Разработка захватных устройств вихревого типа для промышленных роботов

Аннотация: Известным способом автоматизации производственных процессов в машиностроении является использование промышленных роботов-манипуляторов, которые с успехом могут заменить рабочих, например, при установке заготовок на металлорежущих станках с программным управлением, на прессовом оборудовании и на монотонных операциях  сборки изделий. Применение промышленных роботов позволяет высвободить квалифицированных рабочих для выполнения других, более ответственных работ и повысить уровень технической безопасности на производстве – полностью исключить травматизм на опасных операциях. Представлено описание конструкции и принципа работы струйного вихревого захватного устройства с кольцевым сходящимся соплом.

Внедрение промышленных роботов на производстве часто сдерживается отсутствием необходимых захватных устройств для удержания и транспортировки манипулируемых деталей. Существует большая группа деталей, для захвата которых невозможно использовать известные захватные устройства. Например, для деталей из цветных сплавов и пластмасс невозможно использование магнитных и электромагнитных  захватных устройств, для деталей сложной геометрической формы или плоских деталей со сквозными отверстиями и шероховатой поверхностью невозможно использовать вакуумные захватные устройства. Кроме этого, захватные устройства роботов, встроенных в автоматические комплексы должны информировать систему управления о наличии детали в захватном устройстве – известные устройства такой функции не имеют.  Поэтому актуальной является задача разработки и исследования многофункциональных захватных устройств, имеющих возможность удерживания деталей без ограничений по их форме и материалам с одновременной возможностью индикации наличия или отсутствия детали в устройстве.

Указанными выше качествами обладают струйные вихревые захватные устройства, реализующие эффект уменьшения статического давления в зоне своего действия вследствие закрутки истекающего из них потока воздуха [1].

Рис. 1. Струйное захватное устройство

Схема одного из таких устройств, прототипом разработки которого явился струйный вихревой датчик положения [1], приведена на рис. 1. Струйное захватное устройство с кольцевым соплом содержит корпус, в котором размещена центральная вставка. Корпус и вставка  образуют вихревую камеру с тангенциальным питающим соплом  и кольцевой сходящийся зазор. Вдоль оси центральной вставки  выполнен  канал, соединенный с измерителем давления.

На торце корпуса установлены три регулируемые по высоте упора.

Работает струйное захватное устройство следующим образом. При подаче сжатого воздуха к тангенциальному питающему соплу поток воздуха закручивается в вихревой камере и через сходящийся кольцевой зазор истекает в атмосферу. При этом в центральной области вихревой струи давление воздуха становится меньше атмосферного, вследствие чего объект притягивается к упорам на корпусе устройства.

Положительными качествами такого захватного устройства является возможность удерживать легкодеформируемые детали сложной геометрической формы, с шероховатой поверхностью и сквозными отверстиями,  из любых твердых материалов.

Предварительные экспериментальные исследования опытного образца устройства имеющего габаритные размеры 30х50х60 мм показали, что при давлении сжатого 0,1…0,2 МПа устройство надежно удерживает плоскую деталь массой 0,1…0,3 кг.

Таким образом, экспериментально подтверждена возможность разработки струйных захватных устройств с кольцевым соплом и поставлена задача определения его подъемной силы в зависимости от геометрических параметров проточной части и параметров удерживаемой детали.

Список литературы

1. Вихревые технологии в машиностроении / Б. А. Сентяков, Р. М. Бакиров, О. В. Никитина, К. Б. Сентяков. Екатеринбург-Ижевск : Изд-во Института экономики УрО РАН, 2008. 350 с.

 

Материал поступил в редакцию 07.07.2017
© Никитин А. В., Сентяков Б. А., 2017