|
Buzdugan I.D., Mogan
Gh.L. Proiectarea roboților ficși. Universitatea Transilvania din Brașov |
|
Anexa.7.1 Aspecte
generale privind ghidajele modulelor de translație ale roboților |
|
Lagăre de translație (ghidaje) cu rostogolire Subansamblele care
materializează cuplele cinematice de translație sunt frecvent numite
ghidaje. Acestea, pe lângă faptul că asigură deplasarea relativă de
translație cu viteza vx (fig.1) a saniei în raport cu baza, au și
rolul de a prelua și torsorul forțelor de reacțiune [0 Fy Fz Mx My Mz].
Fig.
1 Mișcarea și forțele de reacțiune dintr-un ghidaj Determinante pentru
corecta funcționare a sistemelor din care fac parte și, în special, pentru
precizia de funcționare a acestora, ghidajele trebuie să îndeplinească
următoarele condiții: - pozițiile spațiale ale suprafețelor active (căilor de rulare) care formează cupla cinematică trebuie astfel alese încât reacțiunile să fie minime; - forma, dimensiunile suprafețelor de contact și condițiile funcționale trebuie să asigure distribuții ale presiunilor de contact cât mai apropiate de cea uniformă și evident fără depășirea presiunilor admisibile; - deformațiile elementelor care formează ghidajele trebuie să rămână în limite admise, impuse, în special, de precizia de funcționare; - rezistența mărită la uzare a materialelor folosite, pentru a se asigura menținerea îndelungată a preciziei de funcționare și pentru a se evita recondiționări frecvente; - construcția trebuie să permită reglarea jocului dintre elementele în mișcare relativă, precum și compensarea uzurilor suprafețelor active; - sistemul de ungere trebuie să asigure condiții de ungere invariante de poziția suprafețelor active în spațiu. Construcția ghidajelor cu rostogolire Luând în considerare
particularitățile geometrico-constructive din zonele active în care apar
mișcările relative, soluțiile constructive ale ghidajelor cu rostogolire se
diferențiază prin tipul corpurilor de rostogolire, care pot fi bile
(fig.2,a,b,c,d) sau role cilindrice (fig.2,e,f), prin tipul contactelor
neconforme dintre căile de rulare și corpurile de rostogolire, care pot fi punctiforme
(fig.2,a,b,d) sau după o linie (fig.2,c,e,f) - pentru sarcini mărite - și
prin existența (fig.2,a,f) sau inexistența (fig.2,b,c,d) coliviei de ghidare
a corpurilor de rostogolire.
Fig.
2 Tipuri de corpuri de rostogolire și contacte mecanice După modul de deplasare
a corpurilor de rostogolire, ghidajele pot fi cu recircularea (fig.3,d) sau
fără recircularea acestora (fig.3,a,b,c). Ghidajele fără recirculare se pot
întâlni în varianta constructivă cu fixarea setului de corpuri de rostogolire
la calea de rulare scurtă (fig.3,a) sau la cea de lungime mare (fig.3,b) și
fără fixarea acestuia (fig.3,c). Varianta din fig. 3,a, în care corpurile de
rostogolire rămân tot timpul în contact cu căile de rulare, prezintă
dezavantajele durabilității scăzute, frecarilor mărite și dificultăților de
protejare la impurități. Soluția din fig.3,b spre deosebire de cea din
fig.3,a, implică un număr mai mare de corpuri de rostogolire, care nu sunt
încărcate permanent. În cazul din fig.3,c căile de rulare sunt cvasiegale ca
lungime, dar mai lungi decât cursa de realizat, colivia cu corpurile de rostogolire
- liberă între cele două subansamble - este mai scurtă având, în timpul
funcționării, poziție variabilă și conducând la frecări, cu precădere de
rostogolire, mult micșorate față de variantele precedente în care apar și
fercări de alunecare semnificative.
Fig.
