Роботизированной сборки изделий

1. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Получить индивидуальное задание, включающее тип собираемого изделия и представить схему сборки данного узла с помощью роботов.

2. Изучить технологические возможности промышленных роботов, входящих в состав «гибкого» сборочного центра, их устройство и принцип действия. Выбрать модели промышленных роботов.

3. Ознакомиться с теоретические частью работы, со структурной производительности процесса роботизированной сборки, погрешностями, действующими в технологической системе сборочного центра.

4. Для данного изделия предложить порядок проведения технологической операции роботизированной сборки. Рассчитать длительности отдельных переходов, наметить траектории перемещения двухкоординатного стола и рабочих органов роботов, скомпоновать сборочный центр, исходя из условия получения максимальной производительности.

5. Определить длительность полного рабочего цикла сборки изделия с использованием построенной циклограммы (см. пример построения).

6. Сопоставить различные возможные варианты, сравнивая длительности рабочих циклов по циклограмме. Предложить варианты повышения производительности процесса. Выбрать наиболее оптимальный вариант.

7. По зафиксированным временным характеристикам построить циклограмму работы центра.

8. Составить отчет по работе. В отчет включить схему сборки узла с указанием размеров, посадок и направления подачи деталей-компонентов изделия, схему компоновки роботизированного сборочного центра, циклограмму его работы и расчет производительности на данной сборочной операции.

2. ОПИСАНИЕ СБОРОЧНОГО РОБОТИЗИРОВАННОГО ЦЕНТРА

Сборка в машиностроении занимает второе место по трудоемкости осуществления процесса после механической обработки (в серийном производстве ее доля достигает 70 – 75 %). Возникает задача автоматизации этих процессов. Это направление в последние годы усиленно разрабатывается.

Вместе с тем уровень автоматизации сборочных операций значительно ниже, чем при механообработке. Причина такого положения в том, что имеется ряд специфичных проблем, характерных для сборки и достаточно трудно решаемых.

Среди них можно выделить такие проблемы:

· большая требуемая производительность процесса, чтобы конкурировать с рабочим-сборщиком;

· достижение высокой точности взаимной ориентации соединяемых деталей перед моментом сборки;

· большое разнообразие деталей, поступающих в сборочную позицию, что диктует необходимость проектирования универсальных средств оснащения и самого сборочного оборудования.

Новым и эффективным направлением автоматизации серийного сборочного производства являются применение «гибких» переналаживаемых сборочных комплексов на базе использования промышленных роботов и координатных столов с программным управлением, имеющих возможность точного управляемого перемещения по двум или трем пространственным координатам.

Стол служит для закрепления приспособления, в котором зажимается базовая собираемая деталь.

Другие детали, входящие в изделие, называемые присоединяемыми деталями, в процессе сборки устанавливаются на базовую промышленными роботами, размещенными по периферии стола, либо смонтированными на нем.

Кроме этого в состав комплекса должны входить устройства питания деталями (питатели), накопители деталей, различные технологические исполнительные устройства, служащие для выполнения непосредственно скрепления собираемых деталей. Промышленные роботы снабжаются быстросменными либо широкоуниверсальными захватными органами и рабочим инструментом.

В качестве питателей для небольших, хорошо поддающихся бункеризации деталей простой формы целесообразно использование бункерных загрузочных устройств (БЗУ), например вибробункеров со спиральными лотками и электромагнитным приводом.

Технологические исполнительные устройства в составе рассматриваемого сборочного комплекса, в зависимости от своего функционального назначения, могут быть весьма различными и выполняться в виде:

- силовых агрегатных головок, производящих промежуточные операции механообработки (сверление деталей, в том числе в сборе, развертывание, нарезание резьб и т.п.);

- гайко- и винтовертов, осуществляющих скрепление собранных в сборочную единицу деталей посредством резьбовых крепежных деталей;

- силовых технологических устройств для выполнения запрессовки, обжимки, чеканки, развальцовки и других операций, связанных с пластическим деформированием материала при выполнении неразъемных соединений;

- сварочных устройств для электродуговой либо точечной сварки;

- механизмов для нанесения смазки или клея на поверхность соединяемых деталей, а также механизмов для очистки последних.

Движение подачи для выполнения большинства из указанных операций может заимствоваться от привода перемещений самого стола, что упрощает конструкцию технологических устройств. Однако для такой операции, как запрессовка деталей с натягом, требующей большого осевого усилия, необходим проверочный расчет привода по развиваемому им усилию.

Все перечисленные устройства-элементы комплекса объединяются общей системой управления. Тогда комплекс, в силу расширения своих технологических возможностей, преобразуется в сборочный роботизированный центр.

Рис. 1. Примерная компоновка сборочного роботизированного центра:

ЗП – загрузочные позиции; К – кассета для размещения корпусных базовых

деталей; ПР – промышленные роботы; КС – координатный стол; П – приспособление; СГ – силовая головка; ЗО – захватный орган; ШД – шаговые двигатели; ГУ – гидроусилители; ТУ – технологическое устройство для запрессовки;

С – станина; БЗУ – бункерные загрузочные устройства; РЗ – рабочая зона,

обслуживаемая координатным столом

3. КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТОВ

Сборочный центр, служащий объектом изучения в данной лабораторной работе, содержит промышленные роботы следующих типов:

- линейные модели МРЛ–200–901,

- угловой модели МРУ–901,

- комбинированный модели МРЛУ–200–901.

