схваты-автоматических-манипуляторов-и-промышленных-роботов

Схваты автоматических манипуляторов и промышленных роботов

250 руб.

Описание товара

Схваты автоматических манипуляторов и промышленных роботов.

При использовании для автоматизации технологического процесса оригинального автоматического манипулятора, или покупного промышленного робота в обоих случаях они, как правило, оснащается схватом, который должен обеспечивать установку заготовки (детали) в рабочую зону технологического оборудования и съем готовой детали (сборочной единицы). На конструкцию схвата в определяющей степени оказывают влияние следующие основные факторы:
− форма, размеры, масса и материал заготовки (детали, сборочной единицы)     которую необходимо транспортировать,
− специфика технологического процесса (механическая обработка, штамповки, сборка и т. п.),
− 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.

Механические схваты

          Конструкция механического схвата состоит из следующих элементов: привод, исполнительный механизм, звено, контактирующее с зажимаемым объектом (губки, приз-мы, 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. Различные схемы исполнительных механизмов схватов данного типа приведены в работах [5], [6].

Рис 1 Конструкция механического схвата с эксцентрико – рычажным
исполнительным механизмом.

           Рассмотрим примеры конструктивного исполнения механических схватов. На Рис 1 показана конструкция механического схвата с эксцентрико – рычажным исполнительным механизмом. Он содержит два двуплечих рычага 2, посредствам осей 3 шарнирно установленные на корпусе 8 руки автоматического манипулятора, сменные призматические губки 4 которых контактируют с зажимаемой заготовкой 1 имеющую цилиндрическую форму. Концы рычагов 2 соединены пружиной 5 таким образом, что сферические головки регулировочных винтов 7, установленных в резьбовых отверстиях рычагов 2, постоянно поджаты к рабочей поверхности двухпрофильного эксцентрика 6, закрепленного на приводном валу. Зажим       заготовки 1 губками 4 рычагов 2 осуществляется при повороте эксцентрика 6 против часовой стрелки, а разжим рычагов 2 производится пружиной 5 при возврате эксцентрика 6 в исходное положение.

Рис 2 Конструкция механического схвата с рычажно – клиновым
исполнительным механизмом

         На Рис 2 показана конструкция механического схвата с рычажно – клиновым исполнительным механизмом. Он содержит два двуплечих зажимных рычага 1, которые с помощью осей 2 шарнирно установлены в кронштейне 3, при этом они оснащены роликами 5 установленными на осях 4, соединенных между собою пружиной 6, а на правом торце кронштейна 3 закреплен фланец пневмоцилиндра 9, на штоке которого расположены два клина 7, контактирующих с роликами 5 зажимных рычагов 1. Зажим детали осуществляется при выдвижении влево штока 8 пневмоцилиндра 9, при этом закрепленные на нем клинья 4, воздействуя на ролики 5, сводит ведомые плечи зажимных рычагов 1, прижимая их к детали 10, Освобождение детали 10 осуществляется с помощью пружины 6, которая разводит прижимные рычаги 1, при втягивании штока 8 с клиньями 7 (перемещении вправо).

Рис 3 Конструкция механического схвата с приводом зажимного рычага
от гидроцилиндра

        На Рис 3 показана конструкция механического схвата с приводом зажимного рычага от гидроцилиндра. Он состоит из корпуса 1, в котором расположен гидроцилиндр 2, шток которого 3 связан с зажимным рычагом 4, посредствам пальца 5, при этом последний шарнирно смонтирована в корпусе 1 на оси 6. Кроме того в корпусе 1 выполнен неподвижный упор 7, а в гидроцилиндре 2 для выдвижения штока 3 встроена пружина 8.
ботает схват следующим образом. При отсутствии давления масла в штоковой полости пневмоцилиндра 2 поршень со штоком 3 под действием пружины 8 выдвигается и взаимодействуя с осью 5 поворачивает зажимную губку 4 против часовой стрелки на оси 6, что приводит к зажиму детали. В конце хода штока 3 поверхность на его конце входит в контакт с зажимной губкой 4 таким образом, что между ними образуется клиновое самотормозящееся соединение, наличие которого исключает самопроизвольное раскрытие зажимной губки 4, и выпадение транспортируемой детали. Для раскрытия рычага 4 и освобождения зажимаемой детали масло под давлением подается в штоковую полость гидроцилиндра 2 при этом его шток 3 втягивается и поворачивает зажимной рычаг 4 на оси 6 по часовой стрелке, отводя от детали.

Рис 4 Конструкция механического схвата с рычажного исполнительным механизмом и гидравлическим приводом, обеспечивающим увеличенное разведение его губок.

           На Рис 4 показана конструкция механического схвата с рычажным исполнительным механизмом и гидравлическим приводом, обеспечивающим увеличенное разведение его губок. Он содержит шарнирно установленный на стенках фланца 3 руки манипулятора приводной гидроцилиндр 1, шток которого посредствам оси 4 шарнирно соединен с ведущей зажимной губкой 5, а последняя посредствам тяги 8 и осей 7 соединена с ведомой зажимной губкой 10, которая также шарнирно установлена на фланце 3 посредствам оси 9.
Работает рычажный механизм следующим образом. В исходном разжатом положении губок 5 и 10 масло под давлением подается в штоковую полость приводного гидроцилиндра 1 и все детали рычажного механизма находятся в положении изображенном на Рис 4. При подаче масла в штоковую полость приводного гидроцилиндра 1 его шток выдвигается и поворачивает против часовой стрелки ведущую губку 5 схвата, которая при этом посредствам тяги 8 шарнирно соединенной с ней и с ведомой губкой 10, заставляет последнюю поворачиваться по часовой стрелке, разводя, таким образом, губки схвата на значительное расстояние благодаря большому соотношению ведущего и ведомого плеч обоих губок. Для сведения зажимных губок схвата масло подается в поршневую полость гидроцилиндра

Рис 5 Конструкция механического схвата с исполнительным механизмом в виде
шарнирного четырехзвенника с червячным приводом

              На Рис 5 показана конструкция механического схвата с исполнительным механизмом в виде шарнирного четырехзвенника с червячным приводом. Он содержит двуплечие рычаги 2 шарнирно установленные на корпусе 1 с помощью осей 10, коромысла 4, также шарнирно установленные на корпусе 1 посредствам осей 11, звенья 3 шарнирно соединенные с коромыслами 4 с помощью осей 15 и 16, при этом ведомые плечи рычагов 2 выполнены в виде червячных секторов 8 и 9 зацепляющихся с червяком 5, установленном на ведущем валу 6, с образованием самотормозящейся червячной передачи, а на звеньях 3 механизма четырехзвенника закреплены зажимные губки 13 схвата. На корпусе 1 симметрично оси ведущего вала 6 установлена призма 12, являющаяся опорой зажимаемой детали.

              Работает схват следующим образом. При вращении ведущего вала 6 с червяком против часовой стрелки червячные сектора 8 и 9, являющиеся ведущими плечами рычагов 2, начинают вращаться в противоположные стороны, что приводит к повороту правого рычага 2 против часовой стрелки, а левого рычага 2 по часовой стрелке и их сведению к зажимаемой детали вместе с коромыслами 4 и звеньями 3 механизма. В конце движения исполнительного механизма губки 13 прижимают деталь к призме 12. При вращении ведущего вала 6 вместе с червяком 5 в обратном направлении происходит разжим схвата. Наличие в приводе исполнительного механизма самотормозящееся червячной передачи исключает самопроизвольный разжим губок 13 и не требует большой мощности привода исполнительного механизма схвата.

Рис 6 Конструкция манипулятора, позволяющего сохранять неизменное положение  оси цилиндрической детали, при изменении ее наружного диаметра.

           На Рис 6 показана конструкция схвата, позволяющего сохранять неизменное положение оси цилиндрической детали, при изменении ее наружного диаметра. Он состоит из пневмоцилиндра 1 закрепленного на корпусе 3 схвата, а его шток 2 соединен с ползуном – рейкой 4, который посредствам шестерни 8, установленной на оси 7, находится в постоянной кинематической связи с ползуном – рейкой 9, при этом, оба ползуна – рейки, несущие зажимные губки 6 и 11 имеют возможность поступательного перемещения в направляющих 5 и 10 корпуса 3. Поверхность губки 11, закрепленной на ползуне – рейке 9, контактирующая с зажимаемой деталью 12 выполнена в виде призмы.
Работает схват следующим образом. При подаче воздуха в штоковую полость пнев-моцилиндра 1 его шток 2 втягивается и перемещает вправо в направляющих 5 ползун – рейку 4 с зажимной губкой 6, при этом благодаря кинематической связи ползуна – рейки 4, посредствам шестерни 7 с ползуном – рейкой 9, последняя перемещается влево (на-встречу зажимной губке 6) в направляющих 10 вместе с призматической зажимной губкой 11. Таким образом, обеспечивается одинаковая величина перемещения обоих зажимных губок схвата, что при зажиме цилиндрической детали независимо от ее диаметра, который естественно до, и после ее токарной обработки может существенно разниться позволят сохранять положение ее оси. Точность положения вертикальной оси зажимаемой детали в данном случае определяется кинематической погрешностью двух зубчато – реечных передач.

Рис 7 Конструкция механического схвата с исполнительным механизмам содержащим механизм двойного параллелограмма и механизм Чебышева

              На Рис 7 показана конструкция механического схвата с исполнительным механизмом содержащим механизм двойного параллелограмма и механизм    Чебышева. Он содержит зажимные губки 1, связанные с корпусом 2 двумя шарнирно – рычажными механизмами, соединенными между собою коническими зубчатыми колесами ведущим 3 и ведомыми 4 находящимися в зацеплении. Каждый шарнирно – рычажный механизм выполнен в виде двойного параллелограмма, при этом первый параллелограмм образован корпусом 2, рычагами 5 и 6 и рычагом совмещенным с коническим зубчатым колесом 4, а второй – зажимной губкой 1, рычагами 7 и 8 и рычагом 6 являющимся общим для обоих параллелограммов. Механизм Чебышева состоит из кривошипа совмещенного с коническим зубчатым колесом 4, шатуна совмещенного с рычагом 7 второго механизма параллелограмма и коромысла 9.
Работает схват следующим образом. При повороте ведущего зубчато колеса 3 против часовой стрелки (если смотреть со стороны губок схвата) ведомые зубчатые колеса 4 поворачиваются в противоположные стороны, что вызывает перемещение рычагов 7, которые при этом приводят в движение оба шарнирно – рычажных механизма, а зажимные губки 1 перемещаются навстречу друг – другу и зажимать деталь. При вращении ведущего зубчатого колеса 3 в обратном направлении исполнительный механизм схвата вместе с зажимными губками 1 возвращается в исходное положение, что обеспечивает освобождение детали. Сочетание в составе исполнительного механизма схвата двойного шарнирно – рычажного механизма параллелограмма и прямолинейно направленного механизма Чебышева позволяет повысить точности параллельного перемещения губок 1.

Рис 8 Конструкция механического схвата с исполнительным механизмом выполненным в виде трехкулачкового патрона с приводом
от зубчатой передачи

             На Рис 8 показана конструкция механического схвата с исполнительным механизмом, выполненным в виде трехкулачкового патрона с приводом от зубчатой передачи. Он содержит сборный корпус состоящий из штанги с фланцем 1 и крышки 2, соединенных болтами 3, внутри которого расположены три цилиндрические зубчатые передачи, состоящие из центрального зубчатого колеса 5, установленного на цилиндрической поверхности штанги 1 и трех шестерен 6 установленных на подшипниках скольжения в соответствующих расточках корпуса схвата. В каждой шестерне 6 выполнено центральное отверстие в котором расположена ось 7 на квадратном хвостовике 11 которой посредствам гаек 12 закреплен эксцентриковые губки 10 схвата, при этом ступицы шестерен 6 соединены с осями 7 с помощью пружин кручения 9.
Работает схват следующим образом. Для зажима детали схват распологается у наружной или внутренней поверхности зажимаемой детали. После этого включается привод, который вращает центральное зубчатое колесо 4, передающее вращение шестерням 6, которые в свою очередь поворачивают оси 7 с эксцентриковыми губками 10, крутящий момент которым передается посредствам пружин кручения 9. Поворот эксцентриковых губок приводит к зажиму детали 13. Наличие в кинематической цепи исполнительного механизма схвата пружин кручения 9 позволяет компенсировать погрешности изготовления входящих в него деталей и их сборки, что обеспечивает стабильность зажима детали. Разжим губок 10 и освобождение детали 13 происходит при обратном вращении центрального зубчато колеса 4, приводящего исполнительный механизм схвата в исходное положение.

Рис 9 Конструкция механического схвата, исполнительный механизм которого
содержит три двуплечих рычага расположенные равномерно по периметру
с приводом от пневмоповоротника с зубчато – реечным механизмом.

              На Рис 9 показана конструкция механического схвата, исполнительный механизм которого содержит три двуплечих рычага расположенные равномерно по периметру с приводом от зубчато – реечного механизма. Он содержит расположенную в отверстии сборного корпуса опору 1, закрепленную на стойке 2 посредствам болтов 19, в пазах 3 которой расположены цилиндрические выступы 5 зажимных губок, выполненных в виде двуплечих рычагов 4 с выступами 11, контактирующими с поверхностью копирных пазов 20, выполненных в обечайках 6 и 7 сборного корпуса, соединенных между собою с помощью кольца 21 и винтов 22. Привод исполнительного механизма схвата содержит пневмоповоротник 10 состоящий из корпуса 12 с крышками 16, двустороннего поршня – рейки 13 и вала – шестерни 14, на выходном конце которого установлена шестерня 9 зацепляющаяся с зубчатым колесом 8 закрепленным на сборном корпусе схвата.
Работает схват следующим образом. Исходных положений для зажимных губок схвата может быть два в зависимости от того, за какую поверхность захватывается деталь, наружную или внутреннюю. При захвате детали за наружную поверхность в исходном положении губки 4 разведены и их сведение обеспечивается воздействием копирных пазов 20 в обечайке 6 на нижние выступы 11, а при захвате за внутреннюю – сведены и их разведение обеспечивается воздействием копирных пазов 20 в обечайке 7 на верхние вы-ступы 11. Для зажима детали сжатый воздух подается в одну из рабочих полостей пневмоповоротника 10, поршень – рейка 13 которого перемещается в нужную сторону и поворачивает вал – шестерню 14 шестерня 9 которого вращает зубчатое колесо 2. Последнее будучи жестко связанным со сборным корпусом передает ему вращение, в результате чего копирные пазы 20 воздействуют на соответствующие выступы 11 зажимных губок 4, ко-торые при этом поворачиваются на цилиндрических выступах 5 в пазах 3 опоры 1 и зажимают деталь. При подаче сжатого воздуха в противоположную полость пневмоповоротника 10 исполнительный механизм схвата возвращается в исходное положение и происходит разжим детали.

Механические схваты с дополнительными устройствами

Для расширения технологических возможностей схвата, или оптимизации цикла работы манипулятора в конструкцию схвата встраиваются различные дополнительные устройства. Рассмотрим несколько примеров конструкции таких схватов.

Рис 10 Конструкция механического схвата с устройством компенсирующим динамические нагрузки, возникающие в процессе выполнения
технологической операции.

           На Рис 10 показана конструкция механического схвата с устройством компенсирующим динамические нагрузки, возникающие в процессе выполнения технологической операции. Он содержит зажимные губки 1, взаимодействующие с заготовкой 2 подаваемой манипулятором в рабочую зону ковочного молота, шарнирно установленные посредствам осей 3 на рычагах 4, которые также шарнирно установлены в корпусе 5, а последний с помощью пружины 6 закреплен на корпусе 7 приводного пневмоцилиндра, в котором расположены поршень, выполненный за одно со штоком 8 и возвратная пружина 9. Шток 8 пневмоцилиндра посредствам промежуточного валика 10 и осей 11 соединен со штангой 12, на резьбовом конце которого с помощью гайки 18 закреплена планка 19, которая с помощью звеньев 20 и осей 3 шарнирно соединена с рычагами 4 исполнительного механизма схвата. Корпус 7 приводного пневмоцилиндра с помощью гайки 14 и стопорного кольца 15 закреплен на штоке 16 руки манипулятора 17.
Работает схват следующим образом. Зажим заготовки 2 осуществляется возвратной пружиной 9 приводного пневмоцилиндра, при сбросе сжатого воздуха из его поршневой полости, которая перемещает влево поршень со штоком 8, а также валик 10, штангу 12, планку 19, при этом, последняя с помощью звеньев 20 сводит рычаги 3 с зажимными губками 1. Разжим зажимных губок 1 осуществляется при подаче сжатого воздуха в поршневую полость приводного пневмоцилиндра, в результате чего, поршень со штоком 8 преодолевая усилие пружины 9, перемещается вправо и перемещая в том же направлении валик 10, штангу 12 и планку 19 разводит губки схвата. Во время осадки в ковочном молоте заготовки 2 зажатой в губках схвата за счет деформации заготовки происходит ее смещение в вертикальной плоскости, при этом, возникающие динамические нагрузки на руку манипулятора не передаются, поскольку вертикальное смещение схвата компенсируется пружиной 6

Рис 11 Конструкция механического схвата, с устройством, для подачи и удержание заготовки шпильки в рабочей зоне резьбонакатного станка

            На Рис 11 показана конструкция механического схвата, в исполнительный механизм которого встроено устройство, позволяющее осуществлять подачу и удержание заготовки шпильки в рабочей зоне резьбонакатного станка. Он содержит корпус 1, в горизонтальной расточке которого закреплена труба 2, а вертикальной расточке на подшипниках 3 установлен вал 4 с коническим зубчатым венцом 5, зацепляющимся с ведущей конической шестерней, закрепленной на ведущем валу 7, установленном в трубе 2 на подшипниках 19 и 20. На валу 4 закреплен пневмоцилиндр 8 с поршнем 9 и штоком 10, образующими в нем поршневую полость 16 и штоковую 17, при этом, на нижнем резьбовом конце штока 10 закреплен прижим 11 с упорами 12. Зажимные губки 14 схвата с выступами 15 на осях 13 шарнирно установлены на валу 4. Диаметр цилиндрического отверстия между губками 14 при их нахождении в сомкнутом положении больше диаметра захватываемой заготовки шпильки на величину Н равную ½ высоты накатываемой резьбы.
Работает схват следующим образом. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость 17 пневмоцилиндра 8 поршень 9 со штоком 10 перемещается вверх и упорами 12 прижима 11 воздействует на рычаги 15, которые при этом поворачиваются в противоположные стороны и разводят губки 14 схвата. Для зажима заготовки шпильки 18 сжатый воздух подается в поршневую полость 16 пневмоцилиндра 8, а из штоковой полости 17 сбрасывается в атмосферу. При этом упоры 12 прижима 11 воздействуя на выступы 15 поворачивают зажимные губки 14 в противоположные стороны и зажимают заготовку шпильки 18. После этого заготовка шпильки 18 переносится манипулятором в рабочую зону резьбонакатного станка и устанавливается между резьбонакатными роликами. После этого сжатый воздух из штоковой полости 17 пневмоцилиндра 8 сбрасывается в атмосферу. При накатке резьбы на заготовке 18 она перемещается в осевом направлении, при этом, прижим 11 свободно ею отводится, поскольку в обеих рабочих полостях пневмоцилиндра 8 отсутствует сжатый воздух. После окончания процесса накатки резьбы сжатый воздух снова подается в поршневую полость 16 пневмоцилиндра 8, и прижим 11, воздействуя на зажимные губки 14, сводит последние, что приводит к зажиму накатанной с одной стороны шпильки 18. После этого манипулятором зажатая в схвате шпилька 18 выводится из рабочей зоны резьбонакатного станка. Затем ведущему валу 7 сообщается вращение, которое через конические зубчатые колеса передается валу 3, а последний поворачивает губки 14 вместе с зажатой шпилькой на угол 180 град. Далее в описанной последовательности заготовка шпильки переносится манипулятором в рабочую зону резьбонакатного станка и на ее втором конце накатывается резьба, после чего она выносится манипулятором из его рабочей зоны.

Рис 12 Конструкция механического схвата, со встроенным устройством,
позволяющим кантовать зажатую заготовку.

           На Рис 12 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 размкщения 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 13 Конструкция механического схвата  оснащенного с досылателями для смешения заготовки в горизонтальном направлении.

           На Рис 13 показана конструкция механического схвата исполнительный механизм которого оснащен досылателями для смешения удерживаемой заготовки в горизонтальном направлении. Он содержит пневмоцилиндр 1, на штоке которого закреплен клиновой толкатель 2, взаимодействующий с роликами 3 двуплечих рычагов 4, шарнирно установленных с помощью осей 5 на кронштейне 6, закрепленном на корпусе пневмоцилиндра 1, при этом, на нем посредствам осей 5 шарнирно установлены коромысла 7, которые будучи вместе с рычагами 4 шарнирно соединены с планками 8 образу- ют исполнительный механизма схвата, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника (механизма параллелограмма). На планках 8 закреплены зажимные рычаги 9, на которых установлены пальцы 12, контактирующие с пазами 13 пластины 10, оснащенной досылателями 11, которые поджаты плоскими пружинами 14. Для освобождения зажимаемой детали при возврате исполнительного механизма схвата в исходное положение на нем предусмотрена пружина 15. Для разжима схвата между планками 8 несущими зажимные рычаги 9 установлена пружина сжатия 16.
Работает схват следующим образом. Перед зажимом заготовки 16 схват подводится к ней таким образом, чтобы подпружиненные досылатели 11 упирались в ее торцевую поверхность и происходил взвод пружин 14. После этого сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 1 и его шток выдвигаясь, перемещает клиновой толкатель, а последний, воздействуя на ролики 3 рычагов 4, сообщает движение исполнительному механизму схвата, который преодолевая усилие пружины 16, сводит зажимные рычаги 9 и зажимает заготовку 16, при этом пластина 10 с подпружиненными досылателями 11 остается неподвижной и поджатой к торцу заготовки. Затем схват с зажатой заготовкой вводится в рабочую зону станка (например, токарного) и подводится к патрону таким образом, чтобы между торцем заготовки и торцем патрона оставался небольшой зазор. Далее сжатый воздух подается в штоковую полость пневмоцилиндра 1, его шток втягивается и вместе с клиновым толкателем 2 возвращается в исходное положение, а пружина сжатия 16 принудительно разводит планки 8 с зажимными рычага-ми 9, освобождая зажимаемую заготовку 17, при этом пальцы 12 скользят по пазам 13. После освобождения от зажимных рычагов 9 заготовка 17 с помощью подпружиненных досылателей 11 вводится в патрон станка.

На Рис. 14 Конструкция схвата , исполнительный механизм которого содержит устройство позволяющее выполнять его дополнительное осевое
перемещение с транспортируемой деталью.

         На Рис. 14 показана конструкция схвата, исполнительный механизм которого содержит 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 по-ложения 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.

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 применения 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.
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 15

Рис 15 Конструкция вакуумного схвата в котором вакуум создается без использования внешних источников

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

      На Рис 16 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 вакуум-ной 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.

На Рис 17 Конструкция вакуумного схвата осуществляющего ориентацию при захвате плоской цилиндрической заготовки с эксцентрично
расположенным отверстием.

           Актуальной проблемой при использовании вакуумных схватов является ориентация транспортируемой детали при захвате ее из стопы, в которой она расположена произвольным образом. На Рис 17 показана конструкция вакуумного схвата осуществляющего ориентацию при захвате плоской цилиндрической заготовки с эксцентрично расположенным отверстием. Он содержит корпус 1 закрепленный на руке 2 манипулятора, с горизонтально расположенной эжекционной камерой 3, соединенной с подводом сжатого воздуха, на выходе из которой установлена вставка 5 с эжектором 4. В вертикальной расточке корпуса 1 расположена ось 6 с центральным отверстием 7, которое выходит во внутреннюю полость присоски 8, закрепленной посредствам гильзы 18 на втулке 17, которая установлена с возможностью вращения на нижней части оси 7 и прижата с помощью гайки 10 установленной на верхнем резьбовом конце оси 6 к нижнему торцу корпуса 1. В нижней части корпуса 1 выполнена камера 11 в виде кольцевой проточки, которая замкнута обоймой 12, с отверстиями 13, при этом, канал 14 соединяет ее с эжекционной камерой 3 (технологическое отверстие в корпусе 1 для сверловки канала 14 закрыто заглушкой 15), а канал 16 соединяет камеру 11 с атмосферой. На втулке 17 закреплена крыльчатка 19, а на корпусе 1 установлено кольцо 20, подпружиненное относительно корпуса пружиной 21 и имеющее паз 22, в котором расположен винт 23, закрученный в корпус 1, кроме того на кольце 20 посредствам резьбы закреплена планка 24, на которой установлен упор 25, а на его нижнем конце в коническое отверстие 27 завальцован шарик 26, контактирующий с захватываемой заготовкой.

             Работает схват следующим образом. Присоска 8 вакуумного схвата манипулятором устанавливается на подлежащую захвату заготовку 9, находящуюся в стопе с произвольно расположенным отверстием 28. и включается подача сжатого воздуха в эжекционную камеру 3. Если упор 25 не попал в отверстие 28 заготовки 9, что является наиболее вероятной ситуацией при ее захвате, то кольцо 20 находится в верхнем положении и в камеру 11 через канал 14 подается сжатый воздух, который выходя через отверстия 13 в кольце 12 начинает вращать крыльчатку 19, а вместе с ней вращается присоска 8 с заготовкой 9. При попадании упора 25 в отверстие 28 детали 9 кольцо 20 опускается и открывает канал 16, соединяющий камеру 11 с атмосферой, в результате чего вращение присоски 8 с заготовкой 9 прекращается. После этого схват с зажатой заготовкой переносится в рабочую зону технологического оборудования, например пресса, и устанавливается в штамп. В это время прекращается подача сжатого воздуха в эжекционную камеру 3 и заготовка освобождается.

Рис 18 Конструкция вакуумного схвата, присоска которого может осуществлять захват деталей с отверстиями

             Определенную сложность для захвата вакуумным схватом представляют детали с отверстиями. На Рис 18 показана конструкция вакуумного схвата, присоска которого может осуществлять захват деталей с отверстиями. Он содержит эластичную присоску 1, вмонтированную в корпус 2, в котором выполнен канал 3, соединеняющий источник вакуума с рабочей полостью присоски 1 посредствам отверстия 4, а также центральное отверстие, в котором расположена заслонка, состоящая из нижнего магнитного диска 5 с эластичным покрытием 8, верхнего прижимного диска 7 и соединяющего их стержня 6.
Работает схват следующим образом. В исходном недеформированном положении вакуумной присоски 1 верхний диск 7 заслонки прижат к корпусу 2. При захвате плоской детали 9 с отверстиями 10 – 12 вакуумная присоска 1 опускается манипулятором на поверхность детали подлежащей транспортированию, в результате чего она деформируется, и воздействуя на прижимной диск 7 заслонки, передает усилие через стержень 6 нижнему магнитному диску 5 и прижимает его к заготовке 9, перекрывая, таким образом, имеющиеся в нем отверстия 10 – 12. При этом, эластичное покрытие 8 на поверхности диска 5 обеспечивает герметичность внутреннего объема присоски 1, позволяющую получить разряжение воздуха во внутренней камере присоски 1, необходимое для удержания заготовки.

