4.1.1. Chwytaki siłowe
Chwytaki siłowe podczas chwytania działają na obiekt
manipulacji siłami w stronę powierzchni obiektu albo przeciwnie - od obiektu w
kierunku chwytania. W pierwszym przypadku, charakterystycznym dla chwytania
dwiema przeciwległymi końcówkami (rys.4.4), na obiekt działają dwie równe, co
do wartości, przeciwnie skierowane siły. Na powierzchni obiektu powstają
naprężenia, a w czasie manipulowania obiektem pojawia się siła tarcia
statycznego, przeciwdziałająca przemieszczaniu się obiektu względem chwytaka. W
praktyce stosowane jest często chwytanie siłowo-kształtowe. Końcówki chwytne
chwytaka swoim kształtem ograniczają swobodę ruchu obiektu i jednocześnie
działając na obiekt siłami uniemożliwiają mu przemieszczanie się w kierunkach
niezabezpieczonych ograniczeniami kształtowymi.
|
Przykład
4.1
|
|
|
|
Dobrać chwytak siłowy
pneumatyczny
w taki sposób, aby rozwiązać problem chwytania detalu (tuleii) w celu
sprawdzenia istnienia otworu, w sposób, w jaki ilustruje to rys.4.9, mając
dane przedstawione w tabeli 4.1 i schemat chwytaka (rys.4.10).
|
|
|
Rys.4.9
Proces sprawdzania otworu w detalu
|
|
|
promień
końcówki chwytnej
|
r =
60 [mm]
|
|
środek
ciężkości końcówki chwytnej
|
xs
= 40 [mm]
|
|
masa
manipulowanego detalu
|
md
= 0.2 [kg]
|
|
masa
końcówki chwytnej
|
mc
= 0.06 [kg]
|
|
masowy
moment bezwładności (względem osi obrotu końcówki chwytnej)
|
J =
3×10-4 [kg×m2]
|
|
ciśnienie
robocze
|
p =
600 [kPa] = 6 [bar]
|
|
współczynnik
bezpieczeństwa (wynosi 2¸4)
|
S =
4
|
|
tarcie
(pomiędzy detalem a końcówką chwytną)
|
m = 0.2
|
|
przyspieszenie
ziemskie
|
g =
9.81 [m/s2]
|
Tabela
4.1 Dane do przykładu 4.1
|
|
|
Rys.4.10
Schemat chwytaka - widok z góry
|
Rozwiązanie:
Istnieją dwie możliwości
rozwiązania tego problemu. Pierwsza to zaprojektowanie własnego chwytaka, takie
podejście jednak może być zastosowane głównie w przypadku, gdy istnieje
uzasadniona potrzeba użycia niestandardowego chwytaka. Alternatywnym
rozwiązaniem, uzasadnionym głównie ekonomicznie jest zakupienie chwytaka w
firmie zajmującej się ich produkcją. Wykorzystując katalogi chwytaków,
posiadające informacje techniczne można dobrać odpowiedni chwytak. W tym
przykładzie posłużono się katalogami chwytaków firmy FESTO .
Analizując katalog chwytaków
zdecydowano się na wykorzystanie chwytaka serii HGR.
Obliczenie potrzebnej siły chwytu
chwytaka:
wartość  została wprowadzona
do równania przedstawionego powyżej, ponieważ chwytak posiada 2 końcówki
chwytne (2 ramiona).
Obliczenie potrzebnego momentu
chwytającego chwytaka:
Posiadając informację o promieniu r
końcówki chwytnej oraz wykorzystując obliczoną siłę chwytu Fch
można obliczyć moment chwytający następująco:
Wyznaczony moment chwytający Mch
działa na zewnętrznej części końcówki chwytnej chwytaka.
