Вся электронная библиотека >>>

 Грузоподъемные машины >>>

          

 

Грузоподъемные машины


Раздел: Техника

   

14.2. Грузотранспортные манипуляторы

  

Классификация. В зависимости от способа управления манипулятором все манипуляторы делятся на три группы: биотехнические с ручным управлением; интерактивные со смешанным управлением; автоматические. Манипуляторы с ручным управлением делятся на дистанционно управляемые и управляемые за счет ручного перемещения рабочего органа.

В зависимости от типа задающего (управляющего) органа биотехнические манипуляторы делятся па следующие типы: копирующие, командные, полуавтоматические. В копирующем манипуляторе движение рабочего органа повторяет перемещение кисти руки оператора, а управляющее устройство кинематически подобно исполнительному механизму.

В командном манипуляторе управление осуществляется с помощью кнопок, рукояток и т. д., а рабочий орган кинематически не связан с управляющим. В полуавтоматическом манипуляторе задающая (управляющая) система включает рукоятку, управляющую несколькими степенями свободы, и микроЭВМ, управляющую движениями рабочих органов. Все биотехнические манипуляторы не имеют устройств памяти. Их работой непрерывно управляет человек.

Структурная схема. Такая схема манипулятора включает следующие основные элементы: задающий (управляющий) орган, служащий для образования управляющих сигналов и движений; исполнительный орган (функциональная часть манипулятора), предназначенный для выполнения действий и сигналов от задающего органа; связывающий орган, применяющийся для передачи сигналов и движений; рабочий орган (захват), использующийся для реализации рабочей операции.

Устройство манипуляторов с ручным управлением. ВНИИГ1Т- МАШ разработал ряд конструкций шарнирно-балансирных манипуляторов с электрическим и пневматическим приводом и ручным управлением. Эти устройства выполняют грузотранспортпые операции по перемещению различных грузов. По сравнению с традиционными грузотранспортными средствами (электроталями и т. д.) они обладают рядом преимуществ: отсутствием операций по подвязке грузов; большим диапазоном регулирования рабочих скоростей (от посадочных — 0,005 м/с до транспортных — 0,4 м/с); возможностью манипулирования и точной установки перемещаемых предметов (в том числе и в труднодоступных местах).

Манипулятор состоит из следующих основных элементов: колонны 1\ приводной головки 2\ шарнирной стрелы, состоящей из плеча 3 и руки 4\ головки схвата 5, прикрепленной к руке 4; грузозахватного устройства (схвата) 6. На приводной головке, установленной на опорно-поворотном устройстве 8, смонтирован привод механизма подъема, состоящий из электродвигателя, тормозной муфты, редуктора, реечного устройства, обеспечивающего перемещение головки схвата с грузом в вертикальном направлении. К головке крепится также шарнпрпо сочлененный рычажный механизм (плечо и рука) с закрепленным на руке грузозахватным органом, возле которого установлена рукоятка управления 7, связанная с потенциометром.

Скорость подъема груза является функцией угла поворота рукоятки и массы груза; скорость опускания груза зависит только от угла поворота рукоятки. После прекращения воздействия на рукоятку она автоматически возвращается в нейтральное положение. При этом отключается электродвигатель и замыкается тормоз.

Конструкция головки позволяет использовать различные быстро сменные грузозахватные устройства. Плечо манипулятора смонтировано на подвижных опорах и связано с рейкой, находящейся- в зацеплении с ведомой шестерней редуктора. Оно выполнено в виде трех стержней, два из которых удерживают руку в заданном положении, третий —связан с корпусом. Такая система стержней представляет собой шарнирный пантограф с прямолинейными направляющими. Кинематическая схема этого пантографа, состоящего из четырех попарно параллельных линеек, соединенных между собой шарнирами А, В, С D, показана на  14.4. Точка А (полюс) — неподвижная. В точке F находится исполнительный орган, а в точке К расположено задающее устройство, перемещающееся с помощью катковой опоры вдоль горизонтальной направляющей. При этом точка F движется строго горизонтально. Если обозначить перемещение точки F через Ар, точки К через ДА, то Л/</AF — BF/BD. Поскольку центр тяжести груза не перемещается по вертикали, то оператор, перемещающий груз вручную, расходует силу только на преодоление сил трения в опорных шарнирах.

