Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 41
Текст из файла (страница 41)
механизма прямолинейного мещения. Глава 6 Расчет и проектирование конструктивных модулей Прежде чем проекгировать конструктивные модули, необхс. димо сформулировать к ним технические требования. Зтх требования формулируются на основе анализа базовых ком.
поповок робота и выполняемых им операций. 6.!. Технические требования к нодулян Технические требования предъявляются к перемещениям, максимальным скоростям и ускорениям, усилиям на выход. ном звене, точности и жесткости модулей, энергетическим параметрам приводов. Требования к зоне обслуживания к быстродействию робота определяют требования к геометрическим размерам модулей, перемещениям, передаточныМ отношениям редукторов и скоростям приводов. Требование к точности позиционирования робота определяют требово.
ния к модулям по ~очности и жесткости, Конструктивные параметры модулей должны быть Выб раны таким образом, чтобы ограничить отклонения охвате от упругих деформаций. Основная нагрузка приводов модулей — весовая и ииер' ционная.
Для быстродействующих роботов основное зиаче. ние имеет инерционная нагрузка, а для роботов болыпо" грузоподъемности и невысокого быстродействия — насовав Для быстродействующих роботов максимум инерцио"' ной нагрузки зависит от принятого закона движения выход' ного звена модуля и нагрузок на другие модули. Для достижения максимального быстродействия на зо' данном перемещении, как известно, применяется закон по' стоянного ускорения. Все перемещение разбивается на доа участка: разгона и торможения, на участке разгона ускоро ние постоянно и положительно, на участке торможения постоянно и отрицательно, 284 и проектировании набора модулей необходимо опреть параметры и число модулей, разработать их конкции.
Для решения этих задач весь технологический есс разбивается на переходы — технологические операДля каждого перехода проектируется базовая компо- — простейший робот. Далее простейший робот расчлее лопается на модули и составляется набор неповторяющихся „модулей. Очевидно, что этот набор неповторяющихся ыедулей и определяет всю систему молулей для данного технологического процесса. Структурная схема алгоритма проектирования набора модулей показана на рис. 6.К Для Всего технологического процесса получаем несколько ба- зОВЫХ КОМПОНОВОК. Перемещения модулей определяются на основе решения Обратных задач о положениях базовых компоновок (см. 8 2.2 кн.
2). Для определения усилий и максимальных скоростей и ускорений необходимо задаться законом перемещений. Самым простым является трапецеидальный закон изменения скорости, когда скорость на участке разгона линейно возрастает и достигает поминального значения, Осшется постоянной некоторое время, а затем линейно падает на участке торможения до нуля. Ускорение в этом случае на участке раз~она и торможения постоянно, на участке постоянной скорости равно нулю.
Зависимости для определения максимальных скоростей и ускорений для этого закона приведены в 8 2.2, Такой закон движения приводит море ерело дворе модул Рис. б.! 285 и скачкообразному изменению сил инерции и поэтому применим к быстроходным роботам.
Более плавное движение имеет место при линейном цз ненни ускорения. В этом случае ускорение на участках гона и торможения изменяется линейно, скачки ускоре, отсутствуют. Характер изменения ускорения, скорости и перемещения показан на рис. 6.2,а. Законы изменения ускорения с линейными участхзиа возникают при ограничении ускорения, производной 'ускорения и скорости. Ограничение ускорения обусловлеве ограничением вращающего момента двигателя. Огракичс.
ние производной от ускорения вызвано обычно тем, чге у двигателя ограничена скорость изменения вращающего момента. Ограничение скорости перемещения модуля возня. кает из-за ограничения максимальной угловой скорости двигателя. Для случая линейного убывающего закона ускорения нз участке разгона имеют место следующие соотношения: максимальное ускорение на участке разгона а,„= Ьг„~2, где Ь =4йд([Т п'(1 — п)1 — максимальное значение производной от ускорения; 64 — перемещение выходного звеш модули; и= гг~Т вЂ” отношение времени разгона к в)жменя перемещения; г — время разгона привода; Т вЂ” время персмещения; максимальная скорость перемещения с „„= Ьф4.
другой вид закона изменения перемещения в модуле может быть получен на основе использования косинусах. дального закона изменения ускорения (рис. 6.2,6). При жси ускорение на участке разгона изменяется по закону а = а „,соя [к~/(2~р)). Максимальное ускорение для этого закона имеет мест~ в начале и конце цикла перемещения и равно а,„= я~64/[2п(я — 2ик+ 4п) Тт~. Максимальная скорость перемещения е,„= к64~ /[п(я — 2аи+ 4и) Тз]. При проектировании модулей быстроходных роботов ц' лесообразно использовать закон движения с синусоидальв"д 286 законом изменения ускорения (рис. 6.2,в). й этом с случае ускорение на участке разгона описывается зависимое остыа а = а,„зш (я!/!р).
Максимальное ускорение имеет место при ! = ! /2 а,„= /10/~гт' П вЂ” п)3. Максимальная скорость р,„= а01 /[2 хн(! — н)3. При конструировании исполнительных модулей следует уделять внимание вопросам унификации. Первый этбл унификации исполнительных модулей — классификация щ в рамках ГОСТ 27312 — 87. Основные параметры, апреле. лающие типоразмерные ряды исполнительных модулей,— длительно допустимые усилие и момент на выходном звене, перемещение (линейное, угловое) и максимальная скорость перемещения (линейная, угловая) выходного звена.
Ряды этих величин следующие: 0,10; 0,20; 0,40; 0,50; 0,63; О,ВО 1,00; 1,25; 1,40; 1,60; 1,80 2,00; 2,5 Линейное перемещение, мм Угловое перемещение, град 1; 1,б; 2,5; 4,0; 6,3; 1О; 16; 25 40; 63; 100; 160; 250; 400' 630 1000; 1600 дополнительными параметрами модулей в зависимости от конкретного типа привода могут быть момент на ваб) электродвигателя, кратность перегрузки по моменту, номи нальное давление жидкости, диаметр поршня. Унификация стыковочных элементов и присоединител~' ных размеров узлов требует детального изучения конструк' ции набора модулей, определения номенклатуры их сс ставных частей и унификации параметров и размерср модулей более низкого уровня. 288 Максимальная линейная ско рость, м/с Максимальная угловая око рость, град/с Длительно допустимое усилие Н 30, 45, 60, 90, 120, 180, 210 240„ 260, 300, 360, 400 12, 20, 32, 50, 80, 100, 125, 160 200, 250, 320, 400, 500, 630, ВОО 1000, 1250, 1400, 1600, !ВСО 2000 30, 45, 60, 90, 120, 180, 210 240, 300, 360 и существующих конструкциях агрегатно-модульных ров применяются в основном фланцевые, клеммовые яд „яровые соединения, Клеммовые соединения применяют ионном в легких роботах, С их помощью легко регулиру „„этся линейное и угловое взаимное расположение узлов.
Для фланцевых соединений необходимо пРедУсмотРеть базовые плоскости и крепежные отверстия, а при высоких требованиях к точности — базирующие отверстия. При этом яаличие нескольких стыковочных элементов позволяет устанавливать узлы в различных положениях, Основные параметры всех видов соединений могут быть определены по значениям сил и моментов, действующих на модуль. Основные параметры соединений, подлежащие унификации, следующие: для фланцев — характерный параметр расположения крепежных элементов (диаметр, сторона прямоугольника я т, п.), число крепежных элементов, размеры крепежных элементов, размеры резьбовых и проходных отверстий во фланцах, диаметр и высота центрирующего бурта, размеры элементов восприятия крутящих моментов; для клемм — посадочный наружный диаметр, длина посадочной поверхности, максимальный внутренний диаметр, число болтов, размеры резьбовых и проходных отверстий в корпусе; для цанг — посадочный диаметр, длина посадочной поверхности, максимальный внутренний диаметр, конусность лавгн.
02. Жесткость рчодулей Жесткость промышленного робота является одной из его основных характеристик и в значительной степени определяет динамические свойства робота и точность позиционирования. Жесткость робота агрегатно-модульного типа обеспечивается жесткостью отдельных исполнительных модулей. обп!ем случае деформацию модуля аналогично его по!Реп!ности можно описать матрицей-столбцом 16] 0 = (а, и, чт, щ (3, 73', г ле К р, чр — компоненты вектора смещении начала системы координат, связан!„й с выходным звено„, от номинального "ощэжеиия под действием нагрузки; а, б, у — углы поворота сис "стемы координат выходного звена модуля относительно ио мннального положения. !О Матапппп прамышп.
рабатов, «и. 3 289 Жесткость модуля можно охарактеризовать мав7~ „. Рплга 2ВЕСИ7КОСП7и, Устанавливающей свЯзь межлу силами и мом тами, действующими на молулгч и его деформациями В силы и моменты, действующие на Ьй модуль, можно лри сти к одному главному вектору сил гсг и одному главном моменту М„, приложенным в начале координат — точке 0 г системы О,х,у„г, выходного звена модуля. Эту точку бул „ называть узловой п7очкой (г-го модуля, Тогда можно считаг что в узловой точке й-го модуля приложен вектор уснляяд (сила и момент) Г, = [г( „, Ягв Яг, М, Мьи М „3.. При малых деформациях модуля связь между компоиен. тами вектора усилий Гг и компонентами вектора деформа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