Dobór
odpowiedniego chwytaka z katalogu:
Oprócz kompleksowych danych o modelu chwytaka takich jak:
podstawowe wymiary, podstawowe parametry eksploatacyjne w katalogach zawarte są
informacje o obciążeniach, jakie może przenieść chwytak i tak przykładowo dla
chwytaków serii HGR firmy FESTO można odczytać wartości momentów
chwytających M operujących na zewnętrznej części końcówki chwytnej
przedstawionych w tabeli 4.2.
|
typ
chwytaka
|
wartości
momentów chwytających M
|
|
HGR-16-A
|
25
[Ncm]
|
|
HGR-25-A
|
80
[Ncm]
|
|
HGR-32-A
|
150
[Ncm]
|
|
HGR-40-A
|
250
[Ncm]
|
Tabela
4.2 Wartości momentów M dla poszczególnych modeli chwytaków zaczerpnięte z
katalogów firmy FESTO.
|
Natomiast
w tabeli 4.3, również zaczerpniętej z katalogów chwytaków firmy FESTO,
podano wartości maksymalnych obciążeń chwytaków serii HGR rys.4.11.
|
Rys.4.11
Momenty i siły w chwytaku serii HGR
|
|
Obciążenie
|
HGR-16-A
|
HGR-25-A
|
HGR-32-A
|
HGR-40-A
|
|
F
statyczne [N]
|
25
|
39
|
55
|
83
|
|
Mx
statyczne [Nm]
|
0.3
|
0.6
|
1
|
1.9
|
|
My
statyczne [Nm]
|
1.5
|
3
|
4.7
|
9.9
|
|
Mz
statyczne [Nm]
|
1
|
2
|
3.2
|
6.7
|
Tabela
4.3 Maksymalne wartości obciążenia chwytaków serii HGR firm FESTO.
Na podstawie wartości momentów
chwytających M z tabeli 4.2 oraz momentu chwytającego Mch
wyznaczonego na drodze obliczeniowej można stwierdzić iż najbliższa wartość
momentu M większa od obliczonej wartości momentu Mch jest
związana z chwytakiem HGR-32-A (tabela 4.2). Po przyjęciu chwytaka i
sprawdzeniu pozostałych założeń zawartych w tabeli 4.1, należy wykonać
obliczenia sprawdzające.
Sprawdzenie
naprężeń dopuszczalnych chwytaka:
 warunek
spełniony !
  warunek
spełniony !
W celu wykonania operacji sprawdzania tulei należy
zastosować chwytak HGR-32-A firmy FESTO.
|
>
|
restart;
|
|
>
|
dane:={r=0.06,x[s]=0.04,m[d]=0.2,m[c]=0.06,J=0.0003,p=600000,S=4,mu=0.2,g=9.81};
|
|
>
|
F[ch]:=(1/2)*(m[d]*g*S)/mu;
|
|
>
|
M[ch]:=F[ch]*r;
|
|
>
|
F[statyczne,max]:=55;
|
|
>
|
F[statyczne]:=(m[c]+1/2*m[d])*g;
|
|
>
|
warunek_I:=F[statyczne]<F[statyczne,max];
|
|
>
|
My[statyczne,max]:=4.7;
|
|
>
|
My[statyczne]:=(m[c]*x[s]+1/2*m[d]*r)*g;
|
|
>
|
warunek_II:=My[statyczne]<My[statyczne,max];
|
|
>
|
F[ch]:=subs(dane,F[ch]);
|
|
>
|
M[ch]:=subs(dane,M[ch]);
|
|
>
|
F[statyczne]:=subs(dane,F[statyczne]);
|
|
>
|
warunek_I:=subs(dane,warunek_I);
|
|
>
|
verify(subs(dane,F[statyczne]),F[statyczne,max],'greater_than');
|
|
>
|
My[statyczne]:=subs(dane,My[statyczne]);
|
|
>
|
warunek_II:=subs(dane,warunek_II);
|
|
>
|
verify(subs(dane,My[statyczne]),My[statyczne,max],'greater_than');
|
Tabela
4.4 Zapis funkcji w programie MapleTM dla przykładu 4.1.
Powyższe zadanie rozwiązano w programie MapleTM,
a kod programu zamieszczono w tabeli 4.4.
|
poprzednia
spis treści
