Разработка и расчет параметров промышленного робота

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Промышленный робот - автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и (или) технологической оснастки. Перепрограммируемость -- это свойство робота управляющую программу автоматически или оператором.

Существуют роботы, которые попеременно управляются то оператором, то автоматически. В них имеется устройство памяти для автоматического выполнения отдельных действий.

Применение ПР в значительной степени решает вопрос развития комплексной автоматизации производства с возможностью его быстрой переналадки на выпуск нового вида продукции. ПР освобождает рабочего от неквалифицированного монотонного и вредного для здоровья труда, улучшает условия безопасности рабочих.

Применение ПР позволяет повысить производительность труда в 2-3 раза, увеличить сменность работы оборудования и улучшить ритмичность. Сегодня ПР в машиностроении выполняют погрузочно-разгрузочные, транспортно-складские работы, обслуживают станки, прессы, литейные машины и т.д., а также они могут выполнять сварочные, сборочные, контрольно-измерительные, окрасочные и другие основные операции.

Роботизация удовлетворяет большинству требований и имеет следующие достоинства по сравнению с обычными способами автоматизации механообрабатывающего производства: способствует развитию унификации средств технологического оснащения и методов управления производственными системами; способствует более широкому применению принципов типизации технологических процессов и операций; обеспечивает большую гибкость производственных систем; снижает затраты на проектирование и изготовление оборудования для автоматизированных производств, так как в РТК можно применять универсальные промышленные роботы, серийно выпускаемые промышленностью; РТК достаточно легко объединяются с АСУ ТП и АСУП. Помимо этого роботизация в ряде случаев является единственно доступной и быстро осуществимой формой автоматизации процессов механической обработки деталей.

ПР широко применяют в горнодобывающей, металлургической, нефтяной и других отраслях промышленности. Их используют в медицине, в сфере обслуживания, при исследовании океанов и т.д. Во всех случаях ПР позволяют автоматизировать в их основе производство со всеми вытекающими отсюда технологическими, организационными, психологическими и социально-экономическими аспектами.

1. Описание заготовки детали

Обрабатываемая деталь - зенкер, изготавливается из материала Сталь Р6АМ5 ГОСТ 19265-73 с высокой прочностью, вязкостью и прокаливаемостью.

В качестве заготовки используется прокат. Размеры заготовки: D=20 мм, L=232 мм .Масса заготовки - 0,6 кг.

Заготовка имеет форму тела вращения.

2. Требования к конструкции заготовки детали, предназначенной для обработки в РТК

С помощью роботов, особенно в условиях среднесерийного производства, целесообразно автоматизировать установку-снятие и межстаночное транспортирование простейших типов деталей. Детали должны быть такими, чтобы их можно было группировать по конструктивно-технологическим признакам. Это позволяет применять групповую форму организации производственных процессов, типизацию технологических процессов обработки, а также использовать однородное основное и вспомогательное оборудование. Они должны иметь ярко выраженные технологические базы и признаки ориентации, позволяющие организовать транспортирование и складирование деталей в ориентированном виде с использованием стандартизованной оснастки.

Детали должны иметь однородные по форме и расположению поверхности для базирования и захвата, позволяющие без дополнительной выверки устанавливать детали в рабочую зону обрабатывающего оборудования, где для их базирования и закрепления должна использоваться универсальная технологическая оснастка.

Конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возможность надежного захватывания, удержания и переноса ее с помощью ПР. При группировании деталей по конструктивно-технологическим признакам следует предусматривать минимизацию номенклатуры захватных устройств и возможность применения широкодиапазонных захватов. При переходе от манипулирования одним типоразмером деталей к другому, в пределах обработки в составе одной РТС должно быть минимальное число смен захватных устройств и переналадок ПР.

Манипулирование деталями сложных конфигураций с разнообразными формами и расположением базовых поверхностей (вилки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т.п.) в условиях многономенклатурной обработки требует создания специальных установочных, базирующих и захватных устройств.

Применение ПР для установки-снятия со станков деталей подобных типов экономично только в условиях массового и крупносерийного производства.

Для механической обработки на РТК рекомендуются следующие детали: гладкие и ступенчатые валы (прямоосные и эксцентриковые) диаметром до 160 мм и длиной до 2000 мм; диски, фланцы, кольца, гильзы и втулки диаметром до 400 мм и длиной до 250 мм; плоские и объемные детали простейшей формы (планки, крышки, шпонки, угольники, коробчатые детали и т. п.) размерами 1000x1000 мм.

