POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

WYDZIAŁ MT

KIERUNEK MiBM

ZADANIE PROJEKTOWE NR 1

KONSTRUOWANIE KATALOGOWE MANIPULATORÓW

Zejma Daniel

Semestr VII

Specjalizacja MB6

TEMAT: KONSTRUOWANIE KATALOGOWE MANIPULATORÓW.

1. Opis istoty działania :

Korzystając z zasad konstruowania katalogowego, opracować konstrukcję manipulatora o następującym

schemacie kinematycznym:

Podstawowe działanie manipulatotra polega na przemieszczaniu obiektów (narzędzi obróbczych oraz obiekty obrabiane) na stanowisku obróbczym.obsługiwana przestrzeń określona jest przez wybrany układ manipulatora.

2. Dane sytacyjne:

• wysięg siłownika liniowego h1=400[mm];

• wysięg siłownika liniowego h2=90[mm];

• wysięg siłownika liniowego h3 =90 [mm];

• kąt obrotu siłownika obrotowego β=180[°];

• wymiary obiektu manipulacji:

średnica d_max=40[mm];

długość l_max=120[mm];

obiekt manipulacji wykonany ze stali ρ= 7800 [kg/m³];

3. LITERATURA

1. Katalog GEMOTEC.

2. Katalog LINEARTEC.

4.OZNACZENIA.

h₁ - skok h₁;

h₂ - skok h₂;

h₃ - skok h₃;

O₁ - kąt obrotu O₁;

d_max - maksymalna średnica przemieszczanego obiektu;

l_max - maksymalna długość przemieszczanego obiektu;

ρ - gęstość materiału z którego jest wykonany przedmiot;

V_p - objętość przemieszczanego przedmiotu;

M._p - masa przemieszczanego obiektu;

g - stała grawitacji;

G_o - ciężar przemieszczanego obiektu;

μ_o - współczynnik tarcia ( stal - stal );

5. Obliczenia.

Przyjęto	Obliczenia	Wynik
Przyjęto	1.Siła jaką muszą wywierać szczęki manipulatora na przedmiot aby mógł on być manipulowany : Przy doborze tej siły należy wyznaczyć największą siłę jaka będzie powodowała wytrącenie przedmiotu manipulowanego ze szczęk. Prędkość maksymalna w ruchu liniowym : V = 600 [mm/s] = 0.6 [m/s] Droga jaką przebywa przedmiot manipulowany : S = 400 [mm] = 0.4 [m] Czas potrzebny na przebycie tej drogi z maksymalną prędkością : Przyśpieszenie : Siła ciężkości : G = ( m. + m. ch +m 01 )⋅g Siła bezwładności występująca przy ruchu liniowym : F = m⋅a Siła odśrodkowa występująca w ruchu obrotowym : Siła wypadkowa : Wyznaczenie siły nacisku N z jaką powinien oddziaływać chwytak na przedmiot manipulowany : Materiałem szczęk jest drewno o współczynniku tarcia μ = 0.6 .Siła wypadkowa musi być większa od dwóch sił tarcia występujących na szczękach chwytaka : F w < 2⋅T T = μ ⋅N Obliczenia	V = 0.6 [m/s] S = 0.4 [mm] t = 0.66 [s] a = 0,91 [m/s^2] G = 39.68 [N] F = 13.14 [N] F0 = 10.84 [N] Fw = 46.36 [N] Wynik
1.Układ wsporczy. 2.Moduł liniowy L1. 3.Moduł liniowy L2. 4.Moduł liniowy L2. 5.Moduł obrotowy 01. 6.Chwytak	2.Układ kinematyczny manipulatora.
Przyjęto	2.1.Przestrzeń robocza manipulatora. Obliczenia	Wynik
d =40 [mm] l = 120 [mm] ρ = 7.8 [g/cm^3] g = 9.81 [m/s^2]	3.Wymagana siła chwytu. 3.1. Masa i ciężar przemieszczanego obiektu. = MP = VP ⋅ ρ =150,72*7,8=1,75[kg] GO = MP ⋅ g =1,75*9,81=11,526[N]	VP=150.72[cm^3] MP = 1.175[kg] GO =11.526 [N]
n = 2 μ = 0.17	3.2 Siła chwytu przemieszczanego obiektu. uchwyt symetryczny. =2*	Fchc = 135.6 [N]
Przyjęto	Obliczenia	Wynik
	uchwyt niesymetryczny. =11,526* =	Frow =16.136[N] Fchn=325.44[N]
Masa:5[kg] Skok:12mm P=8bar αmax =180^o Przyjęto	4. Wstępny dobór modułów konstrukcyjnych manipulatora. Dobór modułów na podstawie programu GEMOT 1 był niemożliwy do realizacji , dlatego wykorzystano do tego celu program GEMOTEC , zawierający katalog modułów konstrukcyjnych firmy GEMOTEC . Na tej podstawie wstępnie dobrano następujące moduły : Chwytak imadłowy CH : GM200 Podstawowe parametry chwytaka : skok : 15 [mm]; wymiar A : 24 [mm]; wymiar B : 58 [mm]; wymiar L : 94 [mm]; masa chwytaka m.ch : 1.75 [kg]; ciężar chwytaka Gch : 17.17 [N]; Chwytak kleszczowy CH : GM400 - 180 Podstawowe parametry chwytaka : masa chwytaka m.ch : 1.16 [kg]; ciężar chwytaka Gch : 11.37[N]; maksymalna przenoszona masa m.max : 1.72 [kg] , przy ciśnieniu nominalnym P=6 [bar]; wymiar A : 62 [mm]; wymiar B : 48 [mm]; wymiar L : 142 [mm]; skok Hmax = 4 [mm]; max. siła chwytu Fmax = 337.33 [N] , w odległości 60 [mm] od korpusu chwytaka . zakres rozwarcia szczęk chwytaka 80 [mm]; Obliczenia	Wynik
	C) Moduł obrotowy RM110-W180 Podstawowe parametry modułu masa modułu M01 : 1.12 [kg]; ciężar modułu G01 : 10.98 [N]; długość A : 65 [mm]; szerokość B : 65 [mm]; średnica C :64 [mm]; wysokość L : 85 [mm]; ciśnienie zasilania P=2-10 [bar]; temperatura pracy :5-60[°C]; pojemność powietrza :30 [cm^2]; moment obrotowy przy ciśnieniu 6[bar] wynośi 1.95[Nm]; max. siła osiowa F =1000[Nm]; max. moment gnący Mgmax = 2.5 [Nm]; max. końcowy kąt prędkośći Ωmax = 47.698387. max. kąt przyśpieszeń αmax = 362.282837 [1/s^2]; energia potrzebna do napędu łańcucha kinematycznego Eges = 3.206316 [Nm]; energia max. jaką może dać moduł Ezus = 3.5 [Nm]; minimalny czas obrotu tsmin = 0.131661 [s]; Złączki o oznaczeniu GMNS 100-G - proste GMNS 100-W -kątowe D) Moduł liniowy LM300-H400 Podstawowe parametry modułu : wymiar A: 924 [mm]; wymiar B:16 × 50 [mm]; wymiar C: 8 × 50 [mm]; wymiar D: 427 [mm]; wymiar E: 470[mm]; wymiar K: 234 [mm]; wymiar X: 400 [mm]; masa modułu ML1: 14.3 [kg]; E) Moduł liniowy LM50-H100 Podstawowe parametry modułu : siła pchająca : 300 [N]; siła ciągnąca : 300[N]; skok :90mm]; udżwig : 1000 [kg]; wymiar A: 300 [mm]; wymiar B: 9 × 25 [mm]; wymiar C: 4 × 25 [mm]; wymiar D: 121 [mm]; wymiar E: 158[mm];
Przyjęto	Obliczenia	Wynik
	wymiar K: 85 [mm]; wymiar X: 100 [mm]; masa modułu ML2: 1.42 [kg]; ciężar modułu GL2: 13.93 [N];
a = 78 b = 0.577 c = 0 d = 0 P = 6 [bar] H = 10 Fx = G p Mch1 =1,75 [kg]	5.Manualny dobór modułów manipulatora na podstawie katalogu firmy GEMOTEC. 5.1.Moduł chwytaka imadłowego - wstępnie dobrano chwytak GM200. Parametry chwytaka: Obliczamy siłę chwytu: = F 2 =c - (H ⋅ d)=0-(10*0)=0 F = F 1 + F 2=599,896 Warunki weryfikacji zostały spełnione, ponieważ : F 1dop =599.896 [N] > Fchn =325.44 [N].	F1= 599.896[N] F2 = 0 [N] F =599.896 [N]
H = 4 [mm] F = 337 [N] Mch2 =1.16 [kg]	5.2. Modół chwytaka kleszczowego - wstępnie dobrano chwytak GM400 -180. Parametry modułu : Obliczamy siłę chwytu : Warunki weryfikacji zostały spełnione, ponieważ : F 2dop =337.33 [N] > Fchn =325.44 [N].	F2 = 337.33 [N]

Przyjęto

Obliczenia

Wynik

M=1.95 [Nm]

I_zul = 0.2[Nms²]

I_e=0.001[Nms²]

R = 0.024 [m]

k = 1.3

M₀₁ = 1.12 [kg]

α = 180 [deg]

E_antr=0.366[Nm]

d = 40 [mm]

A = 60 [mm]

B = 60 [mm]

Przyjęto

1. Moduł obrotowy 01 ( 180 °) - wstępnie dobrano RM110 - W180.

Parametry :

M _c = M _p + M _{c h1}

Określamy siłę obciążającą moduł :

F = M _c + g

Moment bezwładności łańcucha kinematycznego :

Obliczona wartość momentu bezwładności łańcucha kinematycznego jest mniejsza od max. momentu jaki może przenieść moduł.

I_zul = 0.2 [Nms²] > I = 0.1755⋅10^-4 [Nms²]

Maksymalne przyśpieszenie kątowe - obliczeniowa :

Maksymalna prędkość kątowa - obliczeniowa :

Energia potrzebna do napędu łańcucha kinematycznego :

Warunki weryfikacji zostały spełnione, ponieważ :

E_ges = 2.13[Nm] < E_zus = 3.5 [Nm].

Obliczenia

M _c =2.925 [kg]

F = 28.694 [N]

I =17.55⋅10^-4 [Nms²]

ε = 204.04 s^-2

[1/s^2]

ω = 35.79 [s^-1]

E_ges = 2.13[Nm]

Wynik

Hub =400[mm]

L = 48 [mm]

T = 1060 [N]

K = 234 [mm]

x = 400 [mm]

E=4,2⋅10¹⁰

F_{2 dop}=0.778

[mm]

5.4.Moduł liniowy L1 (400mm) - wstępnie dobieram LM 300 - H400.

Parametry :

=

=

=

Warunki weryfikacji zostały spełnione, ponieważ :

F_{2 dop}=0.778⋅10^-3 [m] > f2=1,8*10^-10 [m]

l2 = 0.248[mm]

F2_max=514,6[N]

f2=1,8*10^-10 [m]

Hub =100[mm]

L = 33 [mm]

T = 260 [N]

K = 85 [mm]

x = 100 [mm]

E=2.72⋅10⁹

F_{2 dop}=0.088

[mm]

5.5.Moduł liniowy L2 (80mm) - wstępnie dobieram LM 50 - H100.

=

=

=

Warunki weryfikacji zostały spełnione, ponieważ :

F_{2 dop}=8.30⋅10^-5 [m] > f2=2.765⋅10^-11 [m].

• chwytak imadłowy GM200

• chwytak kleszczowy GM400 - 180

• moduł liniowy LM300- H400

• moduł liniowy LM50 - H100

moduł obrotowy RM110-W180

l2 = 0.083[mm]

F2_max=131.55[N]

f2=2.765⋅10^-11 [m]

13

---