• RU
  • icon На проверке: 30
Меню

Проектирование захватного устройства

  • Добавлен: 19.05.2022
  • Размер: 19 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Дипломная ВКР СПО

Состав проекта

icon Силяков Д.В. МР318.1.pptx
icon Силяков Д.В. МР318.1.docx
icon 1.JPG
icon
icon Flexible claw coupling.SLDPRT
icon JZ.01.0010.SLDPRT
icon JZ.01.0011.SLDPRT
icon JZ.01.005.SLDPRT
icon JZ.01.006.SLDPRT
icon JZ.01.007.SLDPRT
icon JZ.01.008.SLDPRT
icon JZ.01.009.SLDPRT
icon JZ.02.000.SLDASM
icon NEMA 17.SLDASM
icon NEMA 17.stp
icon Nakrętka.SLDPRT
icon circlip for shafts normal_din.sldprt
icon needle roller bearing_nrba_skf.sldprt
icon socket countersunk head screw_din.sldprt
icon socket thin pilot cap screw_din.sldprt
icon Śruba.SLDPRT
icon 2.JPG
icon Manipulator head.SLDPRT

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Силяков Д.В. МР318.1.docx

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Специальность 15.02.10 Мехатроника и мобильная робототехника
Тема: Расчёт проектирование и программирование захвата промышленного манипулятора проводящего сортировочные работы на автоматизированной конвейерной линии
Руководитель работы:
Мастер производственного обучения
Ученая степень должность
Силяков Дмитрий Владимирович
Овчинников Алексей Алексеевич
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ (ДИПЛОМНОЙ) РАБОТЫ
Студента Силякова Дмитрия Владимировича
Группы МР-3181 курса 3
Руководитель дипломной работы: Овчинников А.А.
Отметка о выполнении
Ознакомление с темами ВКР
Подбор литературы и ее изучение по теме ВКР
Составление плана ВКР и согласование его с руководителем
Разработка и представление на проверку введения
Разработка и представление на проверку основной части ВКР
Разработка и представление на проверку заключения
Оформление отзыва руководителя ВКР
Внешнее рецензирование ВКР
Предварительная защита ВКР
Получение допуска к защите ВКР
Предоставление ВКР в учебную часть
подпись инициалы фамилия
подпись дата инициалы фамилии студента
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ
на заседании кафедры
Технологии машиностроения
Подпись инициалы фамилия
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную (дипломную) работу
Студенту Силякову Дмитрию Владимировичу
Группы МР-3181 курса 3
Тема дипломной работы: Расчёт проектирование и программирование захвата промышленного манипулятора проводящего сортировочные работы на автоматизированной конвейерной линии.
Руководитель дипломной работы: Овчинников Алексей Алексеевич
Перечень вопросов подлежащих разработке:
) Провести теоретический анализ средств и методов модернизации захватных устройств
) Сконструировать и смоделировать захват промышленного манипулятора
) Произвести силовой расчет захвата а так же сопротивление его материалов
) Оценить экономическую эффективность проекта
Рекомендуемые издания:
) Челпанов И. Б. Схваты промышленных роботов. - Л. : Машиностроение. Ленингр. отделение 1989. - 287
) Griррing Тооl fоr Industrial Robot. Каталог фирмы АSЕА (Швеция) 1975.
) Манипулирующее устройство Ю.Г. Козырев Л.В. Круковец С.В. Житомирский В.Б. Великович Г.М. Годович. Б.И. - 1979. - № 27.
) РТМ 2 РОО-1-78. Конструктивные исполнения захватных устройств промышленных роботов для металлорежущих станков.- М. : ЭНИМС. 1978. - 36 с.
2. Основные понятия в области захватных устройств ..15
3. Основные параметры захватных устройств .18
3.1. Грузоподъемность ..18
3.2. Размер захватываемой поверхности ..19
ГЛАВА 2. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА.
1. Подбор шарико-винтовой передачи ..21
2. Подбор редуктора 23
3. Подбор двигателя 23
4. Определение и расчёт основных узлов захватного устройства ..26
4.1. Расчёт шпоночного соединения ..26
4.2. Расчет винтового соединения несущей стойки и стяжек .27
4.3. Расчет винтового соединения основания и рычагов 29
4.4. Технические характеристики шарико-винтовой передачи SBC STK1605-3-R 31
4.5. Условия проведения приёмочного теста для шарико-винтовой передачи ..32
4.6. Технические характеристики двигателя MAXON EC13 (6 Watt) исполнение 305190 ..34
4.7. Технические характеристики редуктора MAXON GP 13A исполнение 110316 ..35
4.8. Технические характеристики радиально-упорного подшипника SKF 3200 A-2RS1TN9MT33 ..36
4.9. Кинематическая схема механического ЗУ с клиновым ПМ 37
4.10. Выбор типа ПР по грузоподъемности ..37
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ЗАЖИМА ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА.
1. При вертикальном линейном перемещении 41
2. При горизонтальном линейном перемещении 41
3. При вращении ЗУ в горизонтальной плоскости ..41
4. При торможении всех трех движений 42
5. Эмпирическое усилие зажима ЗУ ..42
6. Определение тягового усилия пневмоцилиндра Р2 .44
7. Определение силового передаточного отношения механизма Kр .45
8. Схема построения профиля центрующих губок ..46
9. Расчет сил действующих в местах контакта 49
10. Расчёт губок на прочность 49
11. Расчет напряжений на поверхности контакта 51
12. Расчет губок на изгиб 52
13. Расчет на срез и выбор штифтов ..53
14. Оценка прочности болтовых креплений между ЗУ и рукой ПР 55
15. Проектирование и 3D моделирование захвата манипулятора мобильного робота в среде SolidWorks 57
16. Программирование манипулятора оснащённого захватом на языке С++ 60
РАЗДЕЛ 4. Сменные схваты и устройства автоматической замены схватов и системы обеспечения техники безопасности.
1. Сменные схваты и устройства автоматической замены схватов 63
2. Системы обеспечения техники безопасности 71
3. Экономическое обоснование проекта 80
Список использованной литературы 83
Захваты (захватные устройства ЗУ) - важная часть промышленных роботов (ПР). Универсальное складское оборудование расширяет сферу PR и позволяет адаптироваться к различным процессам. В последнее время интенсивно развиваются устройства хранения с помощью которых можно захватывать и размещать ненаправленные объекты. Поэтому систематизация и анализ структур памяти разработка методов их выбора расчета и проектирования установление их требований в зависимости от типа выполняемых операций и рекомендаций по их использованию очень важны. Эта работа - одна из первых попыток в домашней практике разработать конкретные рекомендации по выбору исчисления и памяти.
Память промышленных роботов и манипуляторов (M) используется для захвата и удержания контролируемых объектов в определенном положении. Эти объекты могут иметь разные размеры формы массы и разные физические свойства что требует использования различных типов запоминающих устройств. Следовательно запоминающие устройства являются частью сменных частей ПР. PR и манипуляторы обычно поставляются с рядом стандартных запоминающих устройств для конкретной модели которые можно модифицировать в соответствии с потребностями конкретного рабочего элемента. Иногда на обычную ручку крепят сменные рабочие предметы (губки присоски и т. д.). При необходимости ПР оснащаются специальными захватными приспособлениями предназначенными для выполнения определенных операций.
