4.1.4. Chwytaki podciśnieniowe
Ze względu na prostotę konstrukcji chwytaków
podciśnieniowych, niewielki ciężar i zwykle mały koszt wykonania, chwytaki te
są powszechnie stosowane. Jednak ich zastosowanie ograniczone jest
następującymi warunkami:
ˇ
przenoszone
mogą być tylko te obiekty, które mają powierzchnię płaską lub kulistą o dużej
gładkości
ˇ
niezbędna jest
szczelność przyssawki - przeszkodą jest występowanie drobin (opiłków metali)
między obrzeżem przyssawki, a powierzchnią chwytanego obiektu;
ˇ
ze względu na
określone pojemności urządzenia oraz konieczności wytworzenia określonej
wartości podciśnienia, czas uchwycenia jest większy niż w przypadku innych
chwytaków;
ˇ
trwałości
przyssawki gumowej jest niewielka
ˇ
ograniczona
temperatura stosowania (do 400 °C dla
wyższych temp. nawet do 1200 °C stosuje
się przyssawki z poliuretanu )
ˇ
między
przyssawką a obiektem powinna powstać siła tarcia statycznego
ˇ
dla
zapewnienia zwolnienia obiektu należy po połączenia kolektora próżniowego z
atmosferą, w celu przezwyciężenia częstego zjawiska tzw. Przyssania obrzeża
przyssawki, wprowadzić do czaszy przyssawki dodatkowy krótkotrwały impuls ciśnieniowy
ˇ
chwytaki te są
przyczyną hałasu powstającego w wyniku rozprężenia gazu, przez zastosowanie
tłumików możliwe jest zredukowanie hałasu do kilkunastu dB.
Zasada budowy chwytaka podciśnieniowego została
przedstawiona na rys.4.15
|
|
1.
obiekt manipulacji
2. elastyczna przyssawka o
powierzchni czaszy A
3.
kolektor próżniowy
|
|
Rys.4.18
Budowa chwytaka podciśnieniowego
|
Najczęściej w procesie manipulacji
z wykorzystaniem chwytaków podciśnieniowych (przyssawek) wykorzystuje się
specjalnie zaprojektowane urządzenia wyposażone w odpowiednią ilość przyssawek.
Dobór oraz liczba przyssawek jest związana z obliczeniami.
|
Przykład
4.3
|
|
|
|
Dobrać typ i ilość chwytaków
podciśnieniowych (przyssawek), aby rozwiązać problem podnoszenia i obracania
elementów szklanych dla zrobotyzowanego stanowiska z rys.4.19, mając dane
przedstawione w tabeli 4.8 i schemat chwytaka podciśnieniowego (rys.4.20).
|
|
|
Rys.4.19
Proces przenoszenia elementów szklanych.
|
|
|
ciężar
płyt
|
mp
= 65 [kg]
|
|
kąt
obrotu płyt przez manipulator robota
|
180° =p
|
|
promień
obrotu płyt
|
r =
0.8 [m]
|
|
czas
obrotu dla 180°
|
t =
1[s]
|
|
podciśnienie
|
Dpp=-70
[kPa]=-0.7[bar]
|
|
tarcie
(pomiędzy przyssawką a płytą fornirową)
|
m = 0.7
|
|
przyciąganie
ziemskie
|
g =
9.81 [m/s2]
|
Tabela 4.8
Dane do przykładu 4.3
|
|
|
Rys.4.20
Schemat przyssawki
|
Rozwiązanie:
Wykorzystując katalogi chwytaków,
można dobrać odpowiednie rodzaje przyssawek oraz ich ilość. W tym przykładzie
posłużono się, podobnie jak chwytaków poprzednim przykładzie, katalogami
chwytaków firmy FESTO .
Analizując katalog chwytaków
zdecydowano się na wykorzystanie przyssawek typu VAS-125-3/5-NBR.
Założenia związane z przyssawkami należy sprawdzić w toku obliczeń.
