1. Цель работы.

2. Краткое описание промышленного робота ПР-18-2.

3. Эскизы основных элементов конструкции робота ПР-18-2.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. С какой целью в конструкцию робота ПР-18-2 введены демпферы?

2. Почему демпферы не входят в конструкцию кисти?

3. Какие элементы должна иметь рука робота, чтобы осуществлять заданное движение детали (по указанию преподавателя)?

Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА РФ-202

1. Цель работы

Целью работы является изучение назначения, устройства, состава и принципа работы пневматических механизмов поворота, подъема и горизонтального перемещения промышленного робота (ПР) РФ-202, проведение анализа компоновочно-кинематической схемы и реальной конструкции робота.

2. Теоретические сведения

2.1. Назначение, технические характеристики и состав манипулятора ПР РФ-202

Пневматический робот РФ-202 предназначен для автоматизации процессов загрузки-разгрузки технологического оборудования (металлорежущих станков, конвейерных линий, литейных машин, прессов и т.д.).

Технические характеристики ПР РФ-202 приведены в таблице.

Наименование характеристики |	Значение
Грузоподъемность, кг	0.2
Выдвижение, мм	200
Подъем, мм	30
Поворот, град	22
Ротация, град	0-180
Тип привода	пневматический
Рабочее давление воздуха, МПа	0.4-0.6 |
Тип системы управления	цикловая
Потребляемая мощность, Вт	150
Масса манипулятора, кг	375|
Габаритные размеры манипулятора, мм	765*585*268 __

Манипулятор состоит из отдельных модулей, выполненных в виде самостоятельных конструкций. Компоновочная схема манипулятора ПР РФ-202 приведена на рис. 1.

Рис. 1. Компоновочная схема манипулятора

Элементы компоновочной схемы, приведенной на рис. 1, предназначены:

1. Модуль захвата (МЗ) для захвата объектов манипулирования (ОМ);

2. Модуль ротации (МР) для ротации схвата и ОМ;

3. Модуль горизонтальных перемещений (МГП) для перемещений кисти в горизонтальной плоскости;

4. Модуль подъема (МП) для подъема руки робота 1

5. Модуль вращения (МВ) для поворота манипулятора вокруг вертикальной оси;

6. Блок электроуправляемых клапанов (БЭК) для подачи воздуха к модулям манипулятора в соответствии с сигналами, поступающими от системы управления (СУ).

Работа ПР РФ-202 заключается я манипулирования (перемещении, съеме, установке) ОМ, которые обрабатываются на технологическом оборудовании.

Манипулятор перемешается в соответствие с программой, заложенной в СУ.

В процессе работы сигналы в СУ подаются не электропневмоклапаны, которые управляют подачей воздуха.

Функциональная пневматическая схема ПР РФ-202, представленная на рис. 2, содержит следующие блоки:

• блок подготовки воздуха (БПВ);

• блок электрических клапанов (БЭК))

• блок исполнительных двигателей (БИД).

Сжатый воздух через входной штуцер 1, запорный вентиль 2, влагоотделитель 3, регулятор давления 4, маслораспределитель 6 поступает к БЭК.

С помощью регулятора давления 4 производится настройка давления сжатого воздуха, поступающего к элементам манипулятора.

Маслораспределитель 6 обеспечивает распылении в патоке сжатого воздуха масла, необходимого для смазки трущихся элементов исполнительных двигателей и распределителей.

Контроль давления сжатого воздуха, поступающего к устройствам манипулятора, выполняется визуально по манометру 5. Манометр установлен за регулятором давления. БПВ выполняется автономно и входит в комплект манипулятора.

БЭК включает в себя электроуправляемые клапана, с помощью которых по заданной программе можно открывать и закрывать доступ сжатого воздуха в рабочую полость исполнительных двигателей.

В качестве исполнительных двигателей в манипуляторе используются пневмоцилиндры одно- или двухстороннего действия с прямолинейным движением поршня.

На каждую степень подвижности предусматривается исполнительный двигатель, конструкция которого обеспечивает заданное перемещение, скорость и усилие. Регулирование скорости движения модуля подъема осуществляется путем изменения расхода сжатого воздуха на входе или выходе двигателя. Конструктивно это выполняется в виде пневматического дросселя, проходное сечение которого регулируется в зависимости от требуемой скорости.

