Автоматизация технологической операции

         Пневмоцилиндр выдвижения – втягивания захвата включен в систему так, что штоковая полость его постоянно находится под давлением. Для выдвижения захвата сжатый воздух подаётся в поршневую полость пневмоцилиндра, и шток – поршень, вследствие разности эффективных площадей поршня, начинает перемещаться в строну выдвижения вместе с захватом, штангой 2 и упорами 3и11. Выдвижение продолжается до соприкосновения упора 11 с корпусом 6. В этот момент упор 11 нажимает на один из подпружиненных флажков 4 датчика положения 5. Датчик выдаёт сигнал в СПУ об окончании перемещения. Для втягивания захвата давление в поршневой полости сбрасывается, и шток – поршень под давлением воздуха в штоковой полости начинает движение назад.

         В корпусе 6 расположен сдвоенный  гидродемпфер, который обеспечивает торможение захвата при его выдвижении и втягивании при подходе к точке позиционирования. Принцип работы гидродемпфера заключается в следующем.

         Движущиеся вместе со штоком  – поршнем 9 упор 11 (при выдвижении  захвата) или упор 3 (при обратном ходе) нажимают на выступающие концы золотников 18 или 20 (см. лист №2 Б – Б ), утапливая их в корпус. Масло, залитое в полости гидродемпфера, при движении золотников вытесняется из полостей «М» или «L» соответственно через кольцевой зазор, образованный внутренним коническим концом золотника и отверстием в корпусе. При перемещении золотника увеличивается длина кольцевого зазора, плавно повышая сопротивление движению. Происходит торможение захвата. Скорость торможения можно регулировать дросселем 22 (см. лист №2 А-А). открывая дроссель, даём дополнительный выход масла из полости «М»(«L»), увеличивая тем самым скорость торможения. Масло, вытесненное при движении золотника 18 (20), частично перетекает в полость «К» и, преодолевая давление постоянно – подаваемого в полость «J» сжатого воздуха, перемещает поршень 19 в левую сторону.

         При обратном движении захвата  упор 11 (3) отходит от хвостовика  золотника, и масло из полости  «К» под действием давления  воздуха в полости «J», открывая обратные клапаны 26 или 27, перетекает в полость «М» («L») и возвращает золотник в исходное положение.

         Пробки 23,24,25 служат для заливки  масла в полости гидродемпфера  выдвижения – втягивания. 

      8. Краткое описание захватных устройств

      Захватные устройства (ЗУ) ПР предназначены для базирования и удержания объекта в определенном положении при манипулировании.

      Наиболее  важной с технологической точки  зрения является классификация ЗУ по характеру базирования объекта манипулирования. Центрирующие ЗУ определяют положение оси или плоскости симметрии объекта (заготовки, детали, инструмента и т. д.) при установке в зажимное приспособление, накопительное устройство или рабочий орган станка. Среди центрирующих наиболее многочисленна группа механических зажимных ЗУ, оснащенных кинематически связанными рабочими элементами схвата в виде губок, кулачков, призм и т. д. Центрирующими могут быть и ЗУ с эластичными камерами, деформируемыми под действием давления воздуха в их внутренних полостях.

      Базирующие  ЗУ определяют положение установочной поверхности (или поверхностей) объекта манипулирования, что характерно для поддерживающих и некоторых зажимных типов ЗУ. Фиксирующие ЗУ сохраняют положение объекта манипулирования, которое тот имел в момент захватывания.

      Если  требуется обеспечивать перебазирование объекта манипулирования, то ЗУ должно иметь автономно управляемое перемещение каждого его рабочего элемента. Таким свойством обладают ЗУ с многозвенными шарнирными пальцами, снабженными сенсорными устройствами. Однако ЗУ, перебазирующие объект манипулирования при его захватывании, не имеют пока промышленного применения из-за сложности конструкции и управления.

      При выборе типа ЗУ для ПР необходимо в  качестве исходных данных учитывать: 1) тип и конструкцию основного  и вспомогательного технологического оборудования (например, станков, накопительных или транспортных устройств и т. д.), обслуживаемых данным ПР; 2) характеристики объекта манипулирования; 3) тип и конструкцию самого ПР; 4) особенности технологического процесса, выполняемого робототехническим комплексом.

      В зависимости от формы и габарита объектов манипулирования ЗУ могут  быть различных типоразмеров: 1) для  коротких тел вращения (типа фланцев) диаметром до 160, 200, 250 и 315 мм (массой от 10 до 40 кг); 2) для длинных тел  вращения (типа валов) диаметром до 60, 80, 100 и 160 мм (с массой от 10 до 160 кг); 3) для призматических (корпусных) изделий размером до 160, 250 и 400 мм (с массой от 10 до 40 кг) и т. д.

      Конструкция ЗУ определяется двигателем привода  исполнительного механизма, преобразующего движение привода в необходимое перемещение рабочих элементов схвата. В ЗУ используют различные исполнительные механизмы для преобразования с определенным отношением линейного или углового движения выходного звена привода в поступательное или вращательное перемещение рабочего элемента.

