Файл: Учебное пособие Учебное пособие разработано в Омском государственном тех ническом университете.pdf

128 2.2.
Робот с одним схватом (рис. 12.2 б) приносит из ячейки кассеты заготовки на столик у рабочей зоны станка, берет деталь в станке, ставит ее на столик рядом с заготовкой, загружает станок заготовкой, берет деталь и транспортирует ее в освободившуюся ячейку. В такой производственной ситуации траектории прямого и обратного перемещения близки друг к другу и могут быть приняты одинаковыми на значительном протяжении с различием в непосредственной близости от соответствующего оборудования.
3. Робот обслуживает РТК, в котором по условиям общей компоновки
ГПС и планирования транспортных путей в цехе входные и выходные позиции разнесены на значительные расстояния (рис. 12.3). Обычно такая производственная ситуация возникает при обслуживании роботом нескольких единиц технологического оборудования (от 2-х до 6-ти), расположенных в последовательности технологического процесса. а) б)
Рисунок 12.2 – РТК с близко расположенными входными и выходными накопителями

129
Рисунок 12.3 – РТК с удаленными входными и выходными накопителями
Многостаночное обслуживание роботом обычно используется при значительной продолжительности технологических операций, например, при механообработке на токарных или фрезерных станках.
Это наиболее типичный случай, включающий в себя как частные два предыдущих. Именно в таких производственных сценах РТК вопрос планирования траекторий является наиболее содержательным.
Заметим, что в РПК, когда робот является основным технологическим оборудованием (сварка, окраска и т. д.), возникают производственные ситуации либо аналогичные рассмотренным, либо траектория полностью диктуется технологическим процессом, как, например, это имеет место при заданной конфигурации сварочного шва, или когда заготовку, заданной формы следует вырезать из листового материала. В последних случаях траектория не подлежит планированию, а задача сводится к обеспечению наиболее точного воспроизведения заданной траектории за счет определения требуемых законов изменения обобщенных координат методами решения обратной задачи кинематики. В дальнейшем будем рассматривать 3-ий тип производственной сцены, к которому могут быть сведены многие другие, за исключением случаев, когда траектория и ориентация схвата строго заданы на всем протяжении.
Заметим, что оборудование с целью сокращения времени и затрат на транспортирование деталей роботом должно устанавливаться на минимально

130 возможном расстоянии, с расположением мест обслуживания по возможности на одном уровне и на одной прямой или на одной дуге окружности (рис. 12.4).
Рисунок 12.4 – Рекомендуемые схемы расположения оборудования в РТК

131
Рисунок 12.5 – Системы координат ТО и ПР
Ось Z
ТО технологического оборудования направляется вверх, ось Х
ТО
– по направлению к лицевой стороне ТО, тогда ось Y
ТО ориентируется по направлению от j-го оборудования к (j+1)-му (слева направо) по направлению технологического процесса. Инерциальная система координат робота O
p
X
p
Y
p
Z
p связывается с неподвижным звеном 0 робота и ориентируется по ранее изложенным правилам.
Рекомендуется четыре варианта расположения ТО в системе координат робота, при которых углы между осями О
ТО
Х
ТО и О
Р
Х
Р составляют 0º, 90º,
180º и 270º. Это наиболее естественное расположение, обеспечивающее, кроме того, определенную простоту пересчета координат. Однако при необходимости эти системы координат могут располагаться произвольно по отношению друг к другу.
1. Сопряжение схвата с изделием и съем схвата с изделия.
По характеру движения относительно изделия схваты делят на два вида:
Боковые: схват снимается с изделия или одевается на него перпендикулярно направлению съема изделия с оборудования (рис. 12.6а).

132
Такие схваты используются чаще, т.к. они позволяют совместить движение съема схвата с изделия с движением выхода из рабочей зоны.
Торцевые: схват снимается с изделия в том же направлении, что и само изделие с оборудования (рис. 12.6 б). Такие схваты применяют, когда захват деталей за боковые поверхности невозможен из-за их малых размеров, неудобной формы или препятствия со стороны ТО, а также при захвате за внутренние поверхности детали. а) б)
Рисунок 12.6 – Боковые (а) и торцевые (б) схваты
2. Установка и съем изделия с оборудования.
Для большинства типов технологического оборудования характерны три вида ориентации траектории схвата при установке и съеме изделия на/с оборудование:

по оси X
то
: печи, окрасочные камеры, прессы горячей штамповки и т.д;

по оси Y
то
: токарные станки;

по оси
Z
то
: вертикально-фрезерные, плоскошлифовальные, зубофрезерные станки, операции укладки изделий в тару, магазины, загрузочные устройства.

133
Ориентация траекторий съема – установки схвата с/на изделия могут быть и более разнообразными: в зоне положительных и отрицательных значений осей X
j и Y
j
, но всегда в положительной части оси Z
j
3. Ориентация траектории выхода/входа схвата из рабочей зоны.
Ориентация траектории выхода/входа схвата из рабочей зоны может быть по всем трем осям:

выход/вход по оси X
то является наиболее естественным, так как такое направление совпадает с направлением движения, выполняемым оператором при неавтоматизированном обслуживании. Однако при этом зона оператора оказывается занятой.

