Конспект лекций по КМР

б) указаны наименование (если возможно, то и обозначение) составных частей объекта, для которых объясняется принцип работы, приводятся технические характеристики, указывается материал, количество тех составных частей объекта с помощью которых описывается принцип его работы, поясняются изображения общего вида и состав объекта;

в) приведены необходимые размеры и, если требуется, схема (например, кинематическая) объекта, техническая характеристика и технические требования.

Схема – это графический конструкторский документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними.

Взависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, схемы подразделяют на следующие виды, обозначаемые буквами:

электрические – Э; гидравлические – Г; пневматические – П; газовые (кроме пневматических) – Х; кинематические – К; вакуумные – В; оптические – Л; энергетические – Р; деления – Е; комбинированные – С.

Взависимости от основного назначения схемы подразделяют на следующие типы, обозначаемые цифрами:

структурные – 1; функциональные - 2; принципиальные - 3; соединений - 4; подключения - 5; общие - 6; расположения - 7; объединенные – 0.

Наименование и код схемы определяется ее видом и типом, например, схема кинематическая принципиальная – К3, схема гидропневматическая функциональная – С2, схема электрическая принципиальная и соединений – Э0.

Пояснительную записку (ПЗ) составляют при разработке технического предложения, эскизного и технического проектов. В ней следует приводить характеристики выбранных технических средств и нестандартного оборудования, результаты расчетов предпочтительно представлять в табличной форме. При большом объеме текстового материала пояснительную записку целесообразно оформить

ввиде нескольких томов.

Вобщем случае пояснительная записка к техническому проекту должна состоять из следующих разделов: содержание, введение, характеристика объекта, основные решения, техникоэкономическое обоснование и сметная стоимость капитальных затрат, материально-технические средства, обеспечение энергоресурсами и выполнение требований, связанных с автоматизацией и механизацией, научно-исследовательские, опытно-конструкторские и

545

экспериментальные работы, указания по подготовке и реализации проекта, приложения.

К рабочей документации проекта относят графические документы (чертежи деталей и сборочные чертежи) и текстовые (спецификации на сборочные единицы). Кроме того, могут быть выполнены габаритный, монтажный и другие чертежи, ведомости спецификаций, ссылочных документов.

Сборочный чертеж объекта должен быть выполнен с необходимым количеством изображений (видов, разрезов, сечений и выносных элементов), дающих полное представление о его габаритах, конструкции, назначении, связи составных частей и их взаимодействии в процессе работы; сборке, разборке и контроле сборочных единиц; методах смазки, технических данных объекта.

Сборочный чертеж объекта должен содержать: а) изображение сборочной единицы;

б) размеры с указанием предельных отклонений, которые проверяют при сборке;

в) сопряженные размеры с обозначением посадок; г) основные размеры, характеризующие объект и его основные

составные части (например, межосевые расстояния с допускаемыми отклонениями);

д) номера позиций составных частей, входящих в объект; е) основные технические характеристики объекта;

ж) габаритные, установочные и присоединительные размеры, а также необходимые справочные размеры;

з) технические требования к готовому объекту.

Габаритный чертеж следует выполнять с максимальными упрощениями, но так, чтобы были видны крайние положения перемещающихся, выдвигаемых и откладываемых частей, рычагов, кареток и т.д. Число видов должно быть минимальным, но достаточным чтобы дать представление о внешних очертаниях объекта и его выступающих элементах. Изображения объекта следует выполнять сплошными основными линиями, а очертания частей, перемещающихся в крайние положения, – тонкими штрихпунктирными с двумя точками. Допускается изображать тонкими линиями «обстановку» – детали и сборочные единицы, не входящие в состав объекта.

На габаритном чертеже должны быть нанесены габаритные, установочные и присоединительные размеры, определяющие положение выступающих частей, без указания того, что все эти размеры справочные. Установочные и присоединительные размеры,

546

необходимые для увязки с другими объектами, должны быть с предельными отклонениями.

На монтажном чертеже объекты следует изображать упрощенно, внешними очертаниями, за исключением тех элементов конструкции, которые необходимы для правильного монтажа и поэтому должны выполнятся с требуемыми подробностями. Устройство, к которому крепится объект, следует изображать упрощенно сплошными тонкими линиями. Его наименование и обозначение должно указываться на полке линии-выноски или непосредственно на изображении.

На монтажном чертеже следует указывать присоединительные, установочные и прочие необходимые размеры с отклонениями.

17.2. Номенклатура документов проекта

При проектировании разрабатывают графические (чертежи, схемы, графики и т.п.) и текстовые (пояснительную записку, спецификацию и т.п.) конструкторские документы (КД). Они должны определять состав и устройство проектируемого объекта и содержать данные, необходимые для его разработки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Номенклатура конструкторских документов, выпускаемых на конкретный объект, представлена в табл. 17.1, а стадии разработки конструкторской документации – в табл. 17.2.

547

Продолжение табл. 17.1

Примечания: «+» – документ обязательный; «0» – документ составляют в зависимости от характера, назначения или условий производства изделия; «-» – документ не составляют.

Документы с одинаковыми индексами могут быть совмещены. Совмещенному документу присваивают шифр и наименование вышестоящего в таблице документа.

548

Т а б л и ц а 17.2

Стадии разработки конструкторской документации(ГОСТ 2.103-68)

Примечания: Допускается не присваивать литеру конструкторским документам, выполненным в виде эскизов. Литерой полного комплекта КД изделия следует считать низшую из литер, указанных в документах, входящих в комплект. Литера полного комплекта документов изделия должна быть указана в основной надписи его спецификации.

549

Основным конструкторским документом для детали является чертеж детали, а для сборочных единиц, комплексов и других видов изделий – спецификация.

17.3. Унификация при проектировании

При проектировании исполнительных устройств роботов большое значение имеет их унификация – устранение неоправданного многообразия конструкций исполнительных устройств с одинаковыми параметрами и назначением.

Основными этапами унификации являются [4]:

1.Группирование исполнительных устройств или их элементов

содинаковыми функциями.

2.Формирование перечня основных функциональных параметров унифицированных устройств (грузоподъемность, точность, быстродействие и т.п.).

3.Переход от случайного набора значений параметров к некоторому упорядоченному так называемому параметрическому ряду.

4.Группирование известных унифицированных устройств, параметры которых лежат в пределах одного интервала параметрического ряда.

5.Сравнение и выбор наилучших типовых, схемных и конструкторских решений для каждого интервала параметрического ряда.

Исполнительные устройства могут быть описаны многочисленными параметрами. Если для каждого параметра ввести свой ряд, то получим достаточно большое количество исполнительных устройств, отличающихся сочетаниями типовых значений различных параметров. Такая унификация не имеет смысла. Поэтому при проектировании исполнительных устройств нужно стремиться к уменьшению числа рассматриваемых параметров, частоты их параметрических рядов и разнообразия допустимых сочетаний различных параметров.

За основные параметры исполнительных устройств роботов при проектировании принимают: тип общей компоновочной схемы, диапазоны перемещений степеней подвижности, грузоподъемность.

При выборе рациональной частоты параметрических рядов следует учитывать технические требования к исполнительным устройствам роботов для различных технологических процессов, а также зависимость их сложности от функциональных параметров.

550

Рациональная частота линейных перемещений может быть ограни-

чена рядом: 100, 160, 250, 400, 630, 1000...10000 мм. Рациональная частота грузоподъемности: 0,08; 0,16; 0,63; 0,8; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3;

10;...1000 кг. Диапазоны углов поворота устанавливают обычно кратными 90 .

Для дальнейшего сокращения многообразия исполнительных устройств можно выделить наиболее устойчивые их компоновки и сочетания параметров. Основой для построения отраслевых типоразмерных рядов исполнительных устройств роботов являются ряды по грузоподъемности. В табл.17.3 приведены типоразмерные ряды промышленных роботов по грузоподъемности по государственному и отраслевому стандартам.