Obliczenia
obciążenia statycznego:
Obliczenie
potrzebnej siły ssącej przy obciążeniu statycznym (współczynnik bezpieczeństwa
S=2) :
Obliczenia
obciążenia dynamicznego:
Z powodu
szybkiego ruchu obrotowego płyty podczas manipulacji należy wykonać dokładne
obliczenia związane z ruchem obrotowym. Ruch obrotowy dla 180° w jednej sekundzie można zapisać w postaci dwóch
ruchów (j=90°=p/2 w czasie t1=0.5[s])
tak, więc można obliczyć przyspieszenie kątowe jako:
|
|
|
Rys.4.21
Rozkład sił na przyssawce
|
Obliczenie
prędkości kątowej:
 Obliczenie siły odśrodkowej:
 Obliczenie
siły stycznej:
Obliczenie
siły wypadkowej zgodnie z rys.4.21:
Obliczenie
potrzebnej siły ssącej Fs2:
gdzie
siła tarcia jest równa:
Wykorzystując
równanie rzutu sił na oś x oraz powyższy wzór na siłę tarcia obliczono
siłę ssącą:
(pominięto
przyspieszenie względem osi y)
Obliczenie liczby przyssawek:
Dla
przyjętego typu przyssawki VAS-125-3/8-NBR, dla której
podciśnienie Dpu=-0.7 [bar], siła
ssąca odczytana z katalogu firmy FESTO jest równa Fs=606
[N].
Wyznaczenie
dynamicznego współczynnika bezpieczeństwa:
|
|
|
Rys.4.22
Rozkład sił na przyssawce
|
tak więc
ilość przyssawek wynosi:
W celu zrealizowania procesu przenoszenia płyt,
przestawionego na rys.4.19 należy zastosować 13 przyssawek typu VAS-125-3/8-NBR,
które należy zamontować na specjalnie skonstruowanym uchwycie przedstawionym
przykładowo na rys.4.22.
Powyższy przykład 4.3 rozwiązano w programie MapleTM,
a kod programu zamieszczono w tabeli 4.9.
|
>
|
restart;
|
|
>
|
dane:={m[p]=65,g=9.81,S=2,phi=Pi/2,r=0.8,mu=0.7,t=0.5,F[s]=606};
|
|
>
|
Q:=m[p]*g;
|
|
>
|
F[stat]:=Q;
|
|
>
|
F[s1]:=F[stat]*S;
|
|
>
|
omega:=epsilon*t;
|
|
>
|
epsilon:=2*(phi)/t^2;
|
|
>
|
F[o]:=m[p]*omega^2*r;
|
|
>
|
F[tau]:=m[p]*epsilon*r;
|
|
>
|
F[w]:=(F[o]^2+F[tau]^2)^(1/2);
|
|
>
|
równanie_1:=F[t]-F[w]=0;
|
|
>
|
równanie_2:=F[s2]-F[dyn]-F[stat]=0;
|
|
>
|
F[t]:=solve(równanie_1,F[t]);
|
|
>
|
F[dyn]:=solve(równanie_2,F[dyn]);
|
|
>
|
równanie_3:=F[t]=F[dyn]*mu;
|
|
>
|
F[s2]:=solve(równanie_3,F[s2]);
|
|
>
|
S[d]:=F[s1]/F[s];
|
|
>
|
wynik:=n>(F[s2]*S[d])/F[s];
|
|
>
|
F[stat]:=subs(dane,F[stat]);
|
|
>
|
omega:=evalf(subs(dane,omega));
|
|
>
|
epsilon:=evalf(subs(dane,epsilon));
|
|
>
|
F[o]:=evalf(subs(dane,F[o]));
|
|
>
|
F[tau]:=evalf(subs(dane,F[tau]));
|
|
>
|
F[w]:=evalf(subs(dane,F[w]));
|
|
>
|
F[t]:=evalf(subs(dane,F[t]));
|
|
>
|
F[s2]:=evalf(subs(dane,F[s2]));
|
|
>
|
F[s1]:=evalf(subs(dane,F[s1]));
|
|
>
|
S[d]:=evalf(subs(dane,S[d]));
|
|
>
|
wynik:=evalf(subs(dane,wynik));
|
|
>
|
ilość_przyssawek_n:=round((op(1,wynik)));
|
Tabela
4.9 Zapis funkcji w programie MapleTM dla przykładu 4.3.
|
poprzednia
spis treści
