تحليل نيرويي ربات ماشين ابزار موازي چهار درجه آزادي

Force Analysis of Parallel Robot Machine tool with 4DoF

مبناي طراحي سازه و بدنة دستگاهها به ويژه ماشين ­هاي ابزار با ساز و كار موازي، محاسبة تغيير شكل هاي بدنه به علت اعمال نيروهاي ماشين كاري به آن مي‌باشد. در اين مقاله، تحليل نيرويي و تغييرشكل­ هاي جزئي ناشي از نيروهاي خارجي يك ساز و كار موازي جديد با چهار درجة آزادي كه سه درجه آزادي آن انتقالي و يك درجه آزادي چرخشي مي‌باشد، براي انتخاب مقاوم­ترين سازه مطالعه شده است. در ابتدا تحليل سينماتيكي ساز و كار به عنوان پاية تمامي محاسبات انجام شده و سپس روابط نيرويي مكانيزم كه توزيع نيرو در اجزاي مختلف ساز و كار را مشخص مي­­كند، با روش تعادل اصل كار مجازي به دست آمده است. تغيير شكل كلي سكوي متحرك و عملگر نهايي مكانيزم كه اسپيندل ماشين­ ابزار به آن متصل مي ­باشد، در اثر نيروها و گشتاور‌هاي خارجي وارد بر آن محاسبه شده است. سپس به منظور تأييد روابط نيرويي مكانيزم و نتايج برنامة محاسباتي نوشته شده در محيط MATLAB، سازة مكانيزم با استفاده از تحليل اجزاء محدود در نرم ­افزار ANSYS شبيه‌سازي شده و نتايج تحليل تئوري با نتايج به دست آمده از روش شبيه ­سازي مقايسه شده است. نتايج اين مقايسه، صحت تحليل ­هاي انجام شده را تأئيد و كارآمدي آنرا در طراحي دستگاه حاضر نشان مي­دهد.

One of the principle design stages of the machine tools, especially based on parallel mechanisms is the deflection analysis of its structure under machining forces. In this paper a new four degrees of freedom parallel robot with three translational and one rotational degrees of freedom was investigated to find the best design configuration. At first the kinematics and force analysis of the mechanism as the base of design analysis considering the load distribution on its various components were implemented. Then, deflection of the different components of structure under external torque and forces on the moving platform was obtained. To confirm the force relations and static analysis of the mechanism, the structure of robot by the FEM in ANSYS environment was analyzed. At last, the results of theoretical relations calculated by the MATLAB were compared with the simulated results obtained by the FEM. It was found a good consequently, the agreement between these two of the proposed design method.