Politechnika Krakowska

Automatyka i Robotyka

Grupa 311 c

Rok Akad. 2006/07

PROJEKT CHWYTAKA DŹWIGNIOWEGO

Wykonali:

Wątroba Robert

Łysek Tomasz

Kołek Dominik

Kosiewicz Ewa

Lenart Mariusz

Łacheta Paweł

1.Analiza zadania manipulacyjnego i opracowanie założeń konstrukcyjnych.

a) Analiza sił i momentów działających na przedmiot w czasie realizacji zadanej trajektorii ruchu.

Masa tulejki:

Materiał: -aluminium

Gęstość aluminium: -ρ = 2,7 g/cm³

Objętość bryły: -v = 2160000 mm3 = 2,16 10-3 m³

Masa: -m = 5,832 kg

Największe siły bezwładności będą pojawiać się przy podnoszeniu przedmiotu, gdy kierunek ruchu pokryje się z kierunkiem działania siły ciężkości.

Maksymalne przyspieszenie przyjęte w całym cyklu :

amax = 2 [m/s²]

Siła bezwładności przy podnoszeniu tulei :

F = m amax = 5,832 · 2 = 11,664 [N]

Ciężar przedmiotu manipulacyjnego wynosi:

G=m·g=5,832 · 9,81[m/s²] =57,22[N]; g=9,81[m/s²]

Bezwładność względem osi y :

Iy= 43,74 10^-3 kg m²

Przyjęte przyspieszenie kątowe:

ε = 0,5 rad/s²

Moment bezwładności:

My = 68,7 10^-3

b) Określenie sposobu uchwycenia przedmiotu.

c) Określenie sposobu mocowania chwytaka do robota.

Chwytak jest montowany bezpośrednio do silnika obrotowego o ograniczonym kącie obrotu. Kołnierz chwytaka jest dostosowany do standardów firmy MACK Corporation.

d) Określenie liczby końcówek chwytnych.

Chwytak posiada dwie końcówki chwytne. Końcówki chwytają przedmiot poprzez zaciśnięcie się na zewnętrznej części. Dodatkowo na końcach palców są zamocowane nakładki gumowe w calu kompensacji nacisku i zwiększenia przyczepności; wymiary 10x20x4. Chwytak wykonany jest z lekkich stopów w celu obniżenia jego masy.

e) Dobór odpowiedniej struktury mechanizmu dźwigniowego.

3. Wyznaczenie minimalnej wymaganej siły uchwytu.

Maksymalne siły działające na naruszenie połączenia końcówek chwytaka i przedmiotu występują podczas podnoszenia (rys. w punkt 1b).

F - siła bezwładności.

G - ciężar elementu przenoszonego

T - siła tarcia pomiędzy końcówkami i elementem przenoszonym.

N - siła reakcji

Równania równowagi układu:

G+F=2T

T=μN

współczynnik tarcia μ=0.6

Wartość siły minimalnej; przy której element pozostanie w szczękach:

G+F=2μN

N=(G+F)/2μ

N ≈ 50 [N]

4. Wyznaczanie funkcji przyłożenia siły.

Ze względu na symetrię układu, rozpatrujemy połowę mechanizmu.

ΣPix:

ΣPiy:

ΣPix:

ΣPiy:

ΣMiB:

ΣPix:

ΣPiy:

ΣMic:

ΣPix:

ΣPiy:

ΣMiC:

ΣPix:

ΣPiy:

Funkcja przełożenia siły:

Przebieg siły w funkcji kąta α:

Zakres przełożenia siły został ograniczony do zakresu od 66,5 stopnia kąta α do 80 stopni. Zostało to podyktowane przez siły wywierane w parach kinematycznych; przy kącie zbliżającym się do 90 stopni siła w parze kinematycznej E znacznie rośnie, a co za tym idzie może to spowodować zniszczenie mechanizmu. Natomiast przy kątach poniżej 45 stopni siły oddziaływają rozciągająco na ogniwa i na połączenia kinematyczne, co też wpływa niekorzystnie na mechanizm. Najefektywniejszy przedział pracy zawiera się w tym przedziale.

5. Dobór siłownika roboczego.

Siłowniki o zwartej budowie do montażu w ograniczonych

przestrzeniach:

• z magnesem lub bez magnesu

• jedno lub dwustronnego działania

• z jednostronnym lub przechodzącym tłoczyskiem

• z zabezpieczeniem przed obrotem

• z kołnierzem wahliwym

• dostępne materiały uszczelnień: NBR, Poliuretan lub

Viton® (dla wysokich temperatur).

• specjalne wykonania na zamówienie

Zbliżeniowe czujniki indukcyjne są elementami automatyki reagującymi na wprowadzenie metalu w ich strefę działania. Powszechnie wykorzystywane są w układach automatyki przemysłowej do precyzyjnego określania położenia ruchomych części maszyn i urządzeń, charakteryzują się dużą pewnością działania i niezawodnością w trudnych warunkach środowiskowych jak nadmierne zapylenie,

wilgotność itp.

6. Dobór ogniw mechanizmu, sposobu połączenia w pary kinematyczne.

Do korpusu chwytaka za pomocą odpowiednio pasowanych sworzni będą przymocowane ogniwa chwytaka. W ogniwie, które ma otwory bazujące będzie pasowanie N5 (pasowanie wciskane), a w ogniwie z wewnętrznym otworem będzie to pasowanie obrotowe F5. Takich połączeń będzie 12. Przed wysunięciem sworznia będzie zabezpieczała śruba z nakrętka z podkładką.

W celu poprawienia pewności uchwytu przedmiotu na okładziny szczęk chwytaka dobraliśmy nakładki z kauczuku fluorowego ze względu na jego zwiększoną odporność na działanie środowiska agresywnego, duży zakres temperatur stosowania i niewielkie ugięcie przy ściskaniu. Dodatkową zaletą jest zwiększenie współczynnika tarcia do 0,6. Ich wymiary to : 10x20x4mm

T

N

N

T

Kształt bryły

130

110

150

F

G

Wartości sił przy zaciśniętym chwytaku na elemencie:

a

a/2

a/2

b

d

A

B

C

E

D

F

N

-Rby

Rcy

C

B

A

Ray

Rax

Rbx

Rby

a

B

Rex

d

b

-Rbx

Rcx

Rey

Rdx

Rdy

-Rcy

F

-Rcx

D

E

C

a/2

E

-Rcx

P/2

D

Rfx

Rfy

a/2

-Rcy

h/a

-Ray

A

N/2P

b

-Rdx

-Rax

---