3.2. Обоснование выбора промышленного робота
Промышленные роботы чаще всего применяются для автоматизации загрузки-выгрузки изделий на технологическое оборудование, хотя они могут выполнять также смену инструмента и контроль изделия на оборудовании. Применение промышленных роботов выравнивает и стабилизирует работу технологического оборудования, увеличивает загрузку оборудования, обеспечивает гибкость при смене изделия, улучшает условия труда в автоматизированном производстве. При этом промышленные роботы должны иметь:
Достаточный технический уровень для обслуживания сложного технологического оборудования;
Соответствующие технические характеристики (грузоподъемность, скорость срабатывания, точность позиционирования, тип программного устройства);
Высокую надежность, малое время переналадки;
Возможность повышения технико-экономических показателей оборудования;
При выборе промышленного робота необходимо учитывать:
Соответствие массы манипулируемого объекта и грузоподъемности промышленного робота;
Соответствие рабочей зоны, в которой должно проводится манипулирование, рабочей зоне робота; (схема рабочей зоны ПР «Универсал – 5.02» представлена на рисунке 8).
Соответствие траектории, скорости и точности движений кинематическим и точностным возможностям промышленного робота;
Возможность захватывания детали захватным устройством.
Исходя из выше сказанного выбираем ПР модели «Универсал-5.02», который обеспечивает необходимую грузоподъемность, рабочая зона достаточна для загрузки и разгрузки станка. Промышленный робот «Универсал-5.02» относится к группе напольных ПР и работает в полярной цилиндрической системе координат.
Многоцелевые ПР типа «Универсал-5» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.
Общий вид и техническая характеристика ПР «Универсал-5.02» приведены в графической части курсового проекта.
Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки в сферической системе координат, которые реализуются механизмами: поворота 2 относительно оси П-П, выдвижения 3, руки 1 вдоль оси III-III, поворота 4 руки относительно вертикальной оси I-I, подъёма 5 руки вдоль оси I-I. Две ориентирующие степени подвижности рабочего органа-схвата 7 создают механизмы 6 вращения кисти руки относительно её продольной оси III-III и поперечной оси IV-IV. Подвижные механизмы манипулятора защищены от попадания пыли, грязи и масла ограждением 8.
Внешний вид ПР «Универсал – 5.02» представлен на рисунке 7.
Установочные перемещения руки осуществляются с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим-разжим схвата - пневмоцилиндрами.
Пневмоблок, которым комплектуется ПР, предназначен для подготовки, регулирования подачи сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже допустимого.
Блок тиристорных электроприводов формирует управляющие напряжения в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.
Устройство программного управления позиционного типа имеет возможность записи программы в режиме обучения (по первому циклу) и формирует управляющие сигналы на блок тиристорных электроприводов, а также технологические команды управления циклом работы манипулятора и обслуживаемого оборудования.
Рис.7. Внешний вид ПР «Универсал - 5.02».
Рис.8.
Рабочая
зона ПР «Универсал – 5.02»
Блоки тиристорного электропривода ЭПТ6-У5.02 обеспечивают управление в следящем режиме электродвигателями постоянного тока типа СЛ-569 и СЛ-661, установленными в механизмах четырех программируемых степеней подвижности манипулятора.
Механизмы электроприводов включают в себя зубчатые или червячные редукторы. Обратная связь исполнительных механизмов манипулятора по положению и скорости осуществляется потенциометрическими датчиками типа ППМЛ, приводящимися с помощью зубчатых редукторов и тахогенераторов типа СЛ-121, которые приводятся в движение специальными зубчатыми или ременными механизмами.
Пневмоблок, которым комплектуется ПР, предназначен для подготовки сжатого воздуха, подаваемого из заводской сети к манипулятору, а также для циклового управления двумя ориентирующими движениями кисти руки и захватным устройством. Приводы этих движений осуществляются от пневмоцилиндров. Для преобразования поступательного перемещения поршня во вращательное движение кисти руки используются винтовой копир (в приводе поворота кисти руки относительно ее продольной оси) и передача рейка-шестерня (в приводе качания кисти относительно поперечной оси). Привод зажима и разжима губок схвата осуществляется рычажным механизмом, присоединенным к штоку пневмоцилиндра. Соединение механизмов манипулятора между собой и устройством аналогового позиционного программного управления типа АПС-1 производится в соответствии с принципиальной электрической схемой.