2.2. Модуль захвата (МЗ)

МЗ, конструкция которого приведена на рис. 3, представляет собой механический схват с двумя жесткими пальцами, совершающими вращательное движение, клиновым механизмом и пневмоцилиндром одностороннего действия.

Внутри корпуса 1 пневмоцилиндра установлен поршень 2, левая часть которого заканчивается конусом. Уплотнение корпуса 1 и поршня 2 осуществляется манжетой 3. Между поршнем и корпусом установлена возвратная пружина 4. На торце корпуса выполнена проушина, к которой крепятся два рычага 5 на осях 13. Каждый из рычагов содержит по одному ролику на оси 6, кроме того к верхнему рычагу крепится зажим 7, к нижнему рычагу – зажим 8, при помощи винтов 9 и 10. Между зажимами на выступающие концы винтов 10 установлена пружина 11.

Воздух к МЗ подводится через штуцер 14 и попадает во внутреннюю полость 12 корпуса 1. Поршень 2 перемещается и конус, двигаясь между роликами рычагов 5, разжимает концы рычагов. Рычаги, поворачиваясь на осях 13, сближаются. Зажимы 7 и 8 при этом так же сближаются, осуществляя захват ОМ.

При стравлении воздуха из внутренней полости корпуса прекращается действие усилия на поршень и возвратная пружина 4 перемещает поршень вправо до упора. При этом прекращается действие усилия конуса поршня на ролики рычагов. Пружина 11, установленная между зажимами, разжимается, раздвигая зажимы.

Рис. 3. Конструкция модуля захвата

2.3. Модуль ротации (МР)

МР (рис. 4) представляет собой лопастной пневмодвигатель двухстороннего действия.

Рис. 4. Конструкция модуля ротации

Фланцы двигателя 1 и 2, стянутые четырьмя шпильками 3 и внутренний цилиндр 4, установленный между фланцами, образуют основной цилиндр. Для герметичности цилиндра на посадочную поверхность фланцев 1 и 2 наносится герметик 5.

Внутри цилиндра движется лопасть 6, выполняющая роль поршня. На выступах лопасти установлены две уплотнительные манжеты 7. Лопасть 6 устанавливается в паз вала 8, с обоих торцев которого выполнены резьбовые отверстия. В эти отверстия вворачиваются специальные винты 9, зажимающие лопасть 6. Винты 9 позволяют регулировать зазоры между лопастью 6 и фланцами 1 и 2. Резьбовые отверстия вала 8 закрыты снаружи пробками 10.

Внутри цилиндра установлен также держатель 11 с уплотнительными манжетами 12. Держатель 11 крепится: к фланцам 1 и 2 штифтом 13, к цилиндру 4 - винтами 14. Держатель 11 и лопасть 6 делят внутреннюю полость цилиндра 4 на две полости, в которые воздух подается через штуцера 15, установленные на фланце 2.

К штуцерам подсоединяются поливинилхлоридные трубки для подвода воздуха.

Упор при движении лопасти 6 осуществляется следующим образом: выходной конец вала 8 имеет уступ 16, выполненный в виде сектора, который при вращении вала 8 подходит к упору 17, закрепленному на фланце 1 двумя винтами 18.

При подводе воздуха через штуцер 15 в одну из полостей цилиндра 4, лопасть 6 с валом 8 вращаются до упора 17, из другого штуцера при этом идет стравливание воздуха, находящегося во второй полости цилиндра.

Вращательное движение МР передается на МЗ. Модуль обеспечивает ротацию схвата на 180 градусов.

2.4. Модуль горизонтальных перемещений (МГП)

МГП (рис. 5) состоит из двух узлов: пневмоцилиндра двустороннего действия и МР 22.

В цилиндре 1 установлен цилиндр 3, выполняющий роль поршня, с двумя манжетами 4, который разбивает внутреннюю полость цилиндра 1 на две полости: левую - слева от манжет 4 и правую - справа от манжет 4.

