Festo

«Умные» манипуляторы: быстро и аккуратно

Опубликовано в номере:
PDF версия
Готовые к установке системы перемещения с инновационным ременным приводом обеспечивают сборочные операции с высокой динамикой. Они могут быть использованы везде, где востребовано быстрое, гибкое и экономичное позиционирование. Вакуумный захват по принципу Бернулли позволяет работать бесконтактно с хрупкими предметами.

Требования к системам автоматизации, в состав которых входят робототехнические и мехатронные системы, многообразны и сочетают разноплановые показатели. Все более мелкие партии выпускаемых изделий и возрастающее количество разновидностей продукции требуют сокращения времени перенастройки и снижения себестоимости производства единицы продукции. Кроме того, интеллектуальные системы с использованием, например, технического зрения все чаще применяются в целях повышения качества, это означает, что решение должно быть гибким, т. е. масштабируемым под задачу. Компания Festo разработала две высокодинамичные системы перемещения в виде готовых к установке модулей для удовлетворения указанных потребностей. Высокоскоростные H- и T-порталы были разработаны для задач перемещения и сборочных операций с высокой динамикой для небольших объектов (весом до 3 кг), которые необходимо быстро перемещать и гибко позиционировать (рис. 1). Контроллер управления для робототехники, входящий в состав готового модуля, в сочетании с механическими компонентами, компонентами электропривода и специализированными алгоритмами управления образует кинематическое системное решение.

Festo

Рис. 1. Специальная жесткая портальная конструкция в сочетании с серводвигателями EMMS-AS и контроллерами двигателей CMMP-AS позволяет достичь динамики, недоступной для стандартной портальной системы

 

Высокоскоростной H-портал

H-портал — это экономичная альтернатива роботам-манипуляторам с параллельной кинематикой (дельта-роботам, триподам). Конструкция характеризуется низким центром тяжести, компактностью и простотой. Это означает улучшенный внешний вид линий и экономию места для установки. Таким образом, имеется возможность оптимизировать систему перемещения к специфическим требованиям и оптимальному времени цикла с максимальной динамикой. Также удается уйти от куполо­образного рабочего поля трипода с острыми углами и краями. В отличие от дельта-роботов, рабочее поле может быть адаптировано под любой размер — до 2500×1500 мм с повторяемостью 0,1 мм. Н-портал сочетает в себе динамику системы перемещения на линейных двигателях и стоимость систем на базе зубчатой передачи. В сравнении со стандартными портальными манипуляторами H-портал на 30% производительнее.

 

Линейные и вращательные движения в одном модуле

Линейно-повортный модуль дополняет H-портал еще двумя степенями подвижности и осуществляет линейные и вращательные движения. Две оси модуля могут двигаться независимо, что часто востребовано в сборочных операциях. В дополнение к вертикальному перемещению весьма часто встречаются требования к повороту деталей перед их установкой, что и реализует данный модуль. Кроме того, предусмотрено отверстие для подачи вакуума на выходное звено (захват). Линейно-поворотный модуль способен развивать ускорение 20 м/с2 и скорость до 1,5 м/с. При сочетании этого модуля с механическими или вакуумными захватами возможно перемещать объекты весом до 1 кг.

 

Высокоскоростной Т-портал

Т-портал построен по той же технологии, что и Н-портал. Этот высоко­скоростной модуль предоставляет более высокую динамику, чем обычные двухкоординатные манипуляторы, и также может быть исполнен с любым рабочим полем (рис. 2). Т-портал — очень компактный, к тому же он способен развивать действительно высокие ускорения по оси Z. Максимальное рабочее поле 1000×300 мм по осям Y и Z соответственно, повторяемость при этом 0,1 мм.

Т-портал

Рис. 2. В сравнении с другими перекладчиками pick&place, высокоскоростной Т-портал требует существенно меньше пространства для установки и может быть изготовлен с любым требуемым рабочим полем

Особенности конструкции

Характеристики обоих порталов достигают 5 м/с по скорости и 50 м/с2 по ускорению на всем рабочем поле благодаря особенностям конструкции: два ременных привода подсоединены к поперечной балке с помощью одного замкнутого зубчатого ремня. Ремень приводится двумя неподвижными серводвигателями Festo серии EMMS (сокращение подвижной массы). Эти две особенности (замкнутый ремень и сниженная подвижная масса) и позволяют достигать высоких показателей динамики.

