Проектирование роботизированной линии

 

Расчёт такта работы роботизированной линии

Такт выпуска определяется по формуле:

 мин, где

 

 - действительный годовой фонд рабочего времени (для односменной работы =1950 часов);

N - количество деталей, выпускаемых за год.

 мин.

Определение требуемого количества оборудования

Расчётное количество станков определяем по формуле:

 

, где

 

 - штучное время;

t - такт выпуска.

;

Принимаем .

Таким образом, получилось, что для всех механообрабатывающих операций потребуется 1 станок на каждую операцию.

Выбор средств автоматизации загрузочно-разгрузочных и других работ

Промышленная робототехника является одним из мощных технических средств, способных решать многие задачи автоматизации технологических процессов. Роботизация оказывает значительное влияние на интенсификацию и ритмичность технологических процессов, повышение производительности труда и т.д. При этом робототехнику используют в первую очередь для значительного улучшения условий и охраны труда, для автоматизации тяжелых и монотонных ручных работ, которые выполняются часто во вредных для здоровья и опасных для жизни условиях. При этом высвобождается значительное число рабочих, которые после обучения могут использоваться на более квалифицированной работе.

Для загрузочно-разгрузочных работ, как уже отмечалось выше, будет использоваться промышленный робот.

Сначала установим, к какой группе относится проектируемый робот. Существует 5 групп промышленных роботов (табл. 3.5.3.).

 

Табл. 3.5.3.

Группа	Назначение
А	Для литейного производства
Б	Для кузнечнопрессового оборудования
В	Для обслуживания металлорежущих станков
Г	Для оборудования гальванических цехов
Д	Для сборки

 

Из назначения выбираемого промышленного робота следует, что он является представителем группы В.

С целью выбора базовой модели робота выпишем в таблицу 3.5.3а. основные показатели типовых представителей роботов каждой из подгрупп группы В, которые могут обслуживать станки с горизонтальной осью шпинделя.

 

Табл. 3.5.3а.

Номер в группе	Модель	Грузоподъёмность (кг) на число рук	Конструктивное исполнение
В1	М10П62.01	10 1	ПР встроен в станок
В3	М20П40.01	20 1	ПР напольной конструкции
В5	М40П08.01	20 2	Портальное, двурукое с вертикальным перемещением рук
В7	М40П05.02	40 1	Портальное, двурукое с вертикальным перемещением рук
В8	МП-254	0,5 1	Портальное, однорукое с выдвижной рукой
В11	МА30Ц40.01	40 2	Напольное, поворотное с выдвижной рукой и механизмом подъёма
В12	УМ180Ф281.00	180 1	Портальное с шарнирной рукой
В13	МА180П51.01	180 1	Портальное с шарнирной рукой

 

Масса обрабатываемой детали не превышает 0,15 кг, значит, робот с большой грузоподъёмностью использовать нецелесообразно, а так же для выполнения работ будет достаточно одной руки с одним схватом.

Таким образом, наиболее подходящим является робот из подгруппы В8 - МП-254. Этот робот работает в цилиндрической системе координат. Внешний вид робота показан на рис. 3.5.3. Рабочая зона промышленного робота показана на рис. 3.5.3а. Компоновочная схема - рис. 3.5.3в.

 

Рис. 3.5.3.

 

Промышленный робот имеет пять программируемых перемещений:

· вертикально - z (вверх и вниз) каретки;

· поворот каретки в горизонтальной плоскости;

· горизонтальное перемещение штока;

· угловое положение блока.

Кинематическая схема робота - рис. 3.5.3 с. Технические данные робота представлены в табл. 3.5.3в.

Табл. 3.5.3в.

№	Параметры	Значение
1	Число рук, шт.	1
2	Грузоподъёмность, кг	0,5
3	Рабочая зона: угол разворота, град; радиус захвата: , мм; , мм.	300° 2140 1040
4	Число степеней подвижности (без захвата)	3
5	Погрешность позиционирования, мм	±0,2
6	Величина перемещений: линейных руки по вертикали: по вертикали, мм; по горизонтали, мм; угловое звена руки: по вертикальной оси, град; по горизонтальной оси, град; угловое кисти руки: продольное, град; поперечное, град.	200 500 300° - 180° ±3,5°
7	Скорости перемещений: линейное руки: горизонтальное, м/с; вертикальное, м/с; угловое звена руки: по вертикальной оси, град/с; по горизонтальной оси, град/с; угловое кисти руки: продольное, град/с; поперечное, град/с.	0,6 0,4 60° - 60° 30°
9	Время зажима, с	2
11	Привод	Пневматический
12	Система управления	Цикловая
13	Габаритные размеры: Н L B, мм	420 450 260
14	Масса, кг	70

 

Рис. 3.5.3а.

 

Рис. 3.5.3в.

 

Рис. 3.5.3 с.

 

Для автоматизации загрузочно-разгрузочных работ необходимо также, чтобы станок обеспечивал автоматический зажим и освобождение детали. Поэтому оснащаем станок специальным зажимным приспособлением с пневматическим приводом зажима обрабатываемой детали.

Для транспортирования деталей в зону захвата промышленного робота будем использовать тактовый стол. Он прост в эксплуатации, имеет много позиций для укладки деталей, что обеспечит длительную работу РТК. В этом случае не требуется сложной управляющей программы робота, так как точки захвата деталей будут постоянны. Обрабатываемая деталь устойчива, поэтому нет необходимости в применении специальных ориентирующих приспособлений на тактовом столе.

Выбор компоновки роботизированного технологического комплекса

Компоновка роботизированного комплекса неразрывно связана с его структурой. В однопредметных комплексах с одним роботом можно выделить две разновидности планировки - линейную и кольцевую. При линейной планировке обслуживаемое роботом оборудование располагается в один прямолинейный ряд. Такие роботизированные технологические комплексы строят на базе напольных или подвесных подвижных роботов. При кольцевой (полярной) планировке оборудование устанавливается вокруг робота дугообразный ряд.

Так как в состав роботизированной технологической линии входят 3 станока модели ТПК-125ВН2, 3 робота МП-254, 1 станок модели СФП-500, 2 робота «Универсал 5.02», 2 тактовых стола, то будем использовать линейную планировку. Планировка роботизированной технологической линии представлена в графической части проекта на листе 3.

Рассмотрим последовательность работы робота. Предположим, что роботизированная технологическая линия работает в установившемся режиме - всё её оборудование загружено. Робот будет работать по следующему алгоритму:

· подход к тактовому столу для загрузки;

· захват изделия схватом;

· уход от тактового стола к станку;

· вход в рабочую зону станка;

· разжим схватом;

· уход из рабочей зоны станка;

· ожидание окончания работы станка;

· вход в рабочую зону станка;

· зажим изделия схватом;

· уход из рабочей зоны станка;

· подход к тактовому столу для разгрузки;

· разжим схвата;

· отход от тактового стола;

· ожидания окончания работы тактового стола.

Циклограмма работы роботизированного технологического комплекса

Модель функционирования роботизированного технологического комплекса можно представить в виде циклограммы.

Циклограммой является наглядное изображение последовательности работы технологического оборудования во времени и может быть отнесена как ко всему технологическому комплексу, так и к его отдельным агрегатам, механизмам и системам управления.

Для того чтобы составить циклограмму, необходимо знать время обслуживания роботом оборудования. Для этого выберем скорости линейных и угловых перемещений робота:

· скорость линейных перемещений по вертикали:  м/с;

· скорость линейных перемещений по горизонтали:  м/с;

· скорость угловых перемещений руки относительно вертикальной оси:  град/с;

· скорость перемещений кисти руки относительно продольной оси:  град/с.

Исходное положение руки робота - рука в исходном положении, схват разжат. Подробное описание перемещений робота с расчётом их времени приведено в табл. 3.5.5.

Табл. 3.5.5.

№	Наименование операции	Параметры	Время, с
1	Перемещение тактового стола		2
2	Выдвижение руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
3	Опускание руки робота	Н=100 мм; V=0,4 м/с	0,4
4	Зажим детали схватом		2
5	Подъём руки робота	Н=100 мм; V=0,4 м/с	0,4
6	Втягивание руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
7	Поворот руки робота	j=180°; w=60 град/с	3
8	Поворот схвата робота	j=90°; w=60 град/с	1,5
9	Выдвижение руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
10	Довод руки робота до патрона	j=30°; w=60 град/с	0,5
11	Разжим схвата		2
12	Отвод руки робота от патрона	j=30°; w=60 град/с	0,5
13	Втягивание руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
14	Ожидание выполнения УП		420
15	Выдвижение руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
16	Довод руки робота до патрона	j=30°; w=60 град/с	0,5
17	Зажим детали схватом	j=30°; w=60 град/с	0,5
18	Отвод руки робота от патрона		0,4
19	Втягивание руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
20	Поворот схвата робота	j=90°; w=60 град/с	1,5
21	Поворот руки робота	j=180°; w=60 град/с	3
22	Выдвижение руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7
23	Опускание руки робота	Н=100 мм; V=0,4 м/с	0,4
24	Разжим схвата		2
25	Подъём руки робота	Н=100 мм; V=0,4 м/с	0,4
26	Втягивание руки робота	Н=350 мм; V=0,5 м/с	0,7