Поскольку при выборе ПР определяющим фактором является его грузоподъемность, важным показателем обрабатываемых на РТК деталей становится их масса, рекомендуемые значения которой составляют 1-250 кг для деталей типа тел вращения и 1-500 кг для плоских и объемных деталей.

3. Требования к основному технологическому оборудованию, предназначенному для обработки в РТК и его основные технические характеристики

При выборе станков, рекомендуемых для встраивания в РТК, следует руководствоваться определенными критериями, основные из которых следующие.

Распространенность и перспективность станков, выпускаемых серийно, а также планируемых к серийному выпуску. Целесообразно также создавать РТК на базе широко распространенных в машиностроении моделей станков, имеющихся на данном предприятии.

Возможность реализации заданного технологического процесса обработки типовых деталей в условиях разной серийности их выпуска. Исходя из этого рекомендуется включать в состав РТК следующие станки - полуавтоматы, предназначенные для обработки деталей из штучных заготовок: токарные патронные и центровые; токарно-револьверные; токарные многорезцовые и многошпиндельные; токарно-лобовые; фрезерно-центровальные и подрезные центровальные; вертикально-сверлильные; круглошлифовальные станки; шлицефрезерные и шлицешлифовальные; шпоночно-фрезерные; протяжные; резьбофрезерные и резьбошлифовальные; отделочно- расточные станки; зубообрабатывающие; агрегатные (состоящие из унифицированных узлов).

Размерные параметры станков. Поскольку РТК создаются в основном для обработки изделий массой до 500 кг, в состав комплексов рекомендуется включать станки, имеющие следующие параметры: диаметр обрабатываемой детали при установке над станиной Dy до 320 мм и расстояние между центрами до 2000 мм- для центровых станков (токарных, круглошлифовальных и др.); Dy до 630 мм- для станков токарных патронных, внутришлифовальных, зубообрабатывающих; размер стола в плане длина до 1600 ширина до 630 мм- для сверлильно-фрезерно-расточных станков с прямоугольными столами; диаметр стола до 2000 мм- для станков с круглыми столами.

Уровень автоматизации станка - основной критерий, определяющий возможность включения станка в состав РТК. Чем выше уровень автоматизации, тем с меньшими конструктивными переделками возможен переход станка на работу в автоматическом режиме, в комплексе с ПР; при этом станок может быстро переналаживаться на обработку нового изделия. Следует также учитывать степень автоматизации вспомогательных операций (контроль деталей, отвод и подвод заграждений, вывод стружки и др.). поэтому в состав РТК рекомендуется включать станки с ЧПУ и цикловыми программным управлением и станки полуавтоматы.

Совместная работа станков с ПР требует доработки электрической схемы станка в целях обеспечения обмена необходимой информацией между станком и ПР.

Требования к станкам, включаемых в состав РТК.

Станки, включаемые в состав РТК, должны обеспечивать: автоматический зажим и освобождение детали на станке; точное и надежное базирование детали в установочном приспособлении станка; отделение отходов (стружки, шлама) от детали в процессе резания и механизированное удаление их из зоны обработки; автоматизацию контроля отдельных параметров детали в процессе обработки; автоматизированную смену инструмента в процессе обработки; связь систем управления и электросхем станка и ПР, обеспечивающую полностью автоматический цикл работы в РТК; возможность безопасного и беспрепятсвенного доступа руки ПР в рабочую зону станка в процессе загрузки-разгрузки последнего; автоматизацию перемещения ограждения; надежность работы станка и всего РТК.

Кроме того, станки должны быть укомплектованы легко переналаживаемой технологической оснасткой, обеспечивающей точное базирование и надежное крепление деталей в широком диапазоне их размеров в процессе обработки.

Для возможности стыковки с ПР необходимы следующие виды модернизации станков:

автоматизация зажима и освобождение изделий на станке, изменение электросхемы станка в целях обеспечения диалога между станком и ПР- для станков всех групп; автоматизация очистки базовых поверхностей установочного приспособления или стола станка - для станков с горизонтальными столами и для токарных станков вертикальной компоновки; автоматизация перемещения ограждения или изменения его конструкции - для станков с ограждением; автоматизация поджима заготовки к торцу патрона - для токарных станков горизонтальной компоновки; автоматизация поджима заготовки к опорной плоскости установочного приспособления- для сверлильно-фрезерно-расточных станков; оснащение устройством для дробления стружки- для токарных станков; торцевыми патронами или поводковыми патронами других конструкций- для кругло-торцешлифовальных и шлицеобрабатывающих станков; автоматизация запрессовки заготовок на оправку или применение других методов базирования заготовок- для зубообрабатывающих станков; автоматизация перемещения и фиксации положения бабки изделия на позиции загрузки.

