Презентация, доклад на тему Захватные устройства промышленных роботов

и удерживания предмета производства и/или технологической оснастки". По взаимодействию с объектом манипулирования, то есть по действующим силам сцепления, захватные устройства разделяются на механические. вакуумные, магнитные и другие.
Разнообразие принципов действия и большое число конструктивно-технологических особенностей затрудняют четкую классификацию захватных устройств по отдельным признакам в иерархической последовательности. В зависимости от вида контакта рабочего элемента с объектом манипулирования захватные устройства бывают одностороннего, двухстороннего и многостороннего действия. К первым относятся устройства типа вакуумных, магнитных, струйных и т.п., которые предназначены для работы преимущественно с плоскими деталями. Захватные устройства двухстороннего действия представляют собой механические устройства, оснащенные рабочими элементами в виде подвижных губок. Они предназначены для работы с деталями, относящимися к классу 40 (типа тел вращения). К захватным устройствам такого типа относятся также цанговые и рычажные устройства.

изменять форму по конфигурации поверхности захватываемой детали. Многосторонние захватные устройства разделяются на механические, оболочковые, комбинированные.
По способу ориентирования деталей захватные устройства делятся на четыре группы:
- центрирующие, обеспечивающие определенное положение оси или плоскости симметрии детали;
- базирующие, определяющие положение базовой поверхности детали;
- фиксирующие, обеспечивающие сохранение положения детали, которое она занимает в момент захватывания, что достигается введением в захватное устройство дополнительной степени подвижности;
- захватные устройства, способные к перебазированию детали, изменяющие ее положение посредством управляемых движений рабочих элементов.

В свою очередь, многопозиционные устройства могут быть параллельного действия, т.е. для одновременного захватывания, удержания и переноса объектов манипулирования, и последовательного действия, например, расположенные на головке типа револьверной. В отдельных случаях могут применяться комбинированные захватные устройства.
В зависимости от характера крепления к манипуляторам различают: несменяемые захватные устройства, являющиеся неотъемлемой частью манипулятора; сменные, имеющие базовые поверхности для крепления к манипулятору с помощью разъемных соединений; быстросменные, имеющие конструкцию базовых поверхностей, обеспечивающих быструю замену без использования инструментов (байонетные замки, кулачковые соединения и т.п.); автоматически сменяемые - устройства, конструкция базовых поверхностей которых позволяет производить автоматическое снятие и установку захватного устройства на манипулятор.

устройства, захватывающие и отпускающие деталь без воздействия управляющих сигналов; командные, у которых закрывание и открывание губок происходит по управляющей команде при взаимодействии с деталью или технологическим оборудованием; жесткопрограммируемые - управляемые от системы управления промышленным роботом; адаптивные - устройства, гибкоуправляемые от программного управления промышленным роботом и имеющие обратную связь.
В зависимости от степени специализации захватные устройства бывают трех типов: специализированные, обеспечивающие захватывание и удержание деталей с ограниченным диапазоном конструктивно-технологических параметров; специальные, выполняющие соответствующие функции с деталями одного вида; универсальные, способные захватывать и удерживать детали с широким диапазоном форм и геометрических параметров. Создание универсальных захватывающих устройств является сложной технической задачей.

манипулирования, и многофункциональными, выполняющими наряду с основными функциями также и другие, как например, распознавание, измерение и т.п. По виду преобразователей энергии могут использоваться силовые приводы, сила упругости, сила тяжести самого объекта манипулирования, усилия пружин.
В общем случае захватные устройства включают в себя следующие основные элементы: соединительные фланцы; силовые приводы или устройства преобразования энергии в механическую силу; передаточные механизмы или механизмы преобразования различных видов движений, направлений перемещений и изменения передаточных отношений и соответственно скоростей перемещений; рабочие элементы захвата, то есть элементы непосредственного контактирования с объектом манипулирования.

устройства могут иметь два, три и более "пальцев", осуществляющих захват. Для магнитных захватов рабочими элементами являются элементы магнитной системы, к которым притягивается объект, для вакуумных - присоска, ограничивающая полость разряжения воздуха. Узел крепления захватного устройства к руке манипулятора называется механическим интерфейсом.