Недостаток пантографа — тенденция груза к раскачиванию относительно оси подвеса. I ели к пантографу добавить еще 6 звеньев, получим новую конструкцию, дающую возможность крепления груза произвольной формы, центр тяжести которого может не находиться на одной вертикали с осью подвеса.

Рука 3 выполнена в виде четырехзвенпого шарнирного механизма. Соотношения длин стержней 15 и расположение шарниров 4 выполнены так,'что обеспечивается перемещение руки 3 манипулятора по вертикали и горизонтали. Масса руки уравновешивается пружиной 5, установленной в верхнем стержне стрелы. Перемещение руки по вертикали обеспечивается приводом 8, по горизонтали и вокруг оси стойки 10 — вручную с помощью рукоятки 2.

Привод вертикальных перемещений ( 14.6) состоит из электродвигателя 13, передающего движение с помощью клипоремениой передачи 17, червячного редуктора 23 типа РЧУ-80, открытой зубчатой передачи, шестерни 18, рейки 21, которая перемещается на

роликах в вертикальных 12 и шарнирной И направляющих. Крайнее верхнее положение стрелы ограничивают упор и микровыключатель 25, крайнее нижнее — упор и микровыключатель 26. На горизонтальной направляющей 8 шарнирно закреплена направляющая 10, взаимодействующая с микровыключателем 26, отключающим привод при перемещении вниз и встрече с препятствием. Все элементы привода смонтированы на двух щеках 30, соединенных шпильками 29. Угол поворота руки ограничивают упоры 5 и фиксатор 27. Сжатый воздух к захватам / ( 14.5) подводится с помощью шланга 3.

Головка управления ( 14.7) состоит из корпуса 3, в котором установлен вращающийся внешний шток 7; внутреннего штока 7, перемещающегося внутри штока 1 с помощью шестерни 2, соединенной с поворотной рукояткой 13\ пружины 4, настроенной на усилие, соответствующее весу предельного груза; вала 11 и шестерни 5, зубья которой входят в зацепление с зубьями рейки штока 7; зубчатого сектора 10, установленного на валу И и передающего движение на шестерню 9 и планку 8 с постоянным магнитом; кулачка 12,

взаимодействующего с рычагами 14, кулачком 15, закрепленным н корпусе 3", пружин 16, удерживающих планку 5 с магнитом и рукоятку 13 в нулевом (нейтральном) горизонтальном положении; тумблера 6, управляющего работой.

Рукоятка 13 служит для перемещения руки манипулятора по горизонтали вручную и по вертикали при включении привода. К фланцу штока 1 крепятся захваты. При повороте рукоятки движение с помощью шестерни 2 передается штоку 7, шестерне 5, валу II, зубчатому сектору 10, шестерне 9, планке 8.

В зависимости от положения планки ее магнит воздействует на контакты S1—S12, которые обеспечивают малую скорость движения вверх (S1—S3), большую скорость вверх (54—55), малую скорость вниз (56—58), большую скорость вниз (59—510), торможение системы при движении вниз (511—512).

Пульт управления ( 14.8) имеет лампы сигнализации напряжения 1, автоматический выключатель сети 2, кнопку управления 3. Напряжение на электрооборудование подается при установке выключателя 2 в положение «ВКЛ». При нажатии кнопки 3 «Управление» включается лампа включения управления (см.  14.5).

конструктивная схема манипулятора КШ-160М с пневмоприводом. Манипулятор состоит из следующих элементов: стойки 14, на которой закреплена поворотная часть манипулятора /5; корпуса 7, на котором установлен пневмодилиндр 8 н рычажио-шарпирпый механизм. Последний состоит из руки 4, стержня 5, тяги 18, распорки 6, соединенных между собой шарнирами. На конусе стержня 5 закреплен противовес 10. В горизонтальных пазах 16 и вертикальных пазах 13 могут перемещаться ролики шарниров 17 и 12 рычажио-шариирного механизма. Грузозахватный орган подвешивают к проушине / датчика массы 3, расположенного па конце руки 4. Пневмосистему манипулятора включают рукояткой 2. Корпус 7 может осуществлять поворотное движение вокруг вертикальной оси.  

В нерабочем состоянии рычажио-балансирный механизм манипулятора находится в равновесии в любом месте зоны обслуживания. При необходимости поднять груз рукояткой 2 подают дополнительное давление воздуха в пневмоцилиндр, которое обеспечивает разбаланс манипулятора и уравновешивает груз.

Опускание груза обеспечивается движением рукоятки вниз, снижающим давление. При отпускании рукоятки в пневмоцилиндре автоматически восстанавливается давление, а рукоятка и груз остаются в том месте, где была отпущена рукоятка, так как давление, необходимое для уравновешивания груза, автоматически устанавливается датчиком массы 3.

Пневмосхема состоит из следующих основных элементов: блока подготовки воздуха 20, датчика массы груза 3, повторителя-усилителя 13, пневмоцилиндра 18, рукоятки управления 22. Элементы схемы соединяются трубопроводами и вспомогательными устройствами. К последним относятся: поворотная муфта 21, обратный клапан 19, дроссели 8,14,17, сапун 16, клапаны 2, 9, 11, 15, мембраны 5, 12 и т. д. Воздух из сети через блок подготовки 20, муфту 21, обратный клапан 19 подается на входы Л и В датчика массы 3 и по- вторителя-уснлителя 13. Выход последнего соединен трубопроводом с рабочей (нижней но схеме) полостью пневмоцилиндра 18, штоко- вая полость которого соединена через сапун 16 с атмос(|)ерой. Нагрузка от груза, подвешенного к проушине 23, через поперечину 7 и толкатель 6 передается на мембрану 5. Воздух под мембраной 5 через сопло 4 воздействует на клапан 2, который открывает доступ воздуха в выходную часть Б датчика массы 3 и под мембрану 5. Давление иод мембраной 5 увеличивается до уравновешивания нагрузки сверху со стороны груза и снизу со стропы сжатого воздуха.

В момент уравновешивания клапан 2 под действием пружины 1 закрывается. Давление воздуха со стороны Б датчика массы 3 нагружает сверху мембрану 12 повторителя-усилителя 13, толкатель 10, который открывает клапан 9. При этом воздух из полости В проходит в канал Г и в пневмоцилиндр 18, развивая нагрузку на шток последнего, необходимую для обеспечения равновесного состояния рычажпо-шарпнрного механизма с грузом.

При подъеме груза дополнительное усилие оператора, прпло- ложенпое к рукоятке 22, передается на мембрану 5, открывается клапан 2, и давление воздуха на выходе Б датчика массы 3 становится выше давления воздуха в полости В. Открывается также клапан 9, что повышает давление в пневмоцилиндре и обеспечивает подъем груза. При подъеме груза с массой, большей поминальной, срабатывает предохранительный клапан И, ограничивающий давление воздуха на входе усилителя 13. При опускании груза усилие оператора, приложенное к рукоятке 22, перемещает раму 7 вверх и освобождает мембрану 5, которая под давлением воздуха снизу смещается вверх и открывает проход воздуха в атмосферу через внутренний канал сопла 4. Снижение выходного давления датчика 3 открывает клапан 15 повторителя-усилителя 13, давление в нневмоцилиидре падает, груз опускается. Случайное падение давления воздуха в пневмосистеме во время работы манипулятора приводит к закрытию клапана 19, что предотвращает падение груза благодаря наличию в гидросистеме достаточного количества сжатого воздуха. При прекращении подачи воздуха груз медленно (в течение 30... 60с) опускается. Дроссели 8, Урегулируют плавность опускания груза, а дроссель 17 — скорость его подъема.

Применение. Универсальные шарнирпо-балаисирные манипуляторы применяют для механизации транспортно-складских и монтажных работ, грузотранспортных операций при обслуживании ме- иллообрабатывающего оборудования и машин непрерывного транспорта. Грузоподъемность современных шарнирно-балансирных манипуляторов достигает Зт, регулируемая скорость перемещения груза — 0,84 м/с. Преимущества их по сравнению с другими грузоподъемными машинами: жесткое крепление груза на руке; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости; удобство управления и высокая точность установки грузов, что позволяет повысить производительность технологического оборудования при выполнении перегрузочных операций неквалифицированными рабочими.

Так, по данным американской фирмы «KONGO», применение шарнирно-балансирных манипуляторов при выполнении погрузоч- ио-разгрузочных работ на стержневых участках литейного производства вместо обычных кранов и электроталей повышает производительность труда вдвое.

Для полной автоматизации производства серийной продукции разрабатываются новые многофункциональные манипуляторы блоч- но-модульной конструкции грузоподъемностью до 10 т.

портально-модульный манипулятор, предназначенный для выполнения технологических и грузотранспортных операций на предприятиях железобетонных изделий. Манипулятор состоит из пяти модулей: 1 — портала; 2 — горизонтального передвижения; 3— подъема; 4 — ориентации; 5—захвата.

Скорость передвижения по порталу — 0,8 м/с, подъема — 0,5 м/с.

Модуль ориентации может иметь от одной до четырех степеней подвижности, обеспечивающих одно поступательное движение со скоростью 0,2 м/с и до трех вращательных с углами поворота до 180°. Модуль захвата может иметь механический, пневматический или гидравлический привод. Максимальная погрешность позиционирования — ±20 мм, максимальный путь перемещения — 36 м.

Манипулятор управляется дистанционно, работает в трех режимах: ручном — для работы на нестандартных операциях, отработки команд, проверки работоспособности, при вынужденной остановке; полуавтоматическом — при основной работе; автоматическом — с целью повторения рабочего процесса по заданной программе.

Реализация позиционного управления от руки оператора в известных конструкциях ручных манипуляторов достигается специальными системами пиевмо-, гидро- или электропривода, что приводит к усложнению конструкции и его эксплуатации по сравнению с традиционными грузоподъемными машинами (тельферами и т. д.).

кинематическая схема ручного манипулятора с пружинным механизмом уравновешивания груза. Механическая часть манипулятора состоит из шарннрно-балансирной стрелы 1, пружинного механизма 2 с постоянной отрицательной жесткостыо линейно-упругою элемента 4 и привода 3. Такое соединение упругих элементов при соответствующем подборе коэффициентов жесткости дает возможность получить механизм с постоянной силой упругости, не зависящий ог положения груза Постоянная сила упругости определяется начальным натяжением линейно-упругого элемента. Анализ уравнений, описывающих движение элементов привода при переходных режимах, показывает, что введение пружинного механизма уравновешивания груза позволяет минимизировать динамическую нагрузку.

Ручной манипулятор отличается высокой производительностью, хорошей управляемостью, универсальностью применения, простотой конструкции и эксплуатации.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Грузоподъемные машины

 

Смотрите также:

 

Манипуляторы, манипулятор с центрирующими...

Наиболее распространены манипуляторы с центрирующими устройствами. К ним относится ПРД24-2А.

 

Манипулятор. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ...

Механическая система современного робота - его манипулятор - отличается большим многообразием конструктивных исполнений.

 

Бортовые краны-манипуляторы

Бортовые краны-манипуляторы, установленные на грузовых автомобилях, можно применять при погрузке и разгрузке грузов вместо козловых...

 

РОБОТЫ И МАНИПУЛЯТОРЫ. Промышленные роботы....

К промышленным роботам условно относят также манипуляторы с биотехническим (ручным) управлением и манипуляторы с интерактивным управлением...

 

МАНИПУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА - робот манипулятор

Манипулятор содержит пять звеньев, обозначенных цифрами. О, 1, 2, ..., 5. Звенья 0, 1 4 образуют в совокупности манипуля

 

...погрузки объемных грузов – кран-манипулятор

Позволяют осуществлять перевозку грузов с нестандартными габаритами; · манипуляторы грузоподъемностью 7-8 тонн.

 

Компоновочные схемы манипуляторов. Общая компоновка...

манипуляторы, работающие в прямоугольной базовой системе координат, имеющие одинаковое структурное построение П 1 П 1 П...

 

Маневренность манипулятора

Маневренность манипулятора, под которой понимают число степеней подвижности манипуляционной системы при фиксированном положении рабочего органа...