Расчёт геометрических и кинематических параметров

Условные  обозначения 

НА-манипулятор  в рабочей зоне накопителя А;

А_о- манипулятор в нулевом положении у накопителя А;

Б- манипулятор в рабочей зоне станка Б;

Б_о- манипулятор в нулевом положении у накопителя Б;

НБ- манипулятор в рабочей зоне накопителя Б;

В-манипулятор в рабочей зоне станка В;

В_о- манипулятор в нулевом положении у станка В;

НВ-манипулятор  в рабочей зоне накопителя В;

Г-манипулятор  в рабочей зоне станка Г;

Г_о-манипулятор в нулевом положении у станка Г;

НГ- манипулятор в рабочей зоне накопителя Г;

Д_о-манипулятор в нулевом положении у накопителя Д;

НД- манипулятор в рабочей зоне накопителя Д;

«+»-зажим;

«-»-разжим;

ПР- промышленный робот;

РТК- роботизированный технологический комплекс. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение

1. Анализ компоновочной схемы РТК
2. Расчёт геометрических и кинематических параметров. Построение циклограммы работы РТК
1. Расчёт геометрических и кинематических параметров
2. Построение циклограммы работы РТК
3. Алгоритм функционирования РТК
4. Анализ и оценка производительности РТК
5. Расчёт коэффициентов загрузки оборудования
6. Заключение

      Литература

      Приложение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Проектирование  автоматизированного производственного  оборудования для машино - строительного  производства – сложная оптимизационная  задача.

    Для изготовления деталей заданного типа можно выбрать различные варианты построения автоматически действующей машины, различающиеся методами и маршрутом обработки, степенью концентрации технологического процесса, типом оборудования и числом рабочих позиций, компоновкой транспортной системы, системы управления, число типов накопителей и роботов. Выбор оптимального сочетания параметров проектирования машин и их систем – актуальная задача при создании машин любых видов. Оптимизация основана на анализе математических моделей взаимосвязи технологических, конструктивных и других параметров автоматов и автоматических технологических комплексов с показателями их надежности в работе, а показателей надежности с производительностью и экономической эффективностью.

    Промышленные  роботы и построенные на основе их роботизированные технологические комплексы (РТК) являются перспективным средством комплексной автоматизации производственных процессов.

    Применение  РТК в народном хозяйстве позволяет  значительно повысить производительность оборудования, сократить численность рабочих, а значит, снизить долю ручного труда и существенно повысить качество и надежность выпускаемой продукции.

    Промышленные  роботы (ПР) – автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая  из исполнительного устройства в  виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления, для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. 
 
 
 

1. Анализ  компоновочной схемы РТК

    В данной курсовой работе производится исследование функционирования ПР и анализ производительности роботизированного технологического комплекса (РТК) механообработки. В нашем случае рассматривается компоновочная схема круговая с напольным ПР (рис. 1.1), работающим в угловой системе координат (рис. 1.2) может выполнять перемещение звеньев 2 и 3 на углы φ₂ и φ₃ для выхода из станка в исходное положение, или для взаимодействия с накопителем. Так же может осуществляться поворот вокруг оси Z на требуемый угол φ_1.

    Напольный ПР имеет многозвенную руку. Основными преимуществами многозвенной руки являются её компактность и возможность обслуживания больших рабочих зон при малых габаритных размерах механизмов ПР. Но эти преимущества достигаются путём усложнения механической системы и системы управления. Как правило, ПР с многозвенной рукой работает в угловой системе координат основных движений, однако имеется ряд упрощённых моделей, в которых применены многозвенная руки со стремительными механизмами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 1.1 Круговая компоновка с групповым ПР напольного типа 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 1.2 Напольный ПР в угловой системе  координат 

    Такие ПР могут работать в цилиндрической или сферической системе координат.

    По  характеру выполняемых операций наш ПР относится к группе подъемно-транспортных роботов (ПТПР) и выполняет действия типа взять – перенести – положить. Его применяют при обслуживании основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций установки – снятие заготовок, деталей. В качестве аналога можно взять промышленный робот фирмы «Asea IRB-6» (Швеция), которые выпускаются в двух модификациях: грузоподъёмностью в 6 и 20 кг. Конструктивное оформление ПР грузоподъёмностью 20 кг показано на рис. 1.3. Движение звеньев ПР по всем степеням подвижности контролируются датчиками положения. СПЦ – позиционная. Измерительная система построена на фазоаналоговом принципе. ПР «Asea» можно применять для обслуживания металлорежущих станков, сварки, окраски, загрузки прессов. В них предусмотрена система дистанционного управления с удалением СПУ на 15-20 м от механической системы. Программирование осуществляется методом обучения с персонального пульта. Технические характеристики ПР приведёт в табл. 1.1. 

 

    

                                                                                                                Таблица 1.1.

    Технические характеристики ПР «Asea IRB-6»

 

    Примечание:

    *1- электрический;

    *2- пневматический. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 1.3

 

    

2. Расчёт  геометрических и кинематических параметров. Построение циклограммы работы РТК

 

1. Расчёт  геометрических и кинематических параметров

    Робот с угловой системой координат (рис. 1.2) может выполнять перемещение звеньев 2 3 на углы ^φ'₂ и ^φ'₃ для выхода из станка в исходное положение с последующим поворотом вокруг оси Z на требуемый угол φ_1. В нашем случае длины звеньев r₀=0,6 м; r₁=0,8 м; r₂=1,2 м; l₁=1050 мм; l₂= l₃=850 мм. Определим геометрические параметры робота в исходном положении (рис. 2.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 2.1 План перемещений

    Проводим  перпендикуляр из точки Е на ДС, получаем СG =0,05м. Проводим из точки F высоту, которая в равнобедренном треугольнике ΔEFC является биссектрисой и медианой, следовательно EX=XC, угол EFX=углу XFC.

    По  теореме Пифагора EC= из ΔEGC

    EC= = 0.602 м.

    EX=XC=0.5EC=0.301 м.

    Из ΔEFX угол EFX= arcsin угол EFC= 2 arcsin ;

    Угол EFC = 2arcsin =41.48

    Из ΔXFC  угол FCX = arccos = 69.29 ;

    Из ΔECG  угол ECG = arctg = arctg = 85.24 ;

    Угол FCD = угол XFC+ угол ECG

    Угол FCD = 154,53  

    Анологично  находим значения углов между звеньями манипулятора в положении у накопителя и у станка.

    Положение манипулятора у накопителя:

    h =0.65 м.; r = 0.8 м.

    угол  EFC = 63.49 ; угол FCD = 119.7  
 

    Положение манипулятора у станка:

    h =1.4 м.; r = 1.2 м.

    угол  EFC = 94.66 ; угол FCD = 148.93

    Далее определим кинематические параметры  работы РТК.

    Для определения длинны пути перемещения можно использовать формулу

    L

= *r

    где  - угол поворота руки, [рад]

    r – радиус, по которому происходит перемещение, [м]

    Для определения допустимой быстроходности устройств поворота может быть использована формула

    

=

    где   - угол поворота руки, [рад]

          δ- погрешность углового позиционирования, = 30 сек.

          L - длинна пути перемещения, [м]

    Время Т отдельного движения может быть определено по формуле

    Т

=

    где - угол на который проходит поворот, [рад]

           - угловое ускорение,  = ,

          где а =4,25 м/с , r=0,85м , = 5 с .

           - угловая скорость, рад/ с.

          К – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении , к= 1.

    Определим данные параметры для всех перемещений, необходимых для функционирования нашего ПР.

    Перемещения исходного положения в накопитель:

     = 154,53 -119,7 =34,83 = 0,608 рад.

     = 5с ; L =0,608*0,85=0,5168 м.

     ;

    Т =

    Перемещение из накопителя  в станок:

     = -119,7 +148,93 =29,23 = 0,51 рад.

    L =

     ;

    Т =

    Перемещение из исходного положения в станок:

     = 154,53 -148,93 =5,6 = 0,0977 рад.

    L =

     ;

    Т =  

    Перемещение из А в Б ( А Б ):

     = 45 = 0,7854 рад.

    L =

     ;

    Т =

    Перемещение из Б в В ( Б В ):

     = 90 = 1,571 рад.

    L =