2.3. SCHEMELE CINEMATICE ALE BRAELOR ROBOILOR INDUSTRIALI

Construcia i schema cinematic a braelor roboilor industriali este determinat de numrul gradelor de libertate a sistemului de orientare, de structura robotului industrial, tipul sistemului de acionare, cerinele privind precizia de poziionare etc. Braele care lucreaz n sisteme de coordonate unghiulare (figura 2.15 a c) se realizeaz sub forma unor prghii articulate. La captul din fa se fixeaz mecanismul de orientare (articulaia) 4, iar la captul opus sistemul de acionare al mecanismului de orientare 1. Pe corpul braului este dispus fusul de rotaie al braului 2.a) b)

c)

Fig. 2.15

Sistemul de acionare este legat de articulaie cu arborii de transmisie 3 dispui coaxiali (figura 2.15 a, b), paralel unul fa de altul sau nclinai sub un anumit unghi (figura 2.15 c). n cazul n care arborii de transmisie sunt coaxiali sau paraleli motoarele de acionare nu pot fi plasate pe faa frontal din spate a braului. Dou motoare sunt dispuse perpendicular pe axa braului (figura 2.15 a) de o parte i de alta a acestuia sau cu axele paralel (figura 2.15 b) cu axa braului, i numai unul poate fi plasat pe partea frontal. Transmiterea micrii la arborii de transmisie se face cu angrenaje conice (n cazul amplasrii motoarelor electrice de acionare perpendicular pe axa braului) i cu transmisie cu curea dinat (n cazul amplasrii motoarelor electrice de acionare paralel cu axa braului). Dac arborii de transmisie sunt dispui sub un anumit unghi motoarele electrice de acionare se pot amplasa toate pe partea frontal a braului, ceea ce conduce la echilibrarea parial a forelor de greutate n raport cu axa articulaiei braului i elimin elementele de legtur cinematic dintre motoarele i arborii de transmisie.n figurile 2,16 2,19 sunt prezentate scheme cinematice de brae care folosesc pentru acionare cilindrii hidraulici.n figura 2.16 este dat schema cinematic a braului, n care deplasarea liniar realizat de un cilindru hidraulic este transformat n micare circular cu ajutorul unei transmisii cu lan. Sistemul de orientare realizeaz bascularea articulaiei n raport cu axa I-I i rotaia n jurul n jurul axei II-II.

Fig. 2.16

Pentru bascularea articulaiei, micarea se transmite de la cilindrul hidraulic 12 prin lanul 11 la roata de lan 10. De roata 10 este legat roata conic 9 care angreneaz cu roata conic 8. Aceasta este montat pe arborele canelat 7, care cu ajutorul cuplajului cu bile transmite micarea la arborele tubular 6. De arborele 6 este fixat roata conic 13 care antreneaz cu roata conic 15. Aceasta ruleaz pe sectorul dinat fix 14, acionnd asupra arborelui 17 care va bascula articulaia n jurul axei I-I. rotirea articulaiei n jurul axei II-II se face prin transmiterea micrii de la cilindrul hidraulic 24 la lanul 25 i roata de lan 1. De aceasta este fixat roata dinat conic 2 ce angreneaz cu roata conic 3 fixat pe arborele canelat 4 care prin cuplajul cu bile 5, asamblat cu arborele tubular 22 transmite micarea la roata conic 21. Transmisia conic 21-20-19 realizeaz rotaia minii mecanice 18 n jurul axei II-II. Dezavantajul acestei scheme cinematice l constituie imposibilitatea decuplrii cinematice a micrii de basculare de cea de rotaie a articulaiei, din cauza rulrii roii 19 n jurul roii dinate 20 la bascularea articulaiei.

