Часть 4. Специальные загрузочные устройства.
Автооператор - автоматическая машина, включающая в себя манипулятор (или манипулятор и устройство передвижения) и неперепрограммируемое устройство управления.
Манипулятор - управляемое устройство, оснащенное рабочим органом и предназначенное для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека, при перемещении объектов в пространстве.
Различают манипуляторы с ручным, автоматическим и комбинированным управлением. Манипулятор с ручным управлением управляется оператором. Манипулятор с автоматическим управлением управляется без участия оператора. Манипулятор с комбинированным управлением управляется как автоматически, так и оператором, причем эти способы управления чередуются во времени.
Автооператоры обычно предназначаются для загрузки заранее ориентированных заготовок в зажимные устройства станков и переноса обработанных заготовок из зоны обработки. Имеются автооператоры для смены инструмента многооперационных станков. Автооператоры обычно являются специальными, т. е. проектируются для вполне определенного обслуживаемого оборудования. Но иногда они имеют менее узкую специализацию и могут работать с различными станками одной и той же группы. Автооператоры работают с объектами в виде тел вращения (типа колец, втулок, валов). Узкая специализация автооператоров позволяет выполнять механизм простым, а поэтому дешевым и надежным.
По конструкции основными являются два базовых типа автооператоров: портальный и встроенный. У портального автооператора одна или две руки установлены на тележке (каретке), перемещающейся по ригелю (траверсе), установка и взятие заготовок осуществляется сверху. Автооператор обслуживает один или несколько станков, его возможности в этом отношении определяются длиной ригеля. В наше время большинство машин такого типа стали снабжать перепрограммируемыми устройствами управления, вследствие чего они перешли в разряд портальных промышленных роботов.
Одновременно с портальными появились встроенные автооператоры, они до настоящего времени сохранили свою самостоятельность и широко распространены. Такие автооператоры обычно устанавливаются на станинах или суппортах станков; вследствие того, что они работают вблизи рабочей зоны (самостоятельными вспомогательными устройствами заготовки подаются также близко к рабочей зоне), механизмы могут быть сделаны малыми по размерам и с малыми ходами. Узкая специализация часто позволяет подавать заготовки в очень удобное положение, тогда манипуляторы автооператоров могут иметь малое число степеней подвижности. Имеются манипуляторы, у которых рабочий орган (он часто называется питателем) имеет одну, обычно поступательную, степень подвижности. Так бывает, например, тогда, когда заготовка подается на ось патрона станка, и ее достаточно протолкнуть вперед, чтобы вставить в патрон.
Однако более распространенными являются автооператоры с двумя степенями подвижности. Три степени подвижности встречаются уже реже. Обычно автооператоры не приспособлены для изменения ориентации объектов или изменяют ориентацию при установке на один и тот же угол (90° или 180°). Если на последовательных этапах обработки требуется переустанавливать заготовку в различных положениях, то нередко устанавливается отдельный механизм с одной степенью подвижности - кантователь, обслуживаемый тем же автооператором.
Рабочие органы автооператоров выполняются с одним, с двумя или даже с четырьмя схватами, причем в одних случаях схваты крепятся на одной раме, а в других - перемещаются самостоятельно.
Приводы большинства автооператоров гидравлические; это целесообразно тогда, когда обслуживаемое оборудование также имеет гидравлические устройства. Двигателями в этом случае являются гидроцилиндры, задающие перемещения прямо на звенья или через простейшие шарнирные механизмы. Меньшее распространение получил пневмопривод. Если допускает компоновка, к простым и надежным конструктивным решениям приводит использование механического привода обслуживаемого оборудования (через распределительный вал или иначе).
Линейные перемещения звеньев автооператоров, установленных на оборудовании, обычно невелики (обычно 0,2 - 0,4 м), скорости перемещений обычно не превышают 0,1 - 0,2 м/с. При этом время цикла 10 - 20 с. Конструкции манипуляторов автооператоров выполняются жесткими, поэтому они могут быть сделаны достаточно точными.