Важным (с точки зрения безопасности труда ) при создании новых станков для РТК является обязательное разделение зон действия ПР и обслуживающего персонала. Следует также повышать надежность и производительность станков путем применения элементов адаптивного управления, устройств принудительной смены и автоматической подналадки инструментов, а также систем диагностирования основных узлов в процессе работы.

Станок токарный с ЧПУ 16К20Ф3.

Токарно-винторезный станок с ЧПУ предназначен для наружного и внутреннего точения; нарезание правой и левой метрической и модельной резьб, одно- и многозаходной резьб с нормальным и увеличенным шагом, торцевой резьбы. Станок применяется в едином и мелкосерийном производстве. На нем можно обрабатывать детали как из незакаленной, так закаленной стали, а также из труднообрабатываемых материалов.

Станок с ЧПУ выполняют с двумя управляемыми координатами по программе. Дискретность системы управления при задании размеров: продольных - 0,01 мм; поперечных - 0,005 мм.

4. Основные требования к ПР, обоснование его выбора. Основные технические характеристики ПР и кинематическая схема

ПР должны осуществлять: установку заранее ориентированных заготовок в рабочую зону станка; снятие деталей со станка и раскладку их в тару или укладку в магазин (конвейер); кантование деталей; выдачу технологических команд для управления технологическим оборудованием; транспортирование деталей между станками.

Основные требования к ПР, используемые для автоматизации металлорежущих станков, следующие.

1. Конструктивные и технологические параметры ПР (грузоподъемность скорость перемещения рабочих органов, точность позиционирования, размеры рабочей зоны, тип программного управления) должны соответствовать параметрам станков, для обслуживания которых они предназначаются.

2. Применение ПР должно обеспечить: повышение производительности станков не менее чем на 20%; повышение качества обработки; повышение коэффициента загрузки станков в 2-2,5 раза; снижение трудоемкости на единицу продукции в 2-2,5 раза.

3. ПР должен иметь число степеней подвижности, обеспечивая при этом необходимый объем операции при обслуживании как станка, так и вспомогательного оборудования РТК.

4. Достаточная степень универсальности, позволяющая при переходе РТК на обработку нового изделия обходиться минимальной переналадкой ПР.

5. Высокая надежность, обеспечивающая наработку ПР на отказ не менее 1000 ч.

6. Наличие зоны безопасности, находясь в которой обслуживающий персонал может беспрепятственно наблюдать за процессом резания и в случае аварийной ситуации принять соответствующие меры, не подвергаясь при этом возможности быть травмированным ПР.

Автоматизация металлорежущих станков с помощью ПР может осуществляться в двух направлениях.

1. Создание однопозиционных РТК, в которых ПР обслуживает один станок. При этом ПР может быть автономным или встроенным в станок. Автономные ПР применяют для обслуживания станков различного технологического назначения, имеющих единую схему манипуляционных перемещений при загрузке-выгрузке деталей, причем обрабатываемые на этих станках детали должны входить в одну группу по таким параметрам, как тип, размеры и масса.

Встроенные манипуляторы создают, как правило, для определенной модели станка.

2. Создание многопозиционных РТК, в которых ПР обслуживают группу из 2-6 станков. В многопозиционных РТК в функции ПР помимо загрузки оборудования также входит транспортирование деталей между станками, переориентация деталей, управление станками. ПР в таких РТК оснащен УЧ-ПУ, имеющим достаточно большой объем памяти.

Важнейшей характеристикой ПР, определяющей в значительной степени область их применения, служит компоновка, отличающаяся совокупностью ряда признаков: видом системы координат основных движений и ее ориентацией; числом степеней подвижности и движений; числом захватных устройств.

Подвесные ПР, применяющиеся в механообработке, работают в прямоугольной системе координат, т. е. совершают два основных движения - вдоль оси портала (движение каретки) и в перпендикулярном к оси портала направлении ; цилиндрической полярной системе координат, т. е. имеют три основных движения - вдоль оси портала, поворот руки вокруг горизонтальной оси, и выдвижении руки; цилиндрической угловой системе координат; системе координат, представляющей собой комбинацию плоской прямоугольной системы с дополнительным качением второго звена руки. Кроме основных движений, определяющих систему координат робота, последний, как правило, имеет возможность выполнения ориентирующих движений-вращение кисти вокруг оси руки, поворот кисти вокруг оси, перпендикулярной к оси руки.

Преимуществом подвесных ПР является то, что они занимают мало производственной площади и позволяют оптимизировать обслуживание оборудования; обеспечивают переналадку и ремонт оборудования без останова работы всего комплекса; возможность визуального наблюдения за работой . Так при использовании монорельса (установленного на опоры) большой длины можно одним ПР обслуживать группу станков, расположенных вдоль этого монорельса.

Напольные ПР, применяемые при обработке резанием, работают, как правило, в цилиндрической системе координат, т. е. у них осуществляется подъем руки, ее поворот вокруг вертикальной оси и радиальное выдвижение в горизонтальной плоскости, ориентирующие движения, кроме характерных для портальных ПР, включают и сдвиг захвата.

ПР данной группы являются наиболее распространенными как по числу моделей, так и по общему объему выпуска. Особенность круговых компоновок определяется отличительными признаками применяемых напольных ПР, в том числе меньшей материалоемкостью и простотой проведения профилактических работ и ремонта ПР.

Встраиваемые ПР, применяемые при обработке резанием, могут иметь компоновку, аналогичную подвесным роботам, работающим в плоской прямоугольной и полярной цилиндрической системе координат, а также конструктивное исполнение, позволяющее крепить их спереди к станку и обеспечивающее возможность поворота руки вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Отличие этих роботов от портальных состоит в креплении монорельса, по которому движется каретка, непосредственно на станке. Преимущество занимают минимальную площадь.

Основные технические показатели ПР:

1. Грузоподъемность определяется как суммарная грузоподъемность его рук. Грузоподъемность руки ПР- наибольшая масса объектов манипулирования, которые могут перемещаться рукой при заданных условиях.

Для некоторых типов ПР важным показателем является усилие (или крутящий момент), развиваемое исполнительным механизмом при заданных условиях. К числу таких показателей можно отнести усилие зажима объекта манипулирования захватным устройством; рабочее усилие руки ПР вдоль ее продольного оси; крутящий момент при ротации захватного устройства.

2. Число степеней подвижности - сумма возможных координатных движений объекта манипулирования относительно опорной системы ПР.

3. Погрешность позиционирования - отклонение заданной позиции исполнительного механизма от фактической при многократном позиционировании. Погрешность позиционирования может оцениваться в линейных или угловых единицах.

4. Рабочая зона - пространство, в котором при работе может находиться рабочий орган. При работе нескольких ПР в качестве характеристики РТК приводится зона совместного обслуживания - часть пространства, в котором перемещения объекта манипулирования могут выполнять несколькими ПР.

5. Мобильность ПР определяется его возможностью совершать движения. По мобильности роботы подразделяют на две группы: стационарные (обеспечивающие ориентирующие и транспортирующие движения) и передвижные (обеспечивающие дополнительно к названным еще и координатные движения).

Промышленный робот модульного типа IR-30E (Россия).

Промышленный робот IR-30E (Германия) предназначен для группового обслуживания оборудования (преимущественно металлорежущих станков с горизонтальной осью шпинделя или горизонтальным столом. Обеспечивает установку - снятие и межстаночное транспортирование деталей типа тел вращения или корпусных. Грузоподъемность 160 кг. Число степеней подвижности 4. Кинематические возможности манипулятора позволяют обслужить 80 моделей станков: токарных, фрезерно-центровальных, вертикально-сверлильных, отделочно-расточных, шлифовальных, зубообрабатывающих и др. -- при линейном их расположении под несущим монорельсом. Максимальная скорость перемещения каретки по монорельсу 1,2 м/с.

Рис. 1. Компоновка робота

Технические данные робота:

- Грузоподъемность - 30 кг;

- Число степеней подвижности - 5;

- Число рук - 1;

- Число захватных устройств на одной руке - 1;

- Объем памяти системы управления - 0,5 Кбайт;

- Погрешность позиционирования - ± 0,5 мм;

- Наибольший вылет руки - 1800 мм;

- Линейные перемещения:

- по оси х - 16000 мм, скорость 1,2 м/с.

