Устройство для поштучной выдачи заготовок

 

Использование: машиностроение, в частности устройства для загрузки станков. Сущность изобретения: схват в виде электромагнита 16 может перемещаться для захвата заготовок в разные точки тары 19, разнесенные равномерно по ее поверхности. Заготовка сбрасывается схватом в направляющий лоток 17 ориентирующего устройства и поступает на позицию выдачи 18. В направляющем лотке 17 установлена отсечная планка для отделения лишних заготовок, а перед ней выполнен люк перегрузки. 15 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах (РТК).

Известны роботизированные технологические комплексы, состоящие из технологического оборудования, например токарного станка с ЧПУ с автоматической сменой инструмента, автоматического манипулятора и магазина-накопителя для заготовок (Белянин П.Н.Робототехнические системы для машиностроения, М.: Машиностроение, 1986, с. 114-115, рис. 1.66 и 1.67).

Основным недостатком указанного комплекса являются ограниченные технологические возможности и ограниченная степень автоматизации, связанные с необходимостью частой, периодической, ручной укладки заготовок в гнезда магазина для заготовок. Кроме того, усложняется конструкция РТК из-за необходимости введения механизмов с приводами для относительного перемещения манипулятора и магазина для схвата заготовки из каждого гнезда магазина.

Известен роботизированный технологический комплекс (Применение промышленных роботов в механосборочном производстве./ Под ред. Миникина С.И., М. : Машиностроение, 1981, с. 35-37, рис. 23, 24), в котором ориентация и подача заготовок осуществляется из навала с помощью автоматического загрузочного устройства - БЗУ (бункерно-загрузочного устройства).

Основным недостатком указанного РТК является ограниченная технологическая возможность БЗУ, используемых только для мелких и простых заготовок в ограниченном диапазоне размеров.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей РТК.

Это достигается тем, что в роботизированном технологическом комплексе, содержащем технологическое оборудование (например, токарный станок с ЧПУ), магазин с гнездами под заготовки, манипулятор для схвата заготовок из магазина, загрузочное устройство снабжено несущей стойкой с консольной площадкой, установленным вертикально на площадке с возможностью поворота кронштейном, снабженным двумя или тремя параллельными приводными цилиндрами, механизмом поворота кронштейна, содержащим зубчатое колесо, приводной цилиндр, связанную с ними шток-рейку с радиальным пальцем, взаимодействующим с фигурными пазами, выполненными на поворотной ограничительной втулке, телескопическим цилиндром, который осуществляет захват заготовки из тары и сброс ее в лоток, при этом захват заготовки осуществляется электромагнитом, расположенным на внутреннем штоке телескопического цилиндра.

Кроме того, лоток снабжен площадкой с бортами и фигурным отверстием, охватывающим зону действия штоков телескопического цилиндра во всех положениях кронштейна и телескопического цилиндра, что предотвращает сброс в угловых положениях цилиндра, а также сменной или регулируемой отсекающей планкой, образующей с лотком проходное отверстие для одной заготовки, а поворотная втулка снабжена тормозом. Электропитание катушки электромагнита осуществляется с помощью двух спиралевидных отрезков электропроводки, соединенных перемычкой.

На фиг.1 изображен общий вид РТК (токарный станок с ЧПУ с автоматической сменой инструмента); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; крайнее верхнее положение; на фиг. 3 - то же, крайнее нижнее положение; на фиг.4 - то же, промежуточное положение в момент возврата в исходное положение; на фиг.5-7 - схемы положений цилиндра при различных положениях поршней приводных цилиндров, соответственно I, II, III; на фиг.8 - механизм поворота кронштейна в различные фиксированные по углу положения; на фиг.9 - то же, план; на фиг. 10 - поворотная ограничительная втулка во взаимодействии со штоком-рейкой механизма поворота кронштейна; на фиг.11 - развертка поворотной ограничительной втулки; на фиг.12 - схема последовательных поворотов кронштейна с возвратом в исходное положение; на фиг.13 - лоток с магазином; на фиг.14 - вид по стрелке Б на фиг.13 (пунктирной линией изображен вариант исполнения лотка с расширенной площадкой с бортами и фигурным отверстием); на фиг.15 - тара с заготовками навалом.

Роботизированный технологический комплекс состоит из технологического оборудования 1 (токарного станка с ЧПУ), установленной на стойках 2 траверсы 3, по которой перемещается автоматический манипулятор 4 с руками 5 и схватами 6.

