- •Мехатронные и робототехнические системы
- •Введение
- •Глава 1. Предпосылки развития, основные понятия и принципы построения мехатронных устройств
- •Предпосылки развития мехатроники
- •Основные понятия и определения мехатроники
- •Принципы построения, признаки и состав мехатронных систем
- •Глава 2. Применение мехатронных машин
- •2.1. Мобильные мехатронные роботы для инспекции и ремонта подземных трубопроводов
- •2.2. Лазерный робототехнический комплекс
- •2.3. Робототехнический комплекс механообработки
- •2.4. Технологические машины – гексаподы
- •2.5. Транспортные мехатронные средства
- •Глава 3. Структура и принципы интеграции мехатронных систем
- •Глава 4. Проблемы и современные методы управления мехатронными модулями и системами
- •4.1. Принципы построения систем интеллектуального управления в мехатронике
- •4.2. Иерархия управления в мехатронных системах
- •4.3. Системы управления исполнительного уровня
- •4.3.1. Адаптивное регулирование по эталонной модели
- •4.3.2. Нечеткие регуляторы исполнительного уровня
- •4.3.3. Системы управления тактического уровня. Система контурного силового управления технологическим роботом
- •4.3.4. Способы программирования траекторий технологических роботов
- •4.3.5. Интеллектуальные системы управления на основе искусственных нейронных сетей
- •Глава 5. Области применения роботов и робототехнических систем. Классификация промышленных роботов и их технические характеристики
- •5.1. Классификация роботов
- •5.2. Техническая характеристика пр (гост 25378 - 82)
- •Глава 6. Структура, классификация и основы кинематики манипуляционных систем промышленных роботов
- •6.1. Структура манипуляторов промышленных роботов
- •6.2. Переносные и ориентирующие степени подвижности манипулятора
- •6.3. Основы кинематики манипуляторов роботов
- •Положение I-го звена относительно предыдущего (I-1)-го устанавливается с помощью обобщенной координаты qi (рис. 6.6):
- •6.4. Однородные координаты. Матрица перехода 4×4 кинематической пары
- •6.5. Определение ориентации звеньев манипуляторов с использованием углов Эйлера
- •Глава 7. Прямая задача кинематики манипуляторов роботов. Абсолютные скорости и ускорения в манипуляционных системах промышленных роботов
- •7.1. Теоретические вопросы решения прямой задачи
- •7.2. Решение прямой задачи кинематики манипуляторов при позиционном (цикловом) управлении
- •7.3. Определение абсолютных скоростей и ускорений точек и звеньев манипулятора
- •Глава 8. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов
- •8.1. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов при контурном управлении
- •8.2. Решение обратной задачи кинематики манипуляторов на основе линейной зависимости между абсолютными и обобщенными скоростями (управление по скорости)
- •Глава 9. Динамический синтез и анализ манипуляционных систем промышленных роботов
- •Глава 10. Назначение, состав и классификация робототехнических комплексов
- •10.1. Назначение робототехнических комплексов
- •10.2. Состав и классификация робототехнических комплексов
- •Глава 11. Траектории манипуляторов роботов в составе робототехнических комплексов
- •Компоновка ртк и возможные траектории схвата манипулятора
- •11.2. Анализ местных (частных) траекторий манипулятора
- •11.3. Особенности использования нескольких пр в одном ртк
- •11.4. Межстаночные траектории как функции числа схватов и организации производственной сцены
- •Глава 12. Планирование траекторий схвата манипулятора на основе сплайн – функций
- •12.1. Планирование траекторий при ограниченном числе
- •Опорных точек
- •12.2. Общие случаи планирования траекторий в пространстве обобщенных координат
- •Глава 13. Применение робототизированных технологических комплексов в механообрабатывающем производстве
- •13.1. Требования к технологическим процессам, реализуемым в ртк
- •13.2. Требования к деталям, обрабатываемым в ртк
- •13.3. Требования к технологическому оборудованию, используемому в ртк
- •13.4. Требования к промышленным роботам, включаемым в состав ртк
- •13.5. Требования к вспомогательному и транспортно-накопительному оборудованию, включаемому в ртк
- •13.6. Требования к ртк
- •13.7. Общие характеристики и особенности ртк механообработки
- •Библиографический список
- •Оглавление
13.3. Требования к технологическому оборудованию, используемому в ртк
Основным критерием, определяющим возможность включения станков в состав РТК, является степень их автоматизации, позволяющая без серьезных конструктивных изменений перевести их на работу в автоматическом режиме совместно с ПР и возможность быстрой переналадки станка. Этим требованиям отвечают станки с полностью автоматизированным циклом работы: переключение скоростей и подач, зажим изделий, смена инструмента, выполнение контрольных операций, отвод и подвод заграждений, вывод стружки и т. п.
