Промышленные роботы манипуляторы

Промышленные роботы манипуляторы

Промышленные манипуляторы – это подъемные системы, предназначенные для автоматизации ручного труда на производстве. Они применяются при необходимости перемещения тяжелых грузов или когда нужно точное позиционирование груза в пространстве.

Манипуляторы позволяют минимизировать риск производственных травм и профессиональных заболеваний опорно-двигательного аппарата рабочих и значительно увеличить производительность труда как на отдельных участках, так и на производстве в целом.

Виды, типы и категории

Промышленные роботы-манипуляторы классифицируются по нескольким признакам.

По виду выполняемых операций различают:

  • производственные – выполняют операции технологического процесса;
  • подъемно-транспортные – осуществляют перемещение грузов;
  • универсальные – выполняют как основные (производственные) операции, так и вспомогательные.

степени свободы Промышленные роботы манипуляторыПо количеству степеней подвижности. Манипуляторы имеют от трех до шести степеней подвижности в зависимости от выполняемых функций. Три степени позволяют выводить концевую точку манипулятора в любую точку рабочей зоны. Еще три степени необходимы для выполнения в рабочей зоне операций ориентации точки в пространстве. Более шести степеней подвижности необходимы для преодоления препятствий.

По способу управления манипуляторы:

  • биотехнические – требуют непосредственного участия оператора на всем протяжении технологической операции. Оператор задает поочередно все движения манипулятора отдельно по каждой степени подвижности;
  • автоматические – управление без участия рабочего. Нужна только предварительная наладка системы и создание управляющей программы.

По виду базовой системы координат:

  • система координат робота манипулятора

    угловая система координат

    прямоугольная или декартовая система координат. Имеет 3 степени подвижности, поступательные, направление перемещении – взаимно перпендикулярное. Состоит устройство из рамы (балочная конструкция), каретки и перемещаемой относительно нее стойки («руки»). Такие системы удобно применять в ограниченных условиях и в работах, сопряженных с высокой точностью позиционирования груза. Но широкого применения они не получили, т.к. при небольшой рабочей зоне имеют достаточно массивные габариты.

  • полярная (сферическая) система координат две вращательные перпендикулярные степени подвижности и одну поступательную. Представляет собой вращающуюся колонну, поворотную каретку и «руку», перемещающуюся по каретке поступательно. Система громоздка и требует сложного управления, но получила широкое применение благодаря универсальности и большего обслуживаемого пространства по сравнению с прямоугольной СК.
  • ангулярная или угловая система координат. Имеет три вращательные степени подвижности. Состоит из узлов наподобие руки человека: вращающийся корпус («туловище»), к которому шарнирно прикреплено «плечо», а к нему таким же образом крепится «локоть». Обладает пониженной жесткостью при позиционировании (нужны специальные меры для повышения точности манипулировании), требует очень сложного управления, но имеет возможность обслуживать наибольшую рабочую зону, не нуждается в больших площадях для размещения. Широко используется при проведении покрасочных и сварочных работ.

По грузоподъемности различают сверхлегкие (менее 1 кг), легкие (менее 10 кг), средней грузоподъемности (до 200 кг), тяжелые (менее 1 т) и сверхтяжелые (от 1 т) манипуляторы.

Исходя из способа подвешивания груза:

  • с автоматической балансировкой массы – датчики подают сигнал на блок управления, который анализирует данные и подает обратный сигнал исполнительному механизму.

Выпускаются электромеханические и пневматические. Электромеханические устройства оборудованы электронным управлением на основе микропроцессора. Главное отличие такого механизма в том, что интеллектуальная система постоянно анализирует изменение массы груза.

Манипулятор-пантограф

Манипулятор-пантограф

Пневматические устройства приводятся в действие за счет сжатого воздуха, который подается компрессором. Уравновешивание груза происходит путем изменения давления воздуха в пневмоцилиндрах. В том случае, если подача энергоносителя (воздуха) прекращается по каким-либо форс-мажорным обстоятельствам, уже поднятый груз будет плавно опущен за счет воздуха, оставшегося в системе. Этим обуславливается высокая безопасность современных устройств по перемещению грузов.

Манипулятор-пантограф по принципу действия относится к пневматическим устройствам. Управляется микропроцессором и совмещают в себе плюсы пневматических и интеллектуальных устройств. Также обладает системой балансировки веса, благодаря которой способен приспосабливаться к изменению массы груза в течение технологического процесса.

  • манипуляторы с предварительной установкой веса

Подъемник-манипулятор с вакуумным механизмом. Перемещает преимущественно небольшие по объему грузы, такие как мешки, коробы и прочие за счет вакуумного захвата.

Пантограф пневматический на основе рычажного механизма уравновешивает груз за счет пневмоцилиндра. Подходит для перемещения грузов с центром тяжести, смещенным относительно рычага.