Рис. 19 Конструкция многоместного вакуумного схвата, обеспечивающего гарантированное отделение от стопы верхней листовой заготовки

           Многоместные вакууные схваты часто применяются для подачи в рабочую зону технологического оборудования, например гильотинных ножниц листов металла уложенных в стопу, при этом, одним из основных требований, предъявляемых к вакуумному схвату, является гарантированное обеспечение отделение от стопы только одного верхнего листа, что зачастую затруднено наличием между листами грязи и смазки. На Рис 19 показана конструкция многоместного вакуумного схвата, обеспечивающего гарантированный захват только верхнего листа в стопе. Он содержит кронштейн 1, который крепится на руке манипулятора, траверсу 2 и вакуумные присоски 3, которые подключаются к источнику вакуума. В центральной части кронштейна 1 выполнена бобышка 4 с направляющей втулкой 5, в которой расположен подвижный в осевом направлении плунжер 6, соединенный с траверсой 2 и подпружиненный пружиной 7, кроме того на нижнем торце траверсы 2 закреплен роликовый упор 8. Корпуса 9 вакуумных присосок 3 с помощью тяг 10 и осей 11 шарнирно установлены на кронштейне 1, при этом угол поворота тяг 10 ограничен упорными болтами 12, установленными в соответствующие резьбовые отверстия кронштейна 1. На корпусе 9 каждой присоски свободно установлен стакан 13, имеющий кольцевую проточку 14 в которую входят сухари 17, шарнирно установленные посредствам осей 16 в вилках 15, а последние в свою очередь шарнирно установлены на цапфах 21 траверсы 2. Каждая вакуумная присоска 3 состоит из резиновой диафрагмы 18, установленной на седле 19 и закрепленной посредствам крышки 20, притянутой винтом, при этом верхняя поверхность диафрагмы 18 взаимодействует с нижним торцем стакана 13.

Рис 20 Процесс захвата листовой заготовки многоместным вакуумным схватом и последующего отделения ее от стопы

        Работает вакуумный схват следующим образом. Для захвата верхнего листа 22 из стопы кронштейн 1 рукой манипулятора опускается до упора крышки 20 присоски 3 в стопу листовых заготовок, после чего в присосках 3 известным способом создается вакуум. При этом с верхним листом стопы сначала контактирует роликовый упор 8, поднимая траверсу 2 вместе с плунжером 6, перемещая его во втулке 5 и сжимая пружину 7 (см. Рис. 20а). Одновременно с траверсой 2 поднимаются связанные с ней посредствам вилки 15 с осями 16 и сухарями 17 стаканы 13 и освобождают при этом диафрагмы 18, которые свободно располагаются на поверхности верхнего листа 22 стопы. Далее манипулятором
осуществляется подъем схвата с захваченной листовой заготовкой, при этом роликовый упор 8 за счет пружины 7 продолжает контактировать с поверхностью верхней листовой заготовки и выгибает ее (см. Рис. 20б). При этом корпуса 9 присосок 3 вместе со стаканами 13 под действие листовой заготовки 22 разворачиваются относительно кронштейна 1 за счет тяг 10, самоустанавливаясь по изогнутой поверхности заготовки, а сухари 17, перемещаясь по кольцевым проточкам 14 стаканов 13, поворачиваются на осях 16 вилок 15 траверсы 2. Это приводит к тому, что верхняя листовая заготовка 22, захваченная схватом гарантированно отделяется от стопы и может переноситься манипулятором в рабочую зону технологического оборудования.

Рис 21 Конструкция многоместного вакуумного схвата для заготовок со ступенчатой поверхностью на которой могут быть расположены отверстия.

         Еще одной проблемой, с которой приходится сталкиваться разработчику при проектировании многоместных вакуумных схватов является обеспечение захвата заготовки с неплоской наружной поверхностью (ступенчатой, криволинейной), с которой должны взаимодействовать присоски. На Рис 21 показана конструкция многоместного вакуумного схвата для заготовок со ступенчатой поверхностью, на которой могут быть расположены отверстия. Он содержит корпус 1 с вакуумной камерой 2 и эжектором 3, комплект присосок состоящих из диафрагмы 4, закрепленной с помощью резьбовой втулки 5 и стакана 9 на скалке 7 установленной в вертикальной расточке корпуса 1 и подпружиненной пружиной 8, зажимное устройство, состоящее из штанги 12 закрепленной на штоке 11 пневмоцилиндра 10, на которой установлены упорные сухари 13, поджатые пружинами 14 к скалкам 7 (один сухарь на две скалки, см. Рис. 21 разрез А – А). В скалках 7 выполнены центральные каналы, соединенные с вакуумной камерой 2 схватаа.
Работает схват следующим образом. В исходном положении схвата сжатый воздух подается в рабочую полость пневмоцилиндра 10 и его шток перемещается вправо освобождая при этом скалки 7, после чего вакуумный схват опускается манипулятором на заготовку подлежащую захвату, при этом диафрагмы 4 прижимаются к ее поверхности и занимают вместе со скалками 7 положение, определяемое ее конфигурацией. Затем в эжектор подается сжатый воздух и во внутренних полостях вакуумных присосок создается вакуум. При попадании какой либо присоски на сквозное отверстие в заготовке клапан 9 перекрывает центральный канал в скалке 7, сохраняя необходимое разряжение в вакуумной камере 2. Затем подается команда на зажим скалок 7, при этом сжатый воздух из рабочей полости пневмоцилиндра сбрасывается в атмосферу камер и его шток 11 под действием возвратной пружины перемещается влево вместе со штангой 22 и расположенные на ней сухари 13 фиксируют положение скалок 7. После этого схват с захваченной заготовкой поднимается манипулятором и переносится в требуемую позицию.

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 присоски 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 использоваться струйный эффект, порождаемый вращающимся потоком воздуха. Конструкция вихревого вакуумного схвата показана на Рис 23. 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 нижней 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 сжатого 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 через отверстие 26, в кольцевую камеру нагнетания 11 и вихревую камеру 3, под действием воздуха проходящего по тангенциальным отверстиям 12, образуется вращающийся вихревой поток. 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, предлагаемая конструкция вакуумного схвата с вращающимся вихревым потоком воздуха позволяет развивать увеличенное усилие захвата заготовки.

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 манипулятора.

              На Рис. 24 показана конструкция магнитного схвата манипулятора. Он содержит шесть постоянных магнитов 1, три из которых установлены в корпусах 2, выполненных из немагнитного материала, с возможностью продольного регулировочного перемещения, а остальные 3 жестко связаны с корпусами 4. Кроме того, схват содержит три регулировочные втулки 5, в которых установлены с возможностью продольного перемещения корпуса 2, ось 6 жестко связанную с основанием 7, в котором выполнены радиальные пазы 8 и две платформы 9 и 10, свободно установленные на оси 6 и имеющие соответствующие радиальные пазы 11 и 12. В пазах 11 с возможностью радиального перемещения и фиксации установлены корпуса 2 регулируемых магнитов, а в пазах 12 с возможностью радиального перемещения и фиксации установлены корпуса 4 нерегулируемых магнитов. Рабочие поверхности всех корпусов магнитов выполнены коническими. Упоры 13 и 14 установлены соответственно на месте захвата и сброса детали 15.
Работает схват следующим образом. Схват, закрепленный в манипуляторе посредствам оси 6 опускается на стопу деталей 15 из тонколистового металла, например пластин ротора или статора электрических машин. При этом его платформа 10 опирается на упор 13 и при дальнейшем опускании схвата происходит захват детали 15 постоянными магнитами 1. При этом в корпусах 2 постоянные магниты 1 выставлены по высоте таким образом, что осуществляют захват только одной детали 15 из стопы. Затем при подъеме схвата с деталью 15 происходит ее перехват с магнитов 1 на магниты 3. При этом магниты 3 расположены в корпусах 4 в самом нижнем положении, что обеспечивает максимальную силу притяжения детали 15 к их конической поверхности. Далее манипулятор надежно удерживая на магнитах 3 деталь 15, переносит ее в рабочую зону оборудования, после чего он опускается и платформа 9 ложится на упоры 14, а платформа 10 на платформу 9 и при дальнейшем ходе оси 6 происходит передвижение основания 7 и подвижных втулок 5 относительно корпусов 2 и втулки 5 сталкивают своим торцем деталь15.

Рис 25 Конструкция магнитного схвата с приводным устройством для сбрасывания переносимой манипулятором листовой заготовки

          На Рис 25 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.

Рис 26 Конструкция магнитного схвата для кассетирования плоских ферромагнитных заготовок.

      На Рис 26 показана конструкция магнитного схвата для кассетирования плоских ферромагнитных заготовок. Он содержит корпус 1с хвостовиком 2, с помощью которого он крепится к руке робота, зажимные губки 3 и 4, шарнирно установленные в корпусе 1 посредствам осей 5, привод 6, установленный на корпусе 1, а также магнитную систему и трафарет установленные на губках. Система магнитов состоит из двух пар постоянных магнитов 10, 11 и 12, 13, каждая из которых расположены на внутренней поверхности зажимных губок 3 и 4, симметрично продольной оси схвата, причем магниты 10 и 11 обращены друг к другу разноименными полюсами , также как и магниты 12 и 13, при этом, магниты 10 и 12, 11 и 13, расположенные на противоположных губках обращены друг к другу одноименными полюсами. Такое расположение полюсов магнитов позволяет создавать суммарное магнитное поле, способное отрывать от потока только одну заготовку, которая при этом втягивается в межполюсное пространство но не притягивается ни к одному из магнитов. Сбоку магниты 10 и 11 закрыты стенкой 14, выполненной из ферромагнитного материала и имеющей «ключ ориентации» выполненный в виде прямоугольного выступа 15 по свей высоте межполюсного про-странства, а боковая поверхность магнитов 12 и 13 закрыта плоской стенкой 16, также выполненной из ферромагнитного материала. Вместе стенки 14 и 16 образуют трафарет соответствующий объему стопы правильно ориентированных заготовок. На каждой губке схвата установлены ограничители высоты в виде немагнитной скобы 17, высота установки которой регулируется с помощью винтов 18. Поток первично сориентированных заготовок из листового ферромагнитного материала подлежащих кассетированию движется по лотку 7, а правильно сориентированные заготовки 21 укладываются роботом в кассету 23.

        Работает схват следующим образом. Схват перемещается роботом на позицию захвата и останавливается в определенном положении над лотком 7, по которому перемещается поток первично ориентированных заготовок 21, положение которых соответствует заданному и заготовки 22, положение которых не соответствует заданному. Как только движущаяся по лотку 7 заготовка окажется в зоне магнитной системы схвата, правильно ориентированная заготовка, паз которой совпадает с выступом 15 в стенке 14, под действием сил магнитного поля, отрывается от потока «всплывает» и занимает свое место между парами магнитов 10, 11 и 12, 13. Следующая правильно ориентированная заготовка вслед за первой также отрывается от потока и «всплывает», а в результате действия сил магнитного потока и сил взаимодействия заготовок из ферромагнитного материала находящихся в межполюсном пространстве первая заготовка поднимается, а вторая занимает ее место. Процесс наполнения схвата правильно ориентированными заготовками, находящимися в распушенном состоянии (см. Рис 26 вид А) продолжается до тех пор, пока верхняя деталь не достигнет ограничителя стопы 17. Все неправильно ориентированые заготовки 22 в межполюсное пространство схвата не попадают поскольку выборка выполненная в них не совпадает с выступом 15 в стенке 14 и они продолжают дальнейшее движение по лотку 7. После заполнения схвата правильно ориентированными заготовками подается команда и рука робота переносит схват в зону разгрузки затем подается команда на раскрытие зажимных кубок 3 и 4 схвата, что приводит к уменьшению магнитного воздействия на заготовки и они под действием собственного веса падают в кассету 23 (см. Рис. 26 Вид Б). После этого рука робота возвращает схват в исходное положение и процесс формирования стопы заготовок продолжается.
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 27 Типовая конструкции электромагнитного схвата

          Типовая конструкция электромагнитного схвата показана на Рис 27. Он состоит из устанавливаемого на руке робота корпуса 1, в котором размещается втулка 2 из немагнитного материала, например текстолита, в отверстии которой установлен стальной стакан 4, охватывающий катушку, состоящую из корпуса 6 и намотанного на нее провода 7, при этом в центральном отверстии катушки расположен магнитопровод 5, выполненный в виде цилиндрического сердечника с флацем на нижнем конце. Катушка крепится к стакану 4 посредствам крышки 3 из немагнитного материала, шайб 9, 10 и гайки 11, а между втулкой 2 и стаканом 4 установлена пружина сжатия, обеспечивающая мягкий контакт схвата с захватываемым предметом.

Рис 28 Конструкция электромагнитного схвата со встроенным датчиком его включения и выключения.

