Автоматизированная система загрузки-выгрузки для станка модели 16К20Ф3

    Для уравновешивания нагрузки в конструкции  механизма подъема применены две пружины в опоре винта и две пружины в верхней части пантографа.

    Механизм  поворота руки относительно вертикальной оси, установленный на верхней платформе механизма подъема, представляет собой редуктор с цилиндрическими зубчатыми и червячными передачами. Механизм выдвижения руки относительно ее продольной оси выполнен в виде двухступенчатого редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами и зубчато-реечной передачи.

    Механизм  вращения кисти включает в себя правую часть общего с механизмом качания пневмоцилиндра, шток которого жестко связан при помощи соединительной втулки и дополнительного полого штока с ползуном. Ползун представляет собой полый толстостенный цилиндр, в котором прорезан двухзаходный винтовой паз с шагом 130 мм. В паз входят два шарикоподшипника, сидящие на осях водила. При поступательном движении ползуна подшипники, копируя винтовой паз, поворачивают водило и шарнирно связанную с ним кисть, которая установлена на подшипниках в корпусе руки. Ползун удерживается от поворота роликами, катящимися по дополнительным пазам на стенках гильзы. Ролики установлены консольно на осях, одним концом запрессованных в тело ползуна. Плавность движения кисти руки обеспечивается демпфирующим устройством в виде поршня с калибрующим отверстием, выполненным заодно со штоком. Поршень демпфера перемещается в замкнутой полости, внутрь которой залито масло. [Ист.2]

     1.3.3. Техническая характеристика промышленного робота

    Технические характеристики промышленного робота согласно ГОСТ 25685-83 включают номинальную грузоподъемность, зону обслуживания роботом, рабочую зону ПР, число степеней подвижности, скорость перемещения по степени подвижности, погрешность позиционирования рабочего органа, погрешность отработки траектории рабочего органа.

    Грузоподъемность - наибольшая масса захватываемого ПР объекта производства, при которой гарантируется захватывание, удерживание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик ПР.

    Число степеней подвижности  ПР - это сумма возможных координатных движений захваченной детали относительно неподвижного звена: стойки, основания и т. д. (движение зажима детали захватным устройством здесь не учитывается).

    

    Зона  обслуживания ПР - это пространство, котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением робота и установленными значениями его характеристик.

    Рабочая зона ПР - это пространство, в котором может находиться рабочий орган при его функционировании. Рабочая зона может иметь объем от 0,01м³ (при особо точных операциях) и свыше 10м³ (для передвижных роботов).

    Погрешность позиционирования - отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей программой. Большинство современных ПР имеет погрешность ± 0,1 ... 2,5 -мм (для грубых работ от ±1> до ±5 мм, для точных работ от ±0,1 до ±1 мм, для высокоточных работ до ±0,1 мм).

    Линейная  скорость исполнительного  механизма у большинства ПР составляет 0,5-1 м/с, а угловая 90-180 ⁰/с.

     Техническая характеристика ПР:

1. Грузоподъемность, кг ........................................................... 5

2. Число степеней подвижности .............................................. 6

3. Наибольшая величина перемещения:

           вокруг вертикальной  оси І-І, град...............................360

           вдоль оси І-І,  мм ............................................................400

           вдоль горизонтальной оси ІІІ-ІІІ, мм ...........................630

           вокруг вертикальной оси ІІ-ІІ, град ............................240

           вокруг оси ІІІ-ІІІ,  град ....................................................180

           вокруг оси ІV-ІV, град ……………….............................180

4. Наибольшая скорость:

          вокруг оси І-І поворота, град/с …………………………..84

          вертикального хода  руки, вдоль оси  І-І, м/с ..............0,27

          выдвижения руки  вдоль оси ІІІ-ІІІ,  м/с .........................1,08

          поворота руки  вокруг оси ІІ-ІІ, град/ с ........................132

5. Точность позиционирования, мм …………………………... ±1

6. Масса (вместе с устройством управления), кг ………...690

[Ист.9] 

1.4. Разработка устройств  накопления и поштучной  выдачи заготовок.

     1.4.1. Выбор и расчёт  устройства накопления  заготовок.

     Для обеспечения  бесперебойной работы технологического оборудования и промышленного робота необходимо, чтобы имелся технологический  запас обрабатываемых заготовок.

     Накопительные устройства служат для приёма, хранения и выдачи заготовок из межоперационных  заделов. Межоперационные заделы создают  между отдельными участками автоматических линий для того, чтобы при остановке  одного из участков другие могли работать самостоятельно. Межоперационные накопители обеспечивают компенсацию потерь производительности линий за счет уменьшения влияния простоев соседних станков и участков.

     В качестве устройства накопления заготовок  используется лоток. Количество заготовок, которое должно помещаться в лотке  примем равным 8шт. Размеры лотка необходимо рассчитать исходя из размеров заготовки.

