FORCE CHARACTERISTICS INVESTIGATION OF AIR-JET GRIPPING DEVICES BY NUMERICAL SIMULATION IN OPENFOAM SOFTWARE
Keywords:
air-jet gripping device, nozzle, aerodynamic effect, the finite volumes method
Abstract
The gripping force dependencies and compressed air consumption dependencies from the diameter of the smallest rounded nozzle section of air-jet gripping device with a flat active surface were investigated by numerical simulation using open source computational fluid dynamics (CFD) software OpenFOAM. Established that making rounded nozzle channel with constriction and extension of it at the entrance to the radial gap between the active surface of the air-jet gripping device and a flat object, provides a significant (52-56%) increase of gripping force with a slight (6-9%) increase in consumption of compressed air.
References
Рat. 4029351 United States : Int. Cl.7: B66C 1/02. Bernoulli Pickup head with self-restoring anti-tilt improvement / Donald Harlem Apgar, Richard Fleming Kilburn ; Assignee : International Business Machines Corporation, Armwork, N. Y. – Appl. No. : 692068 ; filed 02.06.1976; date of patent 14.06.1977.
Рat. 4921520 United States : Int. Cl.7: C03B 25/035. Process for applying forces to glass sheets, in particular at a high temperature / Giovanni M. Carlomagno (Italy). – Appl. No. : 149400 ; filed 28.01.1988; date of patent 01.05.1990 ; priority 03.02.1987, № 40404 A/87 (Italy).
pat. 6601888 United States : Int. Cl.7: B25J 15/06. Contactless handling of objects / Lon McIlwraith, Andrew Christie ; Assignee : Creo Inc., Burnaby (CA) – Appl. No.: 09/810408 ; filed 19.03.2001; date of patent 05.08.2003 ; priority 19.09.2002, US 2002/0130524 A1.
Erzincanli F. Design and Operational Considerations of a Non-contact Robotic Handling System for Non-rigid materials / F. Erzincanli, J. M. Sharp, S. Erhal // Int. J. Mach. Tools and Manufacture – 1998. – Vol. 38, № 4, – P. 353-361.
Davis S. An end effector based on the Bernoulli principle for handling sliced fruit and vegetables / S. Davis, J. O. Gray, Darwin G. Caldwell // Journal of Robotics and Computer-Integrated Manufacturing – 2008. – Vol. 24, № 2, – P. 249-257.
Ozcelik B. A non-contact end-effector for the handling of garments / B. Ozcelik, F. Erzincanli // Robotica – 2002. – Vol. 20, № 4, – P. 447-450.
Гарбарук А. В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений : учебное пособие / А. В. Гарбарук, М. Х. Стрелец, М. Л. Шур. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 88 с.
Шабаров В. В. Применение системы ANSYS к решению гидрогазоди-намических задач : учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Информационные системы в математике и механике» / В. В. Шабаров. – Нижний Новгород, 2006. – 108 с.
Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications / F. R. Menter // AIAA Journal. – 1994. – Vol. 32, № 8. – P. 1598-1605.
Menter F. R. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model / F. R. Menter, M. Kuntz, R. Langtry // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4 ; ed : K. Hanjalic, Y. Nagano, M. J. Tummers – Begell House, Inc., 2003. – P. 625-632.
OpenFOAM. The Open Source CFD Toolbox: User Guide. Version 2.2.0 / Electronic edition, 2013-02-22. – OpenFOAM Foundation, 2013. – 211 p.
Савків В. Б. Оптимізація форми активної поверхні струменевих захоплювальних пристроїв промислових роботів / В. Б. Савків, Я. І. Проць, О. М. Фендьо, Г. В. Савків // Вісник ТДТУ. Сер.
"Машинобудування, автоматизація виробництва та процеси механічної обробки». – Тернопіль : Видавництво ТДТУ ім. Івана Пулюя, 2010. – № 1. – С. 73-80.
Рat. 4921520 United States : Int. Cl.7: C03B 25/035. Process for applying forces to glass sheets, in particular at a high temperature / Giovanni M. Carlomagno (Italy). – Appl. No. : 149400 ; filed 28.01.1988; date of patent 01.05.1990 ; priority 03.02.1987, № 40404 A/87 (Italy).
pat. 6601888 United States : Int. Cl.7: B25J 15/06. Contactless handling of objects / Lon McIlwraith, Andrew Christie ; Assignee : Creo Inc., Burnaby (CA) – Appl. No.: 09/810408 ; filed 19.03.2001; date of patent 05.08.2003 ; priority 19.09.2002, US 2002/0130524 A1.
Erzincanli F. Design and Operational Considerations of a Non-contact Robotic Handling System for Non-rigid materials / F. Erzincanli, J. M. Sharp, S. Erhal // Int. J. Mach. Tools and Manufacture – 1998. – Vol. 38, № 4, – P. 353-361.
Davis S. An end effector based on the Bernoulli principle for handling sliced fruit and vegetables / S. Davis, J. O. Gray, Darwin G. Caldwell // Journal of Robotics and Computer-Integrated Manufacturing – 2008. – Vol. 24, № 2, – P. 249-257.
Ozcelik B. A non-contact end-effector for the handling of garments / B. Ozcelik, F. Erzincanli // Robotica – 2002. – Vol. 20, № 4, – P. 447-450.
Гарбарук А. В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений : учебное пособие / А. В. Гарбарук, М. Х. Стрелец, М. Л. Шур. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 88 с.
Шабаров В. В. Применение системы ANSYS к решению гидрогазоди-намических задач : учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Информационные системы в математике и механике» / В. В. Шабаров. – Нижний Новгород, 2006. – 108 с.
Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications / F. R. Menter // AIAA Journal. – 1994. – Vol. 32, № 8. – P. 1598-1605.
Menter F. R. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model / F. R. Menter, M. Kuntz, R. Langtry // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4 ; ed : K. Hanjalic, Y. Nagano, M. J. Tummers – Begell House, Inc., 2003. – P. 625-632.
OpenFOAM. The Open Source CFD Toolbox: User Guide. Version 2.2.0 / Electronic edition, 2013-02-22. – OpenFOAM Foundation, 2013. – 211 p.
Савків В. Б. Оптимізація форми активної поверхні струменевих захоплювальних пристроїв промислових роботів / В. Б. Савків, Я. І. Проць, О. М. Фендьо, Г. В. Савків // Вісник ТДТУ. Сер.
"Машинобудування, автоматизація виробництва та процеси механічної обробки». – Тернопіль : Видавництво ТДТУ ім. Івана Пулюя, 2010. – № 1. – С. 73-80.
Published
2013-12-26
Section
Статті