            На Рис 28 показана конструкция электромагнитного схвата со встроенным датчиком его включения и выключения. Он содержит цилиндрический разъемный корпус 1, в котором установлен с возможностью осевого перемещения стакан 2 с плоским кулачком 6, при этом между ними расположена пружина 3, а в стакане установлен электромагнит 4 и закрепленный на корпусе 1 датчик 5 (например, конечный выключатель), обеспечивающий включение и выключение электромагнита 4.
Работает схват следующим образом. Для захвата предмета подлежащего переносу роботом схват подводят к нему и опускают вниз до соприкосновения нижнего торца стакана 2 с его верхней плоскостью, прилагая при этом усилие в осевом направлении, которое сжимает пружину 3, при этом кулачок 6 вместе со стаканом 2 перемещается относительно корпуса 1, и воздействует на выключатель 5, который дает команду на подачу напряжения на катушку электромагнита 4, что приводит к захвату предмета сердечником 7 электромагнита. После этого робот переносит предмет в позицию разгрузки и снова опускает схват вниз, при этом кулачок 6 воздействует на выключатель 5, который при этом отключает подачу электрического тока на катушку электромагнита 4 и перенесенный предмет освобождается, а свободный схват переносится роботом на позицию загрузки.

Рис 29 Конструкция электромагнитного схвата
для захвата заготовок за цилиндрическое
отверстие.

            На Рис 29 показана конструкция электромагнитного схвата для захвата заготовок за цилиндрическое отверстие. Он содержит выполненный в виде полого цилиндра с фланцем корпус 1, обечайку 2, катушку индуктивности 3, установленную между корпусом и обечайкой, сердечник 4 расположенный в центральном отверстии корпуса 1 и поджатый пружиной 5. На наружной поверхности в нижней части 6 сердечника 4 выполнена кольцевая канавка 7, в которой размещены шарики 8, разделенные сепаратором 9. Корпус 1, обечайка 2, сердечник 4, шарики 8 и сепаратор 9 выполнены из ферромагнитного материала, а на нижнем торце 6 сердечника 4 закреплен наконечник 10 выполненный из немагнитного материала.
Работает схват следующим образом. Для захвата заготовки 11 с отверстием 12 сердечник 4 схвата вводят в отверстие 12 с зазором, затем подается напряжение на катушку индуктивности 3, а шарики 8 под действием магнитного поля перемещаются в зазоре до контакта с поверхностью отверстия в заготовке, в результате этого магнитный поток значительно возрастает и происходит базирование и надежный захват заготовки 11. После этого схват вместе с заготовкой 11 поднимается и переносится роботом в позицию установки, где он опускается на базовую поверхность, при этом сердечник 4 утапливается и шарики 8 выходят из отверстия 12 заготовки, что приводит к ослаблению магнитного потока. Затем прекращается подача электрического тока на катушку 3 и схват полностью отпускает заготовку, которая остается на базовой плоскости, после чего он поднимается вверх. Для предотвращения влияния силы остаточного намагничивания при ходе схвата вверх и возможного при этом притягивания заготовки к сердечнику, служит закрепленный на его нижнем торце наконечник 10 выполненный из немагнитного материала.

Рис 30 Конструкция электромагнитного схвата позволяющего производить забор заготовок расположенных в кассете непаралельно горизонтальной
плоскости, а после забора выравнивать ее положение.

            На Рис 30 показана конструкция электромагнитного схвата позволяющего производить забор заготовок расположенных в кассете непаралельно 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. 30а). 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. 30б) и рука робота перемещает схват вместе с удерживаемой заготовкой в требуемую позицию, а затем воздух из штоковой полости пневмоцилиндра сбрсывается 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.

Рис 31 Конструкция многоместного электромагнитного схвата для листового материала имеющего большие габаритные размеры.

           На Рис 31 показана конструкция многоместного электромагнитного схвата для листового материала имеющего большие габаритные размеры. Он содержит опорную плиту 1, на которой закреплены электромагниты 3, расположенные во втулках 2, при этом их нижние торцы 4, контактирующие с верхней поверхностью листовой заготовки 5 при ее захвате, расположены в одной плоскости. В центре плиты 1 в направляющей втулке 3 установлен цилиндрический корпус 6 с электромагнитом 7, который имеет возможность свободного вертикального перемещения во втулке 3 на величину кривизны листовой заготовки 5. В корпусе 6 смонтировано контрольное устройство, содержащее подпружиненную штангу 8, установленную в центральном отверстии корпуса 6, которая с помощью оси 9 шарнирно соединена с двуплечим рычагом 11, также шарнирно посредствам оси 10 установленным на корпусе 6, при этом рычаг 11 может контактировать с датчиком положения 12. Нижний конец штанги 8 в исходном нижнем положении выступает на некоторую величину относительно нижней плоскости корпуса 6.
Работает схват следующим образом. В исходном положении корпус 6 и электромагнитом 7 находится в крайнем нижнем положении. При подаче напряжения на катушки электромагнитов 2 и 7 между ними и листовой заготовкой 5 возникают силы магнитного взаимодействия, и происходит захват заготовки. При этом заготовка 5 в зависимости от формы кривизны ее поверхности, гарантированно прилегает к торцам нескольких электромагнитов 2, а дополнительный магнит 7 вместе с корпусом 6 перемещается вверх в отверстии втулки 3 под действием заготовки 5, самоустанавливаясь на ее поверхности без зазора. Верхняя поверхность заготовки 5 воздействует на штангу 8 контрольного устройства, которая в свою очередь поворачивает двуплечий рычаг 11 против часовой стрелки, что приводит к прекращению его контакта с датчиком положения 10 и последний подает команду свидетельствующую о захвате электромагнитным схватом листовой заготовки и далее подается команда на ее перенос роботом в рабочую позицию.

Пневматические схваты

             Пневматические схваты содержат расширяющиеся или изгибающиеся захватные элементы, выполненные в виде камер из эластичного материала, например резины, изменение размера (объема) которых, при подачи 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 32 Конструкция пневматических схватов c зажимными элементами
выполненными в виде эластических цилиндрических камер

               На Рис 32 показана конструкция пневматичесих схватов c зажимными элементами, выполненными в виде эластичных цилиндрических камер. Пневматический схват, показанный на Рис 32а , 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 32б, 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 33 Конструкция пневматических схватов c эластичными зажимными элементами, выполненными в виде изгибающихся камер.

               На Рис 33 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. 33а). 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.33б). 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. 33б).

Рис 34 Общий вид пневматического схвата с пятью эластичными
изгибающимися камерами

           Для захвата предметов неправильной формы и нежестких предметов используются пневматитческие схваты с тремя и пятью изгибающимися камерами (см. Рис. 34). Они имеют такую же неравножесткую конструкцию как и рассмотренные ранее.

Рис 35 Конструкция многоместного пневматического схвата c комплектом зажимных элементов выполненных в виде эластичных цилиндрических камер

             На Рис 35 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.

       Для захвата и переноса малогабаритных деталей и заготовок могут применятся пневмоатические схваты в которых в качестве зажимных элементов используются упругие пластины. Такие пневматические схваты не зажимают переносимый предмет, а только фиксируют его положение на наружной или внутренней базовой цилиндрической поверхности, что однако не ухудшает точность его базирования, что не требует использования повышенного давления сжатого воздуха при переносе предмета. Преимуществом пневматических схватов является отсутствие необходимости сложных для изготовления эластичных камер или электромагнитов, а недостатком сложность а зачастую невозможность захвата предметов тяжелых крупногабаритных предметов и предметов неправильной формы не имеющих отверстий.

Рис 36 Конструкция пневматическмого схвата для малогабаритных деталей с зажимными элементами, выполненными в виде упругих пластин.

              На Рис 36 показана конструкция пневматическмого схвата для малогабаритных деталей с зажимными элементами, выполненными в виде упругих пластин. Он содержит корпус 1 с цилиндрическим хвостовиком, в котором выполнен вертикальный канал 2 для подвода сжатого воздуха, соединяющийся с наклонно расположенными соплами 3, расположенными равномерно по окружности, а на нижнем токе корпуса 1 посредствам крепежной детали 5 закреплены зажимные элементы 4, выполненные в виде упругих пластин с общим основанием. Перед захватом деталей корпус 1 схвата с захватными элементами 4 вводится в отверстие комплекта деталей 7 и 8. Для захвата комплекта деталей 7 и 8 подлежащих переносу в канал 2 его корпуса 1 подается сжатый воздух, который выходя из сопел 3 отжимает упругие пластины 4 и таким образом фиксирует детали на корпусе 1 . После этого выполняется перенос деталей роботом на позицию сборки, затем схват опускается и комплект деталей 7 и 8 вводится в отверстие базовой детали собираемого узла. Для освобождения комплекта деталей 7 и 8 подача сжатого воздуха в канал 2 корпуса 1 схвата прекращяется, в результате чего упругие пластины 4 сводятся и прижимаются к наружной цилиндрической поверхности корпуса 1, после чего вместе ним выводятся из отверстия деталей 7 и 8.

Рис 37 Конструкция пневматического схвата с упругими зажимными элементами позволяющего осуществлять зажим длинной втулки

             На Рис 37 показана конструкция пневматического схвата с упругими зажимными элементами позволяющего точно базировать детали типа втулки, у которых высота намного больше диаметра. В отличии от ранее рассмотренного пневматического схвата, схват для точного базирования и фиксации детали 10, имеющей форму длинной втулки, в его конструкцию вводятся дополнительные упругие пластины 4б, а в корпус 1 вводится бурт 9 и дополнительные сопла 3. Установка перенесенной детали 10 выполняется аналогично рассмотренной ранее, с той лишь разницей, что она вводится в отверстие базовой детали 11 с помощью бурта 10 корпуса 1. Для выведения корпуса 3 с упругими пластинами из отверстия установленной втулки 10 прекращается подача сжатого воздуха в сопла 3 через канал 2 и схват беспрепятственно поднимается вверх и выводится из зоны сборки.

Рис 38 Конструкция пневматического схвата с упругими зажимными элементами позволяющего одновременно фиксировать детали с различным диаметром отверстия.

            На Рис 38 показана конструкция пневматического схвата с упругими зажимными элементами позволяющего одновременно фиксировать детали с различным диаметром отверстия. Он в отличии от ранее рассмотренных конструкций пневматических схватов с упругими пластинами содержит два вертикальных канала для подвода сжатого воздуха 14 и 15, каждый из которых соединен с соплами 3, и упругие пластины различного диаметра 4а и 4б, установленные на двух посадочных местах корпуса 1, также имеющих различный диаметр. Установка перенесенных деталей 12 и 13 производится аналогично рассмотренной ранее, с той лишь разницей, что после введения детали 13 в отверстие 16 базовой детали прекращается подача сжатого воздуха в канал 14, в результате чего сводятся упругие пластины 4а и освобождается деталь 13, а затем аналогичным образом устанавливается деталь 12 для чего прекращается подача воздуха в канал 15 и сводятся упругие пластины 4б. После этого схват выводится из зоны сборки.

Специальные схваты

              В условиях реального промышленного производства автоматические манипуляторы могут использоваться для зажима и переноса с позиции на позицию деталей и заготовок имеющих специфическую форму, различные размеры и малую жесткость, также возникает необходимость одновременного переноса нескольких объектов, что требует создания специальных схватов , учитывающих предъявляемые к ним специфические требования и ограничения. К специальным схватам относятся:
− схваты для длинных валов (L > 10D),
− схваты для деталей прямоугольной формы,
− схваты для нежестких деталей,
− схваты для деталей сложной формы,
− многоместные схваты

Рис 39 Конструкция схвата для длинных ступенчатых валов.

               На Рис 39 показана конструкция схвата для длинных ступенчатых валов. Он содержит, два приводных гидроцилиндра 5 со штоками 4 и две траверсы 6, установленные на ползунах 7, каждый из которых имеет возможность поступательного перемещения в вертикальном направлении в направляющих обоймы 8, а в последних закреплены оси 2 на которых шарнирно установлены два комплекта зажимных губок 1. Ползуны 7 шарнирно соединены с зажимными губками 1. В обоймах 8 закреплены гайки 9, установленные на ходовых винтах 10, на которых закреплены маховички 11, позволяющие в наладочном режиме вращением винтов регулировать расстояние между двумя комплектами зажимных губок 1.
Работает схват следующим образом. При подаче масла под давлением в поршневые полости гидроцилиндров 5 их штоки 4 выдвигаются и перемещают траверсы 6 вниз вместе с ползунами 7, которые поворачивают зажимные губки 1 и последние двигаясь по направлению друг к другу осуществляют зажим вала. Поскольку вал имеет две ступени диаметров, то сначала произойдет остановка одного из комплектов зажимных губок 1, при этом, движение штока 4 одного из гидроцилиндров 5 прекратится, а шток 4 второго гидроцилиндра 5 будет продолжать движение вниз до упора в вал второго комплекта зажимных губок 1. Для разжима схвата масло под давлением подается в штоковые полости гидроцилиндров 5, в результате чего их штоки 4 начинают втягиваться и возвращают исполнительый механизм схвата в исходное положение, разжимая при этом губки 1 и освобождая вал.

