Практичне заняття № 3

Тема. Розрахунок потужності електродвигунів промислового робота

Мета: вивчення особливостей роботи промислових роботів, їх конструктивних властивостей та основних параметрів; визначення потужності та вибір електродвигунів промислового робота.

Рекомендації щодо виконання

Складальний промисловий робот серії "SKILAM", кінематичну схему якого зображено на рис. 1.9, містить чотири рухомі ланки: три обертальні (плече R1, лікоть R2, захоплювальний пристрій ЗП) і одне поступальне (кисть R3).

Промисловий робот такого компонування може укладати (штабелювати)

Рисунок 1.9 – Кінематична схема ПР "SKILAM"

деталь, вставляти в отвір вал з проміжком або незначним натягом, монтувати спеціальним інструментом пружини стискування і пружинні стопорні кільця на валу або в корпусі, встановлювати манжети й інші нежорсткі деталі, згвинчувати деталі, а також наносити клей, герметик або мастильний матеріал.

Детальнішу кінематичну схему надано на рис. 1.10. За характером руху, формою робочої зони ПР належить до просторової ангулярної системи координат. Плече 7 отримує поворотний рух від електродвигуна 8 через хвильовий редуктор 9, а лікоть 4 – від електродвигуна 6 через хвильовий редуктор 5. Переміщення кисті 2 поступальне (вертикальне) забезпечується пневмоциліндром 3. Захоплювальний пристрій (ЗП) 1 обертається від електродвигуна 10 через зубчасто-пасову передачу 11. На кінематичній схемі осі та напрями руху позначені відповідно: для плеча і ліктя Q1 і Q2, для кисті B і S. Плече і лікоть розташовані в горизонтальній площині. Опора плеча

Рисунок 1.10 – Деталізована кінематична схема ПР "SKILAM"

кріпиться до вертикальної колони болтовим з'єднанням. Колона спирається на основу, яка слугує для кріплення робота до плити або іншого нерухомого пристрою. Плече і лікоть мають приводні електродвигуни, розташовані безпосередньо на осях Q1 і Q2. На тих же осях змонтовані хвильові зубчасті редуктори.

Основні технічні дані ПР SR - 3:

вантажопідйомність, кг: мінімальна 1, максимальна 20 і номінальна 6;

число ступенів рухомості: 4;

привод основних переміщень: електромеханічний;

система управління: мікро-ЕОМ;

спосіб програмування: навчання;

похибка позиціонування, мм: ± 0,05;

максимальний виліт руки R=R1+R2, мм: 650;

довжина ланки R1, мм: 400;

довжина ланки R2, мм: 250;

ширина робочої зони l, мм: 364;

хід угору-вниз В, мм: 100;

кутове переміщення ланок: Q1 = 200; Q2 = 160; S(±) = 180;

колові швидкості переміщень на кінцях ланок, мм/с: на ланці R1(700–1450); R2(400–1000);

габаритні розміри, мм: основа 270×270; висота 1000;

маса, кг: 88.

Широке поширення ПР серії "SKILAM|" пояснюється тим, що горизонтальне компонування і кінематична структура дозволяють значно розширити об'єм обслуговування, збільшити швидкість переміщення захоплення, збільшити податливість руки в горизонтальній площині при її жорсткості у вертикальній площині, що полегшує виконання багатьох складальних операцій; підвищити компактність і скоротити металоємність конструкції (електродвигун з хвильовим редуктором убудований безпосередньо у вісь повороту руки); досягти гарних динамічних характеристик (привод розвантажений від маси ланок руки).

З аналізу динамічних моделей механічної частини виходять наступні основні вимоги до привода ПР:

• система привода повинна стійко працювати в умовах змінного моменту інерції, обумовленого зміною положення кінематичних ланок та маси вантажу;

• оскільки наявність довгих механічних передач і прагнення понизити масу кінематичних ланок маніпулятора призводять до істотного впливу пружності на динаміку маніпуляційної системи, необхідно, щоб привод забезпечував демпфування динамічних навантажень.

До технологічних вимог належать забезпечення заданих параметрів руху, а саме: точності відпрацювання траєкторії або позиціонування, плавного регулювання швидкості в широкому діапазоні, можливості тривалого знаходження захоплювального пристрою в заданій точці робочої зони.

Одна з основних вимог, що висуваються до електропривода ПР, – забезпечити аперіодичні перехідні процеси відпрацювання переміщень в усьому діапазоні варіювання параметрів. Наявність коливань швидкості перереґулювання при позиціонуванні створюють небезпеки для вантажу, що переміщується, і предметів, які оточують ПР, а також погіршує естетичне сприйняття роботи ПР [51, 56].

Високі вимоги висуваються до масогабаритних показників двигунів, які розміщуються на ланках маніпуляційної системи і створюють додаткові динамічні навантаження для приводів попередніх координат.

Нині в електроприводах промислових роботів широкого застосування набули двигуни постійного струму. Це зумовлено зручністю і простотою реґулювання швидкості та моменту. Динамічні вимоги до двигунів ПР наближені до вимог для приводів подач металорізальних верстатів. Особливістю ПР є те, що електричні машини часто розміщуються безпосередньо у зчленуваннях, при цьому кожен подальший двигун навантажується масою попереднього. Звідси жорсткіші вимоги до маси двигунів. Приводи ПР працюють в інтенсивних динамічних режимах, тому для підвищення швидкодії бажано мати максимально можливе прискорення у перехідних процесах:

, (1.38)

де – максимально припустимий момент двигуна; – момент інерції двигуна; – приведений момент інерції механізму.

Підвищити прискорення при тих же габаритах можна, або збільшивши перевантажувальну здатність двигуна, або понизивши момент інерції.

До механізмів повороту належать механізми, що здійснюють поворот усього маніпулятора або більшої його частини навколо вертикальної осі. Обертання передається від двигуна через редуктор на шестірню, закріплену на рухомій платформі. Основним навантаженням таких механізмів є динамічний момент. Статичним моментом можна нехтувати. При визначенні динамічних навантажень необхідно враховувати, що момент інерції механізму змінюється, тому при розрахунку набувають його максимального значення. Динамічний момент (інерційний), що виникає в період розгону і гальмування :

, (1.39)

де – момент інерції частин маніпулятора, що обертаються, ; – кутове прискорення, .