ipari robotok megfogó szerkezetei -...
TRANSCRIPT
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
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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 megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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).
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
A megfogó szerkezetek részei:
a megfogó egység (ez közvetlenül érintkezik a tárggyal),
a mozgató egység (feladata a megfogó egység mozgatása).
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Megfogó szerkezetek csoportosításaA megfogási elv alapján megkülönböztetnek:
mechanikuspneumatikus ( pl. vákuumos)elektromos (pl. mágneses) megfogószerkezeteket.
Működési elv
Vákuumos megfogók
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Mechanikus megfogó szerkezetekOlló-, fogó típusú mechanikus megfogó szerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Mechanikus megfogó szerkezetekOlló-, fogó típusú mechanikus megfogó szerkezetek
Fogó típusú megfogó szerkezet
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Mechanikus megfogó szerkezetekSatupofa típusú mechanikus megfogó szerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Mechanikus megfogó szerkezetekSatupofa típusú mechanikus megfogó szerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Mechanikus megfogó szerkezetek összehasonlítása
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Tárgy közzéppont „vándorlása” olló-, fogótípusú megfogó szerkezetnél
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Szorítóerő változása a szorítási út függvényében
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA rugalmasság értelmezése:
A megfogási tartomány nagysága (pl.: mt)A megfogási felületek
alkalmazkodóképessége, adaptivitásaA szorítóerő adaptivitásA megfogószerkezet- , illetve a
megfogópofák cserélhetősége alapján
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
mt megfogási tartomány tényeződa’: MFSZ átfogási tartományadm : tárgy megfogási bázisának tartománya
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA megfogási tartomány tényező az alábbi összefüggéssel értelmezhető:
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekA megfogási tartománytényező értelmezéséhez egy -megvalósított - megfogó szerkezet adatait használjuk fel. A manipulálandó tárgyak méreteit a táblázat szemlélteti.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Ezekkel az adatokkal számolva meghatározható a megfogási tartománytényező:
25,180100
==tm
Flexibilis MFSZ–nél mt=1
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetekKettős megfogó szerkezet
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek
Rugalmas mágneses megfogó szerkezet
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Pneumatikus megfogószerkezet
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Pneumatikus megfogó szerkezetek (belső, illetve külső)
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Pneumatikus rugalmas ujjas megfogó szerkezet
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Rugalmas (flexibilis) megfogószerkezetek
Személygépkocsi ülések manipulálására szolgáló speciális megfogószerkezet
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Megfogószerkezetek (-pofák) cserélhetősége:Vonatkozhat:
(teljes) megfogószerkezetre,megfogóujjakra (-pofákra),szerszámokra
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
A megfogó- és szerszámcserélők főbb feladatai
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Flexibilis megfogó szerkezetek, elemek
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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.
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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 )
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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)
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
K3: a megfogó szerkezet – munkadarab rendszer átviteli tényezője:
KK33
m*g F = K3*m*g
Ipari robotok megfogIpari robotok megfogóó szerkezeteiszerkezetei
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!