Дипломний проект
Маніпулятор. Аналіз кінематики і побудова робочої зони
Введення
Поява механічних маніпуляторів, а потім систем числового програмного керування (ЧПУ) привело до створення промислових роботів - програмованих маніпуляторів, призначених для різноманітних технологічних операцій.
Перші промислові роботи почали створювати в середині 50-х років XX століття в США. У 1954 році американський інженер Дж. Девол запатентував спосіб управління вантажно-розвантажувальним маніпулятором за допомогою змінних перфокарт, тобто отримав патент на робот промислового призначення. Разом з Д. Енгельберга в 1956 р він організував першу в світі компанію з випуску промислових роботів. Її назва «Unimation» (Юнімейшн) є скороченням терміну «Universal Automation» (універсальна автоматика).
У 1959 році фірма «Консолидейтед Корпорейшн» (США) опублікувала опис маніпулятора з ЧПУ, а в 1960-1961 рр. в американській пресі з'явилися перші повідомлення про маніпуляторах «Transferrobot» і «Eleximan», призначених для автоматизації складальних робіт. У 1962 році в США були створені перші в світі промислові роботи «Юнімейт» фірми Юнімейшн Інкорпорейд і «Версатран» фірми «АМФ Версатран». Їх схожість з людиною обмежувалося наявністю маніпулятора, що віддалено нагадує людську руку. Деякі з них працюють досі, перевищивши 100 000 годин робочого ресурсу.
Промисловий робот «Юнімейт» мав 5 ступенів рухливості з гідроприводом і двухпальцевое захватное пристрій з пневмоприводом. Переміщення об'єктів масою до 12 кг здійснювалося з точністю 1,25 мм. В якості системи управління використовувався программоносітель у вигляді кулачкового барабана з кроковим двигуном, розрахований на 200 команд управління, і кодові датчики положення. У режимі навчання оператор задавав послідовність точок, через які повинні пройти ланки маніпулятора протягом робочого циклу. Робот запам'ятовував координати точок і міг автоматично переміщатися від однієї точки до іншої в заданій послідовності, багаторазово повторюючи робочий цикл. На операції розвантаження машини для лиття під тиском «Юнімейт» працював з продуктивністю 135 деталей за годину при шлюбі 2%, тоді як продуктивність ручного розвантаження становила 108 деталей за годину при шлюбі до 20%.
Промисловий робот «Версатран», який мав три ступені рухливості і управління від магнітної стрічки, міг у обпалювальне печі завантажувати і розвантажувати до 1200 розпечених цеглин у годину. У той час співвідношення витрат на електроніку і механіку у вартості робота становило 75% і 25%, тому багато завдання управління вирішувалися за рахунок механіки; зараз же це співвідношення змінилося на протилежне, причому вартість електроніки продовжує знижуватися.
Пропонуються незвичайні кінематичні схеми маніпуляторів. Швидко розвиваються технологічні роботи, що виконують такі операції, як високошвидкісні різання, забарвлення, зварювання. Поява в 70-х рр. мікропроцесорних систем управління і заміна спеціалізованих пристроїв керування на програмовані контролери дозволили знизити вартість роботів в три рази, зробивши рентабельним їх масове впровадження в промисловості. Цьому сприяли об'єктивні передумови розвитку промислового виробництва.
Різні аспекти застосування промислових роботів розглядаються, як правило, в рамках типових проектів промислового виробництва: виходячи з наявних вимог, вибирається оптимальний варіант, в якому конкретизований необхідний для даної задачі тип роботів, їх кількість, а також вирішуються питання інфраструктури харчування (силові підводки, подача охолоджувальної рідини - у разі використання рідинного охолодження елементів оснащення) та інтеграції у виробничий процес (забезпечення заготовками/напівфабрикатами і повернення готового продукту в автоматичну лінію для передачі наступної технологічної операції).
Промислові роботи у виробничому процесі здатні виконувати основні і допоміжні технологічні операції.
До основних технологічних операцій належать операції безпосереднього виконання формоутворення, зміни лінійних розмірів заготовки та ін.
До допоміжних технологічним операціям ставляться транспортні операції в тому числі операції по завантаженню і вивантаженню технологічного обладнання.
Серед найпоширеніших дій, виконуваних промисловими роботами, можна назвати наступні:
завантаження/розвантаження технологічних машин, верстатів;
маніпулювання деталями (наприклад: укладання, сортування, транспортування і орієнтація);
переміщення деталей і заготовок від верста...
