Пневматические приводы

В пневмопривод одной степени подвижности входят двигатель, распре­делительное устройство и регулятор скорости. Двигатель может быть поступательного движения — пневмоцилиндр и поворотный. Пневмоцилиндр состоит из гильзы, выполненной из прецизионной трубы обычно с фторопластовой накладкой внутри, поршня с уплотнением, которое име­ет малое трение по фторопласту, и штока. К пневмоцилиндру часто при­строен тормоз, включающийся в конце хода поршня. Поршень со што­ком, который присоединен к нагрузке двигателя, движется под действием сжатого воздуха, подаваемого в полость цилиндра с одной стороны поршня. Полость, расположенная с другой стороны поршня, соединяется при этом с атмосферой для выпуска воздуха, сжимаемого движущимся поршнем. Направление движения поршня со штоком зависит от того, с какой стороны от поршня подается сжатый воздух.

Поворотные пневматические двигатели, применяемые в роботах, имеют ограниченный угол поворота (неполноповоротные двигатели). Их под­вижная часть представляет собой лопасть, укрепленную на выходном валу и расположенную в кольцеобразном корпусе. Внутри корпуса име­ется перегородка, с двух сторон которой получаются полости для возду­ха, разделенные подвижной лопастью.

Распределительное устройство пневмопривода служит для управления подачей воздуха в двигатель. Выполняют его из золотников или клапа­нов обычно с электромагнитным приводом, управляющие сигналы на которые поступают от устройства управления робота.

Регулятор скорости поддерживает заданную скорость движения привода путем стабилизации расхода воздуха, подаваемого в двигатель (напри­мер, с помощью дросселя с обратным клапаном).

Пневматические двигатели работают на сжатом воздухе давлением 0,3— 0,6 МПа. Сжатый воздух поступает на приводы от общего блока пита­ния, который состоит из аппаратуры подготовки воздуха и редуктора. Подготовка воздуха заключается в его очистке от влаги и механических примесей и внесении распыленного масла для смазки трущихся поверхностей в двигателе. Редуктор обеспечивает поддержание определенного давления воздуха на входе привода.

Сжатый воздух на вход блока питания поступает обычно из общей пневмосети предприятия, в которую он подается от компрессора (компрес­сорной станции). В мобильных роботах воздух поступает из баллонов, в которых он находится под повышенным давлением.

Как было указано, в настоящее время подавляющее большинство пневмоприводов роботов имеют простейшее цикловое управление (по упо­рам). При таком управлении привод перемещается из начального поло­жения сразу в конечное, которое определяется механическим упором, установленным на подвижной части привода (на штоке пневмоцилиндра или выходном валу поворотного двигателя). Упор находит на демпфер, который гасит энергию движения, обеспечивая безударное торможение привода. Одновременно с этим прекращается подача воздуха в двига­тель. Демпферы в основном гидравлические, а для маломощных приво­дов — более простые пружинные. Прибегают также к способу торможения противодавлением, при котором демпфер не требуется, а торможение происходит за счет переключения подачи воздуха в момент торможения изодной полости двигателя в другую, выхлопную полость, т. е. встречно движению поршня (или лопасти в поворотном двигателе).

На рис. 4.4 показан один из первых отечественных серийных пневмати­ческих промышленных роботов МП-9С (разработчик — ЦНИИ РТК, производитель — АвтоВАЗ). Робот получил широкое применение на сборочных операциях и для обслуживания прессов.

Рис. 4.4. Пневматический промышленный робот МП-9С

Пневматическая схема робота МП-9С представлена на рис. 4.6. Воздух из магистрали через запорный муфтовый вентиль 1, влагоотделитель 2, ре­гулятор давления 3 и маслораспылитель 5 поступает к электропневмати­ческим нормально закрытым клапанам 7—13. Давление в системе кон­тролируется с помощью технического манометра 4.

Рис. 4.6. Пневматическая схема промышленного робота МП-9С

При включении клапана 7 воздух поступает в пневмоцилиндр 17 схвата. Пальцы схвата сближаются и зажимают деталь. При отключении клапа­на 7 воздух из пневмоцилиндра 17 стравливается в атмосферу и поршень под действием пружины возвращается в исходное положение. При вклю­чении клапанов 8, 10, 12 воздух поступает соответственно к пневмоцилиндрам поворота манипулятора 16, подъема манипулятора 15, выдви­жения захватного устройства 14, а через клапаны 9, 11, 13 и дроссели 6 стравливается в атмосферу. С помощью дросселей 6 регулируется ско­рость поршней пневмоцилиндров и, соответственно, звеньев манипуля­торов.

Устройство управления робота МП-9С выполнено, как уже было отме­чено, в виде отдельной стойки и состоит из 2 частей. В нижней части рас­положены блок подготовки воздуха и электроуправляемые воздухорас­пределители. На боковую поверхность стойки выведены штуцеры для подсоединения к пневмоцилиндрам манипулятора. Верхняя часть содер­жит электронные блоки и лицевую панель устройства. На лицевой пане­ли (рис. 4.7) расположены элементы ручного управления приводами ро­бота и ряд плоских многопозиционных переключателей, на которых набирается программа рабочего цикла робота и технологического обо­рудования. С помощью кнопок Пуски Стоппроизводятся запуск и оста­новка манипулятора в автоматическом режиме. Кнопки Автомати На­ладкапредназначены для включения соответствующего режима работы. Остальные кнопки служат для ручного управления приводами манипу­лятора в режиме "Наладка":

· кнопка Зажим-Разжим— соответственно для сжатия и разжима паль­цев схвата;

· кнопка Вверх-Вниз— для подъема и опускания манипулятора;

· кнопка Выдвижение-Втягивание— для выдвижения и втягивания схвата;

· кнопка Вправо-Влево— для включения поворота манипулятора во­круг вертикальной оси.

Кнопки снабжены сигнальными лампочками, высвечивающими заданные команды во всех режимах работы приводов манипулятора. На многопо­зиционных переключателях, показанных на рис. 4.7 сверху, набирается программа работы робота и другого работающего с ним оборудования. Каждая позиция переключателя соответствует одной команде на пере­мещение какого-либо одного звена манипулятора или одной команде на включение внешнего технологического оборудования. В устройстве управления применены десятипозиционные переключатели, позиции ко­торых соответствуют следующим командам: конец цикла (программы); выдвижение схвата; втягивание схвата; поворот манипулятора вправо; поворот манипулятора влево; подъем манипулятора; опускание манипу­лятора; зажим пальцев схвата; разжим пальцев схвата; пуск технологиче­ского оборудования.

Рис. 4.7. Лицевая панель устройства управления промышленного робота МП-9С