С торцев в цилиндр 1 вставляются две втулки 5 и 6, которые являются упорами при движении цилиндра 3. Втулка 5 крепится к цилиндру 1 винтами 7, во втулке установлены манжеты и уплотнительное кольцо 8 для обеспечения герметичности соединения. Резьбовая втулка 6 контрится гайкой 9 и герметизируется уплотнительным кольцом 10.

К торцу цилиндра 3 крепится фланец 11 с втулкой 12. Втулка 12 - резьбовая, крепится к фланцу 11 винтами. Фланец 11 фиксируется в цилиндре 3 при помощи шпонки 13.

Внутри цилиндра 3 установлен вал 2, зафиксированный при помощи шпонки 15. Шпонка 15 крепится к цилиндру 3 винтами. При движении цилиндра 3 относительно вала 2 шпонка 15 движется по пазу, выполненному на валу 2на валу 2.

С одного конца в вал 2 запрессована пята с пазом для стыковки с модулем ротации, с другого конца вала в него запрессована втулка 17, которая является направляющей для втулки 12.

Во втулке 17 для герметичности соединения установлена манжета 14 и уплотнительное кольцо 18.

Подвод и стравливание воздуха в цилиндре 1 осуществляется через штуцера 19 и 23. Штуцер 19 крепится к цилиндру 1 осью – вин том 21. На штуцера 19 и 23 наворачиваются гайки 16 для подсоединения к ним поливинилхлоридной трубки. Под штуцера ставятся уплотнительные кольца 24.

При подводе воздуха к штуцеру 19 воздух проходит по отверстию в цилиндре 1 в левую внутреннюю полость цилиндра 1, цилиндр 3 с втулкой 12 и фланцем 11 движется вправо ,из штуцера 23 при этом происходит стравливание воздуха.

При подводе воздуха к штуцеру 23 воздух попадает в правую внутреннюю полость цилиндра 1, цилиндр 3 с втулкой 12 и фланцем 11 движется влево, из штуцера 19 при этом происходит стравливание воздуха.

Цилиндр 1 имеет две нерегулируемые точки позиционирования крайних положениях цилиндра 3. В движущемся цилиндре 3 установлен магнит. В пазы цилиндра 1 установлены два герконовых датчика положения типа КЭМ-2А. При прохождении цилиндра 1 датчик выдает сигнал, подтверждающий приход цилиндра 3 к точке позиционирования. Перемещение МГП составляет 200 мм.

2.5. Модуль подъема (МП)

МП (Рис. 6) представляет собой пневмоцилиндр двухстороннего действия, защищенный резиновым пыльником.

Силовой цилиндр 1, выполненный вместе с нижним фланцем МП представляет собой охватываемую направляющую квадратной формы. Внутри цилиндра 1 движется поршень 2 с двумя уплотнительными манжетами 3. Шток 4 поршня 2 соединен винтами с верхним фланцем 5.

К верхнему фланцу 5 крепится болтами направляющая 6. К этой направляющей 6 болтами 8 крепится вторая направляющая 7, и вместе они образуют охватывающую направляющую квадратной формы

Между направляющими имеются зазоры, в которых находятся подшипники качения 9. Регулирование зазоров между направляющими производится с помощью прокладок 10.

В цилиндре 1 установлены три штуцера 11. Два из них, средний и правый служат для подвода воздуха, а левый – для подвода проводов к герконовым датчикам. Под штуцера 11 ставятся уплотнительные кольца 12, на штуцера навертываются гайки 13 для подсоединения к ним поливинилхлоридных трубок. При подводе воздуха в средний штуцер, поршень 2 движется вверх и поднимает верхний фланец 5 с охватываемой направляющей 7. Из правого штуцера при этом идет стравливание воздуха.

При подводе воздуха в правый штуцер, поршень 2 с верхним фланцем 5 и охватываемой направляющей 7 движется вниз. Из среднего штуцера при этом идет стравливание воздуха.

МП имеет две регулируемые точки позиционирования. Упор при ходе поршня 2 вниз осуществляется втулкой 19 на шпильке, связанной с верхним 5 и нижним 1 фланцами. Упор при ходе поршня вверх осуществляется гайкой, связанной с верхним фланцем 5 при помощи шпильки, на колодке 18, которая соединена с нижним фланцем 1 так же при помощи шпилек 20. Регулировка перемещений осуществляется подкруткой гаек на соответствующих шпильках.

