Трипод EXPT — манипулятор высшей категории

Конструкция манипулятора

Трипод EXPT представляет собой электромеханический манипулятор с функциями робототехники для перемещения объектов или инструмента в пространстве. Построенный на базе стандартных электромеханических приводов, он имеет малую подвижную массу, обладает жесткой конструкцией и устойчивым основанием, что позволяет осуществлять перемещения с высокой производительностью и точностью одновременно.

Основой построения конструкции является принцип параллельной кинематики. Это означает, что к выходному звену подходит не одна, а несколько кинематических связей (в случае с Триподом — это углепластиковые тяги), тогда как при последовательной кинематике каждая последующая ось подсоединена к предыдущей (например, антропоморфные роботы или традиционные портальные манипуляторы). Этот принцип дает основной выигрыш: сокращение подвижной массы системы, что, в свою очередь, позволяет достигать высокой динамики и эффективности движения.

Рис. 1. Конструкция Трипода

Манипулятор построен в виде пирамиды, ребрами которой являются три линейных привода с зубчатым ремнем с кареткой (рис. 1). Каждый из них приводится в движение динамичным и точным синхронным сервоприводом. К кареткам линейных приводов крепятся углепластиковые тяги на сферических шарнирах. С противоположной стороны тяги соединяются с площадкой выходного звена. Так реализуется принцип параллельной кинематики. Тогда, управляя взаимосвязанно всеми тремя приводами по определенному закону, возможно осуществлять перемещения выходной площадки в пространстве. Жесткая конструкция и устойчивое основание позволяют добиваться высокой точности перемещений, снизить вибрации, а также оптимально распределять усилия.

При необходимости осуществлять поворот изделий или инструмента, установленных на выходном звене, предусмотрена стандартная опция четвертого поворотного привода. Этот компактный и мощный привод обеспечивает высокую динамику и точность поворота.

Система перемещения

Рис. 2. Система перемещения с универсальным шкафом управления

В состав системы перемещения на базе манипулятора Трипода EXPT обязательно входит универсальный шкаф управления CMCA со встроенными функциями робототехники (рис. 2).

В шкаф входят:

• контроллер 3D-траекторий CMXR;
• контроллеры двигателей CMMP-AS (три или четыре, в зависимости от наличия или отсутствия поворотной оси);
• контроллер безопасности;
• необходимые электротехнические компоненты.

В большинстве случаев Трипод используется совместно с системой технического зрения на базе камеры SBOC. Это позволяет осуществлять захват объектов на лету, а также определять их тип и качество.

Для осуществления крепежа манипулятора необходима рама, которая может быть изготовлена, например, из алюминиевого профиля.

Характеристики устройства

Технические характеристики Трипода EXPT:

• макс. ускорение 110 м/с2;
• макс. скорость 7 м/с;
• повторяемость ± 0,1 мм;
• абсолютная точность ± 0,5 мм;
• точность контурных движений (<0,5 м/с) ± 0,3 мм;
• полезная нагрузка при макс. динамике* 1 кг;
• максимальная полезная нагрузка* 5 кг.

* включая выходное звено (поворотный привод/механический или вакуумный захват).

Применения

Рис. 3. Система укладки на базе Трипода с функциями сортировки и отбраковки

Наиболее типичным применением Трипода является задача вертикальной укладки в коробку, трей, коррекс индивидуальных изделий. Например, для этих целей подходит система укладки на базе Трипода EXPT с функциями сортировки и отбраковки (рис. 3). Такие системы состоят из непрерывно движущегося конвейера с неупорядоченными продуктами, системы технического зрения, перекладчика Трипода, системы отводящих конвейеров и шкафа управления. Данные комплексы характеризуются максимальным быстродействием и гибкостью, минимальным занимаемым пространством и наличием функций сортировки и отбраковки.

Принцип действия системы укладки в коробку

Продукты после технологического или упаковочного оборудования попадают без какой-либо дополнительной группировки или упорядочивания на непрерывно движущийся транспортер. Далее проходят сквозь тоннель технического зрения, где определяется их положение, ориентация по углу, а также вид объекта и годность. В камеру SBOC уже встроены функции обработки изображения, и она выдает сразу понятные для робототехнического контроллера CMXR (который управляет Триподом) данные: координаты, угол, вид объекта. Помимо данных от камеры, контроллер CMXR отслеживает скорость движения ленты подающего транспортера. Этой информации достаточно, чтобы сформировать траекторию движения манипулятора, захватить нужный объект «на лету» и уложить в заданную позицию. Такая система позволяет автоматически производить сортировку и отбраковку негодных изделий.

Нанесение клея

Рис. 4. Система нанесения клея/уплотнения по контуру

Весьма распространены задачи нанесения клея по контуру (рис. 4). Для упаковочной промышленности типичной является задача установки пластиковой крышки-дозатора многоразового использования. Такая задача может быть решена с помощью Трипода следующим образом: крышки поступают в шаговом режиме по конвейеру, затем манипулятор захватывает крышки по одной, переносит на станцию нанесения клея, в это же время подается сигнал на подачу клея. Трипод совершает движение по контуру (клей нанесен), в завершене крышка устанавливается в определенное место на упаковках, которые следуют непрерывно по своему конвейеру.

* * *
Манипулятор Трипод EXPT, построенный по принципу параллельной кинематики, обеспечивает высокодинамичное и точное перемещение в пространстве, что дает возможность повысить производительность оборудования и качество производимых изделий. Трипод построен на базе стандартных компонентов Festo, что обеспечивает экономичное и быстрое обслуживание. Встроенная функция индикации потери тяг позволяет сохранить в целости систему перемещения даже в случае нештатной ситуации на конвейере. Жесткая конструкция и устойчивое основание позволяет использовать Трипод в широком диапазоне применений, сохраняя низкий уровень вибрации при перемещениях. А комплектное решение на базе Трипода EXPT, шкафа управления CMCA и системы технического зрения SBOC позволяет исключить вопросы согласования систем между собой и сократить время запуска до минимума.

Сборочный автомат электромагнитных реле. Два Трипода используются для установки контактов