Базовым узлом манипулятора является механизм поворота. В неподвижном корпусе на радиально-упорных подшипниках установлена подвижная планшайба, получающая вращение от механизма привода, который установлен в корпусе. Механизм привода поворота состоит из электродвигателя постоянного тока, червячного редуктора и жестко связанного с валом червяка тахогенератора. Крутящий момент на планшайбу передается через цилиндрическую зубчатую передачу, колесо которое находится в зацеплении с выходной шестерней редуктора.
На специальном кронштейне, закрепленном на корпусе, установлен потенциометрический датчик положения, валик которого получает вращение через зубчатую передачу. Разрезная шестерня привода находится в зацеплении с зубчатым колесом. На крышке, предохраняющей от попадания в радиально-упорные подшипники пыли и грязи, установлено ограждение, внутри которого укладывают два витка электрокабеля. В крышке закреплен угольник, в который ввернута труба воздуховода. Через трубу, на переднем конце которой установлен обратный клапан, сжатый воздух проходит к угольнику, а от него по шлангу подается к пневмоцилиндрам механизма руки. На неподвижном корпусе установлен дополнительный кронштейн с амортизирующими резиновыми пластинами, которые являются ограничителями поворота подвижной планшайбы.
С целью выбора люфта в механизме привода червячное колесо выполнено разрезным: нижняя половина колеса надета на шлицевый вал, а верхняя - на ступицу его нижней половины. Выбор люфта производится эксцентриком путем поворота верхней половины червячного колеса относительно нижней. После установления требуемого бокового зазора (0,02...0,06 мм) обе половины червячного колеса закрепляются винтами.
На планшайбе механизма поворота установлен механизм подъема манипулятора. Механизм подъема манипулятора выполнен в виде пространственного рычажного устройства (типа пантографа), неподвижные нижние шарниры которого закреплены в кронштейне на основании. Подвижные нижние шарниры пантографа установлены на каретке, которая перемещается на роликах по направляющим. При горизонтальном движении каретки пантограф перемещается вертикально вместе с верхней платформой. К платформе крепится механизм поворота руки и скалка, являющаяся направляющей для конических роликов каретки, в которой установлены верхние подвижные шарниры пантографа.
Механизм привода подъема манипулятора состоит из двух электродвигателей постоянного тока, установленных соосно относительно друг друга на основании, редуктора и винтовой передачи. Контроль перемещения выполняется с помощью потенциометрического датчика, соединенного с помощью зубчатой передачи с ходовым винтом. Обратная связь по скорости осуществляется тахогенератором, который соединен зубчато-ременной передачей с входным валом редуктора. Винтовая передача конструктивно представляет собой винт с трапецеидальной резьбой, установленный в опорах на подшипниках качения. В корпусе каретки установлены две полугайки. Для компенсации погрешности расположения опор винта относительно направляющих корпус имеет осевой люфт (0,01 ... 0,03 мм) и радиальный зазор (0,5 мм) относительно каретки.
Для уравновешивания нагрузки в конструкции механизма подъема применены две пружины в опоре винта и две пружины в верхней части пантографа.
Механизм поворота руки относительно вертикальной оси, установленный на верхней платформе механизма подъема, представляет собой редуктор с цилиндрическими зубчатыми и червячными передачами. Механизм выдвижения руки относительно ее продольной оси выполнен в виде двухступенчатого редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами и зубчато-реечной передачи.
Механизм вращения кисти включает в себя правую часть общего с механизмом качания пневмоцилиндра, шток которого жестко связан при помощи соединительной втулки и дополнительного полого штока с ползуном. Ползун представляет собой полый толстостенный цилиндр, в котором прорезан двухзаходный винтовой паз с шагом 130 мм. В паз входят два шарикоподшипника, сидящие на осях водила. При поступательном движении ползуна подшипники, копируя винтовой паз, поворачивают водило и шарнирно связанную с ним кисть, которая установлена на подшипниках в корпусе руки. Ползун удерживается от поворота роликами, катящимися по дополнительным пазам на стенках гильзы. Ролики установлены консольно на осях, одним концом запрессованных в тело ползуна. Плавность движения кисти руки обеспечивается демпфирующим устройством в виде поршня с калибрующим отверстием, выполненным заодно со штоком. Поршень демпфера перемещается в замкнутой полости, внутрь которой залито масло. [2, 76с.]