 

Принцип работы

H-портал

Сочетание направлений вращения двигателей создает двухкоординатное плоское перемещение каретки. Поскольку два двигателя приводят в движение одну каретку, их мощности складываются, характеристики улучшаются (рис. 3).

H-портал

Рис. 3. Принцип работы H-портала

Т-портал

Два серводвигателя свободно позиционируют выходной шток высокоскоростного Т-портала в плоскости Y-Z. Последовательность перемещения может быть оптимизирована под конкретную задачу с высокой степенью гибкости (рис. 4).

Т-портал

Рис. 4. Принцип работы Т-портала

На рис. 5 в сравнении показаны технические характеристики высоко­скоростных перекладчиков.

Максимальная нагрузка указана для манипуляторов с базовым количеством приводных осей: для Т- и Н-порталов — 2, для трипода — 3.

Рис. 5. Сравнение технических характеристик высокоскоростных перекладчиков.
Максимальная нагрузка указана для манипуляторов с базовым количеством приводных осей: для Т- и Н-порталов — 2, для Трипода — 3.

Кинематическое системное решение

Основой данных высокоскоростных манипуляторов является контроллер робототехнических систем CMXR от Festo. Он объединяет механические системы, системы электропривода и алгоритмы управления для получения кинематического системного решения. Контроллер CMXR осуществляет управление высокоскоростными перемещениями в трех измерениях. Функциональность контроллера включает 3D-интерполяцию, прямые и обратные кинематические преобразования для трипода, Н-портала и Т-портала, корректировку размера инструмента, выбор системы координат (инструмента, объекта, системы перемещения). CMXR имеет встроенные сетевые интерфейсы для управления сервоприводами и пневматикой и для связи с более высоким уровнем управления. Кроме того, очень часто совмещают высокоскоростные перекладчики с контроллером CMXR с компактной системой технического зрения SBOx, что дает возможность создания решений перекладки для движущихся объектов.

 

Бесконтактный захват

Вакуумный захват по принципу Бернулли в сочетании с подъемно-поворотным модулем (для Н-портала) представляет собой оптимальное решение для перемещения различных хрупких предметов. Такие объекты, как кремниевые пластины или ячейки солнечных батарей, схватываются бесконтактно с помощью создания избыточного давления на захвате совместно с вакуумом на поверхности объекта, которая предназначена для схватывания. При этом плоский объект присасывается к захвату, пока существует равновесие между весом объекта, противодавлением от сопел и усилием потока воздуха, создаваемым ускорением при перемещении манипулятора. Это обеспечивает воздушный зазор в пределах 0,5–3 мм между захватом и поверхностью объекта, т. е. объект захватывается бесконтактно.

 

Применения

Высокоскоростные манипуляторы с параллельной кинематикой H-портал и Т-портал могут быть использованы для широкого круга задач, например:

  • сборочные операции при монтаже электротехнического и электронного оборудования;
  • операции тестирования приборов и проверки на качество элементов солнечных батарей;
  • упаковка и укладка готовых изделий или элементов.

На рис. 6–9 представлены варианты реализации таких задач.

Рис. 6. Операция проверки качества элементов солнечных батарей. Используются H-портал и система технического зрения SBO

Рис. 7. Упаковка разнородных изделий в трей с высокой скоростью

Рис. 8. Сборочный карусельный автомат. Т-портал использован для загрузки и снятия объектов

Рис. 9. Упаковка изделий в коробку с установкой картонный прокладки между слоями

Готовые к установке системные решения

Н- и Т-порталы представляют собой законченные, готовые к установке встраиваемые системы перемещения, в которые входят также и выходные звенья, например бесконтактные, вакуумные или механические захваты. Манипуляторы полностью оттестированы, собраны и поставляются для конкретной машины или линии совместно со всей необходимой документацией и, конечно, полной функциональностью для решения поставленной задачи.

ООО «ФЕСТО-РФ»

+7(495)737-34-87

8 (800) 250-30-50

e-mail: sales@festo.ru

www.festo.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *