4.4. Специальные пневматические исполнительные устройства

Существует целый ряд пневматических исполнительных устройств, которые нельзя однозначно отнести к одному из ранее описанных типов, в связи с чем такие устройства называют специальными. Рассмотрим наи­более распространенные конструкции.

4.4.1. Цанговые зажимы

Цанговые зажимы широко используют в автоматизированном станочном оборудовании для надежного за­жатия и удержания тел вращения в процессе их обработки (рис. 4.28).

Рис. 4.28. Пневматический цанговый зажим

Цанговый зажим состоит из следующих основных деталей: цанги 1, обжимной втулки 2, кольцевого поршня 3 с пружинным возвратом, шариков 4 и корпуса 5.

При подаче сжатого воздуха в зажим поршень 3, сжимая возвратную пружину, перемещается влево и вдав­ливает шарики 4 в клиновой зазор между корпусом 5 и обжимной втулкой 2, которая, в свою очередь, смещает­ся вправо, сжимая лепестки цанги 1 и осуществляя зажатие детали.

Для разжатия заготовки сжатый воздух из поршневой полости сбрасывают в атмосферу, при этом поршень возвращается в исходное положение, освобождая шарики. В результате цанга разжимается, смещая обжим­ную втулку в исходную позицию.

4.4.2. Пневматические захваты

Рис. 4.29. Пневматический захват с параллельным движением пальцев

Практически любой робот-манипулятор снабжен захватным устройством, предназначенным для того, что­бы захватить какой-либо объект, удерживать его при перемещении и ориентации в пространстве, после чего отпустить в нужной точке. На рис. 4.29 показана конструкция пневматического захвата с параллельным движе­нием захватных пальцев.

При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра двустороннего действия шток выдвига­ется и через кулисный механизм разводит захватывающие пальцы (рис. 4.29, а). При обратном ходе поршня пальцы сводятся (рис. 4.29, б).

По конструктивному исполнению захваты подразделяются на параллельные (рис. 4.30, а), поворотные (рис. 4.30, б) и трехточечные (рис. 4.30, в).

Рис. 4.30. Пневматические захваты

Как правило, конструкции захватов реализуют удержание объекта как по внешним, так и по внутренним поверхностям, а их приводные поршни с целью обеспечения контроля срабатывания захвата снабжают посто­янным магнитом.

4.4.3. Вакуумные захваты

В вакуумных захватах объект удерживается вследствие разрежения, создаваемого в полости между элас­тичным захватом (присоской) и поверхностью самого объекта (рис. 4.31, а), при этом для получения вакуума в захвате важно, чтобы последняя была достаточно гладкой и плотной.

Рис. 4.31. Вакуумный захват

В заводских сетях для создания вакуума используют вакуум-насосы. В этих условиях присоска вакуумного захвата должна управляться аппаратурой, способной работать с давлениями ниже атмосферного.

В случаях, когда необходимо обеспечить вакуум на конкретном участке технологического оборудования, применяют эжекторы (рис, 4.31, б), которые позволяют создавать вакуум в рабочем канале до -0,09 МПа (-0,9 бар) при давлении на входе 0,7 МПа (7 бар). Принцип действия эжектора заключается в понижении давления на тех участках трубопровода, где воздух движется с большими скоростями (в соответствии с уравнением Бернулли). При протекании по каналу 2 сжатый воздух эжектирует (вовлекает в поток) воздух из камеры 1, в результате чего в ней возникает разрежение.

Помимо типовых конструкций эжекторов (рис. 4.32, а) производители элементов промышленной пневмоав­томатики выпускают эжекторные головки с принудительным отталкиванием детали от присоски с помощью сжатого воздуха после завершения операции захвата (рис. 4.32, б), а также компактные эжекторы с электро­магнитным управлением процессом захвата и отталкивания заготовки (рис. 4.32, в).

Рис. 4.32. Эжекторы

Очевидно, что усилие с которым объект удерживается в вакуумных захватах, зависит не только от глубины вакуума, но и от площади присоски (или суммарной площади нескольких присосок).

Для поддержания вакуума в системе при выходе из строя одного или даже нескольких вакуумных захватов применяют ограничители расхода сжатого воздуха — вакуумные клапаны (рис. 4.33).

Рис. 4.33. Вакуумный клапан

При повреждении присоски или ее контакте с неочищенной поверхностью захватываемого объекта подпру­жиненный запорный элемент 2 прижимается к седлу 1 клапана, образующимся воздушным потоком, тем са­мым резко ограничивая возможность попадания воздуха в вакуумную систему. В результате в систему через дроссельное отверстие запорного элемента 2 проникает только небольшая часть воздуха, благодаря чему вакуум в других захватах сохраняется.

В целях обеспечения надежного функционирования нескольких присосок, установленных на одной линии, каждая из них должна быть снабжена вакуумным клапаном.