Расчет усилия захватывания или удержания ПП.

После того как определены все действующие на деталь силы, можно найти требуемое усилие захватывания (для клещевых и пальцевых ЗУ) или усилие удержания ПП (для электромагнитных, вакуумных и пневматических ЗУ).

Расчет конструктивных элементов ЗУ на прочность производят для деталей, испытывающих наибольшие нагрузки или влияющих на качество выполнения операции «взять—перенести—положить». Для клещевых ЗУ расчетное усилие захватывания следует проверить расчетом допустимых контактных нагрузок на губки ЗУ и на захватываемую поверхность ПП, на прочность опасных сечений губок и шарнира ЗУ. Для всех ЗУ целесообразно проверять на прочность место их крепления к руке манипулятора.

Расчет усилий привода и энергетических затрат.

После того как определено усилие захвата, можно рассчитать для данной конструкции силы или моменты приводов. При этом можно воспользоваться методом балансировки сил для каждого сочленения, начиная с точек контакта ЗУ с ПП и двигаясь в направлении привода (для механических ЗУ). Для притягивающих ЗУ суммарное усилие захвата позволяет определить число электромагнитных или вакуумных присосок.

Приводы захватных устройств. В большинстве ЗУ используют три типа приводов: пневматический, электромеханический и гидравлический. Встречаются и другие типы приводов. Общую характеристику приводов см. в работе [12]. Здесь обратим внимание на особенности различных типов приводов применительно к оснащению ими механических ЗУ.

Пневматический привод наиболее распространен. Помимо дешевизны и других причин [12], его применение в ЗУ часто обусловлено взрывобезопасностью и малой жесткостью. Взрывобезопасность делает возможным применение ЗУ с пневмоприводом в горячих, химических и окрасочных цехах. Малая жесткость пневмопривода позволяет выполнять мягкое захватывание ПП, не повреждая его поверхности.

Электромеханический привод. Удобен для применения в антропоморфных и адаптивных ЗУ, оснащенных датчиками внешней информации, поскольку электромеханическая природа управляющих сигналов сильно упрощает процесс построения гибких систем управления и позволяет использовать в качестве устройства управления ЭВМ. Электромеханический привод (особенно с электродвигателем постоянного тока) может работать в системах как силового, так и позиционного управления. Однако такой привод нельзя применять во взрывоопасных средах из-за искрения и тепловыделения.

Электрогидравлический привод позволяет добиваться высокой точности позиционирования при любых нагрузках благодаря высокой жесткости системы. Другим преимуществом гидроприводов является высокая величина отношения мощности к их массе.

Пружинные приводы. В некоторых типах ЗУ используют пружины или другие упругие элементы: отдельно (см. рис. 3.3 и 3.4) либо в сочетании с пневматическим или гидравлическим приводом (см. рис. 3.13), поскольку при снятии давления рабочего тела пружина, связанная с поршнем, легко возвращает его в исходное положение. Пружины часто используют для раздвигания пальцев захватов с пневматическим или гидравлическим приводом. Пружины могут использоваться и для обеспечения усилия захватывания. В этом случае, очевидно, что усилие захватывания пропорционально жесткости пружины. Следовательно, для получения большого усилия захвата требуется использование жестких пружин, что, в свою очередь, связано с необходимостью увеличения мощности привода, разводящего пальцы захвата. Из-за этого применение пружин для захватывания ограничивается рабочими органами для работы с небольшими объектами — шпильками, гайками и болтами.

Электромагнитный механический привод иногда используют в клещевых захватных устройствах ПР. Он состоит из магнитной головки, имеющей ферромагнитный каркас, электропроводящей катушки и штока, изготовленного из магнитного материала. Когда на катушку подается напряжение, магнитная головка втягивает в себя шток и положение привода строго фиксируется. Если же в катушке тока нет, то шток свободно перемещается вдоль своей оси. В таком приводе обычно имеется возвратная пружина, обеспечивающая фиксацию двух положений штока.

Как правило, величина смещения штока невелика, потому что с ее увеличением сила притяжения магнитной головки уменьшается. Поэтому такой тип привода используется только при работе с небольшими объектами.

Привод «искусственная мышца» основан на способности некоторых веществ изменять свои размеры, форму и другие физические свойства под действием газа, жидкости, электрического тока, света или температуры. Примеры мышц на основе пневматических или гидравлических расширяющихся или изгибающихся эластичных камер см. на рис. 3.19...3.22. Другие конструкции «мышц» состоят из волокон элек- троактивных полимеров, которые сжимаются или растягиваются при освещении или при подаче электрического тока в зависимости от его полярности. Еще источниками для искусственных мышц могут служить специальные металлические материалы с термомеханическим эффектом памяти формы, реализующимся в ходе мартенситного превращения [12].

Вакуумные и магнитные присоски — см. подраздел 3.3.

Выбор привода осуществляется в зависимости от специфики выполняемых рабочим органом операций. Привод оказывает существенное влияние на эффективность захвата. Если в захвате имеются позиционно управляемые сочленения, то лучше воспользоваться электромеханическим или гидравлическим приводом. Во всех остальных случаях предпочтительнее пневматический привод. Если захват должен работать во взрывоопасной среде (например, на манипуляторе робота системы аэрозольной окраски), следует использовать пневматический или гидравлический привод. При работе в горячих цехах применяют пневматический привод ЗУ. Если необходимо управлять усилием, развиваемым в сочленении или при захватывании ПП, то целесообразно использовать электромеханический или пневматический привод.

Расчет и проектирование конструкции ЗУ ведут с учетом сформулированных выше (см. подраздел 2.2) технических требований. Завершают выбор кинематической схемы и конструкции ЗУ, уточняют расчет статических, динамических и контактных нагрузок на его элементы. Проводят расчеты на прочность элементов конструкции ЗУ. Выбирают тип привода ЗУ. Особое внимание уделяется материалам, форме и расположению поверхностей контакта ЗУ с ПП, а также защищенности датчиков системы информации ЗУ от внешних повреждений. Разрабатывая конструкцию ЗУ, следует иметь в виду, что она должна быть связана с конструкцией робота, ПП и обслуживаемого оборудования.

Необходимо оценить стоимость, сроки разработки и изготовления ЗУ, а также испытаний, эксплуатации и технического обслуживания. Перед началом разработки ЗУ следует определить возможность его приобретения из числа известных конструкций, имеющихся на рынке. Методики расчетов и проектирования зависят от способа захвата и вида устройства ЗУ.

Установку и крепление ЗУ к руке манипулятора проектируют с учетом рекомендаций главы 9.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >