Розроблення та дослідження промислового робота для подачі заготовок до верстата з ЧПК
Автор: Омельчук Валентин Валерійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи детально розглянуто існуючі конструкції промислових роботизованих систем провідних світових виробників: KUKA, Columbia Machine, Mollers North America, Ouellette Machinery Systems, American-Newlong, Frain Industries, Swamiali Automation, Yaskawa, Gridbots Technologies Private Limited, Kawasaki тощо. Проведено порівняльний аналіз техніко-експлуатаційних показників існуючих промислових роботів. Особливу увагу приділено їх конструктивним і функціональним особливостям, які в значній мірі залежать від виду виконуваних операцій. Наведено базові класифікаційні ознаки промислових роботів: за характером виконуваних робіт; за ступенем спеціалізації; за способом управління; за областю застосування; за вантажопідйомністю; за кількістю ступенів вільності; за мобільністю; за конструктивним виконанням; за координатною системою переміщення; за типом силового приводу; за видом управління; за способом програмування; за швидкодією; за точністю рухів тощо. Проведено огляд найбільш поширених конструкцій схоплювачів промислових роботів. Встановлено базові вихідні дані, які беруться до уваги під час розрахунку і конструювання схоплювача. Наведено основні класифікаційні ознаки схоплювачів: за типом виконавчих механізмів; за вантажопідйомністю; за формою і габаритами переміщуваних об’єктів тощо. За результатами проведеного огляду поставлено завдання розрахунку і проектування промислового робота для подачі заготовок до верстата з ЧПК. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи розглянуто загальну компоновку автоматизованого комплексу обробки циліндричних заготовок на базі верстата з ЧПК. Комплекс складається з верстата з ЧПК виробництва фірми HAAS, на якому відбувається токарна обробка циліндричних заготовок; промислового робота з прямокутною системою координат, який здатен переміщатися вздовж напрямної; магазину необроблених циліндричних заготовок; ящика для складання оброблених циліндричних деталей типу вал (вісь, шпилька тощо). Основним завданням промислового робота в даному випадку є захоплення заготовки з магазину та встановлення її в трьохкулачковий патрон верстата з ЧПК. Після завершення токарної обробки деталі, робот відвантажує її у приймальний лоток. Запропоноване конструктивне виконання промислового робота. Робот складається з основи (колони), яка має можливість рухатися вздовж горизонтальних напрямних за допомогою рейкової передачі з використанням привідного механізму. Останній складається з електродвигуна та клинопасової передачі, на веденому валу якої встановлюється зубчасте колесо рейкової передачі. Вздовж вертикальних напрямних, приєднаних до вертикальної колони робота, має можливість переміщатися телескопічна рука маніпулятора. Для забезпечення руху руки маніпулятора використано передачу «гвинт-гайка», обертовий момент до гвинта якої передається від крокового електродвигуна через зубчастопасову передачу. До кінця маніпулятора приєднується схоплювач. З метою обмеження потужності привідного електродвигуна вертикального переміщення маніпулятора, у конструкції робота використано противагу, яка з’єднується з маніпулятором двома канатами, перекинутими через систему блоків, розміщених у верхній частині колони робота. Схоплювач промислового робота фіксується на валу руки маніпулятора через фланець. Одна з губок схоплювача є нерухомою, тоді як інша губка має можливість переміщатися вздовж напрямних за допомогою роликів. У приводі губки використано передачу «гвинт-гайка» з приводом від крокового електродвигуна. Губки схоплювача виконані таким чином, щоб мати можливість захоплювати циліндричні заготовки діаметром до 30 мм та позиціонувати їх в трьохкулачковий патрон токарного верстата з ЧПК.Виконано кінематичний аналіз маніпулятора; за результатами розв’язання прямої задачі кінематики маніпулятора виведено аналітичні залежності для опису руху схоплювача за заданими законами зміни узагальнених координат; проведено чисельне та імітаційне моделювання руху маніпулятора в програмних продуктах MathCad та SolidWorks; побудовано відповідні траєкторії руху схоплювача та зроблено висновки про задовільну збіжність результатів чисельного й імітаційного моделювання та про коректність виведених аналітичних залежностей для опису руху маніпулятора. Виконано проектний розрахунок рейкової передачі у приводі горизонтального переміщення промислового робота. Обґрунтовано геометричні параметри зубчастого колеса і рейки. Розраховано необхідний кут повороту колеса для забезпечення максимального переміщення робота вздовж рейки. Об’єкт розроблення і дослідження – мобільний промисловий робот для подачі заготовок до верстата з ЧПК. Предмет розрахунку і дослідження – конструктивні параметри промислового робота; кінематичні параметри руху маніпулятора. Мета роботи – розроблення конструктивного рішення і дослідження окремих техніко-експлуатаційних параметрів функціонування мобільного промислового робота для подачі заготовок до верстата з ЧПК. Ключові слова – маніпулятор, схоплювач, верстат з ЧПК, кінематичний аналіз, імітаційне моделювання, промисловий робот.