На колодках 14 и 15 установлены герконовые датчики положения 16 и 17 типа КЭМ-2А. На направляющей 6 закреплены магниты, которые при подходе к датчикам положения, подтверждают приход движущегося звена к точке позиционирования.

Величина максимального перемещения МП – 30 мм. Величина регулирования этого перемещения – 20 мм.

2.6. Модуль вращения (МВ)

МВ, конструкция которого приведена на рис. 7, представляет собой коромысловый механизм, преобразующий линейное перемещение штоков двух пневмоцилиндров во вращательное движение МГП на регулируемый угол.

МВ состоит из основания 1, на котором установлены два пневмоцилиндра двустороннего действия 2, коромысло 3 и два демпфера 4.

Снаружи МВ закрыт двумя кожухами 5 и б.

Пневмоцилиндры 2 связаны с основанием при помощи штырей 7, запрессованных в корпус 8, который закреплен на основании винтами 9. Штоки пневмоцилиндров шарнирно связаны с коромыслом 3 через шариковые подшипники 10, закрепленные на осях 11.

Демпфер 4 расположен в корпусе 13. В корпусе 13 имеются отверстия для осей 14, перемещение которых ограничено колодкой 15, закрепленной на корпусе 13. На осях 14 установлена планка 16, в отверстия которой вклеены магниты 17. К корпусу 13 присоединена также накладка 18 с установленными на ней стойками, к которым припаян герконовый датчик 19 типа КЭМ-2А.

Коромысло 3 установлено в подшипниках 20 на оси 21, жестко скрепленной с основанием 1 винтами 12.

Кожух 6 крепится винтом 27 к корпусу 8. Кожух 5 – легкосъемный, он соединен с корпусом 8 планками 22.

МВ работает следующим образом. Воздух одновременно подается в штоковую полость одного цилиндра 2 и бесштоковую полость другого цилиндра 2, поршни которых совершают возвратно-поступательное движение и поворачивают коромысло 3 с присоединенный к нему упором 23 на определенный угол.

Рис. 7. Конструкция модуля вращения

При этом цилиндры 2 поворачиваются вокруг штырей 7. При подходе к конечному положению упор 23 болтом 24 касается колодки 16, которая связана со штоком демпфера.

Дискретное регулирование угла поворота осуществляется заменой упора 23, связанного с коромыслом 3 винтом 25 и шпилькой 26. Плавное регулирование угла поворота в небольших пределах производится вращением болта 24, законтренного гайкой 28.

2.7. Демпфер

Гидравлический демпфер, конструкция которого приведена на рис. 8, предназначен для обеспечения безударной остановки МВ при подходе к упорам.

Цилиндр 1 демпфера разделен перегородкой на две сообщающиеся полости, в одной из которых расположен шток с поршнем 2, в другой – поршень 3. Цилиндр 1 установлен в корпусе 4 и поджат гайкой 5. Пружинная шайба 9 предотвращает самопроизвольный поворот цилиндра 1.

Цанга 6 цилиндра 1 служит для регулирования жесткости пружины 14. Гайка 8 сжимает цангу 6.

Пружина 13 предназначена для начального поджатия пружины 7. Проточки 11 служат дли предотвращения заклинивания штока 2 при прогибе пружины 7.

Демпфер работает следующим образом. Усилие от пневмоцилиндров МВ передается на шток 2 демпфера, который перемещается вправо и вытесняет масло из левой полости в правую, постепенно перекрывая отверстия 10 в цилиндре 1, уменьшая тем самым площадь поперечного сечения перетекания масла в направлении перемещения штока 2. Часть масла возвращается через отверстие 13 в штоке 2 и увеличивает поджатие пружины 7. Попадая в правую полость демпфера, масло перемещает поршень 3 вправо, сжимая пружину 14. Таким образом, чем дальше перемещается шток 2 вправо, тем сильнее возрастает усилие сопротивления этому перемещению.

При прекращении действия силы на шток 2, пружины 7 и 14 возвращают поршни 2 и 3 в исходное положение. При постепенной утечке масла область работы поршня 3 смещается в направлении перегородки.

Степень демпфировании можно увеличить или уменьшить вращением цанги 6, которая поджимает пружину 14.