Разработка промышленного робота

Содержание
	Введение	3
1	Выбор заготовки и определение  ее массы.	4
2	Расчет требуемого количества основного технологического оборудования из условия выполнения годовой программы	5
3	Выбор промышленного робота	8
	Выбор тактового стола	11
	Разработка компоновочной  схемы РТК	12
4	Разработка циклограммы  работы РТК	14
	Список литературы	16

 

 

Введение

Промышленные роботы (ПР) находят  все большее применение, заменяя  человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиями  труда. Особенно важно то, что ПР можно применять для выполнения работ, которые не могут быть механизированы или автоматизированы традиционными  средствами.

Одно из основных преимуществ  ПР – возможность быстрой переналадки  для решения задач, различающихся  последовательностью и характером манипуляционных действий. Поэтому  применение ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, а также автоматизации ручного низко квалифицированного труда. Промышленные роботы дают возможность автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции, чем объясняется интерес к ним.

Главной причиной разработок и внедрения роботов является, конечно, экономия средств. По сравнению  с традиционными средствами автоматизации  ПР обеспечивают большую гибкость технических  и организационных решений, снижение сроков комплектации и пуска в  производство автоматизированных систем.

Назначение универсальных (многоцелевых) ПР – выполнение нескольких вспомогательных операций: погрузочно-разгрузочных, транспортных, складских или для  обслуживания оборудования различного технологического назначения, требующего разнотипных движений и последовательностей. Универсальные ПР могут быть использованы не только для автоматизации вспомогательных  операций, но для выполнения основных технологических процессов, например, сварки, термообработки, окраски.

 

1. Выбор заготовки и определение ее массы.

В качестве заготовок для РТК  возьмем круг стальной горячекатаный 55 длинной 105мм.

Для выбора промышленного  робота необходимо определить массу  заготовки.

Масса заготовки (кг) определяется по формуле:

,     (1)

где    g - плотность материала г/см³ (для стали g = 7,85 г/см³);         

- объем заготовки, см³.

,     (2)

где   V_i – объем отдельных i-х элементов, из которых состоит объем заготовки, см³;        

m – общее число элементарных фигур, из которых состоит объем заготовки.

Так как заготовка круг стальной горячекатаный 55 длинной 105, то  объем вычислим по формуле: 

(3)

где    – радиус основания цилиндра, мм;          

– высота цилиндра, мм.

 

 

 

 

2. Расчет требуемого количества основного технологического оборудования из условия выполнения годовой программы

 

Для обработки детали заданной конфигурации используем токарный станок 16К20Ф3 ( [4] том 2, стр. 22).

Требуемое количество выбранного оборудования определяется на основании  разработанного маршрутного технологического процесса с учетом годовой программы  выпуска В и эффективного годового фонда времени Ф_об (3850 часов при односменной работе). Количество оборудования Р_с определяется по формуле:

,

где    Т_шт – годовое время работы оборудования, ч:

;

Т_н – годовое время наладки оборудования как на обработку новой партии заготовок, так и на обслуживание РТК в начале рабочей смены, ч. При проведении проектных работ можно определить по зависимости

,

 

где N – размер партии деталей, запускаемых в производство. N можно определить по зависимости , где S – число запусков в год. В условиях серийного производства S равно 4; 6; 12 и 24;

.

t_см – продолжительность рабочей смены, ч (t_см = 8ч).

Результаты расчета количества станков округляются до целого в  большую сторону.

 

 

 

Штучное время определяется по формуле:

, в нашем случае (так как обработка происходит с переустановом)

где t_о – основное технологическое время, в течение которого осуществляется изменение размеров заготовки (обработка). Величина t_о1=0,4 мин, t_о2=0,45 мин (из задания).

Вспомогательное время t_в – это время, затрачиваемое на выполнение действий вспомогательного характера, сопутствующее основной работе (установка, крепление и снятие заготовки, время холостых ходов и поворота инструментального держателя):

,

где t_ус – время на установку, крепление и снятие заготовки (время принимается равным 6 c.)

t_хх – время холостых ходов, принимается с учетом характеристик современного оборудования 6 c;

Время t_ц можно принять равным 15c.

 

 

Сумму () называют оперативным временем – t_оп, а времена t_об – обслуживания рабочего места и t_л – личных надобностей принимаются в процентах от t_оп:

_.

_.

 

 

 

 

Под временем наладки подразумевается  величина наладочных работ на партию деталей. На проектной стадии величину t_н основного оборудования можно принять равной 30 мин. (0,5 ч.). Время наладки большинства ПР – 10 мин., тактовых столов – 5 мин.

Время наладки всего РТК  определяется как сумма времени  переналадки основного технологического оборудования, ПР и вспомогательного оборудования.

 

 

 

 

 

Расчеты сведем в таблицы 3, 4.

 

Таблица 3

Наименование  показателя	Станок  16К20Ф3
Основное время, мин.	0,4+0,45
Вспомогательное время, мин.	0,45
Оперативное время. мин.	0,85+0,9
Время на обслуживание рабочего места. мин.	0,105
Время на личные надобности, мин.	0,07
Штучное время обработки, мин.	1,475
Время наладки, мин. - основного оборудования - ПР -тактового стола	30 10 5
Годовой выпуск деталей, шт.	50000
Материал заготовки	Сталь 40ХН
Вид заготовки	Заранее обработанная
Масса заготовки, кг	1,96

 

 

 

Таблица 4

Расчет необходимого количества оборудования

Наименование  показателя	Станок  16К20Ф3
Годовой объем продукции (деталей), В шт.	50000
Годовое время наладки Тн, час	253
Годовое штучное время  работы Tшт, час	1229
Расчетное количество оборудования	0,42
Принятое количество единиц основного технологического оборудования	1

 

 

3.  Выбор промышленного робота

 

Промышленный робот –  автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и  перепрограммируемого устройства управления, для выполнения в производственном процессе двигательных  и управляющих  функций, заменяющих аналогичные функции  человека при перемещении предметов  производства и технологической  оснастки. 

Требуемая модель промышленного  робота определяется по каталогам и  справочникам исходя из грузоподъемности и размеров рабочей зоны ПР. Грузоподъемность выбирают по типоразмерному ряду ПР. Она должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.

Размеры рабочей зоны ПР определяются размерами, формой и расположением рабочих зон обслуживаемого оборудования (роботизированных позиций); числом позиций, обслуживаемых ПР, и их взаимным расположением (рекомендуемой планировкой комплекса); способом подачи объекта манипулирования для его первоначального захватывания ПР и способом удаления из рабочей зоны.

Для обслуживания станков  выбираем робота модели «Итэкар» грузоподъемностью 5 кг. ([1], стр.42).

 

В таблице 5 приведены его  технические характеристики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Грузоподъемность, кг	5
Число степеней свободы	4
Наибольшие перемещения  по координатным осям: r, мм ,градус. Z,мм        ,градус.	500 270 500 240
Наибольшие скорости перемещения  по осям: r, мм ,градус. Z,мм       , градус.	0,5 45 0,3 45
Наибольший вылет руки	1100
Погрешность позиционирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Выбор тактового стола

 

Тактовый стол предназначен для хранения запаса заготовок и  подачи их в зону захвата промышленного  робота. Заготовку можно устанавливать  непосредственно на пластину стола, если форма и размеры заготовки  позволяют это сделать, либо на специальные  приспособления-спутники, которые крепят к пластинам. Готовую деталь можно  ставить на тактовый стол или в  специальную тару.

Исходя из габаритов и  массы заготовки, по справочнику [4, с.502] выбираем тактовый стол СТ150.

Характеристика СТ150   и размеры пластин к нему приведена в таблице 6.

 

 

Рисунок 3. Размеры тактового стола и пластин к нему

 

 

 Таблица 6

 

Габаритные размеры стола: L, мм B, мм H, мм	2250 650 700-850
Грузоподъемность одной  пластины, кг	10
Число пластин, шт.	24
Размеры пластин: А х Б, мм l x b, мм E, мм D, мм	150 х 225 220 х 252 100 120±0,2

 

 

 Разработка  компоновочной схемы РТК

 

Варианты структуры РТК  разрабатывают на основе результатов  комплексного анализа технологических  операций и процессов, выбора моделей  ПР и их функций. В нашем случае ПР в составе РТК механической обработки выполняет следующие функции: загрузку, разгрузку основного и вспомогательного оборудования; ориентацию заготовки в пространстве перед установкой в приспособление, укладкой на готового изделия в контейнер для готовых изделий. Операция установки заготовки включает в себя захватывание ее с пластины тактового стола, ориентацию в пространстве, перемещение к станку и установ в патрон.

Цикл начинается с опроса станка о готовности повторения цикла и получения обратной команды о том, что патрон ориентирован в заданном положении и о том, что рабочие органы станка находятся в исходном положении. После установки заготовки на станок производится опрос о наличии заготовки в приспособлении, затем дается команда на закрепление и проверяется правильность положения ее. Включается привод главного движения. После окончания первого этапа обработки и получения обратной команды об этом дается команда на раскрепление заготовки в зажимном приспособлении станка. ПР производит переустановку заготовки на станке. После окончания второго этапа обработки и получения обратной команды об этом дается команда на раскрепление заготовки в зажимном приспособлении станка. Последнее действие ПР выход на исходную позицию. После получения подтверждения правильности выполнения данной операции цикл повторяется.

Поскольку проектируемый  РТК построен на базе одного станка, то за основу берем типовую планировку РТК из справочника ([4], том 1 с.498). Эта планировка РТК обеспечивает:

- возможность выполнения  ПР манипуляционных действий в соответствии с технологической характеристикой;