Электропривод промышленных роботов

Размещено на http://allbest.ru/

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электропривода

РЕФЕРАТ

по АЭП ТПМ

«Электропривод промышленных роботов»

Студент Полтев Д.В.

Липецк 2012

Оглавление

Введение

1. Классификация промышленных роботов

2.Общие понятия о приводах промышленных роботов

3. Электрический привод промышленных роботов

Библиографический список

Введение

Основным направлением развития машиностроения является повышение эффективности производства (увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат). Это обеспечивается совершенствованием существующих и внедрения новых видов оборудования, технологических процессов и средств их механизации и автоматизации, а также улучшения организации и управления производством.

Совершенствование средств автоматизации должно развиваться в двух направлениях:

- создание средств автоматизации выпускаемого и действующего в настоящее время оборудования с целью повышения его эффективности;

- создание новых технологических комплексов, где связаны вопросы повышения производительности, надежности, уровня автоматизации качества с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналаживаемости с целью перехода к выпуску другой продукции.

Уровень и способы автоматизации зависят от вида производства его серийности, оснащенности технологическими средствами.

К таким средствам автоматизации можно отнести «Промышленные роботы» (ПР.)

1. Классификация промышленных роботов

Робот - это автоматическая машина, включающая системы управления и информации, обеспечивающая выполнение тех или иных действий свойственных трудовой деятельности человека.

Они образуют значительный класс машин, предназначенных для выполнения самых разнообразных операций.

Технические системы, состоящие из комплекса роботов и соответствующего оборудования называются, робототехническими системами (РТС).

Они разделяются на: мобильные , манипуляционные РТС и информационные.

Мобильные - это РТС, состоящие из передвижных роботов и обеспечивающие автоматические перемещения (полезной нагрузки) рабочих объектов в пространстве.

Это в основном подъемно-транспортные работы в виде тележек, штабелеров и перемещающих роботов с запрограммированными маршрутами перемещений. Они применяются для обслуживания складов, межцеховых и внутриучастковых перевозок объектов;

Манипуляционные - это РТС и предназначенные для имитации двигательных функций руки человека;

Информационные РТС - это комплексы измерительно-информационных систем и управляющих средств, автоматически производящих сбор, передачу и обработку информации; (Это системы автоматического контроля и управления производством). В данном курсе мы их почти не рассматриваем.

Роботы первых двух групп, применяемые в промышленности, называются промышленными роботами (ПР) и относятся к общему классу машин.

Промышленный робот (ПР) - это универсальное, автономное и автоматическое устройство с памятью и программным управлением, предназначенное для воспроизведения двигательных и некоторых умственных функций человека при выполнении основных и вспомогательных производственных операциях.

Основной частью ПР являются манипуляторы.

Манипулятор (М) - это устройство, для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека, с целью проведения различных манипуляций с объектом.

К манипуляторам относятся: механическая рука, автооператоры, роботы и др.

По методам управления различаются 2 группы манипуляторов:

биотехнические, которые включают в себя копирующие, командные, полуавтоматические.

автоматические - это с автооператорным, интерактивным и с перепрограммируемым управлением.

Манипуляторы в основном состоят из следующих элементов:

задающего, т.е. создающего управляющие сигналы;

исполнительного, т.е. выполняющего действия по сигналам;

связующего, т.е. передающего сигналы;

работающего, т.е. реализующего заданными сигналами действия на практике.

В манипуляторах с копирующим управлением рабочий орган повторяет движения кисти руки оператора, с командным - управляется при помощи кнопок, рукояток и др. С полуавтоматическим - управляется при помощи рукоятки с малой ЭВМ, вычислителем и др.

Эти манипуляторы не имеют памяти и работают только с оператором. В манипуляторах с автоматическим управлением участие оператора не требуется.

К ним относятся: автооператоры, роботы и интерактивные манипуляторы (ИМ).

Автооператор (А) - это непрограммируемое автоматическое устройство с манипулятором и непрограммируемым управлением.

Интерактивный робот (ИР) - это робот попеременно управляемый автоматически и оператором.

Он имеет память, и автоматическое управление для выполнения части действий манипулятора. К этим роботам относятся и диалоговые роботы.

2. Общие понятия о приводах промышленных роботов

Приводы промышленных роботов включают в себя двигатель, систему управления, передаточные механизмы, тормозные устройства, датчики обратной связи и коммуникации. Коммуникации необходимы для передачи энергии к приводам и передачи сигналов управления, а также для выполнения обратной связи.

Выбор типа привода зависит от функционального назначения промышленных роботов (ПР). Основными факторами, определяющими выбор типа привода являются: назначение и условия эксплуатации, грузоподъемность и требуемые динамические характеристики конструкции, а также вид системы управления.

К приводу любого вида предъявляют общие требования:

- минимальные габаритные размеры при высоких энергетических показателях, обеспечивающие большое значение отношения выходной мощности к массе;

- возможность работы в режиме автоматического управления и регулирования, обеспечивающем оптимальные законы разгона и торможения при минимальном времени переходных процессов;

- быстродействие, т.е. осуществление движений исполнительных механизмов с высокими скоростями и малой погрешностью позиционирования;

- малая масса элементов привода при высоком КПД всей конструкции;

- надежность и долговечность элементов конструкции;

- удобство монтажа, ремонта, обслуживания, переналадки и бесшумность работы.

В зависимости от используемого вида энергии приводы подразделяют на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные (например, электрогидравлические, гидропневматические и др.)

Пневматические приводы применяются в 20…30% (по другим оценкам в 40-50%) серийно выпускаемых ПР. Их используют для легких и средних (по грузоподъемности до 20 кг) ПР при числе степеней подвижности 2…3. Погрешность позиционирования в этих приводах не превышает ± 0,1 мм. Скорость ведомого звена привода при линейном перемещении составляет до 1000 мм/с, при угловом - до 60 об/мин. Они имеют простую конструкцию, низкую стоимость и достаточно надежны в работе.

Вследствие низкой регулировочной способности их мало используют в позиционных и контурных режимах работы, и они имеют цикловое управление, как простейший вариант позиционного (задается две точки - начало и конец перемещения).

Гидравлические приводы применяются в 30% серийно выпускаемых средних и тяжелых ПР при числе степеней подвижности 3…4. Погрешность позиционирования в этих приводах не превышает ± 0,5 мм при скорости линейного перемещения до 0,8…1200 мм/с. Эти приводы имеют сложную конструкцию, высокую стоимость изготовления и эксплуатации. Гидравлический привод имеет хорошую регулировочную способность, и его используют в ПР с позиционным и контурным режимом работы.

Электрические приводы используются в 40…50% серийно выпускаемых ПР со средней грузоподъемностью и числом степеней подвижности 3…6. Точность позиционирования электрического привода достигает значений до ± 0,05 мм. Их применяют как в позиционном, так и в контурном режимах работы.

Преимуществами электроприводов являются более высокая экономичность, КПД, удобство сборки и хорошие регулировочные свойства.

Как правило, в электроприводах используют синхронные, шаговые и двигатели постоянного тока. Асинхронные двигатели применяются реже, что связано с трудоемкостью управления частотой вращения.

Комбинированные приводы позволяют максимально использовать достоинства отдельных типов приводов. Чаще всего в промышленных роботах применяют комбинацию пневматического и гидравлического приводов (пневмогидравлические и гидропневматические), а также электрического и гидравлического (электрогидравлические).По функциональному признаку делятся на регулируемые и следящие. Регулируемые приводы работают, в основном, с ЦПУ (цикличным программным управлением). Следящие приводы с ЧПУ применяются тогда, когда необходима фиксация движения в любой точке.

привод промышленный робот технический

3. Электрический привод промышленных роботов

В последние годы происходит увеличение количества промышленных роботов с электроприводами, что обусловлено определенными преимуществами, связанными с легкостью монтажа и наладки, снижением затрат на эксплуатационные расходы, отсутствием трубопроводов и низким уровнем шума при работе. Широкое внедрение электромеханических роботов ограничивается отсутствием высокомоментных и быстроходных электродвигателей. Однако создание новых типов электродвигателей с печатным цилиндрическим или дисковым ротором, с линейным ротором позволило в значительной степени повысить нагрузочные характеристики и уменьшить моменты инерции робота при одновременном повышении быстроходности.

Обобщенная схема электропривода промышленного робота описывается совокупностью основных блоков. Традиционно схема электропривода промышленных роботов содержит электродвигатель, механическую передачу, элементы обратной связи по положению и скорости, блок позиционирования, включающий схемы сравнения сигналов по положению и скорости, устройство ограничения максимальной скорости и усилитель мощности.

В промышленных роботах применяются электроприводы с двигателями постоянного либо переменного тока. В роботах с позиционным управлением и цикловым управлением по упорам применяются электроприводы дискретного действия. Причем управление скоростью для обеспечения позиционирования в заданной точке также осуществляется дискретно. Изменение скорости обычно осуществляется при использовании двигателей постоянного тока путем включения гасящих сопротивлений в цепь якоря, а при использовании двигателей переменного тока -- переключением пар полюсов или переходом на другой двигатель, а также торможением с помощью демпфирующих устройств.

В системах контурного управления необходимо осуществление непрерывного управления перемещением и скоростью перемещения рабочих органов ПР. Здесь наряду с электродвигателями непрерывного действия используются шаговые электродвигатели, обеспечивающие высокую точность позиционирования при отсутствии дополнительных элементов обратной связи по положению и скорости.

Следует отметить ряд специфических особенностей использования электроприводов в промышленных роботах. К ним, прежде всего, необходимо отнести работу в существенно нестационарных нагрузочных режимах, обусловленных изменяющейся конфигурацией манипуляционной системы ПР. Это обстоятельство предъявляет повышенные требования к жесткости электропривода, что и обусловливает наличие отдельного контура стабилизации скорости с тахогенераторами в качестве датчиков обратной связи. Кроме того, нестационарность нагрузки приводит к существенным колебаниям приведенного к валу электродвигателя момента инерции нагрузки, что предъявляет дополнительные требования к динамическим характеристикам привода. Недопустимыми являются также колебательные режимы работы или перерегулирования при отработке заданных программой перемещений с целью исключения возможности ударов рабочих органов ПР по обслуживаемому оборудованию или оснастке. Среди разнообразия систем программного управления ПР наиболее предпочтительными являются аналоговые, импульсные и кодовые

Библиографический список

1. Робототехника, сборник статей [Электронный ресурс] / Промышленные роботы. - Режим доступа: www.URL: http://kiborgs.ru/publ/9-1-0-79

2. Википедия, Свободная энциклопедия[Электронный ресурс] / Промышленный робот. - Режим доступа: www.URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Промышленный_робот

3. Библиотека технической литературы[Электронный ресурс] / ПРиводы промышленных роботов. - Режим доступа: www.URL: http://delta-grup.ru/bibliot/35/197.htm

4. Машиностроение и металлообработка, сборник статей[Электронный ресурс] / Приводы промышленных роботов. - Режим доступа: www.URL: http://specural.com/articles/category/8/message/435/

Размещено на Allbest.ru