Пояснительная записка (Пример курсача), страница 2

Позиционирование по заданной программе осуществляется продольным перемещением стола и поперечным перемещением салазок от электродвигателей М5 и М6 постоянного тока типа МИ22ФТ (N = 0,37 кВт; n = 3000 об/мин). Движение передается через зубчатые ремни z = 23–49, ряд зубчатых передач на червячно-реечные передачи с модулем m = 10 мм. Червяк z = 1 на валу XXX осуществляет продольное перемещение стола, а червяк z = 1 на валу XXVI – поперечное перемещение салазок. Рабочие подачи регулируют в пределах 3,15 – 2500 мм/мин. Продольную подачу стола в общем виде определяют из выражения:

.

Измерительные винты отсчетно-измерительных систем кинематически связаны с приводными червяками через колесо z = 22 на валу XXX и z = 30 на валу XXIV.

Отсчетно-измерительная система станка замкнутая с индуктивными и фотоэлектрическими датчиками. Рассмотрим принцип ее действия на примере отсчетной системы стола (см. рис. 2, б). Винт-якорь XXXIII индуктивного датчика ИД связан с перемещением рабочего органа через червячно-реечную передачу, вал XXX, конические пары z = 22–22, 22–22, колеса дифференциала z = 40, 50, 108 и колесо z = 106. Возникающий при перемещении сигнал рассогласования воспринимается блоком управления БУ, дающим команды электродвигателю М7 типа РД-09 (N = 0,01 кВт, n = 1200 об/мин). Двигатель, уменьшая сигнал рассогласования, доворачивает винт-якорь XXXIII через передачу z = 34–68, дифференциал и колесо z = 106 отсчетного винта. Вследствие такой обратной связи винт-якорь вращается синхронно движению рабочего органа. Отсчет угла поворота винта-якоря производится круговым фотоэлектрическим датчиком ФД. Возникающий в фотодиодах электрический ток преобразуется электронным устройством ЭУ в импульсы, воспринимаемые счетчиком импульсов СИ. Шаг импульсов фотоэлектрического датчика соответствует 0,001 мм перемещения рабочего органа (дискретность отсчета). Счетчик импульсов формирует в числовом виде полную информацию о величине перемещения рабочего органа и управляет электродвигателем М5 привода подач стола.

Для компенсации погрешностей отсчетно-измерительной системы (неточность нарезки винта-якоря, его биение и т.д.) служит коррекционное устройство, состоящее из коррекционного индуктивного датчика и коррекционной линейки.

Зажим шпиндельной головки, стола, салазок и гильзы осуществляется автоматически по программе от асинхронных электродвигателей через ряд зубчатых передач (на схеме не показаны).

2.5. Механизм автоматической смены инструмента

Механизм автоматической смены инструмента состоит из инструментального магазина на 30 инструментов и автооператора с приводом. Механизм выполнен в виде отдельного узла, расположен удобно для обслуживания. Время смены инструмента составляет около 5 с.

Цикл смены инструмента (рис. 4):

1) магазин подает инструмент в позицию загрузки-выгрузки (во время обработки);

2) рука поворачивается, захватывает инструмент, выносит его из магазина и устанавливается в положение, когда оси шпинделя и инструмента параллельны;

3) гильза и шпиндельная головка перемещаются в крайнее верхнее положение, контролируемое микропереключателями, шомпол отжимает инструмент, но он остается пока в байонетном замке;

4) рука захватывает отработавший инструмент, в этот момент начинает вращаться шомпол (цепь вращения рассмотрена ранее) и инструмент выпадает из замка; рука движением вниз извлекает инструмент из шпинделя;

5) рука поворачивается на 180° и вставляет очередной инструмент в шпиндель; 6) рука совершает все движения в обратной последовательности, вставляя отработанный инструмент в свое гнездо. Одновременно происходит зажим очередного инструмента в шпинделе. Так как шомпол вращается, то зуб инструмента западает в байонет, а ведущие выступы шпинделя – в пазы инструмента. Инструмент фиксируется в шпинделе, а шомпол замыкает байонетный замок и останавливается. Имеется специальная схема контроля положения инструмента в шпинделе.

Рис. 4. Схема работы автооператора на станке

Магазин выполнен в виде барабана с втулками, в которые устанавливают инструмент. Втулки предохраняют хвостовики оправок от пыли и грязи. Оправки крепят в магазине с помощью пружин. С барабаном кинематически связаны три кодовых диска, лепестки которых проходят сквозь прорези бесконтактных конечных выключателей, закрепленных на корпусе. Выходные сигналы выключателей, закодированные в двоично-десятичном коде, обеспечивают выбор позиции барабана.

Вращение магазина (см. рис. 2, в) осуществляется от электродвигателя М8 (N = 0,18 кВт, n = 2800 об/мин) через червячную передачу z = 1–24, винт-вал XXXVII, зубчатую пару z = 51–34, червячную передачу z = 2–30, зубчатую пэру z = 50–165 и вал XL, на котором расположен магазин. Уравнение кинематического баланса запишем из условия, что за один оборот винта-вала XXXVII магазин повернется на один шаг (1/30 оборота):

.

При получении команды на поиск инструмента начинает вращаться червячное колесо z = 24 с внутренней резьбой. При этом винт-вал XXXVII перемещается вдоль своей оси влево или вправо в зависимости от направления вращения до тех пор, пока фиксатор 1 не выйдет из продольного паза кулачка К1. В этот момент торцовые выступы на червячном колесе входят в зацепление с выступами на кулачке K1 или диске 2, и винт-вал и, соответственно, магазин начинают вращаться. При вращении магазина бесконтактные выключатели посылают сигналы в систему ЧПУ. При совпадении полученного сигнала с заданным по программе система ЧПУ дает команду на реверс электродвигателя. В этом положении нужное гнездо магазина перебегает позицию загрузки-разгрузки. Винт-вал поворачивается в противоположную сторону до западания фиксатора 1 в паз кулачка K1. При этом винт-вал начнет перемещаться в осевом направлении до тех пор, пока не сработает микропереключатель, дающий команду на остановку электродвигателя.

Автооператор (рука) имеет движения: поворот, осевое перемещение и опрокидывание. От электродвигателя М9 (N = 0,12 кВт; n = 2760 об/мин) через червячную пару z = 1–60, зубчатые передачи z = 20–30–157 получает вращение вал XLIV c установленными на нем кулачками К2, К3, К4. На каждом кулачке дискового типа имеются замкнутые кривые, определяющие перемещение руки. От кулачка К2 и с помощью толкателя через вал-рейку XLV, реечное колесо z = 28 и зубчатую пару z = 59–36 рука поворачивается вокруг центральной оси LII.

От кулачка КЗ через рейку и реечное колесо z = 27, вал XLVII, колеса z = 67–67–46 получает вращение полый вал L, который посредством реечного колеса z = 46 перемещает рейку модулем m = 1,5 и соответственно руку с инструментом вдоль их оси. Кулачок К4 с помощью толкателя, рейки и реечного колеса z = 27 через вал XLVIII и колеса z = 31–43–43–58 осуществляет поворот автооператора на 90°.

3. Напольный промышленный робот

Многоцелевые промышленные роботы (ПР) типа «Универсал 5» применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.

3.1. Техническая характеристика робота

3.2. Основные механизмы робота

Рис. 5. Общий вид промышленного робота «Универсал 5.02»

Общий вид робота приведен на рисунке 5. Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма схвата. Манипулятор имеет четыре степени подвижности руки 1 в сферической системе координат, которые реализуются механизмами: поворота 2 относительно оси II–II, выдвижения руки 3 вдоль оси III–III, поворота руки 4 относительно вертикальной оси I–I, подъема руки 5 вдоль оси I–I. Две ориентирующие степени подвижности ра­бочего органа-схвата 7 создают механизмы вращения кисти руки 6 от­носительно ее продольной оси III–III и поперечной оси IV–IV. По­движные механизмы манипулятора защищены от попадания пыли, гря­зи и масла ограждением 8.

Установочные перемещения руки осуществляются с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим-разжим схвата – пневмоцилиндрами.

Пневмоблок 9, которым комплектуется ПР, предназначен для под­готовки, регулирования подачи сжатого воздуха из заводской сети и блокирования работы манипулятора при падении давления ниже до­пустимого.

Блок тиристорных электроприводов 10 формирует управляющие на­пряжения в якорной цепи электродвигателей постоянного тока.

Устройство программного управления 11 позиционного типа имеет возможность записи программы в режиме обучения (по первому цик­лу) и формирует управляющие сигналы на блок 10, а также техноло­гические команды управления циклом работы манипулятора и обслу­живаемого оборудования.

Блоки тиристорного электропривода ЭПТ6-У5.02 обеспечивают уп­равление в следящем режиме электродвигателями постоянного тока типа СЛ-569 и СЛ-661, установленными в механизмах четырех програм­мируемых степеней подвижности манипулятора.

Механизмы электроприводов включают в себя зубчатые или червяч­ные редукторы, параметры которых, даны в кинематической схеме. Обратная связь исполнительных механизмов манипулятора по положе­нию, и скорости осуществляется потенциометрическими датчиками типа ППМЛ, приводящимися с помощью зубчатых редукторов и тахогенераторов типа СЛ-121, которые приводятся в движение специальными зубчатыми или ременными механизмами.