Кинематическая схема механического захватного устройства с клиновым промышленным манипулятором. Определение усилия зажима. Схема построения профиля центрующих губок. Расчет напряжений на поверхности контакта. Оценка прочности болтовых креплений.
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 ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. Следовательно, находим G: Принимаем промышленный робот КМ.2,5Ц.42.14 с пневмоприводом и грузоподъемностью 25 Н.
Введение
захватный манипулятор промышленный зажим
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 ЗУ относятся к числу сменных элементов ПР. 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 объектов. Прочность ЗУ должна быть высокой при малых габаритных размерах и массе.
Классификация ЗУ ПР.
I. По способу взаимодействия с объектом манипулирования
II.
III.
По типу привода
IV. По типу передаточного механизма
V.
В данном проекте рассматривается принцип действия механического ЗУ с клиновым ПМ.
1.
Кинематическая схема механического ЗУ с клиновым ПМ.
Рис. 1. Кинематическая схема ЗУ
2. Выбор типа ПР по грузоподъемности
V - объем заготовки, мм3 r - Плотность заготовки, r = 7800 кг/м3 g - Ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2
D - Наибольший диаметр заготовки, мм l - Длина заготовки, мм
Следовательно, находим G: Принимаем промышленный робот КМ.2,5Ц.42.14 с пневмоприводом и грузоподъемностью 25 Н. Большинство современных заводов имеют компрессорные установки и обеспечены сжатым воздухом. Для механизации и автоматизации станочных приспособлений по этой причине широко используется пневмопривод.
Преимущества: 1) в отличие от гидропривода - отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;
2) меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);
3) меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;
4) возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов, есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПА;
5) простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;
6) быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
7) пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;
8) в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД от утечек рабочей среды (рабочего газа)
Недостатки: 1) нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах
2) еще более низкий КПД, чем у гидропривода;
3) низкие точность срабатывания и плавность хода;
3. Определение усилия зажима
3.1 При вертикальном линейном перемещении k - Коэффициент запаса, k = 2
G - Вес детали, Н f - Коэффициент трения губок, f = 0,15 (губки нерифленые) ав - ускорение вертикального движения, м/с2 g - Ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2
- скорость подъема максимальная, = 0,6 м/с (2, с.33)
?t - время разгона, ?t = 0,2 с
3.2 При горизонтальном линейном перемещении аг - ускорение горизонтального перемещения a - угол центрующих губок, a = 45?
- скорость подъема максимальная, = 0,8 м/с (2, с.33)
3.3 При вращении ЗУ в горизонтальной плоскости
R - длина вылета руки ПР, R = 0,8 м w - угловая скорость вращения ЗУ, w = 1,57 с-1 (2, с.33) e - угловое ускорение поворота ЗУ, с-2
3.4 При торможении всех трех движений
3.5 Эмпирическое усилие зажима ЗУ
- масса заготовки, кг;
- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
- коэффициент запаса, = 2;
A - максимальное ускорение, действующее на деталь, м/с2; (?4g)
коэффициент, зависящий от расположения губок и формы поперечного сечения детали.
Следовательно, : Выбираем максимальное усилие зажима P1 = 281,02 H и по нему ведем дальнейший расчет.
Р=0,6 МПА - давление воздуха в системе, Р=0,5-1 МПА;
S - площадь поршня, мм2
d - диаметр поршня пневмоцилиндра ПР, d=25 мм;
Получаем:
5. Определение силового передаточного отношения механизма Кр
Рис. 2. Кинематическая схема ЗУ
Силовое передаточное отношение рассчитывается по формуле:
Р1 =281,02 Н - усилие, необходимое для удержания заготовки;
Р2 =294,375 Н - усилие, передаваемое от пневмоцилиндра передаточному механизму;
Получаем: Примем: с=80 мм, ?=15°
При помощи формулы по рассчитанному силовому передаточному отношению определим :
Получаем:
6. Схема построения профиля центрующих губок
При захвате призматическими губками детали переменного диаметра возникает погрешность центрирования заготовок. Для устранения этого недостатка плоские поверхности губок заменяются цилиндрическими определенного радиуса.
Порядок построения: Определим возможный перепад диаметров: Условие выполняется.
Средний диаметр заготовки dcp = 40 мм
Конструктивно назначаем радиус поворота губки R; R> dcp, принимаем R = 50 м
Проводим прямую на расстоянии R/2 (25 мм)
Назначаем центральный угол контакта a = 40o - 50o, принимаем 45 o, и проводятся линии bb и cc
На пересечении горизонтали (R/2) и линии bb и cc строим точки B и С горизонтальная координата: Из точек B и C очерчиваем дуги радиусами r1 и r2
Рис. 3. Профиль губок
Для минимально диаметра d=30 мм:
Для максимального диаметра d=50 мм:
7. Расчет сил, действующих в местах контакта
N1,2 - усилия контакта между деталью и губкой, Н
Rн - реакция на губку захвата, Н m - коэффициент трения, m=0,15 j1,2 - угол контакта, j1,2 =45°
(2, с. 182)
8. Расчет губок на прочность
Рис. 4. Расчетная схема пальца
Мх - момент, создаваемый силой Р1, Н*мм, Wx - полярный момент сопротивления, мм3
Принимаем среднее сечение губки в виде прямоугольника со сторонами b/h=3