параметров, присоединительные размеры" устанавливает следующие эксплуатационные показатели захватных устройств:
- номинальная сила захватывания, определяемая как сила, с которой рабочие элементы действуют по нормали к зажимаемой поверхности объекта манипулирования. Определяется, как правило, расчетным путем с учетом массы, ускорения, характера взаимодействия контактируемых поверхностей рабочих элементов с объектом манипулирования;
- масса захватного устройства, определяет инерционные силы, действующие на механизмы промышленного робота, а также максимальную полезную массу объекта манипулирования;
- время захватывания - время от подачи сигнала устройством управления на захватывание до момента завершения процесса, то есть когда усилие захватывания достигает установившегося значения;

отпускание до момента завершения процесса, то есть освобождения объекта и полного открытия схвата. Время захватывания и время отпускания обычно определяются экспериментально, их расчет дает, как правило, недостоверные результаты, но эти показатели важны для построения циклограммы и определения производительности робототехнологического комплекса;
- средняя наработка на отказ и среднее время восстановления отказа , характеризующие надежность работы захватного устройства. Средняя наработка на отказ при нормальных эксплуатационных условиях должна быть не менее 2000 ч.;
- габаритные размеры захватного устройства;
- количество используемых пальцев;
- характерные размеры объекта манипулирования, позволяющие оценить диапазон размеров деталей, на которые рассчитан схват;
- условия эксплуатации - температура, состояние окружающей среды;
- вид привода;
- энергетические показатели - напряжение, сила тока, давление рабочего тела;
- максимальная масса объекта манипулирования.

связанные с конкретными условиями. К обязательным требованиям относятся следующие: надежность захватывания и удержания объекта манипулирования при условии соблюдения необходимых скоростных характеристик манипулятора; стабильность базирования изделия в схвате; прочность захватного устройства при малых габаритах и массе; необходимое соответствие с технологическим оборудованием по точности позиционирования; простота управления и малое время срабатывания; высокая надежность в эксплуатации, простота конструкции.
К специальным требованиям относятся: широкодиапазонность, то есть возможность захватывания и базирования деталей в широком диапазоне массы, формы и размеров; обеспечение возможности захватывания близко расположенных деталей; легкость и быстрота смены захватного устройства; возможность изменения усилия удержания объекта манипулирования. Кроме того, при проектировании захватных устройств необходимо учитывать общие требования безопасности, предъявляемые к промышленным роботам, робототехнологическим комплексам и участкам. В каждом конкретном случае выбор конструкции захватного устройства зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются следующие:

не могут быть использованы участки поверхностей, по которым осуществляется фиксация объекта в технологическом оборудовании и на которые он устанавливается перед захватыванием. Целесообразно осуществлять захват объекта манипулирования за предварительно обработанные поверхности, что уменьшает погрешности его фиксирования в схвате. С целью обеспечения необходимого запаса надежности удерживания объекта целесообразно осуществлять захват таким образом, чтобы уменьшить силы инерции при переносе.
2. Технические характеристики основного и вспомогательного технологического оборудования, которые определяют требования к направлению движения схвата при захватывании и отпускании объекта манипулирования, направлению ввода объекта в зону установки, к обеспечению свободы перемещения объекта по отдельным координатам в захватном устройстве, реализации поисковых движений, применению специальных удлинителей в условиях работы в зоне высоких температур.

захвата, прочности, сохранения формы.
4. Положение и движение объекта манипулирования в момент захватывания определяют требования к точности позиционирования и ориентирования объекта перед захватыванием, а также к способу подачи объекта перед захватом.
5. Необходимость информационного обеспечения процессов захватывания и отпускания. Кроме того, отдельной задачей является проблема унификации схватов и их элементов.
Механические захватные устройства работают по принципу удержания объекта манипулирования с помощью сил трения и запирающего действия рабочих элементов. Эти устройства характеризуются функциональной универсальностью и конструктивным разнообразием. Наиболее общая структура механических захватных устройств показана на рис.63.

