Реферат Расчёт геометрических и кинематических параметров

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 9.11.2024

Условные обозначения
НА-манипулятор в рабочей зоне накопителя А;

А_о- манипулятор в нулевом положении у накопителя А;

Б- манипулятор в рабочей зоне станка Б;

Б_о- манипулятор в нулевом положении у накопителя Б;

НБ- манипулятор в рабочей зоне накопителя Б;

В-манипулятор в рабочей зоне станка В;

В_о- манипулятор в нулевом положении у станка В;

НВ-манипулятор в рабочей зоне накопителя В;

Г-манипулятор в рабочей зоне станка Г;

Г_о-манипулятор в нулевом положении у станка Г;

НГ- манипулятор в рабочей зоне накопителя Г;

Д_о-манипулятор в нулевом положении у накопителя Д;

НД- манипулятор в рабочей зоне накопителя Д;

«+»-зажим;

«-»-разжим;

ПР- промышленный робот;

РТК- роботизированный технологический комплекс.
Содержание

Введение

1.     Анализ компоновочной схемы РТК

2.     Расчёт геометрических и кинематических параметров. Построение циклограммы работы РТК

2.1.          Расчёт геометрических и кинематических параметров

2.2.          Построение циклограммы работы РТК

3.     Алгоритм функционирования РТК

4.     Анализ и оценка производительности РТК

5.     Расчёт коэффициентов загрузки оборудования

6.     Заключение

         Литература

         Приложение
Введение

Проектирование автоматизированного производственного оборудования для машино - строительного производства – сложная оптимизационная задача.

Для изготовления деталей заданного типа можно выбрать различные варианты построения автоматически действующей машины, различающиеся методами и маршрутом обработки, степенью концентрации технологического процесса, типом оборудования и числом рабочих позиций, компоновкой транспортной системы, системы управления, число типов накопителей и роботов. Выбор оптимального сочетания параметров проектирования машин и их систем – актуальная задача при создании машин любых видов. Оптимизация основана на анализе математических моделей взаимосвязи технологических, конструктивных и других параметров автоматов и автоматических технологических комплексов с показателями их надежности в работе, а показателей надежности с производительностью и экономической эффективностью.

Промышленные роботы и построенные на основе их роботизированные технологические комплексы (РТК) являются перспективным средством комплексной автоматизации производственных процессов.

Применение РТК в народном хозяйстве позволяет значительно повысить производительность оборудования, сократить численность рабочих, а значит, снизить долю ручного труда и существенно повысить качество и надежность выпускаемой продукции.

Промышленные роботы (ПР) – автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления, для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
1.     Анализ компоновочной схемы РТК

В данной курсовой работе производится исследование функционирования ПР и анализ производительности роботизированного технологического комплекса (РТК) механообработки. В нашем случае рассматривается компоновочная схема круговая с напольным ПР (рис. 1.1), работающим в угловой системе координат (рис. 1.2) может выполнять перемещение звеньев 2 и 3 на углы φ₂и φ₃для выхода из станка в исходное положение, или для взаимодействия с накопителем. Так же может осуществляться поворот вокруг оси Z на требуемый угол φ_1.

Напольный ПР имеет многозвенную руку. Основными преимуществами многозвенной руки являются её компактность и возможность обслуживания больших рабочих зон при малых габаритных размерах механизмов ПР. Но эти преимущества достигаются путём усложнения механической системы и системы управления. Как правило, ПР с многозвенной рукой работает в угловой системе координат основных движений, однако имеется ряд упрощённых моделей, в которых применены многозвенная руки со стремительными механизмами.
Рис. 1.1 Круговая компоновка с групповым ПР напольного типа
Рис. 1.2 Напольный ПР в угловой системе координат
Такие ПР могут работать в цилиндрической или сферической системе координат.

По характеру выполняемых операций наш ПР относится к группе подъемно-транспортных роботов (ПТПР) и выполняет действия типа взять – перенести – положить. Его применяют при обслуживании основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций установки – снятие заготовок, деталей. В качестве аналога можно взять промышленный робот фирмы «Asea IRB-6» (Швеция), которые выпускаются в двух модификациях: грузоподъёмностью в 6 и 20 кг. Конструктивное оформление ПР грузоподъёмностью 20 кг показано на рис. 1.3. Движение звеньев ПР по всем степеням подвижности контролируются датчиками положения. СПЦ – позиционная. Измерительная система построена на фазоаналоговом принципе. ПР «Asea» можно применять для обслуживания металлорежущих станков, сварки, окраски, загрузки прессов. В них предусмотрена система дистанционного управления с удалением СПУ на 15-20 м от механической системы. Программирование осуществляется методом обучения с персонального пульта. Технические характеристики ПР приведёт в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Технические характеристики ПР «Asea IRB-6»

Страна изготовитель

Модель

Грузоподъёмность

Число степеней подвижности

Исполнение

Привод основных движений

Система управления

Погрешность позиционирования, мм

Наибольший вылет руки

Угловая скорость перемещения

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

φ₁

θ₁

θ₂

θ₃

Швеция

«Asea IRB-6»

Э^*1

П^*2

0,2

1159

340

95

360

195

180

1150

462

500

Примечание:

*1- электрический;

*2- пневматический.
Рис. 1.3

2.     Расчёт геометрических и кинематических параметров. Построение циклограммы работы РТК
2.1.          Расчёт геометрических и кинематических параметров

Робот с угловой системой координат (рис. 1.2) может выполнять перемещение звеньев 2 3 на углы ^φ'₂ и ^φ'₃для выхода из станка в исходное положение с последующим поворотом вокруг оси Z на требуемый угол φ_1.В нашем случае длины звеньев r₀=0,6 м; r₁=0,8 м; r₂=1,2 м; l₁=1050 мм; l₂= l₃=850 мм. Определим геометрические параметры робота в исходном положении (рис. 2.1).
Рис. 2.1 План перемещений

Проводим перпендикуляр из точки Е на ДС, получаем СG =0,05м. Проводим из точки F высоту, которая в равнобедренном треугольнике ΔEFC является биссектрисой и медианой, следовательно EX=XC, угол EFX=углу XFC.

По теореме Пифагора EC=из ΔEGC

EC== 0.602 м.

EX=XC=0.5EC=0.301 м.

Из ΔEFX угол EFX= arcsin угол EFC= 2 arcsin;

Угол EFC = 2arcsin =41.48

Из ΔXFC угол FCX = arccos = 69.29;

Из ΔECG угол ECG = arctg = arctg= 85.24;

Угол FCD = угол XFC+ угол ECG

Угол FCD = 154,53
Анологично находим значения углов между звеньями манипулятора в положении у накопителя и у станка.

Положение манипулятора у накопителя:

h=0.65 м.; r= 0.8 м.

угол EFC = 63.49; угол FCD = 119.7
Положение манипулятора у станка:

h=1.4 м.; r= 1.2 м.

угол EFC = 94.66; угол FCD = 148.93

Далее определим кинематические параметры работы РТК.

Для определения длинны пути перемещения можно использовать формулу

L=*r

где - угол поворота руки, [рад]

r – радиус, по которому происходит перемещение, [м]

Для определения допустимой быстроходности устройств поворота может быть использована формула

=

где          - угол поворота руки, [рад]

               δ- погрешность углового позиционирования, = 30 сек.

               L- длинна пути перемещения, [м]

Время Тотдельного движения может быть определено по формуле

Т=

где - угол на который проходит поворот, [рад]

               - угловое ускорение, = ,

               где а=4,25 м/с, r=0,85м , = 5 с.

               - угловая скорость, рад/ с.

               К – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении , к= 1.

Определим данные параметры для всех перемещений, необходимых для функционирования нашего ПР.

Перемещения исходного положения в накопитель:

= 154,53-119,7 =34,83= 0,608 рад.

= 5с; L=0,608*0,85=0,5168 м.

