CC BY
14
МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 681.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-271-272
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ
А.А. Жиленков, Т.А. Писарев, П.Е. Царева
В настоящее время руководители компаний заинтересованы в автоматизации своих предприятий, в зависимости от сферы деятельности отличается и автоматизация. Предприятия, которые предоставляют услуги ограничиваются системами автоматизации ведения бизнеса (1С Предприятие). В случае же автоматизации производственных мощностей автоматизации работы с бумагами будет недостаточною. В сфере сельского хозяйства будут использовать устройства, позволяющие сделать трактор, комбайн и т.д. автономными, на складских помещениях будут использовать мобильных роботов, которые будут собирать заказы или осуществлять транспортировку грузов по складу, в промышленности будут использовать манипуляторы, замещающие человека на монотонной и вредной работе.
Ключевые слова: захватные устройства, промышленный робот, автоматизация.
На сегодняшний момент в промышленности регламентированы 4 вида захватных устройств, механические, вакуумные, магнитные и прочие [1]. Инженеры при разработке чего-то нового ищут схожие по функции вещи в флоре и фауне. С захватными устройствами произошло тоже самое, инженеры вдохновлялись клювами птиц, хоботом слона, когтями птиц и другими схватывающими устройствами животного происхождения. Например, Аристотель говорил о человеческой руке как о инструменте всех инструментов. Человеческие руки являются крайне удобным и гибким захватывающим устройством для человека, особенно с их связью с органами чувств.
Рис. 1. Рука, разработанная Амбруазом Паре
Человеческая рука как универсальный схват. Человеческая кисть анатомически разделена на 3 группы: кости запястья, кости пясти и кости пальцев. Есть 8 костей запястья, 5 костей пясти и 14 костей у фалангов. Данное устройство обеспечивает 22 степени свободы, которые обеспечиваются примерно 33-я мышцами. Так как человечество давно поняло, что рука является универсальным захватом, попытки повторить кинематику руки предпринимались уже давно, к примеру, на рис. 1 представлена рука разработанная французский врачом Амбраузом Паре (1510-1590) в 1564 году. Следующий рывок развития механических рук случился во время первой мировой войны, механическая рука, использующая внешнюю энергию, а именно энергию оставшихся после ампутации мышц, была разработана Е.Ф. Зауэрбух (1875-1951) и появилась в 1916 году. После этого в середине 20-го века начали создавать протезы с электроприводами и пневмоприводами. Но развитие протезирования и улучшения качества протезов не сильно помогало промышленности, так как протезы были достаточно сложны, дороги и не сильны. На рис. 2 показаны основные захваты предметов кистью, на основании которых и были спроектированы захватные устройства для промышленных роботов.
Элементы и узлы промышленных схватов. Рассмотрим схваты, используемые на производствах. В работе [2], автор использует разделение схватов на составные части: соединительные элементы, двигатели (или источники создания движений), механизмы передачи усилий и преобразования движений, рабочие элементы, накладки или вставки. Будем придерживаться данного разделения. В табл. 1 представлены сведения о функциональном назначении основных частей.
Соединительные элементы используются для настройки схвата робота под конкретную рабочую область, так же они могут быть унифицированные под определённого робота и его задачу, это подойдет для унитарной и точной задачи, или же наоборот использоваться на разных роботах под разные рабочие области избавляя от необходимости проектирования захватного устройства для подобных рабочих мест.
Регулируемые соединительные элементы состоят их нескольких частей, которые позволяют менять угол схвата, его вынос относительно центра, углы поворота схвата и другие характеристики захватного устройства.
Захват щитом
Зажим кончиками лалэцеа
V
Зажим плоскостями пальцев
Зэиим боковыми поверхностями пальцев
Рис. 2. Виды захвата человеческой кисти
Таблица 1
Функциональное назначение составных частей_
Составные части схвата Функциональное назначение составных частей
Соединительные элементы Увеличение выноса схвата, его вертикальное или боковое смещение, изменение ориентации схвата, обеспечение возможности установки двух и большего числа схватов или схвата другого промышленного робота.
Двигатели Перемещение рабочих элементов, создание усилий захватывания.
Механизмы передачи усилий Преобразование вида движения, изменение его направления, передача движения к нескольким звеньям, получение требуемых передаточного числа и зависимости передаточного числа от раскрытия схвата.
