Введение 4
1 Обзор публикаций по проектированию захватных устройств промышленных
роботов 6
1.1 Общие подходы к разработке ЗУ 6
1.1 САПР используемые для расчёта основных показателей ЗУ 8
2 Расчет захватных устройств промышленных роботов 14
2.1 Основные требования к захватным устройствам при конструировании 14
2.2 Анализ сил, действующих на перемещаемый объект 17
2.3 Расчет механических захватных устройств 18
3 Силовой анализ механического захватного устройства 19
3.1 Постановка задачи 19
3.2 Основные этапы решения задачи о силовом расчете ЗУ 20
3.3 Решение задачи силового расчета ползунно-коромыслового механизма21
3.4 Исследование зависимости уравновешивающей силы от вертикального
ускорения схвата 26
4 Подбор и расчет приводов для захватного устройства ПР 28
4.1 Общие характеристики приводов 28
2.2 Расчет основных параметров и выбор пневмопривода 29
2.3 Выбор электропривода 31
Заключение 33
Список использованной литературы 34
Приложение А Схема ЗУ, группа Ассура и план сил группы Ассура 35
Приложение Б Начальный механизм: схема, план сил 36
Захватные устройства (ЗУ) являются важными элементами промышленных роботов (ПР). Использование различных конструкций ЗУ расширяет области применения ПР. Производители промышленных роботов, как правило, в комплект поставки технологического оснащения манипуляторов ПР включают несколько ЗУ, поскольку в процессе эксплуатации, параметры объектов манипулирования могут изменяться. Поэтому при эксплуатации ПР возникает необходимость в проектировании нового технологического оснащения, в том числе и механических схватов.
При проектировании схватов промышленных роботов необходимо производить расчёты таких параметров, как структура механизма, скорости и ускорения его составных частей, минимальное усилие зажима, необходимое для удержания детали в захватном устройстве, контактные напряжения и, главное, параметры привода захватного устройства. При этом учитываются схема зажима детали, геометрические и физико-механические параметры детали, масса детали, форма поверхностей контакта ЗУ с деталью, трение в точках контакта, а также другие показатели [1].
В связи с этим, особое значение имеют следующие задачи: систематизация и анализ конструкций ЗУ; разработка методов их выбора, расчета и проектирования; расчет и подбор приводов ЗУ и другие задачи.
Цель данной работы - изучение методики проектирования и методов расчета основных показателей захватных устройств промышленных роботов, проведение силового анализа ЗУ, определение требуемого усилия захватывания объекта, выбор и расчет основных параметров пневмо/электропривода для оптимальной работы ЗУ ПР.
Для достижения поставленной цели в процессе работы решались следующие задачи:
1. Обзор статей и публикаций, связанных с использованием и
проектированием захватных устройств промышленных роботов;
2. Расчёт нагрузок, возникающих в кинематических парах захватного устройства, при удержании и переносе объекта манипулирования;
3. Выбор типа привода для преодоления нагрузки в штоке ЗУ.
Объектом исследования данной работы является изучение методов проектирования и расчётов различных захватных устройств промышленных роботов, а также их автоматизации.
В качестве предмета исследования выступает механическое ЗУ. Для расчёта силовых характеристик данного схвата используется метод планов сил, в котором силы, действующие на схват, изображаются в виде векторов, для последующего выявления конечной уравновешивающей силы действующей на шток. После нахождения уравновешивающей силы исследуются методы подбора привода для обеспечения оптимальной работы данного ЗУ.
Методы расчётов и проектирования, используемые в данной работе, применяют для расчёта основных характеристик схвата, что помогает определить пригодность ЗУ для необходимых операций.
1. Рассмотрены статьи и публикации связанные с методами проектирования захватных устройств, а также системы автоматизированного проектирования основных параметров ЗУ.
2. Изучены основные требования к захватным устройствам при их конструировании. Проведен расчет геометрических параметров рабочей зоны ЗУ и определен ход штока. Проанализированы силы, действующие на перемещаемый объект, освоена методика силового расчёта механических ЗУ.
3. Проведён силовой расчёт механического ЗУ, определены реакции в кинематических парах, определена уравновешивающая сила необходимая для удержания объекта манипулирования, проанализировано изменение уравновешивающей силы при изменении вертикального ускорения схвата.
4. По величине уравновешивающей силы проведен расчет основных характеристик пневмоцилиндра и проведен подбор пневмо- и электропривода по каталогам предприятий-изготовителей.
5. Для построения схем и планов сил ползунно-коромыслового механизма захватного устройства, использована система автоматизированного проектирования - nanoCAD, предназначенная для разработки и выпуска рабочей документации (чертежей).