Заготовка цилиндрической формы имеет следующие размеры: ширина – 25 мм.; диаметр – 252 мм.  

         

Определение длины лотка: 
 

Расчет  массы заготовки:

Общий объем  заготовки: 
 

Общий объем  отверстий: 

Масса заготовки: 

Расчет  прогиба плиты:

L= 2100 мм 

Объем лотка: 

Общая масса  конструкции (лоток, заготовка): 
 
 
 

Момент инерции  сечения: 

Максимальный  прогиб: 
 

Максимальный  прогиб не должен превышать 1 мм.  
 

Определение общей массы конструкции (лоток, заг., плита): 
 

Расчет  минимальной площади  сечения опоры: 
 
 

Принимаем опору  прямоугольного сечения 50х5 мм. 

Расчет  зазора между заготовкой и стенкой 
 
 
 
 
 

Прогиб  опоры под пневмоцилиндром  и отсекателем: 
 
 
 

Расчет  минимального диаметра болта, испытывающего  поперечную нагрузку: 

среза,  z - число болтов,  - допустимое напряжение среза.

     1.4.2 Разработка механизма  поштучной выдачи  заготовок и деталей.

     Механизм  поштучной выдачи будет состоять из кармана и пневмоцилиндра. Заготовка скатываясь по лотку попадает в нижней его части в карман.Затем пневмоцилиндр поднимает прикреплённый к его штоку карман вместе с заготовкой на необходимое расстояние над лотком. Внешний вид кармана представлен на рисунке 4. Карман изготавливаем из стали 40 по ГОСТ 1050 – 88. Пневмоцилиндр выбираем из ряда стандартных по необходимому толкающему усилию. Определим усилие которое необходимо преодолеть пневмоцилиндру при подъёме заготовки.

Определение силы, действующей на шток пневмоцилиндра: 
 
 
 

Под эти  критерии подходит пневмоцилиндр серии AСМ 25/350 со следующими параметрами:

• Ход штока – 350 мм
• Диаметр цилиндра – 25 мм
• Рабочее давление – 1 МПа
• Усилия на штоке – 433,2 Н [Ист. 5]

      

     1.4.3. Выбор и расчёт  устройства накопления  и поштучной выдачи  деталей.

 

     В качестве устройства накопления деталей  используется лоток. Количество деталей, которое должно помещаться в лотке  примем равным 8шт.

     Параметры лотка берем такие же как и  у лотка для заготовок. Ширина лотка регулируется исходя из размеров полученной детали.

     Проверку  лотка на прочность проводить  нет необходимости т. к. лоток для деталей изготавливается из тех же материалов, что и лоток для заготовок и имеет схожие размеры. Проверка лотка для заготовок проведена выше.

2. Разработка конструкции захватного устройства

 

     Захватные устройства (ЗУ) промышленных роботов (ПР) и манипуляторов (М) служат для  захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму, массу и обладать разнообразными физическими свойствами, поэтому ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Как правило, ПР и M комплектуют набором типовых (для данной модели) ЗУ, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Иногда на типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки, присоски и т. п.). К ЗУ предъявляются требования общего характера и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся надежность захватывания и удержания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреждений или разрушения объектов. Прочность ЗУ должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе. Особое внимание должно быть обращено на надежность крепления ЗУ к руке ПР. При обслуживании одним ПР нескольких единиц оборудования применение широкодиапазонных ЗУ или их автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением, если одновременно обрабатываются детали различных конфигурации и массы. Поэтому к ЗУ для ПР, работающих в условиях серийного производства, предъявляются дополнительные требования: широкодиапазонность (возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне массы, размеров и формы), обеспечение захватывания близко расположенных деталей, легкость и быстрота замены (вплоть до автоматической смены ЗУ). В ряде случаев необходимо автоматическое изменение усилия удержания объекта в зависимости от массы детали.

     В последнее время ведутся разработки конструкций ЗУ, способных захватывать  и базировать не ориентированно расположенные  объекты.

2.1. Классификация захватных  устройств.

Классифицируются  ЗУ по признакам, которые в большинстве  случаев являются равноправными. В  таблице 2 приведены примеры конструкций  ЗУ, распределенные в соответствии с отдельными классификационными признаками. 

Захватные устройства промышленных роботов

Таблица 2

Детали Механические  устройства центрирующие базирующие широкодиапазонные узкодиапазонные Тела  вращения - Плоские детали - Детали  коробчатой формы Детали  сложной формы - -

Различают захватные  устройства по принципу действия.

     Схватывающие  ЗУ удерживают объект благодаря кинематическому  воздействию рабочих элементов (губок, пальцев, клещей и т. п.) с помощью  сил трения или комбинации сил трения и запирающих усилий. Все схватывающие ЗУ активного типа подразделяются на две группы: механические (клещи, тиски, шарнирные пальцы) и с эластичными рабочими камерами, деформирующимися под действием нагнетаемого внутрь воздуха или жидкости.