Конструкция и расчет механизмов вращения
Механизмы вращения осуществляют вращение звеньев ПР относительно вертикальной оси (поворот руки) и горизонтальных осей (качание руки сгибание локтя, плеча).
При проектирование механизмов вращения следует придерживаться следующей последовательности:
1) определить усилия действующие на выходное звено механизма вращения
2) выбрать тип привода
3) определить передаточное отношение и разработать кинематическую схему передаточного механизма
4) Рассчитать элементы передаточного механизма
5) Разработать компоновочные чертежи передаточного и несущего механизмов и механизма вращения в целом
6) Разработать конструкции механизма вращения
7) Провести проверочные расчеты
Кинематика механизма вращения существенно зависит от типа применяемого привода. При использовании гидропривода как правило не требуются большие передаточные отношения. При использовании гидроцилиндров возникает необходимость преобразования прямолинейного движения во вращательное.
При использовании электроприводов требуется реализовать передаточные отношения порядка 80…150. Жесткие требования к погрешности позиционирования для ПР среднего класса ∆ = 0,2..0,5 мм. Необходимо решить задачу обеспечения безлюфтовости привода и высокой жесткости несущего узла механизма.
Особенностью конструктивного исполнения опорных (несущих) узлов механизма вращения является то что они выполнены на базе ограниченной номенклатуры подшипников и особое внимание должно уделяется их жесткости.
Это связано с тем, что ПР представляет собой многозвенную конструкцию и деформация опорного узла приводит к значительным смещениям схвата.
С другой стороны конструкция ПР обычно не позволяет увеличить базу установки подшипников, что приводит к консольной нагрузке и к значительным усилиям на подшипниках.
Проектирование опорного узла целесообразно проводить в следующей последовательности:
1) Выполнить предварительную эскизную компоновку подшипникового узла и приближенно определить расстояние между подшипниками или диаметры расположения шариков или роликов. Предварительно необходимо выбрать тип подшипника.
2) Определить суммарные реакции опор.
3) Определить упругий угол поворота в опоре и определить смещение схвата ∆о связанное с ним.
4) Оценить правильность выбора подшипника по условию ∆о < (0,05…0,10)∆ , где ∆ – погрешность позиционирования. В случае если данное условие не выполняется:
5) Определяют приведенную нагрузку на подшипник.
6) Задавшись желаемой долговечностью наиболее нагруженного подшипника вычисляют его необходимую динамическую грузоподъемность С и проверяют ее по каталогу для выбранного подшипника.
Необходимо предусмотреть предварительный натяг подшипников для обеспечения отсутствия люфта при приложении внешней нагрузки.
В противном случае возникают вибрации, что резко уменьшает долговечность самого подшипника и др. механических узлов ПР и приводит к увеличению погрешности позиционирования
Разработка компоновочного чертежа механизма вращения
Компоновочный чертеж определяет взаимное расположение передаточных механизмов и опорного узла, тип кинематических связей между ними, их взаимный монтаж и монтаж механизма вращения в роботе.
Поэтому разработку компоновочного чертежа ведут в тесной связи с разработкой компоновки манипулятора. Эту работу целесообразно проводить в следующей последовательности:
1) Определяют принципиальную компоновку механизма вращения (взаимное расположение опорного узла передаточных механизмов и привода)
2) Определяют требования к компоновке передаточного механизма исходя из компоновки манипулятора и механизма вращении
3) Выбирают кинематическую цепь передаточного механизма
4) Определяют размеры и конструкцию кинематической цепи
5) Разрабатывают чертеж
Компоновку механизма вращения выбирают с учетом общей компоновки ПР, особенностей применяемого привода, требований по обслуживанию, срока службы передаточного механизма, уменьшения массы и размеров конструкции.
Принципиально существует 2 типа компоновочных решений:
1) Передаточный механизм встраивается в опорный узел;
2) Передаточный механизм располагается рядом с опорным узлом.