4 Эксцентриковые захватные устройства

Эксцентриковые захватные устройства применяют в основ­ном для подъема металлических балок или установленных вер­тикально листов. Однако в погрузочных манипуляторах их при­менение оправдано и для подъема громоздких деталей более сложной формы при наличии у них плоских вертикальных стенок или ребер, расположенных выше центра масс изделия и доста­точно близко от проходящей через него вертикали.

Простейшее эксцентриковое захватное устройство (рис. 8) содержит скобу 1 с рабочей поверхностью 2 и эксцентрик 3, вра­щающийся на оси 4 относительно скобы и поджимаемый пружи­ной к рабочей поверхности. Груз помещается между рабочей поверхностью 2 скобы 1 и эксцентриком 3 и удерживается силой трения, значение которой определяется коэффициентом трения, массой детали и углом поворота эксцентрика 3 на оси 4.

При введении груза в зев захватного устройства эксцентрик 3, на который действуют только силы собственного веса и до­вольно слабой пружины, легко поворачивается против часовой стрелки, пропуская груз между эксцентриком 3 и рабочей по­верхностью 2 скобы 1. В начале подъема захватного устройства сила трения между поверхностью груза и рабочей поверхностью эксцентрика 3, сила сжатия пружины и собственный вес экс­центрика 3 создают момент, поворачивающий его по часовой стрелке, что вызывает прижатие груза эксцентриком 3 к рабочей поверхности скобы, в результате чего происходит самозаклини­вание груза в захватном устройстве.

Известны конструкции эксцентриковых захватных устройств, в которых эксцентрик связан с элемен­том подвески посредством цепи или тро­са таким образом, что сила тяжести за­хватного устройства и детали заставляет вращаться эксцентрик в направлении прижатия последнего к рабочей поверх­ности. Цепь может быть непосредственно связана с эксцентриком. Очевидно, что применение этой конструкции ограничено очень узким диапазоном толщин деталей, при которых α≤ρ, где α — угол между нормалью к поверхности эксцентрика в точке его касания с деталью и прямой АО, соединяющей эту точку с осью вра­щения эксцентрика; ρ — угол трения.

Необходимость соблюдения условия α≤ρ для самозаклини­вания детали в эксцентриковом захватном устройстве следует из рис. 8. Эксцентрик удержит деталь весом Р, если момент силы трения в точке контакта А будет не меньше момента силы прижатия эксцентриком детали относительно оси поворота 0.

М_тр≥М_N (1)

или

Nk_TPAO cos a> N АО sin a. (2)

отсюда

K_TP>tg α (3)

Поскольку для гладких металлических поверхностей р не превышает 5... 7°, ясно, что такое захватное устройство применимо только для деталей при­близительно одинаковой толщины. Двумя достаточно простыми способами можно расширить его технологические возможности. Один из них заключается в том, что рабочая поверхность захват­ного устройства оснащается переналаживаемым пальцем или сменными пальцами, дающими возможность устанавливать же­лаемое расстояние от их рабочей плоскости до оси поворота эксцентрика. Другой способ допустим при работе с грузами, к чистоте поверхности которых не предъявляется высоких требо­ваний. В этом случае периферия эксцентрика выполняется риф­леной или на ней делается насечка, что повышает угол трения р до 25° и более.

Недостатком всех этих конструктивных исполнений является то, что, во-первых, прижимающий момент создается только сила­ми трения между эксцентриком и деталью и, во-вторых, коэф­фициент трения, особенно при гладких поверхностях, существен­но зависит от условий эксплуатации, в частности от окружающей температуры (при отрицательной температуре обледенение за­грузочного устройства или детали может снизить коэффициент трения в несколько раз) и от наличия вибрации.

Увеличение прижимающего момента эксцентрика к детали может быть достигнуто подвеской загрузочного устройства к тросу не за скобу, а за хвостовик эксцентрика (рис. 9). В этом случае прижимающий момент будет равен сумме момента тре­ния М_тр относительно оси поворота эксцентрика (точки О) и момента Mq от силы Q натяжения троса относительно той же оси. Сила натяжения троса равна сумме весов груза Р и захват­ного устройства Pi: Q=P + Pi. При значительном плече ВО и углах СВО между направлением действия силы Q в точке В креп­ления троса к эсцентрику и ра­диусом-вектором ВО, близких к 90°, момент M_Q может оказаться достаточно большим. Однако угол СВО будет сильно отличаться от 90° при незначительных измене­ниях толщины поднимаемой дета­ли, а удлинение хвостовика экс­центрика делает конструкцию за­грузочного устройства очень гро­моздкой.

Рис.9 Захватное устройство с подвеской эксцентрика за хвостовик

Эксцентриковое захватное устройство небольших размеров, имеющее практически постоян­ное, не зависящее от толщины за­хватываемой детали усилие ее прижатия к рабочей поверхности устройства, показано на рис. 10, а. Захватное устройство состоит из двух соединенных между собой щек 1 с установленным между ними рабочим пальцем 7. Два рычага 4, расположенные по обеим сторонам эксцентрика 2, шарнирно (осью 6) связаны одним концом с эксцентриком, а другим (с помощью оси 3) с цепью, тросом или каким-либо иным гибким приводным элементом 9. Каждый из рычагов имеет вы­ступ, который может упираться в вы­ступ 8 на соответствующей стороне эксцентрика.