Т а б л и ц а 17.3

Типоразмерные ряды промышленных роботов по грузоподъемности

17.4. Конструирование исполнительных устройств

При конструировании исполнительных устройств промышленных роботов должны быть решены задачи выбора кинематики исполнительного устройства, а также схем и конструкций приводов функциональных звеньев.

Для решения указанных задач необходимо знать эксплуатаци- онно-технические характеристики роботов [4].

1.Компоновочно-геометрические:

1.1. количество, вид и взаимное расположение степеней подвижности;

551

1.2.способ установки исполнительного устройства (напольный, подвесной, портального типа, встроенный и т.д.);

1.3.форма, размеры и расположение рабочей зоны и рабочего пространства;

1.4.количество и диапазон регулирования точек позиционирования по каждой степени подвижности.

2. Точностные:

2.1.статические погрешности;

2.2.динамические погрешности. 3. Динамические:

3.1.диапазоны скоростей движения рабочего органа исполнительного устройства и точность их задания;

3.2.максимальные ускорения при разгоне и торможении. 4. Силовые:

4.1.возможные технологические усилия;

4.2.инерционные нагрузки. 5. Жесткостные:

5.1.податливость исполнительного устройства;

5.2.собственные частоты и коэффициенты затухания. 6. Характеристики надежности и долговечности.

7. Дополнительные: взрыво- и пожаробезопасность, масса, габариты, потребляемая энергия, стоимость и др.

Конструирование начинают с общей компоновки исполнительного устройства. На основании исходных данных выбирают число и последовательность расположения степеней подвижности исполнительного механизма. Затем, исходя из точности, быстродействия, грузоподъемности и особенностей условий эксплуатации, выбирают тип привода и его размещение на исполнительном устройстве. Далее проводят силовой и точностной расчеты исполнительного устройства и поочередное конструирование его модулей, начиная с рабочего органа.

17.5. Компоновка исполнительных устройств

На этапе общей компоновки исполнительного устройства робота выбирают количество, вид и взаимное расположение его степеней подвижности. Чтобы рабочий орган мог выполнять требуемые перемещения, звенья исполнительного механизма должны быть соединены между собой вращательными или поступательными кинематическими парами.

552

Перемещение рабочего органа между двумя или более точками, лежащими на одной прямой или окружности, может быть выполнено исполнительным устройством с одной поступательной или вращательной степенью подвижности [40].

Перемещение объекта между двумя и более произвольно расположенными точками при отсутствии препятствий может быть осуществлено исполнительным устройством с двумя степенями подвижности.

Для осуществления движения в рабочей зоне, габариты которой в различных направлениях соизмеримы (сварка, окраска, обработка сложных поверхностей, а также загрузка оборудования разной высоты) применяют исполнительные устройства с тремя переносными степенями подвижности.

Для осуществления движения по прямолинейной траектории с высокой точностью применяют исполнительные устройства, работающие в прямоугольной системе координат. Для автоматизации различных операций применяют исполнительные устройства, работающие в полярной системе координат. Они отличаются высокой компактностью.

Еще большей компактностью при тех же размерах рабочей зоны обладают исполнительные устройства, работающие в ангулярной системе координат. Благодаря созданию высокомоментных и точных электрических приводов они получают все более широкое распространение. Однако использование в исполнительных устройствах роботов только вращательных степеней подвижности приводит к однозначной взаимосвязи ориентации рабочего органа с его перемещением в рабочей зоне. Вызванные при этом нарушения ориентации могут быть скомпенсированы введением дополнительных ориентирующих степеней подвижности. Поэтому исполнительные устройства роботов, работающие в ангулярной системе координат, имеют две или три ориентирующие степени подвижности.

17.6. Разбиение погрешности позиционирования робота по погрешностям степеней подвижности

553

Рис. 17.1

При этом необходимо обеспечить выполнение условия точности робота (см. гл. 7):

где