Устройство промышленного робота для перемещения корпусов букс с конвейера в накопитель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Производственный процесс вагоноремонтного предприятия имеет цель - восстановление эксплуатационных параметров узлов и деталей оборудования и работоспособности вагона в целом и, как и другие производства, состоит из основных, вспомогательных и обслуживающих технологических процессов.

Основные процессы связаны с непосредственным выпуском продукции - деталей и узлов вагонного оборудования. Вспомогательными и обслуживающими считаются процессы, сопровождающие основное производство и обеспечивающие его деталями, материалами, приспособлениями и инструментами, а также источниками энергии для потребителей основного производства. Под технологическим процессом понимается последовательность операций, выполняемых механизмами или машинами, предусматривающая обработку или изменение свойств предметов труда с целью восстановления технических характеристик. Часть технологического процесса, подразумевающая выполнение круга работ на одном рабочем месте, называется технологической операцией, ее границы определяет переход к следующей операции. Внутри перехода может быть один или несколько проходов и, таким образом, поэлементная разбивка технологического процесса позволяет сформировать точные технологические инструкции, технологические, маршрутные и операционные карты для правильного выполнения производственного процесса и нормирования работ.

1. Цель автоматизации

В вагоноремонтном производстве при управлении технологическими процессами, отдельными агрегатами и машинами приходится учитывать такие факторы, как:

- увеличение скоростей протекания отдельных операций и необходимость сокращения времени перехода от одной операции к другой;

- взаимосвязь и взаимозависимость операций, когда невыполнение одной из них может сорвать выполнение другой;

- необходимость быстрого прекращения операции или их взаимосвязанного комплекса при аварийной ситуации;

- потребность в контроле за изменением таких параметров, которые не улавливаются органами чувств человека;

- вредность для человеческого организма отдельных видов производства.

Учёт перечисленных факторов и устранение их вредного влияния возможны при автоматизации процессов производства. Автоматизация является качественно новым этапом в развитии производства и объединяет комплекс мероприятий по управлению и контролю над машинами без участия человека.

Автоматизация захватного устройства промышленного робота производится с целью перемещения объектов в пространстве без участия человека. Подъёмно-транспортные операции сопряжены с возможностью травмирования рабочих при перемещении грузов с помощью несамоходных тележек массой более 60 кг (для женщин) и 100 кг (для мужчин), при падении, из-за неисправности подъёмно-транспортного оборудования, поражения электрическим током.

2. Структурная схема

Захватное устройство промышленного робота для перемещения корпусов букс с конвейера в накопитель.

Рисунок 1. Захватное устройство промышленного робота

1 - механическая рука;

2 - привод;

3 - привод;

4 - пневмопривод;

5 - захват.

3. Назначение технологической установки

После разборки буксы корпус, нуждающийся в ремонте, транспортируется на конвейер, который доставляет его на позицию ремонта.

Далее корпус требуется подать в накопитель. С этой целью был разработан манипулятор с пневмоприводом, осуществляющий данную операцию автоматически, без участия человека.

4. Принцип действия технологической установки

До начала действия технологической установки букса подаётся на конвейер, где на позициях производится выпрессовка подшипников, очищение и обмывка.

Чтобы передать корпус буксы с конвейера в накопитель, приходит в действие промышленный робот. После остановки конвейера происходит запуск системы управления механизма. Включаясь, система с помощью датчиков определяет положение манипулятора, при необходимости заканчивает предыдущую операцию, и манипулятор устанавливается в положение начала цикла работы.

Манипулятор производит действия:

- захват корпуса буксы;

- поворот корпуса буксы;

- наклон корпуса буксы;

- перенос корпуса буксы в накопитель.

Для осуществления первого разработан захват с пневмоприводом, для второго - кулиса с электроприводом.

5. Расчет параметров технологического процесса

Такт работы установки:

где Н - количество корпусов букс, Н=8000 (если все вагоны четырёхосные);

Ф - фонд рабочего времени, Ф=1993 ч.

Количество деталей, ремонтируемых за сутки:

Ритмичность работы установки:

6. Определение параметров работы установки

Так как продолжительность смены 12 часов, из них 1 час на обед и 1 час на отдых, получим:

Предположим, что на загрузку и приём деталей необходимо вспомогательное время:

Время, необходимое для перемещения всех корпусов букс от конвейера в накопитель (основное время):

Количество корпусов букс, перемещаемых за основное время:

7. Алгоритм работы установки

Рисунок 2. Алгоритм работы установки

1 - подход корпуса буксы к манипулятору;

2 - срабатывание датчика наличия корпуса буксы у манипулятора;

3 - опускание захвата манипулятора к корпусу буксы;

4 - подача сжатого воздуха в пневмопривод и его фиксация;

5 - срабатывание датчика на пневмоцилиндре (наличие корпуса буксы на манипуляторе);

6 - поднятие захвата с корпусом буксы в горизонтальное положение;

7 - перенос корпуса буксы к накопителю;

8 - опускание корпуса буксы в накопитель;

9 - разжатие корпуса буксы пневмоприводом;

10 - срабатывание датчика на пневмоцилиндре (отсутствие корпуса буксы на манипуляторе);

11 - поворот в исходное положение;

12 - выдержка 10 секунд, после которой процесс автоматически повторяется.