Рис. 40 Конструкция схвата для длинных валов, позволяющая менять вертикальное положение зажатой детали на горизонтальное и наоборот

             На Рис. 40 показана конструкция схвата для длинных валов, позволяющая менять вертикальное положение зажатой детали на горизонтальное и наоборот. Он состоит из корпуса 1, Г – образных губок 2, с зажимными призмами 3, шарнирно соединенных с тягами и рычагами 7, образующими механизм параллелограмма, приводного пневмоцилиндра, шток 8 которого соединен с рычагами 7, а также двух комплектов электромагнитов 9, 10 и амортизаторов 11, 12. При этом зажимные призмы 3 установлены в Г – образных губках с возможностью вращения на оси 6 посредствам упорных и радиальны подшипников 4 и 5 соотвественно.
Работает схват следующим образом. Для захвата горизонтально расположенной детали, требующей переориентации по ходу технологического процесса в вертикальное положение, схват располагается со смещением вправо от ее центра тяжести и электромагнит 9 находится во включенном состоянии. Для переориентации детали электромагнит 9 выключается и под действием силы тяжести она поворачивается против часовой стрелки вместе с зажимными губками 3 вокруг оси 6 и занимает при этом вертикальное положение, взаимодействуя в конце поворота с амортизатором 10, который гасит ударную нагрузку, при этом электромагнит 10 служит жестким упором, исключающим (во включенном состоянии) колебания детали в процессе ее транспортирования манипулятором. При захвате вертикально расположенной детали, не требующей переориентации, схват располагается в центре ее тяжести либо несколько выше, при этом электромагнит 10 находится во включенном состоянии и удерживает деталь в этом положении, исключая действие на нее амортизатора 12, стремящегося повернуть ее по часовой стрелке вместе с зажимными губками 3. При захвате вертикально расположенной детали, требующей по ходу технологического процесса переориентации в горизонтальное положение, схват располагается ниже ее центра тяжести при включенном электромагните 10. Для переориентации детали электромагнит 10 выключается и амортизатор 12 смещает от вертикальной оси центр ее тяжести, что приводит к ее повороту по часовой стрелке вместе с зажимными губками 3 вокруг оси 6 и переходу в горизонтальное положение. В конце поворота детали она взаимодействует с амортизатором 11, что позволяет погасить ударные нагрузки, а включенный электромагнит 9, преодолевая усилие амортизатора 11, притягивает ее и надежно фиксирует в горизонтальном положении.

Рис 41 Конструкция двухпозиционного схвата для длинных валов

         На Рис 41 показана конструкция двухпозиционного схвата для длинных валов. Он содержит корпус 1, закрепленный на руке 2 манипулятора, два зажимных механизма 3 и 4, полый вал 5 привода поворота и расположенный в его отверстии вал 6 привода зажимных механизмов с жестко закрепленным на его нижнем конце кулачком 21. Каждый зажимной механизм состоит из корпуса 7 поджатого с помощью пружин 12 к корпусу схвата 1, пары зажимных губок 8 и 9 с хвостовиками 15, на каждом их которых выполнена зубчатая рейка, зацепляющаяся с шестерней 16, а также двуплечего рычага 10 поджатого к кулачку 21 посредствам пружин 11, при этом на верхней плоскости корпуса 7 выполнен упор 13 и пазы 14, а верхние зажимные губки 8 и 9 снабжены пальцаим 17, расположенным в пазу 14. Механизм поворота двухместного схвата содержит ведущую коническую шестерню 19 жестко закрепленную на ведущем валу 5, зацепляющуюся с ведомой конической шестерней 20, которая жестко связана с корпусом 1, установленным на осях 22 и 23. На торцевых стенках корпуса 1 схвата закреплены упоры 18, с которыми взаимодействует рычаг 10.
Работает схват следующим образом. Схват опускается к детали 24 подлежащей захвату, получая привод от поступательно перемещающегося вала 6 который воздействует на упор 13 корпуса 7, который также поворачивается и кулачком 21 воздействует на рычаг 10, который с помощью пальцев 17 разводит зажимные губки 8 и 9 на одинаковую величину за счет наличия между ними зубчато – реечной передачи. В конце поступательного перемещения вала 6 он вместе с кулачком 21 поворачивается в противоположную сторону и зажимные губки 8 и 9 посредствам пружин 11 зажимают деталь 24. При зажиме ступенчатого вала сначала одной парой зажимных губок фиксируется его больший диаметр, а затем благодаря наличию рычага 10 второй парой зажимных губок фиксируется его меньший диаметр. После этого вал 6 поднимается вверх, а зажимной механизм вместе с зажатой деталью 24 под действием пружин 12 поднимается в верхнее положение, в котором рычаг 10 взаимодействует с упором 18, что обеспечивает фиксацию положения зажимных губок 8 и 9. Подъем вала 6 происходит до образования зазора между нижним торцем кулачка 21 и упором 13 на верхней стенке корпуса 7, после чего начинается поворот схвата и его корпус 1 перемещается во вторую позицию, и зажимной механизм 3 отводится от вала 6 с кулачком 21, а зажимной механизм 4 занимает его положение. Дальнейшая работа схвата аналогична рассмотренной.

Рис 42 Конструкция схвата для зажима прямоугольных деталей с регулируемым усилием зажима.

         На Рис 42 показана конструкция схвата для зажима прямоугольных деталей с регулируемым усилием зажима. Он содержит корпус 1 с фланцем для крепления к руке робота и тремя расточками, в двух из которых, расположенных параллельно оси руки робота, расположены штанги – рейки 2 и 4, зацепляющиеся с промежуточной шестерней 3, закрепленной на валу расположенном в расточке, выполненной перпендикулярно двум первым. На штанге – рейке 2 с помощью гаек 7 закреплена зажимная губка 5, а на штанге – рейке 4 посредствам гаек 8 закреплена губка 6, кроме того, на штанге – рейке 4 установлена пружина 9, усилие которой регулируемое гайками 10 , определяет силу зажима детали 11 подлежащую захвату и переносу губками схвата 5 и 6.
Работает схват следующим образом. Для зажима детали штанге 2 сообщается движение вправо, в результате которого она перемещает в том же направлении зажимную губку 5, а через шестерню 3 и зубчато – реечную передачу сообщается движение влево штанге 4 и зажимной губке 6, в результате этого губки движутся навстречу друг другу и осуществляют зажим детали 11 имеющей прямоугольную форму. Сила сжатия зажимных губок 5 и 6 определяется настройкой пружины 9 и может регулироваться в широком диапазоне, что для очень важно для нежестких деталей.

Рис. 43 Конструкция схвата для зажима заготовки прямоугольной формы обеспечивающего ее центрирование после зажима.

         На Рис. 43 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 пру-жины 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 44 Конструкция схвата для нежестких деталей, зажимным элементом которого является гибкая лента.

         На Рис 44 показана конструкция схвата для нежестких деталей, зажимным элементом которого является гибкая лента. Он содержит корпус 1, хвостовая часть которого закреплена на руке 2 робота, поворотного элемента 3, поворотных втулок 4 и 5, установленных концентрично с поворотным элементом 3 и упругой ленты 6, один конец которой закреплен на лапке 7, а другой на лапке 8 поворотного элемента 3. Кроме того лента 6 прикреплена к лапкам 9 и 10 поворотных втулок 4 и 5 соответственно. Поворотный элемент 3 через рычаг 11 соединен с приводным пневмоцилиндром 12.
Работает схват следующим образом. Для захвата детали 13 схват располагается над ней и роботом опускается вниз и вводится в ее внутреннюю полость при этом лопатки 7 – 10 расположены на максимальном расстоянии друг от друга, а упругая лента 6 вытянута в форме незамкнутого кольца (см. Рис. 43 Вид А). Затем сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 12 и его шток выдвигается и через рычаг 11поворачивает элемент 3 против часовой стрелки. Это приводит к перемещению лапок 9 и 10, которые начинают выгибать упругую ленту 6 на участках между лапками 7 и 10, 10 и 9, 9 и 8 до ее упора во внутреннюю поверхность детали 13, в результате чего происходит ее зажим. Далее деталь 13 поднимается и переносится роботом в требуемую позицию, где она освобождается, для чего сжатый воздух подается в штоковую полость пневмоцилиндра 12, его шток втягивается и возвращает поворотный элемент 3 схвата в исходное положение.

Рис 45 Конструкция схвата для зажима нежестких деталей посредствам поворотных зажимных губок с эластичными наконечниками.

            На Рис 45 показана конструкция схвата для зажима нежестких деталей посредствам поворотных зажимных губок с эластичными наконечниками. Он содержит закрепленный на руке манипулятора корпус 2, на котором неподвижно закреплены оси 3 с блоками 4, шарнирно установленными на этих осях и комплект поворотных зажимных губок, каждая из которых состоит из вала 5, на верхнем конце которого посредствам штифта закреплен ведущий рычаг 6, а на нижнем конце посредствам клеммного соединения закреплен ведомый рычаг 7 с эластичным наконечником 8, имеющим сферическую форму. Кроме того на ведущем рычаге 6 каждой зажимной губки посредствам оси 9 шарнирно установлен блок 10, а также пружина кручения 12, которая стремится повернуть зажимные губки против часовой стрелки и увести блоки 10 от центра схвата к периферии. Все блоки 10 и 4 охвачены тросом 13, один конец которого закреплен на одном из рычагов 6, а другой связан с приводом манипулятора.
ботает схват следующим образом. В исходном положении рычаги 7 с наконечниками 8 разведены пружинами 12 в крайнее положение, при котором они находятся на максимальном удалении от центра схвата, при этом поворот валов 5 с рычагами 6 и 7 ограничен тросом 13. Схват располагается манипулятором относительно подлежащей захвату детали 11 таким образом, чтобы она располагался между наконечниками 8 зажимных губок. После этого включается соответствующий привод манипулятора который перемещает трос 13 вправо (по стрелке). При этом рычаги 6 преодолевая усилие пружин 12 поворачивают вала 5 зажимных губок по часовой стрелке, в результате чего происходит поворот рычагов 7 с наконечниками 8 в том же направлении. В случае контакта с деталью 11 одного из наконечников 8 дальнейший поворот этого вала 5 с рычагами 6 и 7 прекращается, но усилие от данной зажимной губки на деталь не передается, поскольку другие зажимные губки продолжают движение. После контакта с наружной поверхностью детали 11 наконечников 8 всех зажимных губок она оказывается надежно зажатой и перемещение троса 13 прекращается. Далее деталь 11 переносится манипулятором в требуемую позицию, где устанавливается, после чего она освобождается, для чего трос 13 приводом манипулятора перемещается а противоположном направлении, и пружины кручения 12 разводят зажимные губки возвращая их в исходное положение.

Рис 46 Конструкция схвата для деталей сложной формы из толстолистового проката

            На Рис 46 показана конструкция схвата для деталей сложной формы из толстолистового проката. 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 46 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 производится 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.

Рис 47 Конструкция схвата для зажима и поворота на угол 180 град детали типа шатун.

          На Рис 47 показана конструкция схвата для зажима и поворота детали типа шатун на угол 180 град. Он содержит корпус 1, в котором расположены приводной цилиндр 2 и шарнирно – рычажный исполнительный механизм с зажимными губками 13 и 14, выполненными в виде поворотных призм. Шток 3 цилиндра 2 посредствам тяги 4 шарнирно соединен с рычагом 5 установленным в корпусе 1 на оси 6, и также шарнирно соединен посредствам тяг 7 и 10 с зажимными рычагами 8 и 12 установленными в корпусе 1 на осях 9 и 11 и оснащенными зажимными губками 13 и 14. Зажимная губка 13 выполнена заодно с валом 18, который установлен в горизонтальной расточке рычага 8 на подшипниках качения 19 и 20, а посредствам зубчатого венца 17 зацепляется со штоком рейкой 16 цилиндра поворота 15. Зажимная зубка 14 установлена посредствам подшипников качения (подшипники на Рис 47 не показаны) на оси 21 закрепленной на рычаге 12 и поэтому имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси. В тяге 10 установлена пружина, позволяющая при зажиме заготовки шатуна 23 компенсировать колебание его длины.
Работает схват следующим образом. Для зажима заготовки шатуна 23 давление подается в штоковую полость цилиндра 2, в результате чего его шток 3 выдвигается и через тягу 4 сообщает рычагу 5 поворот против часовой стрелки. При этом, через тягу 7 зажимному рычагу 8 сообщается поворот по часовой стрелке, а через тягу 10 зажимному рычагу 12 сообщается поворот против часовой стрелки, и зажимные рычаги, поворачиваясь навстречу друг другу, посредствам зажимных губок 13 и 14 зажимают заготовку шатуна 23. После этого, манипулятор, на руке которого закреплен схват, переносит заготовку шатуна 213 в рабочую зону технологического оборудования и устанавливает ее в приспособление для механической обработки и схват освобождает заготовку, для чего давление подается в поршневую полость цилиндра 2 его шток выдвигается и возвращает исполнительный механизм схвата в исходное положение, разводя рычаги 8 и 12 вместе с зажимными зубками 13 и 14. После выполнения механической обработки заготовки шатуна 23 с одной стороны снова выполняется ее захват и поворот на угол 180 град для выполнения механической обработки с противоположной стороны. Для этого в поршневую полость цилиндра поворота 15 подается давление (в это время схват с зажатой заготовкой рукой манипулятора снят с приспособления и поднят на некоторую высоту создающую пространство для маневра), в результате чего шток – рейка 16 выдвигается и через зубчатый венец 17 сообщает валу 18 вращение, и его зажимная губка 13 вместе с заготовкой шатуна 23 и зажимной губкой 14 рычага 12 поворачиваются на угол 180 град. В таком положение заготовка 23 снова устанавливается в приспособление и выполняется ее обработка с противоположной стороны, после чего она снимается схватом манипулятора и выносится из рабочей зоны станка.

Рис 48 Конструкция двухместного схвата для коротких валов.