- по оси y - 2560 мм, скорость 1,8 м/с.

- по оси z - 1200 мм;

- Габаритные размеры: 1600 х 800 х 800

- Масса -500 кг.

Прямая задача кинематики.

Рис. 2

робототехнический кинематический захватный

Манипулятор имеет 5 степеней свободы.

Табл. 1. Типы кинематических пар и их параметры

Наим. пары	Тип пары	Номер звена	Параметры
					S	a
Ф - 1	поступ	1	-	-	S1	-
1-2	вращ	2			S2	-
2-3	вращ	3				а3
3-4	вращ	4				а4
4-5	Зу	5			S5

Определим Аi, где i = 1,5

А1 = ;

А2 = ;

А3 = ;

А4 = ; А5 =;

5. Выбор захватного устройства, описание принципа его работы

Захватные устройства ПР предназначены для базирования и удержания объекта в определенном положении при манипулировании. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму, массу и обладать разнообразными физическими свойствами, поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов. В случае необходимости ПР оснащают специальными ЗУ, предназначенными для выполнения определенных операций. К ЗУ роботов, работающих в условиях мелкого и серийного производства, предъявляются следующие специальные требования: возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне их масс, размеров и формы; возможность одновременного захватывания близко расположенных деталей; легкость и быстрота смены ЗУ (вплоть до их автоматической смены).

При выборе типа ЗУ необходимо в качестве исходных данных учитывать:

- тип и конструкцию основного и вспомогательного технологического оборудования;

- характеристики объекта манипулирования;

- тип и конструкцию самого ПР;

- особенности технологического процесса, выполняемого РТК.

В зависимости от формы и габарита объектов манипулирования ЗУ могут быть различных типоразмеров:

1) для коротких тел вращения (типа фланцев) диаметром до 160, 200, 250 и 315 мм (с массой от 10 до 40 кг);

2) для длинных тел вращения (типа валов) диаметром до 60, 80,100 и 160 мм (с массой от 10 до 160 кг);

3) для призматических (корпусных) изделий размером до 160,250 и 400 мм (с массой от до 40 кг).

Конструкция ЗУ определяется двигателем привода исполнительного механизма, преобразующее движение привода в необходимое перемещение рабочих элементов схвата. В ЗУ используют различные исполнительные механизмы для преобразования с определенным отношением линейного или углового движения выходного звена привода в поступательное или вращательное перемещение рабочего элемента.

При этом можно выделить две группы исполнительных механизмов:

1) с постоянным коэффициентом передачи рабочего усилия не зависящим от положения схвата;

2) с переменным коэффициентом передачи усилия в зависимости от положения схвата. Преимуществом исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением является возможность достижения больших усилий зажима. Однако наибольшие усилия достигаются обычно лишь в узком диапазоне рабочих перемещений.

В связи с этим для обеспечения надежного удержания объектов манпулирования при широком диапазоне их размеров необходимо использовать в ЗУ исполнительные механизмы с постоянным передаточным механизмом (например, зубчато-реечные, винтовые, некоторые рычажные и др.) или предусматривать переналадку исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением (например, рычажного типа).

Конструктивно места крепления сменных ЗУ на кисти руки манипулятора выполняют в виде фланца с центрирующей расточкой и крепежными резьбовыми отверстиями вокруг нее. Такая конструкция места крепления ЗУ является наиболее простой и универсальной

С целью унификации конструктивных элементов стандартизованы присоединительные размеры фланцевых мест крепления, а также диаметры цилиндрических хвостовиков ЗУ для ПР в машиностроении.

Грузоподъемность захватных устройств должна соответствовать одному из значений следующего ряда 0,63; 1,25; 2,5. 5, 10; 20; 40; 80; 160; 250, 500 и 1000 кг.

Клещевое командное ЗУ с рычажными передаточными механизмами.

Рис. 3. Клещевое командное ЗУ

Широкое применение получили клещевые командные ЗУ с рычажными передаточными механизмами, обеспечивающими выигрыш в усилии зажима детали.

