2017-10-31
3327Сборник методических указаний
К лабораторным работам
по дисциплине
МЕХАНИКА И КОНСТРУИРОВАНИЕ РОБОТОВ
Направление подготовки: 220200 «Автоматизация и управление»
Специальность: 220402 «Роботы и робототехнические системы»
Формы обучения: очная
Тула 2010 г.
Методические указания к лабораторным работам составлены профессор, к.т.н. С.К. Тусюк и обсуждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 20 10 г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 20___ г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
СОДЕРЖАНИЕ
1. Правила техники безопасности при выполнении
лабораторных работ………………………………………………..………4
2. Лабораторная работа № 1. Изучение конструкции
|
|
|
промышленного робота «МП-9С»........................................................ 5
3. Лабораторная работа № 2. Изучение конструкций
центрирующих широкодиапазонных захватных устройств
промышленных роботов...................................................................... 15
4. Лабораторная работа № 3. Изучение конструкции
промышленного робота «Электроника НЦТМ-01».......................... 21
5. Лабораторная работа № 4. Изучение конструкции
промышленного робота РМ-01........................................................... 32
6. Лабораторная работа № 5. Изучение конструкции
промышленного робота ПР-18............................................................ 44
7. Лабораторная работа № 6. Изучение конструкции
промышленного робота РФ-202......................................................... 56
8. Лабораторная работа № 4. Изучение конструкции
промышленного робота ТУР-10.......................................................... 72
Правила техники безопасности при проведении лабораторных
работ по дисциплине «Механика и конструирование роботов»
К лабораторным работам с промышленными роботами допускаются студенты, в полной мере освоившие устройство робота и принципдействия промышленных роботов. Перед началом работы каждый студент должен пройти инструктаж в объеме правил и инструкции по технике безопасности при работе в лаборатории роботов с обязательной отметкой в журнале по технике безопасности. Инструктаж проводят преподаватели или заведующий лабораторией.
Пред подготовкой промышленного робота к работе необходимо:
1) Убрать все посторонние предметы из зоны действия робота.
2) Проверить наличие ограждения опасной зоны робота.
3) Убедиться в том, что робот отключен от электро и пневмо питания.
|
|
|
4) Убедиться в исправности сети электропитания и заземления.
При работе с роботом:
1) Занять позицию вне зоны действия робота.
2) Подать электропитание с центрального распределительного щита, доступ к которому всегда должен быть свободен.
3) Подать пневмо питание и убедиться в исправности сети его подачи. При наличии утечки сжатого воздуха, отключить пневмопитание и прекратить выполнение работы до устранения утечки.
4) Включить робот в соответствии с описанием лабораторной работы и проверить его работу. При неисправности робота немедленно сообщить об этом преподавателю. Любые работы в зоне действия робота проводить только после полной остановки робота.
5) При работе должна обеспечиваться возможность экстренного отключения робота.
6) При проведении работы следить за тем, чтобы никто не находился в зоне действия робота.
7) После окончания лабораторной работы выключить робот в соответствии с описанием лабораторной работы, выключить общее электро и пневмопитание.
Лабораторная работа № 1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА МП-9С
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение назначения, устройства, состава и принципа работы пневматических механизмов поворота, подъема и выдвижения промышленного робота МП-9С, проведение анализа компоновочно-кинематической схемы и реальной конструкции робота [1].
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Назначение, состав и технические характеристик манипулятора промышленного робота МП-9С
Пневматический робот МП-9С [2] предназначен для автоматизации технологических процессов в промышленности, он может быть использован при загрузке металлорежущих станков, прессов, штампов, при выполнении несложных операций. При этом исполнительное устройство (ИУ) осуществляет захват, перенос и установку деталей или по заданным координатам рабочей зоны.
Технические характеристики промышленного робота МП-9С приведены в таблице.
| Наименование характеристики | Значение |
| Грузоподъемность, кг Выдвижение ИУ, мм Подъем ИУ, мм Поворот ИУ, град Точность позиционирования, мм Тип привода Рабочее давление воздуха, МПа Тип системы управления Число точек позиционирования по каждой степени подвижности Масса, кг | 0,2 ±0,05 Пневматический 0,4 — 0,5 Цикловая |
Пневматическая схема приводов степеней подвижности манипулятора приведена на рис. 1. Функционально пневматическая схема данного робота содержит следующие блоки:
· блок подготовки сжатого воздуха;
· блок распределения сжатого воздуха;
· блок исполнительных двигателей.
Сжатый воздух через входной штуцер I, запорный вентиль 2, влагоотделитель 3, регулятор давления 4, маслораспределитель 6 по магистралям поступает к блоку распределения.
С помощью регулятора давления 4 производится настройка давления сжатого воздуха, поступающего к элементам манипулятора.
Маслораспределитель 6 обеспечивает распыление в потоке сжатого воздуха масла, необходимого для смазки трущихся элементов исполнительных двигателей и распределителей.
Контроль давления сжатого воздуха, поступающего к устройствам робота, выполняется визуально по манометру 5. Манометр установлен за регулятором давления.
Блок подготовки воздуха выполняется автономно и входит в комплект манипулятора.
Блок распределения сжатого воздуха включает в себя устройства, с помощью которых по заданной программе можно выполнять открытие или закрытие доступа сжатого воздуха в рабочие полости исполнительных двигателей. В роботе МП-9С используются распределители клапанного типа с электроуправлением, нормально закрытые. На каждое движение ИУ в роботе установлен автономный электроклапан. Для повышения надежности робота дополнительно установлен запасной электроклапан.
|
|
|
В качестве исполнительных двигателей в схеме робота используются цилиндры с прямолинейным движением поршня одно или двустороннего действия. На каждую степень подвижности предусматривается исполнительный двигатель, конструкция которого обеспечивает заданные линейные перемещения, скорости и усилия. Захватное устройство также имеет свой двигатель.
Подача сжатого воздуха в рабочую полость цилиндра осуществляется через открытый электроклапан, при этом выход воздуха из нерабочей полости цилиндра в атмосферу выполняется через другой открытый электроклапан.
Регулировка скорости выходного звена двигателя в пневматических приводах осуществляется путем изменения расхода сжатого воздуха на входе или выходе двигателя. Конструктивно это выполняется в виде пневматического дросселя, у которого проходное сечение регулируется в зависимости от требуемой скорости. В данной схеме каждый электроклапан снабжен дросселем на выходе, регулируемым поворотом регулировочного винта.
Последовательность и число движений ИУ робота определяется набором программы на пульте ЭЦПУ-6020.
Сигнал о завершении заданного движения поступает с электромагнитных контактов (КЭМ). Срабатывание контактов происходит при приближении к ним постоянных магнитов, установленных на подвижных частях пневматического двигателя.
Торможение двигателя ИУ при подходе к конечному положению осуществляется гидравлическими демпферами - при выдвижении и повороте, при подъеме или опускании - за счет дросселирования сжатого воздуха на входе и выходе из цилиндра.
В корпусе манипулятора размещены механизмы подъема и поворота ИУ, блок распределения воздуха, выполнены пневмо- и электроразводка. Для удобства обслуживания корпус имеет съемные кожух и две боковые крышки.
2.2. Механизм подъема
Механизм подъема (рис.2) состоит из корпуса 4, штока 2, крышек 6, 7, 10. Рабочие полости цилиндра герметизируются манжетами 5, 9 и прокладками.
|
|
|
Рис. 2. Конструкция механизма подъема
Особенностью механизма подъема является выполнение конструкции в виде неподвижного штока и подвижного корпуса цилиндра. Для улучшения динамики работы при подъеме и опускании поршень имеет различные рабочие площади.
Внутри штока на подшипниках 8 установлен вал I механизма поворота.
Достижение заданного хода вертикального движения выполняется регулировкой механических упоров, которые установлены на неподвижной направляющей в корпусе манипулятора. На этих же упорах установлены КЭМ вертикального перемещения, на подвижном корпусе — соответствующие им магниты. Конструкция крепления КЭМ позволяет производить их точную регулировку для обеспечения надежного срабатывания.
При подаче сжатого воздуха через прямое концевое соединение 3 в полость А или Б корпус цилиндра 4 перемещается.
2.3. Механизм поворота
Механизм поворота (рис. 3) состоит из корпуса цилиндра 11, в котором перемещается шток 10.
Средняя часть штока выполнена в виде рейки, зубья которой входят в зацепление с валом поворота, установленного в штоке механизма подъема. Шток 10 уплотняется манжетами 9, фланцами 1 с прокладками 2. На штоке установлена и закреплена винтом 7 планка 8 с магнитом 6, на корпусе 11 установлены планки 3 и платы 4 с КЭМ 5.
 |
Рис. 3. Конструкция механизма поворота
При подаче воздуха в пневмоцилиндр через отверстия А и Б поступательное движение штока - райки 10 преобразуется во вращательное движение вала.
В верхней части вала установлена муфта, предназначенная для соединения исполнительного устройства робота с валом механизма поворота. Муфта 1 имеет упоры 3, которые обеспечивают заданный угол поворота.
Регулировка угла поворота выполняется с помощью упоров 4. При осуществлении поворота упор 2 касается выступа 3 гидравлического демпфера и дожимает его до конечного положения (рис. 4).
 |
Рис. 4. Расположение упоров механизма поворота
2.4. Механизм выдвижения
Исполнительное устройство робота (рис. 5) обеспечивает выдвижение захватного устройства в рабочую зону. Конструкция ИУ содержит следующие основные детали: корпус 13, шток с поршнями 10, направляющую 17, основные упоры 8 и 15, регулировочные упоры 7 и 14 с винтом 6, амортизатор 12. В
корпусе 13 установлена гильза 2 с уплотнением 3, которая служит корпусом цилиндра исполнительного двигателя ИУ. В гильзе перемещается шток с поршнем 10. Шток уплотняется манжетой 5. Сжатый воздух подводится к прямому концевому соединению 11. Направляющая 17 служит ограничителем вращения штока захватного устройства вокруг оси. Смазка направляющей производится черев масленку 16.
Под крышкой 1 корпуса установлены КЭМ 4, на упорах 8 и 16 - магниты 9.
При подаче сжатого воздуха в соответствующую полость цилиндра шток с направляющей 17 и упорами 7, 8, 14, 15 перемещается. На конечном участке движения упор 8 или 15 касается штока амортизатора 12 и перемещает его до конечного положения. Одновременно магнит 9 подходит к КЭМ 4, который срабатывает и выдает сигнал об окончании движения.
Перемещение ИУ регулируется соответствующей установкой упоров 7, 8, 14, 15. С помощью микровинта 6 выполняется точная настройка хода штока.
2.5. Гидравлические демпферы
Гидравлические демпферы утла поворота и выдвижения захватного устройства по принципу действий аналогичны: энергия выдвижения механических элементов преобразуется в энергию дросселирования потока жидкости через зазор с переменным проходным сечением.
Схема демпфера представлена на рис. 6.
Поршни 1 и 3 жестко соединены штоком 2. Шток исполнительного двигателя при подходе к заданному положению нажимает упором на поршень 1 демпфера. Поршни 1 и 3 под действием движущей силы перемещаются вправо, при этом из полости А жидкость вытесняется и поступает в полость В через зазор 5. Первоначальное заполнение полостей А и Б жидкостью производится из емкости С через каналы m и n, которые затем перекрываются поршнем демпфера при соответствующем направлении движения.
При перетекании жидкости через зазор 5, который представляет собой местное сужение потока, происходит потеря энергии. Как видно из схемы, по
ток жидкости, движущейся из полости А в полость В, получает энергию от поршня 1. Чем больше вязкость жидкости и меньше площадь зазора 5, тем больше требуется усилий для перемещения поршня 1 и тем значительнее демпфирование.
В качестве рабочей жидкости в демпферах используется минеральное масло. Зазор 5 регулируется перемещением дросселирующей иглы 4.
Рис. 6. Принципиальная схема гидродемпфера
2.6. Привод захватного устройства
Привод захватного устройства выполнен в виде цилиндра с прямолинейным движением поршня одностороннего действия. При подаче воздуха в правую полость цилиндра (см. рис. 1) поршень движется влево, при этом скосами на внешней стороне поршня действует на рычаги захватного устройства, сжимая его. При снятии давления воздуха обратный ход поршня выполняется под действием возвратной пружины. При этом рычаги захватного устройства разжимаются под действием пружины рычагов. Размах рычагов можно регулировать специально предусмотренными винтами.
3. ЗАДАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1. Ознакомиться и изучить назначение, технические характеристики, состав, устройство и принцип действия пневматических механизмов подъема, поворота и выдвижения манипулятора МП-9С, используя описание и реальную конструкцию.
При изучении конструкции необходимо снять кожух и боковые крышки манипулятора. Определить места установки основных механизмов и блоков манипулятора. Обратить внимание на конструкции дросселей и способ их регулирования, расположение амортизаторов механизмов подъема и выдвижения ИУ. При отсутствии воздуха в пневмосхеме (см. рис. 1, вентиль 2 закрыт) оценить вручную подвижность ИУ робота при выдвижении, подъеме и повороте, усилие трогания из начального положения.
