ступеней, при этом в начале «пальцы» робота сдавливают предмет с силой, соответствующей низшей ступени, затем при появлении сигнала проскальзывания сдавливающая сила увеличивается на следующую ступень, и так далее до прекращения сигнала проскальзывания.

«Пальцы» робота, оборудованные датчиками осязания, могут хорошо удерживать предмет. При загрузке предмет удерживается после того, как будет определена сдавливающая сила, т. е. важным условием является плотное соприкосновение датчика давления с предметами.

Управление поиском деталей может осуществляться методом непрерывного обнаружения с помощью пневмо-, светолокационных и ультразвуковых датчиков близости. При этом удается повысить точность поиска и сократить его время.

Светолокационные датчики предназначаются для сигнализации приближения захвата к предмету на расстояние 2—3 см. Кроме того, для получения информации о наличии предмета внутри захвата на внутренней поверхности «пальцев» размещаются фотодатчики, просвечивающие межпальцевые пространства.

Ультразвуковые датчики наряду с простыми функциями сигнализации о приближении к предмету дают возможность следить за перемещающимся объектом. Принцип работы ультразвуковых датчиков также заключается в локации пространства вблизи захвата. Датчик контролирует время между посылкой и приемом ультра­звукового импульса. Их диапазон измерения расстояний довольно велик — от 10 до 300 мм.

Промышленные роботы могут управляться от автономных, комп­лексных и многоуровневых систем управления. Автономные системы применяют только для управления самого робота. В составе гибкого производственного модуля робот управляется от комплексной сис­темы управления. В случае использования роботов в гибких произ­водственных системах, управляемых от центральной ЭВМ, приме­няют многоуровневые системы управления.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *