Coå tay Xoay tay Khuỷu tay Khớp vai Tay gấp Vai Hình 7.1 Mô hình hệ thống chấp hành cánh tay máy 7.1 Tính toan sơ bộ :
Thoâng thöôøng caáu truùc chaáp haønh cuûa tay maùy coâng nghieäp ñöôïc moâ hình hoùa trong daïng chuoåi ñoäng vôùi caùc khaâu vaø khôùp nhö trong nguyeân lyù maùy vôùi caùc giaû thuyeát cô baûn nhö sau:
- Chæ duøng caùc khôùp ñoäng loaïi (khôùp quay, khôùp tònh tieán, khôùp vít)
- Truïc quay höôùng tònh tieán cuûa caùc khôùp thì song song hay vuoâng goùc vôùi nhau. - Chuoåi ñoäng laø chuoåi ñoäng hôû, ñôn giaûn.
Döôùi ñaây laø chuoåi ñoäng cuûa moät tay maùy coâng nghieäp toång quaùt coù 6 baäc töï do, caùc khôùp A, B, F laø caùc khôùp toång quaùt coù nghæa laø chuùng coù theå laø khôùp quay, cuõng coù theå laø khôùp tònh tieán, caùc khôùp D, E, K chæ laø nhöõng khôùp quay. Caùc khaâu ñöôïc ñaùnh soá baét ñaàu töø khaâu 0 _ giaù coá ñònh, tieáp ñeán laø caùc khaâu 1, 2, …, n _ caùc khaâu ñoäng _ khaâu toång quaùt kyù hieäu laø khaâu i, (i=0,1,2,…,n), khaâu, khaâu n cuoái cuøng laø khaâu mang baøn keïp cuûa tay maùy.
Töông töï nhö tay ngöôøi ñeå baøn keïp (baøn tay) laøm vieäc ñöôïc caàn coù ba loaïi chuyeån ñoäng, töông öùng vôùi caùc chuyeån ñoäng naøy laø ba daïng caáu truùc cuûa tay maùy nhö sau:
Caáu truùc chuyeån ñoäng toaøn boä (Thaân ngöôøi) caáu truùc naøy thöïc hieän chuyeån ñoäng ñem toaøn boä tay maùy (tay ngöôøi) ñeán vò trí laøm vieäc. Caáu truùc naøy heát söùc ña daïng vaø thoâng thöôøng neáu khoâng phaûi laø tay maùy hoaït ñoäng trong heä thoáng maø chuyeån ñoäng naøy caàn coù söï kieåm soaùt ngöôøi ta thöôøng coi tay maùy laø ñöùng yeân khaâu 0 goïi giaù coá ñònh cuûa tay maùy.
Caáu truùc xaùc ñònh haøm keïp bao goàm caùc khôùp AB vaø F caùc khaâu 1, 2 vaø 3, chuyeån ñoäng cuûa caáu truùc naøy nhaèm ñem theo baøn keïp tôùi vò trí laøm vieäc. Do giaû thieát veà
loaïi khôùp ñoäng duøng trong cheá taïo maùy thoâng thöôøng ta coù nhöõng phoái hôïp sau ñaây cuûa caùc khôùp vaø töø ñoù taïo neân caùc caáu truùc xaùc ñònh vò trí cuûa baøn keïp trong caùc khoâng gian vò trí laøm vieäc khaùc nhau cuûa baøn keïp .
Phoái hôïp 3 khôùp ñeàu laø khôùp tònh tieán vaø moät khôùp quay. Ñaây laø caáu truùc hoaït ñoäng trong heä toïa ñoä ñeà caùc so vôùi caùc toïa ñoä S0 vì ñieåm M naèm treân khaâu 3 ñöôïc xaùc ñònh bôûi
ba chuyeån ñoäng tònh tieán vaø moät chuyeån ñoäng quay (töùc laø hai toïa ñoä daøi)
Phoái hôïp TRT, RTT hayTTR, nghóa laø moät khôùp tònh tieán hai khôùp quay (caùc caáu truùc 2,3 vaø 4). Ñaây laø laø caáu truùc hoaït ñoäng trong heä toïa ñoä truï so vôùi ñieåm S0 vì ñeå M
treân khaâu 3 ñöôïc xaùc ñònh bôû hai chuyeån ñoäng tònh tieán vaø moät chuyeån ñoäng quay (töùc laø hai toïa ñoä daøi moät toïa ñoä goác)
Phoái hôïp RTR, RRT hay TTR nghóa laø hai khôùp tònh tieán vaø hai khôùp quay (caùc caáu truùc 5, 6, 7, 8, 9 vaø 10). Ñaây laø caáu truùc hoaït ñoäng trong heä toïa ñoä caàu so vôùi heä S0, vì
ñieåm M treân khaâu 3 ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät chuyeån ñoäng tònh tieán vaø hai chuyeån ñoäng quay (töùc laø moät toïa ñoä daøi, hai toïa ñoä goùc)
Phoái hôïp RRR nghóa laø ba khôùp quay (caùc caáu truùc 11,12) ñaây laø caùc caáu truùc hoïat ñoäng trong heä toïa ñoä goùc so vôùi heä S0 vì ñieåm M treân khaâu 3 ñöôïc xaùc ñònh bôûi ba chuyeån
ñoäng quay (töùc laø ba toïa ñoä goùc), caáu truùc naøy ñöôïc goïi laø caáu truùc phoûng sinh hoïc.
Tuy nhieân trong thöïc teá, ñoái vôùi caùc tay maùy chuyeân duøng hay chuyeân moân hoùa vaø ñaëc bieät ñaûm baûo giaù thaønh ñaàu tö vaøo tay maùy thaáp, ngöôøi ta khoâng nhaát thieát luùc naøo cuõng phaûi cheá taïo tay maùy coù ñuû soá ba khôùp ñoäng cho caáu truùc xaùc ñònh vò trí.
7.2 Vaän toác vaø moment quay cuûa ñoäng cô böôùc; * Vaän toác :
Toác ñoä ñaùp öùng cuûa ñoäng cô böôùc phuï thuoâc vaøo theá cuûa xung ñieän kích ,muoán ñoäng cô ñaùp öùng nhanh ta phaûi caáp xung ñieän theá cao hôn.Tuy nhieän ñeå baûo veä ñoäng cô chuùng ta neân caáp theá ñuùng nhö nhaø saûn xuaát quy ñònh.
* Moment quay :
Moment quay cuûa caùnh tay maùy phuï thuoäc vaøo 3 yeáu toá:
-Toác ñoä böôùc
-Doøng chaïy trong cuoän daây -Maïch giao tieáp coâng suaát Coâng thöùc tính moment :
T= T f + T i
-Trong ñoù Tf laø moment cuûa löïc ma saùt : Tf = F • r
Moment löïc ma saùt baèng löïc yeâu caàu ñeå dòch chuyeån taûi nhaân vôùi chieàu daøi cuûa caùnh tay ñoøn
Vaø Ti laø moment quaùn tính yeâu caàu ñeå taêng toác taûi: I = quaùn tính cuûa taûi g-cm2
= toác ñoä böôùc böôùc/S
t = thôøi gian ñöôïc tính bằng giaây = goùc böôùc ñöôïc tính baèng ñoä K = 97.73
Toác ñoä böôùc : =1/(delay)
Vôùi delay laø thôøi gian trì hoaõn giöõa hai xung tính baèng giaây 7.3 Tính toán phần cơ khí của cánh tay :
Ñöôøng kính cuûa maâm xoay laø 20cm, chieàu cao maâm laø 9 cm. Maâm xoay ñöïôc toái ña 2 voøng quanh truïc
Chieàu daøi cuûa baép tay la25.5 cm. Chieàu daøi cuûa caùnh tay laø 15.5 cm. Chieàu daøi cuûa baøn tay laø 14 cm Chieàu daøi cuûa ngoùn tay laø 7 cm
Baøn tay khi môû ra coù theå roäng ñeán 8 cm
Toång chieàu daøi cuûa caùnh tay maùy khi duõi thaüng ra laø 60 cm Khôp1(vai) : Toác ñoä quay laø 4,9 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø : 1 voøng quanh ñieåm khoâng Khôp2(canh tay) : Toác ñoä quay laø 4,9 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø : Trong khoaûng töø 25-85 ñoä Khôp3(khuyûu tay): Toác ñoä quay laø 4,9 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø: Töø -80 ñeán +80 ñoä Khôp4(coå tay) : Toác ñoä quay laø 4,9 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø: Töø -90 ñeán -45 ñoä Khôp5(xoay tay) : Toác ñoä quay laø 24 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø : Khoâng giôùi haïng Khôp6(ngoùn tay) : Toác ñoä quay laø 4,9 v/phut.
• Phaïm vi hoaït ñoäng laø :2 voøng quanh ñieåm khoâng. * PHAÀN CÔ ÑIEÄN:
Caùc ñoäng cô Servo AC thích hôïp hôn cho loaïi ñieàu khieån naøy nhöng coù giaù thaønh cao, khoù tìm, neân ở đây ñoäng cô böôùc được sử sụng.
* Giới thiệu động cơ công tác: Ñoäng cô 1 : ñoùng môû haøm keïp.
Ñoäng cô 2 : xoay baøn keïp xoay troøn thuaän nghòch theo chieàu kim ñoàng hoà Ñoäng cô 3 : xoay thuaän nghòch coå tay.
Ñoäng cô 4 : xoay thuaän nghòch khôùp khuyûu tay. Ñoäng cô 5 : xoay thuaän nghòch khôùp caùnh tay.
Các động cơ 2,3,4,5 được bố trí có thể xoay tự do về mọi hường hình thành 6 bật tự do trên mỏi khớp chuyển động.
Hình 7.2. Khớp vai.
Hình 7.4 Khớp cánh tay