              На Рис 48 показана конструкция двухместного схвата для коротких валав (L ≤ 5D). Он содержит, размещенные в корпусе 1 сдвоенного пневмоцилиндра одностороннего действия, разнонаправленные поршни 2, выполненные в виде полых плунжеров поджатых пружинами 6, с клиновыми выступами 9 на наружной поверхности, расположенными в пазах 11 корпуса 1, а также трехплечие рычаги 3 шарнирно установленные на проушинах корпуса1, на ведущих плечах которых расположены ролики 5, на ведомых плечах закрепленные посредствам фиксаторов 13 сменные зажимные губки 4, а их третьи плечи рычагов находятся в постоянном контакте с толкателями 7 подпружиненными пружинами 8. Рабочие поверхности зажимных губок 4 покрыты износостойким материалом 12 с высоким коэффициентом трения, например полиуретаном. С обоих торцев корпус 1 сдвоенного пневмоцилиндра закрыт крышками 11, в которые упираются пружины 6. В корпусе 1 пневмоцилиндра выполнена перемыч-ка, определяющая исходное, центральное положение поршней 2 во втянутом положении, в которой имеется отверстие для установки штуцера 15, через который осуществляется подвод сжатого воздуха в поршневые полости сдвоенного пневмоцилиндра
Работает схват следующим образом. В исходном положении трехплечие рычаги 3 с зажимными губками 4 разведены, для чего сжатый воздух подается в поршневые полости пневмоцилиндра и его поршни 2 преодолевая усилие пружин 6 выдвигаются и при этом освобождают от воздействия клиновых выступов 9 поршней 2 ролики 5 рычагов и последние под действием пружин 8 толкателей 7 расходятся, подготавливая схват к зажиму заготовки. Для зажима заготовки 14 сжатый воздух из поршневых полостей сдвоенного пневмоцилиндра сбрасывается в атмосферу и поршни 2 под действием пружин 6 втягиваются в корпус 1, а клиновые выступы 9, воздействуя на ролики 5, поворачивают трехплечие рычаги 3 навстречу друг другу и таким образом сводят зажимные губки 4, сжимающие при этом заготовки 14. Недостатком рассмотренной конструкции схвата является отсутствие независимого сведения или раскрытия обоих комплектов зажимных губок, что естественно снижает его технологические возможности.

Рис 49 Конструкция двухместного схвата для заготовок типа дисков и колец с независимым приводом зажимных губок

            На Рис 49 показана конструкция двухместного схвата для заготовок типа дисков и колец с независимым приводом зажимных губок, от встроенных неполноповоротных гидродвигателей. Он содержит корпус 1 с крышкой 2, образующих замкнутую полость внутри которой расположен неполноповоротный гидродвигатель, при этом, его ротор, имеющий три лопасти, уплотненные по периметру прокладками 5, неподвижно закреплен на крышке 2, а сборный корпус гидродвигателя состоящий из зубчатого колеса 4 и двух торцевых крышек 26, закрепленных винтами 25, имеет возможность поворота на фиксированный угол. Внутренняя полость зубчатого колеса 4 и лопасти ротора 3 образуют три рабочие камеры 8 гидродвигателя, в которых установлены секторы 6 с уплотнениями 7, жестко соединенные с зубчатым колесом 4. Подвод масла в рабочие полости 8 гидродвигателя осуществляется по каналам 9 и 10 справа от лопастей ротора 3 и по каналам 9а и 10а слева от лопастей ротора 3. В корпусе схвата параллельно оси ротора 3 на шарикоподшипниках 14 установлены опорные цапфы трех поворотных рычагов 12 с зажимными губками 21, на которых посредствам стопорных винтов 13 закреплены шестерни 11, зацепляющиеся с зубчатым колесом 4. В теле поворотных рычагов 12 выполнены каналы 15 и 17 посредствам которых в полости 16 подается масло из общего канала 18, а в полостях 14 размещены поршни 19, которые с помощью пальца 20 соединены с зажимными губками 21, имеющими круглую форму. В пространстве между зажимными губками 21 и цапфами поворотных рычагов 12, на которых они установлены, расположены сепараторы 22 с шариками 23.
Работает схват следующим образом. Для зажима заготовки 24 масло под давлением через каналы 9 и 10 подается в полости 8 гидродвигателей, а по каналам 9а и 10а идет на слив, что приводит к повороту зубчатого колеса 4, которое в свою очередь начинает вращать шестерни 11, поворачивающиеся вместе с рычагами 12 в требуемую сторона, что приводит к разведению зажимных губок 21. Затем рука робота устанавливает разведенные губки 21 схвата над заготовкой 24, после чего масло под давлением из общего канала 18 через каналы 17 и 15 подается в полость 16, что приводит к осевому перемещению поршней 19 вместе с зажимными зубками 21. Далее для зажима заготовки 24 масло под давлением по каналам 9а и 10а подается в рабочие полости 8 гидродвигателя, а по каналам 9 и 10 идет на слив, что приводит к вращению зубчатого колеса 4 и шестерен 11 вместе с поворотными рычагами 12 и зажимными губками 21 в противоположную сторону, при этом последние сводятся и зажимают заготовку 24. Поскольку поворотные рычаги 12 с зажимными губками 21 каждого исполнительного механизма двухместного схвата имеют привод от индивидуального гидродвигателя то их зажим и разжим производится независимо друг от друга, что позволяет снимать готовую деталь со станка и удерживать в зажатом положении заготовку, подлежащую последующей установке, которая производится после поворота схвата приводом манипулятора вокруг его продольной оси на угол 180 град.

Рис 50 Конструкция трехместного схвата для малогабаритных
деталей прямоугольной формы.

         На Рис 50 показана конструкция трехместного схвата для малогабаритных деталей прямоугольной форрмы. 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 51 Конструкция многоместного схвата для коротких валиков.

           На Рис 51 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
Раьотает схват следующим образом. В исходном положении он располагается над деталями 29 находящимися в кассете, его опорные пластины наклонены под углом 3 – 5^0 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.

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. Рассмотрим несколько примеров конструктивного выполнения адаптивных схватов.

Рис 52 Конструкция адаптивного схвата с пневматическим сканирующим устройством.

              На Рис 52 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 акреплена 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 52 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 благодаря 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 53 Конструкция адаптивного схвата с механическим сканирующим устройством.

              На Рис 53 показана конструкция адаптивного схвата с механическим сканирующим устройством. Он содержит основание 1, закрепленное на руке манипулятора, выполненное в виде полого цилиндра внутри которого посредствам подшипников качения 3 установлен короткий полый вал 2, с зубчатым венцом 4, в эксцентричных расточках которого на подшипниках качения 7 установлены ведущий 8 и ведомый 9 валы, соединенные карданным шарниром 10. На ведущем валу 8 посредствам шпоночного соединения закреплено зубчатое колесо 11 зацепляющееся с шестерней 12 , установленной на валу двигателя 13, а зубчатый венец 4 вала 2 зацепляется с шестерней 5 установленной на валу двигателя 6. Ведомый вал 9 посредствам карданного шарнира, включающего вкладыш 14 и оси 15, соединен со стаканом 16, при этом зазор между осью 15 и отверстиями в проушинах стакана 16 выполнен больше удвоенной величины эксцентриситета между отверстиями в валу 2. Стакан 16 сопряжен со схватом 17 с возможностью относительного вращения, при этом схват 17 соединен с корпусом 1 с по-мощью спиральной пружины 18.

              Работает адаптивный схват следующим образом. Схват 17 с зажимными губками 19 подводится к детали 20 подлежащей установке зажимают ее и подводят к базовой детали для выполнения сборки, после чего включается сканирующее устройство, осуществляющее автопоиск положения детали 20 обеспечивающего гарантированную собираемость. Для этого одновременно включаются оба двигателя 6 и 13, причем скорость вращения вала двигателя 6 намного превышает скорость вращения вала двигателя 13. Вращение вала двигателя 6 через зубчатое колесо 6 и зубчатый венец 4 передается валу 2, при этом за счет смещения осей валов 8 и 9 и наличия карданного шарнира 10 между ними, вал 9 начинает совершать плоско – параллельное движение в горизонтальной плоскости, но так как ось 15 соединяющая вкладыш 14 со стаканом 16 компенсирует продольную составляющую полоско – параллельного движения вала 9 за счет наличия зазора в соединении то стакан 16, то схват 17 движется возвратно – поступательно по синусоидальному закону и линейно в перпендикулярной плоскости, а спиральная пружина задает среднее положение этого колебательного движения. Парал-лельно вращение от двигателя 13 через зубчатые колеса 12 и 11 сообщается валу 8,который через карданный шарнир 10 передает его оси 15 и стакану 16 с меньшим числом оборотов независимо от возвратно – поступательного движения которое стакан 16 получает от двигателя 6. При этом стан 16 поворачивается в схвате17, центральное положение которого задано спиральной пружиной 18. В результате сложения этих двух движений стакан 16 начинает выполнять «рыскающие» движение в радиальном направлении с медленным поворотом относительно центральной точки (траектория движения показана на Рис 53 и имеет форму розетки), где искомое положение устанавливаемой детали 20 по разбросу допусков наиболее вероятно. В свою очередь схват 17 совершает такое – же плоско параллельное движение но без поворота. Таким образом максимум за один оборот двигателя 13 и несколько оборотов двигателя 6 положение схвата 17 с деталью 20 становится соосным положению базовой детали. В процессе дальнейшей работы сканирующего устройства компенсируется непаралельность осей собираемых деталей. После занятия соосного положения деталь 20 останавливается, а стакан 16 продолжает сканирующее движение по траектории имеющей форму розетки, что вызывает наклон схвата относительно точки упоры собираемых деталей, и в тоже время схват с деталью 20 поворачивается относительно осей второго карданного шарнира в сторону продолжения линейного смещения, изгибая при этом спиральную пружину 18 относительно ее среднего положения. Дальнейшее сканирование осуществляет угловое «рысканье» детали. При нахождении требуемого углового положения детали 20, позволяющего проводить ее сборку с базовой деталью, дальнейшее излишнее сканирование стакана 16 компенсируется спиральной пружиной 18. Таким образом, максимум за два оборота двигателя 13 инесколькл оборотов двигателя 6 устройство адаптивного схвата позволяет компенсировать линейную и угловую погрешность собираемых деталей.

Рис 54 Конструкция адаптивного схвата с электромагнитным сканирующим устройством.

         На Рис 54 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 электромаг-ниты 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.
Адаптивными схватами оснащаются манипуляторы работающие в комплексе с оборудованием автоматического действия осуществляющего установку радиоэлементов на печатную плату, выводы (ножки) которых должны точно вводиться в соответствующие отверстия платы, при этом диаметры ножек и отверстий в плате могут быть менее одного миллиметра.

Рис 55 Конструкция адаптивного схвата манипулятора для установки на монтажную плату радиодеталей типа резисторов и конденсаторов.

             На Рис 55 показана конструкция адаптивного схвата манипулятора для установки на монтажную плату радиодеталей типа резисторов и конденсаторов. Он содержит кор-пус 1, губки 2, которые установлены в направляющих планках 3, закрепленные на корпусе 1 приводные пневмоцилиндры 4 со штоками 6, закрепленные на направляющих планках 3 винтами 5, при этом в каждой губке 2 выполнены сквозные отверстия, в которых установлены и стержни 7 подпружиненные пружиной 8, которая упираются в гайку 9 , установленную в резьбовое отверстие губки 2. В каждой губке 2 со стороны рабочей поверхности выполнен паз, поперечное сечение которого представляет собою треугольник, при этом одна из его вершин лежит на стержне 7, а на самой рабочей поверхности губки 2 установлены датчики контролирующие усилие сжатия губок, к которым прикреплена пластина 11 с прорезью. Схват также оснащен датчиками перемещения стержней 7, которые представляют собою катушки индуктивности (на Рис 55 не показаны), одна из которых размещена на корпусе 1, а вторая на стержне 7, при этом корпус датчика перемещения крепится к планкам 3 винтом 12 через адаптор 13 и в нем установлены вторичные катушки индуктивности.

        Работает схват следующим образом. В исходном положении губки 2 схвата максимально разведены, что обеспечивается при подаче сжатого воздуха в штоковые полости приводных пневмоцилиндров 4 и сбросу воздуха из поршневых полостей, при этом, их штоки 6, напрямую связанные с губками 2, втянуты (перемещение губок 2 происходит в направляющих планках 3). Вместе с губками 5 разведены и установленные в них стержни 7. В таком положении схват опускается на предварительно ориентированный радиоэлемент, например резистор, который расположен в кассете или ленте, при этом его выводы попадают в прорези пластины 11 и частично ориентируются. После этого губки 2 начинают сводится, для чего сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндров 4 и их штоки 6 выдвигаются, при этом, выводы резистора сначала попадают в пазы губок 2, продолжая ориентироваться, а затем в пазы стержней 7, взаимодействуя с которыми резистор получает окончательную ориентацию, а затем корпус резистора упирается в пластины 11 и возникающее при этом усилие передается датчику 10, который вырабатывает сигнал, свидетельствующий о наличии в схвате резистора, подлежащего установке на монтажную плату. При достижении усилия прижима резистора пороговой величины подача сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 4 прекращается. Для совмещения выводов резистора с соответствующими отверстиями на монтажной плате, рука манипулятора, на которой закреплен схват с подлежащим установке резистором, совершает сканирующее плоско – параллельное движение, в результате чего выводы резистора попадают в отверстия платы и схват опускается манипулятором вниз. При этом стержни 7 упираясь в монтажную плиту, преодолевают усилие пружин 8 и начинают смещаться относительно губок 2 схвата, а закрепленные на концах стердней 7 катушки перемещаются относительно вторичных катушек, в результате чего вырабатывается сигнал о перемещении резистора относительно монтажной платы. По достижении необходимой величины перемещения движение схвата прекращается. Далее происходит разжим губок схвата, за счет подачи сжатого воздуха в штоковые полости пневмоцилиндра 4, как это было описано ранее, происходит разжим резистора, который к этому времени установлен требуемым образом на монтажную плату, после чего рука манипулятора выводит схват из рабочей зоны сборочного оборудования.

