Механические захватные устройства

Классификация механических ЗУ. Механические ЗУ условно можно классифицировать по типам приводов, передаточного механизма и губок.

По типу привода ЗУ подразделяются на конструкции с пневмо-, гидро-, электроприводом и с пружинами, энергия которых преобразуется в движение губок ЗУ. По типу передаточного механизма ЗУ подразделяются на стержневые, реечные, клиновые или кулачковые, а по типу губок - с жесткими губками, с регулируемыми, с пружинными.

Пневмопривод удобен простым подводом энергии к ЗУ (один шланг), при этом легко регулируется усилие зажима, привод имеет возможность работать в агрессивных средах и в зонах высоких температур.

Существенный недостаток пневмопривода - большие габаритные размеры при сравнительно небольшом усилии захвата.

Гидравлический привод обеспечивает большие усилия захвата; он компактен и легко регулируется, что предопределяет широкое его распространение.

Электрический привод требует специальных малогабаритных двигателей постоянного тока, разработка которых для робототехники пока только ведется.

Кинематические схемы стержневых механизмов ЗУ. Кинематические схемы различных стержневых механизмов ЗУ приведены на рис. 1. Причем варианты схем а, б и в реализуют большие усилия захвата, нежели варианты схем г, д, е.

Рис. 1. Кинематические схемы рычажно-стержневых передаточных механизмов

Кулисно-стержневые механизмы ЗУ. Кинематические схемы таких ЗУ и формулы их передаточных отношений показаны на рис.2. Наиболее интересна схема показанная на рис.2, так как она дает большой выигрыш в силе зажима детали. Однако сила зажима такого ЗУ - малоизменяющаяся величина, обусловленная самой схемой.

Рис. 2. Кинематические схемы кулисно-стержневых механизмов и формулы их передаточных отношений

Сила зажима на ЗУ изменяется мало при небольшом изменении и становится несколько большей при увеличении /2.

Большее силовое передаточное отношение может быть получено, когда шарниры рычагов вынесены вперед (см. рис. 2, а).

В этом случае передаточное отношение для кулисно-стержневой кинематической схемы ЗУ равно:

где l₁ - расстояние между осью шарнира и линией действия силы;

l₂ - расстояние между пальцем штока цилиндра и шарнира­ми ЗУ;

α - угол между направлением силы Р₂ и осью кулисы, когда ЗУ находится в закрытом положении;

η - КПД ≈ (0,94-0,95) [1].

На рис. 2, б и в приведены схемы других кулисно-стержневых механизмов и формулы их передаточных отношений.

В качестве двигателя в захватном устройстве может исполь­зоваться электродвигатель с системой сервоуправления либо пнев­матический или гидравлический цилиндр. На рис. 2, б показано типичное ЗУ, которое приводится в действие пневмоцилиндром.

ЗУ перемещается либо в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости, причем максимальное значение допустимого ускорения ЗУ составляет 20 м/с².

Схемы ЗУ с зубчатыми передачами. Кинематиче­ские схемы с зубчато-реечными передачами обусловливают мень­шие габаритные размеры ЗУ, допускают большее раскрытие губок, но при этом не дают выигрыша в силе зажима заготовки по срав­нению со стержневыми механизмами. На рис. 3, а—г показаны кинематические схемы ЗУ с плоско-параллельным движением гу­бок. Движение, обеспечивающее зажим детали, передается от двигателя через редуктор на рейку, которая зацепляется с зубча­тыми секторами с зубцами, нарезанными на планках, замыкаю­щих шарнирные четырехзвенники, к которым крепятся губки ЗУ. Такая конструкция отличается компактностью и большим ходом губок.

Рис. 3. Кинематические схемы ЗУ с плоско-па­раллельным движением губок

ЗУ, схема которого представлена на рис. 4, б, имеет особен­ность конструкции, позволяющую ему центрировать деталь от­носительно губок: клин имеет возможность помимо вертикального перемещения двигаться горизонтально, что хорошо видно на раз­резе А—А. В момент, когда правая губка коснется детали, клин начнет перемещаться влево и будет двигаться до тех пор, пока губки не сомкнутся на детали, после чего груз зажмется обеими губками. Грузоподъемность ЗУ—100 кг, масса — 18,5 кг. На рис. 4, в, г показаны две другие схемы передаточных механизмов с использованием клиньев

Рис. 4. Кинематические схемы ЗУ с использованием клиновой пары