4.5. Зу с эластичными камерами

ЗУ с эластичными камерами применяют для переноса небольших хрупких изделий небольшой массы, изделий имеющих неправильную форму или значительные отклонения формы или размеров. Действие ЗУ основано на деформировании эластичной камеры под действием давления жидкости или газа. ОМ для ЗУ с эластичными камерами могут быть бутылки, баллоны электроламп, химическая посуда и т. п.

Р ис. 4.8

На рис. 7 показаны центрирующие ЗУ с эластичными камерами для удержания цилиндрических деталей за внутреннюю и наружную поверхности. Камера 4 крепится к корпусу 1 через кольцо 3 и шайбу 6 гайкой 2 или винтом 5. Сжатый воздух подается в камеру через отверстия в корпусе 1. При подаче сжатого воздуха камера раздувается и удерживает деталь за внутреннюю (рис. 7, а) или наружную поверхность (рис. 7, б).

Разновидностью эластичных камер являются эластичные пальцы (рис. 8). Внутренняя часть поверхности пальцев имеет большую жесткость на растяжение, чем наружная и поэтому под действием внутреннего давления пальцы изгибаются и прилегают к детали, повторяя ее конфигурацию в месте контакта с пальцем.

ЗУ с эластичными камерами применяются для удержания деталей как за внутреннюю, так и за наружную поверхности ОМ.

Базирующее ЗУ с изгибаемыми камерами служат для захвата ОМ за наружную поверхность. В таких ЗУ ОМ базируется с помощью базирующей призмы (рис. 8). Изгибаемые эластичные камеры 1 соединяются с пневмопроводом через отверстие 7. При подаче сжатого воздуха камера изгибается и прижимает захватываемую деталь к базирующей призме 2, положение которой может изменяться винтом 3. Камеры крепятся в пазах держателя 5 винтами, что дает возможность переналаживать ЗУ на другие размеры деталей. Эластичные камеры крепятся к корпусам 6 с помощью хомутов 4. Эластичные камеры снабжены отверстиями 8, предохраняющими камеры от разрыва под действием давления сжатого воздуха, которое при нормальных условиях может достигать 6 атм.

При установке трех и более изгибающихся эластичных камер на общем держателе можно получить различные базирующие ЗУ, позволяющие работать с объектами – телами вращения произвольной симметричной формы – шарами, электролампами и т. п., а также с ОМ, не имеющими осей симметрии и не являющимися телами вращения.

4 .6. Проектирование зу

П

Рис. 4.9.

роектирование ЗУ начинается после выбора типового объекта манипулирования. Таким объектом становится типовое (наиболее распространенное в данном производстве) изделие, определяемое в результате анализа множества возможных обрабатываемых изделий. С учетом технологии изготовления изделия определяются возможные подходы схвата и места захвата манипулятором, выясняются условия базирования изделия в технологической оснастке, зазоры и заходные фаски, силы прижатия изделия к базирующим поверхностям, выбираются наиболее общие места захвата и особенно тщательно выявляются случаи перемены места захватывания или схвата.

После этого выбирается количество и кинематика пальцев, форма и расположение базирующих поверхностей губок. Например, детали с неизменным размером места захватывания, устанавливаемые в оборудование или место сборки с повышенной точностью, следует переносить и устанавливать схватами с цангами или эластичными камерами.

При изменении номинального размера места захватывания на 20 -30% можно использовать клещевые схваты с призматическими губками. Если при этом смещение центров изделий превышает допустимые пределы, то вводят коррекцию в программу перемещения изделий или губки сложного профиля.

Схваты с поступательно движущимися пальцами используют для изделий с изменением размера места захватывания до 100% или изделий с плоскими местами захватывания. При более широком диапазоне изменения размеров места захватывания используют трехпальцевые схваты (рис. 3, д, е).

Для изделий сложной формы и непрочных изделий губки выполняют по форме места захватывания. Тонкие изделия переносятся вакуумными или магнитными ЗУ.

После выбора базирующих элементов схвата рассчитывается сила , с которой пальцы должны зажимать ОМ для его удержания. При проектировании схвата из множества возможных режимов работы схвата выделяются наиболее характерные.

Для коротких тел вращения достаточно обычно учесть осевую силу , возникающую при базировании ОМ в технологическом оборудовании и направленную по оси симметрии тела, и радиальную силу , равную обычно силе инерции, действующей на тело (рис. 9, а). Осевая сила уравновешивается обычно силами трения ОМ о губки, которые обусловлены силами , зажимающими ОМ. Из уравнений равновесия пальца получается условие удержания ОМ схватом

где - коэффициент трения скольжения в местах контакта губок и ОМ, - половина угла между базирующими поверхностями губок (рис 9, а).

Из опыта эксплуатации угол выбирают из диапазона .

При перемещении и манипулировании изделием радиальная сила может менять величину и направление. Расчетная радиальная сила считается направленной вдоль пальцев (наиболее опасный случай). Условие удержания ОМ только при наличии силы получается из уравнения равновесия ОМ. При этом следует различать три случая влияния силы трения, вследствие чего приняты три критерия расчета ЗУ:

1. Изделие удерживается губками ЗУ, силы трения малы в сравнении с прочими силами и их можно не учитывать. Это наблюдается при небольших углах и немалых углах (рис. 9).

2. Изделие удерживается губками при существенных силах трения, что наблюдается при небольших углах .

3. Изделие удерживается в основном или только силами трения, что наблюдается при .

Реально одновременно встречаются сочетания описанных случаев или смена критериев удержания при манипулировании изделием. Поэтому обычно схваты рассчитываются для критического случая нагружения или при трудностях его выявления по всем трем критериям удержания ОМ.

Уравнения равновесия сил, действующих на ОМ в плоскости движения губок (рис. 9, б) в проекциях на оси и имеют вид

где и - угловые параметры губок, которые в общем случае могут быть различными в пределах одного ЗУ.

Отсюда следует

где

Поскольку можно принять

Согласно теореме о трех силах, проходящих через один центр, сила при наличии силы трения, не проходящей через ось изделия, также не проходит через эту точку и поэтому направление силы неизвестно. Эту силу можно определить, зная геометрию пальцев схвата и радиус кривизны зажимающих элементов в месте захватывания методами теоретической механики.

Формулы (1) верны при всех и . Например, если (прямые губки) (рис. 9, в)

Если , (рис. 9, г), то

,

Если силы, действующие на ОМ велики и вызывают его повреждение, то можно изменить геометрию и размеры пальцев и губок, или перейти от силового удержания ОМ к геометрическому удержанию.

По определенной максимальной силе подбирается двигатель привода ЗУ из условий

, ,

где - максимальная обобщенная сила, развиваемая двигателем привода схвата; - передаточное отношение привода; - максимальное перемещение выходного звена двигателя; - максимальное перемещение губок ЗУ при захватывании и освобождении ОМ.

В стадии проектирования можно полагать, что для легких ОМ , а для тяжелых - .

Для уменьшения влияния перемещения пальцев схвата на силу прижатия механическая характеристика двигателя сопоставляется с зависимостью и определяется потребная зависимость передаточного отношения по силе – от перемещения пальцев схвата, то есть функция . По функции подбирается кинематическая схема и параметры механизма схвата. В ответственных случаях для этой цели оптимизируются кинематические параметры звеньев и привода ЗУ.

Размеры звеньев и элементов кинематических пар определяются расчетами на прочность и жесткость.

Проектирование схвата заканчивается компоновкой его элементов и проверочными расчетами.

Для ОМ в виде протяженных тел вращения нагрузки на ЗУ определяются по приведенным выше формулам для каждого места захватывания.