3 Posibilități de mișcare a corpurilor de rostogolire Soluțiile constructive
cu recircularea corpurilor de rostogolire (fig.3,d), prin canale adecvate,
asigură frecările cele mai mici și prin construcția modulată sunt mult mai
versatile și larg utilizate în construcția subsistemelor mecanice ale
produselor mecatronice. Ghidajele cu recircularea corpurilor de rostogolire
se folosesc cu precădere pentru curse mari, iar în cazul curselor mici se pot
folosi ghidaje fără recirculare, dacă sunt acceptabile dezavantajele
acestora, menționate mai sus. Din punctul de vedere al
posibilităților de pretensionare (preîncărcare) ghidajele cu rostogolire pot
fi deschise (fig.4, fără preîncărcare, corpurile de rostogolire fiind
menținute în contact cu căile de rulare de greutățile subansamblului
superior, solidarizat cu sarcina. Aceste ghidaje pot fi folosite pentru
deplasări orizontale când sarcinile și inerțiile de încărcare apasă permanent
în direcție verticală de sus în jos. Proiectarea constructivă de ansamblu a
unui ghidaj presupune adoptarea unuia sau a mai multor subansamble de ghidare
capabile să preia forțele torsorului reacțiunilor. Astfel, pentru ghidajul
din fig.4 s-a adoptat subansamblul de ghidare 1, pentru preluarea forțelor cu
direcția paralelă cu axa z și subansamblul 2, pentru forțele paralele cu
axele y și z, în plus, ținînd cont și de poziția celor două subansamble de
ghidare, ghidajul preia și momentele rezistente ale torsorului.
Fig.
4 Ghidaje deschise Deoarece subansamblele
de ghidare sunt compuse din piese care implică condiții severe de precizie
dimensională și calitatea suprafeței, prelucrarea se realizează cu tehnologii
și mașini unelte specifice, în întreprinderi specializate. Ghidajele închise
(fig.5) au soluții constructive care dau posibilitatea de pretensionare
(preîncărcare sau încărcare inițială), cu forțe prescrise de producător,
pentru anularea jocurilor, compensarea uzurilor, mărirea rigidității și
pentru lărgirea domeniilor de utilizare, pentru orice poziție în spațiu și
încărcări în toate direcțiile.
Fig.5
Ghidaje închise Deoarece valorile,
direcțiile și sensurile forțelor care solicită structura unui robot sunt în
continuă schimbare, ghidajele cu rostogolire deschise sunt rar utilizate.
Acestea se pot întâlni doar în construcția roboților în coordonate carteziene
pentru ghidajele cu mișcări orizontale și încărcările pe direcție verticală
de sus în jos. În cazul celorlalte situații frecvent întâlnite în
funcționarea roboților industriali se utilizează cu precădere ghidaje cu
rostogolire pretensionate. Pretensionarea
ghidajelor închise potate fi externă (v. fig.5), prin reglare la
montarea subansamblelor de ghidare în cadrul ghidajului, sau internă (Anexa
PT.4), realizată la montarea subansamblului de
ghidare în cadrul firmei producătoare. Din diversitatea de
soluții constructive de ghidaje integrate sau de subansamble de ghidare, în
continuare, se vor prezenta câteva produse, cu aplicabilitate în construcția
roboților industriali sau a sistemelor de perirobotică. Ghidajele cu bile
recirculabile sub formă de bucșă sunt folosite în aplicații de poziționare
precisă fiind caracterizate de rigiditate mărită. Bucșele cu bile din fig.6
pot fi închise, varianta KB sau cu fantă de grosime g, varianta KBS,
și deschise, varianta KBO (Anexa PT.3). În
cazul bucșelor cu bile cu fantă și deschise pretensionarea se realizează
datorită strângerii elastice a corpului metalic al bucșei împreună cu
seturile de corpuri de rostogolire pe coloana de ghidare.
Fig. 5 Bucși
cu bile recirculabile Fixarea axială a
bucșelor cu bile de ghidare în subansamblul lagărului se poate face cu inele
elastice la exterior (fig.6,a) sau la interior (fig.6,b) și prin umăr și inel
elastic (fig.6,c). Spre deosebire de bucșele cu bile recirculabile închise,
la care se impune numai fixarea axială a corpului bucșei, în cazul bucșelor
cu bile recirculabile deschise, este necesară și anularea rotirii acestora,
utilizând un știft filetat (fig.7,a), un știft cilindric crestat (fig.7,b)
sau limitatoare (fig.7,c).
Fig.6
Fixarea axială a bucșelor cu bile închise
Fig.
7 Fixarea axială a bucșelor cu bile deschise Subansamblele de ghidare
prezentate în fig.8 conțin bucșele de ghidare prezentate în fig.5 care, în
plus, sunt fixate într-un corp de susținere monobloc cu talpă varianta KGB,
pentru bucșele cu bile recirculabile închise și varianta KGBO, pentru bucșele
cu bile recirculabile deschise, sau întrun corp de susținere din două bucăți
varianta KGBS, pentru bucșele cu bile recirculabile cu fantă (Anexa PT.3).
Fig. 9 Subansamble
cu bucși bile recirculanie deschise montate într-un corp de
susținere Linkuri |