Fig. 2.17n figura 2. 17 este indicat schema cinematic a braului la care deplasarea liniar a cilindrului hidraulic se transform n micare de rotaie cu ajutorul transmisiei cu curea dinat i asigur disocierea micrilor sistemului de orientare.Sistemul de orientare realizeaz bascularea articulaiei n jurul axei I-I i rotirea minii mecanice n jurul axei II-II. Bascularea articulaiei n jurul axei I-I se face n cazul rotirii roilor conice 1, 2 cu aceeai vitez iar, rotirea minii mecanice n jurul axei II-II prin rotirea acelorai roi cu aceeai vitez dar n sens invers. Rotirea minii mecanice n jurul axei II-II se face prin intermediul tijei cilindrului 12 de care este legat cremaliera 13; de corpul 11 a cilindrului este fixat cremaliera 10. Deplasrile cremalierelor sunt sincronizate de roata dinat 8. Cremalierele 10 i 13 rotesc corespunztor roile dinate 7, 14. n interiorul roilor dinate se gsesc cuplajele cu bile 10, 11, care rotesc arborii 4, 16 n sensuri diferite cu aceeai vitez. Pe arborii 4 i 16 sunt fixate roile dinate 3 i 17 care sunt asamblate cu blocurile 1 i 2 i le rotesc pe acestea cu aceeai vitez dar n sensuri opuse ceea ce conduce la rotirea minii mecanice n jurul axei II-II.Bascularea articulaiei n jurul axei I-I se face cu cilindrul hidraulic 5; tija acestuia este legat de arborele pe care este fixat roata dinat 8. Deplasarea roii dinate 8 se transmite cremalierei care se deplaseaz mpreun cu cilindrul hidraulic 12 montat n ghidajele de basculare. Roile dinate 7 i 14 prin cuplajele cu bile 10 i 11 rotesc arborii 4 i 16 n sensuri diferite cu aceeai vitez i prin urmare se vor rotii i blocurile de rotaie 1 i 2 ceea ce asigur bascularea minii mecanice n jurul axei I-I.

Fig. 2. 20n figura 2.20 este dat schema cinematic a unui bra i a sistemului de orientare cu trei grade de libertate. n structura sistemului de orientare sunt incluse trei reductoare armonice. Motoarele ce intr n componena sistemului de orientare sunt dispuse astfel: dou cu axele paralele cu axa articulaiei, iar al treilea este dispus n spatele articulaiei.Micarea de la motorul 1 este transmis prin cureaua dinat 2 la arborele 3. Pe arborele 3 este fixat roata dinat 19 care prin roile 18, 13, 14, reductorul armonic 15 realizeaz rotirea articulaiei n jurul axei III-III.Rotirea articulaiei n jurul axei II-II se realizeaz cu motorul 21.Micarea printr-o transmisie cu curea dinat 22, roile conice 24, 23 se transmite la arborele tubular 10 dispus concentric cu arborele 3. Pe arborele 10 este montat roata dinat 20 care prin roata 11 i reductorul armonic 17 transmite micarea la corpul 16 al articulaiei.Rotirea articulaiei n jurul axei I-I este fcut de motorul 6 printr-o transmisie cu curea dinat 5, roile conice 4, 7 i arborele 9 pe care este plasat reductorul armonic 8 ce rotete corpul 12 al articulaiei.

