автоматизация / Методички КР / РТК / Методические указания по контрольной автоматизация

ния указанного выше ряда. Эти захваты выполняют обычно с использованием реечных и зубчатых передаточных механизмов. Они имеют более широкие технологические возможности, чем узкозахватные. Механические захваты используются для загрузки станков деталями типа тел вращения или коробчатой формы.

Широкое применение находят многопозиционные (многоместные) захватные устройства. При наличии на руке робота двух захватов цикл загруз- ки-разгрузки оборудования сокращается. Во время обработки детали робот захватывает заготовку для обработки и смещается на максимально близкое расстояние к рабочей зоне. После окончания обработки ПР свободным захватным устройством захватывает обработанную деталь и после поворота устанавливает заготовку в приспособление станка. Во время обработки новой заготовки робот укладывает обработанную деталь в тару или на тактовый стол. В результате совмещения вспомогательных переходов с работой станка время загрузки может сократиться в 2 — 3 раза. Современные захватные устройства помимо захватов для удержания заготовок имеют захваты для смены инструментальных головок или блоков.

Промышленные роботы обычно комплектуют набором типовых захватных устройств. Часто при переходе на обработку другой детали меняют не сам захват, а его сменные рабочие элементы (призмы, губки и т. д.).

К захватным устройствам предъявляют следующие требования: надежность захватывания и удержания объекта во время разгона и торможения подвижных элементов ПР, точность базирования заготовки в захвате, недопустимость повреждения или разрушения предмета обработки, прочность при малых габаритных размерах и массе. Особое внимание должно быть обращено на проверку допустимых для данного захватного устройства сил, моментов (см. табл. 3.1), нагрузок на места крепления (табл.3. 2).

При частой смене заготовок или при обслуживании одним ПР нескольких станков захватные устройства должны обеспечивать возможность работы с заготовками с размерами, формой и массой в широком диапазоне. В этом

случае наиболее приемлемыми являются широкодиапазонные захватные устройства. В некоторых случаях возникает необходимость применения захватных устройств с автоматической сменой их. Требование быстрой смены захватного устройства и его элементов часто является важным, так как восполняет недостаток подвижности самого ПР и позволяет более полно использовать робот в роботизированном процессе.

Примечание: Места крепления сменных захватных устройств – с резьбой по ГОСТ 24705-81

Расчет механических захватных устройств включает проверку на прочность деталей захвата. Кроме того, необходимо определить силу привода захватного устройства, силу в местах контакта заготовки и губок, проверить отсутствие повреждений поверхности заготовки или детали при захватывании, возможность удержания захватом, заготовки (детали) при манипулировании, особенно в моменты резких остановок.

Соотношение между силой Р привода, силами F на губках или моментом М на губках захватного устройства определяют из условий статического

равновесия. Так, для захвата с рычажным механизмом, показанным на рис. 3.1, из условия ∑F = 0 в точке С имеем:

Откуда F23 = 2sinP γ .

Рис. 3.1. Расчетная схема захватного устройства с рычажным механизмом

Из условия ∑M = 0 относительно точки А следует:

где η - КПД механизма.

При известном моменте М сила привода определится по формуле:

где M j - момент сил на губке; b - плечо рычага; n - число губок (в

большинстве случаев n = 2 ).

Данный захват обладает эффектом самоблокировки, так как рычаг проходит через «мертвое» центральное положение.

Для захватного устройства с клиновым механизмом зажима, представленном на Рис. 3.2:

Рис. 3.2. Расчетная схема захватного устройства с клиновым механизмом

жения - ρ = 30 ); n - число губок захватного устройства (обычно n =2); η = 0.95

- КПД шарниров; β = 4 −80 - угол клина.

Для захватов с симметричным расположением губок при M1 = M2 = M

В некоторых случаях удобным оказывается метод расчета, основанный на определении работы при малых перемещениях. Применяя этот метод к расчету захватного устройства с реечным механизмом (Рис.3.3), получим:

(3.6)

(3.7)

откуда Fρη = 2Rl cosθ . Здесь ω - угловая скорость звена 1; R - радиус зубчатого сектора; VCB - вертикальная скорость в точке C , равная скорости в точке А.

Рис. 3.3. Схема захватного устройства с реечным механизмом

Для рассмотренного на Рис.3 захвата сила привода может быть определена также через наибольший момент M j :

где mc - модуль зубчатого сектора; rc - полное число зубьев сектора; η -

КПД реечной передачи.

Для захватных устройств, показанных на Рис.3.4, соотношения между

FP η = 2ab cos2 θ (для Рис.3.4,и)

Рис. 3.4. Схемы захватных устройств промышленных роботов

Если захватное устройство имеет несколько губок, то сила захвата на каждой губке:

R1 = (l −l c) Q ; R2 = cl Q - для схемы, приведенной на Рис.3.5

а) б)

Рис. 3.5. Схемы для определения сил, действующих на губки от силы тяжести

Силы захватывания, которые требуются для удержания заготовки в процессе ее перемещения:

где m - масса заготовки; g - ускорение свободного падения; K1 - коэф-

фициент безопасности, значения которого зависят от условия применения промышленного робота и расположения других элементов робототехнического комплекса; K1 =1,2 – 2,0; K2 - коэффициент, зависящий от максималь-

ного ускорения А, с которым робот перемещает заготовку, закрепленную в его захвате; K2 =1+ gA ; K3 - коэффициент передачи, зависящий от конструкции

захвата и расположения в нем заготовки.

Например, для двухшарнирного захвата (Рис.3.6)

здесь dx - малое перемещение привода; dθ - соответствующее малое перемещение (угловое) губки.

Так как R2 = R1 + mg , то в предельном случае при P = Pmin имеем R1 = 0 ; R2 = mg , причем

где R1 и R2 - силы, действующие на губки.

Тогда

mgF = K3 =1/ 2

Таким образом, для данной конструкции захвата K3 =1/ 2 . В таблице

3.3 приведены значения K3 для различных случаев расположения захвата и заготовки.

Точка А – центр тяжести консольнозакрепленной заготовки

Рис. 3.6. Двухшарнирное двухшарнирное захватное устройство

Силы захватывания для схемы, приведенной на Рис.3.7, а

где Rn - реакция от расчетной нагрузки на n -й захват; α1 , α2 - углы контакта заготовки с губкой.

Сила схватывания для схемы, приведенной на Рис.3.7,б

где Ni - нормальная сила для i -й точки контакта; Fi - сила трения в i -й

точке контакта; Rn - реакция на n -й захват от расчетной нагрузки; α1 - угол контакта поворотной центрирующей или призматической губки с заготовкой для i -й точки контакта; η - коэффициент трения губки захвата о деталь; для незакаленных губок без насечки (стали 45, 50) η=0,12 – 0,15; для закаленных губок в виде гребенки с острой насечкой (стали 65Г, 60С2, У8А, У10А) при твердости HRC ≥55 η=0,3 – 0,35.

для плоскопризматических губок (рис.3.7,в)сила схватывания:

cosα2

F1 = μN1 ; F2 = μN2

между силами N1 и N2 , N2 и N3 , N1 и N3 .

Момент, удерживающий заготовку в захвате относительно точки подвеса поворотной зажимной губки равен: