2.4 Разработка ртк
Роботизированный технологический комплекс представляет собой совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения автономно функционирующую и осуществляющие многократный цикл.
Общую структуру РТК можно представить в виде пяти основных систем: основного технологического оборудования; межоперационного (оборудования) транспортирования и складирования; манипулирования измерения и контроля; удаление вредных газов.
Среди большого цикла требований, предъявляемых к РТК, можно выделить ряд основных, выполнение которых является обязательным при построении комплексов. К ним относятся:
планирование комплекса должна обеспечивать свободным, удобным и безопасный доступ обслуживающего персонала, к основному и вспомогательному оборудованию, а также к органам управления;
планировка должна, по возможности, исключать пересечения трасс следования оператора и ПР в процессе его работы;
комплекс должен быть обеспечен средствами защиты от возможного проникновения человека в зону действия ПР.
размещение средств защиты не должно ограничивать технологические возможности оборудования, затруднять их обслуживание, а также препятствовать визуальному наблюдению за ходом технологического процесса;
размещение средств управления должна обеспечивать свободный и быстрый доступ к органам аварийного отключения.
Компоновка РТК в зависимости от размещения технологического оборудования и ПР может быть линейной, круговой и линейно – круговой.
По степени участие человека в РТК могут быть двух видов:
в первом человек выполняет некоторые технологические операции (основные или вспомогательные);
во втором человек участвуют в управления комплексом. В первом случаи РТК будет не автоматическим, а автоматизированным.
Компоновка РТК
для механообработки детали типа «вал»
имеет вид:
Рисунок 2.4-Компоновка РТК для механообработки.
– Индукционная печь;
– Толкатель деталей;
– Блок управления, печи и робота;
– ПР универсал-5;
– Лента транспортерная для подачи детали;
– Лента транспортерная для снятия детали;
– Вентиляционный блок;
– Ящик для складирования деталей.
Создание РТК в механообработке в условиях серийного производства целесообразно на основе групповой обработке деталей, типизации технологических процессов и подбора номенклатуры.
2.4.1 Выбор промышленного робота типа «Универсал-5»
Многоцелевые ПР типа «Универсал-5» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и меж станочного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.
Общий вид и техническая характеристика ПР «Универсал-5» приведены на листе приложении А листе 1,2.
Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма-схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки 1 в сферической системе координат, которые реализуются механизмами: поворота 2 относительно оси П-П, выдвижения 3, руки 1 вдоль оси 1-1, подъема 5 руки вдоль оси 1-1. Две ориентирующие степени подвижности рабочего органа-схвата 7 создают механизмы 6 вращения кисти руки относительно ее продольной оси 3-3 и поперечной оси 4-4. Подвижные механизмы манипулятора защищены от попадания пыли, грязи и масла ограничением 8.
Установочные перемещение руки осуществляется с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движение кисти руки и зажим-разжим схвата-пневмоцилиндрами.
Пневмоблок 9, которым комплектуется ПР , предназначен для подготовки, регулирования подачи сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже допустимого.
Блок 10 теристорных электроприводов формирует управляющие напряжение в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.
Устройство программного управления 11 позиционного типа имеет возможность записи программы в режиме обучения (по первому циклу) и формирует управляющие сигналы на блок 10, а также технологические команды управления циклом работы манипулятора и обслуживаемого оборудования.
Принципиальные кинематическая, пневматическая и электрическая схемы ПР «Универсал-5» приведены на листе приложении Б лист №2.
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, параметры которых даны в кинематической схеме. 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 ориентирующего движения кисти руки и захватным устройством. Приводы этих движений осуществляются от пневмоцилиндров. Для преобразования поступательного перемещения во вращательное движение кисти руки используется 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, конструкция которого показана на рисунке приложении Б лист №2. В неподвижном корпусе 1 на радиально-упорных подшипниках 2 установлена подвижная планшайба 3, получающая вращение от механизма привода 4, который установлен в корпусе 1. Механизм привода поворота состоит из электродвигателя 5 постоянного тока, червячного редуктора 6 и жестко связанного с валом червяка 7 тахогенератора 8. Крутящий момент на планшайбу 3 передается через цилиндрическую зубчатую передачу, колесо 9, которое находится в зацепление с выходной шестерней 10 редуктора.
На специальном кронштейне 11, закрепленном на корпусе 1, установлен потенциометрический датчик положения 12, валик которого получает вращение через зубчатую передачу. Разрезная шестерня 13 привода находится в зацепление с зубчатым колесом 9. На крышке 14, предохраняющей от попадания в радиально-упорные подшипники 2 пыли и грязи, установлено ограждение 15, внутри которого укладывается два витка электрокабеля. В крышке 14 закреплен угольник 16, в который ввернута труба 17 воздуховода. Через трубу 17, на переднем конце которой установлен обратный клапан 18, сжатый воздух проходит к угольнику 19, а от него по шлангу подается к пневмацилиндрам механизма руки.
На подвижном корпусе 1 установлен дополнительный кронштейн 20 с автоматизирующими резиновыми пластинами, которые являются ограничителями поворота подвижной планшайбы 3.
С целью выбора люфта в механизме привода червячное колесо 21 выполнено разрезным: нижняя половина колеса надета на шлицевый вал 22, а верхняя- на ступицу его нижней половины. Выбор люфта производится эксцентриком 23 путем поворота верхней половины червячного колеса относительно нижней. После установления требуемого бокового зазора (0,02…0,006 мм) обе половины червячного колеса 22 закрепляются вентами 24.
