Главная > Разное > Конструирование роботов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

8.2.4. Виды устройств захвата

Существуют три основных вида захватывающих устройств: системы одностороннего действия, системы двустороннего действия и системы многостороннего действия. Каждая

из этих систем может оснащаться датчиками для определения либо сил сжатия, либо положений сжимающих элементов, (пальцев) относительно основания кисти, либо степени деформации переносимого предмета, либо положения детали относительно манипулятора.

Рис. 8.4. Поршневой насос.

Что же касается приводов, то они выбираются в зависимости от величины передаваемых усилий, скоростей перемещения, массы и габаритов переносимого предмета. При этом нежелательно размещать приводы на манипуляторе, так как в данном случае конструкция передач ограничивает возможности использования съемных схватов.

Зажимы одностороннего действия. К этой группе относятся устройства типа вакуухмных, турбинных и магнитных присосок, которые вступают в контакт лишь с одной поверхностью предмета. Проиллюстрируем возможности подобных систем на некоторых примерах.

Вакуумная присоска. Это устройство имеет небольшие размеры и не загрязняет окружающее пространство. Разряжение в присоске может создаваться вакуумным или поршневым насосом (рис. 8.4), а также эжектором — простой и надежной системой, но расходующей большое количество сжатого воздуха (рис. 8.5).

Вакуумная присоска используется для захвата плоских твердых предметов с гладкой поверхностью (стеклянные, металлические плоокие поверхности и т. д.). Выбор материала для изготовления присосок зависит от условий, в которых будут работать эти присоски, в первую очередь от температуры и наличия в рабочей среде масла или химических реагентов. Используются как стандартные присоски, так и видоизмененные в соответствии с размерами предмета; при этом внутренней поверхности присоски придается внешняя форма предмета, что

обеспечивает лучшее взаимное расположение для захвата (рис. 8.6).

Турбинные присоски используются в случае, когда невозможно применение вакуумных присосок: при захвате картонных, деревянных предметов, некоторых типов конгломератов и деталей, не имеющих плоской поверхности (рис. 8.7).

Рис. 8.5. (см. скан) Эжекторные присоски.

Разрежение в турбинной присоске гораздо меньше, чем в вакуумной, и поэтому она должна иметь большую площадь контакта с засасываемым предметом.

Рис. 8.6. (см. скан) Применение вакуумных присосок для отливки деталей различной формы и их подъема. (По данным Industrial Robots Gripper Review.)

Примечание. Если объем вакуумирования достаточно большой, яриходится учитывать время начала работы.

Магнитные присоски. В устройствах данного типа используются системы с постоянным магнитом или электромагнитом. Как следует из самого названия, эти присоски пригодны исключительно для захвата предметов, сделанных из магнитных материалов. В некоторых случаях, особенно при установке двигателей на металлорежущих станках, приходится учитывать остаточное намагничивание.

Рис. 8.7. Схема турбинной присоски. (По данным Industrial Robots Gripper Review.)

Постоянные магниты надежны и не расходуют энергии, однако требуют введения специального механизма для разъединения магнита и деталей. Их недостаток заключается в том, что они притягивают также металлические опилки и стружку. Поэтому чаще используются электромагниты, более простые в эксплуатации (при подводе и отводе магнита); кроме того, оказывается возможным размагничивание перенесенных металлических предметов (рис. 8.8).

Другие устройства. К ним относятся липкие ленты, ленты; Velcro, вибрирующие, захватывающие органы с иглами или многими пинцетами (захват деталей одежды).

Зажимы двустороннего действия. В данных устройствах захвата имеются по крайней мере два жестких прижима. В зависимости от формы предмета, состояния его поверхности (которое влияет на величину сухого трения и образование локальных деформаций) и других характеристик объекта и схвата контакт схват — предмет может происходить в двух точках, по двум линиям или по двум поверхностям. Почти в 50% случаев этого контакта оказывается достаточно для удержания предмета, несмотря на действие сил тяжести и моментов инерции.

Большая часть подобных устройств разрабатывается с учетом конкретных задач. Различные способы захвата предмета с помощью систем с двумя губками схематически представлены на рис. 8.9.

Рис. 8.8. Схемы магнитных присосок. (По данным Industrial Robots Gripper Review.) a - схват с постоянным магнитом и устройством для механического разъединения деталей; б - схват с электромагнитом и силовым цилиндром для обеспечения захвата лишь единственного предмета (из пакета тонких железных листов). Подобное устройство можно сконструировать и для вакуумных присосок.