      При этом можно выделить две группы исполнительных механизмов: 1) с постоянным коэффициентом  передачи рабочего усилия, не зависящим от положения схвата; 2) с переменным коэффициентом передачи усилия в зависимости от положения схвата. Преимуществом исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением является возможность достижения больших усилий зажима. Однако наибольшие усилия достигаются обычно лишь в узком диапазоне рабочих перемещений.

      В связи с этим для обеспечения надежного удержания объектов манипулирования при широком диапазоне их размеров необходимо использовать в ЗУ исполнительные механизмы с постоянным передаточным механизмом (например, зубчато-реечные, винтовые, некоторые рычажные и др.) или предусматривать переналадку исполнительных механизмов с переменным передаточным отношением (например, рычажного типа).

      Конструктивно места крепления сменных ЗУ на кисти руки манипулятора выполняют в виде фланца с центрирующей расточкой и крепежными резьбовыми отверстиями вокруг нее. Такая конструкция места крепления ЗУ является наиболее простой и универсальной.

      С целью унификации конструктивных элементов  стандартизованы присоединительные  размеры фланцевых мест крепления, а также диаметры цилиндрических хвостовиков ЗУ для ПР в машиностроении.

      Грузоподъемность  захватных устройств должна соответствовать  одному из значений следующего ряда: 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 80; 160; 250; 500 и 1000 кг.

     Описание  схвата промышленного робота типа «Циклон-5»

     Рука  манипулятора выполнена в виде унифицированной  конструкции, предназначенной для  захвата, удержания и ориентации в пространстве, заготовок, деталей  или технологической оснастки. 

     Для осуществления указанных выше операций механизм руки включает в себя приводы выдвижения и поворота кисти, а также захватное устройство (схват) с приводом зажима.

     Захват  и зажим объекта манипулирования  производится призмами 1, установленными на корпусе 2, который крепится к корпусу 3 через рычаги 4 и 5 на шарнирах 6.

     Зажим и разжим схвата осуществляется сжатым воздухом, который подается в рабочую полость пневмоцилиндра 7. Под давлением воздуха шток-поршень 8 пневмоцилиндра 7 перемещается влево и при помощи закрепленного на штоке конуса 9 и рычага 5 сжимает призмы 1 схвата. Разжим схвата происходит при выключении давления воздуха в пневмоцилиндре под действием пружины 104, и пружины 10 установленной на корпусе 3.  
 

     9. Расчет схвата.

     Определение   усилия   захватывания: 

     Усилие захватывания определяют из предположения, что удерживание объекта манипулирования происходит за счет сил трения, создаваемых этим усилием:

   F=m(g+a)K₁K₂

   где m — масса объекта манипулирования ; а — максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с²; К₁ — коэффициент, зависящий от положения заготовки по отношению к губкам схвата и направления действия силы тяжести; выбирают по табл. 4 [1] исходя из схемы удержания груза; К₂ = 1,3...2,0 — коэффициент запаса. 
 
 

     

      , 
 

Определение усилия привода:

Усилия, действующие на элементы конструкции схвата, определим исходя из кинематического анализа :

     

567Н > 130Н 

 

 
 
 

Заключение. 

   Манипуляторы  обладают определенными преимуществами перед роботами. Они являются более быстродействующими, более просты по конструкции. Недостатком их являются строгая определенность перемещения исполнительного органа. Однако этот недостаток несущественен, так как при обслуживании одной модели станка при обработке заготовок, различных по конструкции, переналадка их состоит из замены схвата и перестановки конечных выключателей. Манипуляторы могут быть использованы для автоматизации загрузки различного типа металлорежущего оборудования.

   Выполнив  данное КП я овладел методикой построения схем автоматизации, очередности действия механизма в цикле, построения циклограмм, структурной схемы автоматизации, расчета времени автоматического цикла, анализа распределения времени по элементам цикла, а также расчета усилий на штоках исполнительных механизмов с использованием манипулятора, работающего на принципах конечных выключателей- электрических датчиков, подающих сигнал на пневмо- либо гидрозолотник, управляющий работой пневмо- либо гидроцилиндром.

   БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК

 

  1. Автоматизация производственных  процессов в машиностроении: Метод. указ. к курс. работе / Самар. гос. техн. ун-т; А.П. Осипов, С.П. Петрова, Г.С. Железнов, Л.Ф. Родионов/ Самара, 2006,  93с.

     2. Автоматизация процессов машиностроения: Учеб. пособие для машиностр. специальностей ВУЗов / Я. Буда и др. Под ред. А.И. Дащенко. М.: Высш. шк., 1991. 480 с.

     3. Автоматизация технологической операции. Метод. указ. к курсовой работе / Э.К. Салугин, Л.Ф. Родионов. Сызрань: Сф СамГТУ, 2002. 30 с.

     4. Автоматизированные комплексы механической обработки валов с использованием промышленных роботов: Метод. рекомендации. М.: НИИМАШ, 1983. 63 с. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. 656 с.

     5. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом чертежей: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1987.

     6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, т.3.- 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. 576 с., ил.

     7. Белянин П.Н.  Промышленные роботы и их применение. М.: Машиностроение, 1983. 312 с.

     8.   Конспект по АПП.