logo search
Конспект лекций по дисциплине «Проектирование технологических комплексов механосборочного производст

5.9 Применение промышленных роботов для гибких автоматизированных производств

Параметры роботов для ГАП роботов должны определяться по результатам обследования объекта производства и технических характеристик обслуживаемого оборудования.

Этапы роботизации следуют за этапами реализации общей стратегии построения гибкого производства, включающими:

внедрение станков с ЧПУ;

роботизацию станков, организацию на их базе гибких роботизированных обрабатывающих ячеек;

создание обрабатывающих модулей из групп ячеек; — создание транспортно-накопительной системы, объединение с ее помощью обрабатывающих ячеек и моду- лей в гибкий технологический комплекс;

компьютеризацию управления производством в гибком технологическом комплексе;

объединение гибких технологических комплексов в производственные участки и ГПС.

В соответствии с такими этапами ввбирается последовательность внедрения промышленных роботов в ГАП:

стационарные станочные роботы;

стационарные групповые роботы;

транспортные и другие подвижные роботы.

Конструктивные принципы проектирования стационарных станочных роботов для ГПС

Анализ различных компоновок роботизированных ГОЯ механообработки для деталей с массой до 10 кг на базе токарных станков и малых обрабатывающих центров показывает, что наиболее распространены кинематические схемы станочных роботов с цилиндрической и двойной цилиндрической системами координат.

Преимуществом роботов с цилиндрической системой координат является возможность работы с однослойным и многослойным «палетированием», под которым подразумевается работа с заготовками, расположенными рядами в один или несколько слоев на плоскости. В этом случае становится возможным реализация сквозного автоматического цикла «склад - станок - склад>. К недостатку таких роботов следует отнести их большие габариты.

Рис.5.4 - Кинематическая схема и структурно-компоновочная схема промышленного робота «Электроника НЦ ТМ-01»

Комбинированное использование двух цилиндрических систем координат в роботах типа «Фанук - Модель О» обеспечивает их компактность и удобство для непосредственного закрепления на станине станка. Недостатком является то, что робот может манипулировать с заготовками, подаваемыми в одну определенную точку (или в точки, расположенные по дуге окружности ограниченной протяженности). В связи с этим, как правило, робот используется с конвейерным накопителем, требующим дополнительных производственных площадей, а загрузка и разгрузка накопителя должны осуществляться вручную, что делает принципиально невозможным полностью автоматизировать цикл «склад — станок - склад».

Рис. 5.5 - Схема взаимодействия робота со станком:

1 - станок; 2 - робот; 3 – блок управления; 4 - заготовка; 5 - кассета

Для устранения перечисленных недостатков ПР разработана кинематическая схема и определяемая ею компоновка робота, представленные на рис. 5.5. В момент загрузки заготовок в станок кинематическая схема соответствует цилиндрической системе координат, при взаимодействии с кассетой-накопителем - прямоугольной. Особенностью компоновки этого ПР является то, что механизм поворота вокруг вертикальной оси расположен между двумя механизмами горизонтального перемещения: платформы А и звена С, а механизм вертикального перемещения для уменьшения нагрузок на его привод выполнен конечным звеном кинематической цепи. В этом случае привод механизма вертикального перемещения используется только для подъема захватного устройства и полезного груза, не нагружается весом других механизмов и имеет мощность, соизмеримую с мощностью остальных приводов.

Схема взаимодействия робота с грузом выбрана такой, при которой захватывается одновременно и деталь, и заготовка, а для перемещения детали из положения в кассете в положение обработки в станке используется одно движение. Это позволяет уменьшить время загрузки станка, а также манипулировать с существенно отличающимися по размерам деталью и заготовкой.

Манипуляционная часть ПР конструктивно выполнена на модульном принципе, т. е. она состоит из следующих функционально и конструктивно законченных узлов :

А - механизма продольного перемещения (вдоль оси Х);

В - механизм поворота (вокруг оси Z);

С - механизма продольного перемещения (вдоль осей Х и Yв зависимости от состояния механизма В);

D - механизма вертикального перемещения (вдоль оси Z);

Е - механизма поворота (вокруг оси, расположенной под углом 45ок оси Z);

механизма захвата I;

механизма захвата II.

