Trong quá trình gắp và nhả sản phẩm, áp suất trong xylanh khí nén được giữ khơng đổi. Khi đó, dựa vào bất phương trình (3.18) pittong sẽ tiến vào kẹp sản phẩm (hình 3.11) với lực kẹp nhỏ hơn so với khi pittong tiến ra để nhả sản phẩm. Do đó cần phải lựa chọn xylanh khí nén và áp suất làm việc của xylanh sao cho F1 = F = 23,36 N
Xét xylanh khí nén FDXS10 của hãng Fabco Air (hình 3.12) với các thông số cho trong bảng 4.4. Do xylanh khí nén này là loại xylanh kép do đó diện tích pittong khi tiến A′2 = 2A2 và diện tích pittong khi lùi là A′1 = 2A1. Khi đó, theo phương trình (3.17).
(3.19)
(3.20)
Với F1 = F = 23,36 (N), từ phương trình (3.16) suy ra áp suất làm việc cần thiết của xylanh.
(3.21) F 1 A 1 A 2 D d p Khí nén vào Khí thốt ra
47
Hình 3.12 Xylanh khí nén FDXS10 của hãng Fabco Air [9]
Bảng 3.4 Lực tác dụng (N) của xylanh khí nén dịng FDXS [9] D (mm) d (mm) Chiều hoạt động Diện tích pittong (mm2)
Á p suất làm việc p (MPa)
0,1 0,2 0,3 0,4
10 6
Tiến 157 15,7 31,4 47,1 62,8
Lùi 100 10,0 20,0 30,0 40,0
Kết luận: lựa chọn xylanh FDXS10 của hãng Fabco Air với áp suất làm việc là
0,2336 (MPa). Tuy nhiên vì lực kẹp trên vừa đủ để sản phẩm được giữ cân bằng giữa hai má kẹp ở trạng thái tĩnh, do đó trong q trình chuyển động ngoại lực có thể tác động khiến cho sản phẩm bị mất vị trí cân bằng. Để tránh trường hợp này, có hai biện pháp một là tăng lực kẹp trên hai má kẹp hai là bố trí thêm một giá đỡ tay kẹp L để đỡ ở phần đáy của sản phẩm. Do yêu cầu trong việc gắp sản phẩm là không làm biến dạng sản phẩm, do đó biện pháp bố trí thêm một giá đỡ tay kẹp L để đỡ ở phần đáy của sản phẩm được chọn. Giá đỡ này được truyền động bởi một xylanh khí nén phụ, gắn cố định trên mặt bên ngoài của má kẹp chuyển động tịnh tiến như hình 3.13.
48
3.3.2. Tính tốn lựa chọn xylanh phụ cho tay kẹp
Xylanh phụ truyền chuyển động cho giá đỡ tay kẹp L thông qua một thanh nối. Thanh nối này được thiết kế sao cho khi giá đỡ L ở vị trí vng góc và song song (hình 3.13 a, c) thì thanh nối cũng có trục vng góc và song song tương ứng so với mặt phẳng ngang.
Xét trường hợp giá đỡ L ở vị trí bất kỳ hình 3.13 b. Khi đó pittong của xylanh phụ chuyển động lùi vào trong xylanh để đưa giá đỡ L về vị trí vng góc như hình 3.13 a.
Cần phải tính lực kéo FK của pittong đủ để nâng giá đỡ L lên.
FK ≥ PTN + PL (3.22)
Trong đó:
- PTN: trọng lượng của thanh nối. - PL: trọng lượng của giá đỡ L.
49
a) Vị trí vng góc φ = 900 b) Vị trí bất kỳ c) Vị trí song song φ = 00
Hình 3.13 Vị trí của giá đỡ L tương ứng với chuyển động của pittong xylanh phụ
Để có được trọng lượng của thanh nối và giá đỡ L, trước hết cần phải thiết kế 3D trên SolidWorks, sau đó gán vật liệu và sử dụng chức năng Mass Properties để xác định khối lượng của vật thể.
3.3.3. Thiết kế tay kẹp
Hai má kẹp dày 5mm được làm từ nhôm tấm 6061 với khối lượng riêng là 2700 kg/mm3 và được thiết kế như trong hình 3.14.
Má kẹp Xylanh phụ Thanh truyền Giá đỡ L F K P TN P L φ
50
a) Má kẹp tịnh tiến của tay kẹp
b) Má kẹp cố định của tay kẹp
51