Конспект лекций по КМР

Выбор компоновочных решений для электромеханических схватов осуществляют с учетом ограничений на габаритные размеры и на кинематику движений рабочих элементов. При этом необходимо учитывать, что передача движения от электродвигателя к рабочим элементам требует достаточно высокой редукции и специальных мер для сохранения усилия захватывания при его отключе-

ключении электродвигателя в таких схватах положение рабочих элементов остается фиксирован-

ным, усилие захватывания – неограничено. Несущая способность схвата ограничена только условиями сохранения прочности.

426

В схватах без самотормозящих передач для создания стабильного усилия захватывания и его сохранения целесообразно ввести в

кинематическую цепь между двигателем и рабочими элементами упругие элементы 1 (рис. 14.33) или тормозные устройства 1 (рис.

14.34).

Рис. 14.33

Рис. 14.34

где N – эквивалентная сила, действующая на один рабочий элемент; К – число рабочих элементов; v – скорость перемещения ра-

t – время перемещения рабочих элементов; wдв – угловая скорость

двигателя; u wДВ – передаточное отношение привода схвата, м-1; v

– КПД привода схвата.

427

Компоновка пневматических схватов является более простой, так как отсутствуют сложные преобразователи движения.

Выбор пневмоцилиндра осуществляют по усилию на его што-

14.19.Динамические усилия в местах контакта объекта

срабочими элементами

Динамические усилия возникают в момент захватывания рабочими элементами объекта. Они могут значительно превышать статические усилия и приводить к повреждению поверхности объекта, его деформированию и разрушению. На рис. 14.35 изображен момент захватывания упругого объекта массой m упругими рабочими элементами, масса m1 каждого равна половине приведенной к рабочим элементам массы mпр механизма схвата, т.е. [49]:

С1 – жесткость накладок рабочего элемента; С2 – жесткость объекта; – совместная деформация объекта и рабочего элемента (табл. 14.5); v – скорость рабочего элемента в момент касания; – ход рабочего элемента; t – время перемещения рабочего элемента.

428

Если захватываемый объект первоначально расположен на различных расстояниях от рабочих элементов, то захватыванию предшествуют удары рабочих элементов по отдельности. Динамические усилия в этом случае оказываются меньшими, чем в предыдущем случае.

14.20. Многообъектные схваты

Многообъектные (многопредметные, многопозиционные) схваты предназначены для захватывания и одновременного удержания нескольких объектов (рис. 14.36). В большинстве случаев многообъектные схваты являются узкоспециализированными, т.е. приспособленными для захватывания вполне определенных одинаковых объектов, ориентированных определенным образом. Установка на роботы многообъектных схватов преследует цель повышения производительности участков или уменьшения простоев оборудования.

Рис. 14.36

Кмногообъектным схватам предъявляют те же требования, что

ик обычным, а также специфические, определяемые характером поступления объектов на позиции захватывания и их относительным размещением. Размещение объектов характеризуется плотностью прилегания (разреженностью) и конфигурацией пачки. При плотном размещении объекты прилегают друг к другу и их совокупность образует компактную пачку, которую можно рассматривать как самостоятельный целый объект, допускающий относительное смещение своих частей. При разреженной расстановке объектов их следует рассматривать отдельно. Конфигурации совокупностей объектов обычно выбирают правильными. Имеется два

429

основных типа размещения объектов: линейный и плоскостной. При линейном типе объекты размещают по одной линии (чаще всего по прямой или по окружности), при плоскостном – в узлах регулярной сетки (прямоугольной или треугольной). Схемное и конструктивное выполнение многообъектных схватов определяется в основном плотностью размещения объектов.

14.21. Многофункциональные схваты

Многофункциональные схваты предназначены не только для захватывания и удержания объекта, но и для выполнения дополнительных функций: подготовительных, вспомогательных, станочного приспособления, технологических, измерения и контроля и др.

Подготовительной является функция поиска объекта (не в очень больших пределах), при необходимости – его отделение от других объектов, доориентация. Эти задачи могут быть решены как активными, так и пассивными средствами. Активные средства основаны на применении датчиков очувствления, сигналы которых используют в системах управления. Пассивные средства сводятся к изменениям формы рабочих элементов, добавлению отсекателей, защелок с пружинами или с самостоятельными простейшими двигателями. Возможно также применение магнитов и электромагнитов.

Важной вспомогательной функцией является функция «выдергивания» застрявшего предмета. Такая задача возникает, например, при вытаскивании инструмента с коническим хвостовиком из инструментальной головки, а также при автоматической разборке различных изделий. Часто статического усилия привода недостаточно, чтобы вывести объект из начального состояния. Для этого необходим короткий импульс, который необходимо приложить после захватывания объекта. Схемы двух вариантов устройств для создания подобных импульсов изображены на рис. 14.37. В обеих схемах импульс создается при жестком ударе подвижной массы 1, притягиваемой электромагнитом 2. В схеме (рис. 14.37, а) масса 1 перемещается поступательно, в схеме (рис. 14.37, б) масса 1 вращается. Может быть предусмотрено многократное повторение импульсов. Чтобы импульсы не передавались на исполнительное устройство, целесообразно предусмотреть упругое соединение схвата с последним звеном исполнительного устройства.

Функцию станочного приспособления многофункциональный схват выполняет при обработке заготовки, зажатой в нем. При этом он должен обеспечить достаточно точное базирование заго-

430

товки, должны оставаться свободными поверхности, предназначенные для обработки, необходимо точное базирование самого схвата, а также должно быть значительно увеличено усилие захватывания, так как технологические усилия обычно значительно превышают силы инерции при переносе.

Многофункциональные схваты при оснащении специальными устройствами могут выполнять технологические функции: обжатие заготовок, индукционный нагрев, точечная сварка, нанесение маркировки, сборка.

