logo
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.