выход/вход по оси Y
то
, а также в отрицательном направлении осей X
j и Y
j осуществляется реже, т.к. конструкцией оборудования, как правило, не предусмотрено его обслуживание с этих сторон. К преимуществам выхода по оси Y
j и в отрицательном направлении оси X
j относится свободный подход оператора к рабочей зоне оборудования для его настройки, а также при загрузке – разгрузке вручную при отказе робота.

выход/вход по оси Z
то применяется при подвесной установке робота на портале. При напольной установке ПР такой выход может оказаться целесообразным из-за возможного сокращения траекторий, поскольку в этом направлении размеры препятствий обычно невелики.

выход/вход в произвольном направлении, несовпадающим с координатными осями используется при обслуживании ТО несколькими ПР, при применении двуруких роботов, роботов со сферической или сложной полярной системой координат, при малых размерах ПР по сравнению с обслуживаемым ТО. Обычно в этом случае отклонение этих траекторий от естественных осей оборудования незначительно и на первых этапах проектирования такой выход или вход можно считать совпадающим с осями координат ТО.
4.
Ориентация траекторий движения схвата от предыдущего оборудования к следующему.

134
Ориентация траекторий движения схвата от предыдущего оборудования к следующему по техпроцессу осуществляется в общем случае по всем направлениям: при напольной установке ПР чаще используются перемещения по четырем направлениям: в положительном и отрицательном направлениях осей X
j и Y
j
, т.е. уход и подход от одного ТО к другому обычно в таком случае осуществляется в горизонтальной плоскости; при портальной компоновке ПР чаще перемещение ухода – подхода выполняются в вертикальной плоскости – в положительном и отрицательном направлениях оси Z
j
Ориентация движения схвата между оборудованием однозначно определяет ориентацию переносных степеней подвижности ПР, которые выполняют это движение, а следовательно, и ориентацию робота относительно технологического оборудования, то есть ориентацию инерциальной системы координат робота относительно системы координат оборудования.
Как правило, те оси неподвижной системы координат ПР, которые оказываются в горизонтальной плоскости, располагаются либо перпендикулярно либо параллельно оси X
j оборудования, то есть под углами
0 0
, 90 0
, 180 0
или 270 0
При проектировании РТК целесообразно рассматривать различные ва- рианты местных траекторий и выбирать наиболее оптимальные по ряду кри- териев, например, по протяженности траектории, по величине перемещений по обобщенным координатам, по времени перемещения, по числу степеней подвижности, участвующих в реализации данной траектории, по удобству обслуживания оборудования оператором и наладчиком и так далее.
5. Перемещения, связанные со сменой схвата, определяются, в основ- ном, компоновкой рабочей сцены РТК с учетом его производственного назначения.

135
Вопросы к лекции 12:
1. Приведите основные типы производственных ситуаций.
2. Какие частные траектории движения схвата можно выделить при об- служивании роботом технологического оборудования?
3. Какие варианты расположения оборудования рекомендуются в РТК?
4. Каковы характерные виды ориентации траектории схвата при уста- новке и съеме изделия на/с оборудования?
Лекция 13. Использование нескольких роботов в одном РТК.
Межстаночные траектории схватов
13.1. Особенности использования нескольких роботов в одном РТК
Два и более ПР используются в одном РТК в следующих случаях:
1. Один робот не успевает обслуживать оборудование за требуемое время, т.е. ПР не укладывается в заданный такт выпуска деталей.
2. Один ПР не может обеспечить съем и транспортировку детали, например, длинный вал, крыло самолета, корпусные кольца турбин и т.д.
3. Величины ходов одного ПР не достаточно для обслуживания всего
РТК, а модернизация ПР с целью увеличения его зоны обслуживания нецелесообразна.
Возможны различные стратегии обслуживания ТО роботами:

каждый из роботов может обслуживать по мере необходимости любое оборудование. Это наиболее гибкая стратегия, но реализация достаточно сложна и на конструктивно – компоновочном и на программно – алгоритмическом уровнях.

136

обычно на практике используют более простые РТК, в которых все оборудование разбивается на несколько групп так, что каждую из групп может обслуживать один робот. При такой организации РТК передача изделия между участками может осуществляться следующим образом:
1. Непосредственно из схвата одного ПР в схват другого.
2. Через технологическое оборудование: один робот транспортирует изделие на технологическое оборудование – другой от технологического оборудования.
3. На дополнительной позиции передачи.
Первый способ используется редко, так как требует достаточно точного взаимного позиционирования схватов роботов и кроме того при этом должен быть обеспечен захват за различные поверхности изделия, что не всегда возможно.
Второй способ используется чаще других. При этом загрузка ТО производится одним ПР, а разгрузка – другим с последующей загрузкой этим роботом (j+1)-го оборудования (рис. 13.1).
Рисунок 13.1 – РТК с транспортированием изделия через оборудование
Третий способ используется при особо больших расстояниях между ТО
(рис. 13.2), а также в случае, если изделие при передаче с одного ТО на другое должно изменить ориентацию (поворот, кантование, смена технологических баз и т.д.).