Лабораторная работа на тему: Изучение универсального промышленного робота ТУР 10

Лабораторная работа №4
Изучение универсального промышленного робота «ТУР-10»
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение особенностей конструкции, кинематики и элементов автоматизации робота «ТУР-10». Определение его технических характеристик.
2.НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Промышленный робот «ТУР-10» создан с применением мехатронных модулей второго поколения. Он относиться к роботам универсального типа, используемых для автоматизации основных технологических операций (сварка, сборка, и т.п.) и вспомогательных операций при обслуживании технологического оборудования. Техническая характеристика робота представлена в таблице 1.
Таблица 1- Техническая характеристика робота.
Число степеней подвижности 5
Номинальная грузоподъемность (включая захватное устройство), кг. 10
Система координат угловая
Вид привода электромеханический
Способ управления позиционный
Точность позиционирования, мм +/- 0.2
Тип управляющего устройства позиционное
Объем оперативной памяти, кадров 3000
Число одновременно управляемых движений по степеням движения 5
Максимальные скорости перемещения исполнительных органов робота, град/с:
Поворот вокруг вертикальной оси
Качение вертикального плеча
Качение горизонтального плеча
Сгибание кисти
Вращение кисти 90
90
90
90
180
Электрическое питание, кВт 3-х фазная сеть переменного тока, 380В
Масса манипулятора, кг.
230


Рисунок -1 –Общий вид робота «ТУР-10»
3.КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА «ТУР-10»
Рука робота в виде шарнирно-рычажного механизма с пятью степенями подвижности, позволяет перемещать рабочий орган (схват или инструмент) в любую точку рабочего пространства и ориентировать его произвольным образом в плоскости звеньев руки в пределах ограничений движения в сочленениях и передаточных механизмах (рис. 2).

Рисунок – 2 Рабочее пространство и размеры звеньев робота «ТУР-10»
()
ПР «ТУР-10» состоит из манипулятора, устройства числового программного управления УПМ-772, блока управления электроприводами и пневмопанели.
Манипулятор имеет следующие основные устройства (см. кинематическая схема, рис. 3): механизм поворота – 1, руку – 2, приводы электромеханические -3 ( Д1- Д5), механизмы уравновешивания – 4,5.

Рисунок 3 -Кинематическая схема манипулятора робота «ТУР-10»
Механизм поворота состоит из неподвижного основания -6 (рис. 2.1) и поворотной платформы. На основании установлен электромеханический привод с датчиком положения ДП1 типа ППК-15. Выходной вал привода при помощи компенсирующий муфты – 7, соединен с плитой поворотной платформы - 8. Вращение на датчик ДП1 передается от привода через зубчатую передачу (колеса 9 и 10) с передаточным отношением J = 15,6.
На поворотной платформе устанавливается рука – 2 и электромеханические приводы - 3. Рука манипулятора предназначена для перемещения исполнительного механизма (захватного устройства) в вертикальной плоскости по 4-м степеням подвижности. Рука содержит вертикальное звено -11 и шарнирно соединенное горизонтальное звено - 12. К горизонтальному звену крепиться механизм ориентации захвата (кисть), состоящий из механизма сгиба - 13 и механизма вращения – 14. Фланец механизма вращения служит для крепления захватного устройства или технологического инструмента.Каждое звено руки приводиться в движение от электромеханического привода через передаточное механизмы. Передача движения к вертикальному звену – 11 осуществляется кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из кривошипа – 15, закрепленного на выходном валу привода, шатуна – 16, рычага – 17.
Передача движения к горизонтальному звену – 12 осуществляется от привода Д3 через кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипа -18, закрепленного на выходном валу привода, шатуна -19 и Г- образного рычага -20. Г - образный рычаг 20 шарнирно установлен на оси, совпадающей с осью вращения вертикального звена и закрепленной на нем. Одним плечом рычаг соединен с шатуном 19, а другим – с тягой 21, шарнирно связанной с горизонтальным звеном 12. Оба кривошипно-шатунных механизма выполнены в виде шарнирных параллелограммов. Передача движения к механизму ориентации (сгиб и вращения) осуществляется с помощью цепных передач. Обе цепные П передачи выполнены идентично и содержат по две ветви. Вращение кисти производится через коническую передачу.