Последние звенья механизмов Задание требуемого положения и кинематики перемещений рабочих элементов, приспособление к габаритам захватываемых объектов.
Рабочие элементы Обеспечение базирования и жесткого фиксирования предметов по заданным координатам; обеспечение контакта объекта по заданным точкам, линиям или поверхностям.
Накладки (вставки) Повышение несущей способности за счет увеличения коэффициента трения, уменьшение контактных напряжений за счет увеличения зон контакта, адаптация к изменениям формы поверхностей объекта
Нерегулируемые соединительные элементы, наоборот имеют не регулируемую конструкцию и предназначены для отдельных унитарных случаев использования.
В промышленной робототехнике несколько типов двигателей их можно разделить на несколько видов: гидравлические, пневматические и электрические. Далее приводиться анализ каждого типа двигателя.
Электрические двигатели — это в основном двигатели неограниченным перемещением их целесообразно использовать в работе с большими и маленькими заготовками, так как расстояние между пальцами захвата может изменяться в больших диапазонах.
Пневматические приводы применяются в большинстве схватов, они удобны в применении на производстве в котором диапазон размеров заготовок не велик, так как передвижения пальцев захватного устройства ограничены пневмоприводом.
Гидравлические приводы почти не отличаются от пневматических. Однако, они более привередливы к обслуживанию, при повреждении канала жидкости неправильная отработка задания будет более вероятна, так как шанс вытекания рабочей жидкости более велик, на пневматических каналах при повреждении канала данный дефект может играть меньшее значение, так как для отработки задания подастся больший поток воздуха, с помощью которого захват отработает задание.
В промышленности также существуют захватывающие устройства без привода, захватывание происходит, когда пальцы схвата при взаимодействии с заготовкой сами обхватывают заготовку, для точного отрабатывания такого схвата заготовка должна фиксироваться, разгружение происходит обратным образом, также при удержании заготовки. Данные упругие схваты удобны для работы с миниатюрными заготовками для которых не нужно прикладывать большое усилие для их удержания.
Активные очувствлённые сваты. Работа очувствлённых схватов основана на определённом количестве датчиков, при большом диапазоне заготовок используется машинное обучение. Не будем рассматривать методы программирования захватов, только общие сведения. Более глубокая информация по данной теме представлена [3]. На рис. 3 показаны основные взаимодействия захвата с цилиндрическими объектами. Все они отличаются по количеству точек контакта с разными объектами. Чем больше точек взаимодействия с заготовкой, тем лучше удержание объекта и меньше нагрузки на пальцы захвата. Конечно, если на производстве происходит работа с разными формами заготовки, то следует выбирать захват, который будет взаимодействовать с разными объектами одинаково. На производствах распространены челюстные схваты с накладками на пальцах, при небольшом усилии они увеличивают поверхность контакта, следовательно, фиксируют заготовку плотнее.
Эз*иат крюком Обкеэт (силовой закеэт]
ЗЭАВДТ СЖЭГОН ДИЗГРНДГЬКЫИ
кистью руки обхват
Поперечный ОбквЭГ
В случае маленьких и хрупких заготовок контроль за силой сжимания осуществляется точнее, так как при чуть большем усилии схвата заготовка может деформироваться. Для предотвращения подобных случаев применяются захваты, полностью повторяющие форму детали и точная настройка датчиков, отвечающих за схват. При программировании схвата и робота в целом учитываются такие факторы: местоположение заготовки; параметры заготовки; параметры рабочей среды.
Рассмотрим подробнее данные факторы. От местоположения заготовки зависит как робот будет захватывать объект, если это фиксированное местоположение, то захват может обойтись без большого набора датчиков, так как можно задействовать один датчик как показано на рис. 4. Если местоположение заготовки определяется её перемещением по линии, к примеру, заготовку нужно схватить во время движения по линии, то в таком случае комплекс датчиков и программа робота будет сложнее. В случае, когда местоположение заготовки заранее неизвестно, то в данном случае следует применять машинное зрение, оно позволит определять местоположение и другие характеристики заготовки.