На планшайбе механизма поворота установлен механизм подъема манипулятора, конструкция которого показана на листе приложении Б. Механизм подъема манипулятора выполнен в виде пространственного рычажного устройства (типа пантографа), неподвижные нижние шарниры которого закреплены в кронштейне 1 на основании 2. Подвижные нижние шарниры пантографа установлены на каретке 3, которая перемещается на роликах 4 по направляющим 5. При горизонтальном движение каретки 3 пантограф перемещается вертикально вместе с верхней платформой 6. К платформе крепится механизм поворота руки и скалка 7, являющаяся направляющей для конических роликов 8 каретки 9, в которой установлены верхние подвижные шарниры 10 пантографа.
Механизм привода подъема манипулятора состоит из двух электродвигателей 11 постоянного тока, установленных соосно относительно друг друга на основании 2, редуктора 12 и винтовой передачи 13. Контроль перемещения выполняется с помощью зубчатой передачи 15 с ходовым винтом. Обратная связь по скорости осуществляется тахогенератором 16, который соединен зубчато-ременной передачей 17 с выходным валом редуктора 12.
Винтовая передача 13 конструктивно представляет собой винт 18 с трапецеидальной резьбой, установленный в опорах на подшипниках качения. В корпусе 20 каретки 3 установлены две полугайки 19. Для компенсации погрешности расположения опор винта относительно направляющих 6 корпус 20 имеет осевой люфт (0,01…0,03 мм) и радиальный зазор (0,5 мм) относительно каретки 3.
Для выбора бокового зазора в зацеплении цилиндрических колес редуктора 12 и передачи 15 привода датчика положения (потенциометра) 14 ведомые зубчатые колеса 21 и 22 выполнены разрезными с разводящими пружинными кольцами.
Для уравновешивания нагрузки в конструкции механизма подъема применены две пружины 23 в опоре и две пружины 24 в верхней части пантографа.
Механизм поворота руки относительно вертикальной оси 1-1, 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.
В состав руки манипулятора входят механизмы качания и поворота кисти со схватом. Корпус 1 руки выполнен в виде полной гильзы, внутри которой размещены пневмоцилиндры качания и поворота кисти 2. На корпусе руки крепится зубчатая рейка 3 и три стальные направляющий 4 для опорных роликов, установленных в корпусе каретки 5, которая монтируется на механизме поворота руки.
Привод качения кисти 2 состоит из пневмоцилиндра 6 , шток 7 которого с помощью тяги 8 жестко связан с зубчатой рейкой 9, зацепляющейся с вал-шестерней 10. Подача воздуха в цилиндр 6 (в левую или правую полость) осуществляется через штуцеры 11 и 12. Ограничение вала-шестерни 10 проходит посредством упора, регулируя который можно получить разные углы качания кисти или полностью заблокировать это движение.
Для обеспечения движения предусмотрено демпфирующее устройство, состоящие из поршня 13, который перемещается вместе со штоком 7 в цилиндре 14, заполненном маслом. В поршне 13 имеется калиброванное отверстие, через которое масло выжимается из одной полости в другую при перемещениях поршня 13.
Механизм вращения кисти 2 включает в себя правую часть общего с механизмом качения пневмоцилиндра 6, шток 15 который жестко связан при помощи соединительной втулки и дополнительного полого штока 16 с ползуном 17. Ползун представляет собой полый толстостенный цилиндр, в котором прорезан двухзаходный винтовой паз с шагом 130 мм. В паз входят два шарикоподшипника 18, сидящие на осях водила 19.
При поступательном движении ползуна 17 подшипники 18, копируя винтовой паз, поворачивают водило 19 и шарнирно связанною с ним кисть 2, которая установлена на подшипниках 20 в корпусе 1руки. Ползун 17 удерживается от поворота роликами 21, катящимися по дополнительным пазам на стенках гильзы 1. Ролики 21 установлены консольно на осях, одним концом запрессованных в тело ползуна 17.
Угол вращения кисти 2 руки можно регулировать, закладывая шарики диаметром 8мм в кольцевой канал круглого сечения, в стыке между фланцами гильзы 1 и крышки 22. Внутрь этого канала, запертого двумя упорными винтами 23, через кольцевой паз входит палец 24, жестко запрессованный одним концом в хвостовой части кисти 2.
Плавность движений кисти руки обеспечивается демпфирующим устройством в виде поршня с калибрующем отверстием, выполненным за одно со штоком 14. Поршень демпфера перемещается в замкнутой полости, внутрь которой залито масло.
С целью расширения технологических возможностей ПР предусмотрена возможность закрепления захватного механизма на кисти в четырех различных положениях, которые точно фиксируются штифтом в корпусе 25 схвата по отверстиям в крышке 22 кисти 2.
Привод губок 26 схвата осуществляется от пневмоцилиндра 27, закрепленного на корпусе 25. Для зажима схвата воздух подается в рабочую полость цилиндра 27, шток которого посредством проушены 28 и оси 29, запрессованной в нее, поворачивает фигурные рычаги 30, шарнирно связанные с корпусом 25, и губки 26. Разжим губок 26 схвата осуществляется пружинами 31, после сброса давления воздуха в цилиндре 27.