;

Т=

Перемещение из накопителя в станок:

= -119,7+148,93 =29,23= 0,51 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из исходного положения в станок:

= 154,53-148,93 =5,6= 0,0977 рад.

L=

;

Т=
Перемещение из А в Б( А Б):

= 45= 0,7854 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из Б в В( Б В):

= 90= 1,571 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из В в Г( В Г):

= 90= 1,571 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из Г в Д( Г Д):

= 45= 0,7854 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из А в В( А В):

= 135= 2,3562 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из А в Г( А Г):

= 225= 3,927 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из А в Д( А Д):

= 270= 4,7124 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из Б в Г( Б Г):

= 180= 3,1416 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из Б в Д( Б Д):

= 225= 3,927 рад.

L=

;

Т=

Перемещение из В в Д( В Д):

= 135= 2,3562 рад.

L=

;

Т=

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1

Расчет геометрических и кинематических параметров

Перемещение	Длинна пути перемещения L, м	Скорость, ω, рад/с	Время, Т
Перемещение	Длинна пути перемещения L, м	Скорость, ω, рад/с	сек	мин
Исх Накоп.	0,52	0,873	0,87	0,015
НакопСтанок	0,43	1,01	0,7	0,012
Исх Станок	0,08	3,69	0,76	0,013
А Б	0,47	1,12	0,88	0,015
Б В	0,94	0,63	2,62	0,044
В Г	0,94	0,63	2,62	0,044
Г Д	0,47	1,12	0,88	0,015
А В	1,41	0,45	5,33	0,089
А Г	2,36	0,29	13,44	0,224
А Д	2,83	0,25	18,74	0,3
Б Г	1,89	0,35	8,97	0,15
Б Д	2,36	0,29	13,44	0,224
В Д	1,41	0,45	5,33	0,089

2.2. Построение циклограммы работы робота РТК.

2.2.1. Загрузка станка Г:

А НА(+) А Г Г(-) Г

2.2.2. Перемещение к накопителю НА, захват детали:

Г А НА(+) А

2.2.3. Перемещение к накопителю НГ, загрузка накопителя НГ:

А Г НГ(-) Г

2.2.4. Разгрузка станка Г, разгрузка станка В:

Г Г(+) Г В В(-) В

2.2.5. Перемещение к накопителю НГ, загрузка станка Г:

В Г НГ(+) Г(-) Г

2.2.6. Перемещение к накопителю НА, захват детали:

См.2.2.2., =0,55 мин.
2.2.7. Перемещение к накопителю НГ, загрузка накопителя НГ, выход к станку В:

А Г НГ(-) Г В

2.2.8. Разгрузка станка В, загрузка станка Б:

В В(+) В Б Б(-) Б

2.2.9. Разгрузка станка Г, загрузка станка В:

Б Г Г (+) Г В В(-) В

2.2.10. Перемещение к накопителю НГ, загрузка станка Г:

См.2.2.5., =0,68 мин

2.2.11. Перемещение к накопителю НА, захват детали:

См.2.2.2., =0,55 мин

2.2.12. Перемещение к накопителю НГ, загрузка накопителя НГ, выход к станку Б:

А Г НГ (-) Г Б

А Г НГ (-) Г Б

2.2.13. Разгрузка станка Б, загрузка накопителя НД, выход к станку В:

Б Б(+)Б Д НД(-) Д В

2.2.14. Разгрузка станка В, загрузка станка Б:

См.2.2.8., =0,7 мин

2.2.15. Разгрузка станка Г, загрузка станка В:

См.2.2.9., =0,85 мин

2.2.16. Перемещение к накопителю НГ, загрузка станка Г:

См.2.2.5., =0,68 мин

2.2.17. Перемещение к накопителю НА, захват детали:

См.2.2.2., =0,55 мин

2.2.18. Перемещение к накопителю НГ, загрузка накопителя НГ, выход к станку Б:

См.2.2.12., =0,7 мин

2.2.19. Разгрузка станка Б, загрузка накопителя НД, выход к станку В:

См.2.2.13., =0,97 мин

2.2.20. Разгрузка станка В, загрузка станка Б:

