Проектирование гибкой производственной системы для обработки детали "пальца"

Производится проверка наличия заготовки в схвате (S63), а затем - зажим заготовки (S62). По завершении зажима заготовки схватом происходит выключение (S78) привода кулачков патрона станка 5.1, происходит смена полярности фаз привода кулачков, с последующим включением привода (S78), причем вращение ЭД осуществляется против хода ч.с. (S78) до тех пор, пока с датчика S79 не придет сигнал о «достаточном» отрицательном усилии зажима, что свидетельствует о разжатом состоянии кулачков; привод кулачков патрона выключается (S78).

Выключившись, привод кулачков патрона вызывает включение (S53) привода каретки робота 4.1, вращение выходного вала привода происходит по ходу ч.с. (S53) до получения датчика S54 информации о нахождении каретки над станком 5.1. Выключение (S53) привода каретки служит сигналом для включения ЛЭГШ привода и втягивания его штока (S55) происходит перемещение ползуна промышленного робота вверх. Привод находится во включенном состоянии до момента прихода с датчика S56 сигнала о нахождении ползуна в крайнем верхнем положении, и привод выключается (S55).

Выключение привода ползуна является необходимым условием включения ЛЭГШ (S57) привода руки робота, причем поршень привода должен подниматься вверх (S57). Выключается привод руки (S57) после того, как с датчика S58 придут данные о крайнем верхнем угловом положении руки.

Затем включается привод каретки робота 4.1 (ЭГШ). Необходимо, чтобы выходной вал ЭГШ привода вращался против ходач.с. За состоянием этого привода «следит» датчик S53. Выключение ЭГШ привода (S53) каретки происходит при получении с датчика S54 информации о нахождении каретки над станком 6.1.

После этого включается (S57) привод руки робота, при этом поршень движется вниз (S57). Как только рука оказалась опущена (S58), привод выключается (S57). Включается (S55) ЛЭГШ привод ползуна, его шток вытягивается (S55) до момента получения с датчика S56 информации о нахождении ползуна в положении, позволяющем осуществлять установку заготовок/деталей в патрон станка 6.1.

После выключения (S55) привода ползуна, включается (S53) привод каретки, выходной вал которого должен вращаться против хода ч.с. (S53), пока с датчика S54 не будет получена информация о нахождении каретки в позиции установки заготовки в патрон станка 6.1.

Выключившись (S53), привод каретки тем самым инициирует включение (S90) привода (ЭД) кулачков патрона станка 6.1. Выходной вал привода кулачков патрона должен вращаться по ходу ч.с. (S53). Датчик S91, измеряя крутящий момент выходного вала привода кулачков, косвенно указывает на усилие зажима. Усилие зажима 1 свидетельствует о наличии заготовки в патроне, а усилие зажима 2 (которое больше усилия зажима 1) - на зажим заготовки. Информация с датчика S91 о произведении зажима заготовки патроном инициирует перемещение поршня (S62) в приводе пальцев схвата промышленного робота 4.1 для освобождения заготовки.

Затем включается (S55) привод ползуна робота 4.1, поршень привода должен двигаться вверх (S55) до «сообщения» датчиком S56 информации о достижении ползуном верхнего положения. За выключением (S55) ЛЭГШ привода ползуна следует включение (S57) привода руки. Поршень привода руки поднимается вверх (S57), благодаря чему рука оказывается в верхнем положении (S58), после чего привод руки выключается (S57).

Робот более не мешает начать обработку заготовки - включается (S89) привод главного движения (ЭД) станка 6.1, и происходит обработка заготовки.

Во время обработки детали на станке 6.1 робот должен загрузить заготовку на станок 5.1. Во время обработки заготовки на первом установе на станке 5.1 робот должен снять готовую деталь со станка 6.1. Затем перейти на станок 5.1 , перевернуть деталь для обработки на втором установе, дождаться окончания обработки; и установить деталь на станок 6.1 для обработки.

В позиции забора заготовок роботом 4.1 с конвейера-накопителя 3.1 должна находиться пара призм с заготовкой. То есть верхний рольганг конвейера 3.1 должен осуществить «делительное» движение для перемещения поддона, которое реализуется с помощью привода верхнего рольганга и датчиков S33, S34.

Когда поддон, с которого осуществлялся забор заготовок, оказался пуст, он перемещается с верхнего рольганга конвейера-накопителя 3.1 на подъемный стол 2.1, тот опускается вниз на уровень нижнего рольганга конвейера, откуда поддон перемещается в «позицию накопления» на нижнем рольганге. При этом робот не должен «мешать» перемещению поддона. Тележка с поддоном с заготовками, предназначенными для обработки на станке 5.1, посредством подъемного стола осуществляет погрузку поддона на верхний рольганг конвейера-накопителя 3.1 и забор пустого поддона с нижнего рольганга.

Как только поддон на верхнем ярусе конвейера-накопителя 3.2 оказался заполненным, он перемещается посредством подъемного стола 2.2 на нижний ярус в «позицию накопления». Тележка посредством подъемного стола осуществляет погрузку на верхний рольганг пустого поддона нужного типа и забор заполненного заготовками поддона с нижнего яруса. Робот 4.1 также не должен «мешать» погрузочно-разгрузочным работам.

7. Разработка захватного устройства

7.1 Выбор механизма захватного устройства

Захватное устройство ПР предназначено для захватывания предмета обработки и удержания его в процессе перемещения. Выбор захвата зависит от формы, размеров, массы и свойств захватываемого предмета обработки, а также некоторыми специфическими требованиями технологического процесса

В зависимости от принципа действия захваты делятся на механические (принцип зажима с удержанием детали с помощью сил трения, запирающего действия рабочих элементов или использования выступающих частей рабочих элементов устройств в качестве опоры для детали), вакуумные (принцип разности давлений), магнитные (принцип магнитного притяжения).

Захватные устройства (ЗУ) изготавливают сменными(могут заменяться автоматически) и несменными Для загрузки металлообрабатывающих станков обычно используют механические ЗУ Такие устройства помимо функций закрепления детали могут выполнять центрирующие и ориентирующие действия

В зависимости от формы и габаритов объектов манипулирования ЗУ могут быть различных типоразмеров

* для коротких тел вращения (типа фланцев) диаметром до 160, 200, 250 и 315 мм (массой от 10 до 40 кг),

* для длинных тел вращения (типа валов) диаметром дл 60, 80, 100 и 160 мм (массой от 10 до 65 кг),

* для призматических изделий размером до 160, 250 и 400 мм (массой от 10 до 40 кг).

7.2 Принцип действия ЗУ

Данное захватное устройство обеспечивает центрирование детали независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05 .. 0,07 мм) достигается за счёт профилирования губок схвата.

Пары рычагов, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях . На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие в зацепление с рейкой. Место соединения тяги с гнездом выполненным во втулке привода зажима и разжима схвата, а так же байонетное соединение хвостовика схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы. При втягивание штока пневмоцилиндра происходит перемещение зубчатой рейки вверх и рычаги входящие в зацепление с рейкой через зубчатые сектора осуществляют зажим заготовки. Разжим происходит с точностью да наоборот.

На кинематической схеме F - сила зажима, Р - сила тяги пневмоцилиндра

Кинематическая схема.

Рисунок 2

Унифицированные конструкции однопозиционных схватов для изделий типа гладких и ступенчатых валов имеют широкий диапазон изменения диаметров. Рассматриваемые варианты конструкции, отличающиеся наибольшими осевыми размерами захватываемых изделий, обеспечивают их центрирование независимо от диаметра.

Пары рычагов, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях 2. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейками 3, которые связаны между собой рычагами 4, образующими шарнирный параллелограмм. Шарнирный параллелограмм обеспечивает независимую работу каждой пары зажимных рычагов, что необходимо для захватывания и центрирования ступенчатых валов диаметром от 20 до 90 мм и длиной до 250 для схвата первого исполнения, а для второго исполнения -- диаметром от 20 до 100 мм и длиной 500 мм. Место соединения тяги 5 с гнездом, выполненным во втулке 6 привода зажима и разжима схвата, а также байонетное соединение хвостовика 7 схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы.

