Přílohy ke studijní opoře Roboty a pružné výrobní systémy. Ukázka antropomorfního robotu pro svařování od firmy CLOOS (ROMAT 310)

Roboty a pružné výrobní systémy - přílohy

VUT v Brně, FSI, ÚVSSR

Přílohy ke studijní opoře Roboty a pružné výrobní systémy Ukázka antropomorfního robotu pro svařování od firmy CLOOS (ROMAT® 310)

1



Ukázka antropomorfního a kartézského robota od firmy ABB (IRB 3200 a IRB 8000 series)

2



Ukázka pneumatického manipulátoru od firmy KOVOPOL SP (MP 02)

3



Ukázka kartézského robotu od firmy VUKOV, Prešov

4



Elektromotory Řada střídavých servomotorů TYPU M Střídavé servomotory typu M jsou šestipólové synchronní motory s permanentními magnetry typu SmCo na rotoru a třífázovým vinutím spojeným do hvězdy ve statoru. Motory jsou určeny pro elektrické pohony pracují s širokým rozsahem regulace otáček (1 : 1000 i více). Napájení časově sinusovým proudem z transtorového měniče se stejnosměrným napětím mezilehlého obvodu 310 V. Poloha a rychlost rotoru se vyhodnocují pomocí vestavěného resolveru.

Charakteristika základního provedení: • • • • • • • • • •

řada motorů má 5 typových velikostí rozsah klidových momentů od 0,18 do 50 Nm motory jsou mechanicky dimenzovány na otáčky nmax tvar motorů – přírubový IM 3031 (IM B5) krytí IP 54, chlazení IC 00-41 přípustná teplota okolí + 5 až +40 ºC třída tepelné odolnosti izolace F kostra motorů hliníková s hladkým povrchem motory mají vestavěná čidla tepelné ochrany připojení k měniči dvěma konektory

Přednosti střídavých servomotorů: • •

• •

malé rozměry a nízké momenty setrvačnosti rotorů značná přetížitelnost v dynamických stavech − momentová až šestinásobná − proudová až sedminásobná v přerušovaném chodu S3 25% lze zvýšit zatěžovací momenty přibližně na dvojnásobek hodnot pro trvalý chod S1 vysoká životnost a provozní spolehlivost, minimální nároky na údržbu

5



Technická data

Použití servomotorů: Ve všech pohonech s mimořádnými nároky na regulační dynamiku a přesnost v oblasti posuvů obráběcích strojů, pružných obráběcích center a pohybových os robotů a manipulátorů. Zvláštní vybavení a provedení: motor s klidovou brzdou (K1) provedení se svorkovými nebo s vývodními kabely provedení s drážkou na hřídeli zvýšený stupeň krytí vinutí motoru pro jiné napětí stejnosměrného mezilehlého obvodu jmenovité otáčky v rozsahu od 2000 do 9000 min-1

6



7



Řada střídavých servomotorů TYPU S Střídavé servomotory typy S jsou bezkartáčové šestipólové synchoronní motory s permanentními magnety ze vzácných zemin na rotoru a třífázovým vinutím spojeným do hvězdy statoru. Vyznačují se krátkou osovou délkou. Jsou určeny pro provoz v příčné ose při napájení z elektronického měniče se sinusovým výstupním proudem. Čidlem pro řízení komutace proudů v měniči a zpětnou vazbu otáčkové a polohové regulační smyčky je resolver, který je integrován v motoru.

Charakteristika základního provedení: • • • • • • • • • • •

řada motorů má 4 typové velikosti s momenty 0,8 až 11 Nm vinutí pro napětí stejnosměrného mezilehlého obvodu 310 V jmenovité otáčky nN = 5000 a 3000 min-1 max. otáčky nmax = 9000 a 6000 min-1 tvar motorů je přírubový IM 3031 (IM B5) krytí IP 54, chlazení IC 0-41 přípustná teplota okolí + 5 až + 40 ºC třída tepelné izolace F kostra motorů hliníková s hladkým povrchem motory mají vestavěná čidla tepelné ochrany propojení s měničem zajišťují dva konektory

Přednosti střídavých servomotorů: malé rozměry anízké momenty setrvačnosti rotorů značná přetížitelnost v dynamických stavech v přerušovaném chodu S3 25% lze zvýšit zatěžovací momenty přibližně na dvojnásobek hodnot pro trvalý chod S1 vysoká životnost a provozní spolehlivost, minimální nároky na údržbu

Technické parametry

Použití servomotorů: Ve všech vysoce dynamických a přesných pohonech, především v oblastech vyžadujících krátké osové délky motoru (náhrada diskových motorů). Zvláštní vybavení a provedení: • motor s klidovou brzdou (K1) • provedení hřídele s drážkou pro pero • zvýšený stupeň krytí • vinutí motoru pro jiné napětí mezilehlého obvodu -1 • jmenovité otáčky v rozsahu od 2000 do 9000 min • provedení se zvýšenou soustředností a kolmostí příruby 8



Řada stejnosměrných motorů MDJ – xxx – x – x – x

Typové označení M motor D diskový J jednosměrný xxx výkon motora ve W x – tvar příruby S – čtvercová K - kruhová x – možnost připojení příslušenství 0 – bez tachodynama a selsynu 1 – selsyn 2 – tachogenerátor a selsyn 3 – tachodynamo a selsyn 4 – inkrementální snímač 5 – tachodynamo 6 – tachodynamo a inkrementální snýmač x – vybavení brzdou 0 – bez brzdy 1 – s brzdou

9



Technické parametry motorů Parametr

TYP MOTORA MJD 400 750 1,27 2,38

Jmenovitý moment [Nm]

100 0,32

180 0,57

Jmenvité otáčky [1/min]

3000

3000

3000

3000

3000

Jmenovitý výkon [W]

100

180

400

750

1500

Jmenovité napětí [V]

15

40

40

68

90

Jmenovitý proud [A]

13

6

14

15

21

Max. proud při zabrzdění rotora [A] Max. impulzní proud [A] Max. impulzní moment [Nm] Max. otáčky [1/min]

13

6

14

15

21

75

35

85

110

150

2,4

3,5

8,92

2,15

3,75

4000

4000

4000

4000

4000

Odpor kotvy [Ohm]

0,285

0,45

0,285

0,275

0,18

Proud naprázno [A]

1,9

1

1,7

2,2

2,3

Konstanta indukovaného napětí [V/1000/min] Konstanta tlumení [Ncm/1000/min] Moment setrvačnosti 2 [Kgcm ] Otáčková konstanta[1/min/Ncm] Indukční kotvy [ H]

3,3

11,3

11

21

28

1

2

4,8

11

19,5

3

1,2

4

14

32

40

11

4,5

1,25

0,36

80

75

80

100

16

Elektromechanická časová 12 konstanta [ms] Moment stat. tření [Ncm] 3,3

13,2

18

17,5

2,3

4

10

19

Momentová [Ncm/A] Zažížení

11

10,5

19,6

25

konstanta 3,2

1500 4,77

S1

Hmotnost motora [kg]

2,8

3

5,5

11

18

Účinnost [%]

58

77

75

80

81

Dovolená max. síla [N]

150

180

200

330

500

Dovolená radiální síla [N]

200

220

260

450

650

B+T+S B+S 15,7 13,9

B+S

Krytí/třída izolace

IP 44/F

Příslušenství kopaktní T + S B+S jednotky Hmotnost komp. jednotky 5,8 5,6 [kg] Poznámka: B - brzda, T – tachodynamo, - selsyn

T+S B+S 9,0 8,6

10

22



Technické parametry tachodynama TJD - 115 Jednotka [V/1000/min] [1/min] [1/min] [%] [%] [%] [%] [kgcm2] [kg]

Tachodynamo Induktované napětí při otáčkách 1000/min Jmenovité otáčky Max. otáčky Tolerance výstupního napětí Odychylka pravo-levotočivosti Zvyškové zvlnění Linearita Moment setrvačnosti Hmotnost

TJD – 115 6 3000 4000 - 0; + 5 + 1,5; - 1,5 3 0,05 1,1 1,2

Technické parametry brzd [Nm] [A] [V] [ms] [ms] [kgcm2]

0,63 0,63 0,43 24 10 20 0,084

Typ brzdy 1,3 2,4 1,3 2,4 0,41 0,41 24 24 15 25 40 60 0,29 0,97

[mm] [mm]