Рис 56 Конструкция адаптивного схвата для установки на печатную плату радиоэлементов типа микросхем с электропневматическим сканирующим устройством.

           На Рис 56 показана конструкция адаптивного схвата для установки на печатную плату радиоэлементов типа микросхем с электропневматическим сканирующим устройством. Он содержит кронштейн 1 с пневматическим вибратором 2, соединенный посредствам мембраны 3 с фланцам 4 с помощью которого схват крепится к руке манипулятора. На кронштейне 1 закреплены две вертикальные стойки 5, в радиусных шариковых направляющих 6 которых расположен корпус 7, при этом, в его центральном отверстии установлен пневмоцилиндр 8, корпус которого подпружинен пружиной 14, а шток подпружиненный пружиной 9 оснащен конусом 10, находящимся в постоянном контакте с подпружиненными двуплечими рычагами 12, шарнирно установленными на осях 11 в проушинах корпуса 7. На ведомых плечах рычагов 12 крепятся сменные губки, предназначенные для захвата и удержания микросхемы 25, подлежащей установке на печатную плату 15. Схват также содержит пневмоцилиндр 20 со штоком 21 , который предназначен для изменения угла наклона корпуса 7, исходное вертикальное положение которого определяется упорным винтом 17 и контролируется посредствам геркона 18 за-крепленного на корпусе пневмоцилинда 20 и магнита 19 установленного на корпусе 7. На стойках 5 во взаимно перпендикулярном направлении установлены датчика уско-рения 22 и 23
Работает схват следующим образом. С помощью манипулятора схват перемещается в позицию забора микросхемы, которая находится в ориентированном положении, например в кассете, при этом поршневая полость пневмоцилиндра 8 соединена с атмосферой и поэтому его шток , под действием пружины 9, находится во втянутом положении, при котором рычаги 12 схвата вместе с зажимными губками 13 находятся в разведенном положении. Для захвата микросхемы 25 схват посредствам руки манипулятора, на которой он закреплен, опускается вниз и при достижении им требуемого положения сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 8, шток которого преодолевает усилие пружины 9 и сводит рычаги 12, губки 13 которых осуществляют зажим микросхемы. После захвата микросхема 25 переносится вместе со схватом в зону сборки с печатной платой 26 и располагается над отверстиями в плате в которые при сборке должны быть введены ее выводы, и в этот момент от системы управления манипулятора включается соответствующий воздухораспределитель от которого сжатый воздух поступает в поршневую полость пневмоцилиндра 20 и его шток 21 выдвигается и поворачивает корпус 7 схвата с микросхемой 25 в радиусных шариковых направляющих 6 на угол α (см. Рис. 56). Затем схват с микросхемой опускается манипулятором до контакта первой пары выводов микросхемы с отверстиями печатной платы, в результате чего корпус пневмоцилиндра 8 преодолевает усилие пружины 14 и смещается вверх, выбирая зазор S1. Если пара крайних выводов микросхемы попадает в соответствующие отверстия платы, то подъема корпуса 8 пневмоцилиндра не происходит, а они входят в эти отверстия на величину S1, сто соответствует первой стадии сборки. После этого начинается вторая стадия сборки, для выполнения которой сжатый воздух подается в вибратор 2, вращение шарика которого создает вибрации, порождающие сканирущее движение схвата с микросхемой 25 в плоскости параллельной плате 26. При этом выводы микросхемы движутся по траектории имеющей форму спирали Архимеда, параметры которой определяются амплитудой колебания системы и должны обеспечивать попадание выводов микросхемы в соответствующие отверстие платы. Как только выводы микросхемы попадают в отверстия платы, они входят в них на величину S1 увеличивая при этом жесткость всей колебательной системы, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний по осям X и Y. При этом изменяется ускорения по тем же осям что фиксируется датчиками 22 и 23, от которых поступают соответствующие сигналы в систему управления манипулятора, которая после их анализа подает команду на увеличение расхода сжатого воздуха подаваемого в вибратор 2, что способствует увеличению угловой скорости перемещающегося в нем шарика, и начинается третья стадия сборки. В это время схват, находящийся под действием пружины 14, и по мере вхождения выводов микросхемы 25 в отверстия платы 26 перемещаясь в направляющих 6 приходит в исходное положение при котором угол его наклона α = 0. Это положение схвата, соответствующее четвертой стадии сборки, фиксируется герконом 18, на который воздействует магнит 19, а точность положения обеспечивается упором 17. После того, как все отводы микросхемы 25 вошли в соответствующие отверстия платы 26 на величину S1 и корпус микросхемы занял горизонтальное положение системой управления подается команда и сжатый воздух поступает в мембрану 3, которая при этом перемещает схват вместе с микросхемой вниз в вертикальном направлении, что приводит к окончательному введению выводов микросхемы в отверстия платы на вели-чину S2. Затем сжатый воздух сбрасывается из поршневой полости пневмоцилиндра 8 и пружина 9 втягивает его шток, что приводит к разведению рычагов 12 с зажимными губками 13 и освобождению микросхемы. Далее схват выводится манипулятором из зоны сборки и процесс навесного монтажа платы продолжается в описанном порядке.

Рис. 57 Конструкция схвата для установки радиоэлементов на печатную плату
с электромагнитным фиксирующим устройством.

                 На Рис. 57 показана конструкция схвата манипулятора для установки радиоэлементов на печатную плату с электромагнитным фиксирующим устройством. Он содержит зажимные губки 1 закрепленные на штоках 6 пневмоцилиндров привода зажима, соединенных для обеспечения синхронности в перемещении губок, шестерней 7 и размещенных в корпусе 2 схвата, а также держателя 3 корпуса захвата, закрепленного на штоке 4 пневмоцилиндра 5 вертикального перемещения схвата. Корпус 2 жестко соединен с фланцем 8, подвижно установленным в пазу 9 держателя 3. Для обеспечения центрирования выводов 15 радиоэлемента 14 при его зажиме схватом, фланец 8 и держатель 3 соединены между собой посредствам шариков 10, находящихся в пазу 9, кроме того, держатель 3 снабжен электромагнитами 12 для фиксации положения схвата после центрирования выводов 15 радиоэлемента 14. Для снижения трения между поверхностями фланца 8 и держателя 3 при центрировании выводов 15 радиоэлемента 14, в зазор между электромагнитами 12 и фланцем 8 подводится сжатый воздух через отверстия 13 в держателе 3. Центрирование выводов 15 радиоэлемента 14 производится в матрице 16, в которой выполнены отверстия 17 с заходными конусами 18, соот-ветствующие расположению выводов 15 в радиоэлементе 14.
Работает схват следующим образом. На позиции загрузки радиоэлемент 14       зажимается губками 1 схвата, при этом он располагается симметрично оси штока 4 пневмоцилиндра 5 вертикального перемещения схвата. После этого, схват с зажатым радиоэлементом 14 перемещается манипулятором на позицию центрирования его выводов, к матрице 16, где опускается на нее. Если выводы 15 радиоэлемента 14 смещены относительно своего номинального расположения, то взаимодействуя с заходными конусами 18 соответствующих отверстий 17 в матрице 16 они начинают центрировать схват, изменяя взаимное положение фланца 8 и держателя 3. В это время между электромагнитом 12 и фланцем 8 подается сжатый воздух для снижения трения между их контактирующими поверхностями. Как только выводы 14 полностью входят в соответствующие отверстия в матрице 16, процесс ориентации заканчивается и включаются электромагниты 12, фиксирующие положение схвата относительно оси штока 4 пневмоцилиндра 5, а подача сжатого воздуха прекращается. После этого осуществляется подъем схвата манипулятором и перемещение зажатого в схвате ра-диоэлемента 14 с отцентрированными выводами 15 в рабочую зону сборочного автомата для установки на печатную плату.

Устройства для крепления и смены схватов

            Автоматический манипулятор и промышленный робот могут использоваться для транспортирования различных по форме и размерам деталей, заготовок и сборочных единиц, зажим которых одним схватом бывает невозможен, поэтому смена схвата становится насущно необходимой. При этом время на ее проведения должно быть сведено до минимума, что налагает на конструкцию места стыка руки манипулятора и схвата, а также на способ их крепления определенные условия , основными из которых являются удобство доступа, надежность крепления, однозначность положения схвата после его смены и быстросемность. Для этого ГОСТ 26063 – 81 предусматривает на торце руки манипулятора для крепления схвата базовый фланец и резьбовыми отверстиями, центральное центрирующее отверстие, а также центрирующее отверстие определяющее угловое положение схвата (см. Рис. 58), При этом схват должен иметь ответные элементы для его точного базирования и крепления к руке манипулятора.

Рис 58 Место крепления сменного схвата к руке манипулятора согласно

ГОСТ 260063 – 84

              Для обеспечения высокого быстродействия при смене схвата место его соединения с рукой манипулятора оснащается дополнительными устройствами позволяющими автоматизировать процесс смены.

Рис 59 Конструкция автоматического стыкового устройства для крепления механического схвата на руке манипулятора.

           На Рис 59 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 располагается 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 21 схвата. 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 59 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 перемещается 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.
Для освобождения хвостовика схвата сжатый воздух подается в поршневую полость 28 пневмоцилиндра, в результате чего его поршень 4 перемещается вниз. При этом верхние стенки пазов 18 поршня 4 упираются в шарики 18 и выталкивают их из клиновой щели образованной конической кольцевой поверхностью 16 втулки 12 и внутренней поверхностью корпуса 3 пневмоцилиндра, освобождая таким образом втулку 12. При дальнейшем движении поршень 4 упирается в верхний торец втулки 12 и перемещает ее вниз, вместе со втулкой 11, сепаратором 5 и шариками 6, а последние при этом освобождают хвостовик 21 схвата 22. В конце хода вниз сепаратор 5 упирается в дно расточки 23 хвостовика 21 и выталкивает последний из гнезда 20 корпуса 1, освобождая при этом схват 22
В условиях серийного производства манипулятор, работающий в составе комплекса оборудования автоматического действия, или автоматической линии зачастую обеспечивает подачу в его рабочую зону нескольких деталей, например при сварке сборочной единицы состоящей из базовой детали и нескольких более простых деталей привариваемых к ней. При этом, подаваемые детали обычно сильно рознятся по форме и габаритам, что делает 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           магазином сменных схватов. Рассмотрим конструкции таких механизмов, которыми в настоящее время достаточно часто оснащаются манипуляторы, работающие совместно с автоматическим сварочным, или сборочным оборудованием.

Рис 60 Конструкция автоматического стыкового устройства для автоматической смены вакуумного схвата на руке манипулятора.

           На Рис 60 показана конструкция автоматического стыкового устройства для автоматической смены вакуумного схвата на руке манипулятора. Оно содержит фланец 1 с выступами 11 в которых выполнены наклонные пазы а и фиксатором 5 , подпружиненным пружиной 6, который закреплен на руке 2 манипулятора, поворотный стыковочный блок 3, установленный на оси 4, закрепленной на фланце 1. Для подвода сжатого воздуха в схват стыковочное устройство оснащено штуцерами 7, при этом, место стыковки воздухоподводящих каналов в схвате и стыковочном устройстве уплотнено манжетой 10, а между прилегающими плоскостями схвата 12 и стыковочного устройства 3 расположена упругая прокладка 9, закрепленная на поверхности последнего. Схват 12 устанавливается в кассете 14 на ловителях 15, при этом сам он имеет пальцы 13, контактирующие в наклонными пазами а упоров 11. Кассета 14 оснащена рычагами 16 и 17, шарнирно установленными на осях 18 и 19 и подпружиненная пружинами 20 и 21, которые за счет наличия упоров 22 и 23, 24 и 15 могут занимать в кассете два фиксированных положения. Кроме того на кассете соответственно отверстия б и в, уста-новлены пальцы 26 и 27.
Работает стыковочное устройство следующим образом. В исходном положении фиксатор 5 находится в отверстии в и предохраняет стыковочный блок 3 от самопроизвольного поворота относительно оси фланца 2 руки манипулятора. Для установки и фиксации схвата 12 рука манипулятора опускает стыковочное устройство 3 на схват 12 и пальцы 8 входят в соответствующие отверстия схвата, установленного в кассете 14, осуществляя тем самым базирование последнего на руке манипулятора, а фиксатор 5 упирается в палец 27. При дальнейшем движении вниз фланца 2 фиксатор 5 сжимает пружину 6 и входит в отверстие в. Затем рука манипулятора поворачивается на заданный угол и пальцы 13 схвата взаимодействуют с наклонными пазами а выступов 11, в результате чего верхняя плоскость схвата прижимается к нижней плоскости стыковочного блока 3, деформируя при этом упругую прокладку 9, которая компенсирует погрешности этих поверхностей. При этом происходит и герметизация стыка между воздухоподводящими каналами в стыковочном устройстве и схвате за счет наличия манжеты 10. В конце поворота руки манипулятора фиксатор 5 упирается в палец 26, а выступы 11 фланца 1поворачивают рычаги 16 и 17 вокруг осей 18 и 19, прижимая их к упорам 22 и 24. Затем рука манипулятора поднимает стыковочное устройство 3 вместе с зафиксированным схватом 12, в результате чего под действием пружины 6 фиксатор 5 входит в отверстие б предохраняя, таким образом, стыковочное устройство 3 от самопроизвольного поворота относительно фланца 1.

