夹持器是握住物体进而操控物体的设备。它能够在执行某些动作的同时夹住和松开物体。运动设备往往模仿人体的运动,就夹持器而言,模仿的是手指的运动。“手指”本身并不属于夹持器,它们只是用于夹持物体的专用定制工具,称为“夹片”。
夹持动作
两种主要的夹持动作:
外部夹持:这是最普遍的夹持物体的方法,这种方法最为简单,需要的行程长度也最短。夹持器夹片闭合时,夹持器所施加的夹紧力将夹住该物体。
内部夹持:在某些应用中,由于物体几何形状的原因,或者由于需要接近物体外部,因而需要从中心夹持物体。这种情况下,夹持器将通过扩张力夹持物体。
工作原理
使用最广的夹持器是气动夹持器;它本质上是一个以压缩空气为动力的汽缸。当供应空气时,夹持器夹片将接近物体并牢牢抓住物体,以便执行其它操作,而当空气方向改变时,夹持器将松开该物体。典型应用是改变物体方向或在选放操作中移动物体。
夹持器夹持工件时,应有一定的力约束和形状约束,以保证被夹工件在移动、停留和装入过程中,应完全松开。另外它还应保证工件夹持姿态再现几何偏差在给定的公差带内。
类型和特点
机械夹持器常用压缩空气作动力源,经传动机构实现手指的运动。根据手指夹持工件时的运动轨迹的不同,机械夹持器分为:
(1)圆弧开合型 在传动机构带动下,手指指端的运动轨迹为圆弧,这类夹持器对工件被夹持部位的尺寸有严格要求,否则可能会造成工件状态失常。
(2)圆弧平行开合型 这类夹持器两手指工作时作平等开合运动,而指端运动轨迹为一圆弧。如图《圆弧平行开合型》示的夹持器是采用
平行四边形传动机构带动手指的平等开合的两种情况,其中图(a)所示机构在夹持时指端前进,图(b)所示机构在夹持时指端后退。
(3)直线平行开合型 这类夹持器两手指的运动轨迹为直线,且两指夹持面始终保持乎等,如图《直线平行开合型》示。图(a)采用
凸轮机构实现两手指的平行开合,在各指的滑动块上开有斜开凸轮槽,当活塞杆上下运动时,通过装在其末端的滚子在凸轮槽中运动,实现手指的平行夹持运动。图(b)采用齿轮齿条机构,当活塞杆末端的齿条带动齿轮旋转时,手指上的齿条作直线运动,从而使两手指平等开合,以夹持工件。
考虑因素
当选择气动夹持器和夹片设计时,这些是要考虑的主要因素:
(1) 零件形状、方向和尺寸差异
如果物体有两个方向相对的平面,则可使用双夹片平行式夹持器,这样可以解决尺寸偏差问题。对于圆柱型物体,也可使用双夹片夹持器来夹持。需要注意的是,扣留或包围型夹持需要的力更小。
(2)零件重量
夹持力大小必须足以在对物体执行所需操作时将物体固定住。计算所需夹持力时必须考虑夹片设计的类型。请注意,选择所需的力时应考虑到安全因素,而且气压也是一个需要注意的因素。
(3)可接近性
这既与执行的作业相关,同时也涉及夹持器夹片的空间大小。如果要对物体外部进行作业,则需要进行内部夹持。剪刀式夹持器通常价格更低,但需要的夹片移动空间更大。
(4)环境
在恶劣环境或无尘室中使用的夹持器需要具有相应的设计。
(5)物体的扣留
当气压不再供应时,夹持器将松开对物体的夹持,物体会掉落。对于此类应用,可以使用弹簧辅助式夹持器。