3.1. Типовая схема и элементы пневматического привода

Рассмотрим принципиальную схему пневмопривода промышленного робота МП-9С (рис. 3.1), предназначенного для автоматизации технологических операций установки и снятия деталей при штамповке или других простых сборочных операциях. Грузоподъемность робота - 0,2 кг; число степеней свободы - 3: подъем, поворот манипулятора и выдвижение захватного устройства; точность позиционирования - 0,5 мм. Система управления - цикловая. Рабочее тело - сжатый воздух, потребление от заводской сети с давлением 0,4-0,5 МПа.

Рис. 3.1. Пневматическая схема робота МП-9С: 1 - входной штуцер; 2 - вентиль; 3 - влагоотделитель; 4 - редукционный пневмоклапан; 5 - маслораспылитель; 6 - распределительные устройства

Функционально пневмопривод с цикловым управлением можно разделить на следующие узлы (рис. 3.1):

- блок подготовки рабочего тела (или просто воздуха);

- блок распределения сжатого воздуха;

- блок исполнительных двигателей;

- система передачи сжатого воздуха между устройствами привода.

Сжатый воздух через входной штуцер, вентиль, влагоотделитель, редукционный пневмоклапан, маслораспылитель по пневмолиниям поступает к соответствующим распределительным устройствам. Использование влагоотделителя обусловлено отрицательными факторами, которые оказывает влага в рабочем воздухе на работоспособность пневматических устройств. Конденсируясь на деталях, влага вызывает их коррозию, увеличивает трение на трущихся поверхностях деталей, а при отрицательных температурах способствует уменьшению проходных сечений за счет образования льда на внутренних поверхностях каналов.

С помощью редукционного пневмоклапана производится предварительная настройка давления сжатого воздуха, поступающего к элементам привода. Номинальное давление устанавливается согласно техническим требованиям на данный робот. Маслораспылитель обеспечивает распыление масла, необходимого для смазки перемещающих элементов исполнительного двигателя и распределителей, в потоке сжатого воздуха. За редукционным пневмоклапаном установлен манометр для контроля давления воздуха. В отдельных конструкциях робота предусматривается установка фильтра на входе.

Блок подготовки воздуха является обязательным для промышленных роботов. В одних конструкциях данная схема предусматривается для каждого робота, в других - подготовка воздуха производится централизованно для группы роботов.

Блок распределения сжатого воздуха включает в себя устройства, с помощью которых по заданной программе можно открыть или закрыть доступ сжатого воздуха в рабочие полости исполнительных двигателей. В качестве распределителей служат устройства, где запорным элементом являются золотники или клапаны. Обычно используют пневмораспределители с управлением от электромагнита. Но при определенных условиях (работа в агрессивной и взрывоопасной среде, высокий уровень радиации и др.) используются распределители с пневматическим управлением. Такие устройства выполняются обычно на базе выпускаемых промышленностью универсальных систем типа УСЭППА - универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики.

Для цикловых роботов управление пневмораспределителем осуществляется по двухпозиционному принципу "открыто-закрыто".

Согласно принятым условным обозначениям на схеме распределителя указываются:

- позиции запорно-регулирующего элемента (число квадратов);

- внешние линии связи, подводимые к распределителю;

- проходы (каналы);

- элементы управления.

Канал сообщения изображается стрелкой, показывающей направление потока жидкости или газа в каждой позиции; места соединений выделяются точками; закрытый ход изображается тупиковой линией с поперечным отрезком. Внешние линии подводятся на схеме к исходной позиции. Чтобы представить рабочее состояние распределителя, необходимо мысленно на схеме передвинуть соответствующий квадрат обозначения на место исходной позиции, оставляя линии связи в прежнем положении. Истинное направление потока жидкости укажут проходы рабочей жидкости.

Цифровое обозначение на схеме распределителя: дробное число, где числитель указывает внешние линии распределителя, знаменатель - число рабочих позиций.

В качестве блока исполнительных двигателей привода в данной схеме используются цилиндры с прямолинейным движением поршня одно- или двустороннего действия. На каждую степень подвижности предусматривается исполнительный двигатель, конструкция которого обеспечивает заданные линейные перемещения, скорости и усилия. Захватное устройство также имеет двигатель, который обеспечивает захват детали, удержание при перемещении и освобождение ее после установки в заданной точке.

Подача сжатого воздуха в рабочую полость цилиндра осуществляется через открытое соответствующее распределительное устройство, при этом выход воздуха из нерабочей полости цилиндра в атмосферу осуществляется через другой открытый распределитель.

Рабочий цикл выполняется каждым двигателем в последовательности, которая определяется требованиями технологического процесса. Включение и выключение необходимого распределителя осуществляется по программе, выполняемой управляющим устройством робота.

Регулирование скорости выходного звена двигателя в пневмоприводах выполняется изменением расхода сжатого воздуха на входе или выходе двигателя. Конструктивно это выполняется в виде пневматического дросселя, где проходное сечение можно регулировать в зависимости от требуемой скорости.

Данная схема привода является простейшей, в зависимости от условий и требований эксплуатации она может расширяться за счет новых функциональных узлов и элементов.