Một tay gắp khí nén gồm ba bậc tự do ( quay, tịnh tiến, tịnh tiến) được sử dụng để phân loại các sản phẩm có mã Qrcode khác nhau ( Hình 3.1).
Hình 3.3: Tay gắp khí nén ❖ Tính toán lực kẹp robot
Dùng hệ thống khí nén trong hệ thống truyền dẫn động robot có nhiều thuận lợi. Vì hầu như các phân xưởng, nhà máy, khu công nghiệp đều có mạng lưới khí nén, cho nên việc dùng hệ thống khí nén làm hệ thống dẫn động cho tay gắp, tay kẹp cho các robot là điều mà rất nhiều đề tài, mô hình về tay máy robot công nghiệp đã và đang sử dụng, bởi vì ưu điểm của hệ thống dẫn động khí nén là gọn nhẹ, dễ sử dụng, dễ đảo chiều, ít nhạy với nhiệt độ khi làm việc. Tuy nhiên bên cạnh các ưu điểm mà chúng ta dễ nhận thấy thì hệ thống khí nén cũng có không ít nhược điểm, trước tiên là chất khí chuyển động thường sinh ra các dao động điều này gây nên sự không chính xác cho các tay gắp robot, khi làm việc hệ thống khí nén rất ồn. Chính bởi sự phổ biến của các đề tài, các tài liệu, mô hình đồ án về robot trước đó nhóm đã lựa chọn thiết kế tay kẹp robot của mình bằng hệ thống dẫn động khí nén.
- Tính toán lực kẹp robot:
Phôi có kích thước 50 mm × 50 mm × 50 mm. Với thể tích phôi: V= 5 × 5 × 5 = 125 cm3 .
Chúng ta có khối lượng riêng của nhựa là: 2 (g/ cm3).
Từ đó chúng ta tính được khối lượng thật của phôi: mp = 125× 2= 250 (g) = 0,25 (kg)
Hình 3.4: Các lực tác động khi kẹp phôi Yêu kỹ thuật của tay kẹp cần thiết kế:
- Khối lượng phôi cần kẹp: m= 0,25 kg.
- Kiểu kẹp: Song song, hai má kẹp tác động cùng một lúc.
- Hệ số ma sát: μ= 0,4 là hệ số ma sát trượt giữa thép và nhựa teflon. • Tính toán lựa chọn tay kẹp
Theo định luật II Newton, ta có:
P
⃗⃗ + F⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ms =ma⃗ .
Chiếu lên phương thẳng đứng có chiều dương hướng xuống: P - 2Fms = 0.
Với:
- P là trọng lượng của phôi, P = m.g.
- g là gia tốc trọng trường, chọn g = 9,8 m/s2.
- N1 là lực kẹp của má động kẹp của xy lanh tay kẹp. - N2 là phản lực của má tĩnh lên phôi.
• Theo định luật III Newton ta có : N1 = N2 = N.
Fms là lực ma sát giữa các má kẹp của tay gắp với phôi, Fms = μ.N. a là gia tốc, a= 0 m/s2..
Hệ số ma sát trượt μ = 0,4. Từ đó chúng ta tính được:
P = 2Fms. mg= 2 μ.N. Từ đó chúng ta tính được lực kẹp của tay kẹp:
N = mg
2μ = 0,25.9,8
2.0,4 = 3,06 (N).
Theo khuyến nghị của công ty chuyên về điều khiển khí nén hàng đầu thế giới SMC biên độ an toàn của a= 4 cho phép tác động xảy ra trong khi vận chuyển bình thường. Do đó lực kẹp cần thiết là: F = a.N = 4.3,06 = 12,24 (N). Do đó phải chọn tay kẹp có lực kẹp: ≥ 12,24 (N). • Lựa chọn tay kẹp khí nén MHZ2-16D Hình 3.5: Tay kẹp khí nén MHZ2-16D • Thông số kỹ thuật
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của tay kẹp khí nén MHZ2-16D
Thương hiệu SMC
Đường kính xylanh 16 mm
Lực kẹp mạnh nhất 30N
Nhiệt độ lưu chất -10 – 60 độ C
Cổng ren cấp khí M5 x 0.8
Tần suất hoạt động 180c.p.m (180 lần đóng mở kẹp mỗi phút)
b) Tính chọn xylanh cho tay gắp robot [4]
Giả sử lựa chọn xylanh để thỏa mãn các thông số đầu vào sau: Hành trình xylanh L=125mm
Tải trong đáp ứng là: 15(N) Khi đó:
- Áp suất khí nén của các máy nén khí thông dụng là:p = 1bar =105 (N/𝑚2) - Tải trọng cần đáp ứng là: 13N - Chọn đường kính xylanh: D ≥ D = √4F pπ = √ 4.13 105π = 0,012 (m) = 12 (mm). Suy ra lựa chọn: - Xylanh có đường kính D là 16 mm. - Hành trình xylanh là 125 mm.
Ta lựa chọn xylanh Airtrac TN 16x125s
• Thông số kỹ thuật
Bảng 3.2: Bảng thông số kỹ thuật xyloanh Airtrac TN16x125s
Đường kính trong piston 16 mm
Đường kính cần 8 mm
Chiều dài hành trình 125 mm
Áp suất hoạt động 0.1~1 MPa (14~145 Psi)
Kích thước cổng M5x0.8
Vận tốc 30~500 mm/s
Lưu chất Khí
Nhiệt độ hoạt động cho phép -20~700C