Функции измерения и контроля могут также выполнять многофункциональные схваты. После захватывания они могут измерять или контролировать параметры формы и положения поверхностей объекта непосредственно в схвате. При этом элементы схвата играют роль базирующих приспособлений и, возможно, звеньев измерительных устройств.

При выборе схемы схвата можно пойти по двум путям: или отделять средства измерения и контроля от конструкции схвата, или объединять их. В первом случае (рис. 14.38, а) один из рабочих элементов используют и для базирования объекта, и как носителя совершенно автономного измерительного преобразователя. Базирование цилиндрического объекта осуществляют по двум плоскостям, по ве-

431

личине линейного перемещения штока датчика определяют диаметр. Второй рабочий элемент в измерении не участвует.

Во втором случае звенья механизма схвата одновременно являются звеньями устройства измерения (рис. 14.38, б).

Диаметр объекта определяют по расхождению выходных звеньев преобразователя движения схвата. При такой схеме достигается большая простота конструкции, однако, как правило, измерения оказываются менее точными, чем в первом случае, так как измерительный инструмент является одновременно и силовым.

14.22. Крепление рабочего органа к исполнительному устройству

Крепление рабочего органа к последнему звену исполнительного устройства робота может быть жестким, не допускающим перемещений схвата относительно звена крепления, или упругим (подвижным), допускающим малые относительные перемещения. Крепление можно осуществлять вручную или автоматически. Для этого необходимо обеспечить стандартизацию и унификацию мест крепления и присоединительных размеров как рабочего органа, так и исполнительного устройства.

Рис. 14.39

Жесткое крепление сменных захватных устройств можно осуществить, например, при помощи фланцевого соединения. На исполнительном устройстве фланец выполняют с центрирующим отверстием диаметром D и с резьбовыми отверстиями диаметром d, расположенными равномерно по окружности диаметра D1 для крепления рабочего органа (рис. 14.39). Фланцы бывают двух ис-

432

полнений. При исполнении I фланец имеет 8 резьбовых отверстий диаметром d, при исполнении II – 4 резьбовых отверстия диаметром d. На рабочем органе фланец выполняют с центрирующим выступом диаметром D и с отверстиями диаметром d, расположенными равномерно по окружности диаметром D1, для его крепления к фланцу исполнительного устройства (рис. 14.40). Фланцы рабочего органа также бывают двух исполнений: при исполнении I он имеет 8 отверстий диаметром d, при исполнении II – 4 отверстия.

Рис. 14.40

Присоединительные размеры фланцев исполнительного устройства и рабочих органов приведены в табл. 14.7.

Смена рабочего органа вручную является трудоемкой и длительной, а также при многократной смене приводит к снижению надежности соединений.

В настоящее время разработаны конструкции быстросменных рабочих органов, которые позволяют их соединять с исполнительным устройством без применения специального инструмента простыми движениями руки человека быстро и надежно.

Крепления быстросменных и сменяемых автоматически рабочих органов можно осуществлять при

Рис. 14.41

433

помощи защелок, винтов, магнитов, байонетных соединений.

На рис. 14.41 изображено байонетное крепление рабочего органа. Механизм крепления включает гнездо 1, выполненное на исполнительном устройстве, хвостовик 2 рабочего органа и приспособление 3 для его фиксации от углового поворота.

Т а б л и ц а 14.7

Присоединительные размеры фланцев, мм

При установке рабочего органа его хвостовик 2 вводят в гнездо 1 с одновременным отжимом упора 3, затем рабочий орган поворачивают на 90 , упор 3 заскакивает в отверстие, выполненное во фланце РО. Для смены рабочего органа необходимо отжать упор 3, повернуть РО на 90 и вынуть из гнезда. Основные размеры механизма крепления приведены в табл. 14.8.

На рис. 14.42 показан механизм крепления сменного захватного устройства манипулятора мод.МЭМ-10. Он оснащен двумя поворотными подпружиненными рычагами 1, защелками 2, стремящимися войти в щелевидные прорези втулки 3 корпуса захватного устройства. Механизм крепления манипулятора выполнен в виде цилиндрического шпинделя 4 с двумя штырями 6 и двумя полукруглыми пазами 5. Внутри шпинделя расположен валик с квадратным наконечником 7, служащий для передачи крутящего мо-

434

мента электропривода на механизм перемещения рабочих элементов схвата.

Т а б л и ц а 14.8

Основные размеры байонетного механизма крепления рабочего органа, мм

Стыковку захватного устройства к манипулятору осуществляют следующим образом. Шпиндель 4 вводят во втулку 3 так, что штыри 6 попадают в байонетные прорези 8. Одновременно с этим защелки 2 частично выжимаются шпинделем из щелевидных прорезей корпуса. Затем шпиндель поворачивают вокруг своей продольной оси, в результате чего штыри 6 перемещаются вдоль горизонтальных участков

Рис. 14.42 прорезей 8, а защелки 2 западают в пазы 5, обеспечивая

фиксацию схвата на шпинделе по углу поворота.

Для освобождения захватного устройства из шпинделя манипулятор вводит его в гнездо магазина и опускает до упора рычагов 1 в элементы гнезда. Под действием осевого усилия руки, рычаги поворачиваются и раскрывают защелки 2. Затем дают команду на поворот шпинделя и его подъем с целью выведения штырей 6 из байонетных прорезей 8.

При работе в гибких производственных системах замена рабочего органа должна осуществляться автоматически. Устройство автоматической смены рабочего органа грузоподъемностью 60 кг и его массой 4,4 кг изображено на рис. 14.43. При подаче давления пневмопитания в полость 1, поршень 2 поднимается и вдавливает три шарика 3 диаметром 10 мм в соответствующие пазы на кониче-

435