74 37

89 33

110 36

110 36

[kg]

0,81

0,845

1,34

1,34

Jednotka

Parametr Klidový brzdný moment Jmenovitý proud Napájecí napětí js. Max. zapínací čas Max. vypínací čas Moment setrvačnosti Rozměry • průměr • délka Hmotnost

11

4,8 4,8 0,6 24 50 100 0,97



Ukázka kompaktní jednotky MJD 400-K11

12



Hydromotory a hydraulické komponenty Axiální pístové hydromotory MA V = 18; 40; 78 cm3/ot TP: 19/4/81/03 – 0881 pn = 6,3 MPa nn = 6 až 2500 min-1 JKPOV: 336 331 501 (509)

Určení a použití Hydromotory označení MA lze s výhodou použít všude tam, kde je požadována v širokém rozsahu plynulá regulace otáček. Výhodu je malý zastavěný prostor při dostatečně velkém výkonu, krátká doba rozběhu, doběhu, reverzace, jež je dána malým momentem setrvačnosti a tvrdosti při širokém regulačním rozsahu. Řez hydromotorem MA

13



Miniaturní elektromagnetické rozvaděče RSE1-04 Dn = 04 pmax = 32 MPa Qmax = 16; 20 dm3 . min-1 • •

•

• • •

4/3, 4/2 a 3/2 rozváděče šoupátkové konstrukce s ovládáním elektromagnetem stejnosměrné elektromagnety s jádry pracujícími v oleji – viz katalogový list THV 9001 konektorové nástrčky pro různá stejnosměrná a střídavá napětí: jejich připojovací rozměry podle normy DIN 43650 nouzová ruční ovládání připojovací rozměry podle ISO 4401 připojovací desky – viz katalogový list THV 0001

Popis konstrukce a funkce Rozváděč má stavebnicovou konstrukci: skládá se z tělesa, v němž je uloženo válcové šoupátko, z jednoho nebo dvou tlačných elektromagnetů a vratných pružin. Rozvaděče třípolohové mají vždy 2 elektromagnety a 2 středící pružiny. Rozvaděče dvoupolohové mají buď 1 elektromagnet a vratnou pružinu nebo 2 elektromagnety a aretaci – impulsní provedení. Elektromagnety jsou stejnosměrné – pro několik velikostí stejnosměrného napětí. Při napájení střídavým proudem je nutné použít konektorovou nástrčku s vestavěným dvoucestným usměrňovačem! Kryt konektorové nástrčky je otočný po 90º. Montážní poloha je libovolná, pouze provedení RSE1-042 J 15 a RSE1-042 J 75 doporučujeme montovat do vodorovné polohy. Propojení Z11, C11, H11, P11, Y11, L11 a B11: rozváděcí šoupátko je drženo ve střední poloze 0 pružinami (4, 5). V této poloze zajišťuje tvar šoupátka propojení případně uzavření vývodů P, A, B, T dle polohy, označené v symbolu 0. Při sepnutí elektromagnetu (1) se jádro magnetu, kolík (6) a šoupátko (3) přesune vpravo – nastane propojení vývodů dle polohy označené v symbolu 1. Při rozepnutí elektromagnetu (1) vrátí pružina (5) šoupátko (3), kolík (6) i jádro magnetu zpět do polohy 0.Při sepnutí elektromagnetu (2) se šoupátko přesune vlevo a zajistí průtok dle polohy označené v symbolu 2.

14



Škrtící ventil VS1; VSS1 Dn = 6 mm TP 124-21-19-461/78 pmax = 25 MPa Qn = 6,3; 12; 16; 22 dm3/min JKPOV 336 533 50

Určení a použití Škrtící ventily Dn06 jsou určeny převážně pro použití v řídících obvodech a por spojité řízení rychlosti a otáček hydromotorů. Škrtící ventily VS1-06 a VSS1-06 jsou určeny pro řízení průtoku nebo tlaku. Mohou být zapojeny na vstupu, výstupu nebo paralelně vzhledem k hydromotoru. Třícestných ventilů VSS1-306 se používá v zapojení na vstupu hydromotoru. Škrtící ventily se stabilizací tlakového spádu jsou určeny pro přesné řízení průtoku se zajištěním konstatního průtoku nezávisle na vstupním, případně výstupním tlaku. Dvoucestné ventily /206/ provedení B a C mají vestavěn obtokový jednosměrný ventil. Připojovací rozměry stykových ploch montážních desek a vrchních stykových ploch ventilu jsou řešeny pro vertikální modulová sdružování. Připojovací rozměry škrtícího ventilu VS1-06 a VSS1-06 odpovídají CETOP 3 – RPH 35, DIN 24 340, IS0/DIS 6263 a doporučení RS 4015-73.

15



Stavebnicové agregáty Sa3 40, Sa 63 Q = 8 - 31,5 dm3/min Technické podmínky Z 00-19-82/0582 pmax = 16 MPa P = 1,5 – 5,5 kW JKPOV 336 755 501

Popis Stavebnicové hydraulické agregáty SA3-40; 63 jsou dodávány v řadě variant základního zapojení a vybavení řídícími prvky. Koncepce agregátů umožňuje dodatečnou změnu některých parametrů, zejména ve vybavení řídícími prvky. Zdrojem tlakové energie je zubový hydrogenerátor doplněný tlakovým ventilem ve funkci přepuštěcího, odlehčovacího nebo pojišťovacího ventilu. Funkce tlakového ventilu je určena provedením agregátu (viz popis funkce). Provedení s přerušovaným chodem hydrogenerátoru s tlakovým odlehčováním přináší, při dodržení určitých aplikačních pravidel, značné úspory elektrické energie. Koncepce základního bloku s vývody tlakového oleje a přípojkami odpadu umožňuje montáž řídících prvků v podélném a výškovém sdružení. kombinace prvků je určena potřebou odběratele. Součástí základního provedení je filtr oleje v odpadní větvi, kombinovaný s filtrem vzduchu a nalévací zátkou, a přepínač měřících míst manometru. Sourtiment sériové výroby je určen výběrem nejčastějších požadavků.

16



Rozměrový náčrt tlakového zdroje sa3 – 63

17



Pneumatické motory a komponenty Přímočaré motory – pneumatické válce1 Pneumatické válce, které se označují jako pracovní prvky, umožňují jednoduchým způsobem převádět vstupující energii na přímočarý pohyb.

Provedení Jednotlivé druhy pneumatických válců se rozlišuje podle způsobu jakým se dosahuje pístu v jednom popřípadě druhém směru. Jednočinné válce Jednočinné válce s vnitřní (vestavěnou) pružinou pracují jen s jedním přívodme stalčeného vzduchu. Při odvzdušnění pracovního prostoru se pístnice působením vestavěné pružiny vrací zpět do výchozí polohy. Jednočinné válce se používají především pro upínání, podávání a zalisování součástí apod. Dvojčinné válce U těchto válců je pohyb pístnice v obou směrech vyvozován stlačeným vzduchem. Používají se v takových případech, kde se vykonává práce v obou směrech pohybu. Rozdělují se na válce: s jednostrannou pístnicí - Síla při zpětnéj pohybu je menší než při vysouvání pístnice o hodnotu danou součinem velikosti průřezu pístnice a pracovního tlaku. s průchozí pístnicí - U válců tohoto provedení je síla stejná v obou směrech pohybu. Průřez pístu je na obou stranách stejně velký. vícepolohové válce - Tvoří dva popřípadě více spojených válců. Tímto způsobem se dosahuje více než dvou definovaných poloh. Počet poloh je určen mocninou 2n, kde n je počet spojených válců (např. pro 2 válce jsou 22 = 4 dosažitelné polohy). tandemové – Válec je sestaven ze 2 nebo více válců v jeden celek. Tímto provedením se dosahuje při stejném průměru zvětšení činného průřezu a tím i výsledné síly. Motor s kývavým pohybem U tohoto provedení se převádí prostřednictvím mechanického převodu přímočarý pohyb pístnice na výstupní kývavý pohyb. Bezkontaktní snímání polohy pístu Válce tohoto typu jsou vyráběny v jednočinném i dvojčinném provedení. Na pístu je umístěn permamemtní magnet a prostřednictvím jeho magnetického pole se ovládá spínač. Na válci může být umístěn jeden popřípadě i více spínačů. Spínače se montují na lišty nebo na upevňovací tyčky. Spínače umožňují bezkontaktní registraci jednak koncových poloh pístu popřípadě i mezipoloh. Spínače, které mají buď pneumatický nebo elektrický výstupní signál, jsou rozměrově stejné a mohou být tedy společně instalovány na jdenotných upevňovacích prvcích.

