Автоматизация и моделирование технологического процесса (стр. 2 из 4)
По характеру крепления к руке ПР все ЗУ делят на: несменяемые, сменные, быстросменные, пригодные для автоматической смены.
Все захватные устройства приводятся в действие специальным устройством – приводом.
Привод – это система (электрическая, электромеханическая, электропневматическая и др.), предназначенная для приведения в движение исполнительных механизмов автоматизированных технологических и производственных машин.
Основные функции привода: усилие (мощность, крутящий момент), скорость (набор скоростей, диапазон скоростей); способность сохранять заданную скорость (усилие, крутящий момент) в условиях изменения нагрузки; быстродействие, конструктивная сложность; экономичность, стоимость, габариты, масса.
Основные требования, предъявляемые к приводам. Привод должен:
1) соответствовать по всем основным характеристикам заданному ТЗ;
2) позволять электрическое дистанционное автоматическое управление;
3) быть экономичным;
4) иметь малую массу;
5) обеспечивать простое согласование с нагрузкой.
По виду используемой силовой энергии различают приводы: электрический, пневматический, гидравлический механический, электромеханический, комбинированный.
В пневматических приводах используется энергия сжатого воздуха с давлением около 0,4 МПа, получаемого от цеховой пневмосети, через устройство подготовки воздуха.
1.2.1 Техническое задание на проектирование устройства
На стадии технического задания определяется оптимальное структурно-компоновочное решение и составляются технические требования к оснастке:
1) наименование и область применения – приспособление для установки ЭРЭ на печатную плату;
2) основание для разработки – задание на ККП;
3) цель и назначение оснастки – повысить уровень механизации и автоматизации технологической операции;
4) источники разработки – использование опыта внедрения средств технологического оснащения в отрасли;
5) технические требования:
a) количество ступеней подвижности не менее 5;
b) наибольшая грузоподъемность, Н 2,2;
c) статическое усилие в рабочей точке оснащения, Н не более 50;
d) наработка на отказ, ч, не менее 100;
e) абсолютная погрешность позиционирования, мм +0,1;
f) скорость движения с максимальной нагрузкой, м/с: - по свободной траектории не более 1; - по прямолинейной траектории не более 0,5;
g) рабочее пространство без оснащения сферическое с радиусом 0,92;
h) привод захватывающего устройства пневматический;
6) требования техники безопасности ГОСТ 12.1.017-88;
7) срок окупаемости 1 год .
1.2.2 Описание конструкции и принцип работы промышленного робота РМ-01
Промышленный робот (ПР) РМ-01 используется для выполнения разнообразных операций складывания, монтажа, сортировки, упаковки, загрузки - разгрузки, дуговой сварки и т.д. Общий вид робота представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Промышленный робот РМ-01
Манипулятор робота имеет шесть ступеней подвижности. Звенья манипулятора соединяются одна с одной с помощью суставов, которые имитируют локтевой или плечевой сустав человека. Каждое звено манипулятора приводится в действие индивидуальным электродвигателем постоянного тока через редуктор.
Электродвигатели оснащены электромагнитными тормозами, что позволяет надежно затормозить звенья манипулятора при отключении питания. Этим обеспечивается безопасность обслуживания робота, а также возможность перемещения его звеньев в ручном режиме. ПР РМ-01 имеет позиционно-контурную систему управления, которая реализована микропроцессорной системой управления «СФЕРА-36», построенная за иерархическим принципом.
«СФЕРА-36» имеет два уровня управления: верхний и нижний. На верхнем уровне решаются такие задачи:
- расчет алгоритмов планирования траектории движения захвата манипулятора и подготовка программ движения каждого его звена;
- логическая обработка информации о состоянии устройства, из которых состоит роботехнический комплекс, и соглашение работы в составе РТК;
- обмен информацией с ЭВМ более высокого уровня;
- диалоговый режим работы оператора с помощью видеотерминала и клавиатуры;
- чтение-запись, долгосрочное сохранение программ с помощью НГМД;
- ручной режим управления манипулятором с помощью пульта ручного управления;
- диагностика работы системы управления;
- калибровка положения звеньев манипулятора.
На нижнем уровне управления решаются задачи обработки звеньями манипулятора заданных движений, которые формируются на верхнем уровне. Отработка программных положений осуществляется при заданных параметрах (скорость, ускорение) с помощью цифровых электромеханических модулей, которые приводят в движение звенья манипулятора. Система управления состоит с таких приборов: модуля центрального процессора (МЦП); ОЗУ; ПЗУ; модуля аналогового введения (МАВ), куда подаются сигналы от потенциометрических датчиков грубого вычислительного положения; модуля последовательного интерфейса (МПИ); модуля ввода-вывода (МВВ); модуля связи (МС).