Память предъявляет как общие так и особые требования для определенных условий эксплуатации. К обязательным требованиям относятся надежность захвата и удержания объекта недопустимость его повреждения или разрушения устойчивость основания. К зажиму предъявляются повышенные требования при этом малые габариты и малый вес гарантированы. Особое внимание уделяется надежности крепления хомута к ПР.
При обслуживании нескольких устройств с помощью одного PR использование захватов с большим вылетом или их автоматическая замена может быть единственно возможным решением когда детали различной конфигурации и веса обрабатываются одновременно.
В своей дипломной работе я спроектирую захват промышленного манипулятора для автоматизированной производственной линии который будет использоваться компанией «Р-Фарм» для более продуктивного использования пространства и персонала.
Поставка специализированных лекарственных препаратов в учреждения и организации работающие в системе здравоохранения Российской Федерации.
Сегодня в компании работает более 500 высококвалифицированных специалистов; 12 филиалов и представительств расположены в России. И эти цифры будут неуклонно расти с созданием собственных производств.
«Р-Фарм» - ведущий российский фармацевтический дистрибьютор предлагающий полный спектр услуг в этой сфере. Все этапы транспортировки и хранения фармацевтической продукции проходят при строгом соблюдении температурного режима («холодовая цепь»).
С 2007 года компания активно участвует в программе по обеспечению дополнительными лекарствами отдельных категорий граждан.
Стратегия развития компании «Р-Фарм» полностью соответствует задачам определенным Правительством РФ - импортозамещение лекарственных средств и развитие отечественного производства лекарственных средств. В настоящее время приоритетным направлением деятельности компании является инвестиционный проект по организации производства готовых лекарственных форм в Ярославле.
В число клиентов Р-Фарм входят ведущие федеральные и региональные медицинские исследовательские центры ведомственные больницы и поликлиники крупнейшие региональные лечебно-профилактические учреждения в основном онкологические аптеки и клинические больницы а также другие игроки фармацевтического рынка - государственные и муниципальные аптеки склады и др. аптеки Аптеки коммерческие дистрибьюторы в регионах России.
Компания нацелена на интенсивный рост опережающий рост рынка (более 50% в год) и расширение своего ассортимента для удовлетворения потребностей граждан России в современных высокотехнологичных препаратах. Помимо активного расширения продуктовой линейки компания также охватывает все сегменты фармацевтического рынка включая вакцины расходные материалы и парентеральное питание.
Сегодня в компании работает более 500 высококвалифицированных специалистов; 12 филиалов и представительств расположены в России. И эти цифры будут неуклонно увеличиваться с созданием собственных производств.
«Р-Фарм» - ведущий российский фармацевтический дистрибьютор предлагающий полный спектр услуг в этой сфере. На всех этапах транспортировки и хранения фармацевтической продукции строго соблюдается температурный режим («холодовая цепь»).
Стратегия развития компании «Р-Фарм» полностью соответствует задачам определенным Правительством Российской Федерации - импортозамещению лекарственных средств и развитию отечественного производства лекарственных средств. В настоящее время приоритетным направлением деятельности компании является инвестиционный проект по организации производства готовых лекарственных форм в Ярославле.
В число клиентов Р-Фарм входят ведущие федеральные и региональные медицинские исследовательские центры ведомственные больницы и поликлиники крупнейшие региональные лечебно-профилактические учреждения в основном онкологические аптеки и клинические больницы а также другие игроки фармацевтического рынка - государственные и муниципальные аптеки склады и др. и т.п. аптеки Аптеки коммерческие дистрибьюторы в регионах России.
Компания нацелена на интенсивный рост опережающий рост рынка (более 50% в год) и расширение своего ассортимента для удовлетворения потребностей граждан России в современных высокотехнологичных препаратах. Помимо активного расширения продуктовой линейки компания также охватывает все сегменты фармацевтического рынка включая вакцины расходные материалы и парентеральное питание. Собственное производство создаст огромное конкурентное преимущество для достижения наших целей и удовлетворения потребностей наших клиентов в лекарствах для передового лечения и профилактики заболеваний.1.2. Основные понятия в области захватных устройств.
Захватным устройством ПР называется его рабочий орган предназначенный для захвата и удержания производственного объекта и или технологического оборудования называемого объектом. ГОСТ 26063—84 устанавливает следующие типы захватов ПР: механические вакуумные магнитные и другие (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Захватные устройства промышленных роботов
Общим понятием захватных устройств всех типов является понятие «рабочий элемент». Рабочий элемент - это элемент захватного устройства находящийся в непосредственном контакте с объектом. Для магнитных захватов рабочими элементами являются элементы магнитной системы к которой притягивается объект для вакуумных устройств - соприкасающаяся с объектом присоска ограничивающая полость выброса воздуха. Со сроком
«Элементы произведения» в литературе употребляются антропоморфные термины: «губы» «пальцы» «челюсти» и др.
Механические захваты - это захватные устройства в которых объект удерживается под действием реакций в точках (областях) контакта с рабочими элементами создаваемыми двигателем или собственным весом объекта. Механические захваты подразделяются на захватные и опорные. Захват - это механический захват который представляет собой механизм который удерживает объект захватывая его рабочими элементами когда они перемещаются двигателем. Опоры представляют собой механические захваты без подвижных звеньев и представляют собой опоры на которых объект удерживается силой тяжести (ковши для захвата транспортировки и заливки жидкого металла крюки штифты призматические опорные элементы лопасти и т. Д.).
Вакуумные захваты - это ручки которые удерживают объект втягивая воздух в закрытую полость рабочего элемента - присоски. Существуют активные вакуумные захваты в которых вакуум воздуха создается принудительно с помощью вакуумных насосов или эжекторных устройств и пассивные в которых вакуум воздуха создается за счет его смещения при деформации рабочих элементов.
Магнитные захваты - это захваты которые удерживают объект под действием магнитных сил создаваемых постоянным магнитом или электромагнитом.
По способу замены хомуты делятся на два которые можно заменить вручную и автоматически. Незаменяемые зажимы установленные с использованием постоянных соединений обычно не используются. Место крепления ручки к руке манипулятора называется механическим интерфейсом.
Прямоугольная декартова система координат для захвата связана с основанием захвата начало координат которого находится в условном геометрическом центре захвата или удерживаемого объекта. В проекциях на оси данной системы координат определяются основные геометрические силовые прецизионные статические и динамические характеристики захвата.
Основными техническими характеристиками захватов всех типов являются: номинальная грузоподъемность усилие захвата предельно допустимые значения сил и моментов действующих по осям системы координат захвата время захвата и время реакции масса габариты показатели надежности.
Сила захвата в стандартах не указана; обычно говорят что это сила воздействия рабочих элементов на объект. В захватах сила захвата создается приводом который перемещает рабочие элементы во время захвата пока они не захватят объект. В пружинных зажимах сила захвата обеспечивается пружинами которые удерживают объект в равновесии.
Время захвата - это время между сигналом от контроллера захвата и окончанием процесса когда объект принимает устойчивое положение равновесия в захвате а сила захвата достигает своего установившегося значения. Время выпуска - это время между подачей контроллером сигнала проверки и окончанием процесса. Для дескрипторов завершение процесса освобождения означает освобождение объекта и полное выдвижение дескриптора.
