Расчет захватного устройства промышленного робота

Захватные устройства промышленных роботов и манипуляторов служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. Эти объекты могут иметь различные размеры, форму, массу и обладать разнообразными физическими свойствами, поэтому захватные устройства относятся к числу сменных элементов промышленных роботов. Как правило, промышленные роботы и манипулятор комплектуют набором типовых (для данной модели) захватных устройств, которые можно менять в зависимости от конкретного рабочего задания. Иногда в типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки, присоски). При необходимости промышленные роботы оснащают специальными захватными устройствами, предназначенными для выполнения определенных операций.

К захватным устройствам предъявляются требования общего характера и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К числу обязательных требований относятся: надежность захватывания и удержания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреждения или разрушения объекта. Прочность захватных устройств должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе. При обслуживании одним промышленным роботом нескольких единиц оборудования применение широкодиапазонных захватных устройств или их автоматическая смена может оказаться единственно возможным решением, если одновременно обрабатываются детали различных конфигурации и массы. Поэтому к захватным устройствам для промышленных роботов, работающих в условиях серийного производства, предъявляются дополнительные требования: широкодиапазонность, обеспечение захватывания близко расположенных деталей, легкость и быстрота замены. В ряде случаев необходимо автоматическое изменение усилия удержания объекта в зависимости от массы детали.

В последнее время ведутся разработки конструкций захватных устройств, способных захватывать и базировать, неориентировано расположенные объекты.

Расчет механических захватных устройств включает:

1. Нахождение сил, действующих в местах контакта заготовки и губок.

2. Определение усилий привода.

3. Проверка отсутствия повреждений поверхности детали при захватывании.

4. Расчет на прочность деталей захватных устройств.

Рассчитаем захватное устройство согласно исходным данным:

1) диаметр заготовки мм;

2) масса заготовки кг;

3) угол первой призмы ;

4) угол второй призмы ;

5) коэффициент трения .

На рисунке 6.1 показаны силы, действующие в местах контакта заготовки и элементов захвата, применительно к разрабатываемому механизму зажима.

В данном случае (рисунок 6.1) деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном влиянии сил трения.

Существуют также схемы удержания объектов, при которых деталь поддерживается губкой захватного устройства (силы трения мало влияют на механизм удержания или не влияют совсем) или деталь удерживается силами трения.

Для начала рассчитаем силу тяжести заготовки по формуле:

; (6.1)

где — масса заготовки, кг: кг;

— ускорения свободного падения, м/с²: м/с².

Н.

Реакции, действующие со стороны губок на заготовку, равны [4]:

; (6.2)

; (6.3)

где — сила тяжести заготовки, Н: Н;

и — углы, соответственно, первой и второй призма, град: и ;

 

Рисунок 6.2 — Схема сил, действующих в местах контакта заготовки и элементов зажима.

 

— коэффициент трения: .

Н;

Н.

Силы трения рассчитываются исходя из схемы по следующим формулам [4]:

; (6.4)

; (6.5)

где — сила тяжести заготовки, Н: Н;

и — углы, соответственно, первой и второй призма, град: и .

Н;

Н.

Проверим правильность определения сил:

; (6.6)

— условие выполняется.

На основе проведенной проверки условия 6.6 делаем вывод, что силы трения определены верно.

Схема передаточного механизма интерпретирована на рисунке 6.2.

Удерживающие моменты рассчитываем по следующим формулам [4]:

; (6.7)

; (6.8)

где , , и — реакции, действующих со стороны губок на заготовку, Н: Н; Н; Н и Н;

, и — геометрические параметры передаточного механизма, м: исходя из рисунка 6.2 м, м и м;

и — углы, соответственно, первой и второй призма, град: и .

Н·м;

Н·м.

Рисунок 6.2 — Схема передаточного механизма.

 

Усилие привода передаточного механизма захватного устройства [4]:

; (6.8)

где и — удерживающие моменты передаточного механизма, Н·м: Н·м и Н·м;

и — геометрические параметры передаточного механизма: исходя из рисунка 6.2 м и м;

— коэффициент запаса: ; принимаем .

Н.

В таблице 6.1 сведены все рассчитанные значения сил и моментов.

Таблица 6.1 — Полученные значения сил и моментов захватного устройства ПР.

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Числовое значение
Сила тяжести	Pmg	Н	98
Сила трения 1	Fтр1	Н	31,07
Сила трения 2	Fтр2	Н	31,07
Сила трения 3	Fтр3	Н	17,94
Сила трения 4	Fтр4	Н	17,94
Реакция 1 со стороны губки	N1	Н	103,55
Реакция 2 со стороны губки	N2	Н	103,55
Реакция 3 со стороны губки	N3	Н	59,78
Реакция 4 со стороны губки	N4	Н	59,78
Момент передаточного устройства 1	M1	Н·м	10,34
Момент передаточного устройства 2	M2	Н·м	22,98
Усилие привода	P	Н	168,95

 

 

Заключение

В данной курсовой работе был произведен анализ производительности роботизированного технологического комплекса (РТК) механической обработки. На основании алгоритма функционирования РТК, произведены необходимые расчеты, построена циклограмма функционирования РТК. Согласно данному варианту, наиболее долгая обработка осуществляется на станке Г, поэтому для достижения наиболее эффективного цикла работы РТК необходимо было максимально быстро запускать его, так как от него зависела вся длина цикла работы РТК. При разработке циклограммы были учтены все эти условия и обеспечены минимальные простои станка Г.

Основные характеристики элементов РТК представлены в таблице 7.

Таблица 3- Характеристика элементов роботизированного технологического комплекса.

Наименование параметра	Обозначение	Значение параметра
Цикловой коэффициент загрузки оборудования:
Станок Б		0,511
Станок Г		0,767
Станок В		0,575
Средний по станкам		0,618
ПР		0,736
Фактический коэффициент загрузки оборудования:
Станок Б		0,451
Станок Г		0,508
Станок В		0,676
Средний по станкам		0,545
ПР		0,627
Цикловая производительность РТК, шт/мин		0,16
Фактическая производительность РТК, шт/мин		0,14
Коэффициент использования ПР, %		87,5

 

Литература

1. Козырев, Ю. Г. Промышленные роботы / Ю. Г. Козырев. — Москва: Машиностроение, 1983. — 376 с.

2. Макаров, И. М. Робототехника и гибкие автоматизированные производства / И. М. Макаров. — Москва: Высшая школа, 1986. — 175 с.

3. Пуш, В. Э. Автоматические станочные системы / В. Э. Пуш, Р. Пичерт, В. Л. Сосонкин. — Москва: Машиностроение, 1982. — 319 с.

4.Романчук, С. И. Автоматизация производственных процессов в машиностроении / С. И. Романчук, П. В. Сухоцкий, И. С. Фролов, Л. В. Курч. — Минск: БНТУ, 2014. — 39 с.

5. Открытые источники интернета.

 

 

Приложение