8. Схема автоматизации на PLC

Рисунок 3. Схема автоматизации

1 - датчик на пневмоцилиндре (наличие корпуса буксы на манипуляторе);

2 - датчик на пневмоцилиндре (отсутствие корпуса буксы на манипуляторе);

3 - датчик наличия корпуса буксы у манипулятора;

4, 5 - датчики температуры на электродвигателях.

9. Расчет привода и его выбор

Исходные данные:

длина рабочего цикла

сила трения

диаметр поршня

диаметр штока

рабочее давление

ускорение свободного падения

Ход поршня цилиндра:

Площадь поршня:

Активная площадь:

Усилие штока:

где - суммарная масса детали и установки.

Диаметр цилиндра:

Электродвигатель выбирается по требуемому моменту:

где - эквивалентный момент, кг*м;

- угловая скорость перемещения механизма, рад/с.

Эквивалентный момент:

,

где- момент, определяемый для установившегося и переходного процесса.

где М_с - момент сопротивления движению, кг*м;

J - момент инерции механизма с грузом приведенный к валу электродвигателя,

Момент инерции груза:

Тангенциальная составляющая силы тяжести груза:

Определим момент сопротивления, кг*м.

Приведем инерционные нагрузки к валу электродвигателя:

,

где - момент инерции двигателя,

i - передаточное число редуктора, i=20.

Определим действующие моменты при переходном и установившемся процессе (пп) и (ус).

Исходя из получившегося значения , определим требуемую мощность.

Принимаем двигатель серии 4А типоразмера 7168 с Рном=250 Вт, n=750 об/мин.

Определим оптимальное передаточное число редуктора:

Принимаем редуктор червячный глобоидный типа ЧГ с номинальным передаточным числом i=63.

10. Подбор датчиков

В качестве датчиков наличия корпуса буксы перед манипулятором будем использовать бесконтактные путевые переключатели. Они устанавливаются перед манипулятором на расстоянии 1 м друг от друга, а с обратной стороны устанавливается отражатель (зеркало). В случае, когда корпуса буксы нет на позиции, сигнал датчика отражается от зеркала и возвращается от зеркала и возвращается в него, а затем посылает сигнал об отсутствии детали. При наличии корпуса буксы на позиции такой сигнал не проходит, и датчик посылает сигнал о наличии детали.

В качестве датчиков наличия корпуса буксы на манипуляторе будем использовать магнитные датчики, которые определяют положение поршня пневмоцилиндра. Выбираем датчик серии М2Т1/R2Т1.

Эта серия пришла на смену серии MZT6/RZT6 и воплотила ряд новшеств, среди которых стоит отметить наличие светодиода, показывающего срабатывание датчика, новый технологический процесс, который позволил уменьшить сроки изготовления датчика, а также печатание информации о продукте непосредственно на датчике - ранее использовалась наклейка. При этом стоимость новой серии стала меньше.

Рисунок 4. Серия магнитных датчиков MZT1/RZT1 и MZT6/RZT6

Достоинства данной серии:

- патентованный корпус, который позволяет устанавливать датчик в прорезь сверху, а не только сбоку;

- используется со всеми пневматическими цилиндрами с Т-образными прорезями;

- установка осуществляется с помощью стандартного инструмента;

- датчик располагается в прорези без люфта по всей его длине (надежное крепление);

- разъем из серебра.

Основные технические характеристики данной серии представлены в таблице.

автоматизация захватный робот датчик

Технические характеристики магнитных датчиков

Список литературы

1. Болотин М.М. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Системы автоматизации производства и ремонта вагонов» для студентов специальности «ВАГОНЫ». М.: МИИТ, 1998. - 51 с.

2. Технология производства и ремонта вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп./К.В. Мотовилов, В.С. Лукашук, В.Ф. Криворудченко, А.А. Петров; Под ред. К.В. Мотовилова. - М.: Маршрут, 2003. - 382 с.

3. Робототехнические системы и комплексы. Учеб. пособие для вузов/И.И. Мачульский, В.П. Запятой, Ю.П. Майоров и др.; Под ред. И.И. Мачульского. М.: Транспорт, 1998, 446 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.3-8-е изд., перераб. И доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 864 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru