2 Оптимальный алгоритм функционирования ртк
Алгоритм функционирования РТК должен обеспечить заданный маршрут механической обработки детали. Для обеспечения максимальной производительности РТК необходимо предусмотреть, чтобы основное время работы станков перекрывало время необходимое для операций вспомогательного оборудования.
В соответствии с заданием каждая деталь обрабатывается последовательно на трех станках согласно технологическому маршруту механической обработки.
Исходное положение робота примем при координате Z=h0 и положение в позиции А, захват разжат.
Робот берет заготовку из входного накопителя А и переносит ее на станок В и загружает его. Затем снова возвращается к входному накопителю А, берёт заготовку из него и переносит ее на пристаночный накопитель станка В. Далее робот ждёт окончания обработки на станке В. После обработки заготовки на станке В, робот берет ее и переносит на станок Б, загружает его. Затем снова возвращается к станку В, берет заготовку из пристаночного накопителя В и одновременно загружает станок В. Затем перемещается к входному накопителю А, берёт заготовку и переносит ее на пристаночный накопитель станка В. Затем робот поворачивается к станку Б и ждёт окончания обработки на станке Б.
Далее робот осуществляет перемещения по следующему циклу: разгрузка станка Б, перемещение к станку Г и его загрузка, перемещение к станку В и его разгрузка, перемещение обработанной детали от станка В на станок Б и его загрузка, перемещение к пристаночному накопителю В, его разгрузка с одновременной загрузкой станка В; перемещение к входному накопителю А, его разгрузка, перемещение к пристаночному накопителю В и его загрузка; перемещение к станку Г и ожидание окончания обработки на станке Г; разгрузка станка Г, перемещение к выходному накопителю Д и его загрузка; перемещение к станку Б и ожидание окончания обработки на нём. Данный цикл повторяется 7 раз.
После окончания 7 цикла входной накопитель А пуст.
Далее робот разгружает станок Б, поворачивается к станку Г и загружает его. Затем робот перемещается к станку В, разгружает его и переводит заготовку на операцию выполняемую на станке Б, перемещается назад к станку В, разгружает последнюю деталь из пристаночного накопителя В и загружает на обработку в станок В и поворачивается к станку Г. Ждёт окончания обработки на станке Г. По завершении обработка детали на станке Г робот разгружает станок Г и перемещает обработанную заготовку в выходной накопитель Д. Далее перемещается к станку Б и ожидает окончание обработки на нём. После того, как обработка на станке Б завершена, робот разгружает его и передаёт обработанную на станке Б деталь на станок Г и загружает его. Затем робот ожидает окончания обработки детали на станке Г, забирает оттуда изделие и помещает в пристаночный накопитель Д. Далее робот совершает перемещение в исходную позицию от выходного накопителя Д к входному накопителю А. Обработка партии деталей 10 штук завершена.
3 Расчет ГеоМетрических и кинематических
Параметров, описание циклограммы работы ртк
Для выхода из рабочей зоны станка ПР должен последовательно выполнять перемещения Lx=La и Lz1=h0-h2, Lz2=h0-h1; вход в рабочую зону станка – последовательно в обратном порядке; работа с накопителями – аналогично в соответствии с их расположением. Также ПР должен осуществлять некоторые ориентирующие движения как в рабочей зоне станка, так и в рабочей зоне накопителей (ориентация заготовки в патрон станка, поиск свободной ячейки и укладка детали в накопитель). Принимаем, что любое элементарное движение осуществляется за время tвсп= 0,2 мин =12 с. Время на закрепление и раскрепление заготовки в патроне станка, а также время на зажатие и разжатие захвата принимаем равным tзаж=0,1 мин = 6 с.
При вертикальном перемещении от h0 к h2 или от h2 к h0 (подвод или отвод захвата к рабочей зоне станка) захват совершает перемещение:
Lz1=h0 –h2=1,9–1,3=0,6 м (h0=1,9 м; h2=1,3 м по условию).
Lz2=h0 –h1=1,9–1,0=0,9 м (h0=1,9 м, h1=1,0 м по условию) .
Скорость при данном вертикальном перемещении захвата:
;
где az - коэффициент, зависящий от конструкции привода (az=3);
Lz - длины пути при вертикальном перемещении (Lz1=0,6 м, Lz2=0,9м);
Dl - погрешность позиционирования (Dl= ±0,3 мм);
M - масса объекта манипулирования (M=30 кг).
