Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов, страница 12

В цикле имеются лег характерные точки: загрузка первого и второго станков. Определяем проекции векторов на плоскости Охуг в этих характерных точках (рнс. 2.!3,а,в,г). Анализ проекдяй векторов наказывает, что изменения положения векторов происходят в плоскостях Оуг и Охг. Следовательно, для ориентации Рнс. 2.!3 заготовки нужен двухстепенной ориентирующий механизм, оси ко.

карого перпендикулярны плоскостям Оуг и Охг. Структурная кипе. матическая схема изображена на рис. 2.13,б. 4. Вводим подвижную систему координат:ось О,х, совпадает с осью первой вращательной вары, ось О,уг — с осью второй вращательной пары; вектор гг направляем по аси звена 1, вектор г, — по оси заготовки (рис. 2.13,б). Задаемся значением век. тора г, равным г„.

5. В характерных точках находим проекции векторов г, г, на плоскости ха уг Диа~ раммы углов Лф, и Лфг показаны на рис. 2.13,д,е. б. По дна~ раммам Лф, и Лфг определяем ф Лф, = 15'; -Лф, =-120' и Лф, =135', Запас хода выбираем ~ 5' и Лф,'= = 135'+ 10' = 145'. Нулевое положение принимают равным 45', так как ярко выраженная дисперсия точек отсутствует. Аналогично, + Лф, = 0; — Лф, = 180". Нулевое положение принимаем совпадающим с вертикальной осью руки. Пример 2. Определить кинсматическую структуру и рабочие зоны ориентирующих степеней подвижности робота, предназначенного для контактной сварки дверных проемов автомобилей, крыла колеса, проемов заднего и переднего стекла.

Расположсниа точек показано на рис. 214,а. Рещение. По требованиям технологического процесса ось электродов должна располагаться перпендикулярно свариваемыи листам. Инструмент формализуем векторами г, и г (рис. 2.14,б) На рнс. 2.14,в,г,е изображены проекции векторов га гг на плоска. сти Оху, Охг, Оуг подвижной системы координат.

Анализ рис. 2.14,а,г,е показывает, что имеется изменение углов наклона проекций векторов г, и гг. Таким условиям может удовлетворять ориентирующий механизм (рис. 2.14,д)' с тремя взаимно перпендикулярными степенями подвижности, Связываем с его осями подвижную систему координат и векторы гг, ..., г'„. Так как робот работает в декартовой системе координат, то значения г, ..., гг можно на задавать. На рис. 2.14,ж-и показаны диаграммы изменения углов Лф„дф„Лфг. Сварка замкнутых контуров дверных проемов и проемов колее производится за счет изменения углов Лф, и Лфг.

Сварка проемов заднего окна производится за счет изменения углов Лфг, Лф . По з. днаг рамме за нулевую принимают точку, расположенную в нижней части диаграммы по вертикали. Тогда +Лфг = 180' — Лфг = 180 ° -Лфг =45 +Лфг = +45', +Лфз +90', -Лфг = = -90'. С учетом запаса хода для установки жестких упоров Лф, = 390, Лф, = 100, Лф, = 180'. Размеры робота. Для различных компоновок размеры робота определяются путем наложения проекций рабочих зон оборудования н рук робота в вертикальной н горнзон.

тальной плоскостях (рнс. 2.15,а в лс). Размеры рабочих зоп оборудования (на рисунке заштрихованы) обозначены аа да са а положения рабочих зон относительно робота — й, 1„ г~ 84 и) б) г) рр' гг гбг л~„ ж) гот и) + Рис. 2.14 Определим перемещения в вертикальной плоск о с т н звеньев НМС робота, работающего в сферической сггспмме координат (рнс. 2.15,а). Угол качания руки ф=фг+фг, где (йсг Ч" (гг + г„соя ц) — й де фг = агс18 . — — — — максимальный угол 1, — г„ 5(п ц пе ремещения руки вверх от горизонтали; грг = Рис. 2.15 Ь вЂ” (܄— г„сов а') = агс18 — е, " — максимальный угол перемеще- 1, — г„япа' ния руки вниз по горизонтали; г, — расстояние от детали до оси качания кисти.

Радиальное перемещение Я=К „— К„ы„ где К,„= (!з + а, + г„Яп а")/сов агс18 Ьоз + "г+ 'к сова" Ь 1з+аз+г„япа ) — расстояние от оси робота до максимально удаленной точ. ки рабочей зоны оборудования; 86 „= (1, — г„яп а')/сов (агс18 <рз) расстояние от оси робота до минимально удаленной точки рабочей зоны оборудования. Определим перемещения звеньев НМС роботов, работающих в цилиндрической системе координат (рнс. 2.15,б). Перемещение руки в вертикальном направлении Ьз + Ьз — Ьз + гк (сок аз + сов аз) Перемещение руки в горизонтальном направлении 5„= (з + оз (з + гк (зщ аг + зщ аз). Определим перемещения звеньев НМС роботов портальной компоновки.

Роботы портальной компоновки в основном обслуживают рабочую зону в поперечном направлении за счет прямолинейного (рис. 2.15,в) и углового перемещений звена 1 (рис. 2.15,д), т. е. Ь~=Ьз+г ы +13з+Ьг где г ы, — минимальный размер от оси монорельса до конца кисти, который выбирается из конструктивных соображений; Лз — минимальный зазор между верхней точкой оборудования, над которым перемещается робот, и схватом; обычно принимают 13з =!00... 150 мм и в этом зазоре устанавливают ограждение, которое предохраняет оборудование при аварийном падении груза; Ь вЂ” максимальная высота оборудования, над которым перемещается робот. Для случая, когда робот имеет возможность выхода из Рабочей зоны с согнутой на 90' кистью, " ыг+ йз+ Ьз. Перемещения в поперечном направлении зависят от положения кисти при подходе в рабочую зону робота: Ун = с!' + с, + г„(ззп 13, + Яп 13з), При обеспечении перемещения в направлении у за счет качания звена 1 (рис.

2.15,д) чзз = агс18 ((сз+ с, + г„яп 13з — с)/(Ь,„— Ь, — Ь, — г, соз 3)г)1 ' чз~ = агс18((с+ г„яп рз)/(܄— Ь, — Ь, — г„соз)3з)д. Вертикальное перемещение руки при работе в декартовой системе координат (рис. 2.15, в) ек Ьг+Ь,+г„(соврз+совб,) — Ь,; 87 ° гг + а2 + гг з'и ь'2— ! а 2 = и," + а,'; Й2 = 22 + 222.

89 в угловой системе координат (рис. 2.15,г) ܄— Ь, — г„созр2 Ь вЂ” Ь, — Ь, — г„созр2 2„— СОЗ 22,' СОЗ ГР2 где соз<р2'=(с+ г.яп 8,')/(܄— Ь, — г„соз)3,'), Определим размерные характеристики робота, работающего в угловой системе координат (рис. 2.15, г). При выборе длины звеньев и предельных углов их поворота необходимо руководствоваться следующими соотношениями: Н, = =(0,7...1,3)Ь2; и, = 90...120', из = 90...270*. Следует отметить, что наибольшие значения Н, и и2 по сравнению с Н, характерны для роботов, рабочая зона которых в радиальном направлении имеет большие размеры.

Это характерно для роботов, обслуживающих кузнечно-прессовое и другое подобное оборудование. Наибольшие значения Н, по сравнению с Н, у роботов, зона которых в вертикальном направлении больше, чем в радиальном. Это характерно лля технологических роботов, выполняющих окраску, сварку и транспортно-складские работы. Угол а2 имеет наибольшее значение у роботов, перемещение кисти которых на 180' в горизонтальной плоскости осуществляется за счет вращения звеньев Н, и Н, в вертикальной плоскости. Значения Н, и Н, определяют по положению звеньев для максимально удаленной точки рабочей зоны; (Н, +Н,)' =(г, + аз+ г„япрз)'+(Ь, + Ь, — Ь + г„соз)3,)'. П одставив Н, = КН2, получим Н2 (гз+ а2+ гк яп 2я2) + (Ьз+ Ьг+ г,соз (32) (1 1 К)2 Выбранные углы ис аз и их составляющие и,', е22', пз, из" проверяют в крайних точках необходимой рабочей зоны, подставляя их значения в уравнения: г, — г„яп 8, = Н, соя аг'+ Нзсозиз', Ь, — г„соз )3, = Ь + Н, яп и,' + Н, яп зз'1 г, — г„згп)32 = Н, созп," Ч-Нзсозаз'; Ь, + Ь, = Ь,„— Н, япи2" + Н,япаз', В случае перемещения кисти на 180' в горизонтальной „лоскости за счет вращения звеньев Н, и Н, в вертикальной плоскости п2 = 2з2 п2 = 2пз( Определим характеристики рабочей зоны робота в горизонтальной плоскости.

Расчет сводится к нахождению угла поворота относительно вертикальной оси для роботов, работающих в сферической, цилиндрической и угловой системах координат, и перемещений руки по порталу для роботов портальной компоновки. Угол поворота руки в горизонтальной плоскости определяют пользуясь планом размещения рабочих зон оборудования в горизонтальной плоскости с наложением на него схемы подхода кисти в его рабочую зону (рнс. 2.15,е).

Угол перемещения руки робота в горизонтальной пло- скости с,!г + г„с Р, р, = ф, + агс18 " †' + К, — г„яп)3, с,!2+ г,соз)32 + агс18 + грн К, — г„з(п ~, где 2рг — угол между центральными осями крайних рабочих зон станков № 1 и № 4; К„К, — расстояния до начала крайних рабочих зон станков № 1 и № 4; г, — радиус кисти; )3, — угол наклона кисти в горизонтальной плоскости при обслуживании станка № 1; )32 — угол наклона кисти в горизонтальной плоскости при обслуживании станка № 4; Р( — запас угла поворота руки до жесткого упора; из конструктивных соображений его принимают равным 10...15', Перемещение руки робота по порталу определяют исходя из плана расположения крайних рабочих зон оборудования и наложения на него положения кисти в крайних точках рабочей зоны (рис.

2.15,ж). Перемещение руки робота по порталу 8р + г„з)п)3 + г„зш где 8 обо де 8я — РасстоЯние междУ кРайними точками Рабочих зон Рудования; В, — угол наклона кисти при обслуживании обсл "Р~йней точки станка № 1; 82 — угол наклона кисти при служивании крайней точки станка № 2. Ра Рают к асстояние Ь от оси опоры портала до оси руки выбипортале т конструктивно из условия размещения опор руки на упо Р але и необходимого запаса для установки жесткого Ра и конечного выключателя Оеяределеиие параметров движения по степеням подвиж.

ности, Для каждой степени подвижности должны быть опре. делены средняя технологическая скорость (цикловая), макси, мальные скорость н ускорение. Оееределеееие средних скороселей. Исходной величиной для определения максимальной скорости и ускорения является средняя (цикловая) скорость "а = оех/гк' еоа = еРех/ее гДе е(еех, б,х — сУммаРное пеРемеЩение кисти Робота; Е„- суммарное время цикла, выполняемого роботом. Суммар. нос перемещение кисти робота рассчитывается из про. граммы робота и планировки ГПМ. Время цикла е„опре. деляется на основе технологических требований и сравнивается с временем цикла, выполняемого вручную, и рента.

бельности внедрения промышленного робота: Г. = Ем/Ки, где 億— время выполнения цикла человеком; К, — коэффи. циент увеличения производительности труда при замене че. ловека роботом. Время выполнения цикла человеком определяется ки сумма времени на выполнение всех движений в цикле. Нормативы времени на элементарные движения человека см в (171.

При наличии утвержденных нормативов выполнения ручных операций (171 вычисляют с их использованием ем, Минимальный уровень рентабельности определяется от. сутствнем убытков, т. с, годовой зкономический эффект Э,- должен быть равен нулю; Ря + Е„Рр + Еи ) где 3, — затраты на производство единицы продукции пря ручной работе;  — коэффициент, учитывающий уменьшение выхода бракованных изделий при замене рабочего роботам; Р, и Ря — доли отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление единицы изготовляемого изделии рассчитываются как величины, обратные общему сроИ : службы изделия при ручном производстве и при автоматизированном производстве; Е, — нормативный коэффициент эффективности: Е„= 0,15; И,' — затраты на эксплуатаеяеере робота, отнесенные к единице продукции; К', — сопут' ствующие капитальные вложения (без учета стоимости рек бота) на отладку ГПМ; 3, — приведенные затраты на ново' средство труда (робот).

90 Полагая Э, = 0 н решая (2.3) относительно Кео получаем (1/Ея+ 015) ляг+ 015КЕ+ Ср(015+ 1/Ер)1 . (1/Е, + 0,15) ФяееВ(1/Ер+ 0,15) (2.4) где е,, е, — сроки службы изделия при ручном и роботизированном производстве; Ȅ— годовые расходы на эксплуатацию робота; Ср — стоимость робота; ер — срок службы робота; Ф, — фонд заработной платы рабочего с учетом отчислений на социальные нужды; и — число высвобожденных рабочих. Таким образом, выражение (2.4) учитывает уменьшение выхода бракованных деталей, увеличение срока службы изделий, эксплуатационные расходы, стоимость робота, затраты на зарплату рабочего и социальные нужды.