Mecatronica

Robotica

Mana mecanica cu mecanism cu cama

TEMA DE PROIECTARE

Sa se proiecteze o mana mecanica cu mecanism cu cama plana de translatie si actionare hidraulica cu motor liniar cu urmatoarele date:

a)      Presiunea de alimentare a motorului liniar:

p=10 bar

b)      Elementele dimensionale ale mecanismului:

l₂=30 mm

l₃=130 mm

e₂=32 mm

δ=55 grade

c)      Unghiul bacului de prindere:

q=30 grade

d)      Date privitoare la obiectul manipulat care este confectionat din otel:

r=7,8*10^-6 Kg/mm³ (densitatea materialului)

D₀=50 mm    (diametrul nominal)

DD=7 mm (variatia de diametru)

K_p=2.2    (coeficient de lungime a piesei)

g=9,81 m/s²    (acceleratia gravitationala)

e)      Coeficient de frecare dintre obiectul manipulat si bac:

m

f)       Coeficient de frecare dintre cuple:

m

g)      Coeficient de frecare dintre etansarile motorului:

m

h)      Randamentul motorului de actionare:

h

i)        Coeficient de siguranta la alunecarea obiectului manipulat dintre bacuri:

k=2,4

Prezentare generala a problematicii mainilor mecanice

Introducere

Dispozitivele de apucare (DA) reprezinta veriga finala din alcatuirea unui robot industrial, a manipulatoarelor si a altor dispozitive automate, realizand ca functie principala apucarea (prinderea) obiectului de lucru (OL), mentinerea acestuia fara pierderea orientarii relative in timpul transportului si desprinderea la sfarsitul ciclului.

Dupa modul in care actioneaza asupra obiectului, dispozitivele de apucare pot fi cu cleste, cu degete, cu vid, cu elemente elastice si electromagnetice. In raport cu tipul si dimensiunile obiectelor de lucru aceste dispozitive sunt speciale (utilizate pentru obiecte de aceeasi forma si marime), specializate (pentru obiecte de aceeasi forma si dimensiuni diferite), universale (pentru obiecte de forma si dimensiuni diferite, ce variaza intr-un camp limitat) si flexibile (folosite pentru obiecte avand forma si dimensiuni diferite). Toate aceste variante pot fi prevazute cu senzori de forta.

Functiile si cerintele impuse DA vor conduce la o constructie ce va trebui adaptata OL, cat si tipului si destinatiei concrete impuse de RI. Obiectele de lucru pot fi semifabricate, piese si subansamble, scule de uz general in cazul manipulatoarelor din "camerele fierbinti" din uzinele nucleare, scule de aschiere in cazul centrelor de prelucrare, alte obiecte si subansamble specifice RI.

Functia de prindere este, in general, asigurata prin efect mecanic, fiind insa utilizate si DA cu prindere cu vacuum, cu magneti sau electromagneti. DA mecanice, la care forta de strangere este aplicata OL cu ajutorul unor degete, denumite si Maini Mecanice (MM), se bucura de cea mai larga raspandire, date fiind avantajele pe care le prezinta: siguranta, buna centrare, posibilitatea manipularii sarcinilor mari, functionarea in medii agresive.

Forma, dimensiunile si masa OL, cat si proprietatile sale mecanice determina, de asemenea, constructia DA.

In ceea ce priveste forma OL, cele mai raspandite sunt piesele cilindrice (cazul nostru) si cele prismatice, desi se pot ivi aplicatii din cele mai diferite, cum ar fi, de exemplu DA utilizat pentru asamblarea lanturilor.

Prinderea prin efect mecanic se asigura in marea majoritate a cazurilor prin forma si forta (forte de strangere si frecare), prinderea numai prin forma (de exemplu cu ajutorul carligelor), nefiind specifica RI.

Forta de strangere este realizata prin dispozitivul propriu de actionare al DA, situatiile in care strangerea provine din greutatea proprie a OL sunt, de asemenea nespecifice RI.

DA mecanice, la care forta de strangere este aplicata OL cu ajutorul unor degete, denumite si maini mecanice (MM), se bucura de cea mai larga raspandire, dat fiind avantajele ce le prezinta: siguranta, buna centrare, posibilitatea manipularii sarcinilor mari, functionarea in medii agresive.

Cele mai raspandite MM de uz general sunt constructii cu doua degete, fiind insa utilizate si MM cu trei degete, in cazul unor cerinte stranse privind precizia prinderii sau a manipularii sarcinilor mari.

Asigurarea flexibilitatii MM, la diferite dimensiuni si forme    ale OL, se poate face prin reglarea bacurilor sau schimbarea lor, existand si posibilitatea utilizarii unor bacuri cu suprafata de prindere adaptabila formei OL. Un inalt grad de flexibilitate se poate obtine prin utilizarea MM la care degetele rigide portbac sunt inlocuite cu degete deformabile executate din elemente elastice sau din segmente articulate.

Mecanisme utilizate in structura mainii mecanice MM

Prinderea OL in DA se face prin miscare sincrona, corelata, a doua sau trei degete port-bac, in acest fel realizandu-se atat centrarea OL fata de DA cat si preluarea fortelor transversale. Asigurarea miscarii sincrone a degetelor se obtine prin folosirea unui motor liniar si realizarea de structuri cinematice identice pentru miscarea degetelor (bratelor). Mecanismele folosite in constructia DA si care folosesc, in general patru elemente, pot fi grupate in patru mari categorii:

cu patru cuple de rotatie;

cu doua cuple de translatie dispuse la elementele diferite;

cu o singura cupla de translatie;

cu doua cuple de translatie asezate pe acelasi element;

Actionarea mainilor mecanice MM

Criteriul reducerii gabaritului si al greutatii DA face ca natura si tipul actionarii sa fie, in general independent de actionarea celorlalte unitati ale robotului industrial.

Actionarea pneumatica este cea mai folosita pentru RI cu actionarea principala pneumatica sau electrica. Actionarea pneumatica si in special cea cu cilindru, este preferata in aceste cazuri, datorita simplitatii, pretului relativ scazut, vitezei mari de lucru, precum si a unui raport forta-masa proprie mai bun ca al actionarii electrice.

Folosirea unui cilindru cu dublu efect, desi mai scump fata de unul cu simplu efect, atat in ceea ce priveste constructia, cat si comanda, se preteaza atunci cand sunt necesare curse lungi, constanta fortei pe cursa sau limitarea dimensiunii axiale.

Actionarea hidraulica se intalneste numai cand si RI este actionat hidraulic, astfel incat pretul de cost nu justifica introducerea sa, cu toate ca cilindrul hidraulic de actionare asigura un gabarit redus.

Actionarea electrica se intalneste mai rar decat cea pneumatica datorita dezavantajului prezentei regulatoarelor de turatie, care, impreuna cu motorul electric, conduce la mase proprii relativ mari.