مطالعه تجربي پديده گير قطعه‌كار در قيد و بندها به‌كمك مكانيزم جاساز و سوراخ

Experimental Investigation of the Jamming Phenomenon in Fixturing of Workpiece Using the Peg-in-Hole Mechanism

در حين بارگذاري قطعه‌كار در قيد و بند ممكن است تمام درجات آزادي آن گرفته شده و گير اتفاق بيفتد. وقوع گير مي‌تواند منجر به عدم موقعيت‌دهي صحيح قطعه‌كار، آسيب به قطعه‌كار و حتي اجزاي قيد و بند شود. در پژوهش حاضر، آناليز تحليلي و تجربي پديده گير قطعه‌كار در قيد و بندها با استفاده از مطالعه جاسازي يك قطعه‌كار داراي سوراخ در يك پين انجام شده است. مدل‌سازي تحليلي بر اساس اصل كمينه اندازه نيروهاي عكس‌العمل پايه‌ريزي شده است كه با پياده‌سازي آن در قالب يك مسأله بهينه‌سازي، پيش‌بيني وقوع گير در حالت‌هاي مختلف قرارگيري جاساز در سوراخ انجام گرديده است. براي اطمينان از صحت مقادير پيش‌بيني‌شده توسط تئوري، از تحليل‌هاي ارائه‌شده در پژوهش-هاي پيشين نيز استفاده شده است. همچنين، آزمايش‌هاي تجربي براي صحه‌گذاري بر روي مقادير بدست‌آمده از تحليل، اجرا شده و نتايج بدست آمده از آن با پيش‌بيني تئوري مقايسه شده است. براي اين منظور، مجموعه آزمايشگاهي مختصِ مكانيزم جاساز و سوراخ با انطباق لقي-دار طراحي و ساخته شده است. پس از اجراي آزمايش‌هاي مرتبط با تعيين ضريب اصطكاك، آزمايش‌هاي مربوط به تعيين زاويه ورود به گير و خروج از گير جاساز در سوراخ با استفاده از انكودر زاويه‌اي اجرا گرديد. با مقايسه بين نتايج آزمايش‌هاي تجربي و پيش‌بيني تئوري پيشنهادي در پژوهش حاضر، بيشينه خطا در اندازه‌گيري زاويه ورود به گير و خروج از گير جاساز در سوراخ به ترتيب برابر با 8/2% و 14/4% بدست آمد.

Jamming of a workpiece in the fixture may cause improper workpiece positioning, damage to the workpiece, and even the fixturing elements. In the present study, theoretical and experimental analyses are performed to investigate the jamming phenomenon in fixturing workpiece using the peg-in-hole case study. The theoretical model is established based on the minimum norm principle which resulted in an optimization problem. The jamming occurrence is then predicted by solving this model. A theoretical model that was developed in the previous study is used to validate the predictions of the suggested theoretical model. The main validation of the theoretical predictions is conducted through the experimental tests. For this purpose, an experimental setup is designed and fabricated for the peg-in-hole mechanism with the clearance fit. The friction coefficient is first measured using the fabricated setup. Then, the jamming-in and jamming-out angles of the peg into the prepared hole are measured using a rotary encoder. By comparing the experimental results to the predictions of the suggested theoretical model, the worst-case error values are determined as 8.2% and 14.4% for the jamming-in and jamming-out angles, respectively.