На рис. 3 показаны клещевые ЗУ с гидроприводом и системой ломающихся рычагов, дающей значительное увеличение усилия зажима детали. В конструкциях, показанных на рис. 3, а, б, гидроцилиндр расположен между шарнирно закрепленными планками, связанными с рычажным механизмом. Зажимные губки сменные и крепятся к этим планкам. Путем смены губок обеспечивается захват детали за внутреннюю (рис. 3, а) или за наружную (рис. 3, б) поверхность. В ЗУ, показанном на рис. 3, в, одна из губок установлена на качающейся планке, угловое положение которой относительно рычага может регулироваться винтом, что позволяет изменять

взаимное расположение губок. На рис. 4, г приведена конструкция ЗУ, где для удержания детали используется усилие упругой деформации «пальцев».

Усилие зажима рассчитывается по формуле:

,

где m - масса объекта манипулирования;

g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с2);

а - максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования;

К1 - коэффициент, зависящий от положения заготовки по отношению к губкам схвата и направлению действия сил тяжести;

К2 - коэффициент запаса, равный 1,3 …2,0.

6. Выбор и описание накопительного устройства

Вспомогательное оборудование включает в себя транспортно-накопительные устройства, обеспечивающие накопление определенного числа ориентированно расположенных заготовок на исходной позиции РТК; поштучная выдача заготовок в определенное место, где они захватываются ПР; транспортирование деталей внутри РТК с сохранением их ориентации и передача их на последующие участки; переориентация изделий между станками РТК(при необходимости); хранение межоперационного задела и задела предназначенного для другого РТК. Транспортно-накопительные устройства не имеют, как правило, между собой информационных связей и получают команды от основного технологического оборудования и ПР. При выборе или разработке транспортно-накопительных устройств следует учитывать способ хранения и выдачи деталей, емкость накопителей, способ ориентации и комплектации заготовок на начальной позиции РТК. Необходимо обеспечивать сопряжение транспортной системы РТК с общезаводским и внутрицеховым транспортом.

Требования к вспомогательному оборудованию определяются типом РТК; параметрами обрабатываемых деталей; типом и числом входящих РТК станков; серийностью выпуска и штучным временем обработки деталей на станках.

Типом РТК и входящих в его состав станков определяются: функции вспомогательного оборудования (хранение, непрерывное транспортирование, шаговая подача и т. д.); положение оси изделия при хранении и транспортировании; конструктивное исполнение вспомогательного оборудования (магазин, тактовый стол, конвейер и др.).

Параметрами обрабатываемых деталей определяются формы и размеры ложементов (призмы, штыри, отверстия и т. д.) для установки деталей.

Серийностью и штучным временем обработки определяется вместимость вспомогательных устройств.

Вспомогательное оборудование должно создаваться на базе унифицированных элементов для возможности его быстрой переналадки.

Тактовый стол предназначен для хранения запаса заготовок и подачи их в зону захвата ПР. Заготовку можно устанавливать непосредственно на пластину стола, если форма и размеры заготовки позволяют это сделать, либо на специальные приспособления-спутники, которые крепятся к пластинам. Готовую деталь можно ставить на тактовый стол или в специальную тару. Тактовый стол подбирают исходя из габаритов и массы заготовок.

Тактовые столы представляют собой, как правило, разновидность пластинчатых замкнутых конвейеров в которых точность позиционирования изделия обеспечивается жесткими упорами, фиксаторами, возвратно-поступательными механизмами. Для обеспечения точности позиционирования изделий на тактовом столе применяют элементы, обеспечивающие точное геометрическое замыкание, или создают силы трения, надежно удерживающие детали при максимальных ускорениях стола.

Тактовый стол СТ-350 предназначен для транспортировки деталей в зону схвата ПР. Допускается установка в вертикальном положении. Привод стола осуществляется асинхронным двигателем через коническую передачу и две зубчатые пары на звездочку, вращающую цепь с прикрепленными к ней

Схема управления тактовым столом обеспечивает ручное управление тумблером Т1 и автоматическое перемещение стола на шаг по сигналу робота. При подаче от ПР технологической команды записывается реле Р1 и замыкаются его контакты К11 записывается реле Р2 (магнитный пускатель), включаются контакты К2 и запускается двигатель Ml перевода позиции тактового стола.



Рис. 4. Схема управления тактовым столом

При подходе каретки тактового стола к точке позиционирования замыкается предварительный датчик положения Д1, что включает реле РЗ. Замыкаются контакты К31, реле РЗ ставится на самопитание, и контакт КЗ 2, который подготавливает к работе цель ответа на технологическую команду. При достижении кареткой стола заданной позиции замыкается датчик положения Д2 и цель ответа. Получение роботом ответа о выполнении технологической команды автоматически снижает ее, что приводит к обесточиванию реле Р1, РЗ и после замыкания контактов К11, а затем К2 к остановке двигателя.

