Притягивающие захватные устройства

Притягивающие захватные устройства в отличие от зажимных, как правило, не содержат механических передач и подвижных элементов. Наиболее распространенными в этой группе являются магнитные и вакуумные ЗУ.

Сравнительные характеристики вакуумных и электромагнитных ЗУ приведены в табл. 3.8 [10].

Таблица 3.8

Сравнительные характеристики электромагнитных и вакуумных ЗУ

Электромагнитные ЗУ

Вакуумные ЗУ

Пригодны только для намагничивающихся материалов

Пригодны только для плоских и ровных поверхностей для всех материалов

Возможна большая сила притяжения на единицу поверхности

Обеспечивают ограниченную силу притяжения для данной площади

Высокая точность базирования благодаря жесткости сердечника

Пониженная точность базирования из-за эластичности присосок

94 • ГЛАВА 3. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ

Окончание

Электромагнитные ЗУ

Вакуумные ЗУ

Сопутствует остаточный магнетизм, вызывающий опасность загрязнения и повреждения поверхностей детали и захватного устройства

Необходимо отсутствие частиц между присосками и поверхностью детали

Быстрота захватывания детали

Требуется некоторое время для создания необходимого вакуума

Простота конструкции: катушки и сердечники могут быть легко изготовлены потребителем

Конструкция более сложная: необходима герметичность соединений, требуются присоски и трубопроводы

Катушки нагреваются, но конструкция долговечна

Срок работы конструкции ограничен

Магнитные захватные устройства захватывают и удерживают объекты под действием магнитной силы, создаваемой либо постоянными (рис. 3.34, а), либо электрическими магнитами (рис. 3.34, б). Как следует из самого названия, они пригодны исключительно для захватывания предметов, сделанных из магнитных материалов. В некоторых случаях, особенно при установке двигателей на металлорежущих станках, приходится учитывать остаточное намагничивание.

Схемы магнитных ЗУ

Рис. 3.34. Схемы магнитных ЗУ:

а — ЗУ с постоянным магнитом и устройством для механического разъединения деталей; б— ЗУ с электромагнитом и силовым цилиндром для обеспечения захвата одного листа из пакета тонких железных листов

ЗУ с постоянными магнитами надежны и не расходуют энергии, однако требуют введения специального механизма для разъединения деталей (см. рис. 3.34, а). Их недостаток заключается в том, что и в «нерабочем» состоянии они притягивают также металлические опилки и стружку. Поэтому чаще используются электромагниты, более простые в эксплуатации (при подводе и отводе электромагнита), — см. рис. 3.34, б; кроме того, оказывается возможным размагничивание перенесенных металлических предметов. Подъемная сила в электромагнитах возникает при подаче питания на катушку электромагнита, при отключении питания предмет высвобождается.

Электромагнитные ЗУ применяют для захватывания ПП разнообразной формы (рис. 3.35). Для оснащения ПР их часто компонуют из небольших электромагнитов, устанавливаемых на обшей раме. Такие устройства обычно применяют для переноса фасонных, круглых, ребристых и решетчатых поверхностей, захватить которые вакуумными ЗУ затруднительно или невозможно.

Электромагнитные ЗУ

Рис. 3.35. Электромагнитные ЗУ: а — для плоских деталей; б — для цилиндрических деталей: 1 — обмотка; 2 — корпус

Важным достоинством электромагнитных захватных устройств является возможность дистанционного, через зазор, захватывания ПП: без плотного контакта ЗУ и захватываемого предмета. Электромагнитное захватное устройство может брать предметы производства из навала. Иногда можно допустить, чтобы при этом захватывалась целая гроздь ПП (например, при загрузке вибробункера), но иногда необходимо выбрать один предмет; причем в случае, когда он имеет форму тонкого диска, возможно слипание двух пластинок, что требует использования дополнительных разделителей (как, например, на рис. 3.34, б).

