A feladat
Komplex tervezési feladatomnak egy robotkar megfogó egység megtervezését tűztem ki célul. A mechanizmus létrehozását az egyes alkatrészek modellezésével kezdtem. A szabványos elemekhez (például csavarok, alátétet) a TR Fastenings oldalán található CAD modelleket használtam. Az alkatrészek modellezése után összeállítási környezetben megfelelő kényszerek alkalmazásával hoztam létre a mechanizmust ügyelve arra, hogy ne legyen ütközés a szerkezetben. A dugattyú megfelelő mozgása érdekében meghatároztam egy kezdő és egy vég pozíciót úgy, hogy a biztonságot is figyelembe véve ne ütközzön a dugattyú a házzal. Ezt követően a dugattyúra motort kötöttem és cosinus függvény szerinti mozgást rendeltem hozzá. A kiértékelés során külön figyelmet fordítottam a dugattyú és a befogópofa mozgására, azok sebesség- és gyorsuláseloszlására is. Végezetül a feladatot végeselemes vizsgálattal zártam.
Bevezetés
A megfogás fontos szerepet játszik az ipari automatizálásban és az ember-robot együttműködésben. Mechanikus megfogó egységek fajtái:
- Párhuzamos
- Hárompontos
- Könyök
- Radiális
- Adaptive grippers (pneumatikus megfogók) stb.
A mozgatandó tárgy és a megfogó szerkezet kapcsolata alakkal, erővel és tapadással biztosítható. A tárgyak megfogásánál általában az első két megoldás kombinációját alkalmazzák. A tervezett megfogó egység fajtáját tekintve párhuzamos megfogó. Számos területen alkalmazzák ezeket a típusokat például gyártósoroknál, precíziós műveleteknél stb.
Párhuzamos megfogó Hárompontos megfogó Radiális megfogó
Célkitűzés
- Párhuzamos megfogó tervezése
- Mechanizmus összeállítása
- Kinematikai elemzés
- Végeselem vizsgálat
Modell
A renderelt ábrán látható mechanizmus összeállításához összesen 12 különböző alkatrészt használtam. A mechanizmus vázát képző alkatrész anyaga bronz, a befogópofák rézből, a dugattyúrúd keménykrómozott acélból, a többi alkatrész szerkezeti acélból készült.
Eredmények
A ‚Befogópofa elmozdulása’ c. diagram mérési eredményeiből leolvasható, hogy a befogópofa elmozdulása a szimmetriasíktól mérve 5 mm kezdeti kitéréstől 38 mm végkitérésig képes elmozdulni. Ebből megállapítható, hogy a mozgás tartománya 33 mm. A dugattyú cosinus függvény szerinti mozgása nyilvánvalóan a befogópofa mozgását is cosinus függvény szerint befolyásolja.
A sebesség és gyorsulás diagramoknál kapott eredmények helyességét egyszerűen ellenőrizhetjük, hiszen a dugattyú és a befogópofa kinematikai viselkedése között egy tangens függvény teremt kapcsolatot. A 60°-os szöget bezáró szürke és sárga színnel jelölt alkatrészek geometriáját kihasználva a számítást a legnagyobb sebesség példáján ellenőrizhetjük a következőképpen:
A diagramról leolvasható, hogy a dugattyú maximális sebessége 12 mm/s. Így a befogópofák sebessége:
Belátható, hogy a leolvasott és a számított eredmény egyenlő, ezért a számítás helyes. A dugattyú maximális sebessége tehát 12 mm/s, a befogópofa maximális sebessége pedig 6,93 mm/s.
A gyorsulásoknál hasonló trendet vehetünk észre. Ellenőrzésként megfigyelhetjük, hogy amikor a sebesség maximális, akkor a gyorsulás 0. Ezt a mért adatok is megerősítik. A dugattyú maximális gyorsulása 5 ????????/???? 2, míg a befogópofák gyorsulása 2,9 ????????/????2.
A végeselemes vizsgálat során 100 N terhelő erőt alkalmaztam a fenti ábra szerint a mechanizmus kiemelt alkatrészeire. Látható, hogy a szerkezetben ébredő maximális feszültség jelentősen a folyáshatár alatt van, így a méretezés szilárdságtanilag megfelelő. Ekkora terheléshez gazdaságossági szempontot figyelembe véve csökkenthető az anyagszükséglet.
