Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет захватных устройств роботов. Методические рекомендации и задания к контрольным работам по курсу «Робототехнические комплексы»
.pdf
Широкое применение получили клещевые командные ЗУ с рычажными
передаточными механизмами, обеспечивающими выигрыш в усилии зажима
детали.
На рис. 3 показаны клещевые ЗУ с гидроприводом и системой ломающихся
рычагов, дающей значительное увеличение усилия зажима детали. В
конструкциях, показанных на рис. 3, а, б, гидроцилиндр расположен между
шарнирно закрепленными планками, связанными с рычажным механизмом.
Зажимные губки сменные и крепятся к этим планкам. Путем смены губок
обеспечивается захват детали за внутреннюю (рис. 3, а) или за наружную (рис.
3, б) поверхность. В ЗУ, показанном на рис. 3, в, одна из губок установлена на
качающейся планке, угловое положение которой относительно рычага может
регулироваться винтом, что позволяет изменять взаимное расположение губок.
Рис. 3 Клещевые механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами
На рис. 4, а показана схема пневматического рычажного ЗУ со сменными
рабочими губками, что позволяет использовать его для работы с объектами
различной формы.
На рис. 4, б показано центрирующее широкодиапазонное ЗУ с
параллельным перемещением губок. К корпусу 3 шарнирно крепятся рычаги 1.
В направляющих корпуса перемещается тяга 4, связанная с приводом, на
которой закреплены оси рычагов 2 и 5. К средним точкам рычагов 2
присоединены концы рычагов 1. Длина рычагов 2 вдвое больше длины рычагов
1, и шарнирные треугольники, образованные этими рычагами, являются
б)
равнобедренными, чем и обеспечивается прямолинейность перемещения губок
6, которые составляют вместе с тягой 4 и рычагами 2 и 5 шарнирные
параллелограммы.
В конструкциях механических ЗУ широкое применение нашли реечные
передачи. По сравнению с рычажными они имеют меньшие габаритные
размеры, обеспечивают большее раскрытие губок, но не дают выигрыша в
усилии зажима объекта. На рис. 5 представлены примеры конструкций реечных
шарикодиапазонных ЗУ для деталей типа тел вращения (разработка ЭНИМСа).
Рис.4 Широкодиапазонные механические ЗУ с рычажными передаточными механизмами и
пневматическим приводом
На рис. 5, а показано однопозиционное ЗУ, предназначенное для гладких и
ступенчатых валов. Профиль губок обеспечивает центрирование валов в
широком диапазоне размеров. Две пары поворотных губок 1 свободно сидят на
осях 7. На губках закреплены зубчатые секторы 8, входящие попарно в
зацепление с рейками 3, которые связаны рычагами 4, образующими
шарнирный параллелограмм. Рычаги 4 шарнирно связаны с тягой 2 привода.
Такое устройство обеспечивает независимую работу каждой пары губок, что
необходимо для захватывания и центрирования ступенчатых валов. Участки 5
профиля губок имеют меньшую толщину по сравнению с толщиной участков 6.
Это обеспечивает подхватывание и центрирование деталей, расположенных с
угловым смещением, а также гарантирует центрирование ступенчатой детали.
На рис. 5, б показано двухпозиционное центрирующее широкодиапазонное
ЗУ для валов, сокращающее цикл установки-снятия заготовок и обработанных
деталей. ЗУ с заготовкой 11,зажатой губками 10, сомкнутыми под действием
пружины 8, переносится на линию центров станка. При этом губки ЗУ на
позиции II под действием толкателя 3, имеющего свой привод 4, раскрыты
(пружина 8 на позиции II сжата). При перемещении толкателя вверх пружина
разжимается, приводя в действие рычаги 1 и рейки 9, вследствие чего губки
позиции II сжимаются, захватывая обработанную деталь. После высвобождения
детали из патрона (центров) станка вращением шпинделя 5 через коническую
шестерню 6 и зубчатый сектор 2 корпус 7 с губками поворачивается вокруг оси
12 так, что позиция I занимает положение позиции II, и заготовка 11 может быть
установлена в патрон или центра станка.
Рис. 5. Широкодиапазонные центрирующие ЗУ с реечными передаточными механизмами для деталей
типа тел вращения
Центрирующее широкодиапазонное ЗУ (рис. 6) оснащено тремя рабочими
губками специального профиля, на которых выполнены зубчатые секторы. Две
губки 1 и 3 свободно сидят на общей оси. Зубчатые секторы губок 1 и 4
сцеплены с одинаковыми шестернями 6 и 8, которые находятся в зацеплении с
рейкой 7, соединенной с тягой 2 привода ЗУ. Зубчатый сектор губки 3 связан с
промежуточным колесом 9, сцепленным с шестерней 8. При перемещении тяги
2 и рейки 7. все три губки поворачиваются к центру ЗУ на равные углы,
центрируя деталь.
Центрирующее широкодиапазонное ЗУ с параллельным перемещением
губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач, показано
на рис. 7. В конструкции на рис. 7 движение зажима детали от центрального
валика 1, на котором укреплена солнечная шестерня планетарной передачи,
передается водилу, а от него через конические шестерни 2 — двум зубчатым
колесам 3, связанным с криволинейными рейками 4. Рейки нарезаны на
планках, замыкающих шарнирные четырехзвенники, к которым крепятся губки
5. Конструкция отличается большим ходом губок и компактностью.
Центрирующие ЗУ фирмы Fujitsu Fanuc Ltd (Япония) показана на рис. 8.
ЗУ типа Т (рис. 8, а) закреплено на пружинах, расположенных симметрично
относительно оси зажимаемого изделия, чем достигается прижим торца детали
к базам во время загрузки оборудования
Рис. 6. Центрирующее ЗУ с реечными передаточным механизмом для деталей типа фланцев, дисков,
зубчатых колес и т. п.
ЗУ типа D1 (рис. 8, б) представляет собой клещевую конструкцию с
пневмоприводом, у которого расположение осей не остается постоянным у
захваченных деталей разных размеров. Погрешности при необходимости
корректируются программированием перемещений руки ПР. Оно —
двухпозиционное, состоит из пары одинаковых по конструкции ЗУ:
разгрузочного и загрузочного. Загрузочное ЗУ подвешено к руке на
симметрично расположенных пружинах для прижима торца заготовки к базам
оборудования, а разгрузочное ЗУ закреплено жестко.
Жесткопрограммируемые механические ЗУ отличаются возможностью
программирования ширины раскрытия губок. Многие из описанных выше
широкодиапазонных устройств (см. рис. 4, а; 6 и 7) при оснащении
соответствующим приводом могут работать в таком режиме.
Программирование ширины раскрытия губок дает возможность более тесно
укладывать детали в ориентирующих магазинах, работать с деталями разных
типоразмеров, облегчает сенсорное оснащение ЗУ и расширяет их
функциональные возможности.
б)
Рис. 7. Центрирующее широкодиапазонное механическое ЗУ с параллельным перемещением губок,
осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач
Вакуумные и электромагнитные захватные устройства. Сравнительные
характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ приведены на в табл. 2.
Видно, что вакуумные захватные устройства являются более универсальными.
Основными элементами вакуумных ЗУ являются присоски и устройства для
создания вакуума. Простой и распространенный способ создания вакуума — с
помощью эжекторов. Разрежение получается за счет энергии сжатого воздуха,
поступающего из заводской сети.
Рис. 8. Центрирующие механические захватные устройства Fujitsu Fenuc Ltd (Япония): а — тип Т, б –
тип D1.
Табл. 2
Электромагнитные ЗУ
Вакуумные. ЗУ
Пригодны только для намагничивающихся
материалов
Пригодны только для плоских и ровных
поверхностей для всех материалов
Возможна большая сила притяжения на
единицу поверхности
Обеспечивают ограниченную силу
притяжения для данной площади
Высокая точность базирования благодаря
жесткости сердечника
Пониженная точность базирования из-за
эластичности присосок
Сопутствует остаточный магнетизм,
вызывающий опасность загрязнения и
повреждения поверхностей детали и
захватного устройства
Необходимо отсутствие частиц между
присосками и поверхностью детали
Быстрота захватывания детали
Требуется некоторое время для создания
необходимого вакуума
Простота конструкции: катушки и сердечники
могут быть легко изготовлены потребителем
Конструкция более сложная: необходима
герметичность соединений, требуются
присоски и трубопроводы
Катушки нагреваются, но конструкция
долговечна
Срок работы конструкции ограничен
Сравнительные характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ
Электромагнитные ЗУ (см. эскизы 3.5 и 4.5 в табл. 1) часто компонуют из
небольших электромагнитов, устанавливаемых на общей раме. Такие
устройства обычно применяют для переноса фасонных, круглых, ребристых и
решетчатых поверхностей, захватить которые вакуумными ЗУ затруднительно
или невозможно. Иногда применяют ЗУ с постоянными магнитами, но в этом
случае необходимы устройства для удержания детали на позиции разгрузки или
оснащение ЗУ специальными сбрасывателями.
Подъемные электромагниты (рис. 9, а) состоят из корпуса 3, внутри
которого размещены катушки магнита 2, защищенные от повреждений
металлическим листом 1 из марганцовистой стали или латуни.
Рис. 9. Элементы вакуумных и электромагнитных ЗУ
Присоски изготовляют из резины или пластика. На рис. 9, б показана
конструкция присоски с шаровой опорой, которую можно закреплять к
патрубку в любом положении. Обычно для захвата детали применяют
несколько присосок.
Устройство для крепления удерживающих элементов (рис. 9, в) содержит
корпус 4 с отверстиями, в которые помещены резьбовые втулки 8 с поперечно
высверленными отверстиями, куда вставляют держатели 6, несущие вакуумные
присоски 7 или магниты 9. К плоскости корпуса 4 держатели 6 прижимаются
винтами 5, проходящими через втулки 8. Передвигая держатели в отверстиях
втулок 8, и поворачивая их на нужные углы относительно корпуса 4, можно в
широких пределах менять относительное расположение захватных элементов.
Захватные устройства с эластичными камерами применяют для переноса
хрупких изделий небольшой массы, имеющих неправильную форму или
значительные отклонения формы и размеров. Действие ЗУ основано на
деформации эластичной камеры под действием давления воздуха или жидкости.
На эскизе 2.6 в табл. 1 показано двухместное ЗУ, для переноса бутылок, а на
эскизе 5.6 — устройство с эластичными пальцами. Внутренняя часть
поверхности пальцев менее эластична, чем наружная, поэтому под действием
давления воздуха или жидкости пальцы изгибаются и прибегают к детали,
повторяя ее конфигурацию. ЗУ с эластичными камерами применяют для
удержания деталей, как за наружную, так и за; внутреннюю поверхность.
Адаптивные захватные устройства. В ряде случаев ПР требуется оснащать
датчиками внешней информации: о наличии объекта манипулирования, его
форме, размерах, массе, состоянии поверхности, усилии его удержания, степени
возможного проскальзывания и т. п. Часто наилучшим местом установки
датчиков является ЗУ. В зависимости от сложности и характера решаемых задач
конструкция адаптивных ЗУ может быть различной.
На рис. 10, а показаны общий вид и схема экспериментального
антропоморфного трехпалого ЗУ. Фаланги пальцев трубчатые, а движения
передаются через пропущенные внутри них тросики, что делает конструкцию
компактной. 11 степеней подвижности трехпалой кисти обеспечивается
благодаря двигателям постоянного тока, которые объединены в общий блок за
пределами ЗУ.
Адаптивное экспериментальное ЗУ МН-1 показано на рис. 10, б. На
наружных сторонах его губок установлены шесть тактильных датчиков 3,
построенных на основе микропереключателей. С их помощью фиксируется
соприкосновение ЗУ с объектом. На внутренней поверхности губок, на их
концах и на рычаге между губками установлено 17 потенциометрических
датчиков давления 2, 4 и 6. Два фотодиода 5 обеспечивают локацию объекта и
наведение ЗУ на него. ЗУ использовалось в экспериментах по поиску,
опознаванию и сборке объектов.
Рис. 10. Адаптивные захватные устройства
В ЗУ, показанном на рис. 10, в, разработчик ЭНИМС, предусмотрен
выдвижной элемент 1, несущий силовой датчик 2, соединенный с щупом 3. В
торцах зажимных губок 4 помещены датчики - фотодальномеры 5. ЗУ
обеспечивает захватывание неориентированно расположенных деталей типа
плоских дисков.
Сначала при раскрытых губках и выдвинутом штыре 3 проводится
сканирование поля расположения деталей. При соприкосновении щупа 3 с
деталью с помощью датчика 2 определяется ее положение путем нахождения
направления нормали к цилиндрической поверхности объекта. Затем ЗУ
выводится на центр диска и поворачивается вокруг продольной оси руки ПР,
при этом фотодальномеры находят свободные участки наружной поверхности
детали, которые могут быть использованы для ее захватывания.
Расчет захватных устройств.
Механические захватные устройства. Расчет механических ЗУ включает
нахождение сил, действующих в местах контакта заготовки и губок;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]