Предусмотрены два исполнения унифицированного захватного устройства: сменное и быстросменное. В сменном захватном устройстве хвостовик 7 крепится к шпинделю 8 кисти руки при помощи байонетного замка 9, накидного рычага 10 с резьбой и гайки 11. В быстросменном захватном устройстве применяется только байонетное крепление 9, которое может быть использовано и при автоматической смене схвата. При установке хвостовик 7 вводится в гнездо с одновременным отжимом фиксатора 10, который при повороте схвата на 90° входит под действием пружины в отверстие во фланце.

7.3 Расчет захватного устройства.

7.3.1 Расчет усилия зажима

Расчет осуществляем по формуле

(12)

где -коэффициент трения =0,8 сталь -резина

(13)

RN=0,334* 9.8= 3,2732 H -

реакция на n-ую губку захвата, силы ,возникающее в результате между головкой заготовкой и губкой N1 и N2, и силы трения Fтр

F3=3,2732 /2*0.8= 2.046 H

5.3.2 Расчет усилия привода захватного устройства устройства

Расчет осуществляется по формуле :

(14)

Где : F3 =2.046 Н,

L=53 мм,

D=32 мм

Следовательно , P=4*53*2,046/32=13,553 Н

Диаметр цилиндра определяем по формуле

PSL >nF3 h (15)

где P-давление воздуха в пневмосети (0,5 МПа);

Fтр - сила зажима,

L-длина перемещения штока цилиндра,

h-перемещение рейки,

N-количество пальцев,

S-площадь сечения цилиндра ,

Здесь L= h

(16)

Определим диаметр цилиндра по формуле :

(17)

По справочным данным определим тип пневмоцилиндра. Выберем стационарный поршневой пневмоцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком без торможения ГОСТ 15608-81 1011-25.60 УХЛ4. Диаметр цилиндра 25 мм, диаметр штока 12.

Расчёт зубчатого сектора и рейки

Межосевое расстояние рассчитывается по формуле:

(18)

где - вспомогательный коэффициент;

- передаточное число редуктора;

- коэффициент ширины венца колеса;

Передаточное число определяется по формуле:

(19)

- диаметр зубчатого сектора;

- диаметр ведущего колеса.

В данном случае, =60мм, в качестве ведущего колеса будет рейка.

Определим . Длина рейки 59 мм, тогда т.к. , то . Значит

R=9,39мм. Значит, диаметр =18,78мм.

U = 60/18,75=3,19

Рейка и рычаги захватного устройства изготовлены из стали 40, твёрдость которой

Коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба:

Все составляющие для расчёта известны, тогда:

Делительный диаметр колеса определяется по формуле:

Ширина венца колеса:

Тогда

m=m+30%m=0,1864+0,056=0,24

Примем m =1.

Суммарное число зубьев рейки и зубчатого сектора:

Число зубьев рейки определяется по формуле:

Число зубьев зубчатого сектора

Фактическое передаточное число

Осуществим проверку его отклонения:

Фактическое межосевое расстояние:

Основные геометрические параметры зубчатого сектора

Фактическое число зубьев на зубчатом секторе:

Основные геометрические параметры рейки:

ширина венца

Проверочный расчёт

Контактное напряжения

Окружная сила в зацеплении

Расчёт осей на срез осуществляется по формуле:

где - изгибающий момент,Нмм;

-допустимое напряжение на изгиб,МПа;

- диаметр оси, мм;

- 85 МПа;

Список используемой литературы

1. Справочник технолога машиностроителя в двух томах Под ред. Косилова А.Г., Мещерекова. М.: «Машиностроение» 1981

2. Таблицы с режимами резания

3. Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Анурьева В.И.: В трех томах. М.: «Машиностроение» 1992.

4 Промышленные роботы в машиностроениии. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.. «Машиностроение» 1987.

5. РТК и ГПС в машиностроении. Альбом схем и чертежей Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1989.

6 Промышленные роботы. Справочник. Козырев Ю.Г. М.: «Машиностроение» 1983.

7. Программное управление станками. Под ред. Сосонкина В.Л., М.: «Машиностроение» 1981.

8. Промышленные роботы, конструкция, управление, эксплуатация. Костюк В.И., К.: «Выща школа» 1985.

9. Станочное оборудование автоматизированного производства. Бушуев В.В. В двух томах. М.: «Станкин» 1993.

Размещено на Allbest.ru