Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов, страница 15

ния. Линейно-параллельная компоновха ГПМ характеризуется расположением деталей, находящихся на станках и в на 100 копителях, в некотором объеме. Зона обслуживания робота до олжна охватывать этот объем, что усложняет конструкцию Робота, но повышает его возможности и упрощает контрукцию накопителей. 1груговая компоновка ГПМ характеризуется тем, что деали, находящиеся на станках и накопителях, располагаются яа дугах окружностей, центры которых находятся на вертикальной оси. Такая компоновка усложняет работу оператоРа, поэтому число одновременно обслуживаемых станков не превышает двух.

Проведенный анализ трех основных типов компоновок ГПМ показал, что роботы должны иметь следующие глобальные движения: горизонтальное перемещение вдоль фронта станков; вращение вокруг вертикальной оси. Отсюда следует, что компоновка робота может быть определена региональной схемой загрузки оборудования и одним из двух глобальных перемещений.

Полученные таким образом компоновки роботов анализируют по частоте возможного их применения, сложности, удобству обслуживания ГПМ. Область применения каждого робота определяется в основном массой деталей, серийностью производства, соотношением времени обработки детали и цикла робота, удобством работы оператора. В целом можно считать, что подвесные роботы в основном предназначены для многостаночного обслуживания в условиях мелкосерийного и серийного производства при обработке сравнительно крупных деталей со сравнительно большим временем обработки.

Область применения напольных роботов — комплексы из одного станка в условиях серийного и крупносерийного производства, обрабатывающие сравнительно мелкие детали с малым временем обработки, при этом расположение робота не затрудняет обслуживания станка. Окончательный отбор компоновок для агрегатной системы должен осуществляться при конструктивной разработке унифицированных узлов.

Основные узлы агрегатных роботов можно определить "~~ода из анализа базовьгх компоновок. Определяющим принципом для выделения агрегатного узла из компоновки Робота является конструктивная самостоятельность механизмов узла, В группу модулей подвесных роботов целесообразно включать следующие узлы: монорельс, колонну, каретку, "Ривод каретки, руку с прямолинейным перемещением, прион прямолинейных перемещений, узел прямолинейного 1О1 перемещения, руку качающуюся, привод качания, узел кача.

ния, руку шарнирную, руку поворотную, головку, захватны устройства. Для компоновки напольных роботов требуются допол. вительно следующие основные узлы: основание неподвнж. нос, основание подвижное, узел выдвижения, узел поворота, Определение характеристик узлов и модулей агрегатных роботов является, как уже отмечалось, важнейшим этапом в создании агрегатно-модульной системы.

При этом следует принимать во внимание следующие основные соображения; габариты базовых и большинства исполнительных узлов агрегатных роботов определяются габаритами металлоре. жущих станков и размерами их зон загрузки; размеры сечений исполнительных элементов 1рук) опре. деляют исходя из требований к жесткости элементов робота; эти требования назначаются исходя из той минимальной то шости, которой должен обладать робот, чтобы загрузить деталь на станок; характеристики приводов определяются исходя из условий наиболыпего быстродействия робота.

Так, например, оптимальные длины монорельсов лля портальных роботов были определены следующим образом: были проанализированы технические характерисыгкя 500 моделей металлорежущих станков, отобранных для работы в составе ГПМ. Все станки были разбиты на три группы: легкие с весом обрабатываемой детали до 10 кг, средние с весом обрабатываемой детали 10...40 кг н тяжелые с весом обрабатываемой детали 40...160 кг.

Очевидно, что минимально возможное расстояние между колоннами робота должно быть не меньше длины станка плюс свободная зона обслуживания его. Учитывалось, что для обслуживания станка вокруг него должна быть свободная зона шириной не менее 800 мм. Так были получены распределения расстояний между колоннами для основных типов ГПМ с учетом грузоподъемности робота. Эти распределения послужили основанием для выбора стандартного ряда монорельсов.

При этом учитывались также следующие соображения: число типоразмеров должно быть минималъным; завышение длин монорельсов по срав нению с требуемым приводит к увеличению металлоемко стн робота и площади, занимаемой ГПМ. Кроме двух опорных монорельсов целесообразно ирену' смотреть консольные монорельсы. Учитывая, что, как прави ло, деформация на конечном звене от кручения монорельса значительно превышает деформацию от его изгиба, при вы 102 е длин консольных монорельсов можно исходить из усооре лов вия равной жесткости конструкции по крученшо. В связи с те тем что угол закручивания монорельса при двухопорной балке пропорционален МЦ4, где М вЂ” действующий крутящий момент, Š— длина пролета между опорами, а при консоль ольной балке пропорционален М1, где 1 — длина консоли, то исходя из условия равной жесткости 1= к./4.

Учитывая также, что обработка моноредьсов длиной свыше 6300 мм затруднительна, целесообразно предусмотреть для пролетов большой длины возможность изготовления составных монорельсов из двух„стыкуемых по торцам. Таким образом, общий ряд длин монорельсов может быть представлен в следующем виде: Для грузоподъемности робога до 1О кг . .

. . . 1600, 3150, 4000, 5000, 6300 То же, до 40 кг . . . . 2000, 4000, 5000, 6300, 8000 а до 160 кг . . . 2500, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000 Для определения размеров сечения монорельсов рассчитывалось смещение центра охвата в зависимости от веса детали. Вес детали является определяющим фактором в данном случае в связи со следующим обстоятельством. Программируемый робот всегда можно «обучить» двигаться по той траектории, по какой это необходимо, и выходить в нужную точку зоны загрузки станка, Деформации узлов от собственного веса и вызванные ими смещения охвата легко корректируются при обучении робота. При движении робота с зажатой деталью схват дополнительно сместится на величину деформаций, вызванных только весом этой детали. Скомпенсировать эти деформации заранее при обучении робота невозможно, так как неизвестно, какого веса деталь 1в пределах диапазона своей грузоподъемности) будет перемещать робот.

Если же обучать робот с зажатой в охвате деталью, то при движении с пустым охватом будет наблюдаться принципиально та же картина — охват будет см~щен относительно запрограммированного положения на величину, равную деформации от веса детали. Если эти деформации велики, то робот не сможет ввести деталь в зажимное приспособление станка или взять ее оттуда. Под действием веса детали монорельс будет прогибаться " закручиваться, что приводит к смещению центра схвата.

цак было установлено, определяющим фактором при определении размеров сечения монорельса является его крутиль"ая жесткость. Поэтому поперечное сечение монорельса 103 должно быть кольцевое замкнутое. Такое сечение можно п . лучить, используя стандартнью профили; трубу, закрыгый швеллер (с заваренной стенкой), закрытый с двух сторон двутавр. Но монорельс, изготовленный из трубы, очень ве. удобен для закрепления на нем направляющих каретки. Что касается закрытого двутавра, то, будучи несколько боле~ жестким, чем закрытый швеллер, он значительно превышает последний по весу и трудоемкости изготовления (необхо.

димо наваривать две стенки). Поэтому целесообразно прн. нять в качестве поперечного сечения монорельса швеллер по ГОСТ 8240 — 72 с наваренной стенкой, образующей коробчатое сечение. Допускаемая величина смещения центра охвата может быть определсна исходя из условия установки вала в центры токарного станха: центр пиноли задней бабки не должен оставлять забоин на конической поверхности центрового отверстия вала. Тогда максимально допустимое смещение вала Л относительно оси центров токарного станка не должно превосходить 0,5И, где Ы вЂ” диаметр центрового отверстия.

Необходимо также учесть, что смещение вала зависит от величины биения детали относительно оси центров, непа. раллельности детали, зажатой в охвате, и оси центров стан. ка, неточности захвата и т. п. Опыт показывает, что зти ве. личины составляют приблизительно з,'з от величины А Считая, что деформация монорельса составляет приблн. зительно 75% от общей деформации системы, получаем Ь = 0,1250. Алгоритм структурного и кииематичесного синтеза комяо.