ipari robotok megfogó szerkezetei -...

ROBOTTECHNIKAROBOTTECHNIKA

Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóószerkezeteiszerkezetei

7 . el7 . előőadadááss

Dr. Pintér József

Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei

Tananyag vTananyag váázlatazlata

1. Effektor fogalma2. Megfogó szerkezetek csoportosítása3. Mechanikus megfogó szerkezetek

kialakítása és összehasonlításuk4. Rugalmas megfogó szerkezetek5. Megfogó szerkezetek cserélhetősége6. Megfogáshoz szükséges szorítóerő

számítása


Az effector/effektor azipari robot azon szerkezeti egysége, amely a tárggyal közvetlenül kapcsolódik.Feladata:

tárgyak megfogása,tárgyak megmunkálása

(pl. fúrás, köszörülés, stb.)tárgyak közötti kapcsolat

létrehozása ( pl. szerelés, hegesztés, csavarozás, stb.).

Az ipari robotok megfogó szerkezetei az „effectorok” közétartoznak.


Effektor:szerszámmegfogó szerkezet

MegfogMegfogóó szerkezetszerkezet

A robotok megfogó szerkezetei alkalmazkodnak az általuk kiszolgált technológiai folyamathoz. Mivel az emberi kéz munkavégző képességét és mozgásait igyekszenek másolni, az emberi kéz mozgását leképző szerkezet lenne a legkedvezőbb, ez azonban nehezen valósíthatómeg.


A kiválasztás (tervezés) legfontosabb fázisai:

a megfogási, kezelési feladat analízise,a megfogó szerkezet rendszerbe integrálása,a megfogó szerkezet funkcionális rendszerének

kiválasztása,a legkedvezőbb, optimális megfogó szerkezet

kiválasztása.


Ipari robotok megfogó szerkezeteinek fogalmaA megfogószerkezet az ipari robot azon szerkezeti egysége, eleme, amely a mozgatandó, manipulálandó tárggyal közvetlen kapcsolatban van, azt megfogja, biztosan megtartja, az előírt helyzetbe hozza, majd leteszi (elengedi).


A megfogó szerkezetek részei:

a megfogó egység (ez közvetlenül érintkezik a tárggyal),

a mozgató egység (feladata a megfogó egység mozgatása).


Megfogó szerkezetek csoportosításaOsztályozási szempontok:

a tárgy és a megfogószerkezetkapcsolatának jellege szerinta megfogási elv szerinta rugalmasság (flexibilitás) szerint.

A tárgy és a megfogó szerkezet kapcsolatának jellege szerint:

alakkal erőveladhézióval létesített kapcsolat


Alakzáró megfogás

Az alakkal létesített kapcsolat esetén, az un. alakzáróerőátvitelnél a megfogó pofák (megfogó ujjak) és a tárgy között csak normálerők adódnak át.

Alakzáró megfogás


Az erővel létesített kapcsolat esetén az erőátvitelt a súrlódóerők biztosítják.

Erőátvitellel létesített kapcsolat

A megfogandó tárgy súlyerő vektora merőleges a megfogópofák szorítóerejét létrehozó elmozdulás síkjára.

A megfogás feltétele: G = m * g ≤ 4 * µ * F


Megfogó szerkezetek csoportosításaA megfogási elv alapján megkülönböztetnek:

mechanikuspneumatikus ( pl. vákuumos)elektromos (pl. mágneses) megfogószerkezeteket.

Működési elv

Vákuumos megfogók


Megfogó szerkezetek csoportosítása

Az általános ipari alkalmazásoknál a leggyakrabban mechanikus megfogószerkezeteket használnak. A sokféle konstrukciós megoldás az alábbi három típusok valamelyikébe sorolható:

Olló- és fogó típusúak,Satupofa (párhuzampofás) típusúak,Hárompontos megfogó szerkezetek.


Mechanikus megfogó szerkezetekOlló-, fogó típusú mechanikus megfogó szerkezetek


Mechanikus megfogó szerkezetekOlló-, fogó típusú mechanikus megfogó szerkezetek

Fogó típusú megfogó szerkezet


Mechanikus megfogó szerkezetekSatupofa típusú mechanikus megfogó szerkezetek


Mechanikus megfogó szerkezetek összehasonlítása


Tárgy közzéppont „vándorlása” olló-, fogótípusú megfogó szerkezetnél


Szorítóerő változása a szorítási út függvényében


A SZE-FANUC oktató gyártócella megfogószerkezetei

Párhuzamos megfogószerkezet

Olló típusú (szögmegfogó) és vákuumos megfogó szerkezet

Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezeteiRészegységei

Érzékelők (szenzorok): - van-e munkadarab a megfogóban- csúszás slip-szenzor- erőszenzorok


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA rugalmasság értelmezése:

A megfogási tartomány nagysága (pl.: mt)A megfogási felületek

alkalmazkodóképessége, adaptivitásaA szorítóerő adaptivitásA megfogószerkezet- , illetve a

megfogópofák cserélhetősége alapján


mt megfogási tartomány tényeződa’: MFSZ átfogási tartományadm : tárgy megfogási bázisának tartománya

Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA megfogási tartomány tényező az alábbi összefüggéssel értelmezhető:


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA megfogási tartománytényező értelmezéséhez egy -megvalósított - megfogó szerkezet adatait használjuk fel. A manipulálandó tárgyak méreteit a táblázat szemlélteti.


