4. Захватные устройства

Захватные устройства, являющиеся одним из основных элементов ПР, служат для захватывания и удержания в определенном положении объекта манипулирования. Они должны обеспечивать надежный захват и удержание деталей, различных по геометрии, размерам и массе, в пределах, предусмотренных параметров робота. Конструкция, размеры и форма захвата зависят от массы, формы, размеров, материала транспортируемого объекта и других параметров. Усилие, потребное для обеспечения надежности захвата груза, зависит от соотношения направлений действия зажима и движения. Усилие зажима, направленное перпендикулярно движению, должно быть значительно больше усилия зажима, направленного вдоль движения: это позволяет существенно упростить конструкции захватов и при одинаковых усилиях повысить скорость передачи грузов.

Захватные устройства можно классифицировать по принципу действия, по числу рабочих позиций, по виду управления, по характеру крепления на руке и т. д.

По принципу действия различают схватывающие, поддерживающие и удерживающие захватные устройства.

Схватывающие захватные устройства удерживают объект рабочими элементами (губками, пальцами, клещами и т. п.) за счет сил трения или комбинации сил трения и запирающих усилий. Все схватывающие устройства подразделяются на две группы. К первой относятся механические устройства: клещи, тиски, шарнирные пальцы. Вторая группа объединяет захваты с эластичными рабочими камерами, деформирующимися под действием нагнетаемого внутрь воздуха или жидкости.

Поддерживающие захватные устройства для удержания объекта используют нижнюю поверхность, выступающие части объекта или имеющиеся в его корпусе отверстия. К таким устройствам относятся крюки, петли, вилки, лопатки и захваты питателей, не зажимающие заготовок.

Удерживающие, захватные устройства обеспечивают силовое воздействие на объект, обусловленное различными физическими эффектами. Наиболее распространены вакуумные и магнитные устройства. Встречаются захватные устройства, использующие эффект электростатического притяжения, адгезии и т. п.

По числу рабочих позиций захватные устройства можно разделить на однопозиционные и многопозиционные.

По виду управления захватные устройства подразделяются на четыре группы: неуправляемые, командные, жесткопрограммируемые и адаптивные.

Неуправляемые захватные устройства – это устройства с постоянными магнитами или с вакуумными присосками без принудительного разрежения. Для снятия объекта с таких захватов требуется усилие большее, чем усилие его удержания.

Командные захватные устройства управляются только командами на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относятся захватные устройства с пружинным приводом, оснащаемые стопорными устройствами и срабатывающие через такт. Губки пружинных устройств разжимаются и зажимаются благодаря взаимодействию их с объектом манипулирования или с элементами внешнего оборудования (аналогично механизмам, используемым в конструкциях шариковых авторучек).

Жесткопрограммируемые захватные устройства управляются системами программного управления роботов. Перемещение губок, взаимное расположение рабочих элементов, усилие зажима в таких устройствах изменяются в зависимости от заданной программы.

Адаптивные захватные устройства – программируемые устройства, оснащенные различными первичными преобразователями внешней информации (формы поверхности и массы объекта, усилия зажима, наличия проскальзывания объекта относительно рабочих элементов захватного устройства и т. п.).

По характеру крепления к руке промышленного робота все захватные устройства можно разделить на сменные и стационарные.

Неуправляемые механические захватные устройства выполняются в виде пинцетов, разрезанных упругих валиков и втулок (цанг) или клещей с одной и двумя подвижными губками, находящимися под действием пружин. Разжим рабочих элементов таких захватных устройств происходит при контакте с заготовкой, из-за чего могут быть повреждены поверхности детали или зажимных элементов. Деталь удерживается вследствие упругого воздействия зажимных элементов, а высвобождается принудительно благодаря дополнительным устройствам. Эти захватные устройства применяют в условиях массового производства или манипулирования с объектами небольшой массы и небольших габаритных размеров.

Неприводные захватные устройства со стопорными механизмами, обеспечивающими чередование циклов зажима и разжима деталей, не требуют специальных команд от системы управления и дополнительного подвода энергии Детали удерживаются силой пружин вследствие эффекта самозатягивания или запирающего действия губок. Как правило, работа подобных захватных устройств возможна только при их вертикальном положении.

Наиболее распространены конструкции клещевого типа. Движение губок обеспечивается пневмо-, гидро- или электроприводом. Преимущества пневмопривода – простота, удобство подвода энергии (один шланг), отсутствие течи, легкость регулирования усилия зажима, возможность использовании в агрессивных средах и зонах высоких температур. Недостаток большие габаритные размеры при сравнительно малых усилиях зажима. Гидропривод широко применяют, так как он обеспечивает значительные усилия зажима при малых габаритных размерах и его можно легко регулировать. Электропривод ввиду сравнительной сложности пока применяют ограниченно.

Основными элементами вакуумных захватных устройств являются присоски и устройства для создания вакуума. Присоски изготовляют из резины или пластика.

Электромагнитные захватные устройства часто компонуют из небольших электромагнитов, установленных на общей раме. Такие устройства обычно применяют для переноса фасонных, круглых и ребристых поверхностей, захватить которые вакуумными устройствами либо трудно, либо невозможно.

Захватные устройства с эластичными камерами применяют для переноса хрупких изделий небольшой массы, имеющих не правильную форму. Действие таких устройств основано на деформации эластичной камеры под действием давления воздуха или жидкости. Захватные устройства с эластичными камерами применяют дли удержания деталей как на наружную, так и за внутреннюю поверхность.