См.2.2.8., =0,7 мин

2.2.21. Разгрузка станка Г, загрузка станка В:

См.2.2.9., =0,85 мин

2.2.22. Выход к станку Б:

В Б; =0,044 мин
2.2.23. Разгрузка станка Б, загрузка накопителя НД, выход к станку В:

См.2.2.13., =0,97 мин

2.2.24. Разгрузка станка В, загрузка станка Б:

См.2.2.8., =0,7 мин
2.2.25. Разгрузка станка Б, загрузка накопителя НД, выход в исходное положение:

Б Б(+) Б Д НД(-) Д А

3.Алгоритм функционирования РТК
Выполненный нами алгоритм работы РТК показывает порядок функционирования ПР и его взаимодействие со станками и накопителями.

Алгоритм функционирования РТК изображении в соответствии с ГОСТ 19701-90 (ИСО5807-85).

Алгоритм функционирования РТК находится в приложении №1.

Алгоритм работы обеспечивает работу РТК с минимальными потерями времени на перемещения и команды; обеспечивает максимальную точность выполнения команд и позиционирования. Для проверки зажима и разжима детали манипулятором используются логические блоки типа «да-нет», которые выполняют функции проверки исполнения условия.
4. Анализ и оценка производительности РТК
Анализ применения ПР для загрузки технологического оборудования усложняется, когда перед одним ПР стоит задача обслуживать несколько единиц оборудования в заданной последовательности.

Исследования функционирования ПР, загружающего и разгружающего в определенной последовательности это оборудование, представляет значительный интерес и включает в себя изучение производительности роботизированных систем.

Для выполнения любой работы требуются определенные затраты времени

где:         Т - время, в течение которого производиться обработка;

               t- время, затрачиваемое на рабочие ходы;

               t- время, затрачиваемое на вспомогательные ходы, при выполнение всего цикла обработки.
Если за период рабочего цикла Т автоматическая машина выпускает одно изделие, то при условии бесперебойной работы её цикловая производительность

Однако для того, чтобы оценить фактическую производительность автомата, автоматической линии или ГПС, необходимо также учесть внецикловые потери

где:         - вне цикловые потери, т.е. простои, приходящие на одну деталь.

Таким образом, фактическая производительность всегда меньше цикловой.

где:         - коэффициент использования (< 1).

По циклограмме (см.прил.№2) определяем время цикла

= 5,67

и время обработки партии деталей (z=10 шт)

Т=65,47,

Тогда

5. Расчет коэффициентов загрузки оборудования
Коэффициент загрузки рассчитывается по формуле:

Коэффициент загрузки станка Б:

Коэффициент загрузки станка В:

Коэффициент загрузки станка Г:

Коэффициент загрузки робота:

6. Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были определены коэффициенты загрузки каждого станка, цикловая и фактическая производительность, коэффициент использования.

Выяснилось, что самый высокий коэффициент загрузки оборудования у станка Б- 0,71, у станков В и Г соответственно 0,63 и 0,60.

Коэффициент загрузки робота – 0,78.

В ходе проведенного анализа производительность РТК было определено, что фактическая производительность () не намного меньше цикловой (), поэтому коэффициент использования () очень высокий.

Коэффициенты загрузки оборудования также довольно высоки, поэтому использование робота оправдано.
Литература

1. Проектирование автоматизированного производственного оборудования / М.М. Кузнецов, Б.А. Усов, В.С. Стародубов.- М.: Машиностроение,1987.-228с.

2. Макаров И.М. Робототехника и гибкие автоматизированные производства: В 9 кн.- кн. 7. Гибкие автоматизированные производства в отраслях промышленности / И.М. Макаров, П.Н. Белянин, Л.В. Лобиков и др.- М.: Высшая школа, 1986-264с.

3. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы : Справочник.- М.: Машиностроение, 1983-375с.

4. Коновалов И.В. Задание и методические указания к курсовой работе «Анализ производительности роботизированного технологического комплекса механообработки».
Приложение

Приложение 2
Циклограмма работы РТК

Bukvasha