robotas
Robotizuoto technologinio komplekso komponavimo schemos sudarymas ir roboto grandžių poslinkių nustatymas
Projektuojamas robotas turi aptarnauti tekinimo stakles, apdirbant žiedo pavidalo detales. Detales imamos iš ruošinių kaupiklio ir ten pat gražinamos, tik jau apdirbtos. Robotas nuo ruošinių dėžės iki tekinimo staklių špindelio nuvažiuoja 700 mm. Tada pasukamas 900 laipsnių kampu ir detalė įdedama į špindelį. Apdirbta detalė išimama ir ta pačia judėjimo tvarka gražinamas į ruošinių dėžę. Roboto griebtuvas pasukamas 900 laipsnių kampu, prieš įdedant detalę į špindelį.
(schema: žr. priedą)
Roboto konstrukcinės schemos ssudarymas
Žmogus Robotas
Nr. Perėjimas Laikas (s) Perėjimai ir komandos Kelias (mm, 0) Laikas (s)
1. Prieina prie detalės 15 Robotas juda x kryptimi 300 4
2. Tiesia ranką link detalės 10 Robotas pasuka ranką c kryptimi 25 2
3. Paima detalę 10 Judesio koregavimas 10 2
4. Kelia detalę 10 Robotas suka ranką B kryptimi 90 5
5. Su detale eina link staklių 30 Robotas suka ranką C kryptimi 25 5
6. Įdeda detalę 30 Robotas juda X kryptimi 700 8
7. Paima apdirbta detalę 20 Koreguojama 10 2
8. Neša detalę link konvejerio 30 Robotas įdeda detalę į stakles pasukdamas ranką B kryptimi 90 5
9. padeda detalę 15 Koreguojama 10 2
10. Paima ranką padėjęs detalę 10 Paima detalę pasukdamas ranką B kryptimi 90 5
11. Slenka x kryptimi 700 8
12. Pasuka C kryptimi 90 5
13 Grįžta į pradinę padėtį pasukdamas ranka 90 5
Judrumo laipsnių greičių ir pagreičių nustatymas
Rasime vidutinius poslinkio ir posūkio greičius:
kur: k –– darbo našumo koeficientas k=3÷4
Si – roboto grandies suminis poslinkis
ti – žmogaus suminis laikas 180s
td – laikas per kuri robotas suspaudžia detalę 0.3 s
nr – visos roboto perėjimų skaičius 13
Žmogaus laikas padalijamas į keturias dalis pagal nueitą roboto kelią tolygiai
Paskaičiuojame llinijinį greitį ir pagreitį x ašies kryptimi:
Sį=1700mm tžm=60s
V vid x = k*s/(tžm-td/nr)=4*1.7/60-0.3/13=0.11 m/s
V max x = 1.25 * Vvid x=1.25*0.11=0.1375 m/s
Paskaičiuojame kampinį greitį ir pagreitį B ašies kryptimi:
S=4.03 rad mm; tž=45s;
Wvid b = k*s/(tž-td/nr)=4*4.74/(55-0.3/12)=0.34 rad/s;
Wmax b = 1.25 * Vvid x=1.25*0.34=0.0.425 rad/s;
Paskaičiuojame kampinį greitį ir pagreitį C ašies kryptimi:
Sį=4.74mm; tz=55s;
Wvid c = k*s/(tž-td/nr)=4*4..03/(45-0.3/13)=0.36 rad/s;
Wmax c= 1.25 * Vvid c=1.25*0.36=0.45 rad/s;
Paskaičiuojame linijinį greitį ir pagreitį B ašies kryptimi:
Sį=0.53 mm; tz=20s;
Wvid b = k*s/(tž-td/nr)=4*4.74/(55-0.3/13)=0.34 rad/s;
Wmax b = 1.25 * Vvid x=1.25*0.34=0.0.425 rad/s;
Paskaičiuojame orantavimo mechanizmo kampinį greitį
Wom = k*s/(tž-td/nr)=4*0,53/(20-0.3/13)=0.11 rad/s
Wmax om = 1.25 * Vvid x=1.25*0.11=0.14 rad/s
