1.3.1. Манипуляторы промышленных роботов

К манипуляторам ПР, используемых в ГАП, и их захватам предъявля­ется ряд требований, определяемых необходимой точностью позициониро­вания, средой, в которой должен работать робот, и другими параметрами (температурой, давлением, траекторией и скоростями перемещения). Исхо­дя из требований, определяется тип привода и его конструктивное исполне­ние. С учетом малой грузоподъемности применяют пневматический и элек­тромеханический приводы. Пневмопривод — для манипуляторов, рабо­тающих при позиционном управлении и обрабатывающих небольшое число точек позиционирования, координаты которых определяются установлен­ными упорами. Для позиционирования пневмопривода в нескольких точках последовательно подключают несколько пневмоцилиндров, использование двух пневмоцилиндров дает четыре точки позиционирования.

Схемы механизмов поворота рабочих органов с использованием пнев­мопривода приведены на рис. 1.21—1.24.

Реечный привод обеспечивает поворот на любой угол (больше чем 360°) и создает высокую плавность хода, поскольку использование двух пневмоцилиндров позволяет одному из них при повороте играть роль тор­моза и выбирать зазор в зацеплении (рис. 1.21).

Кривошипный привод имеет высокую нагрузочную способность, но обеспечивает поворот на угол 120°. Он используется для поворота массив­ных элементов манипулятора при ограниченных углах поворота (рис. 1.22).

Пластинчатый привод компактен, но не обеспечивает достаточно больших моментов. Здесь поворот происходит за счет подачи давления в одну из полостей, образованных в цилиндрической расточке корпуса под­вижной и неподвижной пластинами, уплотненными эластичными манжета­ми. ПР с таким приводом используется для ротации зажима (рис. 1.23).

Для работы в контролируемой среде или высоком вакууме используют­ся манипуляторы, выполненные на основе гибких герметичных трубчатых элементов (ГГТЭ). Простейший ГГТЭ представляет собой трубку эллипти­ческого сечения, согнутую в незамкнутое кольцо. При подаче давления в полость трубки она немного разгибается, при снятии давления вследствие упругости возвращается в прежнее положение. Используя набор таких од-нозвенных механизмов, можно скомпоновать манипулятор с необходимым числом степеней подвижности.

На рис. 1.24 изображен манипулятор на ГГТЭ с двумя степенями под­вижности рабочего органа. При подаче давления в трубку / осуществляется поворот руки манипулятора в горизонтальной плоскости. Трубчатые эле­менты 2 и 4 формируют перемещение захвата 3 в вертикальной плоскости. Захват состоит из двух ГГТЭ, при подаче напора внутрь которых происхо­дит разжим губок, сжимаются губки при снятии давления от действия сил упругости.

Для приводов сверхлегких манипуляторов, работающих в контроли­руемой среде, применяются эластичные звенья, деформация которых опре­деляется подачей давления в их внутренние полости. Манипулятор такого типа содержит несколько трехкамерных участков, расположенных по длине звена. В каждом участке имеется три полости (канала). Набрав несколько

таких участков и соединив необходимым образом их полости, можно, подав давления Р_х, Р₂, Л, добиться требуемых перемещений"* рабочего ор­гана в достаточно широком диапазоне (рис. 1.25). Основной проблемой, возникающей при конструировании таких манипуляторов и ма­нипуляторов на основе ГГТЭ, является борьба с колебаниями, возникающими на участках раз­гона и торможения рабочих органов. Для борь­ бы с этими колебаниями используются элек­тро- и магнитореологические жидкости с управляемой вязкостью. Так, ма­нипулятор / заключается в эластичную трубку 3, между стенками которой залита магнитореологическая жидкость 4, управляемая магнитным полем, создаваемым катушками 2 (рис. 1.26).

При подаче тока в катушки в конце перемещения вязкость жидкости резко возрастает, что приводит к демпфированию возникающих колебаний. В вакуумных манипуляторах также используются металлические сильфоны, герметичные волновые передачи и другие механизмы, осуществляющие передачу движения через упругодеформируемую стенку, применяются и вводы движения в вакуум.

Захватывающие приспособления, используемые в манипуляторах элек­тронной техники, применяют для захвата пластин, кристаллов, корпусов ИС. При удержании пластин и кристаллов основным требованием является минимальное взаимодействие пластины (кристалла) и схвата. Поэтому ис­пользуются вакуумные или струйные схваты.

Вакуумные схваты обеспечивают высокую жесткость удержания, но приводят к нагружению пластины атмосферным давлением и к некоторой ее деформации. Возможны повреждения поверхности со стороны зоны вакуу-мирования, поэтому часто недопустим зажим пластины вакуумным схватом с рабочей стороны (рис. 1.27).

Струйный схват является бесконтактным и применяется при манипу­лировании наиболее ответственными деталями при захвате со стороны ра­бочей поверхности (рис. 1.28). Канал 2, подводящий сжатый воздух, заканчива-

ется наклонным соплом 5, кото­рое формирует плоский поток в зазоре между торцом захвата / и пластиной в направлении окна, образованного двумя ограничи­тельными стенками 4. Благодаря разряжению, возникающему в зазоре при истечении потока воздуха, пластина захватывается и удерживается на некотором расстоянии от торца захвата, причем зазор устанавливается автоматически из условия равновесного по­ложения изделия.

Произвольно захваченная пластина под действием потока перемещает­ся в направлении ограничительных стенок и поворачивается так, что оказы­вается прижатой торцом к ограничительным стенкам 4. Ориентация и бази­рование детали в процессе захвата при отсутствии механического контакта повышает производительность, снижает брак от механических повреждений и позволяет отказаться от дополнительных ориентирующих устройств.