Рисунок 4 - Привод электромеханический
1-двигатель ПЯ250Ф; 2-редуктор волновой; 3-датчик ППК-15; 4-тахогенератор ТГП-2,5; 5-шкив; 6-вал входной; 7-шкив; 8-ремень зубчатый; 9-шпонка; 10-подшипник; 11-вал; 12 кулачок; 13-муфта; 14-гибкий подшипник; 15- гибкое колесо; 16-колесо жесткое; 17- корпус; 18- подшипники; 19-винты распорные.
На рисунке 4 показан электромеханический привод, используемый для перемещения звеньев манипулятора. Привод содержит электродвигатель 1 типа ПЯ – 250Ф (N = 250Вт, n =3000 об/мин), волновой редуктор -2, датчик положения -3 типа ППК- 15, тахогенератор – 4 типа ТГПЗ. Вращение к валу датчика передается от вала двигателя с помощью ременной зубчатой передачи, содержащий шкив 5, установленный на входном валу -6 редуктора, шкив-7, установленный на валу датчика и зубчатый ремень - 8 (m=1).
Волновой редуктор (передаточное отношение j= 102,5, номинальный момент М = 10 кГм) имеет ведущий вал – 6 соединенный с валом двигателя при помощи шпонки - 9 и другим концом опирается на подшипник -10. На входном валу с радиальным зазором закреплен кулачок -12 генератора волн, соединенный с валом, компенсирующий муфтой -13, обеспечивающий самоостанову генератора волн в процессе работы. На кулачке установлен гибкий подшипник -14, взаимодействующий с гибким колесом -15, ( Z = 205, m=0,4), находящимся в зацеплении в двух зонах с жестким колесом -16 (Z=207). Последний закреплен в корпусе -17.
Ведомым является гибкое колесо – 15. Оно соединено с выходным валом -11, который установлен в подшипниках -18 корпуса 17.
Механизмы уравновешивания предназначены для уравновешивания статических моментов от веса звеньев руки манипулятора. Уравновешивание горизонтального звена 12 (рис.4) производиться с помощью пружинного механизма 4, установленного на поворотной платформе. Усилие устанавливается поджатием пружины. Уравновешивание вертикального звена -11 производиться с помощью пружины сжатия 5.
Пружина 5 устанавливается в корпус с незначительным предварительным поджатием. Рабочее усилие ее выбрано из расчета уравновешивания статического момента, создаваемого звеньями при максимальном отклонении вертикального звена от вертикали.
В производстве робот используется в виде компьютеризированного комплекса "ТУР-10", который включает промышленный робот (ПР) "ТУР-10" с управлением от унифицированного устройства позиционного числового программного управления УПМ-772, предназначенного для управления ПР со следящими электромеханическими приводами замкнутого типа. В состав стенда входят персональная ЭВМ, шкаф управления и робот ТУР 10. (рис. 5).

Рисунок 5- Общий вид компьютеризированного комплекса ТУР-10.
1-монитор ЭВМ, 2- Системный блок ЭВМ, 3-Блок ШИП и устройства согласования, 4-Источник питания ШИП, 5- Автоматический выключатель силовой цепи ШИП, 6-Шкаф управления, 7-Приборы ШИП (U, I), 8-Автоматический выключатель стенда, 9-Механическая конструкция робота
4.Краткое описание позиционной системы управления УП-772
Унифицированное управляющее устройство УПМ-772 построено по принципу синхронного микропрограммного автомата с конечным числом состояний с жестким циклом управления, предназначенного для формирования микрокоманд управления в соответствии с алгоритмом управления устройством. Технические характеристики УПМ-772 приведены в таблице 2, структурная схема представлена на рис.2.1.
Реализация функций центрального управления и логической обработки информации осуществляется операционно-логическим блоком (рис.2.1). Обмен информацией между функциональными блоками устройства выполняются через шины А,В и С. В качестве программоносителя ( КНМЛ) , осуществляющий прием, хранение и выдачу требуемых программ по запросу из микропрограммного автомата управления. Буферное запоминающее устройство полупроводникового типа предназначено для оперативного хранения рабочей программы.
Формирование последовательностей импульсов, синхронизирующих функционирование устройства в целом, выдержек времени, а так же частот, необходимых для работы измерительной системы, осуществляется блоком синхронизации. Блок измерения обеспечивает цифровое измерение положений исполнительных органов ПР и соединен с кодовыми преобразователями перемещений типа ППК-15, преобразующие угловые перемещения вала в цифровой код.
Таким образом функции датчика обратной связи по перемещению выполняет преобразователь ППК-15 (техническая характеристика приведена в приложении 2), подсоединяемый к приводу исполнительного органа.
В качестве блока управления приводом используется функциональный цифроаналоговый преобразователь с элементами запоминания выходных напряжений, поступающих на привод. Управление скоростью движения исполнительных органов ПР при работе устройства по программе осуществляется путем изменения кода информации, поступающей на вход блока управления приводом.
Пульт управления предназначен для задания режимов работы, организации ручного ввода информации и ее цифровой индикации.
Блок отработки технологических команд предназначен для выдачи на исполнение технологических и вспомогательных команд, прием ответных сигналов, запросов на выбор программы и условий ее выполнения от объектов управления и ПР. Обмен технологической информацией с ПР и внешнем оборудованием осуществляется: выдачей команд по 19 каналам ( 15 команд с 4-мя сопровождающими признаками объектов); приемом ответных технологических сигналов – по 15 каналам; приемом запросов выбора программы от объектов управления – по 4 каналам.
Таблица 2-Технические характеристики управляющего устройства УПМ-772
Тип системы управления позиционный
Система отсчета в абсолютных величинах числовая
Число управляемых координат до 7
Метод программирования обучение
Тип управляемого привода следящий
Число временных выдержек на отработку технологических команд от 0 до 30
Характеристика разгона-торможения привода ступенчатая с числомступеней не менее 7, с регулировкой ступеней
Число скоростей перемещения 8 (с разгоном и замедлением)
Число степеней точности 3
Число задаваемых скоростей одновременно для координат 4
Программоносителькассетный накопитель на магнитной ленте (типа "Искра 005-33")
Память ОЗУ с объемом на 100 кадров программы
Число входных сигналов от всех объектов (сигналов условий) 32
Число технологических команд (команд обмена СПР и обслуживаемым оборудованием) 60
Потребляемая мощность, квАне более 1
Напряжение питание от сети трехфазного тока, В 380 (50Гц)