3.2. Подготовить робот к работе, для чего:
- проверить наличие масла в емкостях амортизаторов механизмов поворота и выдвижения захватного устройства. Добавить масло в случае необходимости;
- проверить наличие смазки для направляющей ИУ в соответствующей полости корпуса ИУ;
- проверить смазку трущихся поверхностей механизмов манипулятора;
- установить упоры поворота и выдвижения в крайнее положение, обеспечивающее максимальный ход движения;
- проверить, закрыт ли запорный вентиль 2 (см. рис. 1);
- установить зоны безопасности при работе для каждого движения подъема, поворота, выдвижения;
- проверить настройку КЭМ по каждой степени подвижности, для чего вручную выполнить прямой и обратный ходы. При надежном срабатывании контактов на пульте управления должно засветиться табло о выполнении команды;
- проверить готовность блока подготовки воздуха, т.е. наличие необходимого количества масла в маслораспылителе, отсутствие влаги во влагоотделителе;
- открыть запорный вентиль 2;
- установить с помощью редукционного клапана давление питания пневмосистемы сжатым воздухом 0,4 МПа, контроль за величиной давления производить по манометру 5;
- включить электропитание, нажав кнопку СЕТЬ. На пульте загорается лампочка СЕТЬ;
- поставить кнопочный переключатель режимов в положение РУЧНОЙ;
- в режиме РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ проверить работу манипулятора по каждой степени подвижности, произведя 5-6 повторений на каждом движении. При этом дроссели регулирования скорости (на выходе из пневмораспределителей) должны быть максимально открыты, каждое движение должно выполняться без сбоев и затираний;
- проверить эффективность торможения ИУ манипулятора при повороте и выдвижении, не допускать резких ударов ИУ манипулятора по упорам.
При необходимости произвести регулировку дроссельной иглы демпфера.
3.3. Измерить максимальный ход степеней подвижности подъема и выдвижения ИУ. Для измерения использовать обычный измерительный инструмент с метрической шкалой, например штангенциркуль.
3.4. Составить компоновочно-кинематические схемы каждой из степеней подвижности и всего манипулятора промышленного робота МП-9С.
3.5. Ответить на контрольные вопросы и оформить отчет.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет по работе должен содержать:
1. Название, цель работы.
2. Назначение, состав, принцип действия и технические характеристики робота МП-9С.
3. Конструктивно-компоновочные схемы модулей подъема, поворота и выдвижения ИУ робота.
4. Кинематическую схему всего манипулятора.
5. Анализ конструктивного исполнения робота, достоинства и недостатки конструкции.
6. Ответы на вопросы.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объяснить принцип действия и конструктивные особенности модулей поворота, подъема, выдвижения ИУ.
2. Указать способы демпфирования каждой степени подвижности.
3. Объяснить физические основы регулирования скорости пневматических двигателей.
4. Указать способы регулирования скорости перемещения штока силового цилиндра.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Робототехнике и гибкие автоматизированные производства; В 9-ти кн. Кн.9- Лабораторный практикум по робототехнике: Учеб. пособие для втузов/ В.З. Рахманкулов, В.Я. Лещинский, С.В. Манько и др.: Под ред. И.М. Макарова. - М.: Высш. щкола, 1986, - 176 с.
2. Устройство промышленных роботов/Е.И. Юревич, Б.Г. Аветиков, О.Б.
Корытко и др. - Л.: Машиностроение, 1980.- 333 с.
Лабораторная работа № 2
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕНТРИРУЮЩИХ
ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение назначения, устройства и принципа действия конструкций центрирующих широкодиапазонных захватных устройств (ЗУ) промышленных роботов (ПР), проведение анализа конструктивно-кинематических схем и реальных конструкций ЗУ ПР.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
ЗУ являются одними из основных элементов ПР, которые во многом определяют их кинематические возможности. ЗУ позволяют наряду с выполнением основных своих функций по захвату, удерживанию и перемещению объекта манипулирования (ОМ) улучшить ряд характеристик ПР таких, как точность позиционирования, скорость перемещения исполнительного устройства, грузоподъемность, ЗУ могут также функции по ориентации, центрированию ОМ при захвате, транспортировке или при установке на рабочую позицию. Общими требованиями, которые предъявляются к ЗУ, являются:
· универсальность;
· быстродействие;
· небольшие габариты и масса;
· надежность захвата и удержания ОМ.
В настоящее время в связи с многообразием ОМ по форме, массе, физико-химическим свойствам разработаны самые разнообразные кинематические схемы и конструкции ЗУ и сложилось несколько подходов к их классификации. Рассмотрим классификацию ЗУ по характеру захватывания ОМ. ЗУ можно разделить на три группы: фиксирующие, базирующие и центрирующие.
ЗУ первой группы предназначены для захвата и фиксации ОМ в любом произвольном положении. Базирующие ЗУ выполняют, помимо захвата функцию базирования ОМ относительно определенных точек, линий, поверхностей. Центрирующие ЗУ обеспечивают центрирование ОМ относительно определенной оси, например оси симметрии ОМ. Центрирующие ЗУ в свою очередь подразделяются на узкодиапазонные и широкодиапазонные. Примером узкодиапазонного ЗУ могут служить захваты с параллельным движением призматических губок. Недостатком такого ЗУ является отсутствие возможности надежного захватывания деталей различных размеров. Этого недостатка лишены универсальные центрирующие широкодиапазонные ЗУ, позволяющие осуществлять захват и центрирование ОМ различной формы и различных размеров.
Рассмотрим наиболее характерные кинематические схемы и конструкции ЗУ этой группы.
2.1. ЗУ промышленного робота "Электроника НЦТМ-01"
ЗУ ПР "Электроника НЦТМ-01" состоит из двух схватов и устройства ротации [1]. Кинематическая схема одного из схватов представлена на рис. 1.
 |
Рис. 1. ЗУ ПР «Электроника НЦТМ-01»
Каждый из схватов снабжен тремя губками 2, закрепленными на ползунах 4 винтами 3. Радиальное перемещение ползунов осуществляется от пневмоцилиндра 8, шток которого через червяк 6 и червячное колесо 5 связан с зубчатыми рейками ползуна 4. Для настройки губок на заданный диаметр детали 1 служит прямозубая шестерня 9, входящая в зацепление с прямозубым участком 7 штока пневмоцилиндра.
2.2. ЗУ N 1 РТК сборки, разработанное на кафедре "РТ и АП"
Кинематическая схема ЗУ N 1 представлена на рис.2.
Схват снабжен фланцем 1, при помощи которого он крепится к руке ПР. Фланец 1 жестко соединен с цилиндрическим корпусом 2 и имеет каналы 12 для подвода воздуха в полости 5 корпуса. Внутри корпуса с обеих сторон установлены поршни 3 с коническими поверхностями 10. Эти поверхности благодаря трем пружинам 8 находятся в контакте с коническими поверхностями 9 трех ползунов 6, которые могут перемещаться в радиальных направлениях в трех втулках 7. В каждом ползуне сквозь отверстия установлены губки 2 в виде свободно перемещающихся в вертикальном направлении стержней, ограниченных от выпадения втулкой 4.
Рис. 2. ЗУ № 1, разработанное на кафедре РТиАП
2.3. ЗУ N 2 сборки, разработанное на кафедре "РТ и АП"
ЗУ N 2 отличается простой и точностью настройки на заданное усилие зажима. Конструкция устройства защищена авторским свидетельством на изобретение N 241468 [2].
Принцип действия схвата рассмотрим на кинематической схеме, представленной на рис. 3. ЗУ содержит три ползуна 1,9,13, установленных в радиально сходящихся к оси центрирования 16 направляющих 2 с элементами качения (шариками) 3. На ползунах имеются губки 6. Ползуны постоянно поджаты к центру пружинами 12, а сами пружины связаны с регулировочными винтами 11. Ползуны 1 и 13 кинематически связаны с ползуном 9 посред- ством гибких лент 5, охватывающих каждая пару блоков 4,7. Ленты закреплены на ползунах 1,13 на ближайших их концах по отношению к оси центрирования 16 в точках 10, а на ползуне 9 - на дальнем его конце в точке 8. При подаче воздуха в силовой цилиндр 14 шток 15 воздействует на ползун 9, который, перемещаясь, передает движение через ленты 5 на ползуны 1,13. Эти ползуны воздействуют на пружины 12 и, преодолевая их сопротивление, синхронно с ползуном 9 расходятся в радиальных направлениях, освобождая объект. Для захватывания объекта из цилиндра 14 сбрасывают воздух. Шток 15 возвращается в исходное положение. При этом под действием пружины 12 ползуны 1,13 сходятся к центру, передавая движение через ленты 5 ползуну 9. Движение ползунов к центру продолжается до упора губок в захватываемый объект.
 |
Рис. 3. ЗУ № 2, разработанное на кафедре РТиАП
2.4. ЗУ N 3 РТК сборки, разработанное на кафедре "РТ и АП"
Кинематическая схема ЗУ N 3 представлена на рис. 4.
ЗУ содержит рычаги с губками 9. Рычаги закреплены каждый на своем блоке 7. Блоки имеют одинаковый диаметр, равноудалены от оси центрирования 10 и охвачены гибкой лентой 18, скрепленной с ними в точках 6 и образующей единую кинематическую систему, которая связана со штоком 2 силового цилиндра 1 посредством регулировочного винта 3, пружины 4 и дополнительного рычага 5.
Рис. 4. ЗУ № 3, разработанное на кафедре РТиАП
3. ЗАДАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1. Ознакомиться и изучить по кинематическим схемам и реальным конструкциям универсальные центрирующие широкодиапазонные ЗУ. При изучении конструкций обратить особое внимание на взаимодействие основных частей, соединение механизма захвата с приводом и устройства обеспечения одновременного синхронного движения губок.
3.2. Провести анализ конструктивного исполнения всех ЗУ, отметить достоинства и недостатки каждой конструкции.
3.3. Составить конструктивно-компоновочные схемы ЗУ (задаются преподавателем).
3.4. Ответить на контрольные вопросы и составить отчет.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет по работе должен содержать:
1. Назначение, принцип действия и основные конструктивные элементы универсальных центрирующих широкодиапазонных ЗУ.
2. Анализ конструктивного исполнения ЗУ, изучаемых в работе, достоинства и недостатки каждой конструкции.
3. Конструктивно-компоновочные схемы ЗУ (по решению преподавателя).
4. Ответы на вопросы.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для каких целей используются универсальные центрирующие широкодиапазонные ЗУ?
2. Какие основные конструктивные части содержат эти ЗУ?
3. Почему зажимные элементы ЗУ N 1,2 и 3 находятся в сжатом состоянии при отсутствии воздуха?
4. Как осуществляется синхронное движение губок ЗУ к центру?
5. Почему центрирующие широкодиапазонные ЗУ содержат по три захватывающих элемента?
6. Какая конструкция из рассмотренных ЗУ может иметь наименьшие массогабаритные характеристики?
7. Какая конструкция ЗУ наиболее технологична?
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Промышленный робот "Электроника НЦТМ-01"/Техническое описание. - Зеленоград: Элион,- 1986. - 102 c.
2. А.с. 241468 СССР.
Лабораторная работа № 3
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА "ЭЛЕКТРОНИКА НЦТМ-01"
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы — изучение состава, назначения, устройства и принцип действия промышленного робота "Электроника НЦТМ-01".
При выполнении лабораторной работы студент должен выполнить следующие задачи:
1. Изучить общую компоновку, назначение и техническую характеристику робота.
2. Изучить устройство и принцип действия механизмов исполнительного устройства робота.
3. Провести анализ кинематической схемы и реальной конструкции робота.
4. Составить отчет о проделанной работе.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Общая компоновка и назначение промышленного робота "Электроника НЦТМ-01"
Промышленный робот "Электроника НЦТМ-01" предназначен для обслуживания станков 8 токарной группы, а именно, для загрузки и выгрузки деталей 12 типа тел вращения диаметром и высотой до 150 мм и массой до 3 кг.
Промышленный робот "Электроника НЦТМ-01" состоит (рис. 1) из исполнительного устройства 1 и устройства исполнения 6. Исполнительное устройство имеет пять степеней подвижности и состоит из модулей вертикального 1, продольного 2, поперечного 3 перемещений, поворота 4 и захватного устройства 5, состоящего из двух схватов 10 и 11, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, и механизма их ориентации. Один схват 10, желтого цвета, настраивают на захват заготовки, а другой 2, черного цвета, - на захват детали. Приводы во всех степенях подвижности электромеханические, привод захватного устройства — пневматический.
Устройство управления 6 запрограммировано на стандартный цикл манипулирования деталями, вводятся только переменные данные, характеризующие новую партию деталей, тип вкладыша, число позиций в ряду кассеты, число деталей в кассете 9. Информация о партии деталей, поступивших на обработку, вводится с клавиатуры дисплея 7.
2.2. Характеристика промышленного робота “Электроника НЦТМ-01"
Грузоподъемность, кг 3x2
Число степеней подвижности 5
Погрешность позиционирования +-0,5
Максимальные перемещения модулей:
горизонтальное - вдоль оси Х, мм 300
горизонтальное - вдоль оси У, мм 300
вертикальное - вдоль оси Z, мм 160
поворот вокруг оси Z, град. 90
Максимальные скорости перемещения модулей:
вдоль оси Х, м/с 0,05
вдоль оси У, м/с 0,1
вдоль оси Z, м/с 0,05
вокруг оси Z, рад/с 0,1
Рабочее перемещение каждой губки схвата не менее, мм 5
Напряжение электропитания, В 220
Потребляемая мощность, кВт 0,85
Тип привода комбинированный
Давление на входе пневмосистемы, МПа (0,3...0,6)
2.3. Устройство и принцип действия механизмов исполнительного устройства робота
2.3.1. Модуль вертикального перемещения
Модуль вертикального перемещения 1 (рис. 1) предназначен для вертикального перемещения объекта манипулирования. Он состоит (рис.2) из корпуса 2, в котором расположена штанга 3, на конце которой крепится захватное устройство 73. Штанга 3 перемещается в направляющей 4, представляющей собой шариковую втулку, закрепленную на нижнем конце корпуса модуля вертикального перемещения. Модуль вертикального перемещения крепится к ползуну 22 модуля продольного перемещения. Вертикальное перемещение штанги 3 осуществляется от электродвигателя 5, на валу которого жестко закреплено зубчатое колесо 6, входящее в зацепление с зубчатым колесом 7, которое жестко посажено на винт 8 шарико-винтовой пары. Гайка 9 жестко скреплена со штангой 3. Вращательное движение от электродвигателя 5 через зубчатую передачу 6 и 7 передается на шарико-винтовую пару 8 и 9, где преобразуется в поступательное движение гайки 9. Так как гайка 9 жестко связана со штангой 3, то штанга будет перемещаться поступательно.
Конечное положение модуля вертикального перемещения контролируется датчиком 10, который срабатывает от флажка 14. О промежуточных положениях модуля дает информацию фотоимпульсный датчик 11. Луч фотоимпульсного датчика 11 отсекается диском 12, имеющим прорези и кинематически связанным с выходным звеном (штангой 3). Каждому импульсу датчика соответствует линейное перемещение модуля, равное 0,4 мм.
2.3.2. Модуль продольного перемещения
Модуль продольного перемещения 2 (рис. 1) предназначен для горизонтального перемещения объекта манипулирования вдоль оси У. Он крепится основанием к модулю поворота 50 (рис.2).
Модуль продольного перемещения состоит из корпуса 15, в котором расположен ползун 22, перемещающийся в подшипниках 21, закрепленных в корпусе 20 (рис. 2 и рис. 3). Верхние и два боковых подшипника смонтированы на эксцентриковых осях 29, служащих для устранения люфтов между ползуном 22 и опорами качения 21. После выборки люфта ось 29 фиксируется винтом 30.
 |
Рис. 3.
Вращательное движение от электродвигателя 16 через зубчатую передачу 23 и 24 передается на шарико-винтовую пару 25 и 26, где преобразуется в поступательное движение гайки 25. Так как гайка 25 жестко связана с ползуном 22, то ползун перемещается поступательно. Конечные положения модуля контролируются датчиками 17 и 18, которые срабатывают при подходе флажка 28. О промежуточных положениях модуля дает информацию фотоимпульсный датчик 19.
2.3.3. Модуль поперечного перемещения
Модуль поперечного перемещения 3 предназначен для горизонтального перемещения объекта манипулирования вдоль оси Х (рис. 1). Он служит основанием робота и состоит из корпуса 36 (рис. 2), в котором закреплены цилиндрические направляющие 37, предназначенные для перемещения каретки 38, к которой крепится своим основанием модуль поворота.
Вращательное движение от электродвигателя 39 через зубчатую передачу 40 и 41 передается на шарико-винтовую пару 42 и 43, где преобразуется в поступательное движение гайки 42. Так как гайка 42 жестко связана с кареткой 3, то каретка будет перемещаться поступательно. Конечное положение модуля контролируется датчиком 44, который срабатывает от флажка 47. О промежуточных положениях модуля дает информацию фотоимпульсный датчик 45.
2.3.4. Модуль поворота
Модуль поворота 4 (рис. 1) предназначен для поворота объекта манипулирования на угол 90 градусов вокруг оси Z. Он крепится своим основанием к модулю поперечного перемещения 35, а верхней подвижной частью соединяется с модулем продольного перемещения 15 (рис. 2). Механизм поворота (рис. 2 и рис. 4) состоит из корпуса 51, электродвигателя 52, на валу которого жестко закреплена коническая шестерня 54, входящая в зацепление с коническим колесом 55, связанным с водилом 56 и передающим вращение на мальтийский крест 57, закрепленный на колонне 53.
Для фиксации колонны 53 в крайних положениях используется выдвижной подпружиненный фиксатор 58, связанный через рычажную систему 59 с кулачком 60, жестко скрепленным с водилом 56.
При повороте колонны 53 в одно из крайних положений ролик 64 рычажной системы 59 съезжает с кулачка 60, давая возможность подпружиненному фиксатору 58 фиксировать крайние положения колонны 53.
При повороте колонны 53 в противоположное крайнее положение движение от электродвигателя 52 и коническую передачу 54 и 55 передается на водило 56. Мальтийский крест 57 остается неподвижным до тех пор, пока ролик 64 не наедет на кулачок 60 и через рычажную систему 59 не произойдет расфиксации колонны 53.
Конечные положения модуля контролируются датчиками 61, которые срабатывают при контакте с флажком 62, кинематически связанным с водилом 56.
 |
Рис. 4.
3.5. Захватное устройство
Захватное устройство предназначено для захватывания, удержания и перемещения заготовки и детали (рис. 5). Оно состоит из двух схватов 71 и 72, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, и механизма ориентации схватов 73.
Механизм ориентации 73 позволяет осуществлять поворот схватов 71 и 72 на угол a относительно оси 74, расположенной под углом 45 градусов к штанге 3 (рис. 2) модуля вертикального перемещения.
 |
Приводом механизма ориентации является пневмоцилиндр 77, управление которым осуществляется через пневмораспределитель 75, а скорость поворота схватов 71 и 72 относительно оси 74 регулируется дросселями 76.
Поршень 78 пневмоцилиндра 77 снабжен зубчатой рейкой 79, входящей в зацепление с зубчатым колесом 80, закрепленным на оси 74, один конец которой жестко скреплен с подвижным корпусом 83.
При подаче воздуха в полость пневмоцилиндра 77 поршень 78 смещается и передает движение через рейку 79 на зубчатое колесо 80. При этом происходит поворот оси 74 на угол альфа, а, следовательно, и подвижного корпуса 83 со схватом 71 и 72. Угол поворота схватов 71 и 72 регулируется упорами 81 и 82, которые фиксируют после регулировки винтами (на схеме не показаны). В упоры 81 и 82 упирается ползун 84, имеющий рейку, входящую в зацепление с зубчатым колесом 80. На верхней части ползуна 84 имеются флажки 85, которые в крайних положениях подвижного корпуса 83 входят в контакт с датчиками 86 и 87 контроля конечного положения корпуса 83.
Схваты 71 и 72 предназначены для захвата и удержания деталей типа тел вращения по торцу. Каждый схват снабжен тремя подвижными губками 90, жестко скрепленными с зубчатыми рейками 91. Приводом схватов 71 и 72 являются пневмоцилиндры 93 и 101, управление которыми осуществляется от пневмораспределителей 75, расположенных в модуле поворота 50. Перемещение губок 90 осуществляется от штока 100 поршня 95 через червячную передачу 96 и 97 и реечную передачу 97 и 91. Для настройки хода губок схвата на заданный диапазон зажатия обрабатываемой заготовки по наружному диаметру служит зубчатая передача 98 и 99. Поворот вручную колеса 98 вызывает смещение губок 90.
2.3.6. Блок подготовки воздуха
Блок подготовки воздуха (рис. 6) предназначен для очистки, насыщения парами масла и регулирования давления, поступающего в пневмоцилиндры из магистрали сжатого воздуха.
Для очистки воздуха используются фильтр-влагоочиститель 1 (22-12х40 ГОСТ 1737-72). Для насыщения сжатого воздуха парами масла применяют маслораспылитель 2 (В 44-13 ТУ 2-05-1316-77). Регулирование давления сжатого воздуха осуществляется при помощи регулятора давления 3 (БВ 57-13 ТУ 2-053-126-75). Для визуального наблюдения за величиной давления сжатого воздуха служит манометр 4 (МТ 1-10 ТУ 25-02-72-75).
Вся пневмоаппаратура смонтирована на металлическом каркасе и соединена между собой трубопроводами.
3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
3.1. Название и цель работы.
3.2. Назначение, устройство, принцип действия и технические характеристики ПР "Электроники НЦТМ-01".
3.3. Конструктивно-компоновочные схемы исполнительных устройств, изучаемых модулей или захватного устройства (задаются преподавателем).
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
4.1. Назначение промышленного робота "Электроника НЦТМ-01".
4.2. В какой системе координат работает ПР "Электроника НЦТМ-01"?
4.3. Основные технические характеристики ПР "Электроника НЦТМ-01".
4.4. Передаточные механизмы модулей ПР, их достоинства и недостатки.
4.5. Конструктивные особенности модулей вертикального, поперечного, продольного перемещений и модуля поворота.
4.6. Типы приводов, используемые на степенях подвижности ПР, включая захватное устройство.
4.7. Назначение, конструктивные особенности и принцип действия захватного устройства.
5. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Промышленный робот "Электроника НЦТМ-01". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 106 с.
Лабораторная работа № 4
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА РМ-01
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение назначения, технических характеристик, состава, устройства и принципа действия промышленного робота РМ-01.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1 Назначение, состав, технические характеристики ПР РМ-01
Промышленный робот РМ-01 представляет собой универсальный электромеханический робот с контурной системой управления от ЭВМ.
Робот предназначен для автоматизации основных технологических и вспомогательных операций при обслуживании технологического оборудования в составе гибких производственных модулей или систем. Гибкость программирования и возможность сопряжения со сложными системами позволяют применять робот при сборке и монтаже изделий, сортировке, разгрузке - загрузке, упаковке, при склеивании и окраске, дуговой сварке, зачистке и при решении других задач.
Робот состоит из двух основных частей: манипулятора модели ''PUMA-560'' и устройства управления ''СФЕРА-36'', соединенных между собой кабелями.
Технические характеристики манипулятора и устройства управления промышленного робота РМ-01 приведены в табл. 1.
Таблица 1.
| Наименование характеристики | Значение |
| Манипулятор "PUMA-560" 1. Число степеней подвижности 2. Тип привода 3. Грузоподъемность, включая оснастку, кг 4. Точность позиционирования, мм 5. Статическое усилие в рабочей точке оснастке, не более, Н | Электромеханический с двигателями постоянного тока 2,5 ± 0,1 |
| 6. Скорость движения с максимальным грузом: по свободной траектории, не более, м/с по прямолинейной траектории, не более м/c 7. Ускорение при максимальном грузе, не более, g 8. Рабочее пространство 9. Параметры степеней подвижности: максимальное перемещение, град 1 сустав (колонна) 2 сустав (плечо) 3 сустав (локоть) 4 сустав (поворот кисти) 5 сустав (качание кисти) 6 сустав (фланец кисти) максимальная скорость, град/с 1 сустав (колонна) 2 сустав (плечо) 3 сустав (локоть) 4 сустав (поворот кисти) 5 сустав (качание кисти) 6 сустав (фланец кисти) 10. Способ установки манипулятора на рабочем месте 11. Фланец для монтажа оснастки 12. Масса манипулятора, кг | 1,0 0,5 1,0 Сфера радиусом 0,92 м 1,4 0,9 2,1 4,0 4,2 4,0 Напольный, подвесной Диаметр 41,3 мм, 4 отв. М5 |
| Устройство управления ''СФЕРА-36'' 1. Принцип построения 2. Способ управления 3. Способ программирования 4. Язык программирования 5. Устройство обучения и программирования 6. Емкость памяти оперативного запоминающего устройства, К/слов 7. Внешнее запоминающее устройство 8. Число каналов связи с внешним оборудованием входы: 24 В постоянного тока, 15 мА выходы: 24 В постоянного тока, 2 А 9. Питание от сети напряжения, однофазное, В частота, Гц мощность, не более кВт 10. Габаритные размеры стойки: ширина, мм глубина, мм высота, мм 11. Масса, кг | Двухуровневое, микропроцессорное Контурно-позиционный Аналитический с обучением ARPS Дисплей с клавиатурой, пульт ручного управления 12 с произвольным доступом и резервным питанием от аккумуляторов НГМД, емкость одного сформатированного диска 33,8 К/слов |
| Показатели надежности 1. Наработка на отказ, не менее, час 2. Средний срок работы, не менее, лет | |
| Условия окружающей среды 1. Рабочая температура, °С 2. Температура хранения, °С 3. Колебания напряжения питания, % 4. Колебания частоты, Гц 5. Относительная влажность, не более, % 6. Вибрации, не более, g | +5 ± 35 ± 40 -15 ± 10 ± 1 0,5 |
Рабочая зона манипулятора робота РМ-01 показана на рис. 1
2.2 Устройство и принцип действия
Манипулятор ''PUMA-560''- антропоморфный шарнирный манипулятор с шестью степенями подвижности и двигателями, расположенными на звеньях, работающий в угловой системе координат. Звенья манипулятора соединяются друг с другом в суставах и вращаются вокруг осей, проходящих через центры суставов.
Оси вращения звеньев и диапазоны перемещений показаны на рис. 2 и приведены в табл. 2.