На рисунке 3.36 показана одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитного ЗУ, состоящего из корпуса 3 электромагнитной присоски, внутри которого помещены катушки магнита 2, защищенные от повреждения листом 1 из марганцовистой стали или латуни. Устройство для крепления удерживающих элементов содержит корпус 4 ЗУ с отверстиями, в которые помещены резьбовые втулки 8 с поперечно высверленными отверстиями, куда вставляют держатели 6, несущие, электромагнитные присоски 7. К плоскости корпуса -/держатели 6 прижимаются винтами 5, проходящими через втулки 8. Передвигая держатели в отверстиях втулок 8 и поворачивая их на нужные углы относительно корпуса 4, можно в широких пределах менять относительное расположение захватных элементов.

Разновидность конструкции и элементов электромагнитных захватных устройств

Рис. 3.36. Разновидность конструкции и элементов электромагнитных захватных устройств:

  • 1 — лист; 2 — катушки магнита; 3 — корпус электромагнитной присоски; 4 — корпус ЗУ; 5 — винт; 6 — держатель;
  • 7 — электромагнитная присоска; 8 — втулка

Разновидностью электромагнитных ЗУ являются захватные устройства с элементами, приспосабливающимися к форме детали. В ЗУ, заполненном железным порошком, фиксация детали осуществляется с помощью магнитных сил, действующих на этот порошок (рис. 3.37).

Электромагнитное ЗУ, адаптирующееся к форме захватываемого объекта

Рис. 3.37. Электромагнитное ЗУ, адаптирующееся к форме захватываемого объекта

Магнитные захватные устройства имеют следующие недостатки:

  • • материал ПП должен быть ферромагнитным;
  • • возможность налипания стружки и металлической пыли;
  • • после освобождения от ЗУ на ПП имеется остаточный магнетизм;
  • • несущая способность ЗУ сильно зависит от качества поверхностей ПП и его формы;
  • • возможность слипания захватываемых предметов;
  • • ограниченная продолжительность включения электромагнита;
  • • снижение силы захватывания за время эксплуатации ЗУ с постоянными магнитами;
  • • большая масса ЗУ.

Вакуумные захватные устройства лишены перечисленных выше недостатков, имеют небольшие размеры и не загрязняют окружающую среду. В них подъемную силу создает необходимый уровень разрежения на поверхности контакта ЗУ с объектом манипулирования. Рабочим элементом такого устройства является вакуумная камера (присоска), создающая при наложении на предмет производства (ПП) замкнутую полость, из которой откачивается или вытесняется воздух, что обеспечивает подъемную силу, пропорциональную площади захватывания. Присоски изготовляют из резины или пластика. Выбор материала для изготовления присосок зависит от условий, при которых они будут работать, в первую очередь — от температуры и наличия в рабочей среде масла или химических реагентов.

Вакуумные захватные устройства находят широкое применение в технике, так как могут захватывать ПП из немагнитных материалов, обладают меньшей массой и габаритами по сравнению с механическими и электромагнитными захватными устройствами одинаковой грузоподъемности, большим диапазоном масс захватываемых изделий.

В зависимости от конструкции вакуумной камеры и методов создания вакуума захватные устройства бывают пассивные и активные.

Пассивными вакуумными ЗУ (ГОСТ 26063—84) называют устройства, в которых разрежение воздуха в зоне контакта с ПП создается за счет вытеснения воздуха при деформировании упругого рабочего элемента. В качестве упругого рабочего элемента используется эластичный корпус самого захватного устройства, мембрана или сильфон.

Простейшие вакуумные ЗУ обеспечивают образование вакуума за счет разового вытеснения воздуха из полости присоски прижатием ее к поверхности детали. В этом случае при прижатии пассивной присоски к гладкой поверхности предмета производства 5 упругая юбка 2 присоски деформируется и воздух вытесняется из рабочей полости 1 присоски, создавая разрежение (рис. 3.38, а). Хвостовик такой присоски запрессовывается в металлический стакан 3, к которому крепят держатели ЗУ. В другой конструкции разрежение в полости 1 пассивных вакуумных присосок может также создаваться за счет хода поршня 4, вытесняющего при ходе вниз воздух из-под упругой юбки 2 присоски (рис. 3.38, б).

Пассивные вакуумные присоски с корпусом из эластичного материала (а), деформирующемся при прижатии присоски к поверхности предмета производства (ПП), и с поршневой камерой (б)

Рис. 3.38. Пассивные вакуумные присоски с корпусом из эластичного материала (а), деформирующемся при прижатии присоски к поверхности предмета производства (ПП), и с поршневой камерой (б):

1 — внутренняя полость присоски (поршневой камеры); 2— эластичная присоска (юбка — б);3 — стакан; 4 — поршень; 5 — ПП; Р— усилие поршня

В зависимости от характера работы эти присоски могут быть сплошными эластичными (удержание детали обеспечивается вакуумом, созданным за счет одной только упругой деформации присоски) или снабжаться различными запирающими устройствами: шариковыми, пружинными, электромагнитными или др.

Запирающие устройства. При использовании запирающих устройств достигается надежное вытеснение воздуха, в то время как в обычной сплошной присоске воздух вытесняется через поверхность контакта с деталью (заготовкой), что сопряжено с увеличением усилия прижатия присоски и с неполным вытеснением воздуха. Кроме того, присоски с запирающими устройствами (клапанами) позволяют применять значительно меньшие (по сравнению с простейшими бесклапанными) объемы колокола, что важно для увеличения длительности удержания изделий (особенно с шероховатыми поверхностями). Освобождение изделий от присоса производится выпуском воздуха в колокол (под юбку присоски) через клапан или отрывом изделия, если объект манипулирования имеет небольшие размеры и массу.

В ЗУ с шариковым запирающим устройством один клапан может быть установлен на общем трубопроводе для группы присосок. За счет начального разрежения, создаваемого в трубопроводе, ведущем к насосу, шарик поднимается и продолжает находиться во взвешенном состоянии под действием сравнительно слабого потока откачиваемого воздуха. Если присоска не соприкасается с поверхностью ПП, то при откачке возникают сильные потоки воздуха, поджимающие шарик к верхнему седлу; в этом положении шарик удерживается атмосферным давлением. После контакта присоски с поверхностью ПП в колоколе создается вакуум и шарик опускается в нижнее гнездо патрубка, обеспечивая запирание полости присоски (рис. 3.39). Шариковые запирающие клапаны могут устанавливаться на патрубках, ведущих к каждой присоске, или на общем патрубке, соединенном с несколькими присосками (рис. 3.39, а, б). В последнем случае, если одна из присосок не произвела захватывания, шарик под действием втягиваемого воздуха поднимается и присасывается к верхнему седлу. Если не использовать запирающие клапаны, то при несрабатывании одной или нескольких присосок другие присоски также не сработают. Недостатками ЗУ с шариковыми запирающими клапанами является то, что необходимое разрежение достигается постепенно, и поэтому шарики поднимаются не одновременно. Для устранения этого недостатка может быть использовано пружинное запирающее устройство, которое обычно встраивается в корпус подвески присоски (рис. 3.39, в).

Пассивные вакуумные захватные устройства получили распространение благодаря простоте конструктивного исполнения, отсутствию вакуумных насосов и распределительной аппаратуры. Однако удержание ими груза ограничено временем сохранения рабочего вакуума, ввиду чего они применяются, в основном, для транспортирования воздухонепроницаемых предметов, имеющих гладкую поверхность и небольшую массу.

Запирающие клапаны пневматических захватных устройств

Рис. 3.39. Запирающие клапаны пневматических захватных устройств: а — шариковый клапан для работы с одной пневмоприсоской или их группой; 6 группа шариковых клапанов для работы с несколькими пневмоприсосками; в — пружинный клапан

Активными вакуумными ЗУ (ГОСТ 26063—84) называют устройства, в которых разрежение воздуха в зоне контакта с ПП создается принудительно, например вакуумным или поршневым насосом, а также эжектором — простой и надежной системой, но расходующей большое количество сжатого воздуха, поступающего из заводской сети (рис 3.40).

Средства создания разрежения в вакуумных присосках

Рис. 3.40. Средства создания разрежения в вакуумных присосках: а — эжектор; б — поршневой насос

Способ создания вакуума за счет эжекции (рис. 3.40, а) при истечении струи воздуха из сопла в насадку распространен шире, чем способ, реализуемый применением запирающих устройств (клапанов), описанный выше. Основа эжектора — тройник, в который вклеены или впаяны пробки с отверстиями малого диаметра. Очень важно, чтобы оси сопла и насадки были расположены в одной плоскости (соосны, перпендикулярны и т.п.), а поверхности их внутренних конусных отверстий имели бы очень маленькую шероховатость. Оптимальный режим работы достигается подбором соответствующих сопел и насадок и регулировкой расстояния между ними. Эжектор целесообразно использовать в конструкциях небольшой грузоподъемности. Устойчивость разрежения зависит от стабильности рабочего давления сжатого воздуха в системе. К недостатку данного способа получения вакуума следует отнести значительный расход сжатого воздуха и шум при прохождении воздуха через насадку. Кроме того, шланг для соединения с магистралью снижает маневренность ЗУ.

Способ создания вакуума с помощью автономного форвакуум-насоса наиболее дорогой. Многие вакуумные насосы дают разрежение более 90%. Большее разрежение приводит к увеличению быстродействия по сравнению с эжекторами, что особенно важно для вакуумных ЗУ при работе с кузнечно-прессовым оборудованием. В особо важных случаях, например при транспортировании листового стекла, дополнительно к основному вакуум-насосу устанавливают аварийный, который автоматически подключается, если давление в ресивере возрастает.

Активные вакуумные ЗУ простого действия. На рисунке 3.41 показаны различные конструкции вакуумных присосок: из гофрированной резины (рис. 3.41, а), позволяющей захватывать объекты с наклонной верхней поверхностью; с подпружиненным корпусом (рис. 3.41, б), позволяющим при групповом использовании захватывать детали с плоской ступенчатой поверхностью; с шаровой опорой, которая позволяет закреплять присоску к патрубку в любом положении (рис. 3.41, в).

Применяют как стандартные присоски (см. рис. 3.41), так и видоизмененные в соответствии с размерами предмета. При этом внутренней поверхности присоски придается внешняя форма предмета [13], что обеспечивает лучшее взаимное расположение поверхностей для захватывания (рис. 3.42).

На рисунке 3.43 показано адаптивное многопозиционное вакуумное захватное устройство, варианты его применения и конструкция одного из элементов, из которых набирают многопозиционные головки ЗУ (разработка Hewlett — Packard Laboratories and Rensselaer Polytechnic Institute, США [44]). Это ЗУ оснащено вакуумными присосками с подпружиненными штоками, к которым присоски крепятся через шаровые опоры. Такие ЗУ обладают способностью приспосабливаться к внешнему или внутреннему контуру захватываемого объекта. Присоски скомплектованы в пакеты (головки), обеспечивающие обслужива-

Вакуумные присоски

Рис. 3.41. Вакуумные присоски: а — из гофрированной резины; б — с подпружиненным корпусом; в — с шаровой опорой

Рис. 3.42. Применение вакуумных присосок для отливки деталей различной формы и их подъема ние определенного рабочего объема для захвата ПП по внешней или по внутренней полости со ступенчатым расположением плоскостей (рис. 3.43, а). Они также позволяют захватывать объекты с расположением внешних плоскостей под углом друг к другу (рис. 3.43,6). При необходимости пакет может поворачиваться на некоторый угол (за счет сферической опоры в руке робота и наличия обратной связи между ЗУ и ПР, подающей сигнал к повороту кисти манипулятора) для захвата угловых материалов (рис. 3.43, в). Конструкция узла присоски, адаптирующегося к положению захватываемой поверхности, показана на рис. 3.43, г.

На эскизе в табл. 2.3 главы 2 показано устройство с четырьмя присосками, где разрежение создается эжектором, общим для всех присосок и установленным на раме захвата. В конструкциях нецентрирующих вакуумных ЗУ, приведенных в этой же таблице, эжекторы установлены на каждой присоске, причем они выполняют также роль присоединительной арматуры воздухопровода.

