Рис к статье 29

Применение манипуляторов и промышленных роботов для автоматизации процесса сборки

180 руб.

Категория: Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Описание товара

Применение манипуляторов и промышленных роботов для автоматизации процесса сборки

       Автоматические манипуляторы успешно применяются для автоматизации процесса сборки, в серийном производстве, особенно если в собираемый узел входят крупногабаритные детали сложной формы плохо поддающиеся автоматической ориентации в бункерных загрузочных устройствах и магазинах. Поэтому основным функциональным назначением манипуляторов, применяемым в сборочном производстве, является поштучный забор из магазина или кассеты, подача в зону сборки и установка в требуемом положении на сборочное приспособление собираемых (чаще всего базовых) деталей и съем собранного узла с последующей его укладкой в тару. Для этого манипулятор в общем случае  оснащается одной или двумя руками с механизмом выдвижения, механизмом подъема и поворота руки, с закрепленным на ней схватом для зажима и удержания в процессе  перемещения  детали, что позволяет  подавать собираемую деталь в зону сборки независимо от взаимного расположения накопителя (кассеты) и сборочного приспособления. Вторая рука манипулятора, чаще всего, используется для съема с приспособления – спутника собранного узла.  Наиболее эффективно, особенно в условиях многономенклатурного сборочного производства, использование автоматических манипуляторов, перечисленные механизмы которых имеют большой диапазон регулировки, а последовательность движений может меняться путем изменения программы работы манипулятора.

1

     На Рис 1 показаны два автоматических манипулятора, оснащенные перечисленными механизмами, которые работают в составе автоматической линии для сборки терморегулятора, при этом один осуществляет установку трубки  терморегулятора, имеющую сложную форму, в приспособление – спутник, установленное на поворотном столе, а второй, расположенный на заднем плане, выполняет съем собранного узла (терморегулятора). Такие манипуляторы обычно имеют пневматический привод и строятся по модульному принципу. В настоящее время рад известных фирм выпускают модули, которые позволяют  компановать манипулятор нужной конфигурации с требуемой величиной перемещения  транспортируемого предмета.

2

       На Рис 2 показаны различное пневмообрудование, выпускаемое фирмой «CAMOZZI», на базе которого можно создавать различные механизмы манипуляторов,  компануя их по модульному принципу. В частности модули выдвижения (смещения) – Рис 2а, б, модуль поворота – Рис 2в, тандемный пневмоцилиндр, позволяющий выполнять несколько дискретных перемещений – Рис 2г, схваты – Рис 2д,     гидроамортизатор – Рис 2е.

       На Рис 3 показан общий вид автоматизированного комплекса оборудования для сборки петли, в состав которого входит автоматический манипулятор, осуществляющий переукладку собираемых деталей перед их сборкой. В состав комплекса входит пневмоцилиндр 1 для подачи карт петли по лотку 2, делительное устройство 3, разделяющее транспортируемые по лотку 2 детали (карты петли) на два потока и состоящее из пневмоцилиндра 4, платформы 5 с закрепленными на ней лотками 6 и 7 и двух пневмоцилиндров 8, а также лотки 9 и 10 с ориентирующим устройством 11, автоматическим манипулятор В, сборочная головка 14, шаговый транспортер 46 сталкивающее устройство 50 и пресс 48. Ориентирующее устройство 11 представляет собою плиту с закрепленными на ней направляющими 12 и пластинчатыми пружинами 13. Манипулятор В с пневматическим приводом состоит из колонны 16, имеющей возможность поворота, осуществляемого посредствам поворотного механизма 15, две расположенные под углом 90 град друг к другу руки 17, с механизмом горизонтального выдвижения, снабженные электромагнитным схватом 19, который связан со штоком пневмоцилиндра 18 для его вертикального перемещения. По обе стороны от сборочной головки 14 установлены бункерные загрузочные устройства 20 для подачи осей, которые связаны с рабочей зоной сборочной головки 14 посредствам лотков 21.

   Рис 3Рис 3 Общий вид автоматизированного комплекса оборудования для сборки петли, содержащий автоматический манипулятор

           Сборочная головка 14 содержит раму 22 на которой закреплены ложемент 23 с электромагнитами 24, а также два механизма подачи 25 и упоры 26 размещенные между ложементом 23 и механизмом подачи 25 (см. Рис 4). Механизм подачи 25 включает с себя подпружиненный ползун 27, перемещающийся по направляющим 28 посредствам пневмоцилиндра 29, при этом на ползуне 27 закреплена каретка 30, в центрах 31 которой установлены с возможностью поворота зажимы 32 и 33, удерживаемые в исходном положении пружиной 34. Между бункерами 20 для подачи осей и сборочной головкой 14 установлены механизмы 35 для досылания осей, предназначенные для переталкивания осей из магазина 20 в зажимное устройство 32.

Рис 4Рис 4 Сборочная головка автоматизированного комплекса оборудования

         Механизм 35 досылания осей содержит пневмоцилиндр 36, закрепленный на раме, шток которого посредствам кронштейна 37 связан с толкателем 38 и тягой 39, на конце которой закреплена пята 40 взаимодействующая с подпружиненным отсекателем 41, шарнирно установленным на лотке 21 и имеющим два рабочих выступа 42 и 43 (см. Рис 5).

Рис 5Рис 5 Механизм досылания осей

       Выступ 42 предназначен для взаимодействия с предпоследней перед отсекателем осью, а выступ 43 – с последней. На раме соосно с толкателем 38 установлен цанговый зажим 44, выполненный в виде двух подпружиненных полувтулок 45, размещенных в корпусе. Шаговый транспортер 46, расположенный за сборочной головкой 14 по ходу технологического процесса сборки петли, содержит подвижную раму 47 имеющую форму ножей, перемещающих собираемый узел от сборочной головки 14 по лотку 49 к прессу 48. Перпендикулярно шаговому транспортеру 46 установлен механизм 50 для сталкивания собранных узлов, который перемещает изделие по столу пресса 48 и далее в лоток 51, установленный на противоположной стороне пресса 48 перемещаясь по которому оно попадает в тару 52 (см. Рис 6).

Рис 6Рис 6 Устройство для укладки собранных узлов

             Для обеспечения правильной укладки собранных узлов в тарный ящик 52 установлен на поворотном столе 53, расположенном на платформе 54, снабженной роликами 55, перемещающимися в направляющих 56, закрепленных на неподвижном основании 56 (см. Рис 6), при этом, на платформе 54 установлен вал 58, шарнирно соединенный посредствам рычагов 59 и 60 с неподвижным основанием 57, а через зубчатую реечную передачу 61 связанный с пневмоцилиндром 62. Собираемый узел состоит из двух карт 63 и двух осей 64

       Работает сборочный комплекс следующим образом. Карты 63 петли в вертикальном положении поступают в лоток 2, по которому они перемещаются пневмоцилиндром 1 к делительному устройству 3. Платформа 5 делительного устройства 3 с жестко закрепленными на ней лотками 6 и 7 перемещается пневмоцилиндром 4 в горизонтальной плоскости таким образом, что карты 63 попадают в зависимости от прямого или обратного хода штока пневмоцилиндра в лоток 6 или 7 и далее пневмоцилиндрами 8 по лоткам 9 или 10 соответственно транспортируются к ориентирующему устройству 11. Карта 63, выходя из лотка 9 или 10 отгибает пластинчатую пружину 13 и переворачивается ею в горизонтальное положение, занимая при этом место между пружиной 13 и направляющей 12. Затем манипулятор В, электромагнитным схватом 19 одной из своих рук 17 забирает карту 63 из одного из потоков, а схватом 19 другой руки 17 одновременно укладывает взятую ранее карту 63 на ложемент 23 сборочной головки 14 , а затем его колонна 16 приводимая в движение пневмоцилиндром поворота 15 поворачивается на угол 90 град и укладывает в ложемент 23 вторую карту 63. Попарная укладка карт 63 в ложемент 23 (см. Рис 4, Вид Б) обеспечивается горизонтальным выдвижением схвата 19 второй руки 17 манипулятора, оснащенного для этого соответствующим пневмоцилиндром. Электромагниты 24 расположенные в ложементе 23 обеспечивают ориентированное положение и фиксацию карт 63 в ложементе. Одновременно с укладкой карт из бункеров 20 по лоткам 21 в вертикальном положении, удерживаясь за головку, подаются оси 64, поступающие в цанговый зажим 44 механизма досылания 35, а их поштучная выдача в зону сборки обеспечивается отсекателем 41. При движении вверх штока пневмоцилиндра 36 опорная пята 40 поворачивает отсекатель 41, который пропуская выступом 43 одну ось 64, удерживает остальные оси выступом 42. При движении штока пневмоцилиндра 36 вниз пружина возвращает отсекатель 41 в исходное положение, поток осей сдвигается на шаг и последняя ось упирается в выступ 43. Одновременно с этим толкатель 38, опускаясь вниз, проталкивает ось 64 из цангового зажима 44 в зажим 32 сборочной головки 14 для выполнения сборки карт 63. После этого включаются механизм подачи 25, ползун 27 которого перемещается по направляющим 28, а зажим 32 размещенный в каретке 30 взаимодействует с упором 26, который заставляет его поворачиваться на угол 980 град, обеспечивая этим горизонтальное расположение осей 64 перед сборкой и картами 63. Шток пневмоцилиндра 29, продолжая движение, запрессовывают оси 64 в попарно уложенные карты 63 петли соединяя их в единый узел – петлю. Собранная петля шаговым транспортером 46 перемещается к прессу 48 где окончательно обжимается и после этого удаляется на лоток 49, с которого сталкивающее устройство 50 перемещает ее на стол пресса 48, а последующая собранная и опрессованная на прессе 48 петля, сталкивает предыдущую в лоток 51, из которого она попадает в тару 52. Для равномерной укладки собранных петель стол 53 на котором установлена тара 52 совершает вовратно – поступательное перемещение. Такое движение стола 53 обеспечивается вращением жестко соединенного с ним вала 58, которое он получает от певмоцилиндра 62 через зубчато – реечную передачу 61 и кинематической связью вала 58 с рычагами 59 и 60.

        В данном случае для транспортирования собираемых деталей в зону сборки был использован автоматический манипулятор В, имеющий типовую конструкцию аналогичную показанной на Рис 1. Однако в ряде случаев для эффективной автоматизации процесса сборки применяются манипуляторы, имеющие оригинальную конструкцию. Рассмотрим примеры конструкции таких манипуляторов.

Рис 7Рис 7 Конструкция полуавтоматической установки для монтажа буксы с комплектом роликовых подшипников на цапфу вала.

      На Рис 7 показана конструкция полуавтоматической установки для монтажа буксы с комплектом роликовых подшипников на цапфу вала, состоящая из автоматического манипулятора и приемного стола, которые установлены на общей раме 1. Манипулятор, состоит из подъемно – поворотного механизма 2 и стола 3. На столе 3 в направляющих втулках 4 установлена, с возможностью горизонтального перемещения посредствам гидроцилиндра 6, траверса 5, на которой шарнирно на оси 7 крепится подающая головка 8, содержащая стакан 9 и подпружиненный центр 10 с коническим хвостовиком, при этом, на стакане 9 расположен перемещаемый посредствам двух гидроцилиндров 14 толкатель 11 с захватами 12 приводимыми в действие гидроцилиндром 13. Приемный стол содержит шариковую опору 15, на которой установлена направляющая втулка 16 с гидроцилиндром 17, на штоке которого посредствам шаровой опоры 18 крепится стакан 19 с заходным конусом для разжима роликов подшипников и центровым отверстием для центровки буксы. Подающая головка 8 снабжена шарниром 20, вокруг которого она имеет возможность поворота на угол 90 град, получая при этом привод от гидроцилиндра 21 для захвата буксы, находящейся в направляющей втулке 16. На траверсе 5 стола 3 подъемно – поворотного механизма 2 шарнирно установлен гидроцилиндр 22, шток которого посредствами оси 23 и рамки 24 связан с подающей головкой 8. Гидроцилиндр 22 предназначен для наклона подающей головки 8 и буксой на угол αдля опоры верхних роликов на внутреннее кольцо подшипника, предварительно запрессованное на вал.
Работает установка следующим образом. Букса, собранная с наружными кольцами подшипника, сепараторами и роликами устанавливается в направляющую втулку 16 приемного стола. Затем стакан 19 гидроцилиндром 17 поднимается вверх и входит в буксу, раздвигая при этом своим заходным конусом ролики подшипника и размещая их в окнах сепаратора. После этого включается гидроцилиндр 21 и подающая головка 8 на оси 20 поворачивается на угол 90 град и устанавливается в вертикальное положение центром 10 вниз. С помощью подъемно – поворотного механизма 2 стол 3, траверса 5 и подающая головка 8 поворачиваются на угол 90 град в горизонтальной плоскости, устанавливая при этом центр 10 над установленной в направляющей втулке 16 буксой по ее оси. После этого стол 3, траверса 5 и подающая головка 8 опускаются вниз и центр 10 входит в центровое отверстие стакана 19, окончательно центрируя буксу относительно подающей головки 8. Благодаря тому, что букса установлена в направляющей втулке 16 опирающейся на шариковую опору 15 она свободно перемещается в радиальном направлении.. При дальнейшем опускании подающей головки 8 стакан 9 входит в верхний подшипник между его роликами. Затем гидроцилиндр 13 приводит в действие захваты 12, которые зажимают буксу. Далее с помощью двух гидроцилиндров 14 и захватов 12 зажатая букса надвигается на стакан 9, а гидроцилиндр 17 в это время опускает вниз стакан 19, освобождая при этом буксу. После этого включается подъемно поворотный механизм 2 и стол 3, траверса 5 и подающая головка 8 с буксой поднимаются вверх и поворачиваются в горизонтальной плоскости на угол 90 град, возвращаясь в исходное положение. Далее с помощью гидроцилиндра 21 подающая головка 8 с буксой поворачивается на оси 20, располагаясь горизонтально, а при включении гидроцилиндра 22 головка поворачивается на угол α, после чего посредствам гидроцилиндра 6 она в наклоненном положении перемещается в сторону вала, на который устанавливается букса, до соприкосновения верхних роликов подшипника с его внутренним кольцом запрессованным на валу. При этом центр 10 входя в центровое отверстие вала, при дальнейшем движении головки 8 утопает в стакане 9. Затем включается обратный ход гидроцилиндра 22 и подающая головка 8 возвращается в горизонтальное положение, занимая при этом положение соосное валу. В это же время включаются гидроцилиндры 14 привода толкателей 11, и как только достигается соосность головки 8 с буксой и оси вала, толкатель 11 одевает буксу на вал. Затем включается гидроцилиндр 13 и разжимает захваты 12, тем самым освобождая буксу, а толкатель 11 в это время гидроцилиндром 14 возвращается в исходное положение. Далее подающая головка 8 с траверсой 5 гидроцилиндром 6 также возвращается в исходное положение. На этом цикл установки буксы с подшипниками на вал заканчивается и установка готова к следующему циклу работы.

          На Рис 8 показана конструкция манипулятора для сборки литейных форм. Она содержит раму с верхней плитой 1, установленную на стойках 2, подвижную траверсу 3, снабженную механизмом зажима верхней опоки, который выполнен в виде упоров 4 за-крепленных на скалках 5, количество которых обеспечивает устойчивое положение верх-ней опоки 6 с ребордами 7. На плите 1 установлен основной цилиндр 8 для перемещения верхней опоки 6, шток 9 которого соединен с подвижной траверсой 3. На четырех колоннах 13 с возможностью откидывания установлены роликовые захваты 12 механизма захвата нижней опоки 10 имеющей реборды 11. Для откидывания захватов 12 нижней опоки 10 имеется соответствующий механизм, выполненный в виде пневмоцилиндров 14 перемещения захватов 12 и рычагов привода 15, шарнирно соединенных со штоком 16 пневмоцилиндра 14, размеры которых позволяют иметь «мертвую точку». Сбоку над верхней плитой 1 установлены пневмоцилиндры 17 перемещения нижней опоки 10. При этом, их штоки 18 соединены с захватами 12. На стойках 20 закрепленных на верхней плите 1 установлен вал 19, на котором закреплены рычаги 21, посредствам тяг 23 соединенные с траверсой 22, в которой закреплены колонки 13 захватов 12, что в результате образует механизм синхронизации подъема – опускания механизма захвата нижней опоки 10.

Рис 8Рис 8 Конструкция манипулятора для сборки литейных форм.

      Работает установка следующим образом. В исходном положении роликовые захваты 12 закрыты и находятся на уровне рольганга 24 подающего опоки, а упоры 4 находятся ниже реборд 7 верхней опоки 6. Поэтому после подачи верхней опоки 6, последняя входит в захваты 12. Затем включается основной пневмоцилиндр 8 перемещения верхней опоки 6, который тянет вверх упоры 4, а последние захватывают верхнюю опоку 6 снизу за реборды 7, поднимают ее вверх и удерживают там, освобождая место в закрытых захватах 12 для нижней опоки 10. Затем в захваты 12 подается нижняя опока 10, которая удерживается ими. При этом благодаря наличию у рычагов 15 «мертвой точки» при аварийном отключении подачи воздуха в пневмосистему они не раскроются и удержат нижнюю опоку 10, исключая ее падение. В это время подается тележка 25 на транспортере 26, после чего включаются пневмоцилиндры 17 на ход вниз, которые с помощью механизма синхронизации одновременно опускают захваты 12 с нижней опокой 10 на эту тележку. Затем включается основной пневмоцилиндр 8, который опускает верхнюю опоку 6 на нижнюю опоку 10 и таким образом осуществляет сборку литейной формы. Далее включаются пневмоцилиндры 14, которые через рычаги 15 откидывают захваты 12 в стороны. Затем пневмоцилиндры 17 включаются на ход вверх и поднимают захваты 12, освобождая путь собранной форме. В это время скалки 5 и упоры 4 удерживаются внизу, но благодаря своей форме и расположению они не препятствуют свободному выходу собранной формы на транспортере 26 . После ухода транспортера 26 с собранной формой пневмоцилиндры 14 включаются на обратный ход и через рычаги 15 закрывают захваты 12. На этом цикл заканчивается и установка готова для сборки следующей литейной формы.

Рис 9Рис 9 Общий вид автоматизированного комплекса оборудования на базе специального манипулятора для сборки картера редуктора автомобиля с крышками.

          На Рис 9 показан общий вид автоматизированного комплекса оборудования на базе специального манипулятора для сборки картера редуктора автомобиля с крышками. В со-став комплекса входят: специальный манипулятор 1, приспособление – спутник 2 для установки базовой детали – картера редуктора 3, два магазина – грейфера 4 и 5 для правых 6 и левых 7 крышек картера соответственно со шпильками 8. Каждый магазин – грейфер состоит из неподвижной каретки 9 и охватывающей ее подвижной каретки 10, которая соединена с шаговым приводом, который содержит пневмоцилиндр 11 вертикального перемещения каретки 10, шток которого посредствам тяги 12 соединен с системой двуплечих рычагов 29, а также прневмоцилиндр 13 поступательного перемещения каретки 10, шток которого соединен с двуплечими рычагами 14. На контактирующих вертикальных поверхностях кареток 9 и 10 выполнены сопряженные отверстия 15 с шагом равным шагу привода. Магазин 4 для правых крышек 6 расположен на рабочей оси манипулятора 1, а магазин 5 для левых крышек 7 расположен параллельно магазину 4 и снабжен кареткой 16 имеющей возможность перемещения в перпендикулярном оси кареток направлении получая при этом привод от пневмоцилиндра 17. Каретка 16 имеет глухие полуотверстия 18 и расположена на расстоянии шага магазина 5 от последней позиции его неподвижной каретки 9, так что полуотверстия 18 взаимодействуют с последней парой полуотверстий 15 подвижной каретки 10 магазина 5. Манипулятор 1 содержит неподвижную колонну, в верхней части которой выполнена траверса 19 по направляющим которой может перемещаться в горизонтальном направлении каретка 20, получающая при этом привод от пневмоцилиндра 31. На каретке 20 вертикально расположена рука 30 манипулятора со схватом 24 и четыре шпинделя 21 с подпружиненными патронами для закручивания шпилек 8. Схват 24 манипулятора содержит пневмоцилиндр 26, шток которого соединен с пальцами 27 шарнирно установленными на оси 25 и имеющими продольные пазы 28. Верти-кальное перемещение руки 30 манипулятора осуществляется от пневмоцилиндра 32.

Рис 10Рис 10 Патрон для закручивания шпилек

Патрон для закручивания шпилек (см. Рис 10) содержит подвижный в осевом направлении в пределах паза 4 хвостовик 1, соединенный со шпинделем гайковерта с помощью поводка 3 и поджатый пружиной 5, шариковую крестовую муфту 6 и упорный подшипник 7, обеспечивающие свободное «плавание» корпуса 8 патрона и его кулачков 9 относительно патрона, которое может иметь место в пределах зазора между деталями муфты 6 и корпуса 8. При этом первоначальная центровка корпуса 8 с кулачками 9 осуществляется прокладками 10 и резиновыми кольцами 11. В исходном положении кулачки 9 под действием пружины 12 закрыты и утоплены в корпусе 8, в котором закреплен палец 14 проходящий через продольный паз 13 выполненный в прилегающих друг к другу плоскостях кулачков 9 и который имеет прямолинейные и наклонные поверхности. В крышке 15 корпуса 8 выполнена канавка 16, в которую входит вилка связывающая патрон с конечным выключателем (ан Рис 10 не показаны).

        Работает автоматизированный сборочный комплекс оборудования следующим образом. Перед началом работы магазины 4 и 5 загружаются крышками 6 и 7 с установленными в них шпильками 8, которые вставляются в глухие отверстия образованные сопряженными полуотверстиями 15 в неподвижной 9 и подвижной 10 каретках. Картер 3 редуктора, установленный и закрепленный в приспособлении спутнике 2 подается конвейером в рабочую зону комплекса оборудования. Начало автоматического цикла работы комплекса оборудования начинается с включения пневмоцилиндра 11, шток которого втягивается и перемещает вправо тягу 12, которая при этом заставляет рычаги 29 поворачиваться против часовой стрелки и поднимать каретку 10. После подъема каретки 10 включается пневмоцилиндр 13, его шток выдвигается и поворачивает рычаг 14 против часовой стрелки, последний при этом перемещает каретки 10 магазинов 4 и 5 вместе с крышками и шпильками влево на шаг, перенося на следующую позицию неподвижной каретки 9. В магазине 5 последняя крышка 7 попадает в полуотверстия 18 каретки 16, а в магазине 4 – в последнюю пару полуотверстий 15 каретки 9. Затем снова включается пневмоцилиндр 11, его шток выдвигается и посредствам тяги 12 поворачивает рычаги 29 в обратном направлении, в результате чего каретка 10 опускается, при этом ее полуотверстия 15 выводятся из контакта со шпильками 8. Далее возвращается в исходное положение шток пневмоцилиндра 13 и каретка 10 перемещается влево и возвращается в исходное положение. После этого каретка 16 получая привод от выдвигающегося штока пневмоцилиндра17 перемещается вместе с крышкой 7, выводя ее на рабочую ось манипулятора 1. Затем включается пневмоцилиндр 32, его шток выдвигается и рука 30 манипулятора опускается вниз. Одновременно с опусканием руки 30 включается привод вращения шпинделей 21, патроны которых накручиваются на шпильки 8. После этого включается пневмоцилиндр 26 привода схвата 24, его шток выдвигается и поворачивает пальцы 27 схвата, переводя их в горизонтальное положение, при котором они заходят под крышки 6 и 7. Далее шток пневмоцилиндра 32 втягивается и осуществляет подъем руки 30 вместе с удерживаемыми крышками и шпильками, а затем каретка 20 манипулятора вместе с рукой 30, приводимая в движение пневмоцилиндром 31, шток которого при этом втягивается, перемещается по направляющим траверся 19 влево и останавливается над картером 3, закрепленном в приспособлении – спутнике 2. После этого как было рассмотрено ранее пневмоцилиндром 32 осуществляется опускание руки 30 и крышки устанавливаются на картер, а начинающие после этого вращаться шпиндели 21 своими подпружиненными патронами закручивают шпильки 8 и таким образом крепят крышки 6 и 7 к картеру 3. После выполнения сборочной операции шток пневмоцилиндра 26 втягивается и при этом выводит пальцы 27 схвата из под крышек, а затем втягивается шток пневмоцилиндра 32, в результате чего рука 30 манипулятра поднимается вверх и возвращается в исходное положение. При этом освобождение резьбовых концов шпилек обеспечивается за счет разведения кулачков 9 патрона пальцем 14 (см. Рис 10).

            Промышленные роботы отличаются от автоматических манипуляторов тем, что обладают более широкими технологическими возможностями за счет наличия числового программного управления и программируемых приводов. Они применяются для автоматизации процессов в механосборочном производстве в тех случаях, когда схват удерживающий деталь должен иметь большое количество точек позиционирования, например при установке нескольких деталей или совершать движение по сложной траектории, например, при перемещении габаритной детали в ограниченном пространстве. В частности промышленные роботы успешно применяются в составе конвейеров для сварки кузовов легковых и кабин грузовых автомобилей, где они помимо сварочных операций осуществляют установку на сварочный стапель одной или нескольких свариваемых деталей (см. Рис 11).

Рис 11Рис 11 Установка роботом на сварочный стапель конвейера элемента кузова легкового автомобиля.

       Промышленные роботы находят эффективное применение для сборки изделий выпускаемых электротехнической промышленностью. На Рис. 12 показан роботизированный комплекс оборудования для сборки трансформаторов.

Рис 12Рис. 12. Роботизированный комплекс оборудования для сборки трансформаторов.

        Для выполнения сборочных операций роботы могут оснащаться сборочными головками, например для установки и затяжки крепкежных деталей. На Рис. 13 показан промышленный робот, оснащенный головкой для закручивания винтов при выполнении сборки электроустановочных изделий, которые для сокращения времени на ориентацию собираемых деталей и соединяющего их крепежа уложены в многорядную кассету.

Рис 13Рис. 13. Промышленный робот, оснащенный головкой для закручивания винтов

           Для выполнения сборочных операций роботы могут оснащаться сборочными головками, например для установки и затяжки крепкежных деталей. На Рис. 13 показан промышленный робот, оснащенный головкой для закручивания винтов при выполнении сборки электроустановочных изделий, которые для сокращения времени на ориентацию собираемых деталей и соединяющего их крепежа уложены в многорядную кассету.
Однако, необходимо отметить, что в настоящее время промышленные роботы по сравнению со сборочными автоматами и полуавтоматами находят более ограниченное применение в сборочном производстве. Это объясняется тем, что для эффективного ис-пользования в сборочном производстве промышленных роботов необходимо чтобы их конструкция позволяла :
− обеспечить более высокую производительность за счет сокращения времени на установку и взаимную ориентацию собираемых деталей,
− исключить необходимость оснащения автоматизированных сборочных       комплексов подавляющим большинством, накопителей (магазинов, кассет) для поштучной, ориентированной выдачи собираемых деталей за счет использования адаптивных схватов, позволяющих осуществлять захват при расположении деталей в таре навалом,
− иметь возможность быстрой переналадки (перепрограммирования) исполнитель-ных механизмов при переходе со сборки одного типоразмера сборочной единицы на другую.
Однако серийно выпускаемые модели промышленных роботов, будучи намного сложнее и дороже питателей и автоматических манипуляторов, которые, как правило, имеют пневматический привод и цикловое управление, обладают ограниченными техно-логическими возможностями, проявляющимися, прежде всего, в медленной адаптации схвата к положению детали произвольно расположенной в таре, что в целом существенно снижает производительность сборочного роботизированного комплекса. В результате этого, в большинстве случаев роботизированные комплексы, также как и автоматизированные комплексы с автоматическими манипуляторами оснащаются накопителями. По-этому входящие в их состав промышленные роботы фактически работают как автоматические манипуляторы, реализуя свои технологические возможности на 15 – 20 %, прежде всего в части использования количества точек позиционирования программируемого привода, и несмотря на рост производительности, который по сравнению с ручным трудом в большинстве случаев (в машиностроении) не превышает 10 – 15 %, не могут обеспечить высокоэффективную работу сборочного комплекса. Учитывая вышеизложенное можно сделать вполне очевидный вывод о том, что значительный рост использования промышленных роботов в сборочном производстве, может быть, достигнут только тогда, когда они будут обладать таким уровнем искусственного интеллекта, который позволит руке робота со схватом, при высокой скорости перемещения, работать также адаптивно при установке собираемых деталей и наживлении крепежа (болтов, винтов, гаек), как это делает рука сборщика.

Схваты манипуляторов и промышленных роботов.

           В составе сборочного оборудования автоматического действия автоматические манипуляторы используются для подачи (транспортирования) и установки, в требуемом положении, как базовой детали, собираемой сборочной единицы, так и деталей подлежащих соединению с ней, а промышленные роботы обладающие более совершенной системой управления выполняют более сложные сборочные операции, для чего они оснащаются адаптивными схватами и сборочными головками. Для захвата и переноса деталей автоматические манипуляторы оснащаются схватами на тип, конструкцию и вид привода которого в определяющей степени оказывают влияние следующие основные факторы:
– форма, размеры, масса и материал заготовки (детали, сборочной единицы) которую необходимо транспортировать,
– специфика выполняемой сборочной операции (установка и затяжка резьбовых соединений, клепка и развальцовку, установка упругих деталей),
– дополнительные требования и ограничения, предъявляемые к процессу транспортирования.
По принципу осуществления зажима транспортируемого объекта схваты делятся на: механические, вакуумные, магнитные (электромагнитные), пневматические, специальные и адаптивные. Рассмотрим несколько примеров основных типов схватов.

Механические схваты

Конструкция механического схвата состоит из следующих элементов: привод, исполнительный механизм, звено, контактирующее с зажимаемым объектом (губки, призмы, эксцентрики и прочее), а также дополнительные устройства, расширяющие технологические возможности схвата. В качестве привода механического схвата могут быть использованы, пневмо – гидроцилиндры и поворотники, а также зубчатые передачи, приводимые в движение электродвигателем или гидромотором. В качестве исполнительного механизма в сватах этого типа могут использоваться клиновые, эксцентриковые и шарнирно – рычажные механизма, а также зубчатые и винтовые передачи. Кроме того для расширения технологических возможностей схвата, или оптимизации цикла работы манипулятора в конструкцию схвата могут встраиваются дополнительные устройства.

Рис 14 Конструкция механического схвата, со встроенным устройством,
позволяющим кантовать зажатую заготовку.

На Рис 14 показана конструкция механического схвата, в котором дополнительное устройство, встроенное в его исполнительный механизм, позволяет кантовать зажатую заготовку. Он содержит зажимные рычаги 1 и 2 шарнирно установленные посредствам осей 3 и 4 на поворотном корпусе 5 механизма синхронизации зажимов 6, а также поворотный зубчато – реечный механизм 7. Поворотный зубчато – реечный механизм состоит из неподвижного корпуса 8 с цилиндрической стойкой 9, при этом в его горизонтальной расточке расположена гильза 10 со штоком – рейкой 11 имеющим два поршня 12 и 13, образующие рабочие полости Г и Д пневмоповоротника, при этом зубчатая рейка зацепляется с шестерней 14, закрепленной на выходном валу 15, установленным в вертикальной расточке корпуса 8 на подшипниках 28. Механизм синхронизации зажимных рычагов содержит двуплечий рычаг 16, жестко закрепленный на выходном валу 15 поворотного механизма, две направляющие скалки 17, 18 и подвижные скалки 19, 20 которые выполнены с пазами а и б для размещения в них соответствующих плеч рычага 16, и буртами Е, Ж для установки вилок 21, 22, связанных посредствам пальцев 23, 24 с зажимными рычагами 1 и 2. Поворотный корпус 5 механизма синхронизации зажимных рычагов установлен на цилиндрической части корпуса 9 с возможностью поворота и снабжен фиксатором выполненным в виде подпружиненного плунжера 25, контактирующего с лунками 26, 27 выполненными на наружной цилиндрической поверхности стойки корпуса 9 под углом 180 град друг к другу. На верхнем конце вала 15 установлены упоры 29 управляющие автоматическим циклом работы схвата.
Работает схват следующим образом. При подаче сжатого воздуха в рабочую полость Г поворотного механизма шток – рейка 11 перемещается вправо и вращает шестерню 14 вместе с валом 15 и закрепленным на нем поворотным рычагом 16, который взаимодействует со скалками 19, 20, а последние посредствам вилок 23, 24 поворачивает зажимных рычаги 1, 2 зажимающие заготовку 30. В это время поворотный корпус 5 остается неподвижным, поскольку удерживается от поворота фиксирующим плунжером 25. После зажима рычагами 1, 2 заготовки 29 движение штока – рейки 11 продолжается, но поскольку зажимные рычаги 1, 2 дальше двигаться не могут, то система включающая пальца 23, 24 вилки 21, 22, скалки 19, 20, 17, 18. рычаг 16, вал 15 и шестерню 14 превращается в единое целое со стойкой корпуса 9 и последняя, выдавливая плунжерный фиксатор 25, поворачивается вместе с заготовкой 29 зажатой рычагами 1, 2 на угол 180 град, после чего фиксатор 26 входит в лунку 27 в стойке корпуса 9. Для разведения зажимных рычагов 1, 2 и освобождения заготовки 26 сжатый воздух подается в рабочую полость Д поворотного механизма схвата. При дальнейшем движении штока – рейки 11 происходит поворот схвата в противоположном направлении и его возврат в исходное положение, после чего фиксатор 25 вновь входит в лунку 26 и фиксирует положение корпуса 9.

Рис 15Рис. 15. Конструкция схвата манипулятора, позволяющего выполнять его      дополнительное осевое перемещение с транспортируемой деталью.

         На Рис. 15 показана конструкция схвата, исполнительный механизм которого содер-жит устройство позволяющее выполнять его дополнительное осевое перемещение с транспортируемой деталью. Он содержит корпус 1 пневмоцилиндра, в котором размещены поршень 2 со штоком 3, проходящим внутри штока 4 поршня 5, при этом, на переднем конце штока 4 закреплен кронштейн 22, на котором шарнирно установлены Г – образные зажимные рычаги 7 и коромысла 6, образующие вместе с губкой 8, механизм параллелограмма, привод которого осуществляется посредствам шарнирного соединения ведущих плеч рычагов 7 с передним концом штока 3. Между поршнями 2 и 5 расположена рабочая полость 9 пневмоцилиндра, а между поршнем 5 и крышкой 10 корпуса 1 рабочая полость 11. Между крышкой 12 и поршнем 2 установлена пружина 13, которая служит для возврата в исходное положение поршней 2 и 5. Внутри корпуса 1 пневмоцилиндра расположено устройство для регулирования углового положения схвата относительно его продольной оси, а также, величины дополнительного осевого перемещения. Оно состоит из стержня 14, с одной стороны соединенного посредствам пальца 15 со штоками 3 и 4, а с другой стороны имеющего резьбовой конец с лысками, находящимися в постоянном контакте с поперечным пазом 21 фланца 17, закрепленного на крышке 12, при этом, гайка 20, установленная на резьбовом конце стержня 14, находится в постоянном контакте с ответной поверхностью отверстия гильзы 16. Наличие в крышке 12 пазов 19, в которых установлены винты 18 крепления фланца 17, позволяет за счет его углового перемещения вокруг продольной оси пневмоцилиндра осуществлять соответствующую угловую регулировку положения схвата, при этом вращение передается посредствам контакта паза 21 с лысками стержня 14 и пальца 15 со штоком 4 и кронштейном 22. Пазы 19 позволяют осуществлять регулировку углового положения схвата относительно продольной оси в диапазоне ± 45° Регулировка величины дополнительного осевого перемещения схвата осуществляется вращением гильзы 16, что приводит за счет наличия гайки 20 на резьбовом конце стержня 14 и лысок на нем, контактирующих с пазом 21 фланца 17 к осевому перемещению стержня 14, и как следствие, к изменению расстояния между пальцем 15 и крышкой 12 корпуса 1. Поскольку исходное положение штока 4, на котором посредствам кронштейна 22 установлен схват, определяется положением пальца 15 по отношению к крышке 12 корпуса 1 пневмоцилиндра, то изменение расстояния от него до крышки 12, приводит к изменению величины хода поршня 5, выполненного за одно целое со штоком 4, и соответственно изменению дополнительного осевого перемещения схвата.

        Работает схват следующим образом. В исходном положении оба поршня 2 и 5 выдвинуты вперед пружиной 13, а губки 8 схвата разведены. Для захвата детали в рабочую полость 9 подается сжатый воздух, при этом поршень 2 перемещается относительно поршня 5 и через шток 3 и рычаги 7 приводит в движение губки 8, которые зажимают деталь. При подаче воздуха в полость 11 происходит соединение поршней 2 и 5 в единый сборный поршень, который при этом втягивается в корпус 1 пневмоцилиндра, что приводит к осевому перемещению схвата с зажатой деталью, максимальная величина которого определяется расстоянием между верхней плоскостью поршня 2 и нижней плоскостью крышки 12, а также высотой пружины 13 в сжатом состоянии. После перемещения манипулятором схвата с зажатой деталью в рабочую зону оборудования, подается команда на разжим схвата, при этом воздух из полости 11 сбрасывается в атмосферу и поршни 2 и 5 под действие пружины 13 выдвигаются из корпуса 1 пневмоцилиндра, перемещая при этом в осевом направлении схват с зажатой деталью, после чего воздух сбрасывается из полости 9 и пружина 13 возвращает поршень 2 в исходное положение, при этом губки 8 разжимаются и освобождают перенесенную манипулятором деталь. После этого, манипулятор возвращается в исходное положение, при этом губки схвата находятся в разведенном положении и готовы к зажиму новой детали.

  Конструкция схвата для зажима заготовки прямоугольной формы обеспечивающего ее центрирование после зажима.

       На Рис. 16 показана конструкция схвата для зажима заготовки прямоугольной формы обеспечивающего ее центрирование после зажима.. Он содержит зажимные губки 2 и 3, свободно посаженные на полой направляющей 4, внутри которой размещается пружина 5, концы которой закреплены на осях 6 и 7, установленных в пазах 8 и 9, выполненных в направляющей 4, а их концы закреплены в зажимных губках 2 и 3, а также приводной электромагнит 10, на якоре 11 которого смонтирован блок 12, кинематически соединенный посредствам троса 16 с блоком 13 шарнирно установленным на противоположном конце направляющей 4. Концы 14 и 15 троса 16, охватывающего блоки 12 и 13 закреплены на соответствующих зажимных губках 2 и 3. Схват снабжен устройством для центрирования (самоустановки) зажимных губок 2 и 3 относительно боковых поверхностей зажимаемой заготовки прямоугольной формы, основным элементом которого является установленная между зажимными губками 2 и 3 на наружной поверхности направляющей 4 пружина сжатия 17, торцы которой через шайбы 18 и 19 контактируют с внутренними заплечиками стаканов 20, 21.
Работает схват следующим образом. В исходном положении электромагнит 10 включен и зажимные губки 2 и 3 разведены. При опускании схвата для захвата заготовки электромагнит 10 выключается и зажимные губки 2 и 3 начинают за счет наличия уста-новленного на блоках 12 и 13 троса 16 равномерно зажимать заготовку 22 с усилием пружины 5. В случае несимметричного расположения заготовки относительно вертикальной оси схвата, одна зажимная губка останавливается (например, губка 2) и усилие пружины 5 начинает через трос 16 и шайбу 19 передаваться пружине 17, вызывая ее сжатие на величину а – смещения заготовки 20 относительно оси схвата. Одновременно ослабление троса 16 при перемещении блока 12 влево выбирается пружиной 5, которая поджимает зажимную губку 3 к заготовке 22, в результате происходит проворот блоков 12 и 13 и заготовка 22 равномерно зажимается с обоих сторон губками 2 и 3. При подъеме груза усилие сжатия пружины 17 передается через шайбу 19 на зажимную губку 3, которая смещается вправо до упора шайбы 19 в заплечик стакана 21, при этом блоки 12 и 13 поворачиваются в обратном направлении центрируя заготовку 22 относительно оси схвата.

Рис 17 Конструкция схвата для деталей сложной формы

             На Рис 17 показана конструкция схвата для деталей сложной формы. Он содержит закрепленную на руке манипулятора опорную плиту 1 с ложементами 2 и 3 для базирования зажимаемой детали 17, силовой блок, состоящий из двух гидроцилиндров 4 и исполнительный механизм схвата, выполненный в виде сдвоенного шарнирного многозвенника с зажимными губками 10. Каждый шарнирный многозвенник состоит из тяги 6 шарнирно соединенной посредствам осей 7 со штоком 5 гидроцилиндра 4 и ведущим плечом двуплечего рычага 8, который посредствам оси 7 шарнирно установлен на плите 1, а на его ведомом плече посредствам оси 12 шарнирно установлена зажимная губка 10, ведущее плечо которой с помощью оси 13 соединено с коромыслом 9, которое шарнирно установлено на плите 1 с помощью оси 11. Плита схвата 1 с помощью болтов 14 закреплена на кронштейне 15, который посредствам своего фланца 16 монтируется на руке манипулятора (рука манипулятора на Рис 17 не показана)

             Работает схват следующим образом. Перед захватом детали схват подводится манипулятором таким образом, чтобы рабочие поверхности базирующих ложементов 2 и 3 совпадали с соответствующими поверхностями детали 17, после чего масло под давлением подается в поршневые полости силовых гидроцилиндров 4, в результате чего их штоки 5 выдвигаются. Это перемещение штоков с помощью тяг 6 преобразуется в качательное движение двухплечих рычагов 8, которые на осях 7 поворачиваются навстречу друг другу. Такое движение рычагов 8 приводит к тому, что зажимные губки 10 начинают совершать сложное движение, которое состоит из переносного вращательного движения вместе с рычагами 8 и относительного качательного движения, сообщаемого им за счет шарнирного соединения их ведущих плеч с коромыслами 9. В результате этого, зажимные губки 10 также поворачиваются навстречу друг другу, что в конечном итоге приводит к зажиму детали 17. После этого деталь 17 переносится манипулятором в требуемую позицию, где устанавливается, после чего про-изводится разжим схвата, для чего масло под давлением подается в штоковые полости силовых гидроцилиндров 4, их штоки 5 втягиваются и возвращают исполнительный механизм схвата вместе с зажимными губками 10 в исходное положение.
В ряде случаев для повышения производительности создаваемого роботизированного комплекса оборудования, особенно при сборке простых соединений в массовом количестве, возникает необходимость одновременной установки нескольких деталей. В этом случае автоматический манипулятор оснащается многоместным схватом.

Рис 18 Конструкция трехместного схвата для малогабаритных
деталей прямоугольной формы.

            На Рис 18 показана конструкция трехместного схвата для малогабаритных деталей прямоугольной формы. Он содержит два разнонаправленных пневмоцилиндра 1, на штоках 2 которых установлены возвратные пружины 3, концы которых расположены в проушинах 4 кронштейнов 7 и 7а, причет одна проушина 4 каждого кронштейна жестко крепится на штоке 2, а вторая установлена свободно, что позволяет штоку 2 поступательно перемещаться в отверстии этой проушины. На опорной поверхности обоих кронштейнов выполнены пазы 8, в которых посредствам вставок 9 крепятся зажимные зубки 10 и 11 с возможностью регулировки расстояния между ними.
Работает схват следующим образом. Для зажима заготовок 13 сжатый воздух из поршневых полостей пневмоцилинлдров 1 сбрасывается в атмосферу, при этом возвратные пружины 3 заставляют поршни вместе со штоками 2 втягиваться в корпус пневмоцилиндра и при этом перемещать кронштейны 7 и 7а вместе с зажимными губками 10 и 11 навстречу друг другу, что приводит к их сведению и зажиму заготовок 13. Для освобождения заготовок 13 зажимные губки разводятся для чего сжатый воздух подается в поршневые полости пневмоцилиндров, это приводит к тому, что поршни, преодолевая усилие пружин 3, вместе со штоками 2 выдвигаются из пневмоцилиндров и возвращают кронштейны 7 и 7а с зажимными губками 10 и 11 в исходное разведенное положение. Для захвата более трех заготовок число зажимных губок 10 и 11может быть увеличено, при этом они крепятся аналогичным образом, также как выполняется регулировка расстояния между ними.

Рис 19 Конструкция многоместного схвата для коротких валиков.

        На Рис 19 показана конструкция многоместного схвата для коротких валиков. Он содержит установленный на руке робота 4 кронштейн 1 с жестко прикрепленными к нему боковыми планками 2 и торцевой планкой 3, образующими прямоугольную рамку в которой расположены неподвижные зажимные губки 5 с призматическими поверхностями 6, закрепленные в прямоугольных пазах 7 боковых планок 2 и подвижные зажимные губки выполненные в виде комплектов роликов 9 установленных с зазором на осях 10 и имеющих возможность взаимодействия с наклонными планками 11, установленными на осях 12, при этом между роликами 9 установлены втулки 13, а между крайними роликами 9 и боковыми планками 2 втулки 14. В корпусе схвата установлен ползун 15 выполненный в виде рейки с пазами 16, в которые входят нижние концы планок 11, при этом левый конец ползуна 15 расположен в направляющем пазу 17 кронштейна 1, а правый конец имеет выступ, в котором закреплен палец 18, входящий в отверстие направляющей втулки 19 закрепленной в торцевой планке 3 корпуса схвата. Левый конец ползуна 15 выполнен в виде вилки 20, продольный открытый паз 21 которой охватывает штангу 23, установленную в отверстии кронштейна 1 с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и подпружиненную пружиной 24, усилие которой регулируется винтом 25, а в резьбовое отверстие на нижнем торце штанги 23 установлен с возможностью регулировки упор 27, положение которого фиксируется контргайкой 28. Кроме того в проушинах вилки 20 ползуна 15 выполнен, контактирующий с осью 26, фигурный паз 22, который имеет вертикальный участок а и наклонный б

       Работает схват следующим образом. В исходном положении он располагается над деталями 29 находящимися в кассете, его опорные пластины наклонены под углом 3 – 5 град к вертикальной оси, а штанга 23 пружиной 24 смещена в крайнее нижнее положение таким образом, что ось 26 находится на вертикальном участке а паза 22 ползуна 15. Для захвата деталей 29 схват опускается вниз, при этом упор 27 проходит мимо кассеты с деталями, а детали 29 свободно входят в просвет между призматическими поверхностями 6 неподвижных зажимных губок 5 и роликами 9, которые при этом слегка поворачиваются на осях 10, чему не препятствуют пластины 11 (механизм зажима деталей, состоящий из роликов 9 и пластин 11 работает по принципу ролико – клинового механизма). Затем выполняется подъем схвата при котором детали 29 воздействуют на ролики 9 в обратном направлении, что за счет наличия наклоненных под углом трения пластин 11 приводит к заклиниванию деталей роликами. В таком положении схват с зажатыми деталями переносится в рабочую зону станка, где опускается до касания упора 27 о поверхность базовой детали 30, что приводит к сжатию пружины 24 и утопанию штанги 23 в отверстии кронштейна 1. В результате этого палец 16 перемешается вверх и переходит из вертикального участка а паза 22 в его наклонный участок б, смещая при этом ползун 15 влево, а его пазы 16 поворачивают пластины 11 на оси 12 по часовой стрелке, заставляя их занять вертикальное положение, благодаря чему ролики 9 уже не контактируют с деталями 29 и в свою очередь поворачиваются на осях 10. Это приводит к тому, что детали 29 под собственным весом опускаются в отверстия базовой детали 30, а освободившейся схват выносится роботом из рабочей зоны станка.

Вакуумные схваты

           Вакуумный схват состоит из присоски или комплекта присосок, каждая из которых закреплена на штанге, установленной в кронштейне на руке манипулятора с возможностью осевого перемещения, при этом внутренняя полость вакуумной присоски, контактирующая с заготовкой, соединяется с источником разряжения (вакуумным насосом или эжекторным устройством). Благодаря простоте конструкции вакуумный схват, после механических схватов, наиболее широко используется в автоматических манипуляторах и промышленных роботах. Широкое применение схваты этого типа находят, прежде всего, при транспортировании плоских заготовок из листа. Однако существует ряд конструктивных схем вакуумных схватов позволяющих осуществлять зажим и транспортирование заготовок и деталей имеющих неплоскую форму.

Рис 20 Конструкция вакуумного схвата в котором вакуум создается без использования внешних источников

          Существенное упрощение конструкции вакуумного схвата может быть достигнуто при создании вакуума во внутренней полости присоски без сторонних источников. Пример конструкции такого вакуумного схвата показании на Рис 20. Он содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра и укрепленный на подвижном в вертикальном направлении держателе 2 и оснащенный присоской 4 закрепленной на его нижнем конусном конце с помощью гайки 3, а в его центральном отверстии установлена штанга 5, цилиндрическая часть 6 которой зафиксирована относительно корпуса 1 посредствам пружины сжатия 7 и шайбы 8. Кроме того на штанге 5 выполнены цапфы 11, посредствам которых она шарнирно соединена с вилкой 10 двуплечего рычага 9, противоположное плечо которого с помощью ролика 13 может взаимодействовать с упором 14. В штанге 5 выполнено центральное отверстие 15, которое через обратный клапан 16 соединено с внутренней полостью присоски 4. В верхней части штанги 5 установлена плоская пружина 17, контактирующая с шариком 20 и внутренним краем стакана 18, поджатого пружиной 19. Стакан 18 удерживается на штанге 5 при помощи штифта 21, будучи при этом подвижным в осевом направлении.
Работает схват следующим образом. При движении держателя 2 вниз присоска 4 соприкасается с заготовкой 22 и одновременно ролик 13 рычага 9 начинает взаимодействовать с упором 14. При дальнейшем движении держателя 2 вниз на расстояние h присоска 4 упираясь в заготовку 22 деформируется, при этом воздух находящийся в ее внутренней полости удаляется в атмосферу через отверстие и разгрузочный клапан поднимая его шарик 20. Одновременно корпус 1 опускается на расстояние h1 и поворачивает рычаг 9, который, взаимодействуя посредствам вилки 10 с цапфами 11 со штангой 5, опускает последнюю на расстояние h2, вдвигая ее в полость присоски 4 и сжимая пружину 7. В результате этого вилка 10 рычага 9 переместится на величину h = h1 + h2. В конце хода держателя 2 обратный клапан 16 закрывается. Затем держатель 2 двигается вверх и штанга 5 под действием пружины 7 выводит свою цилиндрическую часть 6 из внутренней полости присоски 4, создавая в ней еще большее разряжение, и увеличивая тем самым усилие захвата заготовки 22. Далее штанга 5, продолжая движение вместе с держателем 2, окончательно выходит из внутренней полости присоски 4 и удерживается от выпадания шайбой 8, создавая при этом максимальное разряжение во внутренней полости присоски 4. Сброс заготовки 22 осуществляется при взаимодействии стакана 18 с упором 23, что приводит к тому, что плоская пружина 17 смещает шарик 20, соединяя, таким образом, внутреннюю полость присоски 4 с атмосферой через отверстие 15 в штанге 5

Рис 21 Конструкция вакуумного схвата со встроенным устройством, позволяющим компенсировать погрешность положения заготовки при ее заборе из стопы.

         При захвате заготовки присоска вакуумного схвата, в отличие от механического схвата, не обеспечивает ее центрирование относительно оси схвата. Поэтому при использовании вакуумного схвата вносимая им погрешность накладывается на точности установки заготовки в приспособление манипулятором, что является существенным недостатком данного типа схвата. Для компенсации погрешности исходного положения заготовки переносимой вакуумным схватом в его конструкцию вводятся дополнительные устройства. На Рис 21 показана конструкция вакуумного схвата со встроенным устройством, позволяющим компенсировать погрешность положения заготовки при ее заборе из стопы. Он содержит вакуумную головку 1, на которой установлена сборная подвижная втулка 2, поджатая пружиной 3 к регулируемому упору 4, закрепленному на выступе 6 головки, таким образом, что его гладкая часть расположена в пазу 5 втулки 2, что исключает поворот последней вокруг вертикальной оси (наличие упора 4 также позволяет регулировать величину хода втулки 2 относительно нижнего торца 7 вакуумной головки 1 в зависимости от высоты транспортируемой детали 8). В нижней части втулки 2 выполнен кольцевой паз 9, соединенный посредствам полости 10 и канала 11 с источником вакуума, в котором установлена подвижная в осевом направлении шайба 12 с внутренней конической поверхностьюностью13, посредствам которой она взаимодействует с тремя зажимными элементами 14 расположенными в радиальных пазах 15, выполненных во втулке 2. Вакуумная головка, снабженная двумя каналами 16 и 17 для подвода вакуума, имеет цилиндрическую форму и посредствам уплотнительных колец 18 находится в постоянном герметичном контакте с центральным отверстием 2, а ее нижний конец 21 выполнен конусным и может контактировать с ответными наклонными поверхностями 22 зажимных элементов 14. На нижнем торце втулки 2 закреплена крышка 19 с отверстиями 20, которая ограничивает нижнее положение шайбы 12
Работает схват следующим образом. Перед захватом детали 8 схват, закрепленный на руке манипулятора, устанавливается на деталью 8, при этом отверстия 16 и 17 вакуумной головки соединены с атмосферой, а шайба 12 лежит на поверхности крышки 19.Далее осуществляется опускание схвата, которое продолжается до упора нижнего торца крышки 19, закрепленной на втулке 2 в базовую деталь 23, после чего втулка 2 останавливается, а вакуумная головка 1 продолжает двигаться вниз, пока ее нижний торец 7 не коснется верхней поверхности детали 8. Одновременно с этим скосы 21 вакуумной головки 1 взаимодействуют с наклонными поверхностями 22 зажимных элементов 14 перемещая их от центра к периферии. Затем через канал 16 в вакуумной головке создается вакуум и она производит захват детали 8. После этого схват с удерживаемой деталью 8 рукой манипулятора поднимается вверх, при этом втулка 2 остается на месте до тех пор, пока упор 4 не подойдет к выступу 5 втулки 2, после чего она начинает перемещаться вверх вместе с вакуумной головкой 1. Далее с источником вакуума соединяется канал 17, в результате чего посредствам полости 10 и канала 11 вакуум создается в кольцевом пазу 9 и шайба 12 под действием атмосферного давления действующего на ее нижнюю поверхность поднимается вверх и своей конусной поверхностью воздействуя на зажимные элементы 14, заставляет их перемещаться в радиальных пазах 15 втулки 2 от периферии к центру. Затем связь вакуумной головки 1 через канал 16 с источником вакуума прекращается, деталь 8 освобождается и ее положение в горизонтальной плоскости центрируется зажимными элементами 14 относительно вертикальной оси схата. После этого вакуумная головки 1 снова соединяется с источником вакуума через канал 16 и происходит захват детали 8 находящейся в строго ориентированном положении. В этом положении деталь, зажатая в схвате,           переносится манипулятором в требуемую позицию и укладывается в технологическое приспособление.

Рис 22 Конструкция многоместного вакуумного схвата для заготовок имеющих криволинейную форму.

          На Рис 22 показана конструкция многоместного вакуумного схвата для заготовок имеющих криволинейную форму. Он содержит корпус 1 с установленными в нем телескопическими штангами 2, в каждую из которых входит полый цилиндр 3, а в него в свою очередь – цилиндр 4, при этом оба цилиндра имеют кольцевые проточки 6 с установленными в них эластичными оболочками 7, а в верхней части цилиндра 2 установлена крышка 5 с отверстием для подвода сжатого воздуха. Ширина проточек 6 и оболочек 7 такова, что сила трения каждой оболочки 7с сопрягаемым звеном при подаче сжатого воздуха превышает силу давления действующую этот цилиндр, а также силу создаваемую пружиной 8 и силу тяжести части веса захватываемой схватом заготовки, приходящуюся на данную штангу. Проточки 6 соединены каналами 9 с внутренней полостью цилиндра. В нижней части цилиндра 4 установлен шаровый шарнир 10, удерживаемый от самопроизвольного поворота крышкой 11, а на шарнире 10 установлена насадка 12 с присоской 13. В насадке 12 выполнено вертикальное отверстие 18 соединяющее ее через внутренние полости цилиндров штанги с подводом сжатого воздуха и горизонтальная ступенчатое отверстие в котором размещен эжектор 14 с отверстием 17, образующий эжекторную камеру 16, соединенную посредствам отверстия 15 с вертикальным отверстием 18 насадки, а с помощью отверстия 19 с внутренней полостью присоски 13.
Работает схват следующим образом. Первоначально схват устанавливается на заготовку 29 имеющую криволинейную форму и прижимается к ней, в результате чего при-соски 13 поворачиваются на шарнирах 10, а штанги 2, которые соприкасаются с выпуклой поверхностью заготовки 20, преодолевая усилие пружин 8, утапливаются, в результате чего, присоски схвата копируют форму заготовки. После этого, через отверстие в крышках 5 подается сжатый воздух и оболочки 7 раздуваются, фиксируя положения занятые цилиндрами штанг 2, а сжатый воздух через отверстия шарнира 18 и 15 поступает в эжектор 14, в результате чего в эжекционной камере 16 создается разряжение, которое благодаря наличию в шарнире отверстия 19 создается и во внутренней полости присоски 13, что обеспечивает удержание заготовки 20. Далее захваченная схватом заготовка 20 переносится манипулятором в требуемую позицию. Для освобождения заготовки подача сжатого воздуха в отверстие крышек 5 прекращается, что приводит к исчезновению вакуума во внутренних полостях присосок 13.

Рис 23 Вакуумный схват разряжение в камере которого создается вращающимся вихревым потоком воздуха

        Для создания повышенного разряжения в рабочей камере вакуумной присоски ис-пользоваться струйный эффект, порождаемый вращающимся потоком воздуха. На Рис. 23 показана конструкция вакуумного схвата манипулятора, обеспечивающего повышенную степень разряжения воздуха при захвате плоской заготовки. Он состоит из полого корпуса 1, с полостью для подвода сжатого воздуха, установленного с возможностью вращения относительно центральной оси внутри корпуса 2, в котором выполнена вихревая камера 3, внутренняя поверхность которой образована внутренними поверхностями полого корпуса 1 и насадки 4, жестко закрепленной на нижнем торце корпуса 1. Внутри вихревой камеры 3 на центральной оси установлен вращающийся ротор 5, в ниж-ней части которого выполнено монтажное кольцо 6, соединенное с валом ротора, в пазах которого установлены направляющие ребра 7, закрепленные в нижней части посредствам втулки 8. В свободном пространстве полого корпуса 1 направляющие ребра 7, повторяющие форму внутренней поверхности корпуса 1 и насадки 4 обеспечивают получение радиального зазора 9 в полой вихревой камере 3, что позволяет создать направленный вихревой поток воздуха и эффективно использовать его энергию для создания разряжения в вакуумной зоне схвата. В верхней части корпуса 2 закреплен кожух 10, внутренняя поверхность которого совместно с наружной поверхностью полого корпуса 1 образует кольцевую камеру нагнетания 11, соединенную с полостью вихревой камеры 3 тангенциальными отверстиями 12, выполненными в боковой поверхности корпуса 1. В верхней части корпуса 1 выполнен хвостовик 13, предназначенный для крепления схвата к приводному валу, обеспечивающему вращение полого корпуса 1 с насадкой 4, что позволяет создать направленный вихревой поток за счет тангенциальной подачи рабочей среды (воздуха) в полость вихревой камеры 3 с последующим его усилением в зазоре 9 при вращении вихревой камеры. В основании корпуса 2 установлен диск 14 с центральным отверстием 15 на боковой конической поверхности которого выполнены пазы, образующие совместно с торцевой конической поверхностью корпуса 2 эжекционные каналы, уменьшающиеся по высоте от центра к периферии, за счет чего обеспечивается создание дополнительной разряжения воздуха в центральном отверстии 15 и тем самым увеличение усилия захвата детали 17. Для обеспечения вращения полая вихревая камера 3 установлена на подшипниках 18, между внутренними кольцами которых установлена распорная втулка 20, а ротор 5 установлен посредствам подшипников 22, фиксируемых гайкой 23, крышкой 24 и втулкой 25. Для подвода сжатого воздуха в кольцевую камеру нагнетания 11, в кожухе 10 выполнено отверстие 26.
Работает схват следующим образом. При подаче сжатого воздуха в отверстие 26, через кольцевую камеру нагнетания 11 в вихревую камеру 3 образуется вихревой поток под действием воздуха проходящего по тангенциальным отверстиям 12. Вихревой поток раскручивает ротор 5 с направляющими ребрами 7 и создает направленное движение воздуха по всей длине зазора 9 в вихревой камере 3, что обеспечивает создание направленного вихревого потока, позволяющего использовать дополнительную составляющую его тангенциальной скорости, что усиливает степень разряжения воздуха в приосевой зоне схвата. При этом усиливается скорость истечения воздуха через эжекционные каналы 16 в атмосферу, что увеличивает степень разряжения воздуха в центральном отверстии 15 диска 14, соответствующего опорной поверхности схвата, контактирующей с захватываемой заготовкой. Таким образом, вакуумный схват развивает увеличенное усилие захвата заготовки по сравнению с его традиционной схемой.

Магнитные и электромагнитные схваты.

         Магнитные схваты создают усилие необходимое для удержания переносимого предмета за счет действия магнитных сил, которые создаются либо постоянными, либо электрическими магнитами. Поэтому схваты такого типа могут быть использованы для работы только с магнитными материалами и прежде всего со стальными заготовками и деталями, что естественно сужает область их применения по сравнению с механическим и вакуумными схватами, но зато магнитные сваты, обладая более высокой жесткостью, чем вакуумные из – за отсутствия присосок, позволяют повысить точность позиционирования переносимого предмета, и могут работать без дополнительных устройств с заготовками имеющими сквозные отверстия, но они требуют включения в конструкцию схвата дополнительных устройств, для разъединения постоянного магнита с переносимым предметом.

Рис 24 Конструкция магнитного схвата с приводным устройством для сбрасывания переносимой манипулятором листовой заготовки

          На Рис 24 показана конструкция магнитного схвата с приводным устройством для сбрасывания переносимой манипулятором листовой заготовки. Он содержит закрепленный на руке робота 1 пневмоцилиндр 2, поршень 5 которого поджатый пружиной 6 выполнен за одно со штоком 7, который жестко соединен с траверсой 8, шарнирно соединенной посредствам осей 9 и 10 с губками 3 и 4 схвата, при этом на верхней губке 3 установлен отсекатель 11 и боковыми пластинами 12 и 13 из немагнитного материала, например текстолита, в которых выполнены окна В, а на нижней губке 4 смонтирована планка 14, на которой с возможностью самоустановки смонтированы на подвесах 15 магниты 16 и демпферы 17, выполненные например из мягкой резины. На подвеске 15 установлены тонкие шайбы 18 число и толщина которых зависит от грузоподъемности магнитов, а отсекатель 11 подпружинен относительно планки 14 пружиной 19, при этом величина хода зубок 3 и 4 схвата регулируется упором 20.
Работает схват следующим образом. При разжатых губках поршень 5 находится в крайнем правом положении, а магниты 16 находятся ниже рабочей поверхности Г отсекателя 11. При опускании руки 1 робота магниты 16 схвата, благодаря демпферам 17 установленным на подвесах 15, мягко касаются подлежащей переносу листовой заготовки 21 и захватывают ее, а затем рука манипулятора переносит заготовку в нужную позицию. Для отделения заготовки от магнитов в поршневую полость пневмоцилиндра 2 подается сжатый воздух, и поршень 5 вместе со штоком 7 перемещается влево, сжимая при этом пружины 6 и 19 и посредствам траверсы 8 начинает сводить губки до момента их касания упора 20, при этом рабочие поверхности Г пластин 12 и 1 3 отсекателя 11 воздействуя на заготовку 21 сбрасывают ее с магнитов 16 схвата.

            Электромагнитные схваты в отличие от схватов с постоянными магнитами несколько сложнее, но обладают рядом преимуществ, поскольку могут создавать гораздо большую силу для захвата ферромагнитных предметов различной формы и при отключении электрического тока подаваемого на катушку электромагнита легко без дополнительных устройств освобождают удерживаемый предмет.

Рис 25 Конструкция электромагнитного схвата позволяющего производить забор заготовок расположенных в кассете непараллельно горизонтальной
плоскости, а после забора выравнивать ее положение.

             На Рис 25 показана конструкция электромагнитного схвата позволяющего производить забор заготовок расположенных в кассете непараллельно горизонтальной плоскости, а после забора выравнивать ее положение. Он содержит захватный орган 1 с катушкой индуктивности 2, который закреплен на штоке 3 пневмоцилиндра посредствам опоры 4, сферическая поверхности которой контактирует с ответной сферической поверхностью гайки 5, образуя сферический шарнир. Положение гайки 5 фиксируется контргайкой 6, а хвостовик опоры 4, крепится в отверстии штока 3 с помощью штифта 7. На нижней рабочей поверхности 9 захватного органа 1 закреплена пластина 8 из немагнитного материала. Корпус 10 пневмоцилиндра закреплен на плите 12, на которой также расположены пальцы 13 с коническими концами и датчики положения 14. Шток 3 пневмоцилиндра выполнен за одно с поршнем и поджат пружиной 16. Пневмоцилиндр жестко крепится на руке робота посредствам клеммного соединения. Для подвода сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра в его корпусе предусмотрен штуцер 15.
Работает схват следующим образом. Для захвата заготовки схват опускается пневмоцилиндром закрепленным на руке робота на стопу заготовок находящихся в кассете и расположенных с отклонением от параллельности к горизонту. В конце опускания штока 3 пневмоцилиндра захватный орган 1 своей рабочей поверхностью 9 ложится на поверхность верхней заготовки 17 в стопе, а за счет сферического шарнира состоящего из опоры 4 и гайки 5 полностью прилегает к ней (см. Рис. 25а). После этого на катушку индуктивности 2 подается напряжение и происходит захват верхней заготовки 17 и далее сжатый воздух через штуцер 15, установленный в корпусе 10 пневмоцилиндра подводится в его штоковую полость что приводит у подъему поршня со штоком 3 (пружина 16 при этом сжимается) вместе со схватом и верхней заготовкой 17 прижатой магнитными силами к рабочей поверхности 9 захватного органа 1. При подходе к крайнему верхнему положению заготовка 17 вступает в контакт с пальцами 13, конические концы которых выравнивают ее положение в пространстве, при этом захватный орган 1 поворачивается относительно вертикальной оси благодаря наличию сферического шарнира, образованного опорой 4 и гайкой 5. В крайнем верхнем положении захватный орган 1 с заготовкай 17 упирается в нижнюю плоскость плиты 15 и занимает вместе с ней горизонтальное положение, о чем подается соответствующая команда датчиками 14 (см. Рис. 25б) и рука робота перемещает схват вместе с удерживаемой заготовкой в требуемую позицию, а затем воздух из штоковой полости пневмоцилиндра сбрасывается в атмосферу и шток 3 вместе с захватным органом 1 и заготовкой 17 опускается вниз, при этом последняя укладывается на базовую плоскость приспособления. После этого прекращается подача напряжения не катушку индуктивности 2 и заготовка 17 освобождается.

Пневматические схваты

      Пневматические схваты содержат расширяющиеся или изгибающиеся захватные элементы, выполненные в виде камер из эластичного материала, например резины, изменение размера (объема) которых, при подаче в их внутреннюю полость сжатого воздуха, обеспечивает зажим детали. Вместо камер из эластичного материала пневматические схваты могут оснащаться упругими пластинами, которые под действием струи сжатого воздуха меняют свое положение и таким образом фиксируют деталь в схвате. Преимуществами пневматических схватов являются:
− возможность захвата предметов практически любой формы и размеров,
− возможность захвата нежестких предметов,
− отсутствие подвижных быстроизнашиваемых соединений,
− отсутствие необходимости в приводе в виде пневмо – гидроцилиндров, пневмо – гидроповротников, электродвигателей и гидромоторов.
Недостатками пневматических схватов являются:
− низкая точность базирования предмета зажатого в схвате,
− невысокое быстродействие схвата.
− сложность изготовления эластичных зажимных элементов в условиях неспециализированного производства.

Рис 26 Конструкция пневматических схватов c зажимными элементами в виде эластических цилиндрических камер

           На Рис 26 показана конструкция пневматичесих схватов c зажимными элементами, выполненными в виде эластичных цилиндрических камер. Пневматический схват, показанный на Рис 26а, предназначен для зажима предметов за наружную цилиндрическую поверхность. Он состоит из оправки 1, пневматической камеры 2, закрепленной во внутренней глухой полости оправки посредствам специальной накидной гайки, фиксирующей юбку камеры на нижнем торце оправки и шайбы 4 с винтом 5, фиксирующей дно камеры во внутренней полости. При подаче сжатого воздуха через отверстие а в оправке 1 в зазор между ее внутренней полостью и наружной поверхностью пневматической камеры 2, диаметральный размер последней уменьшается, что приводит к зажиму предмета по наружной цилиндрической поверхности. Пневматический схват, показанный на Рис 26б, предназначен для зажима предметов за внутреннюю цилиндрическую поверхность. Он состоит из оправки 1, пневматической камеры 2, юбка которой закреплена на оправке посредствам специальной накидной гайки 3, а дно с помощью шайбы 4 и винта 5. При подаче сжатого воздуха через отверстие а и систему сверлений в оправке1 в зазор между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью пневматической камеры 2, диаметральный размер последней увеличивается, что приводит к зажиму предмета по внутренней цилиндрической поверхности.

Рис 27 Конструкция пневматических схватов c эластичными зажимными элементами, в виде изгибающихся камер.

            На Рис 27 показана конструкция пневматического схвата c эластичными зажимными элементами, выполненными в виде изгибающихся камер. Он содержит основание 1, на котором закреплена базирующая призма 2, а также установлены два зажимных элемента 4 с эластичными изгибающимися камерами 5 (см. Рис. 27а). Подвод сжатого воздуха в эластичные изгибающиеся камеры осуществляется через ниппели 6, при этом эластичные камеры обхватывают и зажимают цилиндрическую заготовку 7. Изгиб эластичных камер в сторону заготовки обеспечивается их неравномерной жесткостью, для чего наружная сторона камеры выполнена гофрированной, а внутренняя гладкой (см. Рис.27б). Крепление камеры с основанию пневматического схвата обеспечивается посредствам опорных стаканов 4 которые прижимают камеру за утолщение юбки 3, а для подвода сжатого воздуха в опорном стакане предусмотрено резьбовое отверстие в которое устанавливается штуцер 6 (см. Рис. 27б).

Рис 28 Конструкция многоместного пневматического схвата c зажимными элементами в виде эластичных цилиндрических камер

          На Рис 28 показана конструкция многоместного пневматического схвата c комплектом зажимных элементов, выполненных в виде эластичных цилиндрических камер, позволяющих осуществлять захват деталей прямоугольной формы со ступенчатой верней плоскостью. Он состоит из плиты 1, жестко закрепленной на руке робота и корпуса 2 установленного с возможностью вертикального перемещения в центральном отверстии плиты 1, при этом в корпусе 2 выполнен вертикальный канал 3 и соединенная с ним горизонтальная система каналов 4 для подвода сжатого воздуха к захватным элементам, а также имеется система вертикальных расточек, расположенных в шахматном порядке в которых расположены пальцы 5. Каждый палец 5 имеет эластичную оболочку 6, образующую полость, которая посредствам канавки 7 и каналов 8 и 9 выполненных в пальце соединена с каналом 4 выполненном в корпусе 2.
Работает схват следующим образом. Корпус 2 схвата опускается на предмет 10 подлежащий захвату и его пальцы 5 встречаются с этим предметом, в результате чего часть из них упирается в его верхнюю ступенчатую поверхность и поднимается относительно корпуса 2 вверх таким образом, что проточка 7 рассоединяется с каналом 4 для подвода сжатого воздуха, в результате этого они уже не участвуют в захвате предмета 10 схватом. После окончания опускания корпуса 2 в вертикальный канал 3 подается сжатый воздух который по системе горизонтальных каналов 4 в корпусе 2, проточке 7 и каналам 8 и 9 в пальцах 5 попадает в полость между пальцем и эластичной оболочкой 6, которая при этом раздувается и предмет 10 оказывается зажатым между оболочками 6 пальцев 5.Далее зажатый схватом предмет переносится роботом в требуемую позицию.

Адаптивные схваты

         Рассмотренные конструкции схватов применяются в составе манипуляторов и промышленных роботов для транспортирования заготовок и деталей установка которых допускает погрешность 0, 5 – 2,0 мм, а для более точного их базирования в приспособлениях, в которые они устанавливаются, предусматриваются дополнительные элементы типа ловителей. Однако при выполнении ряда технологических операций, например сборки деталей, сопряжение поверхностей которых выполняется с зазорами 5 – 20 мкм, необходимо обеспечение точности их взаимного расположения в пределах 3 – 15 мкм, что невыполнимо без оснащения схвата дополнительными устройствами. В таком случае схват оснащается сканирующим устройством, осуществляющим после переноса детали в позицию сборки, автопоиск положения обеспечивающего совпадения ее спрягаемых поверхностей с ответными поверхностями базовой детали с требуемой точностью, обеспечивающей их собираемость. Такие схваты называются адаптивными, а оснащаться они могут сканирующими устройствами с механическим, пневматическим и электромагнитным приводом.огрешность 0, 5 – 2,0 мм, а для более точного их базирования в приспособлениях, в которые они устанавливаются, предусматриваются дополнительные элементы типа ловителей. Однако при выполнении ряда технологических операций, например сборки деталей, сопряжение поверхностей которых выполняется с зазорами 5 – 20 мкм, необходимо обеспечение точности их взаимного расположения в пределах 3 – 15 мкм, что невыполнимо без оснащения схвата дополнительными устройствами. В таком случае схват оснащается сканирующим устройством, осуществляющим после переноса детали в позицию сборки, автопоиск положения обеспечивающего совпадения ее спрягаемых поверхностей с ответными поверхностями базовой детали с требуемой точностью, обеспечивающей их собираемость. Такие схваты называются адаптивными, а оснащаться они могут сканирующими устройствами с механическим, пневматическим и электромагнитным приводом.

Рис 29 Конструкция адаптивного схвата с пневматическим сканирующим устройством.

            На Рис 29 показана конструкция адаптивного схвата с пневматическим сканирующим устройством. Он содержит закрепленный на руке манипулятора корпус 1 в полости которого размещена рамка 2 с плоским поршнем 3 внутри, имеющими возможность перемещения в двух перпендикулярных направления (рамка 2 в полости корпуса 1, а ползун 3 внутри рамки 2), а также штангу 5 установленную в трех подшипниках типа ШС расположенных: первый в отверстии поршня 3, второй в расточке перемычки 4 корпуса 1, а третий закреплен на торце корпуса 7 пневмоцилиндра в котором размещены подпружиненный пружиной 15 поршень 16 и шток 8. На последнем закреплена кулиса 9, шарнирно соединенная с ведущими двуплечими рычагами 10, которые вместе с тягами 11 шарнирно установлены на проушинах 18 корпуса 7 пневмоцилиндра, а также шарнирно соединены с четырьмя зажимными губками 12, расположенными равномерно по окружности. При этом проушины 18 корпуса 1 пневмоцилинлра 7 размещены в направляющих 19 корпуса 1 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, а на нижнем торце кулисы 1 закреплен досылатель 13, который состоит из полого корпуса 20, сверху закрытого крышкой 21, а с низу сферической опорой 22, а во внутренней полости корпуса 20 установлена пружина 24 и плунжер 23, верхний конец которого крепится на кулисе 9. На нижних торцах зажимных губок 12 выполнены сопла 30 связанные посредствам двух пар магистралей 31, 32 с противоположными полостями 25, 26 образованными корпусом 1 и рамкой 2 и полостями 27, 28 образованными рамкой 2 и плоским поршнем 3 (одна пара губок 12 связана магистралями с противоположным полостями 25 и 26, а вторая пара губок 12 аналогичным образом связана с полостями 27 и 28). Сжатый воздух подается в поршневую полость 16 пневмоцилиндра привода исполнительного механизма схвата (этот подвод на Рис 29 не показан), а также полости корпуса и рамки 25 – 28 через мембранные дроссели 29 по магистрали 33, а штокавая полость 17 пневмоцилиндра постоянно соединена с атмосферой.
Работает схват следующим образом. Для захвата детали 34 подлежащей сборке с базовой деталью 34 схват манипулятором устанавливается над ней, при этом, сжатый воздух подается в поршневую полость 16 пневмоцилиндра привода исполнительного механизма схвата, шток 8 которого выдвигается, вследствии чего с помощью рычагов 10, шарнирно связанных с кулисой 9 закрепленной на штоке 8 и тяг 11 зажимные губки 12 разводятся. Затем манипулятор опускает схват таким образом, чтобы деталь 34 оказалась между его зажимными губками 12, а досылатель 13 был уперт в верхний торец детали 34 и его пружина 15 была сжата на 2 /3 своего хода, после чего воздух из поршневой полости 16 пневмоцилтндра сбрасывается в атмосферу и поршень 14 вместе со штоком 8 под действием пружины 15 поднимается вверх и через шарнирно – рычажный исполнительный механизм схвата сводит зажимные губки 12, которые зажимают деталь 34. Далее манипулятор переносит схват с зажатой деталью 34 на позицию ее сборки с базовой деталью 35 и опускает их до контакта нижнего торца детали 34 с верхним торцем базовой детали 35. После чего включается сканирующий механизм который смещает деталь 34 в горизонтальной плоскости пока ее ось не совпадет , с необходимой для сборки точностью, с осью отверстия в базовой детали 34. При расположении детали 34, как показано на Рис 51, сопротивление истечению сжатого воздуха в сопле 30 правой зажимной губки 12 будет меньше, а в сопле 30 левой зажимной губки 12 больше, что бла-годаря наличию магистралей 31 и 32 приведет к росту давления воздуха в полости 26. В результате этого рамка 2 вместе с поршнем 3 начинает смещаться влево и это движение посредствам штанги 5 поворачивающейся в подшипниках 6, но в противоположном направлении, сообщается корпусу 7 пневмоцилиндра, проушины 18 которого при этом начинают перемещаются по координате Х в пазах 19 корпуса 1, а вместе с корпусом 7 в том же направлении перемещаются зажимные губки 12 с деталью 34. Аналогичное движение схвата с деталью 34 происходит в горизонтальной плоскости по координате Y, направлением и величиной которого управляют сопла 30 на второй паре зажимных губок 12. При совпадении осей собираемых деталей с точностью достаточной для их сборки, сопротивление истечению воздуха выходящего из противоположных сопел 30 выравнивается, что приводит к выравниванию давления воздуха в полостях 25 – 28 и процесс сканирования прекращается. В это время сжатый воздух подается в поршневую полость 16 пневмоцилиндра, что приводит к опусканию его штока 8 и раскрытию зажимных губок 12. В результате этого освободившаяся от зажима деталь 33 под действием пружины 15 досылателя 13 вводится в отверстие базовой детали 35. Далее свободный схват выводится манипулятором из зоны сборки.

Рис 30 Конструкция адаптивного схвата с электромагнитным сканирующим устройством.

            На Рис 30 показана конструкция адаптивного схвата с электромагнитным сканирующим устройством. Он содержит плиту 1, которая посредствам пластин 2 закреплена на руке 3 манипулятора, а в центральном отверстии плиты 1 установлен штанга 4, на нижнем конце которой закреплен схват, а верхний коней крепится к диску 5, имеющему три выступающих лепестка, разделенные пазами в форме секторов и подпружиненному к кольцу 6 посредствам трех пружин 7, а на самом кольце 6 равномерно по окружности расположены две группы электромагнитов 10 и 14, установленные в корпусах 8 изготовленных из диэлектрического материала, например текстолита. Якоря 9 электромагнитов 10 одной группы прикреплены к диску 6 и расположены внутри пружин 7, а к якорям прикреплены тросики 11, подпружиненные коническими пружинами 12 относительно корпусов 8 электромагнитов 10. Якоря 13 электромагнитов 14 другой группы подпружинены цилиндрическими пружинами 15 относительно кольца 6 и со стороны каждого электромагнита 14 соединены с наклонными к оси схвата тросиками 16, которые пропущены в отверстия полых стержней 17 и сквозь электромагниты 14. На верхних торцах стержней 17 установлены пьезоэлектрические кольца 18 соединенные с системой управления схватом, а обмотки электромагнитов 10 и 14 соединены с питающим напряжением. На нижнем конце штанги 4 установлен зажимной механизм 19 схвата, удерживающий деталь 20

         Работает адаптивный схват следующим образом. Манипулятор позиционирует схват с зажатой в нем деталью 20 над отверстием базовой детали 21 установленной в сборочном приспособлении, и затем сближает собираемые детали до соприкосновения их торцев. При совпадении осей вала 20 и отверстия в детали 21 происходит сборка. Если же оси собираемых деталей не совпадают, то при их контакте на устанавливаемую деталь 20 начинают действовать силы и изгибающие моменты, которые деформируют пружины. 7, 12 и 15, и возникающие при этом усилия воздействуют на пьезоэлектрические кольца 18, которые вырабатывают при этом электрические сигналы пропорциональные величине этих усилий. Эти электрические сигналы обрабатываются системой управления манипулятора, в результате чего на обмотки групп электромагнитов 10 и 14 подается напряжение соответствующей величины, что приводит к пропорциональному втягиванию их якорей 9 и 13, которые воздействуя на упругую систему разворачивают схват с деталью 20. Например при включении обмотки электромагнита 10 происходит втягивание его якоря 9 и последующий разворот диска 5 относительно кольца 6 вокруг точки А, находящейся в плоскости диска 5. При включении обмотки электромагнита 14 происходит втягивание его якоря 13, что приводит к уменьшению усилия прижатия наклонного стержня 17, контактирующего с данным электромагнитом и цилиндрические пружины 15 других наклонных стержней 17, стремясь уменьшит угол наклона между плитой 1 и торцами наклонных стержней 17, а также между последними и корпусами 8 электромагнитов 14 и разворачивают кольцо 6 совместно с диском 5 относительно плиты 1 вокруг точки В (точки пересечения осей наклонных стержней 17). Разворот детали 20 вместе со схватом вокруг точек А и В позволяет осуществить сложное пространственное движение, которое позволяет детали 20 без заклинивания войти в отверстие базовой детали 21.
Для обеспечения высокого быстродействия при смене схвата место его соединения с рукой манипулятора оснащается дополнительными устройствами позволяющими автоматизировать процесс смены.

Рис 31 Конструкция автоматического стыкового устройства для крепления механического схвата на руке манипулятора.

         На Рис 31 показана конструкция автоматического стыкового устройства для крепления механического схвата на руке манипулятора. Оно содержит закрепленный на руке манипулятора 2 корпус 1, выполненный в виде цилиндрической колонны с фланцем, на нижнем торце которого закреплен корпус 3 пневмоцилиндра с поршнем 4, а во внутренней расточке колонны корпуса 1 расположен сепаратор 5 с шариками 6 размещенными в его радиальных отверстиях 7, при этом, в центральном отверстии сепаратора 5 расположена с возможностью вертикального перемещения штанга 8, закрепленная на корпусе 1, на нижнем конце которой, выполнена коническая поверхность 9, переходящая в цилиндрический хвостовик 10 меньшего диаметра. Механизм фиксации схвата выполнен в виде двух втулок 11 и 12 , подпружиненными одна относительно другой посредствам пружины 13, при этом втулка 11 соединена с сепаратором 5 посредствам комплекта штырей 14, расположенных в окнах 15 корпуса 1, а втулка 12 выполнена с кольцевой конической поверхностью 16, образующей с внутренней полостью корпуса 3 пневмоцилиндра клиновую щель. В этой щели размещены шарики 17, которые как в сепараторе установлены в пазах 18 поршня 4 пневмоцилиндра и поджаты пружинами 19. В коническом гнезде 20 корпуса 1 рас-полагается конический хвостовик 21 схвата 20 при его фиксации на руке манипулятора, при этом в хвостовике 21 выполнена центральная расточка 23 в которую входит сепаратор 5 с шариками 6, которые взаимодействуют с кольцевой канавкой 24, выполненными в стенке хвостовика 21схвата. Для угловой ориентации
схвата при его креплении на руке манипулятора на нижнем торце корпуса 3 пневмоцилиндра установлен штифт 26, а на ответной поверхности схвата 22 выполнен паз 25. Для подвода сжатого воздуха в поршневую 28 и штоковую 27 полости пневмоцилиндра в корпусах 1 и 3 выполнены соответствующие канала (каналы для подвода сжатого воздуха на Рис 31 не показаны)

           Работает стыковочное устройство для автоматического крепления схвата следующим образом. Для захвата хвостовика 21 схвата 22, рука 2 манипулятора перемещается сверху вниз к магазину, где он находится в ориентированном положении. В конце движения руки манипулятора хвостовик 21 схвата 22 входит в гнездо 20 корпуса 1, а штифт 26 в отверстие 25, при этом поршень 4 расположен внизу, а шарики 6 контактируют с цилиндрической поверхностью 10 штанги 8, несколько выступая при этом за пределы наружной поверхности сепаратора 5, поэтому последний легко входит в расточку 23 хвостовика 21, а шарики 6 размещаются в его кольцевой канавке 24. После этого сжатый воздух подается в штоковую полость 27 пневмоцилиндра и поршень 4 начинает перемещаться вверх, перемещая в том же направлении и втулку 11, вместе с которой посредствам штырей 14 вверх перемещается сепаратор 5 с шариками 6. При упоре шариков 6 в коническую поверхность гнезда 20 корпуса 1, движение сепаратора 5 и втулки 11 прекращается, а втулка 12 сжимая пружину 13 продолжает движение, усилие которой через втулку 11, штыри 14, сепаратор 5 и шарики 6 передается хвостовику 21 схвата 22, который при этом прижимается к конической поверхности гнезда 20 корпуса 1 с усилим развиваемым пружиной 13. После достижения поршнем 4 край крайнего верхнего положения подача сжатого воздуха в штоковую полость 27 пневмоцилиндра прекращается, давление в ней падает и под действием пружины 13 втулка 12 перемеща-ется вниз на некоторую величину (0,5 – 1,5 мм), при этом кольцевая коническая поверхность 16 втулки 12 воздействует на шарики 17 и последние заклинивают ее, относительно внутренней поверхности корпуса 3 пневмоцилиндра. Таким образом, происходит фиксация положения и зажим хвостовика 21 схвата 22.

        В условиях серийного производства манипулятор, работающий в составе комплекса оборудования автоматического действия, или автоматической линии зачастую обеспечи-вает подачу в его рабочую зону нескольких деталей, например при сварке сборочной еди-ницы состоящей из базовой детали и нескольких более простых деталей привариваемых к ней. При этом, подаваемые детали обычно сильно рознятся по форме и габаритам, что де-лает невозможным использование для их гарантированного зажима одного схвата, даже если он способен работать в широком диапазоне размеров зажимаемых деталей. В таком этом случае манипулятор оснащается механизмом для автоматической смены схвата и ма-газином сменных схватов.

 Рис. 32. Конструкция механизма для автоматической смены схвата манипулятора.

         На Рис 32 показана конструкция механизма для автоматической смены механического схвата манипулятора.  Он содержит стыковочный фланец 1, установленный на руке 2 промышленного робота, на торце которого закреплены два пальца цилиндрический 3 и срезанный 4, а также скоба 5, поджатая к торцу руки 2 пружиной 6 и расположенные на ней стержень 10 с фиксатором 11, поджатым пружиной 12. Скоба 5 имеет выступы 7, которые содержат наклонную 8 и горизонтальную 9 поверхности. На боковой поверхности стыковочного фланца 1 выполнены два паза 13 и 14 для взаимодействия с фиксатором 11. Магазин для сменных схватов 17 выполнен с тремя пазами 16, в которые устанавливаются схваты 15, имеющие два отверстия 18, которые взаимодействуют с пальцами 3 и 4 при соединении руки 2 манипулятора со сменными схватами 15. На сменных схватах 15 выполнены ушки 19, имеющие возможность взаимодействовать с наклонными 8 и горизонтальными 9 поверхностями выступов 7 скобы 5. Под планкой 20 магазина 17, соосно с гнездом 16, установлены постоянные магниты 21, фиксирующие схваты 15 в гнезде. Магазин 17 содержит пневмоцилиндр 22 с поршнем 23, поджатый с двух сторон пружинами 24. В поршне 23 закреплен штифт 25, верхний конец которого проходит сквозь паз 26 в корпусе 27 и контактирует с отверстием 28 выполненным в планке 29. Планка 29 установлена на корпусе 27 в направляющей 30 и содержит выступы 31, охватывающие с обеих сторон гнезда 16 для установки схватов 15.

       Смена схватов осуществляется следующим образом. Рука 2 манипулятора опускает стыковочный фланец 1 на сменный схват 15, находящийся в гнезде 16 магазина 17, таким образом, что пальцы 3 и 4 совмещаются с отверстиями 18 в схвате 15, и центрируют схват 15 относительно руки 2 манипулятора. При этом, выступы 7 скобы 5 смещенные относительно ушек 19 схвата 15 опускаются так, что нижние концы наклонных поверхностей 8 упоров 7 оказываются ниже поверхностей ушек 19. Затем в полость D пневмоцилиндра 22 подается сжатый воздух, и поршень 23, сжимая пружину 24, смещается и штифтом 25 перемещает планку 29, выступ 31 которой нажимает на стержень 10 и скоба 5 поворачивается относительно фланца 1. При этом наклонные поверхности 8 упора 7 упираются в ребро нижней поверхности ушек 19 и при дальнейшем повороте скобы 5, сжимая пружину 6, смещаются в осевом направлении относительно фланца 1. В конце поворота скобы 5 горизонтальная поверхность 9 выступов 7 стыкуется с нижней поверхностью ушек 19 и схват 15 надежно поджимается пружиной 6 через скобу 5 к стыковочному фланцу 1. Фиксатор 11, находящийся до начала поворота скобы 5 в пазу 13, в конце поворота попадает в паз 14 и фиксирует второе положение скобы 5 относительно стыковочного фланца 1. После этого подача воздуха в полость D пневмоцилиндра 22 прекращается и поршень 23 под действием пружины 24 смещается в среднее положение. При этом выступ 31 планки 29 отходит от стержня 10, освобождая его от контактной нагрузки. Далее рука манипулятора выводит схват 15 из гнезда 16 и начинает работу с ним. Для отсоединения схвата 15 рука манипулятора 2 вводит его в свободное гнездо 16 магазина 17 до контакта с постоянным магнитом 21. При этом в полость Е пневмоцилиндра 22 подается воздух и выступ 31 планки 29, расположенный с противоположной стороны гнезда 16, давит на стержень 10 и разъединяет ушки 19 схвата 15 с выступами 7 скобы 5. Фиксатор 11 при этом переходит из паза 14 в паз 13. Далее подача воздуха в полость Е пневмоцилиндра 22 прекращается и выступ 31 планки 29 освобождает стержень 10. Затем рука 2 манипулятора поднимается и пальцы 3 и 4 выходят из отверстий 18 схвата 15 и происходит окончательная расстыковка схвата с рукой 2 манипулятора.

