Міністерство освіти і науки України

Східноукраїнський національний університет

імені Володимира Даля

Методичні вказівки

до лабораторних занять з дисципліни

«ВИКОНАВЧІ МЕХАНІЗМИ І РЕГУЛЮЮЧІ ОРГАНИ»

(для студентів спеціальності «Автоматизація та комп'ютерно-іинтегровані технології»)

(електронне видання)

З А Т В Е Р Ж Д Е Н О

на засіданні кафедри

автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій

Протокол № 6 від 16.12.09

Луганськ 2010

УДК 621.75

Методичні вказівки до лабораторних занять з дисципліни “Виконавчі механізми і регулюючі органи” (для студентів спеціальності 6 0502 02 «Автоматизація та комп'ютерно-іинтегровані технології»)/ Укл.: О.В.Верховодов.– Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2010. – 48с.

Наведено матеріали, необхідні для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Виконавчі механізми і регулюючі органи». Дані відомості про конструкції пневматичних і електричних пристроїв інтегрованих систем - виконавчих механізмів і систем керування. Наведено вказівки до виконання робіт, необхідному змісті звітів, контрольні запитання, список рекомендованої літератури тощо.

Укладач О.В. Верховодов, доц.

Відп. за видання О.В. Малахов, доц.

Рецензент С.К. Рамазанов, проф.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А 1

Вивчення пневматичного привода робота мп-9с

М е т а р о б о т и: вивчення конструкції й принципів роботи пневматичного привода робота.

Загальні положення

Пневматичний робот МП-9С призначений для автоматизації технологічних процесів у промисловості. При цьому виконавчий пристрій робота здійснює захоплення, перенесення і установку деталі у заданих координатах робочої зони.

Технічна характеристика

Вантажопідйомність - 0,2 кг

Висування виконавчого пристрою (ВП) -180 мм

Підйом ВП - 30 мм

Поворот ВП - 120

Точність позиціювання - 0,05 мм

Тип привода - пневматичний

Робочий тиск повітря - 0,4 - 0,5 МПа

Тип системи керування - циклова

Кількість точок позиціювання з кожного

ступеня рухливості - 2

Маса маніпулятора - 32 кГ

Схема привода наведена на рис.1. Функціонально пневматичний привод цього робота можна розділити на такі вузли:

- вузол підготовки стисненого повітря;

- вузол розподілу стисненого повітря;

- вузол виконавчих двигунів;

- система передачі стисненого повітря між пристроями привода

Стиснене повітря через вхідний штуцер 1, запірний вентиль 2, вологовіддільник 3, регулятор тиску 4, маслорозпилювач 6 по магістралях надходить до відповідних розподільних пристроїв.

За допомогою регулятора тиску 4 проводиться настроювання тиску стисненого повітря, що надходить до елементів привода.

Рис.1. Пневматична схема привода

Маслорозпилювач 6 забезпечує розпилення в потоці стисненого повітря масла, необхідного для змащення тертьових елементів виконавчих двигунів і розподільників.

Контроль тиску стисненого повітря, що надходить до пристроїв робота, виконується візуально за манометром 5. Манометр встановлений за регулятором тиску.

Блок підготовки повітря виконується автономно й входить у комплект маніпулятора.

Блок розподілу стисненого повітря містить у собі пристрої, за допомогою яких по заданій програмі можна виконувати відкриття або закриття доступу стисненого повітря в робочі порожнини виконавчих двигунів. У робота МП - 9С використовуються розподільники клапанного типу з електроуправлінням, нормально закриті. На кожен рух ВП в системі встановлений автономний електроклапан. Для підвищення надійності робота додатково встановлений запасний електроклапан.

Як виконавчі двигуни в схемі робота використовуються пневматичні циліндри із прямолінійним рухом поршня одно - або двосторонньої дії. На кожен ступінь рухливості передбачається виконавчий двигун, конструкція якого забезпечує задані лінійні переміщення, швидкості й зусилля. Захоплюючий пристрій також має пневматичний двигун.