Номинальная грузоподъемность захвата - это максимально допустимый вес захватываемых предметов для данного захвата. При оснащении таким зажимом PR конкретной модели фактическая масса удерживаемого объекта не должна превышать допустимую нагрузку PR то есть большее значение массы объекта при котором он гарантированно захватывается составляет Приведены поддерживаемые и фиксированные значения КПД PR.
Максимально допустимые значения приложенных сил (моментов) - это наибольшие значения силы (момента) приложенной к объекту в центре (в начале системы координат захвата) при котором объект удерживается захватом. . Приложенные силы (моменты) создаются силами тяжести инерции силами взаимодействия с другими объектами и оборудованием действующими на объект. Приложенные силы не включают силу захвата и реакцию в точках контакта объекта с рабочими элементами. Захваты обычно предназначены для работы с одним объектом и выполняют только функции захвата удержания и освобождения. В этом случае используются многообъектные и многофункциональные захваты.
Захваты - это многообъектные устройства предназначенные для захвата и удержания двух или более объектов. Многофункциональные захваты - это захваты предназначенные для работы с основными функциями технологических операций и измерительных операций.
3. Основные параметры захватных устройств.
Параметры основной памяти задаются прибором технического наведения РТМ2 РОО-1-78 и методическими указаниями МУ2.10-82 утвержденными Минстанкостроением 14.12.82.
транспортная вместимость
размер захватываемой поверхности
конструкция и размеры точек крепления робота
3.1. Грузоподъемность.
Нагрузочная способность зарядного устройства должна соответствовать одному из значений ряда: 008; 016; 063; 125; 250; 5.00; 10.00; 20.00; 4000; 8000;
000; 25000; 50000; 1000.00 кг. Эта серия соответствует номеру грузоподъемности ПР принятому Министерством станкостроения и обусловлена тем что грузоподъемность захвата не должна быть фактором ограничивающим технологические возможности ПР.
Диапазон грузоподъемности соответствует диапазону предпочтительных чисел Р 103 ГОСТ 8032-84.
3.2. Размер захватываемой поверхности.
Наибольший размер внешней или внутренней поверхности захваченной зажимами должен соответствовать одному из значений в следующем ряду: 1 4 12 32 63 100 125 160 200 250 320 400 500 мм.
Ряд больших размеров поверхностей захвата выбран из ряда номеров Р 10 ГОСТ 6636-69 по конструктивным соображениям. Эта серия регулирует предел изменения для устройств с ограниченным диапазоном и предел срабатывания для устройств с широким диапазоном.
Устройства памяти с узким диапазоном во время преобразования должны иметь возможность захвата областей размеры которых включают соседние значения меньшие чем указанная строка. Зарядные устройства широкого диапазона также должны иметь такую возможность но без дополнительной настройки.
Таким образом линейка запоминающих устройств с наибольшими размерами поверхностей захвата соответствующая ряду обеспечивает захват поверхностей любого размера внутри ряда то есть от 0 до 500 мм. Анализ существующих устройств памяти показывает что соблюдение этого требования не приводит к усложнению структур памяти
Спроектировать схват манипулятора
Время закрытия – 15с; грузоподъёмность – 10кг.; Габаритные размеры – 200х200х200мм.
1. Подбор шарико-винтовой передачи.
Расчет сжимающей силы необходимой для удержания неподвижного стального объекта массой 10 кг.
Для контакта поверхности стали со сталью . Следовательно
Принимая во внимание запас прочности и кинематику захвата:
Указанные условия выполняет шарико-винтовая передача SBC STK1605-3-R:
Диаметр винта (мм):15
Диаметр тел качения (мм):3.5
Нагрузочная способность
Динамическая (Н):7650
Статическая (Н):12400
Расчет КПД шарико-винтовой передачи SBC STK1605-3-R:
Расчетный КПД где для шестерен выпускаемых от 5 до 9 класса квалитета.
Крутящий момент с учетом заданной нагрузки:
2. Подбор редуктора.
В силу конструктивных особенностей для соединения вала шестерни и винта целесообразно использовать зубчатую передачу с передаточным числом близким к 2.
Следовательно редуктор с учётом усреднённого КПД для цилиндрической зубчатой передачи должен обеспечивать крутящий момент:
Этим требованиям отвечает планетарный редуктор MAXON GP 13A в исполнении 110316.
3. Подбор двигателя.
Крутящий момент на валу двигателя:
Полученным результатам удовлетворяет двигатель MAXON EC 13 (6 Watt)
Проверка скорости закрытия захвата:
Следовательно время закрытия схвата:
Параметры двигателя MAXON EC 13 (6 Watt):
Электронно-коммутируемый бесщеточный двигатель постоянного тока Maxon motor EC13
- Шарико-винтовая пара SBC STK 1605-3-R
- Мотор MAXON EC13 (6 Вт) версия 305190
- Планетарный редуктор MAXON GP 13A версия 110316
4. Определение и расчёт основных узлов захватного устройства.
4.1. Расчёт шпоночного соединения
4.2. Расчет винтового соединения несущей стойки и стяжек
4.3. Расчет винтового соединения основания и рычагов
4.4. Технические характеристики шарико-винтовой передачи SBC STK1605-3-R
4.5. Условия проведения приёмочного теста для шарико-винтовой передачи
4.6. Технические характеристики двигателя MAXON EC13 (6 Watt) исполнение 305190
4.7. Технические характеристики редуктора MAXON GP 13A исполнение 110316
4.8. Технические характеристики радиально-упорного подшипника SKF 3200 A-2RS1TN9MT33
4.9. Кинематическая схема механического ЗУ с клиновым ПМ.
Рис. 2.1. Кинематическая схема ЗУ
4.10. Выбор типа ПР по грузоподъемности.
V - объём заготовки мм3
ρ - Плотность заготовки ρ = 7800 кгм3
g - Ускорение свободного падения g = 981 мс2
D - Наибольший диаметр заготовки мм
l - Длина заготовки мм
Следовательно находим G:
Мы принимаем промышленный робот КМ.2.5Ц.42.14 с пневмоприводом и грузоподъемностью 25 Н. Большинство современных заводов имеют компрессорные агрегаты и снабжены сжатым воздухом. Для механизации и автоматизации станков по этой причине широко применяется пневмопривод.
В отличие от гидравлического привода - нет необходимости возвращать рабочую жидкость (воздух) в компрессор;
Меньший вес рабочей жидкости по сравнению с гидроприводом (важно для ракеты);
Меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими устройствами;
Возможность упрощения системы за счет использования баллона со сжатым газом в качестве источника энергии такие системы иногда используются вместо пиропатронов есть системы где давление в баллоне достигает 500 МПа;
Простота и экономичность благодаря невысокой стоимости рабочего газа;
Быстрое срабатывание и высокие скорости вращения пневмодвигателей (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
Пожарная безопасность и нейтральность производственной среды обеспечивающая возможность использования пневмопривода в шахтах и химической промышленности;
В отличие от гидравлического привода пневмопривод менее чувствителен к изменениям температуры окружающей среды из-за меньшей зависимости КПД от утечки рабочей жидкости (рабочего газа).
Нагрев и охлаждение рабочего газа при сжатии в компрессорах и расширении в пневмодвигателях.
КПД даже ниже чем у гидропривода;
Низкая точность работы и хорошая работа;
1. При вертикальном линейном перемещении
k – коэффициент запаса безопасности k = 2
f - коэффициент нагрузки губок на трение f = 015 (губки гладкие)
aв - ускорение вертикального движения мс2
- максимальная скорость подъема = 06 мс (2 с.33)
Δt - время разгона Δt = 02 с
2. При горизонтальном линейном перемещении
аг - ускорение горизонтального перемещения
tg α - угол центрующих губок α = 45º
- скорость подъема максимальная = 08 мс.