Таблица 2.
| НАИМЕНОВАНИЕ | ОПИСАНИЕ |
| Колонна (сустав 1) Плечо (сустав 2) Лопасть(сустав 3) Кисть (сустав 4) Кисть (сустав 5) Кисть (сустав 6) | Ось сустава 1 перпендикулярна плоскости, на которой установлен манипулятор, и совпадает с осью симметрии колонны Ось сустава 2 перпендикулярна оси сустава 1 и совпадает с осевой линией плеча Ось сустава 3 параллельна оси сустава 2 Сустав 4 вращается перпендикулярно оси сустава 3 Ось сустава 5 перпендикулярна суставу 4 Ось сустава 6 перпендикулярна оси 5 и совпадает с осевой линией монтажного фланца |
Рис. 1. Рабочая зона манипулятора
Рис. 2. Степени подвижности манипулятора
Звенья манипулятора показаны на рис. 2, и они носят название: колонна, плечо, верхняя рука, предплечье, кисть. Внутри звеньев манипулятора располагаются электродвигатели и передаточные механизмы. Для обеспечения максимальной при минимальной массе звенья верхней руки и предплечья имеют моноблочную конструкцию, при которой наружные пластины (кожух) сборочного узла несут всю или часть нагрузки.
Каждое звено имеет свой следящий привод постоянного тока с постоянными магнитами. Передача движения от двигателя к звену осуществляется через зубчатые редукторы.
Текущее положение манипулятора определяется по отношению к известному (абсолютному) положению. Установка абсолютного положения (калибровка) производится с помощью потенциометров. Калибровка выполняется всякий раз после включения питания робота. Для управления движением манипулятора необходимо постоянно контролировать положение и скорость движения звеньев. Для этого в съемном корпусе на торцевом фланце каждого двигателя установлены в одном комплекте потенциометр и импульсный фотоэлектрический датчик. Вращение датчика обеспечивается от вала двигателя через скользящую дисковую муфту. Сигналы от датчиков индицируют положения звеньев, а скорость вычисляется на основе этих сигналов.
Электродвигатели всех звеньев оснащены электромагнитными тормоза, которые включаются при выключении питания двигателей. При этом манипулятор блокируется в том положении, в котором он стоял в момент выключения питания. Тормоза включаются также при случайном пропадании питания, что обеспечивает безопасность операторов и исключает поломку манипулятора. Для техобслуживания и ремонта тормоза могут быть выключены, и тогда манипулятор можно перемещать вручную.
Манипулятор сопряжен с системой управления двумя кабелями. По одному кабелю подается питание на электродвигатели, а по другому передаются сигналы от импульсных датчиков и потенциометров.
2.3. Первая степень подвижности – колонна
Электродвигатель первой степени подвижности установлен в кожухе вне нижней части колонны. Передаточный механизм представлен на рис. 3. Прямозубая цилиндрическая ведущая шестерня 2, нарезанная на валу электродвигателя 1, приводит в движение такую же ведомую шестерню 3, укрепленную на промежуточном шкиве. Ведущая шестерня 5 с другой стороны шкива входит в зацепление с большой шестерней 4, прикрепленной к основанию корпуса 6, что заставляет поворачиваться последнее вокруг продольной оси колонны 7.
2.4. Вторая степень подвижности – плечо
Двигатель и двухступенчатая зубчатая передача, помещенные в корпусе верхней руки 6, показаны на рис. 4. Коническая ведущая шестерня 4 электро- двигателя 5 приводит в движение коническую ведомую шестерню 3, установленную на промежуточном валу. В другом конце промежуточного вала находится цилиндрическое зубчатое колесо 1, вращающее стационарно закрепленный к плечу зубчатый венец 2. Шестерня 1 ''обходит'' плечо, заставляя верхнюю руку 6 поворачиваться вокруг оси плеча.
2.5. Третья степень подвижности - локоть
Двигатель третьей степени подвижности также расположен в корпусе верхней руки 4, рядом с двигателем второй степени подвижности. Двухступенчатый передаточный механизм этой степени подвижности представлен на рис. 5. Зубчатая передача расположена в верхней руке 4 со стороны локтя и соединяется с двигателем с помощью ведущего вала через упругую муфту. Коническая ведущая шестерня 5 приводит во вращение коническую ведомую шестерню 6, закрепленную на промежуточном валу. В другом конце промежуточного вала установлено цилиндрическое зубчатое колесо 3, которое вращает прикрепленный к предплечью 2 зубчатый венец 3 и таким образом вращает все предплечье вокруг оси локтя.
2.6. Четвертая, пятая и шестая степени подвижности – кисть
Для уменьшения момента инерции предплечья двигатели расположены в ближнем к оси локтя конце предплечья. Передача от двигателей на зубчатые шестерни кисти осуществляется через упругие муфты и промежуточные валы 6,7,8. Данные устройства приведены на рис. 6.
Приводной вал 6 сустава 4, осуществляющий вращение кисти и идущий от электродвигателя 1 к кисти 9, передает вращение на две пары цилиндрических колес с прямым зубом. Дальше вращение передается на зубчатый венец, вращающий кисть.
Приводной вал 7 сустава 5, осуществляющий качание кисти и идущий от электродвигателя 2 к кисти 9, передает движение через одну пару конических зубчатых колес.
Рис. 6. Передаточные механизмы 4-й, 5-й, 6-й степеней подвижности
Стандартный схват снабжен пневмоцилиндром двойного действия, осуществляющим параллельное сжатие и разжатие губок схвата, которые разрабатываются исходя из конкретного применения. Схват крепится к монтажному фланцу с помощью 4-х болтов М5.
3. ЗАДАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1. Ознакомиться и изучить назначение, технические характеристики, состав, устройство и принцип действия манипулятора ПР РМ-01, используя описание и реальную конструкцию. При изучении конструкции необходимо снять кожух и боковые крышки на звеньях манипулятора. Определить места установки основных устройств, датчиков.
3.2. Составить компоновочно-кинематические схемы каждой из степеней подвижности и всего манипулятора промышленного робота РМ-01.
3.3. Ответить на контрольные вопросы и оформить отчет.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет о работе должен содержать:
1. Назначение, состав, принцип действия и основные технические характеристики промышленного робота РМ-01.
2. Конструктивно-компоновочные схемы степеней подвижности манипулятора: поворота колонны, вращения верхней руки, предплечья и кисти.
3. Кинематическую схему всего манипулятора.
4. Анализ конструкторского исполнения манипулятора, достоинства, недостатки конструкции.
5. Ответы на вопросы.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Объяснить принцип действия и конструктивные особенности степеней подвижности манипулятора.
2. По каким основным характеристикам оценивается функционирование ПР РМ-01?
3. В какой системе координат работает ПР РМ-01? Какие виды движения совершает манипулятор?
4. Какие передаточные механизмы используются в степенях подвижности ПР РМ-01? Почему? В чем их достоинства и недостатки?
5. По какой конструктивно-компоновочной схеме выполнен манипулятор, в чем ее достоинства и недостатки?
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Промышленный робот РМ-01 /Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Минск: НПО ''Гранат'', 1987.- 27с.
Лабораторная работа № 5
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА ПР-18-2
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является знакомство с назначением, принципом действия, компоновкой основных агрегатов и конструктивными особенностями промышленного робота ПР-18-2.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Назначение, принцип действия и техническая характеристика промышленного робота ПР-18-2
Промышленный робот ПР-18-2 (рис. 1) представляет собой автоматический манипулятор с программным управлением и предназначен для выполнения загрузочно-разгрузочных транспортных и основных технологических операций. Рука робота с помощью пневматических приводов перемещается в цилиндрической системе координат и имеет четыре степени подвижности, т.е. может выполнять четыре независимых движения. Пятым независимым движением является движение схвата.
Рис.1. Промышленный робот ПР-18-2:
1 – схват; 2 – кисть; 3 – рука; 4 – пульт управления; 5 – командоаппарат
Рука 1 с кистью 2 и схватом 3 может двигаться в горизонтальном направлении (перемещение), подниматься или опускаться (вертикальное перемещение), вращаться вокруг вертикальной оси (поворот). Движения руки служат для перемещения детали. Для ориентации детали в пространстве используются два варианта кисти робота: кантователь и сгиб. При установке на руку кантователя осуществляется поворот кисти вдоль продольной оси руки (ротация кисти). Применение сгиба позволяет выполнять поворот кисти вокруг вертикальной или горизонтальной оси, перпендикулярной продольной оси руки (сгиб кисти).
Использование цилиндрической системы координат позволяет обслуживать большое количество технологических процессов. Наличие двух прямолинейных движений облегчает планировку рабочих мест, оборудования с роботом, расчёт времени рабочего цикла.
Все сборочные единицы робота – манипулятор-с пневматическими исполнительными приводами, командоаппаратом и пульт управления конструктивно объединены в одном блоке, закрепляемом на специальном столе или непосредственно на обслуживаемом оборудовании.
Техническая характеристика робота ПР-18-2
| Перемещение руки: | |
| по горизонтали | 25-100 мм |
| по вертикали | 20-100 мм |
| поворот | 0-240о |
| Перемещение кисти: | |
| ротация | 0-180о |
| сгиб | ±90 |
| Грузоподъемность не более | 1 кг |
| Точность позиционирования | ±1 мм |
| Система управления – кулачковый командоаппарат | |
| Рабочее давление сжатого воздуха | 0.4+0.05 МПа |
| Электропитание: | |
| сеть переменного тока | |
| напряжение | (127 ± 10%) В |
| частота | (50 ± 2)Гц |
| мощность | 20 ВА |
| сеть постоянного тока | |
| напряжение | (24 ± 10%) В |
| мощность | 10 Вт |
| Габаритные размеры, не более | |
| длина | 642 мм |
| ширина | 400 мм |
2.2. Механизм вертикальных перемещений
Механизм вертикальных перемещений (рис. 2) крепится при помощи фланца 6 и корпуса 8 к основанию 7. С корпусом 8 жестко связан шток 4 пневмоцилиндра с поршнем 5, а гильза пневмоцилиндра 2 является подвижной. С гильзой связан кронштейн 18, который совместно со штангой 10 предотвращает подвижные элементы пневмоцилиндра от проворачивания. С гильзой связаны также 2 упора 12, определяющие крайние точки перемещения пневмоцилиндра. Упоры опираются на гайки 9, находящиеся на винтах 11. После соприкосновения укоров 12 с гайками 9 винты перемещаются вместе с гильзой пневмоцилиндра до соприкосновения шайб 13, находящихся на винтах 11, с крышками демпферов 1. При поступательном движении винтов 11 вместе с ними движутся штоки демпферов 1 и в соответствующих полостях демпферов 1 создается повышенное давление, замедляющее движение пневмоцилиндра. При этом величине демпфирования регулируется дроссельным блоком 15 при помощи винтов 16. Каждый дроссель блока соединен с верхними и нижними полостями демпферов 1 при помощи трубок 14. В нерабочие полости демпферов воздух из атмосферы поступает через обратные клапаны 17, благодаря чему величина демпфирования при движении вверх к вниз настраивается независимо друг от друга.
2.3. Поворотный механизм
Поворотный механизм (рис.3) выполнен на основе моментного пневмоцилиндра. Флажок пневмоцилиндра 3 жестко закреплен в корпусе 7. На корпусе 7 установлены демпферы 1, взаимодействующие с пальцем 5 пневмоцилиндра. Демпферы одновременно выполняют роль неподвижных упоров.
При подаче сжатого воздуха через штуцеры 2 пневмоцилиндр, закрепленный на подшипниках на неподвижном флажке 3, вращается в ту или другую сторону. Уплотнение подвижного соединения осуществляется за счет специальной армировки резиной упора 6 и фланца 3, а также двумя фторопластовыми кольцами 4 на валу флажка.
2.4. Механизм горизонтальных перемещений
В механизме горизонтальных перемещений (рис. 4) пневмоцилиндр 6 находится внутри направляющей 3, выполненной в виде трубы. К разъемному корпусу 7 пневмоцилиндр 6 крепится через паз в направляющей 3. Передний 2 и задний 9 фланцы механизма служат одновременно разъемами, через которые, а также через штуцеры 10 и трубопроводы 11 сжатый воздух подводится к механизмам вращения схватов и к самим схватам.
На направляющей 3 крепятся два подвижных упора 8, определяющие рабочие перемещения механизма. С упорами связана штанга 4, фиксирующая направляющую от проворачивания. Подвижные упоры взаимодействуют в конце перемещения со штоком демпфера 5.
 |
Рис. 2. Механизм вертикальных перемещений
1 – демпфер; 2 – гильза; 3, 6 – фланец; 4 – шток; 5 – поршень; 7 – основание; 8 – корпус; 9 – гайка; 10 – штанга; 11, 16 – винт; 12 – упор; 13 – шайба; 14 – трубка; 15 – дроссельный блок; 17 – обратный клапан; 18 – кронштейн.
Рис. 3. Поворотный механизм
1 – демпфер; 2 – штуцер; 3 – флажок; 4 – фторопластовое кольцо;
5 – палец; 6 – упор; 7 – корпус.
Рис. 4. Механизм горизонтальных перемещений
1 – винт; 2, 9 – фланцы; 3 – направляющая; 4 – штанга; 5 – шток; 6 – пневмоцилиндр; 7 – корпус; 8 – упор; 10 – штуцер; 11 – трубопровод.
Перемещение штока 5 вызывает повышение давления в одной полости демпфера и понижение в другой, за счет чего создается тормозящее усилие. Величина этого усилия рег