Apskaičiuojame pagreičius:
avidx=vmax/tis=0.1375/0.4=0,34m/s2
tis=0.4
amax=avid*k;
amaxz=0,34•1.5=0,51m/s2
εvidc=wmaxc/tis=0,36/0.4=0,9raad/s2
εmaxc=1.5•0,9=1,35 rad/s2 ,
εvidb=wmaxb/tis=0,34/0.4=0,85rad/s2
εmaxb=1.5•0,85=1,275 rad/s2 ,
εvid om =wmaxom/tis=0,11/0.4=0,275raad/s2
εmax om=1,5•0,275=0,41 rad/s2 ,
Kampiniai pagreičiai paverčiami linijiniais pagreičiais ir surandami maksimalūs
amax=wom•l•ki/tis•k
amax c= 0,36 •0,5•1,25/0,4•1,5=0.38 m/s2
amax b= 0,34 •0,3•1,25/0,4•1,5=0.21 m/s2
amax om= 00,11 •0,1•1,25/0,4•1,5=0.02 m/s2
čia avidx=vmax/tis=0.1375/0.4=0,34m/s2
amax=avid*k;
amaxz=0,34•1.5=0,51m/s2
εvidc=wmaxc/tis=0,36/0.4=0,9raad/s2
εmaxc=1.5•0,9=1,35 rad/s2 ,
εvidb=wmaxb/tis=0,34/0.4=0,85rad/s2
εmaxb=1.5•0,85=1,275 rad/s2 ,
εvid om =wmaxom/tis=0,11/0.4=0,275raad/s2
εmax om=1,5•0,275=0,41 rad/s2 ,
Kampiniai pagreičiai paverčiami linijiniais pagreičiais ir surandami maksimalūs
amax=wom•l•ki/tis•k
amax c= 0,36 •0,5•1,25/0,4•1,5=0.38 m/s2
amax b= 0,34 •0,3•1,25/0,4•1,5=0.21 m/s2
amax om= 0,11 •0,1•1,25/0,4•1,5=0.02 m/s2
čia tįs – įsibėgėjimo kaikas, tįs= 0.4s;
k= 1.5, koeficientas.
4.4 Orientavimo mechanizmo shemos sudarymas ir išėjimo grandį veikiančių apkrovų nustatymas
Griebtuvo masė su detale:
;
Kg – koeficientas įvertinantis griebtuvo masę;
Kp – koeficientas įvertinantis griebtuvo tipą;
md – detalės masė;
m = 1.3*1.3*5 = 8.45 ;
Priimame m = 10 ;
Griebtuvo orientavimo mechanizmo masė:
;
Kp – koeficientas įvertinantis pavaros tipą;
Ki – koeficientas įvertinantis pavaros laisvės laipsnių skaičių;
Km – koeficientas įvertinantis pavaros medžiagą ir konstrukcines ypatybes;
Kt – koeficientas įvertinantis tarpelio panaikinimo įtaisą;
lk – roboto riešo spindulys;
m – griebtuvo masė;
g – laisvasis kritimo pagreitis;
;
n – pavaros laisvės laipsnių skaičius;
;
lf – atstumas nuo manipuliatoriaus ob. masės centro iki orientavimo mech. išėjimo gr.;
d0 – atstumas nuo flanšo iki sukimosi ašies;
;
Kf – koeficientas įvertinantris griebtuvo žiaunų ilgį;
d – har. or. detalės matmuo;
;
lf = 1.9*0.16 = 0.3 m;
d0 = 0.3*0.3= 0.09 ;
lk = 0.3+0.09 = 0.39 ;
mk = 27*1*1.25*0.9*1.2
Rasime išėjimo grandį veikiančią maksimalią apkrovą:
Td
l1- atstumas nuo z ašies iki detalės masės centro.
Orientavimo judesio šaltiniu parenku firmos „ BALDOR MOTOR AND DRIVES“ servovarikli BSM80N-233AA. Variklio duomenys pateikti lentelėje:
Modelis Nominali įtampa Nominalus greitis Nominalus momentas Maksimalus momentas
V aps/min Nm Nm
BSM80B-350 AA 25 6000 3,2 31
Atsargos koeficientas: k= 3.2/ 2.83= 1.13;
Matome, kad parinkto variklio sukimo momentas yra pakankamas ir atsargą perkrovai.
4.5. Griebtuvo schemos sudarymas ir detalės užspaudimo jėgos skaičiavimas.
Rasime griebtuvo užspaudimo jėgą.
Detalę veikia savasis svoris, pagreitis 3, pagreitis ε2, pagreitis a1 bei orientavimo mechanizmo pagreitis om. Rasime suminę jėgą P veikiančią detalę:
P= mg+ m*εom max*d/2 +m* εD max*d/2+ m* εC max*l2 + m*ax*l1= 56.1 N
Jėga reikalinga detalei uužspausti:
Griebtuvo kinematinė schema:
Griebtuvo išėjimo grandį veikianti jėga Pgr :
, ,
(griebtuvo naudingumo koeficientas)
Jėgai P sudaryti reikalingas sraigto sukimo momentas:
Msr= P* d2/2* tg( φ+ρsr)
d2 =9 mm; efektyvusis sraigto skersmuo;
φ=4o – sriegio kilimo kampas;
ρsr= 5.72o – trities kampas tarp sraigto ir veržlės;
Msr= 0,36 Nm
Parenku firmos „ BALDOR MOTOR AND DRIVES“ servovariklį BSM50N-133AA. Variklio duomenys pateikti lentelėje:
Modelis Nominali įtampa Nominalus greitis Nominalus momentas Maksimalus momentas
V aps/min Nm Nm
BSM50NB-133 AA 25 4000 0,5 5,07
Planetinio reduktoriaus perdavimo santykis i= 5, tada sraigto sukimo momentas
Msr= Mv* i* η= 0.5*5*0.95=2.37
Matome, kad variklio momentas yra kur kas didesnis, nei reikalinga. Tačiau parinkti silpnesnį variklį netikslinga šiuo atveju, nes padidinus perdavimo santykį i gautume mažesnį sraigto sukimo greitį ir griebtuvo užspaudimas užtruktų ilgiau.
Posūkio mechanizmo schemos sudarymas ir judesio šaltinio parinkimas
Rasime posūkio mechanizmą veikiančius momentus:
Skaičiavimo schema:
l1 l2 lom m1 m2 mom m0 Ip Ist
m m m kg kg kg kg kgm2 kgm2
1 0.2 0.39 20 15 10 5.5 0.59 0.5
lgr= 0,1m
Tx= g( mom+m2+m0)*l2+ εom*( mom+m0)*lgr*l1=245.89 Nm
Ty=g*(mom+m2)*l2+a1*(m1*l1+m2*l2+mom*(lom+l2)=58.689 Nm
Tz= ε2 *(Ip+Ist )+ ε2 *m2*l22+ ε2 *(m2+mom)*(l22+lom2)=19.03 Nm
Fv=g(m0 + mom + m1+ m2 )+a1*( m0 + mom + m1+ m2 )=417.96N
Įvertinus trinties momentą Ttr guoliuose, kuris priklauso nuo Tz, Ty bei Fv ir skaičiavimams supaprastinti priėmę, kad Ttr sudaro 5% nuo Tz gausime:
Tx=0.05 Tx+Tx=258.18Nm
Pasirenku tokią poslinkio mechanizmo komponavimo schemą:
Roboto perslinkimo vienbėgiu keliu mechanizmą sudaro variklis M ir banginis reduktorius 1,sukantis diržinės pavaros skriemulį 2.Šis sskriemulys ritinėliais apgaubtas krumplinio diržo 4, kurio galai įtvirtinti nejudamai.
Parenku skriemulį 2, kurio d= 22 mm. Skriemulio perimetras- l= *d=70 mm=0.07m. Robotas turi nuvažiuoti 0,7m. Vadinasi skriemulys tures apsisukti 10 kartų, kad perstumtų Robotą nuo vienos galinės padėties iki kitos. Roboto judėjimo laikas- 8s. Linijinis greitis- V max x = 1.25 * Vvid x=1.25*0.11=0.1375 m/s
Skriemulio greitis- ωsk= 2**10/8=7,85 rad/s;
Apskaičiuoju reikalingą variklio, kurio sukimosi greitis 4000aps/min (419 rad/s)sukimo momentą, kai krumpliaratinės pavaros naudingumo koeficientas ηk=0,92, banginės pavaros naudingumo koeficientas ηb= 0,85:
Tv=Tx* ωs/ωv* ηk* ηb=258.18*7,85/419*0.92*0.85= 6.19 Nm
Parenku firmos „ BALDOR MOTOR AND DRIVES“ servovariklį BSM90N-275AA. Variklio duomenys pateikti lentelėje:
Modelis Nominali įtampa Nominalus greitis Nominalus momentas Maksimalus momentas
V aps/min Nm Nm
BSM90NB-275AA 300 4000 10,0 40
Atsargos koeficientas k= 10/6.19= 1.62
Matome, kad variklio sukimo momentas pakankamas ir dar yra atsarga perkrovoms.
