Автоматизированная система загрузки-выгрузки для станка модели 16К20Ф3

     В поддерживающих ЗУ для удержания  объекта используют нижнюю поверхность, выступающие части объекта или  имеющиеся в его корпусе отверстия. К этим ЗУ относят крюки, петли, вилки, лопатки и захваты питателей, не зажимающие заготовок.

     Удерживающие  ЗУ обеспечивают силовое воздействие  на объект благодаря использованию  различных физических эффектов. Наиболее распространены вакуумные и магнитные  ЗУ. Встречаются ЗУ, использующие эффект электростатического притяжения, адгезии, ЗУ с липкими накладками и т.п.

По характеру  базирования захватные устройства делят на пять групп.

     Способные к перебазированию объекта ЗУ изменяют положение удерживаемой детали благодаря управляемым действиям  рабочих элементов. Этим свойством  обладают антропоморфные ЗУ с управляемым  и шарнирными пальцами.

     Центрирующие  ЗУ определяют положения оси или  плоскости симметрии захватываемого объекта. К ним прежде всего относят  механические ЗУ, оснащенные кинематически  связанными рабочими элементами, имеющие  губки в виде призм и др. Иногда это могут быть ЗУ с эластичными  камерами.

     Базирующие  ЗУ определяют положение базовой  поверхности (или поверхностей). Такой  принцип базирования характерен для поддерживающих ЗУ. Однако он часто  применяется и в схватывающих ЗУ.

     Фиксирующие ЗУ сохраняют положение объекта, которое тот имел в момент захватывания.

     Не  обеспечивающие базирования или  фиксации объекта ЗУ почти не применяют  для оснащения ПР.

     

     В зависимости от назначения (например, для сборочных ПР) ЗУ могут оснащаться дополнительными приспособлениями для выполнения ориентирующих перемещений, а также приспособлениями для  выполнения некоторых технологических  операций (например, гайковертом, запрессовщиком или ножницами для отрезки  литниковой системы при съеме  пластмассовых изделий из камер  термопластоавтоматов).

     По  числу рабочих позиций ЗУ можно  разделить на однопозиционные и  многопозиционные. По характеру работы многопозиционные ЗУ можно разделить  на три группы: последовательного, параллельного  и комбинированного действия. К ЗУ последовательного действия относят  двухпозиционные устройства, имеющие  загрузочную и разгрузочную позиции. Рабочие элементы на каждой позиции  действуют независимо. Многопозиционные ЗУ параллельного действия имеют  ряд позиций для одновременного захватывания или высвобождения  группы деталей. ЗУ комбинированного действия оснащены группами параллельно работающих позиций, причем группы эти приводятся в действие независимо одна от другой.

По виду управления ЗУ подразделяют на четыре группы.

     Неуправляемые ЗУ — пружинные механические устройства с постоянными магнитами или  с вакуумными присосками без принудительного  разрежения. Для снятия объекта с  таких ЗУ требуется усилие большее, чем усилие его удержания.

     Командные ЗУ управляются только командами  на захватывание или отпускание объекта. К этой группе относят ЗУ с пружинным  приводом, оснащаемые стопорными устройствами и срабатывающие через такт. Разжимаются  и зажимаются губки пружинных  ЗУ благодаря взаимодействию их с  объектом манипулирования или элементами внешнего оборудования (аналогично механизмам, используемым в некоторых конструкциях шариковых авторучек).

Жестко  программируемые управляются СУПР.

     Величина  перемещения губок, взаимное расположение рабочих элементов, усилие зажима в  таких ЗУ могут меняться в зависимости  от заданной программы, которая может  управлять и действием вспомогательных  технологических приспособлении.

     Адаптивные  ЗУ — программируемые устройства, оснащенные различными датчиками внешней  информации (определения формы поверхности  и массы объекта, усилия зажима, наличия  проскальзывания объекта относительно рабочих элементов ЗУ.

По характеру  крепления к руке ПР все ЗУ можно  разделить на четыре группы.

     Несменяемые 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 крепление  не предусматривает быстрой замены (например, установка на фланце с  помощью нескольких винтов).

     Быстросменные ЗУ — сменные ЗУ, у которых  конструкция базовых поверхностей для крепления ЗУ к роботу обеспечивает их быструю смену 

     Пригодные для автоматической смены ЗУ —  устройства, у которых конструкция  базовых поверхностей обеспечивает возможность их автоматического  закрепления на руке робота.

2.2. Конструкция захватного  устройства, крепление  его к манипулятору

 

     В состав руки манипулятора входят механизмы  качания и поворота кисти со схватом. Корпус  руки выполнен в виде полой  гильзы, внутри которой размещены  пневмоцилиндры качания и поворота кисти. На корпусе руки крепится зубчатая рейка и три стальные направляющие для опорных роликов, установленных в корпусе каретки, которая монтируется на механизме поворота руки.

     

     Привод  качания кисти состоит из пневмоцилиндра, шток которого с помощью тяги жестко связан с зубчатой рейкой, зацепляющейся с вал-шестерней. Подача воздуха в цилиндр (в левую или правую полость) осуществляется через штуцеры. Ограничение вращения вала-шестерни происходит посредством упора, регулируя который можно получить разные углы качания кисти или полностью заблокировать это движение.

     Для обеспечения плавности движения предусмотрено демпфирующее устройство, состоящее из поршня, который перемещается вместе со штоком в цилиндре, заполненном маслом. В поршне имеется калиброванное отверстие, через которое масло выжимается из одной полости в другую при перемещениях поршня.

     Механизм  вращения кисти  включает в себя правую часть общего с механизмом качания пневмоцилиндра, шток которого жестко связан при помощи соединительной втулки и дополнительного полого штока с ползуном. Ползун представляет собой полый толстостенный цилиндр, в котором прорезан двухзаходный винтовой паз с шагом 130 мм. В паз входят два шарикоподшипника, сидящие на осях водила.

     При поступательном движении ползуна  подшипники, копируя винтовой паз, поворачивают водило и шарнирно связанную с ним кисть, которая установлена на подшипниках в корпусе руки. Ползун удерживается от поворота роликами, катящимися по дополнительным пазам на стенках гильзы. Ролики установлены консольно на осях, одним концом запрессованных в тело ползуна.

     Угол  вращения кисти руки можно регулировать, закладывая шарики диаметром 8 мм в кольцевой канал круглого сечения в стыке между фланцами гильзы и крышки. Внутрь этого канала, запертого двумя упорными винтами, через кольцевой паз входит палец, жестко запрессованный одним концом в хвостовой части кисти.

     Плавность движения кисти руки обеспечивается демпфирующим устройством в виде поршня с калибрующим отверстием, выполненным заодно со штоком. Поршень демпфера перемещается в замкнутой полости, внутрь которой залито масло.

     С целью расширения технологических  возможностей ПР предусмотрена возможность  закрепления захватного механизма  на кисти в четырех различных  положениях, которые точно фиксируются  штифтом в корпусе схвата по отверстиям в крышке 1 кисти.

     

     Конструкция механизма схвата показана в графической  части проекта на листе 2. Привод губок 6 схвата осуществляется от пневмоцилиндра 4, закрепленного на корпусе 8. Для зажима схвата воздух подается в рабочую полость цилиндра, шток 14 которого посредством проушины и оси 5, запрессованной в нее, поворачивает фигурные рычаги 5, шарнирно связанные с корпусом 8, и губки 6. Разжим губок 7 схвата осуществляется пружинами 10 после сброса давления воздуха в цилиндре 3. [Ист.2]

2.3. Расчет механических  захватных устройств

     Расчет  механических ЗУ включает нахождение сил, действующих в местах контакта заготовки и губок; определение  усилий привода; проверку отсутствия повреждений  поверхности детали при захватывании; расчет на прочность деталей ЗУ. Последний расчет ведется по обычным  методикам расчета деталей машин.

     Расчет  сил, действующих в местах контакта захватного устройства с объектами  манипулирования, ведется по формулам таблицы 4. Различают следующие схемы удержания объекта в механическом ЗУ:

деталь  поддерживается губкой ЗУ, силы трения мало влияют на механизм удержания  детали (схема 4 в табл.4); деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном влиянии  сил трения (схема 2 и 5 в таблице 4.);

деталь  удерживается силами трения (схемы 3 и 6 в таблице 4.).

     На  практике обычно встречается сложное  нагружение ЗУ, при котором имеет  место комбинация описанных случаев (см. схему 2 в таблице 4.), при этом в процессе манипулирования объектом характер нагрузки ЗУ и схемы удержания детали могут изменяться. Поэтому расчет должен вестись для критического случая нагрузок.

     Расчет  усилий привода ведется по формулам в таблице 5, где рассмотрены примеры  применения клиновых, рычажных и реечных  передаточных механизмов.

     Определение напряжений на поверхностях контакта ЗУ с объектом манипулирования может  потребоваться как при расчете  ЗУ, так и при установлении возможности  повреждения объекта при его  захватывании и удержании. В ряде случаев, особенно при удержании детали благодаря силам трения, усилия, действующие в местах контакта с ЗУ, бывают значительными. Это может привести к повреждению поверхности деталей, что недопустимо при их чистовой обработке, или к повреждению зажимных губок ЗУ. Контактные напряжения должны быть меньше допустимых. Формулы определяющие напряжения на поверхностях контакта заготовки с ЗУ, приведены в таблице 5 , значения коэффициента m— в таблице 3.

     

Приведенный модуль упругости материалов Е_пр подсчитывают по формуле

где Е_ЗАГ — модуль упругости материала заготовки (объекта манипулирования); Е_ЗУ — модуль упругости материала губок ЗУ.

Значения  коэффициента m в зависимости от отношения 2r/d

     Таблица 3

2r/d m 2r/d m 1,0 0.388 0,4 0,536 0,9 0,4 0,3 0,6 0.8 0,42 0,2 0,716 0.7 0,44 0,!5 0,8 0,6 0,468 0,10 0,97 0,5 0,49 0,05 1,98

 
 
 
 

Рис. 3. Схема, поясняющая построение профиля поворотных губок центрирующих клещевых ЗУ для  деталей типа тел вращения 

Таблица 4

номер	Расчётная схема	Расчётные формулы
	Эскиз
1		Для а Для б
2		где i, j, k = 1, 2, 3; i ¹ j ¹ k.
3		q = 0 где i , j , k = 1 , 2 , 3; i ¹ j ¹ k.

 

4		где i , j , k = 1 , 2 ; i ¹ j.
5		j 1=90o, j 2 = j 1;
6
Обозначения. Q — расчетная нагрузка, l — размер захвата; с — расстояние от точки  приложения нагрузки до рассматриваемой  губки захвата; Rn — реакция на n-ю губку захвата; q — угол между осью заготовки и силой Rn; Ni — усилие контактирования между заготовкой и губкой; j i — угол между проекцией силы Rn на плоскость и силой Ni; m — коэффициент трения губки захвата с заготовкой (для незакаленных губок без насечки из стали 45, 50 m = 0,12—0,15, для закаленных губок в виде гребенки с острой насечкой из стали 65Г, 60С2, У8А, У10А при твердости HRC 55 m = 0,3 … 0.35.