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek

A feladatban előírt tárgyhalmaz méreteit tengelyszerűalkatrészek esetén (a mérettartomány átmérőit figyelembevéve 110 mm) két mérettartományba (az ábrán I. és II. jelöléssel) lehetett – némi átfedéssel -besorolni. Ezen mérettartományok méretkülönbsége (átmérőket figyelembe véve) dm = 60 mm. A megfogó szerkezet megfogó „pofáit” működtetőmechanizmus szorítási útja 50 mm, átmérőben számolva dá = 100 mm.


Ezekkel az adatokkal számolva meghatározható a megfogási tartománytényező:

67,160100

==tm

A tárcsa jellegű munkadarabok méreteit (a mérettartomány átmérőket figyelembe véve 220 mm) három mérettartományba (az ábrán I., II. és III. jelöléssel) lehetett – némi átfedéssel - besorolni. Ezen mérettartományok méretkülönbsége (átmérőket figyelembe véve) 80 mm. A megfogószerkezet átfogási tartománya: dá = 100 mm.


Ezekkel az adatokkal számolva meghatározható a megfogási tartománytényező:

25,180100

==tm

Flexibilis MFSZ–nél mt=1


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekKettős megfogó szerkezet

Elsősorban szerszámgépek kiszolgálására szolgálórobotoknál alkalmazzák előszeretettel. Az egyik megfogóban a már megmunkált alkatrész, a másik megfogóban pedig a nyers alkatrész (az előgyártámány) található. Nyilvánvaló, hogy a robot rövidebb munkautat fut be ennél ez elrendezésnél, hiszen nem lesz üres járata. A megoldás hátránya, hogy a robotnak egy többlet mozgást, a robot megfogó szerkezet 2π nagyságú forgó mozgását, kell biztosítani.


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekKettős megfogó szerkezet


Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekMágneses megfogó szerkezet

Mágnesezhető anyagok manipulálására alkalmas megfogó szerkezetekre mutat példákat az ábra.

Az a és b ábrán állandómágnesek biztosítják a szorítóerőt, a c ábrán pedig váltakozóárammal működőmágneses megfogószerkezet vázlatos felépítése szemlélhető.



Rugalmas mágneses megfogó szerkezet


Pneumatikus megfogószerkezet



Pneumatikus megfogó szerkezetek (belső, illetve külső)



Pneumatikus rugalmas ujjas megfogó szerkezet




Személygépkocsi ülések manipulálására szolgáló speciális megfogószerkezet


Megfogószerkezetek (-pofák) cserélhetősége:Vonatkozhat:

(teljes) megfogószerkezetre,megfogóujjakra (-pofákra),szerszámokra


A megfogó- és szerszámcserélők főbb feladatai


Flexibilis megfogó szerkezetek, elemek


Rugalmas működő felületek kialakításának lehetőségei

Magyar kutatók elkészítették az emberi robotkezet, amely az emberi bőr tapintóműködését szimuláló, az idegrendszeri elvek szerint érzékelő mesterséges tapintó- és megfogókészülék.

Szabadalmaztatott eljárás alapján Páli Jenő, a biológiai tudományok doktora és munkatársai elkészítették az emberi bőr tapintóműködését szimuláló, az idegrendszeri elvek szerint érzékelőmesterséges tapintó- és megfogókészüléket.Az eszközt nyomtatott áramkörökből és érzékelőkből felépülő tetraéder alakú, sorokba és oszlopokba rendezett tapintóegységek alkotják, melyek csúcsait műanyag buborékok fedik be. A tapintófelületet érőnyomóerőt, annak irányát, időtartamát, valamint mintázatát egy szoftver dolgozza fel.

A megfogókészülék egy egyszerűsített háromujjú robotkéz, amelynek szerkezetét az Országos Baleseti- és Sürgősségi Intézetben 300 férfi és 300 nő ép kezéről készült röntgenkép és a kezek biomechanikaiparamétereinek feldolgozása alapján tervezték meg.


SzorSzorííttóóererőő meghatmeghatáározrozáásasa(a munkadarabok biztonságos megfogásához

szükséges szorítóerő)A munkadarab – megfogó rendszert egy rendszerként kell

vizsgálni. Az erőátvitel függ:

A megfogó szerkezet, illetve a megfogó szerkezet –munkadarab térbeli helyzetétőlA munkadarabra ható erők eredőjétőlA munkadarab geometriájátólA megfogópofák konstrukciós kialakításától (pl. alakkal, erővel záró megfogás arányától)A megfogópofa és a munkadarab anyagától felületétőlA környezeti hatásoktól (pl. olaj, por, forgács, hő, rezgések )


A biztonságos megfogáshoz szükséges szorítóerő:

F= K1*K2*K3*m*gAhol:KK11: biztonsági tényező K1 = 1,2….2,0 (minden olyan körülmény ami nem számszerűsíthetőpl. környezeti hatás, por, olaj, stb. …)KK22: a rendszer gyorsulásától függő tényező:

K2=1+(amax/g)


K3: a megfogó szerkezet – munkadarab rendszer átviteli tényezője:

KK33

m*g F = K3*m*g


A munkadarab tömege számítható a geometriai adatok ismeretében. Ha a tárgy tömör hengeres test, a tárgy tömege:

Az összefüggésben:d a tárgy átmérője (m)l a tárgy hossza (m)ρ a tárgy anyagának sűrűsége (kg/m3)

l4dVm2πρρ ==

A megfelelő egyenletek behelyettesítésével a szorítóerőt meghatározó egyenlet az alábbi alakra hozható:

F K K4(g a )d l1 3 max

2= +ρπ

KKööszszöönnööm a figyelmet!m a figyelmet!

ipari robotok megfogó szerkezetei -...

Documents