ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к автоматизации и роботизации производственных процессов и может быть использована в качестве захватного устройства в манипуляторах и промышленных роботах.
Известна захватная головка манипулятора (авторское свидетельство СССР №613891, B25J 15/04, опубликовано: 05.07.1978), включающая корпус, захватные двуплечие рычаги, одного плечо каждого из которых соединено с толкателем, подвижно установленным в корпусе и снабженным приводом его перемещения, содержащим червячный редуктор, винтовую пару и тормозные устройства, сблокированные с конечными выключателями перемещения толкателя, при этом в корпусе установлен подпружиненный шпиндель с возможностью осевого перемещения, соединенный верхним концом с гайкой винтовой пары, внутри которого расположен шток, на одном конце которого установлена гильза, взаимодействующая с толкателем, а на другом - датчик усилий с ротором и шестерней, при этом внутри штока размещена штанга с закрепленной на одном ее конце зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней датчика.
Недостатком аналога является сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности захватной головки.
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;
о
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.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является параллельный захват (патент ЕР 1363554, B25J 15/02, F15B 15/14, 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 ближайшего аналога являются сложность конструкции, обусловленная высокой точностью и технологичностью, и ограниченные функциональные возможности параллельного захвата, и также износ клиновидных или трапециевидных выступов на кулачках и пазах зубчато-клинового механизма приведут к неравномерному зажатию груза.
Задачами полезной модели являются упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей захватного устройства.
Технический результат - повышение надежности захватного устройства.
Надежность захватного устройства обеспечивается за счет повышение износостойкости и соответственно долговечности захватного устройства. 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.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в захватном устройстве, содержащем корпус, внутри которого установлены поршень и кулачки, согласно полезной модели поршень жестко соединен с толкателем через направляющую втулку посредством крепежного винта с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника, при этом к толкателю посредством установочного штифта и втулок прикреплены кулисы с возможностью превращения кулисами возвратно-поступательного движения поршня в качающее движение, к каждой кулисе прикреплены кулачки через оси качания с возможностью их бокового движения от оси поршня, при этом пружинный блок установлен на верхней части поршня с возможностью удерживания кулачков в сжатом состоянии при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника, а резиновые кольцевые уплотнения, установленные в канавках на боковой поверхности поршня и корпусе, обеспечивают герметизацию рабочих полостей захватного устройства, находящихся под давлением сжатого воздуха, от внешней атмосферы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вид сверху захватного устройства.
На фиг. 2 - разрез А-А.
Захватное устройство содержит корпус 1, во внутренней полости которого установлен поршень 2, жестко соединенный с толкателем 3 через направляющую втулку 4 посредством крепежного винта 5, с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника. К толкателю 3 прикреплены кулисы 6 посредством установочного штифта 7 и втулок 8 с возможностью превращения кулисами 6 возвратно-поступательного движения поршня 2 в качающее движение. К каждой кулисе 6 прикреплены кулачки 9 через оси качания 10, что обеспечивает их боковое движение от оси поршня 2. Пружинный блок 11 установлен на верхней части поршня 2 поверх направляющей втулки 4, обеспечивающей соосное положение пружин, и предназначен для удерживания кулачков 9 в сжатом состоянии, при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника. Резиновые кольцевые уплотнения 12 и 13, установленные в канавки на поршне 2 и корпусе 1, предназначены для герметизации рабочих полостей захватного устройства, находящихся под давлением сжатого воздуха, от внешней атмосферы.
Захватное устройство работает следующим образом.
Во внутренней полости корпуса 1 под воздействием давления сжатого воздуха, поступающего по каналам из внешнего источника, возвратно-поступательно движется поршень 2. При подаче воздуха в подпоршневое пространство поршень 2 толкает толкатель 3. Толкатель 3 жестко соединен с поршнем 2 через направляющую втулку 4, при помощи крепежного винта 5. Кулисы 6, прикрепленные к толкателю 3 посредством установочного штифта 7 и втулок 8, превращают возвратно-поступательное движение поршня 2 в качающее движение. Кулачки 9, прикрепленные каждой кулисе 6 через оси качания 10, осуществляют боковое движение от оси поршня 2 (кулачки разжимаются). При подаче сжатого воздуха в надпоршневое пространство происходит обратное движение поршня 2, который увлекает за собой толкатель 3 и соответственно кулачки 9 (кулачки сжимаются). Пружинный блок 11 удерживает кулачки 9 в сжатом состоянии при пропадании давления сжатого воздуха от внешнего источника. Резиновые кольцевые уплотнения 12 и 13 обеспечивают герметизацию рабочих полостей захватного устройства для автоматической смены инструмента, находящихся под давлением сжатого воздуха, от внешней атмосферы.
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 12 мм, превосходит (10 мм).
Итак, заявленная полезной модели обеспечивает упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей захватного устройства.
А также заявленная полезная модель повышает надежность 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.