Одна точка контакта Две точки контакта Три точки контакта
Одно-пальцевые захваты б б
Двухпальцевые захваты О О Ш
Трехлальцевые захваты «з
Рис. 3. Взаимодействие разных видов захвата с заготовкой
Рис. 4. Работа захвата с одним датчиком: а - с ультразвуковым датчиком; б - с датчиком касания
Не стоит недооценивать значение параметров рабочей среды, она определят расположение самого промышленного робота и его рабочего инструмента. Промышленный робот не должен задевать заготовку и с пустым схватом и с загруженным, это может помешать работе других роботов или всего конвейера. Поэтому при программировании и проектировании захватного устройства стоит опираться и на объем рабочей зоны.
Требования, предъявляемые к схватам при проектировании. Параметры заготовки, во-первых, учитываются при проектировании захватных устройств, а также при программировании этого захватного устройства. Довольно часто захватные устройства приобретаются из каталога, так как существует достаточно много заранее разработанных универсальных моделей, то для их корректной работы они программируются под заготовки, которыми предстоит манипулировать. Если размеры заготовки известны, то можно не использовать большое количество датчиков.
При создании захватывающего устройства к нему выдвигается ряд требований, которым он должен соответствовать.
Захватное устройство совершает несколько движений перед тем, как объект будет захвачен, данную подготовку можно разделить на несколько этапов.
подготовка к контакту, к примеру, постановка заготовки или захвата в определённое положение;
фиксирование объекта в захвате, за счёт установления контакта между схватом и объектом; удержание объекта во время выполняемой задачи; разгрузка схвата, к примеру, разжимание пальцев схвата.
В случае, если объект нетривиальной формы, то стратегия схвата будет отличаться, рассмотрим, к примеру, захват куриного яйца. Человек сначала обхватывает яйцо и отрывает его от поверхности, потом сжимает руку для большего контакта с яйцом и только потом взаимодействует с яйцом. Чтобы механические схваты также аккуратно взаимодействовали с подобными объектами можно использовать такие методы:
обхватывание с использованием на захвате смягчающих поверхностей (губок, накладок); использование вакуумного всасывания и других аккуратных захватов; использование дизайнерских схватов.
Механические захватные устройства довольно часто ошибаются из-за не точного позиционирования заготовки, в основном это допустимые отклонения заготовки, которые не являются критическими, но также возможны и такие отклонения, которые показаны на рис. 5. Такие ошибки решаются обычно либо фиксированием точки схвата объекта или же доработкой схвата.
)
1Г~1
Х^Ф
1 Палец захвата
2 Кубический объект
а Цилиндрически о&ъект
а) контактная фаза 5) желаемое положен» е
заготовки в) неправильное положение заготовки
Рис. 5. Вариации фиксации заготовки внутри схвата
Рассмотрев основные характеристики захватывающего устройства, рассмотрим, как правильно выбрать схват. Как упоминалось ранее, захваты в основном создаются под определённые требования производства. Их можно разделить на 4-е категории:
технические (технологические) требования, такие как: сила сжатия, перемещения захвата, время захватывания заготовки;
параметры заготовки, к которым относится: масса габаритные характеристики, поверхность, материал и
т.д.;
факторы, зависящие от погрузочно-разгрузочных характеристик, такие как точность позиционирования, технические характеристики соединения и т.п.;
факторы внешней среды, к ним относятся технические нагрузки, условия подачи, загрязнения, влажность и вибрация.
Рассмотрим требования, которые должны соблюдаться на высокотехнологических схватах:
оптимальная регулировка конструкции, в соответствии с заданием;
большое количество регулировок и опций захвата;
надёжность в отношении смещений объекта;
оптимальная характеристики усилия для удержания заготовки;
малое количество стыков и звеньев;
не большие массогабаритные характеристики;
высокая надёжность, сочетаемая с простотой использования;
предотвращение повреждения и деформации объекта во время захвата.
Для гидравлических и пневматических приводов обязательно использование уплотнений, предотвращающих разгерметизацию и потерю воздуха или жидкости, также уплотнения будут предотвращать попадание грязи и т.п. в рабочие органы приводов. Также следует учитывать если вам нужен захват, который будет использоваться в чистом помещении, то стоит применять определённые технологии, которые будут убирать любые частицы, продукты истирания или остаточную смазку со схвата.
Типы промышленных схватов. Чаще всего в промышленности используются схваты - челюсти, одинаково обжимающие заготовку с двух сторон. В литературе подобные захваты могут называться ударными захватами, ножничными захватами и так далее. Такие захваты основываются на четко определённом положении пальцев схвата относительно объекта, и преобразования движения двигателя в движение пальцев схвата. Данные схваты имеют множество вариаций, существуют и используются захваты, имеющие одну степень свободы, но данной конструкции часто не хватает для использования в промышленных целях.
В проектировании и выборе захвата, будет полезно понять, как он должен будет работать. Мысленно построив кинематическую схему, можно легко понять за счёт чего происходит смыкание челюстей. Такие схваты разделяют на 3 вида:
параллельное движение в независимости по какой траектории движутся пальцы схвата; вращательное движение вокруг одной точки; плоское движение накладок;
Подобное разделение принципа работы схвата позволяет выбирать захват с учётом экономии места основываясь на степенях свободы.
Как показано на рис. 6 ударные схваты могут быть представленные 1-й или 2-мя степенями свободы. За счёт одной степени свободы захват получается простая конструкция, в случае, когда одной степени свободы недостаточно используют сахват с двумя степенями свободы, он сложнее из-за большего использования зубчатых колёс для параллельного движения пальцев схвата.
Использование зубчатых колёс повсеместно в захватах, они дают разный результат, который улучшает схват без использования дополнительных двигателей, с их помощью можно ускорить, замедлить, увеличить грузоподъёмность схвата и т.д.
В дополнение к захватам с двумя движущимися параллельными пальцами существуют захваты с одним движущимся пальцем. Они просты в конструкции, приводятся в движение одним приводом и могут иметь достаточную степень сжатия и грузоподъёмность.
Рис. 6. Моделирование кинематических цепей ударных захватов
Стоит отметить, что не стоит допускать чрезмерного количества звеньев, так количество звеньев пропорционально люфту соединений, а это может повлечь за собой быстрый выход схвата из строя.
Захваты, выполненные по принципу челюстей, часто делают самоблокирующимися, для более надёжного удержания заготовки во время её передвижения, они могут быть активными и пассивными. Захваты с электроприводом зачастую являются пассивными самоблокирующимися, так как передаточное отношение шестерни к зубчатому колесу достаточно мало, что и блокирует обратный ход. Активная самоблокировка в схватах с электроприводами достигается постоянным поддержанием тока в приводе.
На сложных конвейерных линиях могут быть использованы захваты с поворотными элементами на окончании пальцев захвата. Они используются для поворота заготовки внутри захвата, обычно для поворота задействуют лишь один привод на одной стороне захвата, а на противоположной стороне имеется пассивная вращающаяся прокладка. Вращение главной поворотной прокладке обеспечивается, как говорилось ранее, одним приводом, а вращение передаётся через ремённую, зубчатую, цепную и другие передачи.
Для простых производств, где не требуется быстрота выполнения, но требуется поднятие тяжёлых грузов используются самозатягивающиеся захваты. Такие захватывающие устройства удерживают объект за счёт его массы, пример такого захвата показан на рис. 7.
1
2
3 >ЛГО 101*1
4 челнх™ СЛМТЛ
С ОИЛ 1ЯЖИГТ1Л F^ сипатреимя
нормглььил нлн уйерчичытищ н си па
Рис. 7. Самозатягивающийся захват Удерживание заготовки происходит без использования привода, оно происходит за счёт силы трения на накладках манипулятора и силы тяжести, действующей на объект, которая затягивает захват. Такие захватывающие устройства используют на манипуляторах с ручным управлением, для манипулирования пиломатериалом, трубами и другими подобными заготовками.
Для центрирования объекта регулировки по оси захвата часто применяются трехпальцевые захваты, такие свойства тяжело получить с помощью челюстного захвата. В большинстве случаев кинематически идеальным вариантом для захвата в трех точках является пересечение линий движения пальцев схвата в одной точке. Существует множество конструкций захватов пальцев. Пальцы могут двигаться по прямой линии к центру или по изогнутой тра-
ектории, сжимая, тем самым, объект, за счёт уменьшения диаметра схвата, так же пальцы могут двигаться как одновременно и одинаково, так и независимо друг от друга. Такие захватывающие устройства удобны при работе с цилиндрическими объектами.
Четырёх точечные захваты имеют некоторые преимущества в работе с длинными заготовками, так как
использование других захватов наиболее требовательно к совпадению центра масс заготовки и захвата, в противном случае у заготовки будут слишком большие моменты. А использование четырёх пальцевых захватов позволяет использовать избежать возникновения таких критичных внутренних моментов. Также использование таких захватов позволяет взаимодействовать с длинными деталями с неоднородным размером сечения. Пример такой работы показан на рис. 8.
Захваты для манипуляции мягкими объектами. Рассмотренные захваты хорошо взаимодействуют с
твёрдыми заготовками, но при разработке может понадобиться реализовать захватное устройство для более мягкого объекта, к примеру, стекловолокно, текстиль или что-то с подобной структурой. Вам будет неудобен ни один захват из описанных ранее, так как для подобных материалов используются захваты другого рода.
В отличие от обычных захватов челюстей, которые удерживают объект за счёт постоянной силы сжатия,
которая не даёт выскользнуть объекту, захваты, работающие с мягкими материалами, имеют шероховатость или иголки, которые проникают в структуру объекта, позволяя удержать его. Данные захватные устройства предшествовали робототехнике, такие захваты применялись ещё во времена ткацких станков, по ним существует много литературы и при желании вы можете с ней ознакомиться [4]. Такие захватные устройства используются для отделения одного листа материала от стопки. Сложность в захватывании подобных материалов состоит в правильном отделении одного листа от другого, так как если стопка будет не жёстко регламентированной, это приведёт к неправильному захватыванию следующих листов. Поэтому при создании захвата стоит учитывать свойства волокнистых материалов.
плотные и с ограниченной гибкостью; волосистые поверхности;
пористые, мы не можем использовать вакуумные захваты;
растяжимость, приводящая к не регламентированным параметрам.
Исходя из этих свойств к захватным устройствам предъявляются такие требования:
необходимая прочность и удержание материала без повреждений;
гибкость в обращении с большими размерами заготовок;
высокая прочность;
быстрое выполнение заданий.
Пример захвата, используемого для работы с тканью показан на рис. 9. Данный захват запатентован С1и-
Picker, изготавливается и продаётся американской компанией «Jet-Sew», специализирующейся на текстильном оборудовании. Он использует шершавое колесо и упорную стенку, при вращении колеса в сторону стенки ткань цепляется за колесо и фиксируется стенкой. Это позволяет захватывать ткань не повреждая её.
Для более объемных объектов используются захваты, оборудованные отполированными иголками тол-
щиной в 0,5 - 2 мм, обычно в количестве от 10 до 40 штук. Такая конфигурация позволяет использовать данные захватные устройства для отделения различных слоёв мягких материалов.
Схваты в текстильной промышленности. Миниатюрные и аккуратные захватные устройства, исполь-
зующие химическую, термодинамическую адгезии. Сначала рассмотрим химическую адгезию. Под ней используют в основном разного рода клеевые основы. В 1941 [5] году подобная технология уже использовалась для переворачивания листов бумаги, а позже в 1961 году [6] была использована и в ткацкой промышленности. В обоих случаях использовались клейкие ленты способные автоматически наматываться, это позволяло использовать станки непрерывно. В таких лентах могут применятся разные виды клея, но они должны удовлетворять некоторым условиям:
Рис. 8. Четырёх пальцевые захваты
1 шероховатое колесо
2 улор
3 текстипьная стопка
Рис. 9. Захват для работы с тканью
не загрязнять заготовку;
иметь степень приклеивания, которая позволит удерживать объект во время переноски, или хотя бы зацепления;
быть простыми в изготовлении или дешёвыми при покупке.
Раньше подобные захваты в основном использовали клейкие ленты, которые можно было наматывать и убирать загрязнённый и потерявший свои свойства участок ленты, сейчас, благодаря достижениям в области химии появилась возможность использовать одну и ту же часть клейкой ленты гораздо дольше без потери своих свойств. Клеи, которые используются в подобных схватах могут иметь разную химическую структуру, что влечёт за собой и разные свойства, это позволяет выбирать клей под разную ткань, условия и т.д.
Помимо химической адгезии в текстильной промышленности используют и термодинамическую адгезию. В термодинамических захватных устройствах используют воду, а именно её свойство кристаллизироваться. Небольшие капли, которые за счёт поверхностного натяжения воды прилеплены и к захвату, и к куску ткани могут быть заморожены в считанные доли секунд за счёт применения не большого количества жидкого диоксида углерода или азота. Образующийся лёд служит адгезивным слоем, который временно скрепляет заготовку с захватом. Пока лёд тает, объектом можно манипулировать, а когда лёд растает, объект перестаёт контактировать с захватом и высвобождается. Большинство тканей, полимерных и композитных материалов устойчивы к большим перепадам температур и не повреждаются в случае использования подобных захватов. С другими материалами, например, керамикой или металлами, работать такими захватами не нужно, они будут повреждать заготовку. Благодаря известным термодинамическим свойствам можно найти удобные характеристики, которые можно использовать в термических захватных устройствах. Пример работы такого захвата представлен на рис. 9.
Миниатюрные схваты. В последнее время существует тенденция сокращения размеров компонентов, использующихся в современном оборудовании. Подобная тенденция вынуждает разрабатывать миниатюрные захватные устройства. При уменьшении заготовки происходит уменьшение площади захвата, массы заготовки и силы захвата, и в таком случае нам не нужны большие стягивающие силы и более актуально будет использовать слабые стягивающие силы, к примеру, электроадгезия и т.п. Как упоминалось ранее, при уменьшении объекта уменьшаются и все его характеристики, то же самое происходит и с захватными устройствами, уменьшая его размеры мы уменьшаем и его грузоподъёмность. Для уменьшения размеров захвата обычно выносят все управляющие детали за его основной корпус, к примеру, датчики выносят на конвейер, а привод контролирующие захват выносят на корпус промышленного манипулятора. Помимо использования обычных двигателей применяют и более интересные технологии захватывания. В местах, где не требуется быстрая скорость захвата и требуется большое усилие на сжатии, могут использоваться термические методы. Такие захваты основаны на изгибе биметаллической пластины по мере нагрева. Этот принцип работает за счёт несоответствия коэффициента теплового расширения между двумя металлами [5-8].
Вывод. В ходе исследования были проанализированы основные плюсы и минусы механических захватных устройств, а также их строение. Показано, что основным преимуществом механических захватных устройств является их простота в использовании и надежность. Кроме того, они могут быть применены для захвата объектов различной формы и размеров. Однако, у механических захватных устройств есть и недостатки. Один из них заключается в том, что таким захватам тяжело работать с объектами не тривиальной формы.
Для повышения эффективности работы роботов и расширения возможностей применения механических захватных устройств, исследователи сегодня активно работают над улучшением их конструкции. Одним из направлений является создание гибких механических захватных устройств, которые могут принимать различные формы и размеры, что позволяет им захватывать объекты более сложной геометрии.
Одним из важных направлений в развитии механических захватных устройств является их автоматизация. Современные механические захватные устройства оснащаются датчиками и системами контроля, которые позволяют им автоматически регулировать силу захвата и определять характеристики объектов. Это позволяет улучшить точность и скорость работы роботов, а также снизить вероятность повреждения захватываемых объектов при их перемещении.
Таким образом, механические захватные устройства имеют свои преимущества и недостатки, и их выбор зависит от конкретных задач, которые необходимо решить в рамках промышленной робототехники. Однако, в связи с активным развитием технологий и материалов, можно ожидать, что механические захватные устройства будут становиться все более универсальными и эффективными в будущем.
Список литературы
1.ГОСТ 26063 - 84. Роботы промышленные. Устройства захватные. Типы, номенклатура основных параметров, присоединительные размеры. Взамен ГОСТ 26063 - 83; введ. 01.01.1985.
2.Popov, A. V. Analysis of perspective models of artificial neural networks for control of robotic objects / A. V. Popov, K. S. Sayarkin, A. A. Zhilenkov // Proceedings of the 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2018, St. Petersburg and Moscow, 29 января - 01 2018 года. St. Petersburg and Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. P. 958-961. DOI 10.1109/EIConRus.2018.8317248. - EDN MAULBZ.
3.Kotlyarevskaya M.V. Control of an actuator in the motion prosthetics device by signals of biological nervous system / M. V. Kotlyarevskaya, A. A. Zhilenkov, L. O. Slepova // Proceedings of the 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2018, St. Petersburg and Moscow, 29 января - 01 2018 года. - St. Petersburg and Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. P. 894-897. DOI 10.1109/EIConRus.2018.8317232. EDN MAZOQH.
4.Murray J.M. Single-ply Pick-up Devices; AAMA Apparel Research Journal, pp 87-98, Bobbin, December
1975.
5.Rider E.G. Sheet Feeding Mechanism, US Patent 2,351, 367-13 June 1944.