Fig. 2.21n figura 2.21 este prezentat schema cinematic a unui bra de robot industrial care folosete reductoare armonice, cu dispunerea celor trei motoare de acionare pe partea frontal din spate a braului. Sistemul de orientare realizeaz rotirea articulaiei n jurul axelor I-I, II-II i III-III.Rotirea articulaiei n jurul axei II-II se face prin rotirea roilor conice 1, 2 cu aceeai vitez, rotirea n jurul axei III-III se face prin rotirea acelorai roi n sens contrar cu aceeai vitez.Micarea de la motorul prin legtura cardanic 13, arborele 12, legtura cardanic 11 ajunge la roile 10, 9, reductorul armonic 8 care rotete corpul 7 al articulaiei n jurul axei I-I.Rotirea articulaiei n jurul axelor II-II, III-III este realizat de ctre motoarele respectiv . Micarea de la motorul prin roile dinate 5, 4, transmisia cu curea dinat 6 ajunge la reductorul armonic 3 i roata dinat 2. Micarea de la motorul electric prin legtura cardanic 14, arborele 15, legtura cardanic 16, roile dinate 17, 18, 19, 20, transmisia cu curea dinat ajunge la reductorul armonic 22 i roata dinat 1. n funcie de sensul de rotaie al motoarelor electrice are loc rotaia articulaiei n jurul axei II-II sau III-III.Traductoarele de poziie (TP) din lanurile cinematice ce intr n competena sistemului de orientare se monteaz pe arborele motoarelor sau sunt acionate de acestea printr-o transmisie cu curea dinat (vezi figura 2.20) sau alte mecanisme de transfer (figura 2.16).n structura roboilor industriali din elemente articulate intr lanuri cinematice spaiale deschise i lanuri cinematice spaiale nchise. Roboii constituii din elemente articulate formnd un lan cinematic deschis sunt de tip bra articulat (BA) avnd cu preponderen cuple cinematice de rotaie.Problemele care se cer rezolvate se refer la transmiterea micrilor la nivelul articulaiilor acionate. Datorit unghiului limitat de rotaie n articulaii, se adopt soluiile de transmitere a micrii prezentate n figura 2.22. Astfel n figura 2.22, a se prezint o variant de transformare a micrii de translaie a unei piulie acionat de un mecanism cu urub, ntr-o micare de rotaie. Aceast soluie este ntlnit n cazul acionrilor electrice cu motoare rotative. n figura 2.22 b se prezint o variant de transformare a micrii de translaie a tijei unui motor hidraulic sau pneumatic liniar ntr-o micare de rotaie.

a) b)Fig. 2.22n figura 2.23 se prezint structurile de tip lan cinematic seminchis cu acionare hidraulic sau pneumatic.

a) b) c)

d) e) f)Fig. 2.23

n figura 2.24 se prezint dou structuri ce cuprind un lan cinematic nchis (materializat de un paralelogram deformabil) i dou lanuri cinematice seminchise (fiecare avnd o lungime variabil executate n versiunea din figura 2.22, a i respectiv din figura 2.22, b).

Fig. 2.242.4. SCEMELE CNEMATICE PENTRU SISTEMELE DE ORIENTARE ALE ROBOILOR INDUSTRIALI

Sistemele de orientare ale roboilor industriali se pot clasifica dup numrul gradelor de libertate, dup concurena axelor de micare (cu axele concurente, cu axele neconcurente i pseudosferice), dup dispunerea motoarelor de acionare (la baza robotului, n cuple de rotaie, la captul segmentului ce permite obinerea ultimului grad de libertate) din punct de vedere constructiv (cu transmiterea micrii prin arbori tubulari sau paraleli, cu transmiterea micrii prin curele dinate sau lanuri, cu acionare direct).

a) b)Fig. 2.25

c) d)

e) Fig. 2.25n figura 2.5, ae sunt prezentate schemele cinematice ale unor sisteme de orientare care folosesc roi dinate cilindrice i conice pentru rotirea n jurul axelor I-I, II-II, III-III.Rotaia n jurul axelor I-I, II-II i III-III (figura 2.25, a, c, d) se realizeaz prin rotirea arborilor corespunztori 1, 2, 3. La sistemul de orientare din figura 2.25, b rotirea n jurul axei I-I se face prin rotirea arborilor 1 i 2 n sens contrar, iar rotirea n jurul axei II-II se face prin rotirea arborilor 1 i 2 n acelai sens.n figura 2.25, e este indicat schema cinematic a unui sistem de orientare care are un unghi de ntre axele II-II i III-III ceea ce asigur o zon de lucru mare.