Перед станком 1 установлена несущая стойка 7 с консольной горизонтальной площадкой 8, на которой смонтирован с возможностью поворота кронштейн 9 со сквозным отверстием по оси и боковым плоским выступом 10 снизу.

По оси кронштейна 9 снизу установлен телескопический цилиндр 11, соединенный шарнирно со штоками 2- или 3-приводных цилиндров 12, 13, установленных параллельно на боковом плоском выступе 10 кронштейна 9.

При использовании 3-приводных цилиндров число возможных угловых положений телескопического цилиндра 11 увеличивается в два раза.

На торце внутреннего штока 14 цилиндра 11 закреплена пружина 15 с электромагнитом 16.

На линии 0-0 центров станка под электромагнитом 16 установлен направляющий лоток 17 с позицией выдачи 18, по оси вращения кронштейна 9 на полу расположена тара 19 с заготовками.

На плоском выступе 10 кронштейна 9 закреплена золотниковая распределительная коробка 20, соединенная шлангом 21, проходящим через отверстие кронштейна 9 (см. фиг.8), с источником давления рабочей среды (сжатого воздуха от системы или масла от масляного насоса).

Все приводные цилиндры управляются через золотниковую распределительную коробку 20 с помощью электромагнитов.

На консольной площадке 8 размещен механизм поворота кронштейна 9, содержащий зубчатое колесо 22, сопряженное со шток-рейкой 23, проходящей через корпус 24 с поворотной ограничительной втулкой (см. фиг.10) и взаимодействующей со штоком приводного цилиндра 25.

Для электропитания катушки электромагнита снаружи корпуса телескопического цилиндра 11 размещена плотная (без зазоров между витками) спиралевидная электропроводка 26. Вблизи станка 1 размещают пульт 27 управления и гидростанцию 28.

Телескопический цилиндр 11 (см. фиг.2, 3, 4) состоит из штока-поршня 29, установленного в корпусе, и штока-поршня 14, расположенного в центральном отверстии 30 штока-поршня 29. На конце штока-поршня 14 закреплен кронштейн 31, к которому подсоединен нижний конец телескопического стержня 32, служащего в качестве направляющего стержня для спиралевидной электропроводки 26 (выполнен по типу сопрягаемых друг с другом трубок разного сечения известных конструкций). Электромагнит 16 выполнен со сменным сердечником 33.

Для подвода электропитания к катушке электромагнита 16 на кронштейне 31 закреплены перемычки 34, соединяющие электропроводку 26 со спиралевидной электропроводкой 35, выполненной с крупным шагом (с зазором между витками). Внутри пружины 15 проходит направляющий стержень 36, нижний конец которого шарнирно закреплен к электромагниту 16, а верхний свободно входит в отверстие 37 штока-поршня 14.

Для подачи рабочей среды в корпусе телескопического цилиндра 11 предусмотрены отверстия 38, 39, к которым подсоединяются шланги.

Для возврата в верхнее исходное положение внутреннего штока-поршня 14 внизу штока-поршня 29 на боковой спинке предусмотрено отверстие 40.

Телескопический цилиндр 11 (см. фиг.5, 6, 7) соединен шарнирно со штоками приводных цилиндров 12 и 13 таким образом, чтобы при указанных различных комбинациях положений поршней цилиндров 12 и 13 телескопический цилиндр 11 занимал положения: I - вертикальное, II - наклонное для схвата заготовок из тары 19, III - наклонное для сброса заготовок в лоток 17.

Для обеспечения схвата заготовок со всех сторон тары предусмотрен механизм поворота кронштейна 9 (совместно с телескопическим цилиндром 11), содержащий жестко закрепленное на оси кронштейна 9 зубчатое колесо 22 (см. фиг. 8 и фиг.9), находящееся в зацеплении со штоком-рейкой 23. Шток-рейка, связанная с приводным цилиндром 25, проходит через поворотную ограничительную втулку 41, расположенную в корпусе 24 (см. фиг. 10 и 11). На этой втулке выполнены фигурные пазы 42, контактирующие с радиальным пальцем 43, запрессованным в шток-рейку 23. Фигурные пазы выполнены в виде равномерно расположенных (под углом 120о по сечению втулки 41) наклонных пазов а1, а2 и а3, переходящих в продольные пазы в положениях II, III и IV, выполненных различной длины в зависимости от угла поворота кронштейна 9 от исходного положения 1.

