КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА

 

При конструировании наиболее распространенных захватных устройств (ЗУ) роботов необходимо учитывать конкретный тип детали или группы деталей, их форму, материал и условия ТП. Важные критерии при этом – необходима точность удержания детали и допустимое усилие на губках. Исходя из этого разработано большое количество разных ЗУ, которые различаются кинематической схемой и другими конструктивными параметрами.

Усилие ЗУ должно соответствовать одному из значений ряда Ra10 в пределах 1 – 8000 Н: 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000; 6300; 8000.

Расчет ЗУ включает нахождение сил, которые действуют в местах контакта заготовки и губок; определение усилий привода; проверку отсутствия повреждений поверхности объекта при схвате; расчет на прочность деталей устройства.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема захвата

Усилие контактирования между деталью и губкой определяется по формуле

 (1.1)

где i, j = 1,2; ij,

Т.к. рассчитываемый захват симметричный, рассмотрим схему нагрузки одной из губок (см. рис. 1.2)

Рисунок 1.2 - Схема нагрузки

Рабочие губки 4 соединены тягами с зубчатыми секторами 3, которые находятся в зацеплении с рейкой 2, связанной с тягой 1 привода. При перемещении рейки 2 под действием усилия F электромагнита происходит поворот губок 4 в направлении центра на одинаковые углы и охват объекта манипулирования.

Рассчитываем усилие контактирования между объектом и губкой. Пусть объект манипулирования будет в виде цилиндра массой m = 1кг.

Реакция на одну губку захвата.

(1.2)

где g – ускорение свободного падения.

Усиление контактирования между деталью и губкой определим по формуле (1.1).

При  получим:

 (1.3)

Коэффициент трения для пары фторопласт – керамика 0,2.

Усилие зажима на губке схвата равно:

 (1.4)

Усилия, которые возникают в звеньях схвата при его работе, обозначены на рис. 1.2. Передаточный коэффициент механизма можно найти из условия:

 (1.5)

Для определения этой зависимости составим условия равновесия системы относительно точки А (см. рис. 1.2).

   (1.6)

т.е. сумма проекций всех сил на произвольно выбранные оси прямоугольных координат x,y и сумма моментов этих сил относительно точки А равняются нулю.

В нашем случае условия равновесия системы относительно точки А записуется в виде:

 (1.7)

Решив систему относительно G и F получим уравнение:

, (1.8)

преобразовав которое получим:

 или  (1.9)

Задавшись соотношением  коэффициентом запаса  и коэффициентом полезного действия механизма 0,9, найдем:

 (1.10)

Что мы проигрываем в рычажном механизме, в силе  то мы выигрываем в расстоянии. Ход губок 20 мм, ход штока электромагнита 10мм.

Таким образом усилие электромагнита должно быть F=65H, а ход мм.

Для расчета электромагнита берем короткоходовую магнитную систему постоянного тока (Рис. 1.3).

Прямоходовые системы постоянного тока исполняются, как правило, в виде соленоидов. Поэтому такие системы часто называются соленоидными. В устарелых конструкциях соленоидные системы выполняются с открытым магнитопроводом.

Для удобства выбора формы электромагнита вводится понятие о конструктивном факторе (к. ............