Некоторые устройства с тремя прижимами придают захватывающей системе большую универсальность, однако конструкция их намного сложнее (рис. 8.10).

Устройства с симметричным зажимом. Оба прижима, или губки, образующие зажим, приводятся в действие одним приводом и связаны с исполнительным органом через два вращательных соединения, в результате чего они перемещаются симметрично.

Рис. 8.9. Схема захвата двустороннего действия. а — несимметричный захват с поступательным перемещением губок; б - симметричный захват с поворотом губок; в — симметричный захват с поступательным перемещением губок.

Ниже мы подробно изучим форму прижимов, особенно тех их частей, которые непосредственно вступают в контакт с рабочим предметом и должны обеспечить его правильное положение и ориентацию при манипулировании (например, рассеченные цилиндрические поверхности для захвата

цилиндрических деталей, конусы для полых деталей, параллельные плоскости для листовых материалов и т.д.). Наиболее распространенные схемы подобных устройств приведены на рис. 8.11.

В другом варианте устройства обе подвижные части зажима перемещаются параллельно, так что при захвате до начала переноса можно сохранять неизменным положение нагрузки.

Рис. 8.10. Схема захвата с помощью трех прижимов. (По данным EPEL, Швейцария.) а — захват листа; б - захват цилиндра; в — захват параллелепипеда; г, д, е - схемы действия сил.

Однако механика подобных систем сложнее и при их разработке необходимо учитывать зазоры, которые увеличиваются в процессе эксплуатации (из-за износа оборудования) и снижают точность захвата. К устройствам, в которых используется параллельное перемещение двух губок с помощью одного привода, относятся устройства с параллелограммом (рис. 8.12), схват с реечной зубчатой передачей (рис. 8.13), схват с соединением типа болт—гайка и деформируемые конструкции с малыми упругими деформациями.

Устройства с несимметричным зажимом. Более простые по конструкции эти схваты часто неудобны в работе, так как могут изменять координаты начального расположения переносимого предмета. Однако в подобных схватах не требуется передача движения, так как привод, обеспечивающий поступательное движение перемещающихся губок (чаще всего это пневмоцилиндр), размещен на оси скольжения.

Зажимы многостороннего действия. Зажимы этого типа используются значительно реже, но имеют ряд достоинств: большая гибкость в работе (возможность подстраиваться к

(кликните для просмотра скана)

переносимому предмету), строгое удержание положения и ориентации предмета по отношению к манипулятору. Принцип действия подобных систем состоит в сгибе схвата (пальцев, трубок, мембран) в зависимости от формы захватываемого предмета с целью увеличения зон контакта схват — предмет.

Рис. 8.12. (см. скан) Схват с губками, приводимыми в движение параллелограммом.

Устройства подразделяются на механические и гидравлические (или пневматические) зажимы многостороннего действия.

Механические зажимы имеют по крайней мере два пальца, состоящие из нескольких фаланг, и при управлении одним


Рис. 8.13. (см. скан) Схват с зубчатой реечной передачей.

(кликните для просмотра скана)

приводом устанавливают контакт с предметом сложной формы в большом числе точек, линий и поверхностей.

Выше (на рис. 8.2) уже была приведена схема конструкции подобного устройства в виде цепи, звенья которой через металлические тросики связаны с двумя приводами. Это дает возможность обоим пальцам подстраиваться к форме предмета.

При разработке других вариантов такого схвата использовалась модель человеческой руки. Эти схваты имеют различное число пальцев и очень сложную конструкцию (рис. 8.14 и 8.15).

Рис. 8.16. Гидравлические схваты. (По данным Mechanical Hand.)

Гидравлические (или пневматические) зажимы. Обычно это гибкие и достаточно прочные камеры, в которые под давлением подается жидкость или газ. При захвате предмета камеры деформируются и обволакивают его. В результате поверхность контакта может быть очень большой, что обеспечивает прочное удержание предмета. При этом сила сжатия пропорциональна давлению жидкости или газа в камере и может регулироваться в зависимости от хрупкости предмета. Такие схваты одинаково хорошо пригодны для захвата предмета как снаружи, так и изнутри. Однако точность их позиционирования невелика и камеры быстро изнашиваются (рис. 8.16).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление