ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОБОТОВ

Полезная модель относится к автоматизации и роботизации производственных процессов и может быть использована в качестве захватного устройства в манипуляторах и промышленных роботах.
Известно захватное устройство для мягких деталей (авторское свидетельство СССР №1811482, B25J 15/04, опубликовано: 23.04.1993), содержащее полый корпус из магнитопроводящего материала с установленным на его рабочем торце упругую мембрану с иглами и приводом перемещения мембраны, выполненным в виде намагничивающей катушки, с сердечником, жестко закрепленным в центре мембраны, и магнитопроводящего упора, установленного на торце катушки со стороны рабочей поверхности корпуса с возможностью взаимодействия с сердечником.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, обусловленная наличием магнитопроводящих материалов, и ограниченные функциональные возможности захватного устройств, предназначенного для мягких деталей.
Известен вакуумный захват (патент РФ №2050255, B25J 15/04, опубликовано: 20.12.1995), содержащий корпус с концентрично установленными на нем кольцевыми уплотнителями, образующими с корпусом и поверхностью базирования захвата центральную вакуумную и периферийную кольцевую камеры, последняя образована кольцевой проточкой, на расположенных на одном уровне торцевых кромках которой установлены кольцевые уплотнения, разность высот которых определяется по формуле
y1
y2
где h и h - соответственно высоты наружного и внутреннего кольцевых уплотнений;
0
σ - необходимое для герметизации удельное напряжение деформации наружного стыка;
1
b - ширина наружного уплотнения;
1
E - модуль упругости материала наружного уплотнения, а соединение камер выполнено с одним или несколькими источниками вакуума.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, обусловленная наличием вакуумной камеры, и ограниченные функциональные возможности захватного устройства.
Известно также захватное устройство манипуляционного модуля (патент РФ №2769584, B25J 13/00, B25J 15/04 опубликовано: 04.04.2022), содержащее корпус, выполненный с тремя опорными площадками, две из которых расположены с одного края корпуса с возможностью вращения вокруг соответствующей оси, расположенной перпендикулярно к опорной площадке, а другая установлена с противоположного края корпуса между двумя противоположно расположенными опорными площадками, и три пальца, каждый из которых шарнирно установлен на соответствующей опорной площадке, при этом на боковых поверхностях корпуса со стороны опорных площадок шарнирно установлены три гидроцилиндра, шток каждого из которых соединен с выступом тяги соответствующего пальца, а вторые концы упомянутых тяг шарнирно закреплены на соответствующих опорных площадках.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, обусловленная наличием гидроцилиндров, и ограниченные функциональные возможности захватного устройства, предназначенного для экзоскелета.
Известен также параллельный захват (патент ЕР 1363554, B25J 15/02, F15 В15/14, опубликовано: 07.12.2005) с корпусом и двумя подвижными захватными кулачками, которые перемещаются в направляющих корпуса, при этом кулачки перемещаются друг к другу или друг от друга посредством зубчато-клинового механизма, который в корпусе приводится в действие поршнем, овальной или прямоугольной формы, образованной закругленными углами, а кулачки, с обеих сторон каждый, имеют по меньшей мере два в поперечном сечении прямоугольных, клиновых или трапециевидных направленных в сторону смещения выступа и ответные к ним направляющие канавки в направляющей, причем зубчато-клиновой механизм имеет клин, регулируемый поршнем, который входит с обеих сторон в косые углубления двух кулачков, при этом секция штока клина зубчато-клинового механизма проходит через отверстие корпуса в нижней части направляющей в пространство цилиндра и там соединена с поршневым приводом.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, обусловленная высокой точностью и технологичностью, и ограниченные функциональные возможности параллельного захвата. Так же износ клиновидных или трапециевидных выступов на кулачках и пазах зубчато -клинового механизма приведут к неравномерному зажатию груза. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является захватное устройство для манипуляторов с ручным или автоматическим управлением (патент US 6827381, B25J 15/08, опубликовано: 07.12.2004), имеющее корпус захвата, по меньшей мере, одну основную губку, установленную с возможностью перемещения в корпусе захвата, и привод для основной челюсти (кулачка), содержащий гидравлически или пневматически заряжаемый поршень, установленный с возможностью перемещения в цилиндр, и шлицевое зубчатое колесо, оптимальная герметизация базовой губки в корпусе захвата достигается за счет того, что базовая губка имеет уплотненное, например круглое или многоугольное, поперечное сечение, по крайней мере, в сечении, отходящем от корпуса захвата, когда захватное устройство открыто.
Недостатками ближайшего аналога являются повышенный износ и соответственно недолговечность конструкции, и ограниченные функциональные возможности захватного устройства.
Задачами полезной модели являются упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей захватного устройства.