3. При вращении ЗУ в горизонтальной плоскости
R - длина вылета руки ПР R = 08 м
- угловая скорость вращения ЗУ = 157 с-1 (2 с.33)
- угловое ускорение поворота ЗУ с-2
4. При торможении всех трех движений
5. Эмпирическое усилие зажима ЗУ
- масса заготовки кг;
- ускорение свободного падения g = 981 мс2;
- коэффициент запаса = 2;
A - максимальное ускорение действующее на деталь мс2; (≤4g)
коэффициент зависящий от расположения губок и формы поперечного сечения детали.
Выбираем максимальное усилие зажима P1 = 28102 H и по нему ведем дальнейший расчет.
6. Определение тягового усилия пневмоцилиндра Р2
усилие пневмоцилиндра передаваемое передаточному механизму Н;
Р=06 МПа - давление воздуха в системе Р=05-1 МПа;
S - площадь поршня мм2
d - диаметр поршня пневмоцилиндра ПР d=25 мм;
7. Определение силового передаточного отношения механизма Kр
Рис. 3.1. Кинематическая схема ЗУ
Силовое передаточное отношение рассчитывается по формуле:
Р1 =28102 Н - усилие необходимое для удержания заготовки;
Р2 =294375 Н - усилие передаваемое от пневмоцилиндра передаточному механизму;
Примем: с=80 мм =15°
При помощи формулы по рассчитанному силовому передаточному отношению определим :
8. Схема построения профиля центрующих губок
Когда призматические губки захватывают детали разного диаметра возникает ошибка центрирования детали. Для устранения этого недостатка плоские поверхности губок заменяют цилиндрическими поверхностями определенного радиуса.
Порядок строительства:
Определим возможную разницу диаметров:
Условие выполняется.
)Средний диаметр детали dср = 40 мм
)Конструктивно задаем радиус вращения губки R; R> dср принимаем R = 50 м
)Проводим прямую на расстоянии R2 (25 мм)
)Назначим центральный угол контакта α = 40o - 50o принимаем 45 o и проводятся линии bb и cc
)На пересечении горизонтали (R2) и линии bb и cc строим точки B и С
горизонтальная координата:
)Из точек B и C очерчиваем дуги радиусами r1 и r2
Рис. 3.2. Профиль губок
Для минимально диаметра d=30 мм:
Для максимального диаметра d=50 мм:
9. Расчет сил действующих в местах контакта
N12 - контактные силы между заготовкой и губкой Н
Rн - реакция на губку захвата Н
- коэффициент трения =015
- угол контакта 12 =45
10. Расчёт губок на прочность
Рис. 3.3. Расчётная схема пальца
Мх - момент силы Р1 Н*мм
Wx - полярный момент сопротивления мм3
Принимаем средний участок губки в виде прямоугольника со сторонами bh=3
максимально допустимое напряжение изгиба (материал губок - сталь 45);
Принимаем h = 6 мм b = 18 мм.
11. Расчет напряжений на поверхности контакта
Eпр - пониженный модуль упругости (Епр = 127*105 МПа)
N - контактные силы между заготовкой и губкой Н
l - ширина губки 18 мм
dср - средний диаметр детали 40 мм
- Условие выполняется.
12. Расчет губок на изгиб
P1 - усилие зажима Н
lв - длина вылета губок lв =50 мм
[y] - допустимый изгиб мм
Jx - полярный момент инерции м4
Находим действительный прогиб:
13. Расчет на срез и выбор штифтов
lb lc - длины звеньев мм
Р1 - усилие зажима Н
lb=42 мм lc=80 мм P1=281.02 Н
Найдём сумму моментов относительно точки С:
Найдём сумму моментов относительно точки В:
Рассчитаем штифт на срез:
Допустимое напряжение [ср] =115МПа
Fшт - площадь сечения штифта
Следовательно требуемый диаметр штифта:
Принимаем стандартный штифт d=4 мм
14. Оценка прочности болтовых креплений между ЗУ и рукой ПР
Р – сила оказываемая на болты Н
d1 - внутренний диаметр болтов мм
H - глубина отвинчивания мм
k - коэффициент в зависимости от профиля резьбы
km - коэффициент неравномерности нагрузки на резьба
[] - допустимая прочность на срез МПа
(для резьбы М8: d1 = 6647 мм Н = 15 мм k = 087 km = 065 [] = 50 МПа).
Рассчитаем винты на прочность:
МПа 50 МПа условие выполняется.
15. Проектирование и 3D моделирование захвата манипулятора мобильного робота в среде SolidWorks.
Проведем работы по моделированию рабочего органа робота-манипулятора проводящего сортировочные работы на автоматизированной конвейерной линии.
Моделирование проводится в ПО SolidWorks.
SolidWorks - программный комплекс САПР для автоматизации работы промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает разработку продукта любой сложности и назначения.
Программа начала расти в 1993 году она начала продаваться в 1995 году и конкурировала с такими продуктами как AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop SDRC I-DEAS Compass и Pro ENGINEER. SolidWorks была первой САПР поддерживающей твердотельное моделирование для платформы Windows. SolidWorks использует движок Parasolid.
Подготовка дизайна к производству (PPC):
D-проектирование изделий (деталей и узлов) любой степени сложности с учетом специфики изготовления.
Создание конструкторской документации в строгом соответствии с ГОСТом.
Разобрать механизм с целью понять как это работает
Проектирование коммуникаций (жгуты трубопроводы и т. Д.)
Технический анализ (сопротивление устойчивость теплопередача частотный анализ динамика механизмов газовая гидродинамика оптика и светотехника электромагнитные расчеты анализ размерных цепей и т. Д.)
Экспресс-анализ технологичности на этапе проектирования
Подготовка данных для IETM
Управление данными и процессами на этапе КПП
Модель захвата представлена ниже. Файл формата SLDPRT будет прикреплен к данной работе.
16. Программирование манипулятора оснащённого захватом на языке С++.
#include Servo.h> Подключение библиотеки Servo для работы с сервоприводами
Servo Объявление объекта servo1 для работы с сервоприводами основания
Servo Объявление объекта servo2 для работы с сервоприводами левого плеча
Servo Объявление объекта servo3 для работы с сервоприводами правого плеча
Servo Объявление объекта servo4 для для работы с сервоприводами захвата
Объявление переменных для хранения значения потенциометров
const u Определение константы с № вывода потенциометра управения основанием
const u Определение константы с № вывода потенциометра управления левым плечом
const u Определение константы с № вывода потенциометра управления правым плечом
const u Определение константы с № вывода потенциометра управления захватом
const u Определение константы с № вывода сервоприводов основания
const u Определения константы с № вывода сервоприводов левого плеча
const u Определение константы с № вывода сервоприводов правого плеча
const u Определение константы с № вывода сервоприводов захвата
void setup() Код функции setup выполняется единажды:
Ser Инициирование передачи данных в монитор последовательного порта
servo1.attach(p Назначение объекта servo1 на управление сервоприводом 1
servo2.attach(p Назначение объекта servo2 на управление сервоприводом 2
servo3.attach(p Назначение объекта servo3 на управление сервоприводом 3
servo4.attach(p Назначение объекта servo4 на управление сервоприводом 4
void loop() Код функции loop выполняется постоянно:
valR1=map(analogRead(p servo1.wr Вращение основанием Указанные в данной строке углы: 10 и 170 требуется калибровка.
valR2=map(analogRead(p servo2.wr Управление левым плечом Указанные в данной строке углы: 80 и 170 требуется калибровка.
valR3=map(analogRead(p servo3.wr Управление правым плечом Указанные в данной строке углы: 60 и 170 требуется калибровка.
valR4=map(analogRead(p servo4.wr Управление захватом Указанные в данной строке углы: 40 и 70 возможно требуется калибровка.