7. Циклограмма работы основных элементов выбранной компоновки

Типовой рабочий цикл ПР IR-30E при смене заготовки на токарном станке с ЧПУ включает в себя следующие этапы: подвод руки ПР к патрону станка - захват обработанной детали - отвод руки в исходную точку - подвод руки к тактовому столу - опускание детали - захват очередной заготовки - подвод заготовки к патрону станка - освобождение заготовки после зажима ее в патроне - отвод руки в исходную точку - начало цикла обработки на станке.

Циклограмма последовательности работы механизмов и узлов оборудования, входящего в состав комплекса, является практически алгоритмом его работы и служит исходной информацией для создания системы управления всем участком. Следует отметить отсутствие необходимости включать в циклограмму все механизмы комплекса, т.к. многие группы механизмов управляются самостоятельно от своих систем управления. Например, из всех механизмов станка в циклограмму следует включить механизм зажима детали, привод главного движения, ограждение.

Работу позиционных ПР можно описать положением схвата в основных точках позиционирования, т.е. в точках зажима и разжима схвата .

Главная особенность циклограмм последовательности состоит в том, что она не временная, а потактовая. Каждый такт циклограммы отражает новое положение механизмов автоматической системы, при этом соблюдается строгая последовательность их срабатывания от такта к такту.

В общем случае время цикла работы РТК равно сумме времени работы станка и промышленного робота:

где:

- неполное оперативное время для станков с ЧПУ;

t0 - основное время;

tMB.- машинно-вспомогательное время;

tnp - неперекрываемое время работы ПР.

В оптимальных вариантах часть элементов затрат времени перекрываются.

Машинно-вспомогательное время включает комплекс приемов, связанных с позиционированием, ускоренным перемещением рабочих органов станка, подводом инструмента вдоль оси в зону обработки и последующим отводом, автоматической сменой режущего инструмента путем поворота револьверной головки (резцедержателя) или из инструментального магазина. Эти элементы времени зависят от скоростей перемещений рабочих органов и длины перемещений. При составлении программы управления следует учитывать возможность совмещения приемов и назначить такую последовательность выполнения переходов, чтобы машинно-вспомогательное время было минимальным.

Время работы станка по программе управления (время цикла обработки заготовки) равно неполному оперативному времени станка tоп.н.

Типовые циклограммы работы РТК рассматриваются для комплексов, включающих один, два или три станка и один ПР.

Станки условно разделены на три типа: станки 1-го типа имеют неполное оперативное время, не перекрывающее вспомогательное время загрузки-разгрузки их промышленными роботами; станки 2-го типа имеют неполное оперативное время, которое перекрывает время загрузки (разгрузки) их промышленными роботами (станки типа ОЦ с автоматизированной загрузкой); станки 3-го типа имеют неполное оперативное время, частично перекрывающее вспомогательное время загрузки-разгрузки станка ПР (протяжные станки).

Для станков 1-го типа время работы подающего устройства перекрывается временем загрузки станка промышленным роботом.

Каждый рабочий цикл содержит:

1. время tp рабочих ходов, когда проводится обработка, контроль, сборка, т.е. те технологические воздействия, ради которых и создается данное оборудование (это производительные затраты времени);

2. время tB не совмещенных вспомогательных ходов, когда технологический процесс прерывается (это непроизвольно затраченное время, хотя загрузка и зажим обеспечивают необходимые условия для реализации технологии). Вспомогательных ходы, выполняемые автоматически действующими механизмами, является признаком оборудования с автоматическим рабочим циклом.

В полуавтоматах, в которых отсутствует один или несколько механизмов вспомогательных ходов, эти функции выполняют вручную (как правило, загрузка и зажим заготовок и съем изделий).

Литература

1. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 375с.

2. Канаев Е.М., Козырев Ю.Г. Промышленные роботы для металлорежущих станков. М.: Высшая школа, 1987. 65с.

3. Канаев Е.М., Козырев Ю.Г. Конструкции промышленных роботов. М.: Высшая школа, 1987. 63с.

4. Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Учеб. пособие для технических вузов. Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др. М.: Машиностроение, 1986. 140с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. 656с.

Размещено на Allbest.ru

...