Захваты промышленных роботов. Их устройство

Реферат

Захваты промышленных роботов.

Их устройство.

Выполнила: Афанасьева

Анастасия Владимировна

Захватные устройства (ЗУ), являющиеся составной частью манипуляторов, относятся к рабочим органам ПР и предназначены для захватывания и удержание объектов манипулирования.

Конструкция ЗУ определяется многими факторами, к которым относятся: форма, масса, соотношение размеров, физико-механические свойства и состояние поверхности объектов захвата, особенности используемой технологической оснастки, условия протекания технологического процесса.

По выполняемым функциям ЗУ могут быть классифицированы на удерживающие, ориентирующие, сборочные и контролирующие  (адаптивные).

Как правило, ПР и М комплекруют набором типовых(для данной модели) ЗУ, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Иногда на типовой захват устанавливают сменные рабочие элементы (губки, присоски и т.п.). При необходимости ПР оснащают специальными ЗУ, предназначенными для выполнения определенных операций.

Приведем ниже некоторые классификации ЗУ.

Классификация по:

1.      принципу действия:

• Схватывающие ЗУ удерживают объект благодаря кинематическому воздействию рабочих элементов(губок, пальцев, клещей и т.п.) с помощью сил трения, или комбинации сил трения и запирающих усилий. Они в свою очередь делятся на механические(клещи, тески и т.д.) и с эластичными рабочими камерами, деформирующимися под действием нагнетаемого вовнутрь воздуха или жидкости.
• В поддерживающих ЗУ для удержания объекта используют нижнюю поверхность, выступающие части объекта или имеющиеся в его корпусе отверстия. К этим ЗУ относятся крюки, петли, лопатки и захваты питателей, не зажимающие заготовок.
• Удерживающие ЗУ обеспечивают силовое воздействие на объект благодаря использованию различных физических эффектов. Наиболее распространенные вакуумные и магнитные ЗУ. Встречаются ЗУ, использующие эффект электростатического притяжения, ЗУ с липкими накладками и т.п.     

2.      характеру базирования:

• Способные к преобразованию объекта ЗУ изменяют положение удерживаемой детали благодаря управляемым действиям рабочих элементов. Этим свойством обладают антропоморфные ЗУ с управляемыми шарнирными пальцами.
• Центрирующие ЗУ определяют положения оси или плоскости симметрии захватываемого объекта. К ним относятся механические ЗУ, оснащенные кинематически связанными рабочими элементами, имеющие губки в виде призм и др.
• Базирующие ЗУ определяют положение базовой поверхности(или поверхностей). Такой принчип базирования характерен для поддерживающих ЗУ.
• Фиксирующие ЗУ сохраняют положение объекта, которое тот имел в момент захвата.
• Не обеспечивающие базирования или фиксации объекта ЗУ почти не применяют для оснащения ПР.

3.      виду управления:

• Направляемые ЗУ – пружинные механические устройства с постоянными магнитами или вакуумными присосками без принудительного разрежения.
• Командные ЗУ управляются только командами на захватывание и отпускание объекта.
• Жесткопрограммируемые ЗУ управляются СУ ПР. Все действия в зависимости от заданной программы.
• Адаптивные ЗУ – программируемые устройства, оснащенные различными датчиками внешней информации.

4. характеру крепления на руке ПР:

• Несменные ЗУ  - устройства, являющиеся неотъемлемой частью конструкции робота, замена которых не предусматривается.
• Сменные ЗУ – устройства, представляющие собой самостоятельные узлы с базовыми поверхностями для крепления к роботу. При этом их замена не предусматривает быстрой замены (несколько болтов...)
• Быстросменные ЗУ – обеспечение быстрой замены.
• Пригодные для автоматической замены ЗУ – устройства, у которых конструкция базовых поверхностей обеспечивает возможность их автоматического закрепления на руке робота.

Захватно-ужерживающие устройства (ЗУУ) предназначены для захвата и удержания объектов по средствам крючков, петель, вилок и т.д. Механические ЗУУ. В общем случае механические ЗУУ состоят из привода механизма передач приводного усилия и захватных элементов. По виду используемого привода они подразделяются на электромеханические, пневматические, гидравлические и комбинированные. Расчет механических ЗУУ предусматривает определение сил, действующих в местах контакта объекта, захвата и губок, усилий привода контактных напряжений, прочностных характеристик и их элементов. Один из характерных признаков многих изделий - высокая чувствительность к механическим воздействиям из за низких прочностных характеристик, обусловленных применением таких хрупких материалов как стекло, керамика, пресс-порошки, слюда и др. ,а так же особенностями конструкции изделий: малая толщина стенок поверхности, обработанные по высокому классу точности, тонкослойные покрытия и др. Задача исключения повреждения объектов манипулирования, обладающих малой жесткостью, может быть решена применением ЗУУ с упругими захватными элементами.

Пневматические ЗУУ. Подразделяются на вакуумные, камерные, струйные. Зажим объектов манипулирования в вакуумных ЗУУ осуществляется силой атмосферного давления. Созданием вакуума обеспечивается с помощью вакуум-насоса, либо с помощью эжекторов. Второй способ в силу своей простоты более распространен в робототехнике. С помощью вакуумных ЗУУ возможно захватывание как полостных, так и сферических объектов. Для закрепления объектов больших габаритных размеров и веса ЗУУ снабжается несколькими присосками. Выполнение присосок целиком из эластичного материала не позволяет осуществить точное позиционирование из-за их упругой деформации под действием веса захваченного объекта.             

Общий недостаток вакуумных ЗУУ – низкая надежность закрепления замасленных объектов, что, как правило, имеет место на производстве, в частности при механической обработке. При перемещении таких объектов приходиться ограничивать скорость манипулирования из-за их инерционного смещения (сдвига) относительно плоскости, что негативно отражается на производительности и точности выполнения технологических операций.

Камерное ЗУУ применяют для хрупких нежестких объектов, имеющих небольшую массу. Отличительная особенностях таких ЗУУ – возможность осуществления захвата объектов сложной формы и со значительным отклонениями размерам. Действие камерных ЗУУ основано на деформации эластичной камеры под действием давления воздуха или жидкости.

В струйных ЗУУ захват объектов осуществляется либо за счет эффекта напора вытекающих из сопел воздушных струй, либо за счет раздражения, возникающего при прохождении струй воздуха через щели между объектом и захватом.

Магнитное ЗУУ выполняют с постоянными магнитами в случае, когда объекты перехватываются зажимными элементами обслуживаемого технологического оборудования (например, губками зажимных приспособлений) или электромагнитами, количество которых в составе одного ЗУУ регламентируется, формой и весом транспортируемых объектов.

Захватно-ориентирующиеи устройства (ОЗУ) предназначены для ориентирования захваченных объектов с помощью гравитационных сил, струй воздуха, магнитного поля и других физических эффектов.

     Гравитационные ЗОУ. Процесс ориентирования в гравитационных ЗОУ осуществляется за счет моментов, создаваемых силами тяжести объектов захвата, которые предварительно подвергаются первичному ориентированию, например, с помощью бункерно-загрузочных устройств.

Пневматические ЗОУ. Они основаны на использовании энергии струй сжатого воздуха, действующих на объект и вызывающих их поворот на требуемый угол. Угловое положение фиксируется либо за счет формы объекта, либо с помощью механических упоров.

Магнитные ЗОУ. Они осуществляются бесконтактное ориентирование захваченных ферромагнитных объектов путем воздействия на них стационарным или переменным магнитным полем. Применение магнитных ЗОУ позволяет упростить конструкцию манипулятора ПР за счет исключение из счет исключения из его состава привода и механизма поворота кисти руки.

Захватно-сборочные устройства (ЗСУ) предназначены для осуществления относительного ориентирования объектов и их последующего сопряжения. Как правило, относительное ориентирования объектов, а сопряжение – с помощью основных манипулятора ПР.

Конструктивно ЗСУ выполняются на базе механических ЗУУ и при необходимости снабжаются устройствами для контроля относительного расположение осей или поверхностей собираемых объектов.

Оснащение ПР сборочными сменными захватами позволяет отказаться от  использовании специальных ориентирующих (базирующих) позиций, способствуют увеличению производительности за счет исключения времени на переустановку собираемых объектов, уменьшает габариты сборочных комплексов.

Захватно-контролирующие устройства (ЗКУ) или адаптивные захватные устройства, оснащенные различными датчиками, предназначены для получения информации о наличие объекта манипулирования, его форме, размерах, массе, состоянии поверхности, усилии его удержании, степени возможного проскальзывания, наличии в зоне манипулировании различных предметов и т.п. Наибольшее распространение среди датчиков, встраиваемых в захватные устройства роботов, получили электрические, пневматические, светлокационные и звукалакационные датчики.

Сменные захватные устройства

Гибкость использования роботов в сборочном производстве в основном производстве в основном определяется количеством объектов сборки, инструментов и технологических устройств, с которыми они могут работать. Поэтому повышение гибкости тесно связано с возможностью приспособления рабочего органа к их конкретной конфигурации.

Для работы с различными изделиями используются многоцелевыми ЗУ со сменными губками, поворотные ЗУ, в том числе револьверного типа, и сменные ЗУ. Это же относится к работе с различными инструментом и технологической оснасткой.

Если при создании многоцелевого ЗУ ориентироваться на его программируемое раскрытие для захвата объекта сборки максимального размера, ЗУ становится громоздким  и тяжелым. С этой точки зрения удобнее использовать конструкцию со сменными губками.

Поворотные ЗУ револьверного типа, которые становятся типовой принадлежностью СПР, в силу своих больших размеров и веса не могут быть использованию в условиях стесненной зоны манипулирования.

Сменные ЗУ, в отличие от первых двух разновидностей, позволяют создать легкие и компактные устройства, однако при их применении необходимо принимать во внимании увеличение непроизводительных затрат времени, связанных с их заменой.

Приведем пример схвата промышленного робота.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматизации операций монтажа. Схват промышленного робота содержит зажимные губки, перемещаемые от привода и связанные между собой зубчато-реечной передачей. Передача состоит из двух зубчатых реек и зубчатого колеса. Привод губок выполнен в виде двух силовых цилиндров с различной величиной хода штока. Шток силового цилиндра, имеющего меньшую величину хода, соединен с корпусом второго силового цилиндра. Последний связан с удаленной от него губкой передаточным механизмом. Шток силового цилиндра с большей величиной хода соединен с упомянутой губкой. Зубчатые части реек идентичны. Рейки подпружинены по направлению одна к другой с помощью пружины, соединенной с зацепами. Зацепы закреплены на рейках. Передаточный механизм представляет собой механизм передачи одностороннего линейного перемещения штоку силового цилиндра с большей величиной хода от его корпуса. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленным роботам, манипуляторам и автооператорам, предназначенным для автоматизации операций монтажа электрорадиоизделий (ЭРИ) на печатные платы (ПП) - установки ЭРИ на ПП, удержания их в заданном положении в течение некоторого времени и закрепления их на ПП методом сварки или пайки выводов ЭРИ на ПП.

Известен схват промышленного робота, содержащий приводные губки, кинематически связанные между собой зубчато-реечной передачей [1].

Однако известный схват имеет недостаточную точность центрирования схватываемых предметов, что вызвано наличием люфтов и кинематических неточностей в реечных и зубчатых передачах. Это приводит к тому, что приводные губки движутся несинхронно, что приводит к смещению схватываемого предмета, смещению его на установочной позиции.

Наиболее близким к заявленному является схват промышленного робота [2], содержащий силовой цилиндр, губки, кинематически связанные между собой зубчато-реечной передачей с двумя рейками и расположенным между ними зубчатым колесом, а также амортизирующим устройством.

Однако этот схват не обеспечивает возможности малого (частичного) раскрытия губок при освобождении ЭРИ после установки и закрепления их на ПП. Использование такого схвата в качестве универсального для выполнения плотного монтажа ЭРИ с различными размерами невозможно, так как в нем раскрытие губок производится на максимальный размер захватываемого ЭРИ. Решаемой технической задачей является обеспечение схватом такого раскрытия губок, которое необходимо не только при захвате ЭРИ, но и при проведении монтажа ЭРИ на ПП, если они расположены на близком расстоянии друг от друга (т.е. при расстоянии между центром монтируемого ЭРИ и крайней точкой ближайшего, установленного на ПП элемента, меньшем половины полного раскрытия губок).

При монтаже ЭРИ с размерами, меньшими, чем максимально возможный в конкретном схвате, необходимо иметь режим частичного (небольшого) раскрытия губок схвата для исключения повреждения ЭРИ, уже закрепленных на ПП вблизи закрепляемого элемента, в процессе раскрытия губок схвата при освобождении устанавливаемого ЭРИ. Для исключения возможности повреждения близкорасположенных от устанавливаемого ЭРИ элементов схват должен иметь режим малого раскрытия губок при освобождении ЭРИ.Поставленная техническая задача решается схватом, содержащим приводные губки, кинематически связанные между собой зубчато-реечной передачей в виде двух зубчатых реек и находящегося в зацеплении с ними зубчатого колеса и привода перемещения, выполненного в виде двух последовательно расположенных силовых цилиндров - цилиндра меньшего перемещения и связанного с его штоком цилиндра большого перемещения, соединенного с наиболее удаленной от него губкой схвата и взаимодействующего с ней через передаточный механизм, зубчатые части реек выполнены идентичными, обращенными друг к другу, рейки снабжены зацепами, соединенными между собой пружиной, работающей на сближение губок, а передаточный механизм представляет собой механизм передачи одностороннего линейного перемещения штоку силового цилиндра с большей величиной хода от его корпуса и состоит из размещенных на штоке зажимной цанги и обоймы, последняя из которых расположена между цангой и торцом корпуса силового цилиндра с возможностью взаимодействия с ними, и пружины сжатия, установленной в контакте с удаленным от обоймы торцом цанги на ограничителе, смонтированном на предусмотренном в схвате основания.