Это так называемые минироботы, которые построены по модульной схеме, что позволяет им выполнять различные технологические операции в сборочном, штамповочном, механообрабатывающем и других производствах. Характерной особенностью является простота конструкции, большая технологическая гибкость, сравнительно невысокая стоимость при отсутствии избыточности функциональных возможностей.

Модификацией указанных моделей является миниробот МРЛ–200–901А, оснащенный механизмом промежуточного позиционирования, позволяющим увеличить число точек позиционирования в направлении горизонтального перемещения руки.

Технические данные роботов приведены в табл. 1.

Табл. 1. Техническая характеристика некоторых минироботов

Наименование параметра	МРЛ– 200–901	МРЛ–200 – 901А	МРЛУ–200–901	МРУ– 901
Грузоподъемность, кг (масса захвата и детали при давлении воздуха в сети 0,4 МПа)	0,5	0,5	0,5	0,08
Горизонтальное перемещение руки, мм	200 ± 1	200 ± 1	200 ± 1	-
Вертикальное перемещение руки, мм	60 ± 1	60 ± 1	60 ± 1
Угол поворота руки, град.	-	-	180 ± 1	20 – 90
Угол вращения захвата, град.	-	-	180 ± 1	-
Скорость перемещения руки (при давлении воздуха в сети 0,4 МПа): - горизонтального, м/с - вертикального, м/с - углового, град/с	0,5 – 0,8 0,1 – 0,3 -	0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 -	0,5 – 0,8 0,1 – 0,3	- - -
Время рабочего цикла, с	-	-	-	2 ± 0,2
Точность позиционирования, мм	± 0,02	± 0,02	± 0,02	± 0,02
Число точек позиционирования при движении: - по горизонтали, - по вертикали, - по углу поворота	-	-		-
Число технологических команд, формируемых за время рабочего цикла	-	-	-
Продолжительность непрерывной работы, ч
Давление в пневмосети, МПа	0,3 – 0,6	0,3 – 0,6	0,3 – 0,6	-
Напряжение сети частотой 50 ± 0,5 Гц, В
Габаритные размеры манипулятора, мм: - длина - ширина - высота
Масса манипулятора, кг	8,5
Вылет руки от оси поворота (рекомендуемый), мм	-	-	-

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МИНИРОБОТОВ

Миниробот МРЛ–200

Основой промышленных роботов серии МРЛ–200 является манипулятор, состоящий из модуля горизонтального перемещения, модуля вертикального перемещения, а также модулей поворота, ротации и привода захвата.

Горизонтальный модуль 1 предназначен для реализации перемещения руки на 200 мм. Он имеет корпус, встроенный в него пневмоцилиндр и две направляющие скалки (рис. 2, 3, 4). В щеке, соединяющей скалки, закреплен винтовой упор, с помощью которого осуществляется точная регулировка величины перемещения руки. Скорость перемещения регулируется дросселем с обратным клапаном, а демпфирование в конце хода достигается конструкцией самого пневмоцилиндра. Имеются базовые поверхности для установки модуля поворота, упора, взаимодействующего с механизмом промежуточного позиционирования и привода захватного органа.

Вертикальный модуль 2 служит для реализации вертикального перемещения на 60 мм. Устройство и принцип действия его аналогичны горизонтальному модулю. Модуль 3 поворота обеспечивает работу ПР в цилиндрической системе координат.

Рис. 2. Общий вид миниробота МРЛ–200–910

Рис. 3. Общий вид мини-робота МРЛ 200–901А

Рис. 4. Общий вид миниробота МРЛУ–200–901

Миниробот имеет корпус, внутри которого вращается вал-шестерня от двух пневмоцилиндров, штоки которых являются зубчатыми рейками, расположенными по обе стороны от вала-шестерни. На планшайбе, закрепленной на валу-шестерне, монтируется необходимый для выполнения данной технологической операции модуль (горизонтальный или вертикальный).

Грубая остановка планшайбы по углу поворота обеспечивается упорами.

Рис. 5. Общий вид миниробота МРУ–901

Рис. 6. Кинематическая схема манипулятора миниробота МРУ–901

Точная установка достигается специальными регулировочными винтами, размещенными в кронштейнах, связанных с направляющими скалками. Эти же кронштейны являются частью механизма демпфирования, с которым через ролик взаимодействуют упоры грубой настройки. Здесь же установлены датчики конечного положения.

Модуль 4 ротации служит для осуществления локальных перемещений захвата с деталью при переориентации последней. Устройство его аналогично модулю поворота. Он имеет фланец, на котором крепится захватный орган. Необходимый угол поворота захвата задается с помощью регулировочного винта, расположенного в корпусе, и штифта на фланце.

Привод захвата состоит из корпуса, двух поршней, образующих пневмоцилиндр двухстороннего действия, воздействующих на рычаги, связанные зубчатыми секторами (обеспечения равномерной сходимости). На рычагах крепятся сменные губки, выполненные в соответствии с захватываемой деталью. При необходимости возможна установка захвата вакуумного, электромагнитного или других типов.

Элементы, упомянутые в тексте, необходимо найти в конструкции робота, имеющегося в лаборатории.