По виду контакта с предметом производства вакуумные ЗУ могут быть с уплотнительным элементом, деформируемым или профильным, обеспечивающим герметичность рабочей зоны, или без него. Пассивные захватные устройства всегда снабжены уплотнительными элементами. Активные вакуумные захватные устройства могут иметь или не иметь уплотнительных элементов. Для работы вакуумного захватного устройства без уплотнительного элемента необходимо постоянное удаление воздуха из зазора между устройством и предметом производства. При наличии уплотнительного элемента необходимость в удалении воздуха отпадает, и при достижении необходимого разрежения полость захватного устройства может быть отключена от источника разрежения. Чаще всего уплотнительный элемент изготавливается из резины, состояние которой в значительной степени подвержено влиянию влажности, масла, температуры, износа. При работе с предметами, имеющими низкую чистоту поверхности Rz > 40, требуются дополнительные накладки из пористой резины толщиной 15...30 мм, срок службы которых составляет в среднем не более трех месяцев. На изделиях с шероховатостью поверхности Rz > 320 не удается достичь полной герметизации вакуумной камеры.

Уплотнительные элементы из пористой резины подвержены деформации и сжимаются на 2/з первоначальной величины, что снижает точность позиционирования ПП. Упругость уплотнительных элементов приводит к тому, что при захватывании и последующем

Адаптивное многопозиционное вакуумное захватное устройство

Рис. 3.43. Адаптивное многопозиционное вакуумное захватное устройство: а — общий вид и рабочий объем зоны действия ЗУ; б — последовательность работы ЗУ при захвате объекта с наклонными внешними плоскостями; в — последовательность работы ЗУ при захвате углового листового материала; г — схема элемента адаптивной головки ЗУ; ! — вид по фронту; II—вид сбоку; III — рабочий объем зоны действия присосок; / — нейлоновое кольцо; 2 — стакан; 3 — воздушный канал; 4 — шток; 5 — хромированная шаровая опора; 6 вакуумная присоска манипулировании предметом возникают его колебания. Обязательным условием работы рассмотренных вакуумных захватных устройств является отсутствие засоренности поверхности захватывания ПП, посторонних веществ и загрязнения (мусор, остатки воды, камни). Требуется центрирование захватываемого предмета относительно ЗУ. При смещении ПП вакуумная камера устройства не полностью перекрывается поверхностью захватываемого предмета, что не позволяет получить в полости вакуумной камеры уровень необходимого разрежения.

Струйные захватные устройства также относятся к активным вакуумным ЗУ. Автоматическую загрузку предметов малой массы целесообразно выполнять струйными ЗУ, которые обеспечивают высокую производительность, экономичность, небольшие расходы сжатого воздуха, а их изготовление не требует больших затрат.

Принцип действия струйных ЗУ основан на использовании аэродинамического взаимодействия струи воздуха, истекающей из отверстия (диаметром 0,5...2,0 мм) с плоской, цилиндрической или шаровой поверхностью. Подъемная сила имеет две составляющие. Одна возникает вследствие эжекции, когда в центральной части захватного устройства образуется разрежение, вторая — из-за непосредственного контакта между струёй сжатого воздуха и поверхностью предмета производства. В результате силовое воздействие воздушного потока на твердое тело обусловлено суммой реактивной силы, присасывающего действия струи и сил вязкостного трения.

На рисунке 3.44 показаны струйные ЗУ, содержащие сопло с плоским торцом, которое соединяется с сетью сжатого воздуха. Предмет производства 1, имеющий развитую обтекаемую поверхность, поднесенный к торцу 2 сопла 3 на определенное расстояние z (около 5 мм), подвергается присасывающему действию, возрастающему по мере уменьшения этого расстояния до некоторого критического значения зазора Zk = (0,5 ± 0,25) мм, через который воздух выходит в атмосферу. При этом возможно бесконтактное захватывание ПП (рис. 3.44, а), когда он как будто висит под воздушной подушкой, что не допускает его повреждений и загрязнения. В случае контактного захватывания ПП в ЗУ устанавливают упорные элементы 4 (рис. 3.44, б), контактирующие с поверхностью захватываемого предмета.

Недостатком струйных ЗУ является небольшая грузоподъемность (исчисляется граммами), они чувствительны к качеству обработки поверхности предмета. При параметрах шероховатости Rz > 20, когда высота микронеровностей становится соизмеримой с высотой зазора гк, они неэффективны, что вызвано возникновением срывных течений потока воздуха.

