2491

Для изделий сложной формы и непрочных изделий губки выполняют по форме места захватывания. Тонкие изделия переносятся вакуумными или магнитными ЗУ.

После выбора базирующих элементов схвата рассчитывается сила F , с которой пальцы должны зажимать ОМ для его удержания. При проектировании схвата из множества возможных режимов работы схвата выделяются наиболее характерные.

Для коротких тел вращения достаточно обычно учесть осевую силу Fa , возникающую при базировании ОМ в технологическом оборудовании и направленную по оси симметрии тела, и радиальную силу Fr , равную

обычно силе инерции, действующей на тело (рис. 9, а). Осевая сила уравновешивается обычно силами трения ОМ о губки, которые обусловлены силами Fn , зажи-

мающими ОМ. Из уравнений равновесия пальца получается условие удержания ОМ схватом

где f - коэффициент трения скольжения в местах кон-

такта губок и ОМ, - половина угла между базирующими поверхностями губок (рис 9, а).

Из опыта эксплуатации угол выбирают из диапа-

При перемещении и манипулировании изделием радиальная сила может менять величину и направление. Расчетная радиальная сила считается направленной вдоль пальцев (наиболее опасный случай). Условие удержания ОМ только при наличии силы Fr получается из уравнения равновесия ОМ. При этом следует раз-

160

личать три случая влияния силы трения, вследствие чего приняты три критерия расчета ЗУ:

1. Изделие удерживается губками ЗУ, силы трения малы в сравнении с прочими силами и их можно не учитывать. Это наблюдается при небольших углах и немалых углах (рис. 9).

2. Изделие удерживается губками при существенных силах трения, что наблюдается при небольших углах .

3. Изделие удерживается в основном или только силами трения, что наблюдается при 0 .

Реально одновременно встречаются сочетания описанных случаев или смена критериев удержания при манипулировании изделием. Поэтому обычно схваты рассчитываются для критического случая нагружения или при трудностях его выявления по всем трем критериям удержания ОМ.

Уравнения равновесия сил, действующих на ОМ в плоскости движения губок (рис. 9, б) в проекциях на оси x и y имеют вид

Согласно теореме о трех силах, проходящих через один центр, сила Fn при наличии силы трения, не проходящей через ось изделия, также не проходит через эту точку и поэтому направление силы Fn неизвестно. Эту

силу можно определить, зная геометрию пальцев схвата и радиус кривизны зажимающих элементов в месте захватывания методами теоретической механики.

Если силы, действующие на ОМ велики и вызывают его повреждение, то можно изменить геометрию и размеры пальцев и губок, или перейти от силового удержания ОМ к геометрическому удержанию.

По определенной максимальной силе FnM подбирается двигатель привода ЗУ из условий

PM FnM / k , Sдв SnM / k ,

где PM - максимальная обобщенная сила, развиваемая двигателем привода схвата; k - передаточное отношение привода; Sдв - максимальное перемещение выходного звена двигателя; SnM - максимальное перемещение

губок ЗУ при захватывании и освобождении ОМ.

В стадии проектирования можно полагать, что для легких ОМ k 1 4 , а для тяжелых - k 0,2 1 .

Для уменьшения влияния перемещения пальцев схвата S на силу прижатия механическая характеристика двигателя Pдв ад ( Sдв ) сопоставляется с зави-

162

симостью Fn fn ( S ) и определяется потребная зависимость передаточного отношения по силе – i Fn / Pдв

от перемещения пальцев схвата, то есть функция

i ( S ) . По функции ( S ) подбирается кинематиче-

ская схема и параметры механизма схвата. В ответственных случаях для этой цели оптимизируются кинематические параметры звеньев и привода ЗУ.

Размеры звеньев и элементов кинематических пар определяются расчетами на прочность и жесткость.

Проектирование схвата заканчивается компоновкой его элементов и проверочными расчетами.

Для ОМ в виде протяженных тел вращения нагрузки на ЗУ определяются по приведенным выше формулам для каждого места захватывания.

163

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Белянин П.Н. промышленные роботы и их применение: Робототехника для машиностроения. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983 – 311 с.: ил.

2.Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. – М.: Высшая школа,

1986 – 264с.: ил.

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

4.Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин. – М.: Высшая школа, 1978 – 265с.: ил.

5.Вукобратович М., Стокич Д. Управление манипуляционными роботами: теория и приложения. – М.: Наука,

1985. – 384 с.: ил.

6.Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. Под ред. К.В. Фролова, Е.М. Воробьѐва.

– М.: Высшая школа, 1988.

7.Структура, характеристики и кинематика манипуляционных механизмов: Учеб. пособие/ В.А. Рябцев. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. 97 с.

91

4

3. Динамический анализ манипуляционных механизмов

5

Учебное издание

Рябцев Владимир Андреевич Трубецкой Виктор Александрович

СИЛОВОЙ РАСЧЕТ И ДИНАМИКА МАНИПУЛЯЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ

В авторской редакции

Компьютерный набор В.А. Рябцева

ЛР № 066815 от 25.08.99. Подписано к изданию 29.03.2004 г. Уч. -изд. л. 5,8. «С»

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

6

7