Ứng dụng tin học tính toán và thiết kế tay máy DR - 4000

ang tất cả các bộ phận còn lại của tay máy .Thân bệ cố định sẽ được lắp một động cơ để dẫn động khâu 1 (thông qua khớp trụ 0) là khâu bả vai của tay máy .
Khâu 1:Khâu bả vai là bộ phận giữa cánh tay dưới (2) và bệ( 0) . Bả vai thực hiện chuyển động quay góc q1 quanh trục tâm bệ 0, khi đó các khâu nối tiếp với bả vai cũng quay theo. Bả vai (1) nối với cánh tay dưới (2 ) bằng khớp bản lề A ta gọi đó là khớp bả vai. Khớp này được lắp động cơ để dẫn động khâu (2) .
Khâu 2: Cánh tay dưới là bộ phận giữa bả vai và cùi tay (3). Cánh tay dưới được lắp động cơ để dẫn động và chuyển động quay góc q2 quanh trục khớp A.
Khâu3: Cùi tay là bộ phận giữa cánh tay dưới (2) và cánh tay trên,cùi tay (3) liên kết với cánh tay dưới (2) bằng khớp bản lề B. Tại khớp bản lề B thuộc cánh tay dưới có lắp động cơ để dẫn động cùi tay (3) chuyển động quay góc q3 quanh trục B .
Khâu 4: Cánh tay trên là bộ phận giữa cùi tay (3) và cổ tay (5). Cánh tay này được liên kết với cánh tay trên (4) bằng khớp trụ C, tại khớp trụ C thuộc cùi tay (3) có lắp động cơ để dẫn động cánh tay trên quay góc q4 quanh trục tâm khớp trụ C .
Khâu 5 : Cổ tay là bộ phận giữa cánh tay trên (4) và bàn kẹp (6). Cổ tay được liên kết với cánh tay trên (4) bằng khớp bản lề P. Tại khớp P thuộc cánh tay trên có lắp động cơ để dẫn động cổ tay (5) quay góc q5 quanh trục khớp P .
Khâu 6: Bàn tay kẹp là bộ phận động (khâu động) cuối cùng của tay máy. Bàn tay liên kết với cổ tay bằng khớp trụ D, tại khớp trụ D thuộc bàn tay có lắp động cơ dẫn động bằng tay quay góc q6 quanh trục khớp D. Trên bàn tay máy có thể được gá lắp một số công cụ chẳng hạn:mỏ hàn, mỏ cắt, công cụ lắp ráp, sơn .v.v. Do bàn tay là khâu động cuối nên nó có thể chuyển động lắc xoắn (q4), lắp gập, (q5) và lắc ngang (q6).
Ngoài các bộ phận (khâu) cơ bản nói trên,Tay máy còn có các khâu (7)và (8) tương ứng để tạo thành cơ cấu hình bình hành, nhằm tăng độ cứng vững cho Tay máy về mặt kết cấu,tạo thuận lợi cho việc lắp ráp các động cơ trên các khớp tại A và B .
1.2.2-Hệ thống tay máy hàn DR-4000 (Hình 1.4)
1- Tay máy
2- Trung tâm điều khiển
3- Bộ dạy học
4- Hộp điều khiển bằng tay
5- Cáp điều khiển (nối giữa tay máy và trung tâm điều khiển ).
6- Nguồn hàn
7- Cáp điều khiển (nối giữa nguồn hàn và trung tâm điều khiển )
8- Cáp mỏ hàn MAG/CO2 (mỏ hàn nghiêng , làm mát bằng khí
( Imax =350A)
9- Cụm hàn
9.1- Giá đỡ mỏ hàn
9.2- Cữ mỏ hàn
9.3- Cữ đầu hàn
10 - Bộ cấp dây hàn
11- Cáp nguồn đồng trục
12- Các loại cáp và đường ống dẫn khí
12.1- Cáp nối vật hàn
12.2- Cáp nối mỏ hàn
12.3- Đường ống dẫn khí (giữa bình chứa khí và bộ cấp dây)
12.4-Cáp điều khiển (nối giữa nguồn hàn và trung tâm điều khiển)
13- Thiết bị điều chỉnh khí (CO2)
14- ống cách điện
15-Giá đỡ cuộn dây hàn
1.2.3- chức năng kỹ thuật của Tay máy DR-4000
1- Tay máy :Thực hiện các chức năng di chuyển công cụ và thực hiện các thao tác kỹ thuật và công nghệ như (hàn, lắp ráp )thay cho người thợ .
2- Trung tâm điều khiển: Điều khiển toàn bộ các hoạt động của tay máy , các thiết bị đi kèm (Máy hàn,bộ cấp dây,lượng khí ra).
3- Bộ dạy học:Nhận và truyền dữ liệu ( các thông tin nhớ về vị trí và hướng của các điểm thuộc quỹ đạo tay máy đi qua).
4- Hộp điều khiển bằng tay: Sử dụng các nút để điều khiển bàn kẹp đến vị trí đã xác định trên qũy đạo mà tay máy đi qua.
5- Cáp điều khiển (nối giữa tay máy và trung tâm điều khiển).Truyền thông tin và năng lượng.