Tlumení koncových poloh Před koncem zdvihu je třeba snížit rychlost pohybujících se hmot tak, aby nedocházelo k tvrdým nárazům v úvratích. Jinak by mohlo dojít k poškození nejen válce ale i dalších součástí a mechanismů. Válce FESTO mohou být dodány s oboustranným nastavitelným tlumením podle typu od průměru pístu 25 mm (typové označení PPV). Menší válce jsou vybaveny tlumícími kroužky.

Rychlost pohybu pístu S ohledem na fysikální vlastnosti stlačeného vzduchu jsou rychlosti pohybu pístu velmi vysoké (max. 1 m/s). Rovnoměrný pohyb a rychlosti menší než 20 mm/s jsou dosažitelné jen pneumohydraulicky, mechanicky nebo hydraulicky.

1

Výtah z katalogu firmy FESTO

18



Technické parametry Údaje jako je připojení, pracovní tlak, síla jsou uvedeny v příslušných tabulkách. Rozsah teploty pro válce TESTO: - 20 až + 80 ºC, kromě membránových válců – typ AV-32-2, AV-60-2. Válce FESTO jsou tvořeny trubkou z korozivzdorné oceli nebo mosazi, pístnicí z nerezové oceli, těsněním (PERBUNAN) a samomazným vodícím pouzdrem.

Pneumatické veličiny Technické údaje Údaje jako přípojka, provozní tlak, jmen. světlost a jmen. průtok jsou uvedeny v jednotlivých tabulkách. Ovládácí síla síla k ovládání prvku při provozním tlaku 6 bar Provozní tlak (rozsah, také zkráceně tlak). Rozsah mezi nejmenším požadovaným a největším dovoleným tlakem pro bezpečný provoz prvku nebo systému. Tento tlakový rozsah se označuje v pneumatice také jako pracovní tlak. Jednotka: bar, Pa (Pascal) 1 bar = 100 000 Pa Hodnoty tlaku vyjadřují přetlak vzhledem k atmosferickému tlaku. Jmenovitá světlost Nejmenší průměr v hlavním kanále ventilu. Je udávána v mm. Jmenovitý průtok Objemová hodnota proudu přepočítaná na atmosférický tlak v e/min, měřená na prvku při vstpním tlaku 7 bar a vystupním tlaku 6 bar při teplotě + 20 ºC (přepočítáno na podmínky 1,013 bar a 0 ºC) Čas sepnutí (spínací čas) Čas od vstupu ovládacího signálu do okamžiku stoupnutí tlaku na 90 % jmenovitého tlaku, měřeno na výstupu ventilu při střední teplotě + 20 ºC a při provozním a ovládacím tlaku 6 bar. Čas pro rozepnutí: čas od vstupu signálu do okamžiku poklesu tlaku na 10 % jmenovitého tlaku (u ventilu 2/2 až k začátku poklesu tlaku) měřeno na výstupu ventilu při střední teplotě + 20 ºC a při provozním a ovládacím tlaku 6 bar. Ovládací (řídící) tlak (rozsah) Rozsah mezi nejnižším požadovaným a nejvyšším dovoleným tlakem pro správnou funkci prvku nebo systému. Provozní teplota (rozsah) rozsah teploty okolí a teploty media, v kterém je možná činnost prvku nebo celého systému. U ventilů FESTO je – 10 ºC až + 40 ºC Elektromagnetické ventily: teplota okolí: - 5 až + 40 ºC teplota media: - 10 až + 60 ºC

19



Mechanické komponenty Recirkulační kuličkové šrouby Princip Konstrukce a kinematický princip kuličkových šroubů je zřejmý z obrázku

Konstrukce recirkulačního šroubu s kuličkovým závitem se dvěma maticemi (1 – šroub, 2 – kuličková matice s přírubou, 3- matice, 4 – nosné pouzdro pro dvojici matic, 5- převáděcí příložka, 6 – upevnění deflektoru, 7 – stěrací kroužek, 8 – těleso saní)

Pohybové kombinace kuličkového šroubu

20



Vlnové (harmonické) převodovky Příklad konstrukce základních součástí vlnové převodovky ukazuje následující obrázek

Harmonické převodovky WUSAM (ZTS) Zvolen Historie − patent zaregistrován v r. 1957 v USA − v 60-tých letech zakoupena licence Japonskem − seriová výroba ve firmě HARMONIC-DRIVE SYSTÉM (zakázky pro armádu a kosmický program) − v bývalém CS v souvislosti s vývojem svářecích robotů (dle světového vzorového typu IRB 6 fy ASEA) se vyvinula vlastní konstrukce a výroba v ZTS nyní WUSAM Zvolen (Slovensko). Projekt, technologie výroby a konstrukce se uskutečnila pro užití v CS PR OJ – 10 (prototyp ještě s japonskými HP). Těchto robotů bylo vyrobeno cca 240 kusů a byly začleněny do svařovacích robotizovaných pracovišť ZTS Detva. Nyní jsou PR vyráběny pod ozn. OJ-10 M a nasazovány do svařovacích RTP výrobcem Podpolianské strojárne Detva. Z hlediska spolehlivosti konstrukce mechanické části patří roboty OJ 10 k nejspolehlivějšícm tuzemským (zahraničním) PR. Poznámky ke konstrukci o modul ozubení: m = 0,4 mm o pružné kolo mívá obvykle o 2 zuby méně než tuhé kolo o stejném modulu a roztečí. Membrána tk mívá tloušťku 0,4 – 1 mm a je vyrobeno z oceli tř. 16 (výběr) se zaručenou mezí únavy materiálu o generátor vln je eliptická vačka s kuličkovým ložiskem a deformuje ozubené pk. Do gv je vestavěna křížová Oldhamova spojka o z konstrukčně-kinematického hlediska lze najít analogii s planetovou převodovkou Základní typ HP (hrncová): Mk = (37 – 1100) Mm převodový poměr i závisí na počtu zubů obvyklé i = 103 HP nejsou samosvorné využití jako • reduktor otáček • multiplikátor 21



Princip práce 1. Pružné kolečko s vnějším ozubením s počtem zubů o dva menším než tuhé kolečko je deformované přes eliptický generátor vln a jeho zuby zapadají do zubových mezer v místě hlavní eleptické osy. 2. Při otáční generátorem vln ve směru hodinových ručiček se posouvá záběrová zóna s hlavní eliptickou osou. 3. Při otočení generátora vln o 180º ve směru hodinových ručiček, se selativně posune pružné kolečko oproti tuhému kolečku v opačném směru o jeden zub. 4. Při úplném otočení generátoru vln se posune pružné koleso o dva zuby oproti tuhému kolesu v opačném směru.

Použití harmonických převodů Letecká a raketová technika, obráběcí, textilní a polygrafické stroje, zdravotnická technika, roboty a manipulátory, zdvihací stroje a zařízení, čističky odpadových vod apod.

22



Konstrukce vlnové převodovky s krátkým pružným kolem (disková vlnová převodovka)

Elektropřevodovka s vlnovou převodovkou

23



Konstrukční uspořádání pohonu základního stojanu průmyslového robota VW s elektropřevodovkou

24



Koncové efektory Kinematická schémata transformačních bloků schopných hlavic

25



Příklady konstrukčního provedení mechanických schopných transformačních bloků

26



Příklady konstrukce podtlakových a ejektorových úchopných hlavic

27



Příklady konstrukce magnetických schopných hlavic

28



Dopravníky Ukázka komponent válečkového dopravníku Poháněná točna

29



30



Poháněný oblouk

31



32



Řetězový dopravník

33



34



Robotizovaná pracoviště Ukázka robotizovaných pracovišť firmy REIS

35



36



37

Přílohy ke studijní opoře Roboty a pružné výrobní systémy. Ukázka antropomorfního robotu pro svařování od firmy CLOOS (ROMAT 310)

Recommend Documents