POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

WYDZIAŁ MECHANICZNY-TECHNOLOGICZNY

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Projekt Manipulatora

Marcin Sobiegraj

AiR gr. IV

Sem. V

Spis treści

1. ZAŁOŻENIA PROJEKTOWO - KONSTRUKCYJNE

1. Opis działania

2. Pole możliwych rozwiązań

1.3 Kryteria Projektowe

2. KONCEPCJA MANIPULATORA

1. Wybrana koncepcja

2. Schemat gniazda robota

3. OBLICZENIA MECHANIZMU MANIPULATORA

1. Dane sytuacyjne

2. Dane konstrukcyjne

3. Obliczenie masy chwytanego przedmiotu

4. Obliczenia wytrzymałościowe ramienia manipulatora

1. Założenia projektowo - konstrukcyjne

1.1 Opis działania

Przedmiotem manipulacji jest półfabrykat w postaci walca. Średnica d jest równa jego wysokości H. Przedmiot ten jest obrabiany na obrabiarkach o wysokościach h₁ i h₂. Gniazdo robocze ma średnicę podaną jako D. Z góry określona została także masa chwytaka, jak i wymiary przedmiotu obrabianego.

Manipulator wykonywać będzie następujące operacje:

• uchwycenie obiektu z magazynu wejściowego,

• przemieszczenie obiektu przed uchwyt samocentrujący obrabiarki 1,

• wprowadzenie obiektu do uchwytu samocentrującego,

• obróbka obiektu (wykonuje obrabiarka 1),

• uchwycenie obrabianego przedmiotu przez manipulator,

• wysunięcie przedmiotu z uchwytu,

• przemieszczenie przedmiotu przed uchwyt obrabiarki 2,

• wprowadzenie przedmiotu w uchwyt samocentrujący,

• obróbka powierzchni (wykonuje obrabiarka 2),

• uchwycenie obrabianego przedmiotu przez manipulator,

• manipulacja przedmiotem,

• wsunięcie obrobionego przedmiotu do odbiornika

1.2 Pole możliwych rozwiązań

1.	2.

3.	4.

5.

1.3 Kryteria projektowe

Do wyboru rozwiązania konstrukcyjnego posłużyły następujące kryteria:

K1 - minimalna masa manipulatora

K2 - prostota działania i wykonania

K3 - modułowość budowy manipulatora

K4 - błąd pozycjonowania do 0,4 mm

K5 - minimalny koszt wykonania

K6 - zwartość konstrukcji

K7 - minimalna liczba stopni swobody: 2

	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	ΣK	Wd	W1	W2	W3	W4	W5
K1	X	0,5	1	0,5	1	0,5	0,5	4	5	2	3	4	2	2
K2	0,5	X	1	0,5	1	0,5	0,5	4	5	2	3	3	2	3
K3	0	0	X	0,5	0,5	0,5	0	1,5	5	2	2	3	3	2
K4	0,5	0,5	0,5	X	1	1	1	4,5	5	4	3	3	4	4
K5	0	0	0,5	0	X	0,5	0,5	1,5	5	2	4	4	2	3
K6	0,5	0,5	0,5	0	0,5	X	0,5	2,5	5	3	3	4	4	3
K7	0,5	0,5	1	0	0,5	0,5	X	3	5	1	3	5	1	3
									Sd	S1	S2	S3	S4	S5
									105	50,5	63	77	54,5	62
									1	0,48	0,6	0,73	0,52	0,59

Na podstawie przeprowadzonej analizy wybieram wariant trzeci.

2. Koncepcja manipulatora

2.1 Wybrana koncepcja

2.2 Schemat gniazda manipulatora

3. Obliczenia mechanizmu manipulatora

3.1 Dane sytuacyjne

Wysokość walca	H = 150 [mm]
Średnica walca	d = 150 [mm]
Wysokość uchwytu pierwszego	h1 = 800 [mm]
Wysokość uchwytu drugiego	h2 = 1500 [mm]
Średnica rozstawienia obrabiarek	D = 2.4 [m]
Masa chwytaka	Mch = 7 [kg]
Współczynnik bezpieczeństwa	N = 2
Przyspieszenie	1 [m/s^2]

3.2 Dane konstrukcyjne

Uwzględniając wymiary przedmiotu manipulacji i wymiary przewidywanych końcówek chwytnych przyjmuję następujące dane konstrukcyjne:

Długość ramienia manipulatora

L1 = 1200 [mm]

3.3 Obliczam masę chwytanego przedmiotu

Chwytany przedmiot wykonany jest ze stali konstrukcyjnej 16M PN - 92/H - 84009 o ρ = 7,85 g/cm³.

3.4 Obliczenia wytrzymałościowe ramienia manipulatora

Ramię manipulatora wykonane jest z ceownika. Materiał z którego wykonano ceownik to stal, PN - 71/H - 93451.

3.4.1a Parametry ramienia.

G = 7,05 [kg/m]

I_x = 89,4 [cm⁴]

W_x = 22,4 [cm³]

h = 80 [mm]

s = 40 [mm]

3.4.1b Obliczam strzałkę ugięcia ramienia I - go.

gdzie:

Q - ciężar chwytaka i przedmiotu

F₁ - ciężar własny ramienia

F₂ - ciężar własny przeciwwagi

Q = Q_chw + Q_przedm = 70 + 200 = 270 [N]

F1 = 83,5 [N]

F2 = 34,6 [N]

3.4.1c Reakcja podpory.

3.4.1d Strzałka ugięcia.

warunek brzegowy w pkt.A

y = 5,82 * 10^-7 [m]

y = 0,00582 [mm]

3.4.1e Warunek wytrzymałościowy

3.4.1f Dobór łożyska

G₁ = 270 [N]

G₂ = 83,5 [N]

G₃ = 34,6 [N]

G₄ = 279,6 [N]

v₁ = a₁t = 2 [m/s]

v₂ = 0,5*2 = 1 [m/s]

v₃ = 0,25*2 = 0,5 [m/s]

Siły promieniowe w pkt.B

Siły promieniowe i osiowe w pkt.A

Siły promieniowe

L = 2426028,7 ≈ 2,5 mln godz.

---