В данном ПР используется трапецеидальный закон изменения скорости. При этом законе изменения скорости время, затрачиваемое на прямолинейное перемещение, определяется по следующей формуле:
;
где Lz– длины перемещений (Lz1 =0,6 м, Lz2=0,9м);
ak – ускорение при разгоне-торможении (ak=4,5 м/c2);
K – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении (K=1);
Vz1, Vz2 – скорости установившегося движения (Vz1=0,55 м/c ,Vz2=0,68 м/с).
При подводе или отводе захвата к рабочей зоне станка захват совершает горизонтальное перемещение на величину:
Lx= La= 0,8 м (по условию).
Скорость горизонтального перемещения захвата
где Lx - длина пути при горизонтальном перемещении (Lx= 0,8 м);
Dl - погрешность позиционирования (Dl= ±0,3 мм);
M - масса объекта манипулирования (M=30 кг).
Время перемещения:
где Lx - длина пути при горизонтальном перемещении (Lx= 0,8 м);
ak – ускорение при разгоне-торможении (ak=4,5 м/c2);
K – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении (K=1);
VX -скорости установившегося движения VX=0,38 м/c.
Определим перемещения по координате Y в соответствии с рисунком 1:
Y1= Lб + Lв =2,8+6=8,8 м (от накопителя А к станку В) и кнакопителю;
Расчет кинематических параметров включает в себя следующее:
Расчет кинематических параметров включает в себя следующее:
Скорость линейного позиционирования в диапазоне перемещений L
где: Dl - погрешность позиционирования (Dl= ±0,3 мм);
M - масса объекта манипулирования, кг;
*-Рассчитанные значения скорости линейного позиционирования, превышающие 2.5 м/с принимаются равными 2.5 м/с в соответствии с техническими характеристиками ПР (см. Табл.1).
В большинстве случаев для промышленных роботов используется закон изменения скорости, близкий к трапецеидальному. При трапециидальном законе изменения скорости время отдельного движения определяется по формуле
где L - длина пути при горизонтальном перемещении;
ak – ускорение при разгоне-торможении (ak=4,5 м/c2);
K – коэффициент, зависящий от соотношения ускорений при разгоне и торможении (K=1);
V-скорости установившегося движения .
Тогда для полученных перемещений получим следующие времена
Разгрузка входного накопителя (РВН)
tРВН = Tx+Tz2+tвсп+tзахв+Tz2+Tx=2,19+1,47+12+6+2,19+1,47=25,32 с;
Загрузка выходного накопителя (ЗВН)
tЗВН = Tx+Tz2+tвсп+tзаж+Tz2+Tx=2,19+1,47+12+6+2,19+1,47=25,32 с;
Загрузка cтанка (ЗС)
tЗС = Tz1+tзаж+tвсп+Tz1=1,21 +6+12+1,21=20,42 с;
Разгрузка cтанка (РС)
tРС = Tz1+tзахв+tвсп+Tz1=1,21 +6+12+1,21=20,42 с;
Загрузка пристаночного накопителя (ЗПН)
tЗПН = Tx+Tz2+tвсп+tзаж+Tx+Tz2=2,19+1,47+12+6+2,19+1,47=25,32 с;
Разгрузка пристаночного накопителя (РПН)
tРПН = Tx+Tz2+tвсп+tзахв+Tx+Tz2=2,19+1,47+12+6+2,19+1,47=25,32 с;
Разгрузка станка и загрузка пристаночного накопителя (РСЗПН)
tРСЗПН = tРС+ tЗПН = 20,42+25,32=45,74 с;
Разгрузка пристаночного накопителя и загрузка станка (РПНЗС)
tРПНЗС = tРПН + tЗС = 25,32+20,42=45,74 с;
9. Время работы станков
tБ = 5,9 мин = 354 с,
tВ = 5,6 мин = 336 с,
На основании полученных результатов строим циклограмму работы РТК.
5 ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РТК
Существует два основных показателя производительности роботизированных систем: цикловая и фактическая производительности.
Цикловая производительность РТК:
;
где Qц – цикловая производительность, шт./мин;
Tц – время выполнения цикла обработки, c.(Tц=446,44 с)
шт/мин
Необходимо также учесть, что функционирование РТК невозможно без внутрицикловых потерь, обусловленных наличием неполных циклов в начале и конце обработки. Эти потери учитываются при определении фактической производительности.
Фактическая производительность РТК:
где n – количество деталей, шт.;
Qф – фактическая производительность, шт./мин;
T – время выполнения обработки всех деталей, с (T=86.63 мин)
шт/мин
Определяем коэффициент использования ПР: