Конструкция манипулятора роботизированного участка лазерной резки - Отчет по практике

Фирма НПП «Гравитон» занимается выпуском автоматики для широкого спектра насосных систем. Приборы, выпускаемые этой фирмой, выполняются по концепции «Шкаф» (рис. В цикл обработки шкафа входит лазерная резка дверей, так как необходимы отверстия под вентиляцию и установку контроллера системы. По плану моего дипломного проекта, после модернизации участка данное помещение будет выглядеть следующим образом: Рис 2.1 Помещение (Вид сверху) В рамках своего дипломного проекта я проектирую роботизированный комплекс лазерной резки, который включает в себя конвейер, манипулятор, станок лазерной резки, контроллер зоны безопасности, систему технического зрения, устройство установа заготовок, и устройство управления системой.Для решения поставленной задачи мне необходимо было оценить габариты звеньев манипулятора, поэтому я нарисовал 3D модель роботизированного участка, сняв размеры с реальных объектов. Проведя анализ 3D модели, я принял решение заказать две линейные направляющие фирмы HIWIN соответствующей длины: Радиальную направляющую HIWIN KK100-750 Также после анализа модели было принято решение установить опорно-поворотное устройство на стойку, таким образом решаются сразу две проблемы: 1.Основные заготовки, которые переносятся манипулятором - это монтажные панели электрощитового оборудования.Рис.5 Расчетная схема для статической нагрузки. По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК6010 допустимая нагрузка составляет 2410Н, 3743Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи. Момент силы тяжести: Предположим, что центр тяжести находится в наиболее удаленной точке, в которой он может быть, тогда плечо силы тяжести будет составлять 25мм, то есть 0.025м.Положение радиальной направляющей позволяет применить ту же расчетную схему, просто осевые составляющие нагрузки изменятся. В данном случае нагрузка будет составлять силу тяжести вертикальной стрелы с учетом каретки. По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК10020 допустимая нагрузка составляет 7046Н, 12744Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи.Поэтому для опор быстроходного вала с конической шестерней применяются конические роликовые подшипники. Схему установки принимаем “врастяжку”, обеспечивая фиксацию опор и малую вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций (частота вращения вала 1073,4 ).Предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7207А (по ГОСТ 27365-87). Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Для роликовых конических однорядных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено по формуле: a=0.5[T (d D)e/3]=0.5[30.1 (40 94)0.37/3]=23.31 мм. Силы в зацеплении: Ft=1751H, Fa=1362H, Fr=491H, Значения консольных сил Fk, Н, на валах редукторов общемашиностроительного применения регламентированы ГОСТ 50891-96: Для входных валов редукторов Из условия равновесия вала находим: Расчет подшипников на статическую грузоподъемность: Определим эквивалентную статическую радиальную нагрузку Por.Предварительно выбираем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7207А. 1.Определяем реакции от сил на колесе. Вычисляем эквивалентные нагрузки: Эквивалентные нагрузки: Для выбранных подшипников: d=65 мм, D=120 мм => , По таблице 7.3 [1], выбираем f0=14.4; Рассчитаем коэффициент е осевого нагружения: Расчет подшипников на статическую грузоподъемность: Определим эквивалентную статическую радиальную нагрузку Por.Расчет выполнялся в программе APM Trans. В программе были заданы входные данные о нагрузке на выходном валу, межосевое расстояние ресурсе = 70мм, и материалах: колесо-бронза, червяк-сталь.

Оглавление

1.Введение, Постановка задачи.

2. Конструкция манипулятора.

2.1 Габариты несущих частей

2.2 Проверка направляющих на рабочую нагрузку.

2.2.1 Расчет вертикальной направляющей.

2.2.2 Расчет радиальной направляющей.

3. Расчет подшипников.

3.1 Выбор типа и схемы установки подшипников.

3.2 Расчет подшипников на быстроходном валу.

3.3 Расчет подшипников на тихоходном валу.

4. Расчет червяка и червячного колеса.

Фирма НПП «Гравитон» занимается выпуском автоматики для широкого спектра насосных систем. Приборы, выпускаемые этой фирмой, выполняются по концепции «Шкаф» (рис. 1). В связи с этим покупаются стандартные металлические шкафы Rittal и после дорабатываются для дальнейшей сборки.

В цикл обработки шкафа входит лазерная резка дверей, так как необходимы отверстия под вентиляцию и установку контроллера системы.

Рис. 1: Примеры продукции

На предприятии существует производственное помещение, где на данный момент установлен только станок лазерной резки, который управляется оператором.

По плану моего дипломного проекта, после модернизации участка данное помещение будет выглядеть следующим образом:

Рис 2.1 Помещение (Вид сверху)

В рамках своего дипломного проекта я проектирую роботизированный комплекс лазерной резки, который включает в себя конвейер, манипулятор, станок лазерной резки, контроллер зоны безопасности, систему технического зрения, устройство установа заготовок, и устройство управления системой. В рамках преддипломной практики я проектирую конструкцию манипулятора и рассчитываю его основные технические узлы.

Рис 2.2 Помещение (Вид слева)

Данный робот имеет три степени свободы, угловое перемещение на опорно-поворотном устройстве, линейное перемещение на радиальной стреле, и линейное перемещение на вертикальной стреле.

Кинематическая схема робота выглядит следующим образом:

Рис 3. Кинематическая схема

После анализа схемы и рабочего участка я пришел к выводу, что все приводы робота должны быть электрическими, так как необходимо управление роботом с обратной связью по положению и скорости.

В конструкции радиальной и вертикальной стрелы я использовал ШВП, угловое перемещение осуществляется за счет опорно-поворотного устройства.

Для упрощения и ускорения процесса проектирования было принято решение использовать готовые линейные направляющие фирмы Hiwin. манипулятор вал подшипник червячный