Обмен информацией между модулями верхнего уровня выполняется с помощью системной магистрали.
Нижний уровень управления имеет:
- модули процессора привода (МПП);
- модули управления приводом (МУП).
Количество модулей МПП и МУП соответствует количеству звеньев манипулятора и равно 6. МПП соединяется с модулем связи с помощью системных магистралей. Управление электродвигателями звеньев манипулятора выполняется с помощью транзисторных широтно-импульсных преобразователей (ШИП), которые входят в состав блока питания (БП). МЦП выполнен на базе микропроцессора К1801 и имеет:
- однокристальный процессор;
- регистр начального запуска;
- системную ОЗУ, ёмкостью 3216 – разрядных слова; системную ПЗУ, ёмкостью 2х16 – разрядных слова;
- резидентную ПЗУ, ёмкостью 4х16 – разрядных слова;
- программируемый таймер.
Быстродействие МЦП характеризуется такими данными:
- суммирование при регистровом средстве адресации – 2.0 мкс;
- суммирование при посредственно-регистровом средстве адресации – 5.0 мкс;
- умножение с фиксированной запятой – 65 мкс.
Панель оператора предназначена для выполнения операций включения и отключение ПР, для выбора режимов его работы.
Основными элементами панели есть:
- переключатель сетевого питания (СЕТЬ);
- кнопка аварийного отключения (.АВАРИЯ). Сетевое питание выключается при нажатии кнопки. Возвращение кнопки в начальное положение осуществляется поворотом ее за часовой стрелкой;
- кнопка включения питания системы управления (СК1);
- кнопка отключения питания системы управления (СК0);
- кнопка включения питания привода (ПРИВОД 1). Нажимом кнопки
включается питание привода, одновременно с этим разблокируется электромагнитные тормоза двигателей;
- кнопка отключения питания приводов (ПРИВОД 0);
- переключатель выбора режима. Имеет три положения РОБОТА, ОСТАНОВКА, РЕСТАРТ. В режиме РОБОТА система работает нормально. В режиме ОСТАНОВКА выполнение программы остановится в конце поточного шага.
Переведение переключателя к режиму РОБОТА приведет к продолжению выполнения программы к началу следующего шага. Режим РЕСТАРТ используется для повторного запуска выполнения программы пользователя с первого ее шага;
- кнопка автоматического запуска (АВТОСТАРТ). Нажатие кнопки приводит к запуску системы так, что робот начинает выполнять программу без задачи команд из клавиатуры. Нажатие кнопки выполняется после включения питания СК. Активизация режима осуществляется после включения ПРИВОД 1.
Пульт ручного управления используется для позиционирования манипулятора при обучении и программировании. Пульт обеспечивает 5 режимов работы:
- управление манипулятором от ЭВМ (СОМР);
- ручное управление в основной системе координат (WORLD);
- ручное управление за степенями подвижности (JOINT);
- ручное управление в системе координат инструмента (ТООL);
- отключение приводов мер подвижности (FREE).
Выбранный режим идентифицируется сигнальной лампочкой.
Скорость движения манипулятора регулируется с помощью кнопок «SPEED», «+», «-».Для сжатия и разжатия захватывающего устройства манипулятора используются кнопки «CLOSE» и «ОРЕN».
Кнопка "SТЕР" служит для записи координат точек при задаче траектории перемещения. Кнопка "ОСТАНОВ", расположенная на торце пульта ручного управления, предназначена для прерывания выполнения программы с отключением питания приводов. Используется для остановки движения в нормальной ситуации. Кнопка "ОFF" имеет аналогичное назначение, как и "ОСТАНОВ". Разность заключается в том, что питание приводов манипулятора не выключается.
Перемещение суставов манипулятора с помощью пульта ручного управления осуществляется в трех режимах: JOINT, WORLD и ТООL.
В режиме JOINT (выбирается соответствующей кнопкой на пульте управления) пользователь может руководить непосредственно перемещением отдельных звеньев манипулятора. Этим перемещением отвечают пары кнопок «-» и «+» соответственно каждому звену манипулятора (т.е. колона, плечо, локоть, и три движений захвата).
В режиме WORLD осуществляется фактически фиксация относительно основной системы координат и перемещение в отдельных направлениях этой системы (соответственно Х,Y,Z).
Следует отметить, что работа в режиме WORLD может осуществляться на малых скоростях, чтобы исключить попадание в границе руки пространства робота. Также укажем, что перемещение обеспечивается автоматически с помощью одновременно всех звеньев манипулятора.
Режим ТООL обеспечивает перемещение в активной системе координат.
12-разрядный строчный индикатор предназначен для вывода информации о режимах работы и ошибки:
-NОКІА АОХ - высвечивается краткосрочное при запуске;
-ARMPWROFF - питание приводов манипулятора отключено;