在工业自动化应用中,正确计算气动夹爪的夹持力是确保稳定抓取的关键。本文将详细介绍夹持力的计算方法及选型要点,助您选择最适合的气动夹爪。
快速选型步骤
1、根据结构类型选择
两指平行夹爪常用于夹取类长方体和圆柱形物体,三指定心夹爪只用于夹取圆柱形物体。(例:圆环搬运工况,推荐领航TG/PG系列三指夹爪。)
(工件的选配及抓取方式)
2、根据重量快速选型
确定夹爪需要夹持的工件类型,明确工件的重量,可粗略确定夹爪型号。选取原则为:建议工件重量>工件重量。(例:工件为3KG,根据选型对应表,可初步选择型号LT-TG3-64、LT-PG3-80、LT-PG3-100等系列夹爪。)
3、根据夹爪尺寸和行程选择
夹爪的尺寸和行程需要与工件的尺寸相匹配。确保夹爪的开合行程能够满足工件的夹持和搬运要求。
(例:圆环工件直径兼容30-50mm,夹指开闭范围至少28-52mm,单边开闭行程≧12mm【计算方式为(52-28)/2=12】,所以可以选择型号LT-PG3-125A、LT-PG3-160A夹爪。)
4、注意夹指长度
若夹指长度超过最大夹持距离,慎防夹爪本体存在变形风险。为此建议升级选择更大一型号产品。
精准选型步骤
1、第一步同简易选型步骤,根据工件形状选取适配的夹爪类型。
2、根据夹取类型选型
针对不同工件类型,可选用相应的夹取方式,常见如摩擦锁紧(平夹)、机械锁紧带V形气爪夹具(抱夹)与机械锁紧(台阶式夹取)等;据此可进一步甄选适配的夹爪型号。
平夹式:用于平行地夹持或抓取物体(与摩擦系数的大小有直接关系)。
(平夹式夹取受力分析)
抱夹式:通过夹紧力和摩擦力来夹持物体(与摩擦系数无关,与V型角有关系)。
(抱夹式夹取受力分析)
台阶式:利用台阶状的结构来固定物体。可按照平夹夹取类型进行计算,计算时安全系数S可降低。(注:此种夹取方式与摩擦系数无关)。
(台阶式夹取受力分析)
3、根据夹持力、尺寸、行程、夹指长度选型
平夹式夹持力计算:
例:圆环工件重量m=3kg,重力加速度:g=9.8m/s²,机器人搬运加速度:a=0.5,工件材质为钢,夹指材质为45#钢,在此情况下对工件进行搬运,夹持时手指长度要求为 80mm。
根据计算结果,查询产品参数页面内,“闭合力图表/张开力图表(夹持力与夹指长度关系曲线)”(如下图),L=80mm 时,夹持力满足使用要求的型号,选取可用型号。
备注:在参考夹持力时,还需考虑到夹爪夹指长度,夹爪夹指长度越长,夹爪夹持力越小。夹指长度超过允许使用值时,建议选大一型号夹爪。
抱夹式夹持力计算:
(抱夹式受力分析)
例:抱夹式抓取圆柱形工件,25kg,手指夹角140度,机器人加速度3,安全系数2,夹持时单指行程要求为 80mm。
式中:
m—工件质量,kg
g—重力加速度,g0≈10m/ s2
a—动态运动时产生的加速度,m/ s2
S—安全系数
α—V形气爪夹头的摆角(手指夹角/2),(°)
根据计算公式,代入数据得出:
FG(单指)=893N
F总(两指总和)= FG*2=1786N
查询产品参数页面内,“闭合力图表/张开力图表(夹持力与夹指长度关系曲线)”,L=80mm 时,夹持力满足使用要求的型号,选取可用型号。
通过上述步骤,可准确计算出夹取所需的夹持力,进而选定匹配的夹爪型号。实际应用中,还需综合考量夹爪的安装接口、控制系统的兼容性,以及是否需防尘、耐高温等特殊工况要求。
参考资料:
1、领航《夹持技术选型手册》(扫描下方二维码获取)
2、领航官网https://www.zzlhjqr.com/
3、《机械设计手册》第六版第5卷 成大先主编
(长按二维码查看《夹持技术选型手册》)