Ser Вывод углов на монитор
1. Сменные схваты и устройства автоматической замены схватов.
Часто одного зажима недостаточно для широкого спектра требуемой продукции и необходимо предусмотреть возможность замены зажимов или их частей. Для некоторого имеющегося в продаже оборудования ПР предусмотрено сменные ручки (например для отечественного ПР UM160F2.81 и финского Puma 560) но часто стандартных ручек имеющихся в наборах недостаточно и наборы необходимо заменять. с новыми конструкциями спроектированными и изготовленными на месте.
Возможны и используются на практике сменные захватные устройства разного уровня.
Полностью сменные рабочие органы (в захвате - с приводом; см. Рис. 4.1 а). В этом случае появляется возможность включать в комплект захватов с двигателями имеющими разные энергетические характеристики и значения выходного тягового хода включать в комплекты захватов с другим принципом действия (электромагнитным вакуумным). Если ПР используется технологически то предусмотрены сменные рабочие элементы (например паяльники) если это измерительный прибор то измерительный преобразователь. Основным недостатком метода замены всего рабочего органа является громоздкость заменяемого агрегата.
Захватные механизмы сменные (рис. 4.1. Б) а двигатель (обычно пневмоцилиндр) остается незаменимым. При этом принцип работы зажима конечно остается прежним но выбирая передаточный механизм можно регулировать разные направления движения рабочих элементов увеличивая диапазон раскрытия зажима. За счет уменьшения сила захвата и наоборот. При смене хомутов не возникает сложностей связанных с подключением ЛЭП; Таким образом не снижается надежность соединений и уплотнений.
Звенья захватного механизма сменные. На рис. 4.1 в показано как путем замены рычагов 1 совершающих качательное движение на другие и установки крышки 3 с опорами 4 на корпусе захвата 2 можно изменить кинематику ручки и d '' обеспечить плоскопараллельное сближение рабочих элементов.
Рис. 4.1. Сменные устройства схватов
Имеются сменные рабочие элементы (рис. 4.1. Д). Это обеспечивает адаптивность захвата к форме поверхности объекта за который выполняется захват; в определенных пределах диапазон открытия можно смещать.
В имеющихся в продаже конструкциях ПР замена всей памяти чаще производится на первом уровне чем чаще заменяется механизм в целом; заменяющие устройства на третьем и четвертом уровнях в настоящее время находятся в стадии разработки.
Память может быть изменена вручную автоматически и автоматически. Возможность замены памяти в принципе предусмотрена в большинстве ПР предназначенных для предоставления такой возможности; проведена стандартизация и унификация типов подключений и присоединительных размеров зарядного устройства (ГОСТ 26063-84). Однако в обычных конструкциях ручная смена хомута с его основанием и креплением трудоемка а ослабление и затягивание с приложением больших усилий приводит к снижению надежности соединений.
На сегодняшний день разработано множество моделей быстросменных ручек точки крепления которых позволяют соединять ручки с рычагом ПР простейшими движениями и зачастую без использования специального инструмента. Опыт накопленный в смежных областях машиностроения и приборостроения широко используется при проектировании причальных сооружений. Все операции по снятию старого зажима установке и фиксации нового или только некоторые из них можно выполнить вручную. В последнем случае при автоматической замене памяти сам процесс подключения может осуществляться в ручном режиме управления с главной панели управления или удаленно. Этот метод замены лучше всего подходит для тяжелых погрузчиков с тяжелым вилочным погрузчиком.
В связях с общественностью предназначенных для работы в гибких производственных системах замена памяти должна выполняться автоматически. При проектировании ПР с автоматической заменой зарядного устройства наибольшие трудности вызывает проектирование устройств достаточно простых и надежных для подключения зарядного устройства к рычагу ПР. Опыт станкостроения может быть использован прежде всего в отношении основания и крепления хвостовиков инструмента к рабочим положениям многооперационных металлорежущих станков. Однако в станках на инструмент действуют большие силы и к точности позиционирования режущих кромок предъявляются высокие требования; поэтому крепление инструмента в станках должно быть очень жестким и прочным а крепления - тяжелыми и громоздкими. Для ПР значительно уменьшаются силы действующие на погрузчик.
При проектировании анкерных узлов в первую очередь необходимо решить три вопроса: размещение оснований для съемных зажимов обеспечение установки на основаниях и надежное крепление при установке. Основные блок-схемы представлены на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Схемы базирования схватов для узлов стыковки
В качестве баз могут быть использованы следующие комбинации поверхностей: плоскость и поверхности двух штифтов плоскость и поверхности плоского выступа конус и поверхности продольного выступа плоскость пирамиды. Обратите внимание что поскольку силы памяти относительно низкие вы можете использовать основание на небольших участках поверхностей или вдоль линий. Важным требованием является то чтобы установка на основание производилась одним движением (желательно по прямой линии) и чтобы в том же направлении прикладывалась сила достаточная для удержания ремонтируемой детали. Все описанные схемы удовлетворяют этому требованию.
Задачу обеспечения правильной установки на основания когда рука запрограммирована на приближение зажима при соединении можно рассматривать как частный случай проблемы автоматической сборки. Соединение должно происходить при наличии перекосов в положении и взаимной ориентации прижимной штанги и ответной части на рычаге ПР; необходимо исключить заклинивание и заедание деталей петли. Для этого необходимо разумно выбрать зазоры в парах вал-муфта втулки входные фаски и фаски поверхностей на которых происходит скольжение при обеспечении достаточно низкой шероховатости поверхности. Соединение зажима рукой ПР должно легко разбираться разъединяться поэтому некоторые традиционные виды соединений недопустимы. Например коническая посадка по Морзе обеспечивает фиксацию и обеспечивает точную и надежную посадку но разделение требует больших усилий (одним из наиболее эффективных является метод разделения штрихов но его реализация требует сложной конструктивной конструкции).
Самостоятельной и наиболее сложной является задача фиксации (удержания закрепления) на основании подключенного запоминающего устройства в руке ПР. Устройство которое создает удерживающую силу когда вилочный погрузчик основан на его функциях сам по себе является узкоспециализированным захватом предназначенным для захвата и удержания объекта - главной стрелы вилочного погрузчика. Как и в случае с основным зарядным устройством удерживающая сила может создаваться разными способами и на основе разных физических принципов: с помощью упругих элементов независимых активных приводов (пневматических гидравлических или электродвигателей) магнитов или электромагнитов вакуумных камер а также их различные комбинации. Проанализируем качественные характеристики перечисленных инструментов и проиллюстрируем эти характеристики конкретными примерами.
При использовании упругих элементов (пружин) сила создается за счет их сжатия или растяжения при работе приводов ПР когда прижимная штанга находящаяся в гнезде взаимодействует с движущимися аналогами тренировок.