стыковочного узла. В специализированных и технологических роботах кисть и схват могут выполняться безразъемными. Чаще всего устройство представляет собой единый модуль, который крепится к кисти типовым стыковочным узлом.
ГОСТ 26062-84 "Роботы промышленные. Устройства захватные. Типы, присоединительные размеры" устанавливает присоединительные размеры фланцевых мест крепления и диаметры цилиндрических хвостовиков захватных устройств промышленных роботов. Для легких и средних роботов фланцевый способ крепления является более предпочтительным. У легких и сверхлегких роботов распространены также крепления захватных устройств на манипуляторе посредством клеммового соединения, цанговых и тангенциальных зажимов, переходных втулок. Такие способы крепления предполагают наличие у захватных устройств цилиндрических хвостовиков. ГОСТ 26062-84 распространяется на промышленные роботы грузоподъемностью до 200 кг. Диаметры цилиндрических хвостовиков захватных устройств должны выбираться из ряда: 6,0; 10,0; 14,0; 20,0; 25,0; 30,0; 40,0; 50,0; 60,0; 80,0; 100,0; 125,0 мм.

качестве конструктивного решения мест крепления сменных устройств рекомендовано фланцевое, причем на руке манипулятора выполняется фланец с центрирующим отверстием по оси и с резьбовыми отверстиями вокруг него. Такая конструкция позволяет размещать часть элементов захвата внутри руки манипулятора, осуществлять связь захватного устройства с приводом, находящимся в руке манипулятора. Предусмотрено два исполнения фланцев: круглой и квадратной формы (см. рис. 64).
Оба исполнения взаимозаменяемы и имеют одинаковые координаты резьбовых отверстий. Принятое расположение отверстий обеспечивает взаимозаменяемость фланцев разных исполнений одного диаметра и позволяет осуществлять переустановку схвата с поворотом вокруг продольной оси на 45 или 90. Допуск расположения осей отверстий для крепежных деталей задан по ГОСТ 14140-81 для соединений типа В. Предельные отклонения размеров: отверстия - по H9, выступов - по h9. Допускается использовать в местах крепления дополнительные конструктивные элементы, например, штифтовые отверстия, пазы и другие.

в виде пинцетов, разрезных упругих валиков и цанг (рис. 65) или же клещей с одной или двумя подвижными губками, находящимися под действием пружин.

устройств на: шарнирно-рычажные, реечно-шестеренные, реечно-рычажные, кулисно-рычажные, клино-рычажные, гаечно-винтовые, кулачковые, червячные. Выбор той или иной схемы при проектировании захватных устройств обусловлен в основном следующими факторами; необходимостью преобразования перемещения выходного звена двигателя в требуемую величину хода губок схвата (в зависимости от диапазона захватываемых размеров); требуемой траекторией перемещения губок при захватывании и отпускании объектов; требованиями к надежности удерживания объектов.
Магнитные захватные устройства обеспечивают большие усилия притяжения на единицу площади, позволяют работать с заготовками, имеющими отверстия, а также при невозможности применения вакуумных захватов. Они просты по конструкции, надежны в эксплуатации, позволяют регулировать удерживающую силу. К недостаткам относятся: возможность работы только с объектами из магнитных материалов, значительная масса и вероятность остаточного магнетизма у деталей, что бывает недопустимо.

магнитами и принудительным снятием заготовок, с управляемой магнитной системой, электромагнитные. Захваты с управляемой магнитной системой работают по принципу широко распространенной магнитной оснастки: магнитных плит, измерительных стоек. В связи со сложностью управления захваты с постоянными и управляемыми магнитами не нашли широкого распространения в промышленности. Наиболее простыми по конструкции, технологии изготовления и системе управления являются электромагнитные захватные устройства.
К недостаткам таких устройств следует отнести жесткие требования к стабильности энергоснабжения, так как даже кратковременное обесточивание катушки электромагнита связано с выпаданием заготовки. Кроме того, для них характерно наличие остаточного магнетизма, нагрев электромагнитной катушки при длительном включении. Для устранения остаточного магнетизма, вызывающего «залипание» деталей при отключении электромагнита, необходимо в процессе его изготовления произвести отжиг сердечника с нагревом 600 - 700 С и последующим охлаждением вместе с электропечью, в которой производят нагрев.

типу магнитопровода, типу источника питания, количеству обмоток электромагнита, типу системы управления. Наибольшее распространение в робототехнике получили захватные устройства двух типов: cо стержневым электромагнитом, с кольцевым электромагнитом.
Исходными данными для расчета ЭМЗУ являются: 1) параметры захватываемой заготовки - геометрические размеры, марка материала, масса; 2) паспортные данные промышленного робота -угловые и линейные скорости перемещения звеньев, типы приводных систем, траектории манипулирования; 3) циклограмма работы ЭМЗУ - время включенного и выключенного состояния; 4) напряжение питания катушки ЭМЗУ.