Вакуумные струйные ЗУ

Рис. 3.44. Вакуумные струйные ЗУ: а — с бесконтактным захватыванием предмета производства; б— с контактным захватыванием предмета производства; 1 — предмет производства; 2 — торец ЗУ; 3 — сопло; 4 — упорные элементы

Известны также активные вакуумные захватные устройства, называемые вихревыми, в которых подъемная сила создается за счет разрежения в центре воздушного вихря. Принцип действия вихревых захватных устройств основан на том, что в приосевой области захватного устройства внутри изолированного вихревого воздушного потока образуется зона разрежения, в которую вовлекаются тела разной формы под действием силы радиальной тяги.

Вихревые ЗУ обладают следующими преимуществами: простотой конструктивного исполнения, определяющего высокую ремонтопригодность и надежность функционирования, долговечностью; высоким быстродействием; не требовательны к физическим свойствам захватываемых предметов и точной ориентации их при захватывании; могут обеспечивать бесконтактное захватывание ПП, что исключает возможность повреждения предмета; малыми габаритами и массой; возможностью работы с загрязненными поверхностями ПП; незначительным влиянием шероховатости поверхности захватывания.

По способу вихреобразования вихревые захватные устройства следует разделять на устройства с пневматическим, механическим и с пневмомеханическим вихреобразованием.

Пневматическое вихреобразование происходит в полости вакуумной камеры (рис. 3.45), называемой вихревой камерой 1 (ВК), в которую подается сжатый воздух через одно или более тангенциальные отверстия 2. В камере создается разрежение, притягивающее предмет производства 3.

При механическом вихреобразовании (рис. 3.46) в полости вихревой камеры 1 устанавливаются крыльчатки 2 с различными приводами 3. Вращением крыльчатки создается изолированный вихревой поток, внутри которого в радиальном направлении создается область пониженного давления, что способствует захватыванию предмета производства 4.

В захватных устройствах с пневмомеханическим вихреобразованием увеличение скорости вихревого потока, образуемого тангенциальной подачей воздуха в вихревую камеру, обеспечивается вращением сопел вихревой камеры, стенок ее или установленного в полость камеры ротора с ребрами.

Пневмомеханическое вихревое захватное устройство (ПВЗУ) с вращающимися соплами вихревой камеры (рис. 3.47) позволяет увеличить тангенциальную скорость вихревого потока по всей длине вихревой камеры, что дает возможность получить высокую степень разрежения в приосевой зоне захватного устройства и обеспечить увеличение грузоподъемности. В конструкции ПВЗУ осуществляется предварительное центрирование предмета производства (уплотнительного кольца) 16 посредством воздействия на него вихревого потока с последующим его захватыванием. Отличительной особенностью данного устройства является снижение степени дросселирования вихревого потока в коммутационном кольцевом канале за счет дополнительного вращения одной из стенок вихревой камеры. Такое свойство позволяет сохранить максимальную скорость вихревого воздушного потока и обеспечить надежное центрирование, захватывание и удержание предметов с МПЗ.

Сжатый воздух через канал 1 поступает в кольцевую камеру нагнетания 10, расположенную между внешним и внутренним корпусами ЗУ (2 и 3). Далее, через тангенциальные каналы 13 воздух попадает в кольцевую вихревую камеру 12 и, ударяясь о наружные стенки этой вихревой камеры, раскручивается в ней, образуя вращающуюся струю сжатого воздуха. За счет трения этой струи о наружную цилиндрическую поверхность ориентирующей втулки 4 обеспечивается её вращение вокруг центральной оси. Ориентирующая втулка по торцам опирается на шариковые опоры качения 5 и 14.

При этом в кольцевом канале 15 формируется направленный вихревой поток, захватывающий предметы производства 16. При захватывании уплотнительного кольца тороидальной формы формируется

Вихревые захватные устройства с пневматическим вихреобразованием

Рис. 3.45. Вихревые захватные устройства с пневматическим вихреобразованием: а, б— конструктивные исполнения; 1 вихревая камера; 2 тангенциальные каналы подачи сжатого воздуха; 3 — предмет производства

Вихревые захватные устройства с механическим вихреобразованием

Рис. 3.46. Вихревые захватные устройства с механическим вихреобразованием: 1 — вихревая камера; 2 — крыльчатка; 3 — привод; 4 — предмет производства усилие захватывания, приложенное к предмету 16, направленное на совмещение осей захватываемого ПП и захватного устройства, тем самым также реализуя новый вид осевого захватывания.