Обычно для существующего оборудования перед включением его в РТК необходима его модернизация с целью автоматизации указанных операций, если на станке это не предусмотрено. Кроме того, необходимо автоматизировать:
для станков с горизонтальными столами и для вертикальных токарных станков – очистку базовых поверхностей, установочных поверхностей приспособлений и стола станков;
для токарных станков с горизонтальной осью шпинделя – поджим заготовки к торцу патрона;
для станков фрезерно-сверлильной группы – поджим заготовки к опорной поверхности установочного приспособления;
для станков токарной группы – оснащение станков устройством для дробления стружки;
для круглошлифовальных станков – самодействующими поводковыми патронами.
Кроме того, необходима модернизация электросхемы станков для обеспечения их связи с другим оборудованием РТК.
В РТК рекомендуется включать, прежде всего, серийно выпускаемое TO. Выбор TO производится из следующих предпосылок:
возможности реализации заданного техпроцесса обработки типоразмерных рядов изделий;
распространенности и перспективности данного типа ТО;
приспособленности TO к совместной работе с освоенной номенклатурой ПР;
технико-экономической целесообразности автоматизации данного TO посредством ПР.
При выборе TO необходимо учитывать, что большинство TO выпускалось для условий обслуживания человеком, что предопределяет их модернизацию при обслуживании ПР в составе РТК. Работа TO совместно с ПP создает дополнительную опасность возникновения аварийных ситуаций, что приводит к необходимости разработки мероприятий пo обеспечению техники безопасности, учитывающих специфику РТК.
Обычно РТК создаются на базе станков средней размерной группы, предназначенных для обработки изделий массой до 500 кг, такие, как:
центровые (токарные, круглошлифовальные, центровально-фрезерные и др.) с диаметром обрабатываемого изделия до 320 мм и расстоянием между центрами до 2000 мм;
токарные патронные, лобовые, внутришлифовальные, зубообрабатывающие с диаметром до 630 мм;
фрезерно-сверлильно-расточные и плоскошлифовальные с пpямоугольными сторонами размером до 630x600 мм2;
станки с круглыми столами диаметром до 2000 мм.
В состав РТК в первую очередь включаются станки с ЧПУ и станки-полуавтоматы.
При выборе ТО , включаемого в РТК, необходимо учитывать особенности зон загрузки станков.
Под зоной загрузки станков понимается пространство рабочей зоны станков, в которое поступает извне заготовка перед загрузкой ее в зажимное приспособление станка и где происходит ее закрепление.
При включении станка в состав РТК его зона загрузки имеет большое значение, предопределяющее выбор типа ПР. Именно в зону загрузки станка должна войти рука ПР и переместиться вместе с заготовкой (деталью) к зажимному устройству (либо совершить движение в обратной последовательности).
Имеющиеся зоны загрузки станков можно классифицировать на 12 групп (табл. 13.1):
Таблица 13.1
Группы зон загрузки станков
Номер группы |
Вид зоны загрузки |
Номер группы |
Вид зоны загрузки |
10 |
|
70 |
|
20 |
|
80 |
|
30 |
|
90 |
|
40 |
|
100 |
|
50 |
|
110 |
|
60 |
|
120 |
|
Принадлежность к той или иной группе определяет направления подачи заготовок в зону загрузки станка (сверху, сбоку, спереди, сзади) и схему манипуляционных перемещений схвата ПР.
Для осуществления схемы загрузки имеют значения только форма и взаимное расположение ограничительных поверхностей, образующих зону загрузки.
С увеличением номера схемы зоны загрузки возможность входа в зону все более ограничивается.
Зона загрузки в самом общем случае рассматривается как куб, имеющий возможность входа в него с пяти сторон no трем осям координат (х, у, z), точка пересечения которых должна быть привязана к оси симметрии установочного приспособления станка, а ось х условно направлена перпендикулярно к передней стороне станка (по ходу руки робота).
Первая зона (индекс 10) имеет неограниченный подход пo осям со всех сторон, что характерно для отдельных столов, на которые устанавливаются спутники.
По мере появления в зоне загрузки ограничительных плоскостей, пересекающих одну из осей, количество возможностей входа в зону сокращается сначала по одной, а потом и пo двум осям, в результате на последних схемах (тип 100 и 120) вход в зону возможен только пo одной из осей с одной стороны.
Наибольшее количество станков (до 30 %) имеют зоку загрузки типа «60» с возможностью загрузки спереди и сверху, 25 % – зону загрузки типа «30» с возможностью загрузки сверху, спереди и с боков.
Процесс загрузки станков ПР можно разделить на три типа перемещений:
транспортирование заготовки от места хранения к станку (зависит от компоновки комплекса и конструкции ПР;
перемещение заготовки в рабочую зону (зону загрузки) станка (зависит от формы и взаимного расположения ограничительных плоскостей зоны);
перемещение (ввод) заготовки в базирующее (установочное) приспособление станка (зависит от расположения приспособления на одной из ограничительных плоскостей зоны и принципа действия самого приспособления).
Первые два типа перемещения реализуются переносными степенями подвижности ПР, а третий – ориентирующими.