Расчет захватного устройства 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 широко диапазонных 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 неориентированно расположенные объекты.

Разнообразие захватных устройств, пригодных для решения сходных задач, и большое число признаков, характеризующих их различные конструктивно-технологические особенности, не позволяют построить классификацию по чисто иерархическому принципу. Ниже приведены примеры захватных устройств, распределенные в соответствии с от­дельными классификационными признаками.

Захватные устройства различают по принципу действия.

1. Схватывающие захватные устройства удерживают объект благодарякинематическому воздействию рабочих элементов (губок, пальцев,
клещей) с помощью сил трения или комбинации сил трения и запирающих усилий. Все схватывающие захватные устройства активного типа подразделяются на две группы: механические (клещи, тиски, шарнирные пальцы) и с эластичными рабочими камерами, деформирующи­мися под действием нагнетаемого внутрь воздуха или жидкости.

2. В поддерживающих захватных устройствах для удержания объектаиспользуют нижнюю поверхность, выступающие части объекта или имеющиеся в его корпусе отверстия. К этим захватным устройствам относятся крюки, петли, вилки, лопатки и захваты питателей, не зажимающие заготовок.

3. Удерживающие захватные устройства обеспечивают силовое воздействие на объект благодаря использованию различных физических эффектов. Наиболее распространены вакуумные и магнитные устройства.
Встречаются захватные устройства, использующие эффект электростатического притяжения, адгезии, устройства с липкими накладками.

Захватные устройства различают по характеру базирования.

1. Способные к перебазированию объекта захватные устройства изменяют положение удерживаемой детали благодаря управляемым действи­ям рабочих элементов. Этим свойством обладают антропоморфные зах­ватные устройства с управляемыми шарнирными пальцами.

2. Центрирующие захватные устройства определяют положение оси или плоскости симметрии захватываемого объекта. К ним, прежде всего, относятся механические захватные устройства, оснащенные кинемати­чески связанными рабочими элементами, имеющие губки в виде призм и др. Иногда это могут быть устройства с эластичными камерами.

3. Базирующие захватные устройства определяют положение базовойповерхности (или поверхностей). Такой принцип базирования характе­рен для поддерживающих, однако он часто применяется и в схватыва­ющих захватных устройствах.

4. Фиксирующие захватные устройства сохраняют положение объекта, которое тот имел в момент захватывания.

В зависимости от назначения захватные устройства (например, для сборочных промышленных роботов) могут оснащаться дополнитель­ными приспособлениями для выполнения ориентирующих перемещений, а также приспособлениями для выполнения некоторых технологичес­ких операций (например, гайковертом, запрессовщиком или ножни­цами для отрезки литниковой системы).

По виду управления захватные устройства подразделяются на четыре группы:

1. Неуправляемые захватные устройства - устройства с постоянными магнитами или вакуумными присосками без принудительного разряже­ния, для снятия объекта с таких устройств требуется усилие больше, чем усилие его удержания.

2. Командные захватные устройства управляются только командами
на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относятся захваты с пружинным приводом, оснащаемые стопорными устройства­ми и срабатывающие через такт. Разжимаются и зажимаются губки пру­жинных захватных устройств благодаря взаимодействию их с объектом манипулирования или элементами внешнего оборудования.

3. Жесткопрограммируемые захватные устройства управляются системами программного управления промышленных роботов. Величина перемещения губок, взаимное расположение рабочих элементов, усилие зажи­ма в таких захватных устройствах могут меняться в зависимости от заданной программы, которая может управлять и действием вспомога­тельных технологических приспособлений.

4. Адаптивные захватные устройства - программируемые устройства,оснащенные различными датчиками внешней информации (определение формы поверхности, массы объекта, усилия зажима и т.п.).

Исходные данные для расчета:

1. Расчетная схема сил представлена на рисунке 6.1

2. Расчетная схема привода представлена на рисунке 6.2

3. Диаметр заготовки, d₃=70мм.

4. Масса заготовки, М=10 кг.

5. Угол поворота плоскости разъема захвата θ=15°.

6. Модуль сектора m_с=1,5мм.

7. Число зубьев сектора z_c=17.

8. Коэффициент трения f = 0,1.

Рисунок 6.1 - Расчетная схема сил

Рисунок 6.2 - Расчетная схема привода (рычажный механизм)

Рассчитаем реакции N_i:

Где P=mg– сила тяжести,Н.

Рассчитываем удерживающие моменты привода захватного устройства:

Рассчитываем усилия привода:

m_c –модуль сектора, m_с=1,5;

z_c – полное число зубьев сектора, z_c=17.

Заключение

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

Таблица 7.1 – Коэффициенты загрузки оборудования и производительность РТК

Наименование параметра	Значение параметра
Цикловой Кз.о.
Станок Б	0,81
Станок В	0,66
Станок Г	0,61
Фактический Кз.о.
Станок Б	0,70
Станок В	0,57
Станок Г	0,53
Цикловой Кз.о. ПР	0,51
Фактический Кз.о.ПР	0,43
Коэффициент использования РТК	0,87
Цикловая производительность РТК	0,126 шт./мин.
Фактическая производительность РТК	0,110 шт./мин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анализ производительности роботизированного технологического комплекса механообработки.Задания и методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Автоматизация производственных процессов»/С.И.Романчуч, П.Г. Сухоцкий, И.С.Фролов, Л.В.Курч . Минск БНТУ 2010 – 33 с.

2. Ю.Г. Козырев Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение, 1983 – 376 с.

3. Робототехника и гибкие автоматизированные производства: Учебное пособие для вузов/ И.М.Макаров, П.Н.Белянин, Л.В.Лобиков и др. –М.Высшая школа, 1986. – 176с.

4. Ильин О.П. и др. ‘’ Системы программного управления производственными установками и робототехническими комплексами.‘’ Уч.пособие для ВУЗов, Мн .: Высшая школа ,1988 – 285 с.