Хвостовик клещей фиксируется в профилированном пазу вырезанном в корпусе. Перемещение выступа на стержне сменного зажима показано пунктирной линией со стрелками. На первом этапе движения пружина сжимается фиксируя ее в окончательном положении. Подключение и отключение осуществляются с относительно небольшими усилиями (моментами) которые развиваются двигателями главных приводов ПР. Силы можно регулировать предварительным натягом пружин.
Особенностью использования пружин в качестве источника силы является необходимость выполнения сложных движений в несколько этапов. В этом случае необходимо двойное движение: сначала вытяните руку вперед до упора затем поверните ее вокруг продольной оси руки. Соединение с использованием описанного устройства оказывается достаточно надежным если на всех этапах движения объекта продольная составляющая инерционной силы действующей на зажим с объектом меньше сжимающей силы пружины в положении зажимное устройство. Это характерно для ПР с двигателями малой мощности (в основном для ПР с электроприводом) и плавным торможением. При использовании ПР с пневмоприводом в котором позиционирование осуществляется по упорам при ударах несмотря на смягчение амортизаторами возникают большие перегрузки и возможно самопроизвольное ослабление зажима.
Рис. 4.3. Устройство закрепления при базировании захватного устройства
Для быстроразъемных соединений в качестве застежек часто используются различные защелки. Клиновые замки под действием продольных сил обеспечивают давление стержня зажима на ответную деталь так как направление движения замка всегда выбирается перпендикулярно основному относительному перемещению собираемых деталей.
Специальные регулируемые пружины или силовые элементы (пневмоцилиндры малой мощности диафрагменные приводы электромагниты) могут вызывать продольные перемещения болтов и необходимые силы давления.
Силовые элементы могут быть расположены на рычаге ПР на сменном зажиме на магазине или на устройстве в котором заменяется ручка. Возможны конструкции в которых блокировка приводится в действие движением или вращением стрелы ПР. Наиболее практичными являются устройства в которых замок перемещается из одного положения в другое путем последовательного нажатия на фиксатор рукой.
Существуют также сменные конструкции рукояток удерживаемые на месте с помощью электромагнита или вакуумной камеры. Удерживающая способность таких узлов ограничена но может быть достаточной особенно если приняты меры для облегчения захвата и увеличения контактной поверхности.
В настоящее время наиболее распространены сменные захваты с независимым приводом (чаще всего пневматическим). Некоторые варианты схем показаны на рис. 4.4
Рис. 4.4. Сменные схваты с самостоятельными приводами
Чаще всего основание сменного зажима втягивается рукой и прижимается к плоскости основания продольной силой создаваемой двигателем. Зажимы через которые передается усилие могут располагаться как снаружи так и внутри (рис. 3.4 а б). Тяга и давление на плоскость подшипника могут осуществляться винтом с приводом от роторного двигателя (рис. 3.4 в) или пневмоцилиндром через специальную шестерню.
2. Системы обеспечения техники безопасности
Безопасность персонала работающего с комплексами в состав которых входят ПР обеспечивается различными мерами направленными на предотвращение несчастных случаев и опасных для здоровья человека. ПР осуществляющие погрузочно-разгрузочные работы и движение транспорта на территории Республики Казахстан являются устройствами повышенной опасности и могут стать основным источником травм обслуживающего персонала.
Общие проблемы построения систем безопасности при эксплуатации РК. Основными причинами аварийных ситуаций в робототехнических системах могут быть некорректные (непреднамеренные) движения ПР при обучении и автоматической работе в том числе ошибка в позиционировании рабочих органов; выход из строя технологического оборудования на участке; ошибочные действия оператора при регулировке и ремонте; доступ человека к рабочему пространству ПР при работе в автоматическом режиме; нарушение номинальной грузоподъемности ПР; неправильное и тесное размещение на территории технологического оборудования пультов управления тары складских помещений и транспортных средств; размещение панелей управления внутри рабочего пространства ПР и отсутствие его специального ограждения; отключение в случае аварийного отключения устройств ПР отключение которых связано с риском травмирования персонала; отсутствие четкой информации оператору о ситуациях на сайте и причинах проблем.
Безопасность эксплуатации робототехнических систем достигается за счет их рационального планирования безопасности и безотказной работы оборудования а также использования специальных устройств обеспечивающих безопасность обслуживающего персонала. Основная цель этих мер и устройств - прежде всего исключить возможность одновременного нахождения человека и механизмов робота в одном месте рабочего пространства.
Компоновка оборудования - робототехнические комплексы роботизированные участки и линии должны обеспечивать свободный удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к ПР основному и вспомогательному технологическому оборудованию органам управления и аварийным остановам всех видов оборудования и механизмов входящих в его состав. . композиции. Желательно чтобы аварийные органы управления и блокировки располагались на общем пульте управления и дублировались вдоль лицевой стороны оборудования по маршруту возможных перемещений обслуживающего персонала.
При планировании РК необходимо обеспечить оператору нормальные условия освещения и обзора.
Планировка РК (участки линии) также зависит от типа используемого основного технологического оборудования его компоновки формы размеров и расположения рабочих зон уровня автоматизации оборудования надежности его работы и степени информативности. . содержание. Служба поддержки; на плане и структурно-кинематической схеме ПР а также на уровне его информационного оснащения. Например приостановленные мобильные ПР в том числе ПР чьи рабочие зоны не совмещены с рабочими зонами оператора больше соответствуют требованиям свободного доступа к оборудованию и их осмотра. Оснащение ПР развитой информационной системой о состоянии внешней среды также способствует повышению уровня безопасности обслуживающего персонала и бесперебойной работы оборудования на территории Российской Федерации.
Рис. 4.5. Основные типы планировок роботизированных технологических комплексов: 1 - станок; 2 - ПР
С точки зрения безопасности обслуживающего персонала следует рассматривать три типа расположения РК характеризующиеся расположением рабочих зон ПР и операторов (рис. 1).
Комплексы исключающие возможность появления оператора в рабочей зоне ПР при его автоматической работе показаны на рис. 1 а. Обычно это комплексы с круговым забором при раскрытии шасси отправляется командный сигнал на остановку ПР. К этим комплексам также относятся те в которых используются ПР интегрированные в основное технологическое оборудование. Регулировки и исправления необходимые для работы пульта дистанционного управления должны производиться на панелях управления за пределами рабочей зоны ПР. Забор не должен мешать оператору визуально осматривающему работу РК.
Необходимые поиск неисправностей и профилактические работы проводятся при отключенном автоматическом режиме.
В комплексах с совмещением рабочих зон оператора и ПР необходимо принимать особые меры безопасности для обслуживающего персонала. Это комплексы с автономными ПР которые осуществляют индивидуальное или коллективное обслуживание оборудования. Если такие комплексы оснащены ПР работающими по жесткому графику появление человека в рабочей зоне робота должно вызывать автоматическую блокировку его работы. При использовании ПР с гибким управлением (в том числе адаптивным ПР) последовательность и порядок обработки кадров управляющей программы изначально не определяется а определяется в рабочем процессе на основе информации от оборудования входящего в комплекс. При объединении рабочих зон оператора и Adaptive RTK ПР с гибким управлением движение ПР следует останавливать только в той точке (зоне) рабочей зоны где находится оператор.