          Промышленные роботы, работающие в составе комплекса оборудования для автоматизированной сборки могут оснащаться механизированным сборочным инструментом и сборочными головками для выполнения следующих операций:
− установка и затяжка резьбовых деталей,
− установка нежестких и упругих деталей,
− сборка деталей методом пластической деформации.
Примером сборочного инструмента, которым оснащается рука специального манипулятора, может служить патрон за закручивания шпилек показаный на Рис. 10.

Рис. 33. Конструкция патрона для  закручивания шпилек, исключающая
повреждение резьбы верхнего конца шпильки.

           На Рис. 33 показана конструкция патрона к для закручивания шпилек, исключающая повреждение резьбы верхнего конца шпильки. Патрон, устанавливаемый в шпиндель гайковерта, содержит подпружиненные кулачки 1, наружная поверхность которых выполнена конической и взаимодействует с внутренней конусной поверхностью корпуса 4 патрона, осевое перемещение которого в нижнем направлении ограничено упором его бурта 11 в бурт нижней упорной детали 12 сборной гильзы 3, при этом положение нижней упорной части 12 сборной гильзы 3 в зависимости от длины закручиваемой шпильки может регулироваться и фиксироваться стопорными винтами 14. Осевое усилие от головки гайковерта 9 передается патрону через пружину 10. В исход-ном положении кулачки 1 сведены и утоплены в корпусе 4 патрона с помощью пружин 5 и 6, при этом поводок патрона закреплен на полумуфте 7, которая центрируется в шпинделе посредствам резиновой втулки 8. Для обеспечения гарантированного рассоединения кулачков 1 с конической поверхностью корпуса 4 патрона и исключения их повторного сведения пружина 6 установлена на упорном подшипнике 13.
Работает патрон следующим образом. Рука промышленного робота с вращающимся патроном опускается вниз до контакта кулачков 1 с верхним концом закручиваемой шпильки, предварительно вкрученной на несколько ниток резьбы в корпусную деталь, затем пружина 10 начинает сжиматься и патрон утапливается в гильзе 3. В определенный момент витки резьбы на шпильке и кулачках совпадают и последние начинают наворачиваться на верхний резьбовой конец закручиваемой шпильки. При этом, момент трения между резьбовой поверхностью кулачков и резьбой верхнего конца шпильки растет и при определенной его величине последняя начинает вкручиваться в корпусную деталь. Процесс закручивания шпильки происходит при неподвижной головке гайковерта 9, а осевое усилие, создающее вращающий момент формируется за счет осевого усилия в пружине 10. По мере закручивания шпильки па-трон движется поступательно до тех пор, пока бурт 11 не дойдет до упора в деталь 12 сборной гильзы 3, после этого его движение прекратится. Поскольку вращение патрона продолжается, шпилька продолжает вворачиваться в корпусную деталь и увлекает при этом кулачки 1 патрона, поэтому передача крутящего момента по конической поверхности прекращается. После некоторой выдержки времени, гарантирующей затяжку шпильки с требуемым моментом, патрон поднимаются вверх в исходное положение. Гарантированное раскрытие кулачков 1, исключающее смятие резьбы на верхнем конце закрученной шпильки при подъеме патрона, обеспечивается за счет установки упорного подшипника 13 между пружиной 6 и кулачками 1.

Рис. 34. Конструкция безреверсного патрона
для закручивания резьбовых вставок.

        На Рис. 34 показана конструкция безреверсного патрона для закручивания резьбовых вставок. Он содержит корпус 1, разжимные губки 2, шарнирно установленные в корпусе 1 на осях 18 и имеющие на своей наружной поверхности резьбу, соответствующую внутренней резьбе закручиваемой детали (резьбовой втулки 10), подпружиненный пружиной 11 стержень 3 с конусом 9 для разведения губок 2, гильзу – упор 4, установленную на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения посредствам направляющей шпонки 16, и паза в корпусе 1, а также многоручьевой копир 5, соединен-ный с корпусом 1 посредствам роликов 15, входящих в пазы копира и шариковую кли-новую муфту, состоящую из ведущей части 6 и ведомой части 7. Разжимные губки 2 выполнены двуплечими и снабжены профильными пятками 8, взаимодействующими с конусом стержня 3, который обеспечивает сведение губок. Гильза – упор 4 удерживается в верхнем положении возвратными пружинами 17. Для ограничения величины разведения губок в нижней части отверстия корпуса 1 установлено кольцо 12. Кроме того, шпиндель 14 гайковерта имеет отверстие, в котором располагается верхний конец стержня 3 поджатый пружиной 13
Работает патрон следующим образом. Резьбовая втулка 10 подлежащая закручиванию в корпусную деталь наживляется на некоторую величину на разжимные губки 2, при этом, последние благодаря воздействию пружины 11 прижимаются конусной поверхностью стержня 3 к ограничительному кольцу 12, тем самым предохраняется наружный диаметр резьбы губок. Затем патрон подается к торцу резьбового отверстия и в момент касания торца резьбовой втулки 10, корпус 1 начинает сжимать пружину 13, при этом корпус 1, вращаясь, перемещается по шлицам шпинделя 14. Ведущая часть 6 шариковой клиновой муфты, перемещаясь вместе с корпусом 1, поворачивается на некоторый угол роликами 15, и при этом, благодаря наличию клиновых концентричных канавок заставляет гильзу – упор 4 перемещаться на некоторую величину (порядка 1,5 – 2,0 мм) в обратном направлении по направляющей шпонке 16, сжимая при этом пружины 17. Затем резьбовая втулка 10 закручивается в резьбовое отверстие корпусной детали до того момента пока гильза – упор 4 не упрется в поверхность корпусной детали. После этого шпиндель останавливается и патрон отводится без вращения. Благодаря возникающей при затяжке осевой силе, и следовательно, моменту сил трения на контактных торцах и во внутренней резьбе, поворотные резьбовые губки 2 остаются зажатыми в резьбовой втулке 10, поэтому при отводе патрона корпус 1 остается неподвижным, а многоручьевой копир 5 при своем осе-вом перемещении сразу же поворачивает ведущую часть 6 роликовой клиновой муфты в обратную сторону и гильза – упор 4 возвращается в исходное положение. Продолжая движение, и преодолевая сопротивление пружины 11, шпиндель 14 через ограничительное кольцо 12 выводит конус 9 стержня 3 из разжимных губок 2 с последующим прину-дительным сведением их конусом 9. Поворачиваясь на осях 18 двуплечие разжимные губки 2 выходят из контакта с внутренней резьбой резьбовой втулки 10, обеспечивая тем самым безреверсный подъем патрона. После вывода губок 2 из внутренней резьбы резьбовой втулки 10 корпус 1 возвращается в исходное положение пружиной 11

Рис. 35. Конструкция патрона для закручивания винта, обеспечивающая установленную высоту выступания его головки

            На Рис. 35 показана конструкция патрона для закручивания винта, обеспечивающая установленную высоту выступания его головки. Он состоит из шпинделя 3, закрепленной на ведущем валу 2 и содержит шарнирно установленный стопорный рычаг 5, зубчатый сектор которого, благодаря пружине 11, может контактировать с зубчатым венцом 4 стакана 1. Для удержания рычага 5 от контакта с зубчатым венцом 4 стакана 1, при вращении вала 2 во время закручивания винта 6, служит планка 7, также шарнирно установленная в шпинделе 3 и подпружиненная пружиной 8, при этом паз 9 планки 7 контактирует с выступом 10 рычага 5. Внутри шпинделя 3 проходит шток 12 соединенный посредствам оси 13 с втулкой 14, на которой между двумя упорными подшипниками 15 закреплена траверса 16 с двумя скалками 17, при этом траверса 16 поджата к втулке 14 гайкой 18. На конце шпинделя 3 с помощью штифта 19 установлен ключ 20 под головку закручиваемого винта 6, а шток 12 выполнен с пазом, который контактирует с нижнем плечом стопорного рычага 5.
Работает насадка следующим образом. Ключ 20 устанавливается на головку предварительно наживлен- ной детали подлежащей закручиванию (например, тарелки клапана двигателя внутреннего сгорания), после чего от привода гайковерта (на Рис. 35 не показан) включается вращение вала 2, а также поступательное перемещения вниз, при этом ключ 20 производит закручивание винта 6. В это время стопорный рычаг 5 с зубчатым сектором, зафиксирован планкой 7 и не контактирует с зубчатым венцом 4 стакана 1 гайковерта. При достижении скалками 17 поверхности базовой детали, от которой задается размер l до верхней плоскости головки винта 6, траверса 16 вместе с втулкой 14 и штоком 12 останавливаются, а поскольку шпиндель 3 некоторое время продолжает движении вниз нижнее плечо рычага 5 выходит из паза штока 12 и он под действием пружины 11 поворачивается против часовой стрелки и своим зубчатым сектором входит в зацепление с зубчатым венцом 4 стакана 1, в результате чего вращение шпинделя 3 с ключом 20 моментально прекращается. После этого ведущий вал 2 вместе с патроном поднимается вверх и возвращается в исходное положение. При этом шток 12 своим пазом воздействует на нижнее плечо стопорного рычага 5 и тем самым выводит его зубчатый сектор из зацепления с зубчатым венцом стакана 1.

Рис 36 Конструкция сборочной головки для наживления и затяжки бортов.

        На Рис 36 показана конструкция сборочной головки для наживления и затяжки болтов. Она содержит закрепленный на руке робота 2 корпус 1, в центральной расточке кото-рого закреплена втулка 3 с соплами 4, расположенными равномерно по окружности и на-правленными по касательной к наружной цилиндрической поверхности ротора 7, уста-новленного с зазором в отверстии втулки 3, на наружной поверхности которой выполнена проточка, образующая с центральной расточкой в корпусе 1 камеру 5, соединенную посредствам канала 6 с источником сжатого воздуха. На верхнем торце ротора 7 выполнен бурт 12 наличие которого исключает его выпадение из втулки 3, а нижнем торце ротора 7 выполнено гнездо 8 для размещения головки болта 9, подлежащего захвату, транспортированию промышленным роботом в зону сборки, наживлению в базовую деталь (базовая деталь на Рис 36 не показана) и затяжке. Кроме того в роторе 7 выполнено центральное отверстие 10 и радиальные каналы 11 соединяющее его гнездо 8 с камерой 5. В верхней части кронштейна 1 установлен гайковерт 13, с пневмоцилшиндром 16, который обеспечивает возвратно – поступательное перемещение его шпинделя с ключом 14, который при затяжке болта 9 взаимодействует с квадратной головкой ротора 7.
Работает сборочная головка закрепленная на руке промышленного робота работает следующим образом. Сборочная головка подводится роботом к месту забора болта нахо-дящегося в ориентированном положении, таким образом, чтобы ось ротора 7 совпадала с вертикальной осью болта 9. Затем сжатый воздух по каналу 6 подается в камеру 5, откуда он через сопла 4 во втулке 3 поступает в ее сопла 4, создавая в ее отверстии вращающийся вихревой поток, заставляющий вращаться ротор 7, при этом, за счет расширения потока воздуха при его переходе из сопел 4 в полость образованную отверстие втулки 3 и про-точкой на роторе 7, создается разряжение воздуха, а поскольку эта полость соединена по-средствам радиальных каналов 11 и центрального канала 7 с гнездом 8 ротора 7, то в нем также создается разряжение. Наличие зазора между наружной цилиндрической поверхно-стью ротора 7 и отверстием втулки 3 приводит к тому, что ротор не только вращается, но и совершает колебательное движение. Поэтому при опускании роботом сборочной головки происходит гарантированное попадание и захват гнездом 8 головки болта 9. Затем сборочная головка вместе с болтом 9 поднимается вверх и переносится в зону сборки. Где медленно вращающийся болт 9 опускается в место расположения резьбового отверстия в базовой детали и наживляется на несколько витков резьбы. После этого включается медленное вращение и опускание вниз шпинделя гайковерта 13, который своим ключом 14 захватывает головку 15 ротора 7 и вращает его вместе с болтом 9, а затем скорость вращения шпинделя гайковерта возрастает и выполняется затяжка болта. Затем пневмоцилиндр 16 возвращает шпиндель гайковерта в верхнее исходное положение, а робот выводит сборочную головку из зоны сборки.

Рис. 37. Конструкция сборочной для наживления и затяжки винтов

             На Рис. 37 показана конструкция сборочной головки для наживленеия и затяжки винтов. Она состоит из шагового двигателя 1, закрепленного на корпусе 2 посредствам фланца 3, в котором выполнены окна, при этом двигатель через муфту 4 и штифты 5 и 6 соединен с валом 7, который на подшипниках 8 установлен во втулке 9, при этом подшипники 8 поджаты в осевом направлении крышкой через втулку 10 к бурту втулки 9, которая, в свою очередь, закреплена на корпусе 2, а вал 7 через вилку 11 и штифты 12 и 13 соединен с отверткой 14. Соосно отвертке 14 установлен наконечник 15, который имеет прямоугольный паз под отверстие отвертки. Крутящий момент отверткой 14 передается наконечнику 15 через штифт 16, а пружина 17 отжимает наконечник 15 от отвертки 14. В корпус 2 встроен приемник 18 с направляющим отверстием для винтов 19, которые подлежат закручиванию в корпусную деталь 20 и подаются по трубке 21, при этом приемник 18 в нижнем положении поджат пружиной 22 и может перемещаться в корпусе 2, а его нижнее положение фиксируется штифтами (на Рис. 37 не показаны). Отвертка 14 в осевом направлении поджата пружиной 23. Наличие вилки 11 позволяет отвертке 14 с наконечником 15 отклоняться от осевого положения.
Работает сборочная головка следующим образом. Винт 19 через трубку 21 поступает в направляющее отверстие приемника 18, после чего включается привод вертикальной подачи (на Рис. 37 не показан) и корпус 2 опускается вниз, при этом приемник 18 утапливается, сжимая пружину 22. Шаговый двигатель 1 через муфту 4 передает вращение валу 7, а тот в свою очередь через вилку 11 сообщает его отвертке 14 и наконечнику 15. При этом отвертка начинает совершать «поисковые» движения с радиусом равным половине зазора между диаметром отверстия приемника 18 и диаметром наконечника 15, в резуль-тате этого, гнездо последнего выполненное по форме головки винта 19 вместе с отверткой 14 также совершает «поисковое» движение. Это приводит к захвату винта 19 и осуществлению поиска оси резьбового отверстия в корпусной детали за время определенное программой, после чего режим работы шагового двигателя меняется и его вал начинает совершать возвратно – вращательное движение, обеспечивающее наживление винта 19 с отверстием в корпусной детали 20. После этого осуществляется подача корпуса 2 в нижнем направлении, в результате которого наконечник 15 упирается в винт 19 и сжимает пружину 17, а выдвигающаяся при этом из него отвертка 14 в процессе вращения попадает в шлиц винта 19. Далее шаговый двигатель 1 начинает вращаться

Рис. 38. Конструкция сборочной головки для автоматической установки стопорного кольца на вал.

         На Рис. 38 показана конструкция сборочной головки для автоматической установки стопорного кольца на вал. Она содержит корпус 1, внутри которого расположены, связанные с приводным пневмоцилиндром (пневмоцилиндр на Рис. 38 не показан) штанга 2 со штифтом 3 и втулка 4, опирающаяся на упорный подшипник 5, к которому она поджата пружинами 6, при этом на боковой поверхности втулки 4 с противоположных сторон выполнены два окна 7 включающие наклонные участки 8 и горизонтальные 9 и 10, а концы штифта 3 через окна 7 входят в продольные пазы 11, выполненные на боковой поверхно-сти корпуса 1 с противоположных сторон. К нижнему торцу втулки 4 жестко крепится насадка 12, несущая подвижный упор 13, два регулируемых толкателя 14 и подпружинен-ный штырь 15 для установки монтируемого стопорного кольца 16. В поперечных пазах корпуса 1 установлена скоба 17, несущая подпружиненный упор 18, а на наружной цилиндрической поверхности корпуса 1 закреплена планка 19 со встроенным штырем 20 для установки монтируемого стопорного кольца 16 и планка 21, служащая для ограничения поворота втулки 4. К планке 21 и насадке 12 крепится пружина 22.
Сборочная головка устанавливается на исполнительном органе автоматического сборочного манипулятора и перемещается в зону захвата монтируемого стопорного коль-ца 16, где опускается до касания торцами насадки12 и планки 19 его верхней поверхности, при этом установочные штыри 15 и 20 входят в отверстия в проушинах стопорного кольца 16. После этого штанга 2 перемещается вверх, и взаимодействуя штифтом 3 с продольными пазами 11 в корпусе 1 и наклонной частью 8 окон 7 втулки 4, поворачивает последнюю относительно корпуса 1, тем самым, разжимая пружину 22 и монтируемое стопорное кольцо 16, подводя последнее подвижным упором 18 под регулируемые толкатели 14. Затем сборочная головка с зафиксированным стопорным кольцом 16 исполнительным органом манипулятора перемещается на позицию его установки на вал и опускается манипулятором вниз, одевая при этом кольцо 16 на вал. Опускание прекращается, когда стопорное кольцо 16 приблизится к верхнему краю канавки на валу в которую оно должно быть установлено. После этого происходит опускание штанги 2 сборочной головки вниз и штифт 3, перемещаясь в продольных пазах 11 корпуса 1, отрывается от наклонной части 8 окон 7, давая возможность втулке 4 повернуться под действием пружины 22 и монтируемого стопорного кольца 16, которое при этом охватывает вал в канавку которого должно быть установлено. Продолжая движение вниз, штифт 3 доходит до горизонтального участка 9 окон 7, служащего упором, и перемещает втулку 4 вместе с насадкой 12, которая с помощью двух регулируемых толкателей 14 сталкивает кольцо 16 в канавку вала, освобождая при этом штырь 20. Установочный штырь 15, высота которого превышает толщину кольца, упирается в деталь, ранее смонтированную на валу и находящуюся под ним, и утапливается. При движении штанги 2 вверх установочный штырь 15 выходит из смонтированного кольца 16 и втулка 4 под воздействием пружины 22 и 6 поворачивается и смещается вверх, возвращаясь в исходное положение, при котором штифт 3 размещается на горизонтальных участках 10 окон 7. Такое положение рабочих элементов сборочной головки соответствует началу следующего цикла установки стопорного кольца в канавку вала.

Рис. 39. Конструкция сборочной головки для автоматизированной установки резиновых уплотнительных колец в наружную канавку вала.

         На Рис. 39 показана конструкция сборочной головки для автоматизированной установки резиновых уплотнительных колец в наружную канавку вала. Она содержит кор-пус 1, который крепится к транспортному механизму, например исполнительному меха-низму автоматического манипулятора и загрузочное приспособление 2, имеющее воз-можность возвратно – поступательного шагового перемещения (привод перемещения на Рис. 39 не показан). Загрузочное приспособление 2 содержит диск 5, расположенный в центральной расточке корпуса приспособления, в пазах которого установлены подпружиненные пружинами 6 фиксаторы 4, снабженные выступами 8, ограничивающими их радиальное перемещение к центру диска 5. Снизу фиксаторы 4 ограничены диском 7, который также располагается в расточке 9 корпуса приспособления 2. На корпусе 1 сбо-рочной головки закреплен стакан 10, в котором установлена ступенчатая втулка 11 под-жатая пружиной 12, при этом на нижнем конце втулка имеет цилиндрический хвостовик с шлицевым отверстием, в котором установлена подпружиненная пружиной 14 штанга 13 с хвостовиком имеющим цилиндрический и конусный участки. На наружной поверхности цилиндрического участка хвостовика штанги 13выполнена полусферическая ка-навка 15.

        Работает сборочная головка следующим образом. Из загрузочного устройства в приспособление 2 поступает резиновое уплотнительное кольцо 3, а во второе гнездо транспортного средства (например, поворотного стола), перемещающего приспособление 2, устанавливается вал 16 в наружную канавку которого это кольцо должно быть установ-лено. После этого приспособление 2 транспортным средствам, например, поворотным столом, подается в зону сборки под сборочную головку, которая начинает опускаться и конический участок штанги 13 раздвигает фиксаторы 4 приспособления 2 и при этом осуществляет захват кольца 3, которое фиксируется в канавке 15, препятствующей ее самопроизвольному выпадению при последующем подъеме сборочной головки. После подъема сборочной головки поворотным столом из зоны сборки выводится приспособление 2 и вводится гнездо с валом 16, также под сборочную головку. Затем сборочная головка снова опускается вниз, при этом штанга 13 упирается в торец вала 16 и утапли-вается, сжимая пружину 14, после этого в торец вала 16 упирается ступенчатая втулка 11 и также утапливается, сжимая пружину 12, после чего стакан 10 продолжающий опус-каться вниз своим нижним торцем переталкивает уплотнительное кольцо 3 с втулки 11 в канавку вала 16. Затем, сборочная головка перемещается вверх и все ее детали занимают исходное положение. После этого вал 16 в сборе с уплотнительным кольцом 3 поворотным столом выводятся из зоны сборки и снимаются, а на их место в зону сборки подается приспособлении 2 с новым уплотнительным кольцом 3.

Рис 40 Конструкция автоматической сборочной головки для установки уплотнительного кольца во внутреннюю канавку базовой детали.

           На Рис 40 показана конструкция автоматической сборочной головки для установки уплотнительного кольца во внутреннюю канавку базовой детали. Она содержит корпус 1 с закрепленной на нем сменной оправкой 2, внутри которой на выступе 3 шарнирно на оси 4 установлен пневмоцилиндр 5 с возвратной пружиной 8, на штоке 6 которого закреплен деформирующий палец 7, размещенный в пазу 9 выполненным диаметрально на нижнем торце оправки 2. Кроме того на деформирующем пальце 7 установлены опорные ролики 10, контактирующие с наклонной поверхностью кулачка 11 также установленного на нижнем торце оправки 2, на которой также на поворотных рычагах 13 подпружиненных пружинами 15 установлены ограничительные ролики 12. Корпус пневмоцилиндра 4, шарнирно соединен посредствам серьги 16 со штоком 17 пневмоцилиндра 18, который расположен в корпусе 1 сборочной головки. На нижнем торце оправки 2 установлена ограничительная шайба 19, закрепленная на выступах 20 оправки, которая служит для поддержки устанавливаемого уплотнительного кольца 21 и ограничения его деформации в вертикальной плоскости. Регулировочный упор 22 установлен на наружной цилиндрической поверхности оправки 2 с возможностью осевого перемещения и фиксации в выбранном положении.
Работает сборочная головка следующим образом. В исходном положении шток 6 пневмоцилиндра 5 втянут, а шток 17 пневмоцилиндра 18 выдвинут, при этом деформи-рующий палец 7 находится в нижнем левом положении, а ролики 10 контактируют с по-верхностью кулачка 11. Цикл установки кольца начинается с того, что сборочная головка, например исполнительным механизмом автоматического манипулятора, перемещается на позицию загрузки, где занимает положение над шибером с расположенным в его ложементе уплотнительным кольцом 21. После этого деформирующий палец 7 сначала опускается за счет выдвижения штока 6 пневмоцилиндра 5, а затем перемещается в радиальном направлении вправо, получая привод от штока 17 пневмоцилиндра 18 через серьгу 16 и пневмоцилиндр 5, шток которого 6 находится во втянутом положении, при этом ролики 10 перемещаются по поверхности кулачка 11, а ролики 12 поворачиваются на рычагах 13 пружинами 15. В результате этого кольцо 21 деформируется и принимает форму объемного С – образного кольца. Затем сборочная головка поднимется вверх и перемещается вместе с зажатым кольцом 21 на позицию сборки, где опускается в отверстие базовой детали 24 до контакта упора 22 с верхним торцем детали 24. В результате этого кольцо 21 зажатое в сборочной головке совмещается с внутренней канавкой 23 в отверстии базовой детали 24. После этого деформирующий палец 7 поднимается вверх за счет втягивания штока 6 пневмоцилиндра 5, осуществляемого возвратной пружиной 8 при сбросе воздуха из поршневой полости пневмоцилиндра, а ограничительные ролики 12 под действие пру-жин 15 перемещаются в радиальном направлении в сторону от центра оправки 2 и частично расправляют кольцо 21. Это создает условия для введения деформирующего упора 7 внутрь кольца 21. После этого шток 6 пневмоцилиндра 5 снова выдвигается и опускает при этом деформируемый упор 7, который, перемещаясь по наклонной траектории по отношению к оси оправки 2, получает помимо осевого перемещения еще и радиальное, и таким образом окончательно расправляет кольцо 21 и устанавливает его в канавку 23. После установки кольца в канавку базовой детали штоки обоих пневмоцилинров сборочной головки возвращаются в исходное положение, а сборочная головка поднимается вверх и выводится из отверстия базовой детали 24.

Рис. 41. Конструкция раскатной клепальной головки сообщающей пуансону дополнительное качательное движение.

        На Рис. 41 показана конструкция раскатной клепальной головки сообщающей пуансону дополнительное качательное движение. Она состоит из корпуса 1 в котором раз-мещается шпиндель 2, в эксцентрично расточенном отверстии которого, установлен вал 3, выполненный за одно целое с шестерней 11 и кривошипом 12, при этом шестерня 11 находится в зацеплении с корончатым зубчатым колесом 4 закрепленным в корпусе 1, образуя, таким образом, планетарно – эксцентриковую передачу, а кривошип 12 посредствам шарового подшипника 7 соединен с пуансонодержателем 5 с раскатным пуансоном 6, который через упорный, сферический подшипник, состоящий из шариков 8 и сепаратора 9, контактирует со сферическим подпятником 10, неподвижно установ-ленным в корпусе 1. Кроме того снизу пуансонодержатель 7 постоянно поджат кониче-ской пружиной 13, которая опирается на крышку 14 закрепленную на нижнем торце корпуса 1
При выполнении клепальной операции головка устанавливается на станок, а ее шпиндель 2 соединяется с приводом. После этого включается вращение шпинделя и вертикальная подача раскатной головки. При вращении шпинделя 2 вокруг своей оси вращается и вал 3, который своей шестерней 11 обкатывается по зубчатому венцу корончатого колеса 4 и поэтому получает дополнительное вращение вокруг собственной оси, а кривошип 12 при этом посредствам шарового подшипника 7 сообщает пуансо-нодержателю 5 с клепальным пуансоном 6 сложное вращательно – качательное движение относительно вертикальной оси головки. Это позволяет пуансону 6 формировать головку заклепки методом раскатки.

Рис. 42. Конструкция раскатной клепальной головки для
групповой орбитальной клепки.

         На Рис. 42 показана конструкция головки для групповой орбитальной клепки. Она содержит корпус 1, раскатные пуансоны 2, установленные в параллельных плитах 3 и 4, на опорах 5 и 6. Эксцентриковый вал 7, установленный в корпусе 1 на подшипниках 8 и 9 сообщает круговые движения плитам 3 и 4 через подшипники 10 и 11. При этом эксцентриковая шейка вала с эксцентриситетом l1 посредствам подшипника 10 контактирует с плитой 3, а эксцентриковая шейка вала с эксцентриситетом l2 посредствам подшипника 11 контактирует с плитой 4. Между корпусом 1 и верхней плитой 3 установлен диск 12, а между плитами 3 и 4 – диск 13. На верхних торцевых поверхностях дисков 12 и 13 выполнены параллельные между собою канавки 14 и 15, а на нижних торцевых поверхностях дисков 12 и 13 выполнены такие же параллельные канавки 16 и 17 перпендикулярные канавкам 14 и 15. В корпусе 1 выполнены направляющие канавки, соответствующие канавкам 14, а на плитах 3 и 4 выполнены канавки соответствующие канавкам 16 и 17, при этом, в сепараторах 18 – 21 размещены тела качения 22, контактирующие с соответствующими канавками. Опоры 6 выполнены в виде плавающих втулок поджатых шайбой 23. Пружина 24 служит для поджима плит 3 и 4 к корпусу 1.
Работает головка следующим образом. Эксцентриковый вал 7 вращается в подшипниках 8 и 9 в корпусе 1 и передает круговые движения плитам 3 и 4 через подшипники 10 и 11. Диск 12 совершает относительно корпуса 1 качательные движения вдоль направляющей канавки 14 с частотой в два раза больше частоты вращения эксцентрикового вала 7. Плита 3 связана с диском 12 шариковой направляющей канавки 15, расположенной перпендикулярно направляющей канавке 14, и совершает качательное движение по круговой траектории. Плита 4 связана с плитой 3 через плавающий диск 13, аналогичный диску 12 и совершает качательное движение по другой круговой траектории. При этом раскатные пуансоны 2 совершают качательное движение

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н П Справочно – методическое пособие Проектирование нестандартного оборудования Азов 2013г.
2. Игнатьев Н П Справочно – методическое пособие Проектирование сборочной ос-настки и оборудования. Азов 2014г
3. Игнатьев Н П Статья «Схваты автоматических манипуляторов и промышленных роботов» раздела сайта «Проектирование нестандартного оборудования»
4. Замятин В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиностроения М:. Машиностроение 1995 г.
5. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин. М:. Машиностроение 1980 г.
6. Сборка и монтаж изделий в машиностроении. Том 1 Под редакцией Корсакова В.С., Замятина В.К. М:. Машиностроение 1985 г.

              Статья написана на основании соответствующего раздела справочно – методического пособия Игнатьева Н. П. «Проектирование сборочной оснастки и оборудования» Азов 2014 г. и материалов заимствованных из статьи «Схваты автоматических манипуляторов и промышленных роботов»
В пособии содержится весь необходимый материал для проектирования различных типов сборочного инструмента, приспособлений и оборудования, позволяющего механизировать и автоматизировать процесс сборки, включая установление требований по точности, обеспечивающих их гарантированную собираемость, а также большое количество примеров его оригинальных конструкций, применяемых для сборки основных видов соединений и типов механизмов, систематизированных по функциональному назначению.

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 180 рублей.