Рабочие органы манипуляторов

Рабочие органы манипуляторов служат для непосредственного взаимо­действия с объектами внешней среды и делятся на захватные устройстваи специальный инструмент. Рабочие органы могут быть постоянными и съемными, в том числе с возможностью их автоматической замены входе выполнения технологической операции.

Захватные устройства.Они предназначены для того, чтобы брать объ­ект, удерживать его в процессе манипулирования и освободить по окон­чании этого процесса. Существуют следующие основные типы захватных устройств: механические устройства-схваты, пневматические и электро­магнитные. Кроме того, в связи с большим разнообразием объектов манипулирования разработано большое количество различных комби­наций этих типов захватных устройств и множество специальных захват­ных устройств, основанных на различных оригинальных принципах дей­ствия (например, клейкие захватные устройства, накалывающие, использующие аэродинамическую подъемную силу и т. п.).

Схват — это механическое захватное устройство, аналог кисти руки че­ловека. Самые простые двухпальцевые схваты напоминают обычные плоскогубцы, но снабженные приводом. На рис. 3.13 показана конструк­ция подобного схвата с пневматическим приводом. В зависимости от объектов манипулирования применяют схваты с 3, 4 и реже с большим числом пальцев. На рис. 3.14 показан сложный схват с 3 пальцами, каж­дый из которых имеет по 3 подвижных звена и может также поворачи­ваться относительно продольной оси. Здесь использован эффект памяти формы, проиллюстрированный на рис. 3.10, б. Однако в связи с просто­той совершаемых схватами движений ("зажим-разжим") в них обычно используются нерегулируемые пневматические и электрические приводы, значительно реже — гидравлические.

На рис. 3.15 показан пневматический схват с 5 гибкими надувными паль­цами. За счет разной жесткости пальцев в сечении при подаче в них сжато­го воздуха они изгибаются, захватывая находящиеся в их зоне предметы.

Схваты часто очувствляют с помощью контактных датчиков, датчиков проскальзывания, усилия и дистанционных датчиков (ультразвуковых, оптических и др.), выявляющих предметы вблизи схвата и между его пальцами.

В наиболее распространенном типе вакуумного захватного устройства использованы вакуумные присоски, которые удерживают объекты за счет разряжения воздуха при его отсосе из полости между присоской и захватываемым объектом. Для захватывания объектов сложной формы применяют вакуумные захватные устройства с несколькими присосками.

Рис. 3.13. Двухпальцевый схват: 1; 2 — пальцы (губки);

3; 4 — рычажная передача; 5 — шток пневматического двигателя

(пневмоцилиндра); 6 — возвратная пружина.

Рис. 3.15. Пневматический схват с 5 гибкими надувными пальцами:

а — внешний вид; б — разрез пальца; 1 — тонкостенная часть;

2 — гофры; 3 — толстостенная часть; 4 — подвод воздуха;

5 — деформация оси пальца при подаче сжатого воздуха

Магнитныезахватные устройства используются для взятия ферромагнитных объектов. В роботах нашли применение в основном захватные устройства с электромагнитами, но имеются устройства и с постоянными магнитами. (Для освобождения захваченного предмета они снабжены специальными механическими выталкивателями.)

Захватные устройства бывают универсальными и специальными (для работы с хрупкими и протяженными предметами, тканями и т. д.).

Захватные устройства часто присоединяют к последнему звену манипулятора через промежуточные, податливые конструктивные элементы. С их помощью осуществляется компенсация возможных неточностей позиционирования и устраняются возникающие при этом механические на­пряжения в звеньях манипулятора в случаях манипулирования объекта­ми, на перемещение которых наложены механические ограничения (механическая сборка и разборка, установка заготовок в зажимы и гнез­да технологического оборудования, перемещение предметов по направ­ляющей и т. п.).

Рабочий инструмент. Вслучаях, когда объектом манипулирования являет­ся рабочий инструмент, с помощью которого робот выполняет определен­ные технологические операции (нанесение покрытий, сварка, завинчива­ние гаек, зачистка поверхностей и т. п.), этот инструмент, как правило, не берется захватным устройством, а непосредственно крепится к манипуля­тору вместо него. Часто при этом к инструменту необходимо обеспечить подвод энергии или какого-либо рабочего тела. Для окрасочного робота — это краска и воздух к пульверизатору, для сварочного робота — сварочный ток к сварочным клещам при точечной сварке или проволоч­ный электрод, газ и охлаждающая вода при дуговой сварке и т. д. Для это­го требуется разработка специальной конструкции всего манипулятора.