28. Разработка компоновочного чертежа руки.

Компоновочный чертеж руки разрабатывается с целью определения расположения и крепления узлов руки, ориентирующего механизма кисти, схвата, трансмиссионных валов, передаточного механизма привода, датчиков, что даёт возможность определить расположение центров масс этих механизмов в руке, кинематической связи между ними и увязать компоновку руки с компоновкой манипулятора.

29. Расчет трансмиссионных валов.

Нагрузка на трансмиссионные валы Р изменяется в значительных пределах и зависит от типа применяемого привода и выбранной кинематической схемы руки.

При применении гидропривода трансмиссионные валы вращаются с низкой частотой (20–60 об/мин), но нагружаются большим моментом. Такие валы рассчитывают на крутильную жесткость. Если привод осуществляется через муфты, то необходимо при расчете учитывать жесткость муфты.

При применении электропривода и дифференциального зубчатого механизма кисти с передаточным числом 2–4,5 трансмиссионные валы рассчитывают так же, как и при использовании гидропривода.

При применении электропривода и волновых передач с реализацией большого передаточного числа трансмиссионные валы рассчитывают на критическую частоту вращения.

При расчёте на крутильную жесткость учитывают, что при позиционировании возникают затухающие механические колебания вследствие недостаточной жесткости трансмиссионных валов и больших инерционных нагрузок на ориентирующий механизм кисти.

Деформации от инерционных нагрузок возникают в точках движения, где происходит изменение скорости, а именно:

1. в начале разгона;

2. в конце разгона;

3. в начале торможения;

4. в конце торможения.

Параметры колебательного процесса определяются жесткостью трансмиссионных валов, перемещаемыми массами и законом движения.

30. Конструкция и расчет схватов

Захватные устройства ПР служат для захватывания и удержания объектов и манипулирования.

К ним предъявляют следующие требования

1) Сохранение положения объекта манипулирования при всех режимах работы ПР

2) Приспособляемость к изменению формы и размеров объекта манипулирования

3) Компенсация погрешностей взаимного расположения объекта, ЗУ и обслуживаемого оборудования

4) Быстродействие, надежность, компактность, малая масса и др.

По способу удерживания объекта манипулирования ЗУ подразделяют на поддерживающие, удерживающие и схватывающие.

Наиболее распространенные схемы схватов приведены на рисунке.

Основные функциональными элементами схватов являются губки, пальцы, двигатели, передачи и корпусные несущие конструкции

Губки предназначены для приспособления схвата к специфике объекта манипулирования. Губки закрепляются на пальцах жестко или на шарнирах с фиксирующими пружинами.

Пальцы схватов могут быть неподвижными (рис.а), качаться (рис.б-ж), двигаться поступательно прямолинейно (рис. з,и) или по дуге (рис. к), а так же совершать пространственные движения (рис.л).

Благодаря легкости регулирования усилия схваты часто оснащаются пневмоцилиндрами. Простейшие схваты без собственного привода срабатывают под действием объекта манипулирования (рис. б) или внешнего оборудовании. Двигатели связываются с пальцами непосредственно (рис. а) или через передачи, которые предназначены для преобразования вида движения, увеличения усилия прижима губок и координации перемещения пальцев.

Выбор передачи в значительной мере определяется требуемой зависимостью зажимающего усилия от раствора схвата и соответственно объекта манипулирования.

При произвольных в некотором диапазоне размерах и массах объектов манипулирования усилия схвата желательно иметь по возможности постоянными.

Наилучшим в этом отношении является характеристики зубчатых передач (рис. е-к).

Достаточно стабильное усилие можно получить подбором взаимного расположения и размеров звеньев в шарнирно рычажных и рычажных передачах.

Рассмотрим клещевой схват с призматическими губками. Из прямоугольных треугольников ОКС, ОАВ и ОАЕ (рис. 2) найдем расстояние от основания схвата до центра детали радиуса R , где

l₁ = АВ , l₂ = AE, l₃ = BC - постоянные для данного механизма геометрические параметры.

Из формулы видно, что положение захваченного объекта манипулирования определяется только по размерам.

ЗУ обеспечивающие постоянство положения объекта манипулирования называется центрирующими.

При изменении диаметра захватываемой детали ее центр смещается по прямой ОЕ. Это смещение может привести к погрешностям позиционирования объекта манипулирования при захвате изделия за различные поверхности, изменения размеров в процессе обработки или вследствие неточности заготовки.

Погрешность уменьшается при увеличении длины пальцев и их поступательного движения по дуге (рис. к). Для сохранения положения центра детали с изменяющимися в широком диапазоне диаметром производят профилирование губок клещевых схватов, переходят к поступательному прямолинейному движению пальцев, а так же используют специальные симметричные 3-х пальцевые схемы (рис. д-з).

Проектирование ЗУ начинают после выбора объекта роботизации.

В результате анализа множества возможных обрабатываемых изделий выбираются типовые.

По всем операциям обработки этих деталей составляют технологические схемы и определяют возможные подходы схвата и места захвата детали.

Уточняют условие установки детали в технологическую оснастку: зазоры и заходные фаски, усилия поджатия к базам и т.п. Выбирают по возможности общие подходы и места захвата для выполнения большего числа операций и перемещаемых изделий

Выявляют ситуации, когда невозможно обойтись без перезахвата детали или смены схвата.

После этого для каждого схвата манипулятора роботизируемого комплекса выбирают количество и кинематику пальцев а так же форму и расположение базирующих поверхностей губок.

Детали с неизменным диаметром и повышенными точностными требованиями при установке оборудования переносятся схватами, оснащенными цанговыми патронами или деформируемыми оболочками.

При изменении диаметра на 20-30 % можно использовать обычные клещевые схваты с призматическими губками.

Если смещение центров детали различных размеров превышает допустимые погрешности то вводят коррекции программных точек или программируемые губки.

Схваты 2-я поступательно движущимися пальцами применяют для деталей с изменением диаметра до 100%.

Особо широко диапазонные схваты выполняют 3-х пальцевыми.

Для сложных и непрочных деталей губки выполняют по форме переносимого объекта.

Плоские тонкие детали обычно переносятся присосками или магнитными ЗУ.

После выбора базирующих элементов рассчитывают усилия пальцев Fп прикладываемое к объекту манипулирования для его удерживания. При проектных расчетах из множества возможных режимов работы схвата выделяют наиболее характерные.

Ех. Для коротких тел вращения (рис. 3) достаточно учесть осевую нагрузку P_о возникающую при сборке или при базировании или радиальную Р_рад вызванную силами инерции. Осевые нагрузки обычно воспринимаются силами трения.

Требуемы усилия пальцев в этом режиме Fп > Po*sinα/2f;

Где α = 45-60 половина угла между базирующими поверхностями призмы, f – коэффициент трения скольжения.

Для восприятия радиальной нагрузки Р_рад необходимо выполнить условие Fп ≥ Р_рад*tg(α+β);

β – угол между биссектрисой призмы и нормалью к Р_рад

Если найденное усилие Fп вызывает повреждение объекта манипулирования, то необходимо разнести базирующие поверхности или выполнить геометрическое замыкание или перейти к другой схеме схвата.

Проектирование схвата завершается прочностными расчетами и жесткостными расчетами а так же компоновкой функциональных элементов в корпусе и оценкой инерционных параметров.