        Для расстыковки схвата рука манипулятора опускается вместе с ним вниз и устанавливается его в кассету 14, где схват 12 попадает на ловители 15, а фиксатор 5 упирается в палец 26, при этом корпус 1, перемещаясь относительно неподвижного фиксатора 5, сжимает пружину 6, вводя фиксатор 5 в конце пути в отвертсие б. После этого рука манипулятора поворачивается на фиксированный угол в противоположную сторону и выступы 11 фланца 1 поворачивают рычаги 16 и 17, а пружины 20 и 21 прижимают их к упорам 23 и 24. В конце поворота руки манипулятора пальцы 13 оказываются выведены из пазов а упоров 11, а фиксатор 5 упирается в палец 27. Таким образом, схват 12 и стыковочное устройство 3 оказываются разъединены. Затем рука манипулятора вместе со стыковочным устройством поднимаются вверх, при этом рычаги 16 и 17 предотвращают вертикальное перемещение схвата 12. При подъеме руки манипулятора со стыковочным устройством фиксатор 5 под действием пружины 6 вводится в отверстие в, и таким образом, предохраняет стыковочное устройство 3 от са-мопроизвольного поворота относительно фланца 2.

Рис 61 Конструкция механизма для автоматической смены механического схвата манипулятора

             На Рис 61 показана конструкция механизма для автоматической смены механического схвата манипулятора. Он содержит стыковочный фланец 1, установленный на руке 2 манипулятора, 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. На верхнем торце схватов 15 предусмотрены два отверстия 18, которые взаимодействуют с пальцами 3 и 4 при его соединении с рукой 2 манипулятора. На сменных схватах 15 вы-полнены ушки 19, имеющие возможность взаимодействовать с наклонными 8 и горизон-тальными 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. Для установки нового схвата рука 2 манипулятора 1 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.

Рекомендации по проектированию схватов

        Перед тем как приступить к поиску конструктивной схемы схвата разработчику необходимо обоснованно выбрать его тип (механический, вакуумны й, электромагнитный и т.д.), который в определяющей степени зависит от следующих факторов:
− форма, размеры, массы и материал предмета, подлежащего зажиму и транспортированию,
− положение (схема базирования) предмета при захвате и установке, с учетом обеспечения требований по точности его расположения в рабочей зоне технологического оборудования,
− требования к типу привода исполнительного механизма схвата
− размеры пространства окружающего предмет при его заботе и установке после транспортирования, определяющие ограничения по габаритным размерам схвата,
− требования к жесткости конструкции схвата,
− требования по быстродействию к конструкции схвата,
Механические схваты, благодаря своей универсальности, находят наиболее широкое применение для зажима и переноса деталей и заготовок различной формы и размеров. Механические схваты с шарнирно рычажным исполнительным механизмом целесообразно использовать для зажима и транспортирования заготовок и деталей цилиндрической формы типа валов, втулок, дисков, колец (см. Рис. 9 – 14), для призматических деталей оптимальным является исполнительный механизм с поступательно перемещающимися зажимными губками (см. Рис. 42, 43). При проектировании шарнирно рычажного исполнительного механизма механического схвата необходимо стремиться к сведению к минимуму количества шарнирных соединений его звеньев, поскольку зазоры, возникающие в них вследствии их естественного износа в процессе эксплуатации существенно снижают жесткость и точность позиционирования схвата, увеличивая при этом динамические нагрузки на звенья исполнительного механизма. Поэтому схваты, конструкция которых показана на Рис 5, 7, 46 рекомендуется применять в строго обоснованных случаях. В качестве привода механических схватов используются пневмо – гидроцилиндры, пневмо – гидроповоротники, а также гидромоторы и электродвигатели. Для зажима и переноса деталей и заготовок массой 0,1 – 5 кг в качестве привода механических схватов, как показывает опыт, используются пневмоцилиндры и пневмоповоротники, а гидроцилиндры и гидроповоротники, а иногда и гидромоторы – для деталей и заготовок массой более 5 кг. Электромеханический привод механических схватов используется при отсутствии у манипулятора источника сжатого воздуха и гидростанции для подачи в привод схвата масла под давлением, а также в случае необходимости создания определенной кинематики движения исполнительного механизма схвата (см. Рис. 53). Рекомендации по выбору типа привода механизмов приведены в работе [4]. Мощность электродвигателя и гидромотора, а также усилие пневмо – гидроцилиндров в определяющей степени зависят от массы переносимой детали и скорости ее транспортирования из позиции забора в позицию установки. При этом, надо помнить, что выбранный тип привода (пневмоцилиндр или электродвигатель) в значительной степени влияет на габаритные размеры и массу схвата, а последняя на допустимую величину скорости движения руки манипулятора. Рекомендации по расчету усилий развиваемых механическими схватами приведены в работах [5] и [6]. С точки зрения влияния конструкции схвата на точности позиционирования переносимого манипулятором предмета необходимо иметь в виду, что погрешность положения зажимаемого предмета в значительной степени зависит от схемы его базирования в схвате и количества подвижных звеньев исполнительного механизма схвата. Использование зажимных губок имеющих форму призм позволяет помимо гарантированного зажима получить точность положение переносимой заготовки имеющей цилиндрическую форму, зависящее только от допуска на размер ее наружной или внутренней цилиндрической поверхности. Расчет погрешности положения вы-ходного звена шарнирно – рычажного механизма праведен в работе [2]. Размеры пространства окружающего предмет при его заботе и установке после транспортирования, определяющие ограничения по габаритным размерам схвата, могут оказывать определяющее влияние на выбор конструкции механического схвата. Так например при работе с длинными цилиндрическими деталями и заготовками расположенными в ограниченном пространстве схваты конструкции которых показана на Рис. 39, 40, 41 не подходят, поскольку при разведенном положении зажимных губок размер схвата существенно увеличивается. Поэтому конструкция схвата для забора и укладки заготовок из длинной трубы в тару с ограниченным размером по ширине имеет принципиальные отличия от рассмотренных ранее

Рис 62 Конструкция схвата для забора заготовок из длинной трубы расположенной в ограниченном пространстве

          На Рис 62 показана конструкция схвата для забора заготовок из длинной трубы находящихся в ограниченном пространстве. Он содержит корпус 1 в двух круговых направляющих 2, которого расположены захватные элементы 3 выполненные в виде сегмента кольца, которое с одной стороны соединено с корпусом 1 через тросики 4, ролики 5 и пружины 6, а с другой стороны соединено со штоком приводного пневмоцилтиндра 10 через тросики 7, ролики 8 и траверсу 9. Для точного базирования трубы в схвате предусмотрена подпружиненная пружинами 13 относительно корпуса 1 призма 12, которая с помощью скалок 11 соединена с траверсой 9, жестко закрепленной на штоке пневмоцилиндра 10. Кроме того на верхнем торце призмы 12 установлен регулируемый по высоте упор 14, который имеет возможность взаимодействия с датчиком положения (например, бесконтактным конечным выключателем) 16.
Работает схват следующим образом. В исходном положении заготовка трубы 15 находится на дне тары 17 имеющей ограниченный габаритный размер по ширине, а схват установлен манипулятором над заготовкой. Для захвата заготовки 15 схват манипулятором опускается вниз и вводится во внутренне пространство тары 17 до упора призмы 12 в наружную цилиндрическую поверхность трубы, осуществляя ее точное базирование относительно вертикальной оси схвата. При этом пружины 13 сжимаются с в конце хода упор 14 воздействует на датчик 16, который дает команду на подачу сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 10 и его шток начинает двигаться вниз, в результате чего жестко связанная с ним траверса 9 также двигается вниз и ослабляет тросики 7, которые под действием пружин 6, перемещаясь по роликам 5 и приводят в движение зажимные элементы 3, поворачивающиеся при этом по часовой стрелке. Поворот зажимных элементов 3 в данном направлении приводит к тому, что они заходят под заготовку трубы 15 и прижимают ее к базовой призме 12. Таким образом, осуществляется зажим заготовки схватом, после чего манипулятор поднимает ее и переносит в требуемую позицию. Для освобождения заготовки выполняется разжим схвата, для чего по команде от системы управления манипулятором осуществляется подача сжатого воздуха в штоковую полосит пневмоцилитндра 10, его шток втягивается и все детали исполнительного механизма схвата возвращаются в исходное положение. При этом зажимной элемент 3 совершает поворот против часовой стрелки, в результате чего заготовка трубы 15 освобождается, а схват манипулятором перемешается на исходную позицию для выполнения забора следующей заготовки.
Требования к жесткости конструкции, прежде всего исполнительного механизма схвата, обычно имеют место при работе с предметами имеющими большую массу, а быстродействие схвата становится его важным параметром при работе с предметами имеющими малые габаритные размеры и массу, которые должны транспортироваться для обеспечения заданной производительности роботизированного комплекса оборудования с предельно допустимой скоростью.
Вакуумные и электромагнитные схваты позволяют просто и надежно осуществлять захват и удержание заготовок из тонкого листа, уложенного в стопу имеющих, как малые, так и большие габаритные размеры (для удержания заготовок с большими габаритными размерами могут использоваться многоместные схваты, см Рис 17 и Рис 31). Однако вакуумные схваты имеют преимущества, поскольку могут осуществлять захват и удержание заготовок из любого материала, а электромагнитные сваты могут работать только с ферромагнитными материалами, но при этом могут создавать большее усилие. К недостаткам электромагнитных и особенно вакуумных схватов необходимо также отнести невысокую точность базироваия заготовки при ее захвате и удержании, поэтому при высоких требованиях к точности установки переносимой детали в схватах этого типа вводятся дополнительные устройства см. Рис 16 и Рис. 30). Для создания в присосках вакуумного схвата раряжения воздуха используются эжекторы или вакуумные насосы, применение последних намного удорожает конструкцию манипулятора и предусматривает введение достаточной герметичной магистрали, но позволяет получить гораздо более высокую степень разряжения. Расположение эжектора вблизи вакуумной присоски (в многоместный вакуумный схват могут встраиваться несколько эжекторов) существенным образом упрощает соедине- ние присоски с источником вакуума. Для регулирования усилия прижима вакуумной присоски к захватываемой детали или заготовке она обычно устанавливается на подпружиненной относительно корпуса схвата штанге, что особенно важно для многоместных вакуумных схватов, поскольку позволяет компенсировать         неплоскостность захватываемого листа. При этом жесткость пружины должна быть такой чтобы ее максимальное рабочее усилие (P2) было больше усилия необходимого
для прижима вакуумной присоски на 15 – 20%.

Рис 63 Общий вид многоместного вакуумного схвата присоски которого установлены на подпружиненных относительно корпуса штангах

            На Рис 63 показан ощий вид многоместного вакуумного схвата, присоски которого установлены на подпружиненных относительно корпуса штангах, при этом эжектор, соединенный с центральными отверстиями штанг посредствам эластичных трубок, также расположен на корпусе схвата. При проектировании электромагнитных и особенно многоместных магнитных схватов, к катушкам которых подводятся провода находящиеся под напряжением (для электромагнитных схватов промышленных роботов используется постоянный ток напряжением 24В) важным аспектом их надежной и безопасной работы является гарантированная изоляция этих проводов, особенно в местах близкого расположения металлических деталей с острыми поверхностями.

Рис 64 Общий вид многоместного электромагнитного схвата манипулятора с изолированными токопроводящими проводами

 На Рис 64 показан общий вид многоместного электромагнитного схвата, в котором электрические провода для подвода напряжения к обмоткам электромагнитов изолированы путем их прокладки в поливинилхлоридных трубках.

Рис 65 Общий вид пневматического схвата с четырьмя эластичными зажимными элементами, выполненными в виде изгибающихся камер.

       На Рис 65 показан общий вид пневматического схвата с четырьмя эластичными зажимными элементами, выполненными в виде изгибающихся камер. На их внутренней поверхности контактирующей с зажимаемым предметом, выполненным из хрупкого материала, закреплен (приклеен) упругий материал типа паралона, который предохраняет зажимаемый предмет от повреждения. Кроме того, в зависимости формы зажимаемого предмета и типа его материала давление сжатого воздуха подаваемого в воздушные изгибаемые камеры пневматического схвата может дифференцированно регулироваться для каждой из четырех камер.
Вопрос конструирования адаптивных схватов в рамках этой статьи не рассматривается, поскольку они, прежде всего, являются устройствами для ориентации схвата относительно захватываемого предмета, или относительно соответствующих поверхностей базовой детали, в которую устанавливается перенесенная манипулятором деталь. При этом, содержащийся в адаптивном схвате исполнительный зажимной механизм в данном случае играет второстепенную роль и конструктивно аналогичен рассмотренным в статье основным его типам. С принципиальными схемами основных видов адаптивных схватов, а также рекомендациями по их проектирования и расчету можно познакомиться в работе [7]

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г
2. Игнатьев Н. П. Обеспечение точности при проектировании приводов и механизмов Азов 2012г
3. Игнатьев Н. П. Проектирование нестандартного оборудования
4. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов Азов 2015г
5. Козырев Ю. Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов Из-во КНОРУС Москва 2010г
6. Челпаков И. Б. Схваты промышленных роботов Л, : Машиностроение 1989г
7. Яхимович В. А. Ориентирующие механизмы сборочных автоматов М, : Машино-строение 1975г.

 

Для приобретенияполной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 250 руб