Ю.Г. Козырев

ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА

И ИНСТРУМЕНТЫ

ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Допущено УМО вузов по образованию

в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ)

в качестве учебного пособия для студентов

высших учебных заведений, обучающихся

по специальности «Автоматизация технологических процессов

и производств (машиностроение)» направление подготовки «Автоматизированные технологии и производства»

и по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

УДК 621.396(075.8) ББК 32.88я73 К 59 Рецензенты: В.А. Гречишников, заведующий кафедрой инструментальной техники и технологии формообразования МГТУ «Станкин», лауреат государственной премии РФ, засл. деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, проф., Б.Л. Саламандра, генеральный директор научно-производственной фирмы «Рекупер», в. н. с. института машиноведения РАН, канд. техн. наук Козырев Ю. Г.

К 59 Захватные устройства и инструменты промышленных роботов :

учебное пособие / Ю.Г. Козырев. — М. : КНоРУС, 2011. — 312 с.: ил.

ISBN 978-5-406-00763- описаны конструкции и даны рекомендации по применению захватных устройств, различающихся по принципу действия и предназначенных для комплектования промышленных роботов и манипуляторов с ручным управлением.

Приведена классификация захватных устройств. обобщен опыт проектирования, представлены конкретные примеры конструкций захватных устройств и кинематических схем. Разработана обобщенная методика проектирования и расчета захватных устройств.

Приведены примеры конструкций и применения технологических головок промышленных роботов — устройств и инструментов, обеспечивающих выполнение роботами основных технологических операций: сборки, зачистки, сварки, окраски и т.п.

Для студентов высших учебных заведений и техникумов, а также будет полезно инженерно-техническим работникам машиностроительных предприятий и сотрудникам проектно-технологических институтов, работающих над созданием промышленных роботов и манипуляторов, внедрением их в производство и эксплуатацией.

УДК 621.396(075.8) ББК 32.88я Козырев Юрий Георгиевич

ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИНСТРУМЕНТЫ

ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Изд. № 1844. Подписано в печать 28.01.2010. Формат 6090/16.

Гарнитура «NewtonC». Печать офсетная.

Усл. печ. л. 19,5. Уч.-изд. л. 15,0. Тираж 2000 экз. Заказ № ооо «Издательство КноРус».

129110, Москва, ул. Большая Переяславская, 46, стр. Тел.: (495) 680-7254, 680-0671, 680-1278.

E-mail: [email protected] http://www.knorus.ru отпечатано в оАо «Московская типография № 2».

129085, Москва, пр. Мира, 105.

© Козырев Ю.Г., ISBN 978-5-406-00763-1 © ооо «Издательство КноРус», Любая попытка построить робот — это в первую очередь попытка разработать конструкцию механической руки, чтобы она, подобно человеческой, могла совершать множество разнообразных движений в окружающем пространстве.

Академик И.И. Артоболевский Оглавление Предисловие.................................. ГЛАВА 1. Промышленные роботы. Общие положения 1.1. основные понятия. Термины и определения........ 1.2. Рабочие органы промышленных роботов......... ГЛАВА 2. Предметы производства и захватные устройства промышленных роботов 2.1. Предметы производства.................... 2.2. Захватные устройства: технические требования, основные типы и классификация.............. ГЛАВА 3. Примеры конструкций захватных устройств 3.1. Механические захватные устройства............ 3.2. Захватные устройства для хрупких предметов и объектов произвольной формы.............. 3.3. Притягивающие захватные устройства........... 3.4. Захватные устройства с приспособлениями для выполнения технологических операций....... ГЛАВА 4. Проектирование механических захватных устройств 4.1. Последовательность проектирования........... 4.2. Захватные устройства клещевого типа.......... 4.3. Многозвенные, эксцентриковые и цанговые захватные устройства.................... ГЛАВА 5. Проектирование электромагнитных, вакуумных и аэродинамических захватных устройств 5.1. Притягивающие захватные устройства.......... • Оглавление 5.2. Поддерживающие захватные устройства......... 5.3. Захватные устройства с эластичными камерами.... ГЛАВА 6. Слесарный и сборочный инструмент 6.1. Механизированный инструмент.............. 6.2. Автоматический сборочный инструмент......... ГЛАВА 7. Сборочные технологические головки 7.1. основные типы сборочно-ориентирующих 7.2. Пневмовихревые технологические головки....... 7.3. Многофункциональные технологические головки на основе метода электромагнитного 7.4. Силовые и сборочные технологические головки с наложением ультразвуковых колебаний ГЛАВА 8. Окрасочные пульверизаторы и сварочные аппараты 8.1. окрасочные пульверизаторы............... ГЛАВА 9. Соединение захватных устройств и инструментов с конечным звеном манипулятора 9.1. Установка захватных устройств и инструментов 9.2. Крепление захватных устройств и инструмента..... ГЛАВА 10. Обеспечение безопасности, испытания и приемка 10.1. обеспечение безопасности при работе захватных 10.2. Испытания рабочих органов................ •Оглавление Приложение. ехнические данные отдельных моделей механизированных инструментов П.1. Электрические сверлильные машины.......... П.2. Пневматические сверлильные машины П.3. Электрические шлифовальные машины......... П.4. Пневматические шлифовальные машины П.5. Электрические ножевые ножницы............ П.6. Пневматические ножницы П.7. Электрические резьбозавертывающие П.8. Пневматические резьбозавертывающие машины-гайковерты (давление воздуха 0,5 МПа)... П.9. Электрические резьбозавертывающие П.10. Электрические резьбозавертывающие П.11. Пневматические резьбозавертывающие машины-винтоверты (давление воздуха 0,5 МПа)... П.12. Электрические резьбозавертывающие головки П.13. Пневматические резьбозавертывающие головки П.14. Гидравлические резьбозавертывающие головки Промышленные роботы — универсальное средство комплексной автоматизации производственных процессов, с помощью которого обеспечивается быстрая переналадка последовательности, скорости и видов манипуляционных действий. Поэтому применение промышленных роботов наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного и монотонного труда. особое место занимают роботы в автоматизации операций, протекающих в экстремальных, вредных для здоровья человека или опасных условиях.

Среди проблем, возникающих при внедрении роботов в производство, очевидно, наиболее актуальной является проблема создания рабочего органа, пригодного для решения конкретных задач. Действительно, каким бы «разумным» ни был робот и какими бы двигательными возможностями ни обладал его манипулятор, без соответствующего рабочего органа робот не принесет пользы на производстве.

Манипуляторы промышленных роботов оснащают двумя классами рабочих органов, к которым относятся:

• захватные устройства, предназначенные для фиксации и ориентации предметов манипулирования в целях их переноса и ориентированного установа в заданном месте или перемещения по заданной траектории с заданной ориентацией;

• инструменты и технологические головки — приспособления, выполняющие основные технологические операции (сверление отверстий, зачистку поверхностей, резку, окраску, сварку и т.п.).

Захватные устройства и технологические головки являются важнейшими элементами оснастки роботов и имеют наибольшее (по количеству патентов, авторских свидетельств и т.п.) количество проектных решений, что определяется многообразием как объектов манипулирования, так и выполняемых технологических операций. Выпускаемые промышленные роботы обычно комплектуют набором штатных захватных устройств, но очень редко оснащают инструментами и технологическими головками, предназначенными для выполнения основных технологических операций. При производстве промышленных роботов невозможно учесть все требования, которые к ним могут быть предъявлены при их эксплуатации и, особенно, — требования, предъявляемые к рабочему органу. Поэтому в конкретных производПредисловие ственных условиях часто штатное захватное устройство снимают и на его место устанавливают новый (вновь спроектированный и изготовленный или приобретенный) захват, соответствующий конкретным условиям. Если робот предназначен для выполнения основной технологической операции (сварки, сборки, окраски и т.п.), его оснащают технологической головкой — соответствующим инструментом, который специально проектируют (или модернизируют) для конкретной технологической операции (процесса).

Таким образом, при создании конкретных роботизированных технологических комплексов в реальных производственных условиях инженерам-конструкторам и технологам, часто не имеющим достаточного опыта и знаний в разработке робототехнических средств, приходится создавать новые рабочие органы для промышленных роботов.

Несмотря на то, что рабочий орган (захватное устройство или технологическая головка) является наименее сложной структурной составляющей промышленного робота, его роль в автоматизации конкретной технологической операции исключительно велика, поскольку именно он взаимодействует непосредственно с предметом производства.

Предлагаемое учебное пособие имеет целью ознакомить читателей с различными типами рабочих органов промышленных роботов, с имеющимися конструктивными решениями, с условиями эксплуатации, дать простые рекомендации по их выбору, проектированию и расчету.