4.1.1. Манипулятор с ручным управлением
Таким манипулятором управляет человек-оператор. Манипулятор имеет приводы, обычно гидравлические и электрические. Манипуляторы с ручным управлением используются, во-первых, когда необходимо поднимать большие грузы, а во-вторых, когда оператор не может находиться в одной среде с манипулируемым объектом, например в воде на большой глубине, в агрессивной среде, в космосе. В первом случае оператор может находиться рядом с захватным устройством, во втором - управление является дистанционным. Различают следующие виды управления манипуляторов: командное, копирующее, полуавтоматическое, супервизорное. При командном управлении оператор кнопками включает приводы, на глаз контролируя выполнение движений. При копирующем управлении оператор перемещает специальную рукоятку, а манипулятор в определенном масштабе (обычно с увеличением) повторяет ее движения. При полуавтоматическом управлении оператор прикладывает к рукоятке усилия, приводы работают так, что скорость перемещения рабочего органа пропорциональна усилию. Супервизорное управление гораздо сложнее: в основном движение происходит автоматически, оператор лишь управляет введением в действие отдельных программ или команд, указывает цели движения.
Отметим характерные особенности манипуляторов с ручным управлением в зависимости от назначения. Манипуляторы большой грузоподъемности, например погрузчики, обычно имеют немного степеней подвижности, привод гидравлический, захватное устройство без подвижных элементов (типа крюка, вил или лопаты), скорости перемещения малые (порядка 0,1 м/с). Конструкции их обычно массивные, внешнее подобие руки не всегда имеет место. Подобные манипуляторы работают во многих отраслях: в металлургии, на транспорте, в машиностроении на разгрузке и сортировке.
Манипуляторы с дистанционным управлением обычно имеют системы копирующего или полуавтоматического управления, число степеней подвижности велико (шесть или семь). Часто такие манипуляторы выполняются двурукими. Одна из наиболее удобных компоновок - когда руки свисают сверху. При этом наиболее удобно наблюдение за движениями манипулятора. Рабочие органы выполняются обычно в виде клещей, но иногда делаются сменными. Привод чаще всего электромеханический, диапазон изменения скоростей достаточно широкий, движения переноса выполняются быстро, наиболее точные - медленно.
Манипуляторы такого типа представляют собой достаточно громоздкие, сложные и дорогостоящие установки, выпускаемые малыми сериями. Они давно используются в атомной, химической и биологической промышленности, но не в основном производстве, а в исследованиях, поскольку манипуляторы работают достаточно медленно.
4.1.2. Сбалансированные манипуляторы
Сбалансированным называется манипулятор с ручным управлением, имеющий систему автоматического уравновешивания рабочего органа вместе с грузом. Они называются также манипуляторами с автоматическим уравновешиванием груза.
Принцип действия таких манипуляторов заключается в том, что автоматически осуществляется только компенсирование силы веса (обычно с помощью пневмоцилиндров, в полости которых подается специально отрегулированное давление), а перемещение уравновешенного объекта задает рабочий. Грузоподъемность таких манипуляторов обычно составляет 100 - 500 кг. Перемещения обычно осуществляются медленно, поскольку рабочему приходится преодолевать инерционность тяжелого объекта.
Сбалансированные манипуляторы заменяют краны, погрузчики и другие подъемные устройства при обслуживании складов, монтаже и демонтаже, разгрузке и загрузке транспорта, упаковке готовых изделий, установке тяжелых заготовок на станки и снятии их.
Сбалансированные манипуляторы бывают подвесными, но чаще они выполняются напольными, иногда на тележках, чтобы их можно было проще перемещать и устанавливать на любом месте. Размеры таких манипуляторов согласованы с ростом человека (высота примерно в 1,5 раза превышает рост), допустимые перемещения по вертикали составляют около 1,5 м, в горизонтальной плоскости - около 2 м.
Сбалансированные манипуляторы не относятся к промышленным роботам, поскольку работают не автоматически, не по программе.
Автооператор
Модель М40
Предназначен для обслуживания металлорежущих станков, кузнечно-прессовых машин, в том числе автоматизации сборочных операций.
Техническая характеристика
Серийное производство с 1984 г.
Изготовитель: страна—Чехия | 
|