В промышленности также находят применение комплексы с разделением рабочих зон оператора и ПР например когда ПР загружает оборудование сзади а оператор перемещается по передней части машин. И в этом случае появление человека в рабочей зоне ПР должно вызвать автоматическую блокировку робота.
Устройство защиты РК должно формировать управляющий сигнал для прекращения движения ПР в опасной для человека зоне его рабочего места. Для формирования такого управляющего сигнала устройства защиты должны фиксировать пространственное положение ПР и его отдельных механизмов а также местонахождение обслуживающего персонала при их появлении в рабочей зоне ПР. Сигнал должен быть удален самим оператором который устанавливает и обслуживает RTK.
При проектировании ПР необходимо учитывать условия эксплуатации и характеристики окружающей среды которые могут повлиять на надежность безотказность и безопасность эксплуатации. При работе в агрессивных средах ПР следует предусматривать соответствующее защитное сооружение с учетом требований ГОСТ 12.1.004-85; ГОСТ 12.1.010-76 ГОСТ 12.1.011-78; ГОСТ 12.2.020-76 и ГОСТ 12.2.021-76. Внезапное отключение электроэнергии не должно привести к повреждению ПР или травмам. Захват должен содержать обрабатываемый объект при отключении питания. Используемые на ПР сигнально-предупредительные цвета и знаки безопасности должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.027-76. Основные требования к элементам конструкции должны соответствовать ГОСТ 12.2.003-74. При выборе средств сигнализации и предупреждения следует отдавать предпочтение звуковым сигналам.
Панель управления ПР следует располагать за пределами рабочей зоны в месте позволяющем хорошо наблюдать за работой ПР и оборудования входящего в состав РК.
Организация РК участков и автоматических линий должна позволять максимальную механизацию и автоматизацию вспомогательных операций связанных с воздействием опасных и вредных факторов. Ограждения знаки безопасности и сигнальные цвета применяемые к оборудованию Республики Казахстан должны соответствовать ГОСТ 12.4.026-76. Расстояние между ограждением РК и пределами рабочей зоны ПР должно быть не менее 08м.
При перемещении манипуляторов на рабочих местах тротуарах и аллеях под следом ПР необходимо предусмотреть защитные сетки экраны или другие приспособления. Если пульт дистанционного управления оборудован несколькими панелями управления необходимо предусмотреть соответствующие блокировки чтобы исключить возможность параллельного управления с разных панелей.
Автоматические линии и автоматизированные участки с ПР должны быть оборудованы кнопками аварийной блокировки ПР и другим оборудованием. Кнопки аварийной блокировки должны располагаться в рабочей зоне оператора на максимальном расстоянии 40 м друг от друга.
К работе по созданию и функционированию РК допускаются только лица прошедшие специальную подготовку. Контроль мер и средств гарантирующих безопасность и соответствие персонала требованиям безопасности должен осуществляться службой безопасности компании. Рациональный способ работы и остальной персонал обслуживающий конкретные РК регулируется на основе межотраслевых и ведомственных стандартов.
Общие требования безопасности регламентируются ГОСТ 12.2.072-82.
Специальные устройства для обеспечения безопасной и безотказной работы контроллеров программ управления оборудованием РК (КП) предназначены для проверки правильности ПР заданных перемещений. Способы этого контроля определяются конструкцией ПР типом используемого привода и системой управления. В ведомом ПР UE управляется датчиками обратной связи. В РП с открытой системой контроля могут использоваться различные типы устройств контроля правильности обработки геометрической информации.
Если ошибка позиционирования накапливается постепенно например в результате систематических ошибок в работе устройства ЧПУ команда позиционирования ПР используется в определенных точках автоматизированного комплекса. Как правило эти точки связаны с размещением отдельных узлов основного и вспомогательного технологического оборудования; например начальная позиция перед сканированием пространства контейнера в адаптивном стековом анализе начальная позиция перед входом в машину при загрузке (разгрузке) и т. д. При небольшом количестве контрольных точек (по 2-3 на координату) используются специально сконфигурированные концевые выключатели расположенные на самих ПР. Увеличение количества пунктов пропуска приводит к необходимости размещения чувствительных элементов по всей территории Республики Казахстан.
Устройства контроля параметров взаимодействия с окружающей средой позволяют снизить тяжесть последствий аварийных ситуаций. Эти устройства должны выполнять аварийное отключение работы ПР когда отдельные его части подвергаются экстремальным нагрузкам со стороны обслуживаемого оборудования. Для этого часто рекомендуются датчики силы (крутящего момента). В зависимости от конструкции ПР могут использоваться другие более простые устройства.
Рукоятки часто оснащены предохранительными скобами которые представляют собой датчики с микропереключателями которые срабатывают когда захват вступает в контакт с препятствием на своем пути.
Помимо описанных выше устройств на общие показатели эксплуатационной надежности и безопасности труда влияет степень адаптируемости ПР к изменяющимся параметрам внешней среды то есть часть управления которая со временем адаптируется к полному управлению. . и развитие компьютерных технологий. Адаптивное управление особенно на входных позициях роботизированных систем помогает предотвратить несчастные случаи и поломки в случае неточного позиционирования деталей на входе в секцию а также в случае отклонений формы и размера детали.
Ограждение ПР рабочей зоны может осуществляться на базе устройств с использованием различных датчиков контакта мощности ультразвука индукции световой локализации и других. К таким устройствам относятся лестницы мосты буферы и т.д. Исходя из требований низкой стоимости при высокой эксплуатационной надежности можно рекомендовать:
Переключатели контактные или бесконтактные (для ПР с открытым СПУ) для определения пространственного положения ПР и его отдельных звеньев датчики положения для отдельных степеней подвижности (для ПР с приводом слежения);
Датчики местоположения света (например пропускающие датчики) для определения местоположения человека в рабочей зоне ПР.
ENIMS разработала систему светозащиты рабочей зоны ПР выполненную по модульному принципу с использованием датчиков локализации света. Система обеспечивает эффективную защиту человека в любой конфигурации РК. В систему входят опоры для попарно используемых излучателей и фотоприемников а также блок логических преобразователей.
Конструктивно кронштейн излучателя света содержит сам излучатель светофор и кнопку сброса. Держатель фоторецептора содержит приемник светофор кнопку сброса и плату для усиления выходного сигнала фоторецептора. Стойки излучателя и фотоприемника предназначены для фиксации появления человека в соответствующей зоне рабочего пространства ПР.
Блок логического преобразования (BLP) выполняет логическое преобразование сигналов от фотодетекторов и сигналов характеризующих местоположение ПР в соответствии с конкретной схемой применения роботизированной производственной площадки и генерирует соответствующий управляющий сигнал для аварийного останова движения ПР и сигнал для сброса этой команды.
Информация о местоположении ПР передается в BLP с помощью бесконтактных микровыключателей расположенных вдоль всего рабочего пространства ПР на монорельсовой дороге. Максимальное количество сканируемых участков для размещения ПР - 12.
Рис. 4.6. Типовые планировки роботизированных комплексов и размещение на них светолокационных стоек: 1 - основное технологическое оборудование; 2 - промышленный робот; 3 - излучатель; 4 - приемник
Изменение логики преобразования сигнала BLP в соответствии с требуемой конфигурацией роботизированной секции выполняется путем необходимой замены печатных плат BLP. На рис. 2 показаны типовые конфигурации площадки и расположение на ней осветительных кронштейнов.
Устройство работает следующим образом. Пересечение светового луча при входе человека в рабочую зону приводит к включению всех лампочек светофора со стоек ограничивающих эту зону.
Если в этом случае ПР находится в этой области или входит в нее что регистрируется соответствующими датчиками приближения то генерируется команда для экстренного торможения и деактивации движения робота которая поступает от BLP на устройство ЧПУ вызывая ПР-движение до конца.
При необходимости можно дать новое разрешение на развитие прерванной ПР-программы сознательно нажав одну из кнопок «сброса» расположенных на стойках ограничивающих зону ПР запрещенную лицом. При этом предусмотрены дополнительные устройства для повышения безопасности обслуживающего персонала. Один из них - выдвижные упоры расположенные в местах ограничивающих рабочую зону ПР. Эти остановки могут быть продлены как по приказу оператора так и по сигналу световой защиты когда человек появляется в этой зоне и препятствует перемещению робота в этой зоне. Также можно использовать другие устройства резервного копирования.
3. Экономическое обоснование проекта.
Прибыль компании Р-Фарм – 120 519261 рублей (за 2020 год). При условии необходимости полного переоборудования всей производственной линии напримерв ОЭЗ «Технополис Москва» затраты на закупку нового производственного оборудования обойдутся примерно в половину всей годовой прибыли (60-100 млн.руб.) что может привести компанию к полному экономическому дисбалансу.
Затраты же на заказ нескольких спроектированных плечей манипуляторов с устройством позволяющим менять их кисти обойдется единоразовой затратой около 20 млн. руб.
К примеру компания СКТБ «ПР» занимающаяся проектированием и созданием мобильных роботов может выполнить данный заказ даже на условиях дальнейшего партнерства.
Путем несложных математических подсчетов внедрение системы сменных кистей манипуляторов может сократить расходы на переоборудование до 60% от планируемых сумм (120млн 20 млн) тем самым сокращая на 10% все годовые расходы компании при условии полного переоборудования линий.
В процессе выполнения данной дипломной работы был спроектирован и изучен схват промышленного манипулятора так же удалось верно представить его в среде ПО 3D-моделирования SolidWorks что сыграло большую роль в визуализации разработки.
Так же стоит отметить что в наше время захватные устройства играют большую роль в промышленности упрощают и ускоряют процесс выполнения типовых операций.
Выполнение данной дипломной работы показывает навыки работы в средах MathLab SolidWorks КОМПАС-3D.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Нормативно-правовые акты
)Федеральный закон от 07.07.2003 N 126-ФЗ (ред. от 13.07.2015) "О связи" (с изм. и доп. вступ. в силу с 24.07.2015)
)Постановление Правительства РФ от 10.09.2007 N 575 (ред. от 19.02.2015) "Об утверждении Правил оказания телематических услуг связи
)Постановление Правительства РФ от 18.02.2005 N 87 (ред. от 19.02.2015) "Об утверждении перечня наименований услуг связи вносимых в лицензии и перечней лицензионных условий
)Постановление Правительства РФ от 01.02.2000 N 88 (ред. от 14.11.2014) "Об утверждении Основных положений государственной политики в области распределения использования и защиты орбитально-частотного ресурса Российской Федерации".
Специальная (научная) и периодическая литература
)П.Ф.ДунаевО.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для технических специальностей ВУЗов.-7-е изд. испр. - М.: Высш. шк.2001.-447 с.:ил.
)Атлас конструкций узлов и деталей машин под ред. О.А. Ряховского. – М.: изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана 2005.
)Д.Н. Решетов. Детали машин: Учебник для ВУЗов 4-е изд. М.: изд. Машиностроение 1989. -486
)В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя в трех томах. М: изд. Машиностроение 2001
)И. Б. Челпанов С. Н. Колпашников. Схваты промышленных роботов. – Л.: Машиностроение. Ч-40 Ленингр. отд-ние 1989.-287 с.: ил.
)Белянин П. Н. Промышленные роботы. - М. : Машинострое- ние 1975. - 398 с.
)Козырев Ю. Г. Промышленные роботы. Справочник метал- листа т.5. - М. : Машиностроение 1978. - 673 с.
)Малов А. Н. Автоматические загрузочные устройства. Справочник металлиста. Т.5. - М. : Машиностроение 1978. - 673 с.
)Бобров В. П. Автоматизация транспорта. Справочник металлиста. Т.5. - М. : Машиностроение 1978. - 673 с.
)А.с. № 549311 СССР. Захватное устройство Ю. М. Буянов - Опубл. в Б. И. 1977 № 9.
)Бобров В. П. Проектирование загрузочно-транспортных уст- ройств к станкам и автоматическим линиям - М. : Машиностроение 1964. - 291 с.
)Белянин П. Н. Промышленные роботы западноевропейских стран: обзор зарубежного опыта. - М. : НИАТ 1976. - 171 с.
)Griррing Тооl fоr Industrial Robot. Каталог фирмы АSЕА (Швеция) 1975.
)Лундстрем Г. Захватывающие устройства промышленных роботов. Материалы симпозиума фирмы "Ретаб" (на русском языке) Швеция изд. фирмы 1976.
)РТМ 2 РОО-1-78. Конструктивные исполнения захватных устройств промышленных роботов для металлорежущих станков.- М. : ЭНИМС. 1978. - 36 с.
)А.с. № 510363 СССР. Манипулирующее устройство В.Б. Великович С.В. Житомирский И.И. Павленко Л.И. Патрик К.Ф. Романов Б.Л. Самородских. Б.И. -1976. - № 14.
)Манипулирующее устройство Ю.Г. Козырев Л.В. Круковец С.В. Житомирский В.Б. Великович Г.М. Годович. Б.И. - 1979. - № 27.
)Okada Tokuj Iap. Ing. robot Assoc.1977. P. 345-352.
)Белянин П.Н. Промышленные роботы. - М. : Машиностроение 1975. - 398 с.
)B.C. Гурфинкель В.Б. Великович Е.М. Канаев С.В. Житомирский Б.Л. Самородских А.Ю. Шнейдер Е.В. Гурфинкель Е.В. - Опубл. в Б.И. 1980 № 36.
)А.с. № 870IIO СССР. Устройство для схватывания деталей Е.М. Канаев Ю.Г. Козырев В.Б. Великович С.Г. Батраков Л.В. Круковец С.В. Житомирский. Б.И.-1981.-№ 37.
)А.с. № 831487 (СССР). Многооперационное устройство с автоматической сменой инструмента. Круковец Л.В. Козырев Ю.Г. Годович Г.И. Зыбенков В.Н. Величук Л.А. - Опубл. в Б.И 1981 № I9.
)А.с. № 844268 (СССР). Захватное устройство Козырев Ю.Г. Канаев Е.М. Великович В.Б. Житомирский С.В. Жуланов В.Ф. Круковец Л.В. - Опубл. в Б.И. 1981 № 25.
)Белов B.C. Захватные устройства промышленных роботов. - Оборудование с числовым программным управлением
)А.с. № 867600 (СССР). Устройство для автоматической смены инструментальных оправок Круковец Л.В. Годович ГЛ. Зыбенков В.Н. - Опубл. в Б.И. 1981 № 36.
)Самоцентрирующий захват для гладких и ступенчатых ва- лов В.Б. Великович С.В. Житомирский Ю.Г. Козырев А.В. Куда- нов. Механизация и автоматизация производства. – 1976. №10.
up Наверх