2.3 Mâini mecanice cu mecanisme uzuale

Cel mai folosit tip de motor de acţionare al MM este cilindrul: pentru RI cu

acţionare electrică şi pneumatică- cilindrul pneumativ; pentru RI cu acţionare

ghidraulică- cilindrul hidraulic.

Mecanismele MM vor trebui să transforme mişcarea rectilinie a pistonului

cilindrului în rotaţia degetului. MM având 2 degete se vor folosi 2 mecanisme dispuse

simetric faţă de axa MM, pornind de la acelaşi cilindru.

Din punct de vedere cinetostatic, pentru aprecierea eficienţei, se utilizează

funcţia forţei de strângere:

,

Fc fiind forţa dezvoltată de cilindru. Interesează, deasemenea şi o variaţie cât mai

redusă a valorilor lui H pentru o gamă de dimensiuni (diametre) ale OL: .

Un alt parametru ce se va calcula este cursa pistonului pentru o gamă de

dimensiuni.

Pentru aceiaşi gamă de dimensiuni se va determina şi eroarea de prindere.

Mecanismele cele mai utilizate pentru MM cu două degete sunt:

- cu mecanism bielă-manivelă;

- cu mecanism cu camă;

- cu mecanism derivat din cel cu culisă oscilantă.

2.3.1 Mâini mecanice cu mecanism bielă-manivelă

Acest tip de MM asigură valori mari pentru H dar o variaţie relativ mare pe

domeniu. Se utilizează pentru OL grele cu o variaţie mică a dimensiunilor OL. Pentru

calculul cinetostatic (fig. 8) se face, iniţial, echilibrul elementului 1:

Multiplicarea cu 2 s-a făcut ţinând cont şi de mecanismul simetric

(nereprezentat).

Momentul Mt de la nivelul articulaţiei O a degetului este dat de forţa N din

biela 2:

Fig. 8

Se elimină N între relaţiile de mai sus, rezultând:

Funcţia forţei de strângere H se scrie considerând şi dependenţa (17); se

obţine:

(28)

Pentru calculul cursei şi a celorlalţi parametri se presupun cunoscute:

- diametrul nominal ;

- variaţia diametrului OL: , presupusă simetrică faţă de , adică:

; ;

- elementele geometrice ale mecanismului: şi unghiul

corespunzător stării nominale.

Unghuil se calculează din proiecţia pe OY a mecanismului pentru starea sa

nominală:

,

de unde se obţine:

Pentru calculul pe întregul domeniu de lucru trebuie determinate valorile

curente a diferiţilor parametri, care se înscriu într-un tabel:

Nr D VD H s

1 Dmax 0

... ... ... ... ... ... ... ... ...

n+1 D0 0 0 0 s0

... ... ... ... ... ... ... ... ...

2n+1 Dmin st

Valorile curente ale diferiţilor parametri se pot calcula funcţie de un contor

i = 1...2.n+1:

Valorile unghiului se calculează funcţie de VD cf. indicaţiilor din &2.2.1.

Funcţia - cu relaţia (18).

Unghiul curent :

Valoarea curentă pentru se obţine din proiecţia stării curente a

mecanismului pe axa OY:

Se verifică limitarea valorii maxime deoarece există riscul instabilităţii

mecanismului.

Funcţia H se determină cu relaţia (28).

Pentru calculul deplasării curente s a pistonului faţă de poziţia corespunzătoare

lui Dmax se proiectează mecanismul în această stare şi în starea curentă, rezultând:

Cursa teoretică a pistonului va fi:

(29)

Cursa reală se obţine adăugând cca 10 mm pentru a asigura obţinerea

capetelor:

Dacă se impune posibilitatea intrării transversale a MM faţă de OL se adaugă o

valoare suplimentară care nu este calculată aici.

Calculul forţei de stângere dezvoltate de MM se poate face numai după

dimensionarea cilindrului pneumatic:

- Se calculează greutatea celui mai mare OL:

Cu a fost notată lungimea OL de diametru maxim. Dacă se menţine

pentru toată gama de diametre un raport:

,

atunci greutatea OL maxim rezultă din:

- Forţa de strângere necesară Qnec rezultă aplicând (27).

- Se calculează forţa necesară ce trebuie dezvoltată de cilindru:

- Apreciind un randament se poate dimensiona cilindrul:

,

cu p s-a notat presiunea de lucru.

- Se adopta valoarea normalizată a diametrului cilindrului:

- Se calculează forţa efectivă dezvoltată de cilindru:

- Valorile curente ale forţei de strângere sunt date de relaţia:

Se poate trasa caracteristica MM, adică dependenţa Q (D). În fig. 9 este

reprezentată caracteristica unei MM cu mecanism bielă-manivelă. Caracteristica este

puternic variabilă cu variaţia diametrului OL. Teoretic (curba 2), caracteristica are

asimptotă ( la D = D* ), diametrul D* corespunde valorii = 900. Chiar dacă s-

ar lucra la această valoare a lui caracteristica reală e limitată (curba 1) datorită

deformaţiilor diferitelor elemente ale MM (în principal deformaţiile la încovoiere ale

degetelor).

Fig. 9

În cazul practic al unui domeniu de lucru Dmin ...Dmax se observă variaţia

sensibilă a forţei de strângere: Qmax ...Qmin. Pentru aprecierea gradului de variaţie a

forţei de strângere pe domeniul de lucru se poate calcula variaţia sa relativă:

Dacă valoarea lui este inacceptabilă aplicaţiei se poate acţiona, fie reducând gama

de dimensiuni , fie prin reducând valorea lui .