Классификация захватных устройств роботов

Уровни классификации

Классифицировать устройства целесообразно по нескольким уровням.

Первый уровень – по способам взаимодействия с объектом манипулирования. Существует три таких способа:

· посредством трения;

· силой атмосферного давления при создании разряжения в контактирующем с деталью элементе (вакуумной камере);

· с помощью магнитных сил в электромагнитном поле, наводимом самим устройством.

Второй уровень – по способности зажимных элементов (пальцев), непосредственно контактирующих с деталью, адаптироваться к форме последней. Здесь различают:

· жесткие зажимные элементы, которыми оснащается большинство подобных устройств;

· эластичнее, которые могут принимать практически любую форму в соответствии с конфигурацией захватываемой детали.

К последним не следует относить жесткие ЗУ с упругими накладками для увеличения коэффициента трения, элементы вакуумных устройств и т.п.

Третий уровень – по наличию или отсутствию движения пальцев в процессе захвата детали. Виды движения: плоскопараллельное, поступательное в плоскости и прямолинейное.

Четвертый уровень – классификация ЗУ по наличию или отсутствию передаточного механизма в их конструкции.

Пятый уровень – по типу передаточного механизма: рычажный (рычажно-шарнирный, рычажно-зубчатый, рычажно-ползунный, рычажно-реечный); механизм с гибкими элементами (с тросовой, цепной, ременной и т. п.).

Общие признаки классификации представлены на рис. 1.

Рисунок 1 – Схема к классификации захватных устройств промышленных роботов

Выбор конструкции ЗУ

Выбор той или иной конструкции ЗУ определяется конфигурацией, формой, размерами детали, свойствами материала (ферромагнитный или нет), наличием удобных для расположения зажимных элементов поверхностей. Идеальной считается схема закрепления, когда деталь лишена всех степеней подвижности в направлении действия ускорений при перемещениях. Тогда на деталь действует реакция от элементов зажимного механизма. Иногда такие ЗУ получаются слишком массивными, поэтому допускается обеспечение зажима с помощью сил трения. Если деталь хрупкая и не позволяет развить усилия, достаточные для ее удержания за счет сил трения, то необходимо предусмотреть упор на соответствующей оси координат, по которой будет проходить перемещение.

Если на детали имеются выступы или выемки, то целесообразно осуществлять захват за них. Это уменьшит потребное усилие зажима и массу самого ЗУ.

При выборе схемы базирования число степеней свободы детали в ЗУ стараются ограничить, выбирая такое расположение точек зажима и минимальное их количество, чтобы избежать статической неопределенности положения детали в ЗУ (постоянство положения центра). При захвате полых деталей возможен захват как снаружи так и изнутри. Для деталей, которые нельзя захватить за боковые поверхности, рекомендуется применять вакуумные и магнитные ЗУ. Последние могут использоваться только для деталей из ферромагнитных материалов. Источником магнитного поля служат как электромагниты, так и постоянные магниты (для них необходимо применение специальных механизмов – съемников в позиции разгрузки деталей). Ограничение применения такого типа ЗУ может быть недопустимость наличия остаточного намагничивания деталей, нужны чистые, без масляных загрязнений поверхности на деталях.

Вакуумные ЗУ эффективны для небольших по массе деталей, имеющих удобные для размещения вакуумных камер (присосок) поверхности. Так как разряжение внутри камер, определяющее грузоподъемность ЗУ, практически ограничено, то следует проанализировать возможность размещения на деталях нескольких таких камер. Этим будет увеличена суммарная площадь контактирования последних с поверхностью деталей и, как следствие, надежность удержания их в ЗУ.

Анализ конструкции ЗУ, применяемых в приборо- и машиностроении, показывает, что они достаточно разнообразны, так как разрабатываются под конкретную деталь, а по типу распределяются следующим образом: механические – 67%, вакуумные – 12%, магнитные – 4%, специальные – 17%.

Для выбора новых и эффективных конструкций ЗУ может быть использован патентный фонд, например по разделу МКИ: В25J15/00.