2.6.3. Расчет захватного устройства манипулятора

Захватное устройство (ЗУ) промышленного робота служит для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования, в данном случае, керамической ванночки с магнитами. Она имеет размеры:

Схваты удерживают объект манипулирования с помощью сил трения, возникающих при кинематическом воздействии его элементов на объект манипулирования, фиксации объекта манипулирования по имеющимся на нем выступам, отверстиям, пазам и другим поверхностям, которые могут быть использованы в качестве баз, а также электромагнитных сил и вакуума.

Проектирование схватов проводят в такой последовательности:

1. Выбирают тип схвата.

2. Определяют усилие захвата.

3. Определяют необходимое перемещение губок схвата.

4. Определяют усилия в кинематических элементах схвата.

5. Выбирают тип привода.

6. Рассчитывают размеры кинематических элементов схвата и его привода [3].

Для данного технологического процесса выбираем центрирующий схват для цилиндрических деталей диаметром от 40 до 250 мм и массой до 10 кг, представленный на рисунке 2.6. (22040265.Д15.120.03.00.ВО).

Рис. 2.6. Захватное устройство для цилиндрических изделий

Выбранный схват по принципу действия относится к группе механических захватов, по типу передаточного механизма: кулисно-стержневые, по типу привода – электрический. Конструкция схвата предусматривает охлаждение, исключающее образование на нем окалины, так как схват должен работать при высокой температуре.

Цилиндрическая ножка ванночки с магнитами захватывается двумя парами зажимных рычагов, обеспечивающими возможность центрирования, расположенными друг против друга. Каждая пара рычагов 1 с прикрепленными к ним плоскими губками 2 имеет направляющие пазы, обеспечивающие радиальное (по отношению к зажимаемой детали) перемещение губок. Центрирование и закрепление ножки термической ванночки осуществляется за счет ее прижима к нижнему торцу штока 3, имеющего вертикально расположенный направляющий паз. Шарнирные соединения рычагов 1 и штока 3, а также опоры для их направляющих пазов выполнены в виде вращающихся на подшипниках 4 валов 5. Корпус 6, в котором установлены валы 5, а также приводные валы-шестерни 7 и 8 для каждой пары рычагов, прикреплен к боковой поверхности корпуса 9 схвата. В корпусе 9, который крепится к фланцу 10 кисти руки, размещен электропривод с червячными редукторами механизма зажима и разжима схвата. Червячная передача надежно фиксирует положение зажимных рычагов при зажиме детали. Червячные колеса редуктора установлены на радиально-упорных подшипниках в корпусе 9 и соединены шпонками с валами-шестернями 7, которые вращаются на подшипниках в корпусах 6. Вал-шестерня 7 каждой пары зажимных рычагов находится в зацеплении с рейкой, нарезанной на штоке 3. Для уравновешивания действующих сил используется дополнительный вал-шестерня 8, которая зацепляется с рейкой на другой стороне штока 3.

Усилие захватывания определяют из предположения, что удерживание объекта манипулирования происходит за счет сил трения, создаваемых этим усилием

где - масса объекта манипулирования, кг;

- максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с²;

– коэффициент, зависящий от положения заготовки по отношению к губкам схвата и направления действия силы тяжести (выбирают по таблице 4.2) [];

– коэффициент запаса ( ).

Усилие привода схвата определяют из условия равенства элементарных работ, совершаемых приводом и губками схвата

откуда

Величину называют передаточным отношением схвата. Его определяют, исходя из кинематического анализа схемы кулисно-стержневого механизма рисунок 2.7 .

Рис.2.7. Расчетная схема схвата

Передаточное отношение схвата определяем по формуле

Найдем усилие привода схвата

Из конструктивных соображений принимаем расстояние между шарнирами

Усилие, действующее на шарниры

Диаметр шарниров выбираем исходя из расчета на срез

мм,

где – допускаемое напряжение среза для стали 45.

Принимаем

Проверяем шарниры на смятие ( - допускаемое напряжение смятия для стали 45)

Далее выберем двигатель для данного схвата. Усилие от двигателя передается посредством механизма шестерня-рейка через редуктор, радиус шестерни которого равен 40 мм рисунок 2.8.

Рис. 2.8. Схема реечного механизма

Тогда момент сопротивления на валу редуктора

.

Длина окружности шестерни

,

где r – радиус ведущей шестерни редуктора.

Выберем двигатель с номинальной частотой вращения , тогда

Тогда линейная скорость рейки будет

.

Необходимая линейная скорость рейки равна =0,166 , тогда передаточное отношение редуктора найдем как отношение скоростей

.

Найдем момент сопротивления на валу двигателя

,

где - момент сопротивления на валу редуктора.

Вычислим минимальную мощность двигателя

Выбираем двигатель независимого возбуждения. Технические данные двигателя приведены в таблице .

2.. Разработка циклограммы работы робота

Циклограмма – это графическое изображение функциональных пере­мещений манипулятора при выполнении им последовательности действий.

Различают следующие разновидности циклограмм: круговые, чел­ночные последовательные, челночные непоследовательные.

2.5.1. Требования к циклограмме

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4 ОРГАНИЗАЦИОННО–ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В настоящее время наступает период массового внедрения роботов в промышленность и сельское хозяйство. При этом в каждом конкретном случае возникает задача технической целесообразности и экономической эффективности данного вида устройств.

Существует три основных аспекта внедрения промышленных робо­тов: физиологический, социальный и экономический .

Физиологический аспект связан в первую очередь с физиологиче­скими основами труда. С точки зрения физиологических особенностей человека, замены ручного труда роботизированным комплексом требуют условия труда: вредные, тяжелые, монотонные. Работа человека по нанесению гальванических покрытий является одновременно вредной и тяжелой, поэтому замена человека роботом в технологическом процессе гальванизации с физиологической точки зрения обоснована.

Социальные аспекты внедрения роботов не столь однозначны как физиологические. К числу социальных факторов, требующих внедрение ро­ботов при выполнении работ по нанесению покрытий, относятся: непрестижность работы, монотонность, отсутствие творческого подхода к работе. На социальные факторы внедрения промышленного робота оказывают влияние демографические аспекты и традиционность профессии[4].

Применение роботов позволит решить ряд социальных задач, а именно: изменить характер труда и создать новые условия труда в процессе торкретирования; облегчить профессиональные заболевания; снизить теку­честь кадров; уменьшить общую демографическую проблему нехватки рабо­чей силы; внести элемент творчества в доселе монотонный и тяжелый труд.