Богачев ВН (лекции 2010г) / ПТМ часть 2 (транспортеры) и часть 3 (роботы)

При большой h применяются винтовые рольганги с коническими роликами(рис.44).

В обычных рольгангах конструкция роликов аналогична роликам в ленточных конвейерах. Применяются ролики с индивидуальным(рис.45а) или групповым(рис.45б) приводами.

Глава 2. Транспортирующие машины периодического транспортирования.

Будем рассматривать машины, применяемые в автоматическом машиностроительном производстве.

Автоматические колёсные транспортёрные тележки (АКТТ)

§1.Общие сведения.

АКТТ подразделяются на рельсовые и безрельсовые. Достоинства рельсовых АКТТ:

-простая система управления; -высокие скорость движения и точность позиционирования; Недостатки:

-сложность изменения трассы при изменении гибкого автоматизированного производства (ГАП), поэтому наибольшее распространения получили безрельсовые АКТТ (робокары) благодаря простоте изменения маршрута.

Различают следующие виды АКТТ:

1)Автоматические тягачи (АТ), буксирующие грузонесущие тележки.

2)Транспортные тележки (ТТ), способные помимо буксировки автономно перевозить груз на собственной платформе. Тележки для перевоза деталей на спутниках, установленные на грузонесущей платформе, называются роботрейлерами.

3)Манипуляционные тележки (МТ), способные помимо буксирования и автономной перевозки грузов производить разгрузку и разгрузку, сортировку и ориентирование.

МТ бывают с роликовым конвейером на платформе тележки, с выдвижным в горизонтальном направлении столом, подъёмным столом, с выдвижным и подъёмным столом одновременно, с манипуляторами различных типов. Тележки с роликовыми конвейерами и выдвижным в

горизонтальном направлении столом нецелесообразны для транспортировки спутников, так как при перегрузках изнашивается нижняя плоскость высокоточных дорогостоящих спутников.

Рассмотрим процесс загрузки и разгрузки тележки с подъёмным столом (рис. 46).

Тележка 1 с подъёмным столом 2 заезжает между стойками 4, на которых установлен груз 3. Стол поднимается и забирает груз 3. Разгрузка производится в обратной последовательности. Помимо отмеченных существуют и другие системы управления.

§2. АКТТ с фотоэлектрической системой управления (ФСУ).

При ФСУ (рис47) тележка 1 движется вдоль уложенной по полу светлой, например металлизированной, ленты 2 или вдоль размеченной на полу белой полосы, отражающая способность которой выше, чем у пола. В нижней части тележки 1 расположен источник света 3 и ряд фотоэлементов 4. Падающий от источника 3 свет отражается, разделяется по яркости на 2 уровня, которые соответствуют сигналам: 1-от ленты или полосы, 0 – от пола.

При повороте ленты (вправо) освещается правая группа ФЭ и тележка поворачивает вправо. Если лента имеет более широкий участок, то освещается большее число ФЭ и формируется команда на остановку тележки. Если в СУ не поступает сигнал от ФЭ, значит, тележка сошла с ленты, то формируется команда на полный останов тележки.

Существуют также оптические СУ по лучу лазера. На рис.48 – один из вариантов компоновки тележки с ФСУ и подъёмным столом.

Раздельный привод ведущих колёс позволяет тележке развернуться на месте вокруг вертикальной оси. Спереди и сзади тележка имеет подвижные бамперы, которые при наезде на препятствие включают систему торможения и останова.

§3. АКТТ с электромагнитной системой управления (ЭМСУ).

Рис. 49.

При ЭМСУ под поверхностью пола по трассе движения тележки уложен кабель 1, по которому подают переменный ток. Вокруг кабеля возникает переменное электромагнитное поле, которое воспринимает система слежения в виде катушек К1 и К2. Если трасса кабеля прямолинейна, то в катушках К1 и К2 индуцируются равные напряжения. В этом случае система управления через блоки управления 2 задаёт электродвигателям ЭД1 и ЭД2 одинаковые частоты вращения.. При повороте кабеля 1 (вправо) в правой катушке К2 напряжение становится больше, чем в К1.

От катушки напряжение подают в дифференциальный усилитель 5,усилитель мощности 6 и в вычислительную систему 7. Вычислительная система обрабатывает поступающий сигнал таким образом, что подаётся команда в блок управления правым электродвигателем ЭД2 уменьшит частоту вращения правого ведущего колеса 4 пропорционально разности напряжений, индуцированных в катушках К1 и К2. При этом частота вращения левого электродвигателя ЭД1 и, следовательно, левого ведущего колеса 3 поддерживается на уровне, заданном программой управления. Для управления скоростью тележки, её остановки и изменения направления движения применяются кодовые плиты, установленные на полу. В кодовых плитах расположены постоянные магниты в определённой последовательности. При наезде на кодовую плиту приёмное устройство обнаруживает расположение и размеры магнитов. На основе полученной информации СУ тележки формирует соответствующие команды.

Часть 3.Промышленные роботы

§1. Основные понятия.

Общепринятого определения промышленного робота не существует, определение по ГОСТ25686-85.

Манипулятор – управляющее устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объекта в пространстве, оснащенная рабочим органом.

Автооператор – автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора или совокупности манипулятора и устройства передвижения и не перепрограммируемого устройства управления.

Промышленный робот (ПР) – автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения двигательных и управляющих функций.

Роботы позволяют:

1)ликвидировать дефицит рабочей силы

2)повысить производительность за счёт ритмичности работы, увеличения сменности и уменьшения брака

3)улучшить условия труда, снизить травматизм и профессиональные заболевания

4)повысить качество продукции за счет исключения субъективного фактора

5)автоматизировать серийное и мелкосерийное производство

§2. Структурная схема робототехнического комплекса.

РТК – совокупность производственного оборудования и промышленных роботов, работающих в автоматическом режиме.

РТК состоит из следующих основных элементов: Рис.1 лист1:

I – информационная система – с помощью датчиков определяет состояние окружающей среды, положение основных звеньев робота и ход технологического процесса.

II – производственное оборудование, обслуживаемое роботом

III – пункт ручного управления для наладки робота и его обучения опытным рабочим IV – управляющая ЭВМ

V – механическая система робота, доставляющая рабочий орган робота в заданную точку пространства.

При определении числа степеней подвижности робота губок схвата ± не учитывать, тогда изображенный на рис 1 робот имеет X степеней подвижности.

Далее мы будем рассматривать только МСР (механическую систему робота)

§3. Компоновочные схемы МСР.

Существует большое число компоновочных схем МСР.

Одинаковое число степеней подвижности может быть достигнуто разным количеством вращательно и поступательно движущихся звеньев МСР.

Выбор схемы зависит от формы и объёма зоны обслуживания, а также траектории перемещения рабочего органа.

3.Рабочая зона автооператора манипулятора промышленного робота (АМПР) – пространство, в котором может находиться рабочий орган при функционировании (АМПР) или ПР

4.Зона обслуживания АМПР – пространство, в котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением АМПР и установленными значениями их характеристик.

5.Погрешность позиционирования – отклонение фактической позиции исполнительного механизма от заданной позиции при многократном позиционировании

§5.Привод механической системы робота. Пневмо, гидро и электропривод

I.Пневмопривод – применяется при ГП до 20 кг.

Достоинства: 1. при наличии централизованной пневмосети прост, дешев, надежен, пожаробезопасен.

2.ширкий диапазон регулирования скоростей

3.большая перегрузочная способность

4.плавность работы

Недостатки: 1.низкое давление воздуха в пневмосети (обычно не более 0,6 МПа) приводит к большим габаритам при большой ГП.

1.сжимаемость воздуха снижает точность перемещения и затрудняет реализацию следящего привода.

2.низкий КПД

3.высокая точность изготовления деталей.

4.необходимость наличия централизованной пневмосети

Применяются следующие типы пневмодвигателей 1.1) пневмодвигатель поворотный поршневой (ПДП) – осуществляет неполноповоротное

вращательное движение. Рис 8 лист 1

На общем штоке 2 2-хсоосного пневмоцилиндра 1 выполнена зубчатая рейка 3, передающая движение шестерне 4. Имеются устройства для устранения люфта в зубчатой передаче.

Угол поворота – 180* и 270*, выпускают в 2х исполнениях – ПДП -1 и ПДП-2. В исполении ПДП-2 предусмотрено торможение в конце хода.

Сдвоенные пневмоцилиндры (рис 9) ПДП1С и ПДП2С создают вдвое больший вращающий момент.

1.2) пневмодвигатели поворотные лопастные ПДЛ.

ПДЛ бывают: однолопастные (рис 10а) с углом поворота 270* и 280*, а также двухлопастные (рис 10б) с углом поворота 100*.

На рисунке 10 5 позиций: 1 – лопасть 2 – вал 3 – тормоз

4 – каналы для подвода и отвода воздуха

5 - упор

1.3)Пневмоцилиндры – из курса ГПМ Конструкция пневмоцилиндров аналогична конструкции гидроцилиндра. Используют следующие виды цилиндров:

1)плунжерные

2)поршневые с односторонним штоком

3)поршневые с двусторонним штоком

4)телескопические

II. Гидропривод – применяется при ГП не менее10кг

Достоинства: 1) компактен, малая масса двигателей, и, следовательно, малая инерционность.

1)простота управления

2)широкий диапазон регулирования скоростей

3)большая перегрузочная способность

4)плавность работы

Недостатки: 1) возможность утечек жидкости 2)высокая точность изготовления деталей

3)необходимость устройства индивидуальной гидростанции

Применяются следующие типы гидродвигателей и гидроприводов:

1)гидроцилиндры ЦРГ

2)двигатели поворотно-гидравлические ДПГ - осуществляют поворот до 270*

В ЦРГ и ДПГ предусмотрена возможность регулирования режимов торможения в конце хода.

3) электрогидравлический следящий привод – работает по замкнутой схеме, то есть с обратной связью.

Бывают с гидроцилиндром и с поворотными гидродвигателями и осуществляют возвратнопоступательные и вращательные движения по программе, поступаемой в виде электро сигналов Приводы комплектуют усилителями и встроенными датчиками обратной связи по

положению.

4)Электрогидравлические шаговые приводы – работают по разомкнутой схеме, то есть без обратной связи, из-за чего возникают опасные потери информации о положении выходного звена, поэтому звенья ПР необходимо комплектовать датчиками положения.

Применяются приводы линейные и поворотные, которые осуществляют соответственно линейные и угловые перемещения по программе, поступающей в виде электрических сигналов от задающего устройства на управляемый шаговый двигатель. В линейных приводах возможно использование датчиков положения штока цилиндра.

Рассмотрим поворотный двигатель. Он состоит из маломощного шагового электродвигателя, гидроусилителя момента и устройства управления. Шаговые двигатели и связанный с ним гидрусилитель момента поворачивает на угол, соответствующий импульсов устройства управления. Чем выше частота импульсов, тем выше частота вращения.

Аналогично устройство и работа линейного привода. Пневмо и гидропривод в большинстве случаев не требуют передаточного механизма, так как создаваемые двигателем моменты велики, а скорости и частоты вращения близки к требуемым.

III. Электропривод

Достоинства: высокий КПД, простота обслуживания, малый шум. Недостатки: 1)большие размеры электродвигателя 2)необходимость передачи, допускается устранение люфтов

Применяются следующие типы электродвигателей и электроприводов:

1) двигатели постоянного тока с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов Содержит датчик частоты вращения, датчик пути, датчик температурной защиты, электромагнитный тормоз.

Двигатели с постоянными магнитами на статоре создают момент, значительно превышающий номинальный, в результате чего уменьшается время разгона двигателя. Роторы электродвигателей выполняют дисковыми или цилинрическими пустотелыми, что снижает инерционность и повышает быстродействие.

2)Вентильные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Содержит датчик положения ротора, положения пути, датчик частоты вращения

3)Комплектные электроприводы, в состав помимо электродвигателя входят элементы, управляющие автоматикой, средства защиты и прочее.