6.Arbter C. Pickup Device for use in Feeding Mechanism and the like. US Patent 3,083,961,2. April 1963.
7.Dang B. Finite precision modeling of radar digital chaotic systems with dynamical properties analysis / B. Dang, A. Zhilenkov // AIP Conference Proceedings, Tamil Nadu, 27-28 сентября 2018 года. Vol. 2034. - Tamil Nadu: American Institute of Physics Inc., 2018. P. 020007. DOI 10.1063/1.5067350. EDN VHLXLU.
8.Жиленков А.А. Защита информации в мультиагентных системах на базе динамического хаоса / А.А. Жиленков, А.В. Воронова, С.Г. Черный // Системы управления и обработки информации. 2021. № 3(54). С. 40-52. EDN: UUWQNE.
Жиленков Антон Александрович, канд. техн. наук, заведующий кафедры, zhilenkovanton@gmail.com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет,
Писарев Тимофей Алексеевич, магистрант, tima.pisarev. 03@icloud. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет,
Царева Полина Евгеньевна, магистрант, tsarevapolina@icloud.com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет
RESEARCH OF THE CAPABILITIES OF MECHANICAL GRAPPING DEVICES A.A. Zhilenkov, T.A. Pisarev, P.E. Tsareva
Currently, company managers are interested in automating their enterprises, depending on the field of activity, automation also differs. Enterprises that provide services are limited to business automation systems (1C). In the case of automation of production capacities, automation of work with papers will not be sufficient. In the field of agriculture, devices will be used to make a tractor, combine harvester, etc. autonomous, mobile robots will be used in warehouses that will collect orders or transport goods around the warehouse, manipulators will be used in industry to replace a person in monotonous and harmful work.
Key words: gripping devices, industrial robot, automation.
Zhilenkov Anton Aleksandrovich, candidate of technical sciences, head of the department, zhilenkovan-ton@gmail. com, Russia, Saint Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University,
Pisarev Timofey Alekseevich, master, tima. pisarev.03@icloud.com, Russia, Saint Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University,
Tsareva Polina Evgenievna, master, tsarevapolina@icloud.com, Russia, Saint Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University
УДК 621.0
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-278-279
ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА ПРИ ШЛИФОВАНИИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТВЕРСТИЯ
А.С. Серков
В статье представлены зависимости силы закрепления зубчатого колеса при шлифовании центрального отверстия от схемы закрепления, от количества кулачков патрона и от коэффициента трения. Исходя из полученных графиков зависимости, сделан вывод о том, что чем больше кулачков или установочных роликов участвуют в закреплении, а также чем больше коэффициент трения, тем меньшая требуется сила закрепления для надёжного закрепления заготовки зубчатого колеса. Определено, что для надёжного закрепления по наружному диаметру требуется сила закрепления больше в 1,046раза, чем при закреплении по эвольвенте.
Ключевые слова: расчёт сил закрепления зубчатого колеса, сателлита, шестерни, шлифование центрального отверстия.
При изготовлении зубчатых колёс малой жёсткости, возникают проблемы, связанные с обеспечением точности размера и формы эвольвентного профиля, и отверстия зубчатого колеса, а также их относительного расположения друг относительно друга [1-6]. В технологический процесс после термической обработки вводят финишные операции (шлифование базовых и рабочих поверхностей). При обработке таких зубчатых колёс возникает искажение или погрешность формы отверстия зубчатого колеса вследствие действия сил закрепления от приспособления.
В работах [7-10] исследуется методом фотомеханики напряженно-деформированное состояние (НДС) зубчатого колеса малой жёсткости, у которого искажена форма отверстия на этапе чистовой обработки вследствие упругих деформаций от сил закрепления кулачками самоцентрирующего патрона. По этой причине при посадке зубчатого колеса на базовую деталь с натягом, возникает неравномерное давление на контуре его отверстия, из-за чего формируется предварительное неравномерное НДС в переходных галтелях межзубного пространства, что снижает ресурс зубчатого колеса по изгибным напряжениям. Дана рекомендация обратить внимание конструкторов (разработчиков механизмов с зубчатыми колёсами малой жёсткости) на наличие предварительного неравномерного напряженного состояния в переходных галтелях на этапе эксплуатации изделия в связи с конструкторско-технологическим обеспечением качества подобных зубчатых колёс малой жёсткости, которые могут иметь последствия для ресурса изделия в целом.
