ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
Кафедра технологии машиностроения
Утверждено
методическим советом
университета
Изучение пневматической схемы и исследование динамических характеристик привода промышленного робота
Практическое занятие №4
Методические указания к практическим занятиям по курсу «Робототехника в производстве строительных материалов и изделий» для студентов специальности 270101(171600) Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций и специальности 150101-Технология машиностроения (очное и заочное отделения)
Белгород 2007.
Составители: Бондаренко В.Н., к.т.н., доц .
Зубаков А.П., инж.
Рецензент Полунин А.И., к.т.н., доц.
Введение
Пневматические системы управления широко применяются для автоматизации и механизации производственных процессов. Развитие средств автоматики, создание новых элементов и устройств на базе струйной и мембранной техники, разработка комбинированных автоматических систем расширяют область применения пневматических, электропневматических, пневмогидравлических систем.
Электропневматические системы автоматического управления широко распространены в самых различных областях техники, включая космическую, авиационную, станкостроительную. Сочетая в себе известные достоинства электрической связи и управления с быстродействием и относительной лёгкостью пневмоприводов, эти системы успешно конкурируют с механическими, электрическими и другими системами управления и контроля [3,4].
Такие системы управления в настоящее время успешно применяются в управлении металлорежущими станками, кузнечно-прессовыми и литейными машинами, деревообрабатывающими комплексами, автоматическими линиями и промышленными роботами.
Опыт отечественной и зарубежной промышленности показывает, что пневмопривод в сочетании с электрической системой управления обладает высокими показателями надёжности и долговечности, высокой универсальностью и быстродействием, пожаро- и взрывобезопасностью, простотой конструкции и низкой стоимостью.
Достоинствами пневмопривода объясняется его широкое использование в промышленных роботах - третья часть роботов оснащена именно таким приводом. Как правило, это промышленные роботы с малой грузоподъёмностью и высоким быстродействием.
Лабораторная работа посвящена изучению пневматической системы промышленного робота и особенностью его работы, связанной с энергоносителем - сжатым воздухом [2]. Помимо изучения построения системы пневмопривода и его элементов, условий эксплуатации, даются основные сведения по динамическому расчёту пневмопривода поступательного действия на базе пневмопривода. Лабораторная работа позволяет закрепить материал, который изучается в курсе «Гидропривод и гидропневматика станочного оборудования» студентами специальности 120100 - Технология машиностроения.
1. Цели и задачи работы
Цель работы: изучение особенности работы пневматического привода робота и исследование динамической характеристики привода по одной из координат.
Задачи работы:
-
изучить конструкцию, принцип действия, пневматическую схему промышленного робота;
-
определить и провести анализ зависимости изменения давления в камерах привода,пути и скорости поршня в функции времени
-
определить время перемещения поршня теоретически и экспериментально;
-
провести сравнительную оценку теоретических и экспериментальных данных.
2. Оборудование, приспособления и инструмент
Работа выполняется на стенде, в состав которого входит:
-
промышленный робот АМ-3-1 с пневматическим приводом;
-
электронный секундомер;
-
линейка измерительная металлическая;
-
динамометр с максимальным усилием GMax =2000 Н или набор грузов весом G=25 H в количестве 10 шт.;
-
плакат с пневматической схемой промышленного робота
-
для проведения работы требуется источник сжатого воздуха до 0,6 МПа.
3. Содержание практического занятия
3.1. Краткое описание стенда
Оборудование для проведения лабораторной работы расположено на столе (рис. 1).
Пневматический робот 1 с пневматическим приводом предназначен для автоматизации технологических процессов в промышленности. При этом исполнительное устройство робота осуществляет захват, измерение и установку детали по заданным координатам рабочей зоны.
Подача воздуха в исполнительные механизмы производится блоком пневмораспределителя 2 с электроуправлением. В блоке подготовки воздуха 3 происходит кондиционирование параметров воздуха. Управление роботом осуществляется с пульта управления 4. На столе располагается электронный секундомер 5 для измерения с точностью до 0,001 с времени перемещения руки.
Техническая характеристика промышленного робота AM - 3 - 1Грузоподъемность 32Н
Выдвижение руки робота (РР) 300 мм
Подъем РР 50мм
Поворот РР . . 210°
Ротация схвата 180°
Точность манипулирования ± 0,5 мм
Рабочее давление 0,4 ...0,6 МПа
Число степеней подвижности 4
Т ип системы управления РР цикловая
Число точек манипулирования
на каждой степени подвижности 2
Рабочее пространство цилиндрическое
Рис 1 Схема лабораторного стенда
3.2. Описание принципа работы робота и его пневматической схемы
В качестве исполнительных двигателей в роботе используются пневмоцилиндры с прямолинейным движением поршня и моментные цилиндры (рис. 2). На каждую степень подвижности предусматривается исполнительный двигатель, который обеспечивает заданные перемещения, скорости и усилия. Моментные двигатели установлены на приводах ротации схвата М1 и поворота руки М2. Каждый из двигателей имеет ограничительные упоры, а на двигателе поворота руки имеется гидродемпфер для уменьшения ударных нагрузок в конце движения. В лабораторном стенде упоры установлены так, что рука лишена поворота с целью предотвращения несчастных случаев. Другие степени подвижности: поступательное движение руки и её подъём производятся соответственно поршнями пневмоцилиндров Ц1 и Ц2. Все исполнительные двигатели - двустороннего действия и управляются парой пневмораспределителей Р1 с электроуправлением и дросселем Др 1 для регулирования скорости истечения воздуха. В данном случае используется схема регулирования с дросселированием на выходе. На захватном устройстве (схвате) установлен пневмоцилиндр ЦЗ одностороннего действия с возвратом поршня пружиной. Поэтому для управления им используется один пневмораспределитель. На приводе выдвижения руки имеется демпфирующее устройство, которое расположено в пневмоцилиндре и на схеме не показано.
3.2.1. Блок пневмораспределителей
Пневмораспределители (Р1...Р9) с электроуправлением смонтированы отдельным узлом 2 (см. рис. 1) и предназначены для подачи воздуха в модули робота, реверсирования двигателей и управления скоростью их перемещения. Распределители ПЭТК-08 -двухпозиционные трёхходовые, на торце каждого конструктивно расположен игольчатый дроссель с винтовым приводом. После регулировки скорости выхлопа винт контрится от самоотвинчивания гайкой.