3.4. Определение сил, действующих в точках контактирования

Существуют различные схемы удержания деталей в ЗУ: деталь поддерживается губкой, а силы трения мало влияют в процессе захвата и переноса (схема 3: в табл. З). Деталь может удерживаться благодаря запирающему действию губок при небольшом влиянии силы трения (схема 4 в табл. 3).Существуют схемы удержания детали за счет силы трения (схемы 2 и 5 в табл. 3). На практике чаще всего встречается сложное нагружение ЗУ ввиду разнообразных траекторий движения, поэтому и схемы удержания детали могут измениться. Отсюда следует, что расчет должен вестись для критического случая нагрузки.

Обозначения величин в таблице 3:

Q – расчетная нагрузка,

b – размер устройства, определяемый расстоянием между губками, либо их шириной,

R_a – реакция на губку захвата,

– угол между осью детали и направлением силы R_a,

N_i – усилие контактирования между деталью иI губкой ЗУ,

– угол между векторами упомянутых сил,

– коэффициент трения между деталью и губкой (для незакаленных губок без насечки из Стали 45 или Стали 50 =0,12...0,15; для закаленных губок с насечкой из сталей 60Г, У8А, У10А при твердости НRC 55 = 0,3...0,36).

3.5. Определение напряжений на поверхностях контактирования детали

Данный расчет необходим для установления возможности повреждения детали, что недопустимо.

Контактные напряжений должны быть меньше допускаемого значения _{, которое приводится в приложениях к данным методическим указаниям.}

Обозначение величин в таблице ….. 1:

N – сила, действующая в месте контакта ЗУ с деталью, определяемая по формулам в табл. 3;

Е_пр – приведенный модуль упругости материала губки захвата и детали (см. приложение);

– ширина губки, см;

– диаметр детали, см;

– радиус губок ЗУ, см;

– коэффициент, зависящий от отношения размеров соприкасающихся поверхностей (см. табл. 4).

Таблица 4 – Значение коэффициента в зависимости от отклонения

	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,15	0,1	0,05
	0,388	0,4	0,42	0,44	0,47	0,49	0,526	0,6	0,716	0,8	0,97	1,98

Таблица 5 – Допускаемые контактные напряжения в материале детали

Материал	Вид контакта	, МПа
Сталь	Линейный	450 – 850
	Точечный	1100 – 2200
Чугун	Линейный	260 – 350
	Точечный	600 – 800

Допускаемое значение можно определить приближено в зависимости от вида контакта:

- при линейном

- при точечном

Приведенный модуль упругости материалов подсчитывается по формуле:

(25)

где - модуль упругости материала заготовки;

- модуль упругости материала губок ЗУ.

Значение приведенного модуля упругости (в 10⁵ МПа) для некоторых материалов деталей при стальных губках даны в табл. 6.

Таблица 6 – Значение Е_пр стальных губой ЗУ

Материал заготовки	Епр =105 МПа	Материал заготовки	Епр=105 МПа
Сталь	2,10	Бронза	1,25
Чугун серый	1,25	Алюминий	1,05
Чугун модифицированный	1,60	Латунь	1,20

На этом расчет ЗУ заканчивается. При проработке конструкции важным вопросом является стыковка захвата с промышленным роботом. Этот вопрос решается после выбора конкретной модели ПР, выполняемого по известным технологическим критериям.

4. Крепление ЗУ на руке промышленного робота

Применяются две схемы крепления ЗУ в соответствии с их конструктивным исполнением (сменные или быстросменные). Места крепления сговорены РТМ 2 Р00 – 1 – 78.

В качестве конструктивного исполнения мест крепления сменных ЗУ предложено фланцевое крепление, причем на руке ПР выполняется фланец с центрирующим отверстием по оси и резьбовыми крепежными отверстиями по периферии. Это позволяет размещать часть ЗУ внутри руки ПР, имеющей трубчатую форму. Кроме того, обеспечивается связь ЗУ, не имеющих собственного привода с приводом, расположенным в руке ПР. Фланец может быть кА круглым, так и квадратным, но координаты расположения упомянутых резьбовых отверстий остаются постоянными для данного типоразмера, т. е. оба исполнения взаимозаменяемы (см. рис. 7)

Допустимые нагибающие моменты и крутящие моменты для каждого типоразмера приведены в табл. 8 и 9.

Рис. 5 - Места крепления сменных ЗУ в соответствии с РТМ 2 РОО – 1 – 78

Рис. 6 - Места крепления быстросменные 3У на исполнительном органе промышленного робота

Таблица 9 – Допустимые крутящие моменты (Н*м) для мест крепления сменных ЗУ, согласно РТМ 2 РОО - 1 - 73

Исполнение	Диаметр базового отверстия
	10	20	40	60	90	120	160	200
1	4	12	30	80	310	400	770	1845
11	1,4	12	30	80	180	230	440	1050

Для обеспечения быстросменного крепления ЗУ, когда его замена может производиться как вручную, так и автоматически, используется байонетное крепление (см. рис. 6).

При установке ЗУ в гнездо 1, выполненное в руке робота, хвостовик 2 вводится в него с одновременным отжимом упора 3 приспособления угловой фиксации. После этого устройство поворачивается на 90 и упор западает в отверстие, предусмотренное на фланце быстросменного зУ. Смена осеществляется снятием устройства в обратном порядке. Основные размеры приведены в табл. 10

Таблица 10 – Основные размеры (мм) мест крепления быстросменныз ЗУ, согластно РТМ 2 РОО – 1 – 78

d	D	L	l1	l2	В1	В2
20	32	40	7	6	20	21
30	44	60	9	8	30	31
40	56	85	9	8	40	41
50	68	100	9	8	50	51
60	80	120	11	10	80	81

Таблица 7

D	D1	d1	l не менее	D2	D3 не менее	h	r	n*		b
								исполнение
								1	11
10	18	М4	6	30	28	3	2	4	4	20
20	32	М5	7	40	40	4	2			30
40	52	М6	9	50	64	5	3			48
60	76	М8	12	76	92	6	3			68
90	110	М10	15	144	130	8	4	7		110
120	140	М10	15	180	160	8	4			140
160	184	М12	18	240	208	10	5			182
200	232	М16	24	300	264	12	5			230

Примечание: 1. Отклонение центрального угла между осями крепежных отверстий по ГОСТ 14140-81. 2. При использовании ЗУ со встроенным пневмоприводом выполнение канавки размером h*t необязательно, *-число крепежных отверстий.

Таблица 8

Допустимые изгибающие моменты (Н*м) в местах крепления сменных ЗУ

Исполнение	Диаметр базового отверстия
	10	20	40	60	90	120	160	200
1	20	50	140	400	1300	1700	3300	7800
11	20	50	140	400	900	1100	2200	5200

Литература

1. Козарев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение, 1983. – 378 с.

2. Справочник по промышленной робототехнике: в 2-х томах Кн.1 /Под ред. Ш. Нофа. Пер. с англ. Д.Ф. Миронова и др. – Машиностроение, 1989. – 480 с.

3. Гибкие сборочные системы /Под ред. У.В. Хегинботома. Пер с англ. Д.Ф. Миронова. – М.: Машиностроение, 1988. – 400 с.

4. Рудаков С.Ф. и др. Проектирование манипуляторов промышленных роботов в роботизированных комплексах. Учебное пособие. –М.: Машиностроение, 1986. – 264 с.

5. Юревич Е.И. Основы роботехники. Учебник для вузов. – Л.: Машиностро -ение, 1985. – 271 с.

6. Иванов А.Л. Проектирование систем автоматического манипулирования миниатюрными изделиями. – М.; Машиностроение, 1981. – 271 с.

7. Белянн П.Н. Робототехнические системы для машиностроения. – М.: Машиностроение, 1988. – 256 с.

8. Робототизация сборочных процессов /Под ред. Д.Е. Охоцинского. – М.: Наука, 1985. – 251 с.

9. Елизаров А.И., Шеин Н.Г. Промышленные роботы в химическом машино- строении. – М.: Машиностроение, 1985. – 200 с.

10. Реферативный журнал. Вып. 37. Промышленные роботы и манипуляторы. – М.; ВИНИТИ с 1982.