Записка (Курсач пини 5 курс), страница 3

Техническая характеристика робота «Универсал 5»

7.3. Выбор типа захватного устройства и расчет схвата руки промышленного робота.

Учитывая тип и габариты объекта манипулирования (короткое тело вращения небольшого диаметра-75мм и массы-2,6кг), выбираем быстросменное зажимное устройство, с губками в форме призмы.

Хвостовик 1 схвата унифицированного типа крепится в шпинделе 2 кисти руки при помощи замка и фиксатора, который входит в паз на фланце 3. В расточке корпуса 1 установлен поршень 4, который перемещается под действием тяги 5, связанной с головкой 6 механизма привода. К поршню 4 с помощью пальцев крепятся рычаги 7 и 8 шарнирного параллелограмма, на длинном плече 9 которого винтами закреплены сменные губки.

Максимальный диаметр объекта манипулирования 170мм.

Рис.7 Захватное устройство ПР.

Механизм зажима/разжима схвата робота работает от пневмоцилиндра. Необходимо рассчитать силу и давление, которое необходимо создать в пневмосистеме для того, чтобы деталь (заготовка) не выпала из схвата.

Расчет захватного устройства включает:

-расчет сил, действующих в местах контакта заготовки и губок;

-определение усилий привода;

-расчет пневмоцилиндра.

Расчет сил, действующих в местах контакта заготовки и губок:

В используемом захватном устройстве деталь поддерживается губками, силы трения мало влияют на удержание детали.

Схема и формулы для расчета приведены ниже:

Рис.8 Расчетная схема для определения сил в местах контакта губок и заготовки.

N1=Rn·sinα2/sin(α1+ α2), N2=Rn·sinα1/sin(α1+ α2)

где Ni – нормальная сила для i-ой точки контакта;

Rn-сила, действующая на губки; αi-угол контакта губки с заготовкой.

Сила Rn в данном случае равна силе тяжести: Rn=mg=2,6·9,8=25,5H. Величины углов контакта определим по чертежу: α1=α2=30˚.

Тогда:

N1=N2=25,5·0,5/0,866=14,43Н

Определение усилий привода:

Усилие Р, развиваемое на исполнительном звене привода, зависит от требуемой силы F захватывания детали и выбранной кинематической схемы передаточного механизма. Расчетная схема для усилия привода показана на рисунке 9.

Рис.9 Расчетная схема для определения усилия привода.

Сила F равна:

F=Ni·cosαi=14,43·0,866=12,5H

Плечи сил F и Р равны соответственно 117мм и 85мм. Отсюда, величина усилия привода равна:

Р = F·117/85=17,5H

Расчет пневмоцилиндра:

Выберем из таблицы D = 0,05 м, d = 0,018 м.

Площади левой части S₁ и правой части S₂ гидроцилиндра:

Примем давление в левой части пневмоцилиндра P₁ = 5 Атм, а в правой части P₂ = 1 Атм.

Баланс сил определяется соотношением:

,

где k = 0.9 – эмпирический коэффициент, учитывающий потери на трение поршня о стенки пневмоцилиндра.

Усилие цилиндра Рц=732 Н, что больше силы удержания заготовки в схвате Р=17,5 Н. Значит выбранные значения диаметров поршня и штока D = 0,05 м, d = 0,018 м выбраны верно.

8. Вид транспортно-накопительной системы.

8.1. Магазин-накопитель с зигзагообразным лотком.

В качестве накопителя заготовок используем автоматический магазин с зигзагообразным лотком-скатом. Преимущества использования магазина состоит в том, что детали находятся в ориентированном виде, не подвергаются порче внешней поверхности. Такой вид накопителя достаточно емкий и может обеспечить работу в автоматическом режиме в течение половины рабочей смены и даже дольше.

Магазин дополнительно снабжают подъемным устройством, для поднятия заготовок на высоту уровня шпинделя станка и подачи их под схват руки робота.

Общий вид накопителя представлен на рисунке 10.

Рис.10 Общий вид магазина-накопителя заготовок.

Заготовки 1 загружаются в лоток-приемник 2. Далее под действием силы тяжести заготовки перемещаются самотеком по зигзагообразному лотку 3, приваренному к корпусу 4. В нижней части лотка 3 установлен рычаг 5, который служит для поштучной подачи заготовок из накопителя в подъемное устройство 6. В подъемном устройстве образуется запас заготовок, который остается постоянным, благодаря работе отсекателя 7.

В верхней части подъемного устройства установлен лоток 8, который служит для подачи заготовок под схват руки робота.

В лотке 8 выполнен специальный паз (см. рисунок 11), соответствующий форме и размерам захватного устройства, который позволяет манипулятору захватывать заготовку непосредственно из лотка, не выполняя ее дополнительную переориентацию.

Рис.11 Паз для облегчения захвата заготовки.

Рис.12 Схема захвата и извлечения заготовки из лотка.

Для накопления уже обработанных деталей используем аналогичный магазин (см. рисунок 13). Этот магазин также оснащен подъемным устройством, которое служит для поднятия деталей с уровня шпинделя станка на уровень загрузочного лотка магазина.

Обработанные детали загружаются в лоток 2 и скатываются в нижнюю часть магазина-накопителя. Рычаг 5 постоянно закрыт.

Рис.13 Общий вид магазина-накопителя готовых деталей.

8.2 Расчет параметров накопителя.

8.2.1 Расчет необходимой емкости накопителя.

Длина лотка рассчитывается, исходя из заданной производительности РТК, т.е. необходимого количества деталей при разовой загрузке, и геометрических размеров деталей.

Для определения необходимой производительности, рассчитываем время обработки единицы продукции (штучное время):

t_ШТ = t_М+ t_ВСПОМ ,

где t_М=1,22 мин - время механообработки, t_ВСПОМ - время вспомогательных операций.

Время вспомогательных операций для обрабатываемой детали складывается из:

1-время поворота робота от станка к накопителю, ориентировочно на угол 90˚ (только для первой детали)

t_В1=1сек;

2-зажим роботом заготовки t_В2=1сек;

3-поворот робота от накопителя к станку t_В3=t_В1=1сек;

8-ввод руки робота в рабочую зону станка (ход 450 мм) t_В4=0,5сек;

5-закрепление детали в патроне t_В5=1сек;

6-разжатие схвата и отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка t_В6=1,5сек;

7-поворот револьверной головки на один шаг, для смены инструмента после черновой обработки t_В7=1сек;

8-ввод руки робота в рабочую зону станка, захват заготовки, разжатие патрона и одновременно поворот револьверной головки на один шаг t_В8=2,5сек;

9-переворот детали на 180˚ t_В9=2сек;

10- закрепление детали в патроне, разжатие схвата и отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка t_В10=2,5сек;

11-поворот револьверной головки на один шаг, для смены инструмента после черновой обработки поверхности III t_В12=1сек;

12-поворот револьверной головки на один шаг, для смены инструмента после чистовой обработки поверхности III t_В13=1сек;

13- ввод руки робота в рабочую зону станка, захват заготовки, разжатие патрона t_В13=2,5сек;

14- отвод руки манипулятора из рабочей зоны станка, поворот робота от станка к накопителю, разжатие схвата t_В14=2,5сек.

t_ВСПОМ=1·7+2,5·4+0,5+1,5+2=21сек=0,35мин,

t_ШТ = t_М+ t_ВСПОМ=2,83+0,35=3,18мин.

Зная штучное время, определяем количество деталей, которые могут быть обработаны за пол смены (4часа=240мин):

N=240/3,18=76шт.

Чтобы скорректировать возможную погрешность вычисления, принимаем необходимый запас деталей равным 80шт.

8.2.2 Расчет параметров лотка.

Чтобы компенсировать перепад диаметров заготовки, используем профильный закрытый лоток (см. рисунок 14). Высота лотка h=90мм, величина зазора на сторону ∆=1,5мм.

Рис.14 Лоток-скат профильный.

Учитывая, что максимальный диаметр заготовки равен 82мм, рассчитываем минимально необходимую длину лотка:

Lmin=80·82=6560мм.

Угол наклона лотка β должен быть больше угла трения, кроме того величину угла наклона выбирают исходя из необходимой скорости перемещения заготовки. Для чистых стальных лотков и заготовок с малой шероховатостью рекомендуется выбирать угол наклона лотка 5…7˚. Угол наклона принимаем равным β=7˚.

Расчетная схема магазина, изображенной на рисунке 15.

Радиус скруглений выбираем из соображения свободного прохода заготовок. R=150мм.

Рис.15 Расчетная схема магазина-накопителя.

Высоту и ширину магазина принимаем равными соответственно Н=2000мм, В=1600мм.

Тогда длина прямолинейной части лотка будет равна: