Auswählen eines Aufprallsensors

Für eine erfolgreiche Anwendung sollte der gewählte Protector angemessen dimensioniert sein. Bei der Auswahl eines Modells sind die Lasten zu berücksichtigen, die durch das statische Gewicht des Werkzeugs, die Trägheitslasten durch die Roboterbewegung und die Lasten, die durch den Endeffektor bei der Ausführung der vorgesehenen Aufgaben entstehen. Nach der Berechnung dieser Lasten und der Wahl eines bestimmten Modells kann die Nenndruckeinstellung für den Losbrechpunkt bestimmt werden. Der erforderliche Luftdruck muss leicht verfügbar sein und sich gut einstellen lassen. Zum Beispiel sollte eine berechnete Druckeinstellung von 50 psi einen einstellbaren Bereich von 25-75 psi haben.

Das Auswahlverfahren läuft wie folgt ab:

1. Berechnen Sie die angewandten Lasten:

Abbildung 1 kann verwendet werden, um die auf die Werkzeuge des Endeffektors wirkenden Kräfte in die resultierenden Momente, Drehmomente und Axiallasten umzurechnen, die auf den Protector wirken. Verwenden Sie das in Abbildung 1 gezeigte Diagramm und die nachstehenden Formeln, um die ungünstigsten Belastungsfälle für Ihre Anwendung zu berechnen. Alle drei Lastfälle – Axialkraft, Drehmoment und Moment – sollten hinsichtlich ihrer statischen, dynamischen und Arbeitskraftkomponenten bewertet werden.

Formeln:

Axiallast (F) = F2

Drehmoment (T) = F3*D3

Moment (M) = √( (F1D1)2 + (F2*D2)2 )

(F1, F2 und F3 bestehen aus der Summe ihrer jeweiligen statischen, dynamischen und Arbeitskraftkomponenten und sollten für die Berechnung der Losbrechdruckeinstellungen immer positiv sein)

• Statische Kraft: Die Last, die durch das Gewicht des Werkzeugs aufgebracht wird, während der Roboterarm im Leerlauf ist. Dazu gehört das Gewicht aller am Protector befestigten Teile, das im Schwerpunkt der Baugruppe in Richtung der Schwerkraft wirkt.
• Dynamische Kraft: Die Trägheitskraft, die aufgrund der Beschleunigung des Roboterarms auf den Schwerpunkt des Werkzeugs wirkt. Diese Kraft wirkt in der der Bewegung entgegengesetzten Richtung. Dynamische Kräfte addieren sich zu den statischen Kräften und müssen sorgfältig berücksichtigt werden, um die richtige Dimensionierung der Schutzvorrichtung zu gewährleisten.
• Arbeitskraft: Unter normalen Arbeitsbedingungen werden an der Werkzeugspitze Kräfte erzeugt. Wenn diese Kräfte und ihr Ort bekannt sind, können sie mit der gleichen Technik in Lasten auf den Protektor umgewandelt werden.

Wählen Sie ein Protektormodell:

Sobald die ungefähren Belastungen aus Schritt eins bekannt sind, wählen Sie ein Modell aus, dessen Nennmoment und -drehmoment über den berechneten Belastungen sowohl unter dynamischen als auch unter Arbeitsbedingungen liegt.

3. Ermitteln Sie die erforderliche Druckeinstellung:

Für ein bestimmtes Modell mit bekannten Lasten kann die erforderliche Druckeinstellung anhand der folgenden Formel näherungsweise ermittelt werden:

p = PM + PT + PF

Dabei sind PM, PT und PF die Druckkomponenten, die sich auf die beim Losbrechen zu erwartenden Moment-, Drehmoment- und Kraftlastkomponenten beziehen. PM, PT und PF werden anhand der Formeln in den folgenden Tabellen berechnet, wobei M, T und F die erwarteten Lasten beim Abreißen des eingestellten Drucks sind.

Tabelle 1: Berechnungen für die Druckeinstellung des Protektors

Modell	Moment	Drehmoment	Axial
SR-101	(M x 0,0517)	(T x 0,0495) – 0,2	F x 0,00228
SR-131	(M x 0,0183)	(T x 0,0199) – 0,1	F x 0,00132
SR-176	(M x 0,0077)	(T x 0,0075) – 0,2	F x 0,00070
SR-221	(M x 0,0032)	(T x 0,0040) + 0,5	F x 0,00045
SR-48	(M x 1,0874) – 0,5	(T x 0,9267) – 0,2	F x 0,01435
SR-61	(M x 0,2294) – 0,2	(T x 0,2708) – 0,4	F x 0,00719
SR-81	(M x 0,1052)	(T x 0,1027) – 0,1	F x 0,00361
SR-82	(M x 0,1052)	(T x 0,1027) – 0,1	F x 0,00361

Beispiel: Für einen SR-81 mit einem Moment von 100 lb-in, einem Drehmoment von 50 lb-in und einer Axiallast von 20 lbs sowie einer Beschleunigung von 2 G wird die Druckeinstellung wie folgt berechnet:

P = ((100*0.172) – 0.2) + ((50*0.168) – 0.8) + (20*0.233) + ((100*2*0.172) – 0.2)
= 17 + 7.6 + 4.66 + 34.2
= 63.46

Es ist ein Nennluftdruck von 63 psi erforderlich.