Технический результат - повышение износостойкости захватного устройства.
Повышение износостойкости захватного устройства и соответственно долговечности обеспечивается за счет замены скользящего контакта между кулачками и толкателем на качение, при этом исключается влияние износа на точность, помимо этого за счет элементов качения, находясь в схожих габаритах корпуса устройства, увеличивается ход кулачков.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в захватном устройстве, содержащем корпус с крышкой, во внутренних полостях которых установлен поршень, жестко соединенный с толкателем, кулачки, уплотнение, согласно полезной модели поршень жестко соединен с толкателем посредством крепежного винта, с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника, причем к толкателю прикреплены кулисы посредством установочного штифта и втулок с возможностью превращения возвратно-поступательное движение поршня в качающее движение, при этом к каждой кулисе прикреплены кулачки через оси качания, что обеспечивает их боковое движение от оси поршня, и в корпусе установлена пружина с возможностью удерживание кулачков в сжатом состоянии при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника, а между корпусом и крышкой, на поршне, между толкателем и поршнем и в корпусе в месте контакта с толкателем установлены резиновые кольцевые уплотнения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен вид сверху захватного устройства. На фиг. 2 - разрез А-А.
Захватное устройство для роботов содержит корпус 1 с крышкой 2, во внутренней полости которых установлен поршень 3, жестко соединенный с толкателем 4 посредством крепежного винта 5, с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника. К толкателю 4 прикреплены кулисы 6 посредством установочного штифта 7 и втулок 8 с возможностью передачи (превращения) возвратно-поступательное движение поршня 3 в качающее движение. К каждой кулисе 6 прикреплены кулачки 9 через оси качания 10, что обеспечивает их боковое движение от оси поршня. Установленная в корпусе 1 пружина 11 служит для удерживания кулачков 9 в сжатом состоянии, при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника. Резиновое кольцевое уплотнение 12 установлено между корпусом 1 и крышкой 2 для обеспечения герметичности подпоршневого пространства. Резиновое кольцевое уплотнение 13 установлено на поршне 3, а резиновое кольцевое уплотнение 14 установлено между поршнем 3 и толкателем 4, обеспечивая герметичность, не давая воздуху проникать через винт 5. Резиновое кольцевое уплотнение 15 установлено соответственно в крышке 2 для обеспечения герметичности штока толкателя 4, не давая воздуху из надпоршневого пространства выходить наружу.
Захватное устройство для роботов работает следующим образом. Во внутренней полости корпуса 1, крышки 2 возвратно-поступательно движется поршень 3 под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника. При подаче воздуха в надпоршневое пространство, поршень движется вниз, увлекая за собой толкатель 4, который жестко соединен с поршнем 3, при помощи крепежного винта 5. Прикрепленные к толкателю 4 посредством установочного штифта 7 и втулок 8 кулисы 6 передают возвратно-поступательное движение поршня 3 в качающее движение. К каждой кулисе 6 прикреплены кулачки 9 через оси качания 10, что обеспечивает их боковое движение от оси поршня (кулачки разжимаются, т.е. удаляются на максимальное расстояние). При подаче сжатого воздуха в подпоршневое пространство, происходит обратное движение поршня 3, который поднимает толкатель 4 и, соответственно кулачки 9 (кулачки сжимаются, т.е. приближаются на минимальное расстояние). Пружина И служит для удерживания кулачков 9 в сжатом состоянии, при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника. Резиновые кольцевые уплотнение 12 установлено между корпусом 1 и крышкой 2, для обеспечения герметичности подпоршневого пространства, уплотнительное кольцо 13 установлено на поршне 3, резиновая прокладка 14установлена между поршнем и толкателем обеспечивая герметичность не давая воздуху проникать через винт 5 и уплотнительное кольцо 15 установлены соответственно в крышке для обеспечения герметичности штока толкателя не давая воздуху из надпоршневого пространства выходить наружу.
Краткие технические характеристики захватных устройств.
Как видно из таблицы сопоставительного анализа заявленное захватное устройство по своим техническим характеристикам, таким, как масса перемещаемого груза, усилие зажима, минимальное рабочее давление воздуха, максимальный крутящий момент на инструменте и прочее не уступает лучшим мировым образцам, а по некоторым, например, ход пальца 30 мм превосходит (25 мм).
Итак, заявленная полезной модели обеспечивает упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей захватного устройства.
А также заявленная полезная модель повышает износостойкость захватного устройства, т.к. за счет замены скользящего контакта между кулачками и толкателем на качение исключается влияние износа, влияющее на точность, помимо этого за счет элементов качения, находясь в схожих габаритах корпуса устройства, увеличить ход кулачков.