Пневматические блочно-модульные системы управления промышленными роботами

Блочно-модульный принцип широко используется также в системах управления промышленными роботами, особенно на базе пневматики, гидравлики и электроники. Пневматические системы программного управления роботами обеспечивают высокую надежность работы системы в производственных условиях, характеризующихся значительными перепадами температуры, повышенной вибрацией, запыленностью и т. п. К блочно-модульным системам управления относятся созданные в СССР пневматические системы типа "Цикл", "УСЭППА", "Старт", "Уни- кус" и другие, а также унифицированная система гидравлических аналоговых и дискретных элементов.

Блочно-модульная пневматическая система управления роботами "Цикл" состоит из типовых унифицированных функциональных блоков. Она включает в себя логические струйные модули, работающие в пассивном режиме, и активные мембранные усилители, повышающие уровень пневматических сигналов по давлению и мощности и одновременно выполняющие логические операции. Струйные модули и усилители, имеющие одинаковые габаритные размеры (26X26 мм в плане) и стандартные цоколи, собираются из унифицированных деталей и состоят из функциональных логических пластин трех наименований, основания с фильтрами на входных отверстиях (для дополнительной защиты от частиц, не отфильтрованных при подготовке воздуха), разделительной прокладки, дроссельной пластины, крепежных винтов. На одной стороне функциональной пластины размещаются два комбинированных логических элемента, на другой - сетка коммуникационных каналов. В модуле комплектуется до трех функциональных пластин, связь между струйными элементами осуществляется через отверстия в функциональных пластинах.

Мембранные двухкаскадные усилители, работающие в режиме повторения и отрицания (усилители давления и мощности), и однокаскадные усилители, работающие в режиме повторения и отрицания (усилители мощности), построены па базе узлов усиления давления, усиления мощности и усиления мощности с инвертированием. Блоки системы, выполняющие логические функции, функции памяти и некоторые счетные операции, позволяют реализовать цикловое программное управление роботами. Система управления состоит из командно-циклического блока (для реализации циклических последовательностей, содержащих до восьми тактов) и блока обегания (для преобразования последовательности импульсов в восьмиразрядное число в унитарном коде). Увеличение разрядности осуществляется за счет последовательного или каскадного соединения нескольких блоков, блоков матрицы (для записи, храпения и выдачи восьми чисел, каждое из которых содержит восемь двоичных разрядов), устройства счета времени (для реализации четырех временных задержек), дешифратора (для преобразования четырехразрядного числа в двоичном коде в унитарный код), универсальной логической схемы (для реализации восьми логических функций различпой сложности - комплектуется восемью типовыми струйными модулями в любом сочетании), функциональных усилителей для реализации 16 двуходовых логических функций ("ДА", "НЕ","И", "ЗАПРЕТ"), вспомогательных усилителей (для усиления пневматических сигналов по мощности в 16 каналах) и блока сравнения (для сравнения по модулю и знаку двух чисел в унитарном коде). У каждого блока, выполненного в виде пневматических печатных плат размером 160×20 n×160 мм (n = 1, 2, 3...), на одной из торцевых поверхностей располагается быстросъемный разъем (для демонтажа блока без нарушения межблочных коммуникаций), а на противоположной - органы местной индикации (для визуального контроля правильности работы и определения места неисправностей). Блоки устанавливаются в каркасы по

направляющим, монтируемым в шкафах, пультах, стойках на поворотных рамах, в которых располагаются также устройства воздухоподготовки, органы управления, индикации и контроля и другая вспомогательная аппаратура. Система имеет следующую характеристику: давление питания 1,4±0,14 кгс/см², мощность выходного сигнала 33,4 × 10^-5 м³/с, диапазон временпых задержек 0,01 .. . 30 мин, дистанционность 300 м, срок службы до 6 лет. Система может работать при температуре окружающего воздуха от +5 до +50 °С и относительной влажности 30-80%.

Универсальная система элементов пневмоавтоматики "УСЭППА-1", позволяющая реализовать любые алгоритмы управления промышленными роботами и другими средствами автоматизации, состоит из пяти групп (аналоговой, дискретно-аналоговой, релейной, сопротивлений и емкостей, ввода и вывода информации), собранных из унифицированных блочно-модульных элементов (используемых также в системе "Старт"). Основные функциональные элементы, являющиеся устройствами мембранного типа и типа заслонки, монтируются на специальных пластинах с внутренними каналами. Их питание осуществляется от общего коллектора или через индивидуальный фильтр. Все элементы, кроме элементов с электрическим сигналом (пневмоэлектро- и электропневмопреобразователи) , могут быть использованы для работы в пожаро- и взрывоопасных условиях при температуре окружающего воздуха ( + 5) - ( + 50)° С и относительной влажности (при температуре +25° С) до 80%.

Универсальный струйный комплекс управления промышленными роботами различного назначения "Уникус" предназначен для оперативного построения на струйных турбулентных логических элементах системы управления роботами. Он может управлять одним или группой роботов автономно либо в качестве звена нижнего иерархического уровня АСУ цеха при групповом управлении технологическим оборудованием. "Уникус" имеет электрические и пневматические информационные входы и выходы для связи с роботом, с обслуживаемым им технологическим оборудованием и со звеньями верхних иерархических уровней АСУ.

Он состоит из станины с наклонным пультом в ее верхней части, снабженным органами управления, индикацией и программным устройством. В средней части станины расположены ряды кассет со струйными турбулентными элементами типа СЛ ("НЕ" - "ИЛИ" на четыре входа), ппевмоусилителями и электропреобразователями. В нижпей части станины находится источник пневмопитания. Комплекс включает 12 герметичных кассет (98×77×200 мм) с 46-струйными элементами СЛ каждая, 4 кассеты - с тремя пневмоусилителями ПФ67-21 каждая, 1 кассету - с восемью электропреобразователями ЭПР-1, 1 кассету - с четырьмя парами пневмопреобразователей ПЭР-38; программное струйное устройство в виде барабана на 58 столбцов и 40 строк с набором штырьков, пересекающих струи преобразователей, и с шаговым пневмоприводом; клавишный механизм с индикаторами на 30 точек; индикатор ИСП-10 на 10 точек; группы с пневмокнопками, пневмотумблерами и позиционными пневмопереключателями, каждая из которых состоит из трех кнопок, двух тумблеров и одного переключателя.

Кроме того, "Уникус" имеет источник пневмопитания струйных элементов, обеспечивающий циркуляцию воздуха низкого давления (~200 мм вод. ст.) через герметичные кассеты по замкнутому контуру, состоящий из электровентилятора (220 В, 150 Вт) и двух фильтров типа ФФП, а также многоточечные пневмо- и электроразъемы для внешних и внутренних связей. Размеры управляющего комплекса "Уникус" 500×320×900 мм, масса 40 кг. Соединение струйных элементов в кассетах производится по схемам типовых логических блоков.