Расчет вакуумных захватных устройств

В настоящее время расчет вакуумных захватных устройств (ЗУ) промышленных роботов зачастую осуществляется только с учетом силы тяжести захватываемых объектов. Такой расчет дает удовлетворительные результаты в том случае, когда захват объекта производится вблизи его центра тяжести и в процессе перемещений не возникают значительные инерционные нагрузки. В то же время на практике отрывы и сдвиги заготовок часто происходят вследствие больших инерционных нагрузок.

Рассмотрены вакуумные ЗУ с цилиндрическим торцем. Внешний радиус кольца обозначен через R, внутренний - через r. Удержание объектов производится за счет прижимающей силы F_пр,возникающей в зоне торцевой части ЗУ и обусловленной наличием разрежения Dp, создаваемого в ЗУ.

У вакуумных ЗУ сила F_пр равномерно распределена по площади внутреннего круга радиуса r и равна F_пр = Dp⋅p².

Для определения параметров ЗУ необходимых для удерживания объекта, необходимо знать максимальную величину силы притяжения F_пр,которую необходимо получить в ЗУ (рисунок 2).

Рассмотрим, как с учетом всех отрывных силовых факторов можно определить требуемое значение F_пр в произвольный момент. Для этого введем систему координат Охуz, жестко связанную с ЗУ так, что начальная точка 0 расположена в центре торца ЗУ, ось х направлена вдоль его оси, а оси y,z в плоскости захвата объекта.

Обозначим через р = ОС вектор, соединяющий центр О торца ЗУ с центром тяжести объекта С. Приведя все отрывные силы и моменты к началу координат 0, получим в нем силу отрыва F_от и момент отрыва М_от:

Под действием отрывных силовых факторов может произойти два качественно отличных нарушения контакта:

1) отрыв объекта от торца ЗУ, вызываемый составляющими силы отрыва F^x_от и момента отрыва M^y_от, М^z_от,

2) сдвиг объекта вдоль торца ЗУ, вызываемый отрывными силовыми
факторами F^y_от, M^y_от, М^z_от.

Первый вид нарушения контакта будем сокращенно называть отрывом, а второй - сдвигом. От отрыва объект удерживается непосредственно силой притяжения F_пр со стороны ЗУ, от сдвига - силами трения, возникающими между горцем ЗУ и поверхностью объекта.

Для точного определения максимального требуемого значения F_S необходимо данной формуле произвести расчеты на всей траектории движения ЗУ с объектом и выбрать максимум. В зависимости от характера производства, найденное максимальное значение необходимо умножить на коэффициент запасая n = 1.2 - 1.5.

В качестве примера рассмотрено перемещение с использованием вакуумного ЗУ объекта массой 10 кг по дуге радиуса L = 1 м на угол Dj = 140°. Время перемещения - t _п = 2 сек, закон изменения ускорения - синусоидальный. Центр тяжести объекта С находится на расстоянии r = 0,1 м от центра О ЗУ в радиальном направлении.

Коэффициент трения покоя торца ЗУ по поверхности объекта f _mn = 0.1. Коэффициент запаса п - 1.5. Допустимое разрежение Dp в ЗУ равно 0.7 атм. Выяснено, что для этой операции не может быть использовано ЗУ с геометрическими параметрами R = 0.07 м и r = 0.05 м, поскольку для гарантированного удержания объекта в ЗУ должно быть получено разрежение Dp, равное 1.38 атм. Предложен второй вариант ЗУ с параметрами: R = 0.01м,
r = 0.08 м. Расчеты показали, что в этом случае для удержания объекта достаточно создать разрежение 0.54 атм, что допустимо по заданным начальным условиям.

Дата добавления: 2015-08-18