|
Энергоносителем в этом приводе
является сжатый воздух, посредством которого обеспечиваются передача энергии
и ее преобразование в механическую энергию движения выходного звена
пневмодвигателя, приводящего в движение исполнительные звенья манипулятора
Сжатый воздух для питания пневмопривода обычно вырабатывается компрессорами,
обслуживающими все предприятие либо группу ПР. В централизованных и групповых
системах питания применяют давление 0,5-0,6 МПа, при индивидуальном - до 5,0
МПа, а иногда и выше.
Пневмопривод используют в качестве основного привода промышленных
роботов с цикловым управлением и грузоподъемностью до 20-30 кг. Наряду с преимуществами перед другими типами приводов по таким показателям, как сравнительная
простота и экономичность, надежность и долговечность, быстрота срабатывания,
доступность энергоносителя, пневмопривод имеет ряд недостатков, обусловленных
природой рабочей среды - воздуха, который практически не обладает
смазывающими свойствами, что вызывает сухое трение и повышенный износ
поверхностей трения. Кроме того, пары воды, всегда присутствующие в воздухе,
конденсируются на поверхностях элементов пневмосистемы, способствуя
повышенной коррозии.
Высокая сжимаемость воздуха не обеспечивает без
специальных дополнительных устройств необходимую точность хода и может
вызывать ударные нагрузки в системе из-за накапливания энергии в результате
сжатия энергоносителя. Сжимаемость воздуха исключает также возможность
непосредственной фиксации исполнительных органов в заданных промежуточных
положениях, затрудняет получение равномерных и стабильных скоростей.
Для окончательной остановки звеньев и их фиксации в
заданных положениях обычно используются механические упоры, устанавливаемые
на подвижных частях привода (на штоке пневмоцилиндра) или выходном валу
пневмомотора). А для обеспечения плановой остановки в конце хода и
максимального быстродействия в пневмоприводах применяются специальные
устройства - гидродемпферы, с помощью которых осуществляются гашение энергии
движения и безударное торможение привода. В случаях, когда условие
быстродействия не является определяющим, остановку можно обеспечивать
торможением противодавлением, при котором демпфера не требуется, а торможение
осуществляется посредством подачи воздуха из одной полости двигателя в другую
- противоположную.
Благодаря тому, что конечные положения звеньев
определяются механическими упорами, пневматические приводы роботов с цикловым
управлением отличаются высокой точностью (погрешность позицио- нироёания 0,1 мм и менее), а также повышенным быстродействием (скоростью перемещения до нескольких м/с).
Поскольку в промышленных роботах амплитуды вращательных
движений, как правило, ограничены (например, поворот или наклон
"кисти" манипулятора), обычно применяются неполноповоротные
пневмомоторы. Часто используют схему так называемого поворотного
пневмоцилиндра ( 7.1), в котором поршни 1, расположенные в противоположных
цилиндрах 2, соединены общим штоком с зубчатой рейкой 3, а шестерня 4,
находящаяся в зацеплении с рейкой и связанная с выходным валом, получает
вращательное движение при поступательном перемещении поршней пневмоцилиндров.
При необходимости получения нескольких точек
позиционирования применяют специальные схемы пневмодвигателей ( 7.2).
Например, используют совмещенный пневмоцилиндр ( 7.2,а), в котором корпус 1
за счет действия левого цилиндра 2 при закрепленном штоке 3 может
переместиться на некоторую фиксированную величину х1, а выходной шток 4 за
счет работы правого цилиндра 5 - на величину х2.
В качестве двигателей в пнематических приводах
используются силовые пневмоцилиндры с возвратно-поступательным движением
штока одностороннего и двухстороннего действия, а также поворотные
пневмомоторы (лопастные, шестеренчатые, поршневые и др.), по принципу
действия аналогичные гидравлическим, которые рассмат- оиваются ниже.
Сочетая последовательность и величины этих перемещений,
можно получить четыре различных позиции штока -1, П, Ш и IV.
Другая схема ( 7.2,6) предусматривает наличие в цилиндре
нескольких выходных отверстий (1 - 7) в атмосферу, из которых открывается
лишь одно. Подача воздуха одновременно в обе полости пневмоцилиндра обеспечит
движение поршня и его остановку при перекрытии соответствующего (на схеме -
4) отверстия.
В общем виде пневматический привод включает в себя пневмо-
двигатель, распределительную, регулирующую и вспомогательную аппаратуру. Его
устройство рассмотрим на примере отечественного промышленного робота МП-8,
принципиальная схема привода движения "руки". Пневмопривод состоит
из силового (УС) и тормозного (УТ) устройств. Силовое устройство содержит
силовой элемент-пнввмоцилиндр 1, разделенный рабочим поршнем 2 на две рабочие
полости - поршневую 3 и штоковую 4, шток 5, соединенный с захватным
устройством 6 и угольником 7, взаимодействующим с тормозным устройством и
датчиком обратной связи 8. Тормозное устройство содержит пневмоцилиндр 9,
аналогичный пневмоцилиндру силового устройства, отличающийся тем, что шток
пневмоцилиндра контактирует с угольником посредством фрикционной колодки 10.
Снабжение воздухом пневмоцилиндров осуществляется через распределители 11,
имеющие усилители 12, воспринимающие и преобразующие сигналы, поступающие от
устройства управления (УУ).
Пневмопривод работает следующим образом. При подаче
воздуха по впускной магистрали через распределители силового устройства в
поршневую полость пневмоцилиндра перемещается рабочий поршень со штоком,
захватным устройством и угольником с определенной средней скоростью.
Позиционирование поршня осуществляется противодавлением, т.е. подачей воздуха
в штоковую полость пневмоцилиндра при переключении позиции распределителя,
при этом скорость поршня снижается и составляет 3 - 10% от ее максимального
значения (ползучая скорость).
Непосредственное удержание поршня с захватным устройством
в точкв позиционирования осуществляется тормозным устройством путем подачи
воздуха в поршневую полость тормозного цилиндра, при этом, поршень со штоком,
перемещаясь, воздействует через фрикционные колодки на поверхность угольника,
останавливая его. Вследствие сжимаемости воздуха обеспечить строго заданный
закон торможения и гарантировать остановку поршня точно в заданном положении
практически невозможно, поэтому для повышения точности позиционирования
применены механические упоры, а для смягчения остановки - гидравлические
демпферы (на схеме не показаны).
|