ПВЗУ с кольцевыми вихревыми камерами

Рис. 3.47. ПВЗУ с кольцевыми вихревыми камерами:

1 — канал подачи сжатого воздуха; 2 — внешний корпус; 3 — внутренний корпус; 4 — ориентирующая втулка; 5, 14 — шариковые опоры качения;

б — выходные отверстия; 7 — стакан; 8 питающий канал; 9, 10— камеры нагнетания; 11 — сопла; 12 — вихревая камера; 13 — тангенциальные каналы;

15 — кольцевой канал; 16 — предмет производства (уплотнительное кольцо)

Одновременно с подачей потока сжатого воздуха в кольцевую камеру нагнетания 10 сжатый воздух при помощи питающего канала 8 подаётся в дополнительную камеру нагнетания 9, расположенную внутри стакана 7 и далее посредством сопел 11 поток сжатого воздуха попадает с высокой скоростью в кольцевой канал 15 и через отверстия 6 выходит в атмосферу. В силу неразрывности воздушной среды за счет захватывания воздуха из нижней части кольцевого канала 15 струями воздуха, истекающими из сопел 11, в нижней части этого кольцевого канала создаётся дополнительная величина разрежения, обеспечивающая увеличение усилия захватывания.

При несовпадении осей вакуумного захватного устройства и захватываемого ПП под действием усилия, направленного на совмещение осей захватываемого предмета 16 и захватного устройства, а также за счёт дополнительного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 15происходит захватывание.

На разрежение в центральной области ВК влияет величина максимальной тангенциальной составляющей скорости V, потока, чем она больше, тем больше разрежение в центре вихря, но затем желательно, чтобы тангенциальная составляющая Vx была бы как можно меньше, т.е. после выхода воздуха из ВК необходимо свести Vx к нулю. Сокращение расстояния между ПП и захватным устройством способствует уменьшению скорости изменения разрежения при удалении от центра, что позволит увеличить область действия отрицательных давлений. Этого можно добиться, если вместо диска на торцевой поверхности корпуса выполнить пазы особой формы, способствующей преобразованию закрученного потока в прямоточный.

Повышения грузоподъемности пневмовихревых ЗУ можно добиться увеличением всех трех составляющих скорости потока сжатого воздуха на выходе из вихревой камеры. В описанной выше конструкции ПВЗУ увеличивалась тангенциальная составляющая скорости потока сжатого воздуха за счет вращения ВК, что позволяет снизить потери энергии в вязком подслое (потери на трение воздушного потока о стенки ВК). Однако в воздушном потоке помимо потерь на трение о стенки камеры существуют и другие виды потерь.

Доля потерь на трение о стенки ВК составляет 6...28%. Таким образом, видно, что потери на трение составляют небольшую долю всех потерь энергии в вихревой камере. Основная часть рассеиваемой энергии приходится на турбулентную и вязкую диссипацию в ядре потока, что приводит к уменьшению всех составляющих скорости вихревого потока и, как следствие, к падению разрежения на оси ВК и снижению грузоподъемности ПВЗУ подобного типа.

Турбинные присоски используются в случае, когда невозможно применение вакуумных присосок: при захвате картонных, деревянных предметов, некоторых типов конгломератов и деталей, не имеющих плоской поверхности (рис. 3.48). Разрежение в турбинной присоске гораздо меньше, чем в вакуумной. Поэтому она должна иметь большую площадь контакта с предметом производства. При этом, если объем вакуумирования достаточно большой, приходится учитывать время начала работы.

Схема действия ЗУ с турбинными присосками

Рис. 3.48. Схема действия ЗУ с турбинными присосками

Магнитные и вакуумные ЗУ и их элементы достаточно полно представлены на рынке различными производителями. В качестве примера можно привести компанию Schmalz GmbH (Германия), которую на российском рынке представляет ООО «Тако Лайн».

Другие ЗУ одностороннего действия. К ним относятся липкие ленты, ленты Velcro, захватывающие органы с иглами или мелкими пинцетами (захват деталей одежды).