6- Nguồn hàn: Điều khiển chế độ hàn gồm tố độ hàn,thời gian hàn.
7- Cáp điều khiển nối giữa nguồn hàn và trung tâm điều khiển).Truyền năng lượng.
8- Cáp mỏ hàn MAG/CO2: Khí CO2 bảo vệ môi trường hàn xung quanh
9- Cụm hàn: Khoảng cách giữa que hàn và vật hàn trực tiếp,tiếp xúc. 9.1- Cữ mỏ hàn
9.2- Giá đỡ mỏ hàn
9.3- Cữ đầu hàn
10- Bộ cấp dây hàn: Điều khiển động cơ qua cơ cấu chấp hành,hàn đến đâu bộ hàn kéo dây đến đó.
11- Cáp nguồn đồng trục: Chính là cáp điều khiển thông tin và dữ liệu.
12- Các loại cáp và đường ống dẫn khí: Cung cấp lượng khí bảo vệ cho mối hàn.
13- Thiết bị điều chỉnh khí CO2 : Điều chỉnh lượng khí khi cần thiết.
14- Ông cách điện : Bảo vệ an toàn.
15- Giá đỗ cuộn dây: Đỡ dây.
Chương II BậC Tự DO và làm việc của tay máy
2.1 Bậc tự do của tay máy .
2.1.1.Khái niệm
Bậc tự do là số khả năng chuyển động độc lập hay là số thông số độc lập để xác định vị trí của vật rắn trong một hệ toạ độ xác định.
Bậc tự do của Tay máy là số khả năng chuyển động của cơ cấu này so với cơ cấu khác trong hệ toạ độ gắn liền với thân bệ .
*ý nghĩa :
Xác định số thông số độc lập cần xác định vị trí các khâu của cơ cấu .2.1.2. Cấu trúc động học của tay máy
Các Tay máy được cấu tạo bởi các khâu và khớp, chúng liên kết với nhau thành một chuỗi động. Trong đó các khớp được sử dụng trong chuỗi động có nhiều loại khác nhau. tuỳ từng trường hợp vào nhiệm vụ thiết kế, người ta sẽ lựa chọn cho Tay máy những khớp thích hợp.Dưới đây giới thiệu các loại khớp hay sử dụng trong Tay máy và các cơ cấu máy (bảng 2.1)
Bảng 2.1-Các loại khớp động
Về mặt cấu trúc và chuyển động cơ học thì hệ cánh tay,bàn tay của tay máy là một cơ cấu không gian hở và hỗn hợp. Các khâu của cơ cấu không gian được nối với nhau bằng các khớp động,thường là khớp thấp loại5(hạn chế 5 bậc tự do chỉ còn lại chuyển động quay hay tịnh tiến). Trên hình 2.1 mô tả cấu trúc động học của tay máy gồm có :
0:Thân hay bệ của tay máy
1: Bả vai
2: Cánh tay dưới
3: Cùi tay
4:Cánh tay trên
5: Cổ tay
6: Bàn tay
7,8: Khâu nối hình bình hành
Hình 2.1- Cấu trúc động học của Tay máy hàn DR -4000
Các góc quay θi (i=16) là các toạ độ suy rộng tại mỗi khớp quay của tay máy.
θ1 : góc quay quanh khớp thân 0
θ2 : góc quay quanh khớp bả vai A
θ3 : góc quay quanh khớp cùi tay(khuỷu tay) B
θ4 : góc quay quanh khớp canh tay trên C
θ5 : góc quay của khớp cổ tay P
θ6 : góc quay của khớp bàn tay D
Từ hình 2.1 ta có sơ đồ cấu trúc động học tương đương của tay máy
Hình 2.2- Cấu trúc động học tương đương của Tay máy DR - 4000
Sơ đồ này dùng để tính toán động học Tay máy,việc tính toán được đơn giản và chấp nhận được vì :
Do khâu dẫn là các khâu 2 và 3 (có động cơ lắp trên khớp liên kết khâu 3 và 2 bằng khớp bả vai B và khớp khuỷu tay C ).
Quy luật chuyển động của các khâu không bị ảnh hưởng khi bỏ đi khâu nối hình bình hành 7 và 8 .
2.1.3- Tính số bậc tự do của Tay máy
Vì Tay máy là một cơ cấu không gian nên số bậc tự do của cơ cấu trên hình 2.2 được tính theo công thức :
W =6n - (Σi *Pi -Rtr -Rth ) -Wth
Trong đó :
n : Số khâu động của Tay máy ta có n =6
Pi :Số khớp loại i tức là có i ràng buộc (hay hạn chế i bậc tự do) ở đây có khớp thấp loại 5 nên i =5 , Pi = P5 =6.
Rth :Số ràng buộc trùng ,có thể tồn tại ở các khớp đóng kín một chuỗi động trong cơ cấu ,Rtr = 0 .
R th: Số ràng buộc thừa : Rth = 0.
Wth : Số bậc tự do thừa : Wth = 0.
W= 6*6 - (5*6 - 0 - 0 ) = 6.
Vậy số bậc tự do của tay máy W = 6, do đó có 6 khả năng c...