Модульность конструкции позволяет компоновать робот для решения различных конкретных задач. Например, данный робот имеет модификации М и М1. В модификации М в состав робота входит дополнительный модуль Н, расширяющий зону его обслуживания.

В модификации Ml задача расширения зоны обслуживания решается путем замены модулей А и Dна модули с большими величинами перемещения.

Модули В, Е, Н имеют два фиксированных положения; модули А, С,D - программируемую величину перемещения.

Конструкция робота обладает рядом преимуществ:

равнозагруженностью приводных устройств всех механизмов;

уменьшенными массой робота и его габаритами;

увеличенной зоной обслуживания;

удобной компоновкой в составе обрабатывающих ячеек, что обеспечивает простой доступ к станку при наладке;

сокращенным циклом загрузки-выгрузки;

одновременностью изменения положений заготовки и детали при переходе их из кассеты в положение обработки и обратно.

Базовый алгоритм функционирования

Конечной целью работы робота является смена заготовок в патроне станка. Эту цель можно достичь набором определенных движений всех механизмов робота.

Траектория конечного звена робота при взаимодействии со станком представлена на рис. 5.6. Исходное положение робота - точка А. Траектория T базового цикла алгоритма захвата заготовки представляет собой последовательность перемещений по осиХ — TAB, по оси Y — TВС, опускание по оси Z — TCD, захват заготовки кассеты, подъем по оси Z — ТCD, ротация Ra, захватного устройства, опускание по оси Z — ТСD, опускание готовой детали, подъем по оси Z — ТCD, движение по оси Y— ТCB, по оси Х — TBA, далее из исходного положения А робот перемещается к патрону станка.

Для обхода передней бабки станка робот перемещает захватное устройство по оси Y— ТAE, далее поворот Rpна 90ос одновременной ротацией захватных устройств, с тем чтобы ось захвата для заготовки была горизонтальна — ТEF, опускание по оси- Z — TFHдля того, чтобы совместить ось захвата с осью патрона.

Рис.5.6 – Траектория конечного звена робота

Далее перемещение по оси Х — Тнкк патрону станка, захват готовой детали, отход по оси Х — Ткн, ротация захватных устройств, с тем чтобы ось заготовки была горизонтальной, перемещение по оси Х — ТKH. Далее робот оставляет заготовку в патроне станка, осуществляет отход по оси Х — ТKH, подъем по оси Z — ТHF, производит ротацию захватных устройств, поворачивается от патрона станка — ТFEи по осиY— TEAдоходит до исходного положения А.

Библиографический список рекомендуемой литературы

Основной список

1. Проектирование машиностроительных заводов и цехов. Справочник в 6-ти т. Под общ. ред. Е.С. Ямпольского. М., Машиностроение, 1975. Т. 4. 326 с.

2. Проектирование производственных систем в машиностроении: Учебн. пособие для вузов/ В.П. Вороненко, Ю.М. Соломинцев, А.Г. Схиртладзе, А.М. Пульбере; МГТУ «Станкин»; Приднестровский ГУ – Тирасполь: РИО ПГУ, 2001 . – 350 с.

3. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: В 3-х т.: Справочник – учебник/ А.С. Проников, Г.Н. Васильев, В.Ф. Горнев и др.; Под общ. ред. А.С. Проникова. – М.: Изд-во МГТУ «Станкин». Т. 3: Проектирование станочных систем. – 2000. – 584 с.

4. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 7. Гибкие автоматизированные производства в отраслях машиностроения: Учеб. пособия для втузов/ И.М. Макаров, П.Н. Белянин, Л.В. Лобиков и др.; Под ред. И.М. Макарова. – М.: Высш. шк.,1986. – 176 с.

5. Проектирование механосборочных цехов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей/Под ред. А.М. Дальского. - М.: Машиностроение., 1990 352 с..

6. Схиртладзе А.Г. Проектирование машиностроительных производств. - М.: Машиностроение., 1993 206 с..

Дополнительный список

7. Блехерман М.Х. Гибкие производственные системы: Организационно-экономические аспекты. – М.: Экономика, 1988. – 221 с.

8. Автоматизация производства в машиностроении: Учебник для вузов / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе и др.; под ред Н.М. Капустина. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2004. – 415 с.

9. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: [В 14-ти кн.]/Под ред Б.И. Черпакова. – М.: Высш. шк., 1989.