В зависимости от разновидности несущей конструкции манипуляторы подразделяются на стационарные и перемещаемые.

Стационарные

Напольные манипуляторы наиболее распространенные на сегодняшний день, так как достаточно просто монтируются. Опора в виде колонны жестко фиксируется непосредственно к полу. В ней предусмотрены минимум 4 отверстия для крепления с помощью болтовых соединений. Установка должна осуществляться на ровную поверхность, основание бетонное или железобетонное.

Также можно предусмотреть возможность переноса, если смонтировать манипулятор на отдельное основание – опорную переносную платформу. Могут выпускаться с проушинами для перемещения с помощью вилочного погрузчика. Установка допускается непосредственно на фундамент или другое неподвижное основание. Высота устройства зависит от высоты помещения и от величины перемещаемого груза.

манипулятор робот полвеснойМанипуляторы подвесные целесообразно использовать в том случае, если пространство для работы ограничено. За счет крепления устройства к потолку или к потолочным опорам значительно экономится рабочее пространство.

Неподвижное крепление к потолку осуществляется через фланец с отверстиями, при помощи болтовых соединений. Для перемещения манипулятора используется подвижная каретка и подвесной рельсовый путь. Он фиксируется на несущей опоре за счет стержней и подвесов, представляет собой 2 профиля, скрепленные ребрами жесткости. Соединения болтовые.

Перемещаемые

В том случае, если необходимо присутствие манипулятора в разных частях большого производственного цеха, приобретают перемещаемый манипулятор. Потолочные мобильные устройства монтируются на крановые конструкции, монорельсовые или однобалочные.

Механизмы на основании, которое движется по полу благодаря приводным моторам или  имеет ролики для перемещения по рельсам.  С электрическим или пневматическим питанием.

Технические характеристики

liftronic_colonna_350Промышленные манипуляторы Liftronic, самобалансируемые электрические:

  • степень защиты от воздействия окружающих факторов по ГОСТ14254-96 – IP По желанию заказчика выбирается степень защиты IP 55;
  • рабочая температура от 0 до 40о С;
  • максимальная грузоподъемность 320 кг;
  • максимальная скорость подъема 0,9 м/с (без учета нагрузки);
  • потребляемая мощность 700Вт.

Области применения

Большое распространение промышленные манипуляторы получили на автомобильных заводах. Именно там существует необходимость перемещения крупногабаритных деталей кузова,  которые также отличаются значительным весом. Также манипуляторы позволяют четко ориентировать деталь или заготовку в пространстве, используя минимум физической силы оператора.

Устройства малой и средней грузоподъемности используют преимущественно для выполнения манипуляций, связанных с точным позиционированием деталей в пространстве, например, при сборке автомобилей. Это достигается благодаря тому, что система управления расположена непосредственно на устройстве захвата груза и позволяет оператору пользоваться манипулятором, словно своими руками. Еще один плюс таких устройств – относительная простота в управлении – нет необходимости проходить специальный курс обучения.

Преимущества

Применение в производстве роботов-манипуляторов позволяет значительно сократить производственные расходы. Они могут работать в условиях, очень вредных или недоступных для человека, например, под водой, в химической среде или в открытом космосе. Происходит существенное снижение затрат на заработную плату, снижаются страховые и пенсионные отчисления, нет необходимости оплачивать больничные и отпускные, ведь роботы не болеют и не устают.

Также можно снизить затраты на организацию рабочего места, в частности, на освещение, которого роботу требуется несколько меньше, чем человеку на аналогичных производственных операциях. Также снижается потребность в отоплении.

Недостатки

Главный недостаток таких механизмов это конечно их высокая стоимость. Хотя за счет вышеупомянутого снижения затрат и повышения выпуска продукции по сравнению с ручным трудом установка манипулятора окупится, не все предприятия могут позволить себе единовременно сделать такие существенные вложения в модернизацию и механизацию производства.

Второй минус в том, что, хотя роботы-манипуляторы производятся фирмами, тщательно следящими за качеством своей продукции, они все же могут сломаться. Ремонт такого оборудования должен производиться высококвалифицированными специалистами, содержать которых на производстве не всегда целесообразно. Поэтому приходится обращаться в сервисные центры, находящиеся порой на другом конце страны или за границей. Это стоит немалых денег и приводит иногда к длительным простоям оборудования. Но, в основном, это касается роботов с числовым программным управлением.

Манипуляторы, используемые в промышленности, отличаются высокой надежностью, пневматические элементы, которые приводят механизмы в действие, имеют ресурс в несколько миллионов циклов.

Разнообразные функции и модификации позволяют применять их практически в любых условиях производственного процесса, поднимать и перемещать хрупкие или опасные грузы, крупногабаритные и нестандартные. Большинство узлов, входящих в состав механизмов манипуляторов, выпускаются серийно и приведено к единому стандарту.