Подача стисненого повітря в робочу порожнину циліндра здійснюється через відкритий електроклапан, при цьому вихід повітря з неробочої порожнини циліндра в атмосферу виконується через інший відкритий електроклапан.

Регулювання швидкості вихідної ланки двигуна у пневматичних приводах здійснюються шляхом зміни витрати стисненого повітря на вході або виході двигуна. Конструктивно це виконується у виді пневматичного дроселя, де прохідний переріз регулюється залежно від необхідної швидкості. У даній схемі кожен електроклапан постачений дроселем на виході, регульованим поворотом регулювального гвинта.

Послідовність і кількість рухів ВП робота визначається набором програми на пульті ЭЦПУ - 6030.

Сигнал про завершення руху надходить від електромагнітних контактів (КЕМ). Спрацьовування контактів відбувається при наближенні до них постійних магнітів, встановлених на рухливих частинах пневматичного двигуна.

Гальмування двигуна ВП при підході до кінцевого положення здійснюється гідравлічними демпферами - при висуванні й повороті, при підйомі або опусканні - за рахунок дроселювання стисненого повітря на вході й виході із циліндра.

У корпусі маніпулятора розміщений механізм підйому й повороту ВП, блок розподілу повітря, виконані пневмо- і електророзведення. Для зручності обслуговування корпус має знімний кожух і дві бічні кришки.

М еханізм підйому (рис.2) складається з корпуса 4, штока 2, кришок 6, 7, 10.

Рис.2. Конструкція механізму підйому

Робочі порожнини циліндра герметизуються манжетами 5, 9 і прокладками.

Особливістю механізму підйому є виконання конструкції у виді нерухомого штока й рухливого корпусу циліндра. Для поліпшення динаміки роботи при підйомі й опусканні поршень має різні робочі площі.

Усередині штока на підшипниках 8 встановлений вал 1 механізму повороту.

Досягнення заданого ходу вертикального руху виконується регулюванням механічних упорів, які встановлені на нерухомій напрямній у корпусі маніпулятора. На цих же упорах встановлені КЕМи вертикального переміщення, на рухливому корпусі - відповідні їм постійні магніти. Конструкція кріплення КЕМів дозволяє робити їхнє точне регулювання для забезпечення надійного спрацьовування. При подачі стисненого повітря через пряме кінцеве з'єднання 3 у порожнину А або Б корпус циліндра 4 переміщається.

Механізм повороту (рис.3) складається з корпусу циліндра 11, у якому переміщається шток 10.

Р ис.3. Конструкція механізму повороту

Середня частина штока виконана у виді рейки, зубці якої входять у зачеплення з валом повороту, встановленого у штоці механізму підйому. Шток 10 ущільнюється манжетами 9, фланцями 1 із прокладками 2. На штоці 10 закріплена гвинтом 7 планка 8 з магнітом 6, на корпусі 11 встановлені планки 3 і плати 4 з КЕМами 5.

При подачі повітря у пневмоциліндр через отвори А і Б поступальний рух штока - рейки 10 перетвориться в обертовий рух вала. У верхній частині вала встановлена муфта, призначена для з'єднання виконавчого пристрою робота з валом механізму повороту. Муфта 1 має упори 2 (рис.4), які забезпечують заданий кут повороту. Регулювання кута повороту виконується за допомогою упорів 4. При здійсненні повороту упор 2 стосується виступу 3 гідравлічного демпфера й дожимає його до кінцевого положення.

Рис.4. Розташування упорів механізму повороту

Виконавчий пристрій робота (рис.5) забезпечує висування захоплюючого пристрою в робочу зону.

Р ис.5. Конструкція виконавчого пристрою робота

Конструкція ВП містить такі основні деталі: корпус 13, шток з поршнями 10, напрямну 17, основні упори 8 й 15, регулювальні упори 7 й 14 із гвинтом 6, амортизатор 12. У корпусі 13 встановлена гільза 2 з ущільненням 3, що служить корпусом циліндра ВП. У гільзі переміщається шток з поршнем 10. Шток ущільнюється манжетою 5. Стиснене повітря проводиться до прямого кінцевого з'єднання 11. Напрямна 17 служить обмежником обертання штока захоплюючого пристрою навколо осі. Змащення напрямної виробляється через маслянку 6.

Під кришкою 1 корпуса встановлені КЕМи 4, на упорах 8 й 15 – магніти 9.

При подачі стисненого повітря у відповідну порожнину циліндра шток з напрямної 17 й упорами 7, 8, 14, 15 переміщається. На кінцевій ділянці руху упор 8 або 15 стосується штока амортизатора 12 і переміщає його до кінцевого положення. Одночасно магніт 9 підходить до КЕМу 4, що спрацьовує й видає сигнал про закінчення руху.

Переміщення ВП регулюється відповідною установкою упорів 7, 8, 14, 15. За допомогою мікрогвинта 6 виконується точне настроювання ходу штока. Гідравлічні демпфери кута повороту й висування захоплюючого пристрою за принципом дії аналогічні: енергія руху механічних елементів перетвориться в енергію дроселювання потоку рідини через зазор зі змінним прохідним перерізом.

К онструкція пристрою, що демпфірує, представлена на рис.6.

Рис.6. Амортизатор руки: 1 - шток; 2 - гвинт; 3 - кришка; 4 - прокладка; 5 - втулка; 6 - кільце гумове; 7 - втулка; 8 - фланець; 9 - гвинт; 10 - голка; 11 - кільце гумове; 12 - стрижень;13 - корпус; 14 – гвинт

Амортизатор руки призначений для забезпечення плавного гальмування рухливих елементів руки при виході на упор.

Амортизатор складається з корпусу 13, у якому встановлені два притертих додатково ущільнених гумових кільця штока 1, регулювальної голки 10, притертого стрижня 12, втулок 5 й 7, ущільнених кільцями 6 і фланців 8. Під кришкою 3 розміщений заповнений маслом підживлювальний резервуар А.

При переміщенні штока 1 спочатку відбувається перекриття отвору, що з'єднує підживлювальний резервуар зі штоковою порожниною, а потім відсічений обсяг масла у каналі, задроселированому голкою 10, передавлюється в протилежну штокову порожнину, що утвориться при висуванні протилежного штока 1. При повному вдавленні штока 1 відбувається перекачування масла в протилежну порожнину, повне висування протилежного штока 1 і з'єднання штокової порожнини, що утворилася, з підпитувальним резервуаром А. Наявність підживлювального резервуара дозволяє компенсувати можливі витки масла й забезпечує надійну роботу амортизатора.

Підживлювальний резервуар А заповнюється індустріальним маслом И-20А ДСТУ 20799-75. Верхній рівень мастила повинен бути на 1-2 мм нижче площини корпусу, а нижній рівень мастила повинен бути на 1-2 мм вище площини дна резервуара. Після заповнення амортизатора маслом виробляється видалення повітря із внутрішніх обсягів шляхом прокачування, тобто переміщенням штоків домагаються припинення виділення повітряних бульбашок. Після прокачування доливається масло до необхідного рівня. Регулювання амортизатора зводиться до забезпечення плавного гальмування, для чого встановлюється необхідний прохідний переріз голкою 10.

П ривод захоплюючого пристрою виконаний у виді циліндра із прямолінійним рухом поршня однобічної дії, рис. 7.

Рис.7. Схват: 1,2 - корпус; 3 - шарикопідшипник; 4 - важіль; 5 - поршень;

6,7 - пружина; 8 - шток; 9 - гвинт

При подачі повітря в порожнину циліндра поршень рухається вправо, при цьому скосами на зовнішній стороні поршня діє на важелі захоплюючого пристрою, стискаючи його. При знятті тиску повітря зворотний хід поршня виконується під дією зворотної пружини. При цьому важелі захоплюючого пристрою розтискаються під дією пружини важелів. Розмах важелів можна регулювати спеціально передбаченими гвинтами.