![]() |
Датчики для сборкиПрецизионная установка детали при сборке методом сенсорной обратной связиОсновными рабочими этапами автоматической сборки являются: транспортировка, снабжение и энергопитание, сборка или монтаж. Автоматизация первых двух этапов может развиваться традиционно в направлении исторически сложившейся технологии и организации производства. Автоматическое выполнение последнего этапа - сборки при широкономенклатурном мелкосерийном производстве - осуществить средствами только механики оказалось довольно трудно. Сборочные операции разделяются на две основные группы: ввод, введение (например, штыря в отверстие) и соединение. Первая группа операций сравнительно просто реализуется при медленном темпе работы, однако точное выполнение операции (с точностью порядка единиц или десятков микрон) вручную довольно трудно осуществить быстро. Автоматизация установки детали с требуемой точностью была успешно выполнена приблизительно в одно и то же время фирмой Hitachi и Научно-исследовательским институтом "Кикай гидзюцу". За несколько лет до этого в Токийском университете была успешно выполнена операция медленного, плавного введения штыря в отверстие путем использования силовой обратной связи (гл. 3). Характерные примеры выполнения операции ввода штыря в отверстие приведены в табл. 5.2. ![]() Таблица 5.2. Развитие систем автоматической сборки с помощью роботов (на примере выполнения операции введения штыря в отверстие) На рис. 5.85 иллюстрируется разработанный в Научно-исследовательском институте "Кикай гидзюцу" способ ввода в отверстие детали. Последняя зажимается и позиционируется роботом в требуемом положении, а затем вводится в отверстие головкой с пневматическим приводом. Пластина с отверстием установлена так, что может смещаться в горизонтальной плоскости относительно дна и боковых стенок установки благодаря вкладышу, который находится под гидростатическим давлением. Вкладыш удерживается на опорной плите на подшипниках качения и может совершать колебательные движения в горизонтальной плоскости с помощью малогабаритного привода. Обычно осевые линии отверстия и вводимой в него детали не совпадают, поэтому деталь опускается головкой и прижимается к отверстию не соосно. В результате изменения парциального давления жидкости вкладыша, удерживающего пластину с отверстием, перепад давления увеличивается со стороны прижима детали к пластине. Если схема следящего привода собрана таким образом, что разности давлений достаточно, чтобы двигатель привода сработал, пластина с отверстием будет смещаться в направлении пониженного давления, обеспечивая соосность детали с отверстием и автоматическое завершение операции. ![]() Рис. 5.85. Устройство системы прецизионной сборки. 1 - сборочная головка (пневмопривод); 2 - сигнал срабатывания сборочной головки; 3 - сигнал прекращения работы сборочной головки; 4 - двигатель; 5 - промышленный робот; 6 - захват Для определения давления на вкладыш в нем имеются отверстия (четыре на дне, по четыре на левой и правой боковых стенках и по два на передней и задней боковых стенках), в которых установлены датчики давления, однако давление может быть определено даже в том случае, когда задействована только группа датчиков, расположенных на дне. Схема прецизионного управления таким приводом приведена на рис. 5.86. ![]() Рис. 5.86. Блок-схема системы управления прецизионной сборкой При использовании только донных датчиков легко достигается ввод детали в отверстие с допуском по диаметру 5 мкм и смещением осевой линии (несоосностью) 5 мм при размере фаски на отверстии 0,1 мм. Достоинством данного способа является возможность автоматического введения детали в отверстие при сравнительно большой их несоосности. Другой способ прецизионной установки детали (рис. 5.87) , исключает смещение пластины с отверстием в боковом направлении (влево-вправо), однако манипулятор робота, осуществляющий ввод детали в отверстие, имеет возможность управлять перемещением в плоскости XY. Датчик на захвате манипулятора входит в следящую систему вместе с элементами привода перемещения захвата по осям X, Y. Достоинством такого способа является не только установка датчика на захвате, но и повышенная упругость захвата благодаря использованию крестообразных пружин. Такая адаптация к рабочим условиям достигается не захватом, а узлом вкладыша с пластиной, имеющей отверстие. ![]() Рис. 5.87. Способ управления автоматическим введением детали в отверстие Введение детали в отверстие с помощью гибкого механизма захватаВ Институте Дрейпера была разработана аппаратура введения детали в отверстие роботом, захват с датчиком которого имеет повышенную гибкость. Разработка велась с учетом точки зрения, согласно которой для обеспечения прецизионной сборки необходимо не только оснащение захвата датчиком, но и введение специального механизма, обеспечивающего повышение гибкости захвата. Такой механизм был назван механизмом обеспечения гибкости захвата относительно удаленного центра - RCC (Remote Center Compliance). Как следует из рис. 5.87, в ранее разработанных механизмах, обеспечивающих гибкость захвата, при выполнении операции введения детали в отверстие ось разворота вводимой детали проходила через захват. Однако анализ экспериментальных данных перемещения детали при ее введении в отверстие показал целесообразность вращательных перемещений детали относительно центра, лежащего на переднем крае детали или даже в точке перед ним (рис. 5.88). Кинематика перемещения детали на этапах 1-4 (рис. 5.88) свидетельствует о необходимости также в боковом смещении захвата (с вводимой деталью). Это особенно заметно по траектории перемещения детали на этапе 4. Другими словами, требуется механизм, позволяющий выполнять два типа движения (рис. 5.89): вращательное относительно центра, лежащего значительно ниже захвата (рис. 5.89, а), и поступательное в боковом направлении (рис. 5.89, б). Такой механизм (5.89, в и 5.90) получил название механизм RCC. Механизм образован с помощью многочисленных гибких связей и позволяет на первом этапе (извне) адаптироваться к требуемому параллельному перемещению, а на втором этапе (внутри) - к вращательному перемещению относительно удаленного центра. (Механизм, показанный на рис. 5.90, характеризуется наружным центром вращения.) Существенное упрощение конструкции было достигнуто благодаря использованию эластичных соединений из высокополимерных материалов (рис. 5.90). ![]() Рис. 5.88. Последовательность этапов выполнения операции введения детали в отверстие. 1 - подготовка к вводу; 2 - скольжение по поверхности фаски; 3 - введение (частичное) детали в отверстие, 4 - продвижение детали в отверстие (соприкосновение в двух точках) ![]() Рис. 5.89. Перемещения захвата, необходимые при введении детали в отверстие, и механизм, обеспечивающий такие перемещения. а - вращательные перемещения относительно центра, лежащего в непосредственной близости от переднего края захвата; б - продольное смещение в боковом направлении; в - пример механизма, обеспечивающего указанные два типа перемещений. 1 - эластичное звено, допускающее продольное смещение детали в боковом направлении: 2 - соединение с роботом либо сборочным механизмом; 3 - эластичное звено, допускающее вращательные перемещения; 4 - центр перемещений, допускаемых эластичными звеньями (согласованных перемещений) ![]() Рис. 5.90. Пример конструкции RCC с местами соединений из высокополимерных материалов. 1 - соединение с роботом либо со сборочным автоматом; 2 - центр возможного вращательного перемещения; 3 - место соединения из высокополимерных материалов; 4 - соединение с вводимой в отверстие деталью (или инструментом): 5 - центр взаимно согласованных перемещений Недостатком способа RCC является то, что он не работает при несоосности детали и отверстиях более 1 мм. В этой связи значительно большая эффективность и более широкая область применения могут быть достигнуты благодаря совместному применению этого способа с рассмотренными выше способами использования датчиков. Механизм RCC уже нашел применение в захватных устройствах различных роботов. В качестве примера можно привести устройство захвата робота "Сигма" (рис. 5.91), используемого в системе программируемой сборки фирмы IPA (ФРГ). Причем благодаря использованию высокополимерных материалов возможен также и гибкий разворот относительно оси захвата, и таким образом реализуется гибкая связь с пятью степенями подвижности, включая две степени подвижности за счет поступательного перемещения относительно осей X, Y и две за счет вращения относительно этих осей. ![]() Рис. 5.91. Упругий захват из высокополимерного материала с конструкцией, аналогичной RCC. 1 - манипулятор робота; 2 - захват; 3 - ось; 4 - корпус; 5 - пневматический цилиндр; 6 - эластичный материал; 7 - пластина; 8 - ось крепления к захвату; 9 - предохранительный винт; 10 - потенциометр; 11 - пружина: 12 - подшипник. Черным цветом выделены узлы механизма, аналогичного RCC, с использованием эластичных деталей Наличие в механизме RCC подшипников скольжения и пружин обеспечивает эластичность по осевой линии захвата - оси Z. Потенциометр для определения усилия сжатия пружины позволяет рассматривать (и эффективно использовать) этот узел как разновидность датчика усилия. Существенным достоинством и удобством такого механизма, в частности, является сравнительно простая замена инструментов и деталей на манипуляторе. |
![]()
|
|||
![]() |
|||||
© ROBOTICSLIB.RU, 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник: http://roboticslib.ru/ 'Робототехника' |