На ось 5 установки эксцентрика в щеках надеты пружины, обеспечиваю­щие его поворот в направлении закры­тия. Захватное устройство снабжено ручным ключом 10, позволяющим ос­вобождать деталь в позиции раз­грузки. При относительно большой толщине детали выступы рычагов 4 упираются в выступы 8 эксцентриков, поэтому ры­чаги и эксцентрик 2 вращаются как единое целое, прижимая деталь к ра­бочему пальцу 7. Если деталь имеет меньшую толщину, эксцентрик 2 пово­рачивается на большой угол до тех пор, пока оси 3 и 6 не окажутся на од­ной прямой с цепью 9 (рис. 10, в). Если толщина листа продолжает уменьшаться, выступы рычагов и эксцентрика выходят из соприкосновения и поворот эксцентрика осуществляется уже под действием силы, приложенной непо­средственно к оси 6 шарнира (рис. 10, б). Достоинством данного захватного устройства является доста­точная эффективность прижатия детали к рабочей поверхности при повороте эксцентрика на угол более 90°, что значительно расширяет его технологические возможности при механизации процесса погрузки листов с большим диапазоном толщин.

Рис. 10. Эксцентриковое захватное устройство с постоянным усилием при­жатия детали при зажиме листов различной толщины: а — большой; б— малой; в —средней

Эксцентриковое захватное устройство, особенностью которо­го является то, что эксцентрик, соединенный с подъемным меха­низмом через систему рычагов, имеет два четко фиксированных положения — «открыто», «закрыто», показано на рис. 11. Уст­ройство содержит две щеки 10, между которыми расположен его механизм. Эксцентрик 4, вращающийся на оси 17, в месте кон­такта с деталью 2 имеет зубцы для лучшего сцепления с нею, а другой конец эксцентрика 4 заканчивается выступом. С обеих сторон эксцентрика имеются выступы 1 и 18 в виде дисков, эксцентричных по отношению к оси 17. Рычаги 11, рас­положенные по обеим сторонам эксцентрика 4, соединяются с подпружиненным рычагом 8 осью 9. К другому концу рычага 8 шарнирно крепится третий рычаг 6, осью 5 соединяющийся, в свою очередь, с серьгой 7, имеющей отверстие для подвески за­хватного устройства к грузоподъемному механизму. На оси 16 между щеками вращается кулачок 14, который может взаимодействовать либо с выступом 1, либо с выступом 18 эксцентрика 4. На оси 15 между щеками 10 закреплена ручка 13, к которой крепится пружина.

Р ис. 11 Захватное устрой­ство с двумя фиксированными состояниями.

Другой конец пружины соединен с кулач­ком 14. Ручка 13 может иметь только два фиксированных поло­жения: верхнее и нижнее, что соответствует крайним положени­ям эксцентрика 4. В момент, когда деталь прижата эксцентриком 4 к рабочему пальцу 3, ручка 13 поднята вверх, а кулачок 14 повернут так, что он взаимодействует с выступом 1 эксцентрика 4 и стремится еще больше прижать его к детали 2.

Рис. 12 Захватное устройство с блокировкой эксцентрика:

а — в открытом положении; б — в закрытом положении

Для освобождения детали ручку 13 нужно опустить вниз, тогда кулачок 14 повернется так, что будет взаимодействовать с выступом 18 эксцентрика 4, стре­мясь повернуть его по часовой стрелке и фиксируя положение «открыто». Недостатком подобного захватного устройства является воз­можность запирания эксцентрика на поднимаемом стальном листе, особенно тогда, когда толщина листа близка к макси­мально допустимой. Освобождение груза возможно только после довольно сильного удара, в результате которого нередко лома­ются детали захватного устройства.

На рис. 12 показано эксцентриковое захватное устройство, в котором сохранены все преимущества предыдущей конструкции с точки зрения обеспечения безопасности работы и в то же время устранен указанный недостаток. На рис. 12, а показано захватное устройство в открытом заблокированном положении, при котором невозможно прижа­тие детали эксцентриком 1 к рабочему пальцу 7, даже если оно подвешено к грузоподъемному органу. Рукоятка 4, вращаю­щаяся вокруг болта 3, в этом положении заведена вверх.

Пружина 2 стремится повернуть рукоятку 4 по часовой стрел­ке, но дальнейшее движение ее ограничено упором 5. Пружина 2 также стремится повернуть по часовой стрелке рычаг 6, что способствует движению эксцентрика 1 против часовой стрелки.

На рис. 12, б штриховыми линиями показано положение рукоятки 4 в позиции для зажатия детали 8. Основными линия­ми показано положение, когда рукоятка повернута против часо­вой стрелки. В этой позиции пружина стремится повернуть ру­коятку 4 против часовой стрелки, чему препятствует упор. Пру­жина также стремится повернуть против часовой стрелки рычаг 6, что способствует движению эксцентрика по часовой стрелке. Итак, в открытом положении пружина сжата, в закрытом сво­бодна, в закрытом заблокированном положении пружина растя­нута.