На фиг.12 сплошными стрелками показаны повороты кронштейна 9 последовательно в положения II, III и IV от исходного положения I, а пунктиром - возвратный поворот от каждого названного положения в исходное положение I. При этом на развертке ограничительной поворотной втулки 41 длины продольных пазов в II, III и IV позициях соответствуют перемещению шток-рейки 23 с пальцем 43 на длину хода, обеспечивающего поворот кронштейна 9 соответственно в позиции I, II и IV. Начало каждого наклонного паза а1, а2 и а3 (начиная с левого торца втулки 41, т.е. с позиции I) соединено дополнительным наклонным пазом (b1, b2, b3), сопрягаемым с продольным пазом предыдущего фигурного паза. Такое исполнение пазов обеспечивает каждый раз при прямом и обратном ходе поршня в приводном цилиндре 25 исходное положение I для штока-рейки 23 при новом положении ограничительной поворотной втулки 41, а следовательно различную величину хода штока-рейки 23.

Для исключения самопроизвольного поворота втулки 41 в зонах пересечения наклонных пазов а1 и b1, a2 и b2, а3 и b3 с соответствующими продольными пазами предусмотрено тормозное устройство 44 в виде подпружиненной тормозной колодки.

Для сброса заготовок, их ориентирования и направления в магазин предусмотрен лоток 17 (см. фиг.13, 14), связанный с позицией выдачи 18 и наклоненный к горизонтали для обеспечения произвольного движения заготовок под действием составляющей силы тяжести. Лоток 17 снабжен сменной или регулируемой отсекающей планкой 45, образующей с лотком проходное отверстие для прохода только одной заготовки. При подходе к позиции выдачи 18 лоток 17 снабжен сменной суженной частью - направляющей 46.

Для исключения заклинивания заготовок перед отсекающей планкой 45 в лотке выполнен на шарнирах перегрузочный люк 47, удерживаемый заподлицо с лотком сменным уравновешивающим грузом. Момент от груза подбирается таким образом, чтобы обеспечить проскакивание через зону люка одной заготовки. Возможен вариант принудительного открывания перегрузочного люка отдельным приводом при поступлении сигнала о перегрузке люка.

Магазин 18 снабжен сменным ложементом 48. При этом заготовка 49 может занимать как горизонтальное положение, двигаясь до упора 50, так и вертикальное за счет установки ложемента 48 с отверстием и соответствующим изменением наклона сменной направляющей 46 лотка 17. В магазине предусмотрен контактный датчик о наличии заготовки в ложементе 48.

На фиг.13 и 14 пунктиром показан вариант лотка 17 с уширенной площадкой 51 с бортами 52 и 53 и фигурным окном 54, охватывающим по размеру зону действия штока-поршней с пружиной 15 телескопического цилиндра 11.

Для исключения схвата дополнительных заготовок боковыми поверхностями сердечника 33 электромагнита 16 его боковые поверхности изолированы и имеют только узкую выступающую часть (на чертеже не показано). Поперечное сечение сердечника выполнено меньше поперечного сечения заготовки. Кроме того, в электросхеме загрузочного устройства предусмотрено регулирование электромагнитной силы притяжения за счет изменения параметров тока в цепи. Тара 19 с деталями 49, уложенными навалом, устанавливается на полу симметрично оси вращения кронштейна 9 (примерно) и снабжена наклонным дном из двух коротких 55 и двух длинных 56 частей, сходящихся к центру. Возможны другие варианты тары, круглые с конусным дном или квадратные с наклонным дном из четырех одинаковых частей.

Устройство работает следующим образом. После включения технологического оборудования от контактного датчика позиции выдачи 18 поступает сигнал об отсутствии заготовки в ложементе 48 и для выполнения цикла загрузки. Указанный цикл управляется с помощью командоаппарата, связанного с датчиками загрузочного устройства и системой управления оборудования. При этом телескопический цилиндр 11 занимает исходное вертикальное положение 1 (фиг.5) за счет подачи давлений рабочей среды во взаимно противоположные полости приводных цилиндров 12 и 13. Кронштейн 9 находится в положении 1 (см. фиг. 12), при котором боковой плоский выступ 10 наиболее удален от лотка 17. Это соответствует положению пальца 43 (фиг.10 и 11) штока-рейки 23 в пазу а1 в исходном положении I.

При подаче давления рабочей среды через отверстие 38 в полость телескопического цилиндра 11 начинают двигаться одновременно наружный и внутренний шток-поршни 29 и 14. При этом раздвигается телескопический стержень 32, растягивая спирали электропроводки 26, и включается цепь питания электромагнита 16.

До завершения полного выдвижения шток-поршней 29 и 14 электромагнит 16 упирается с сердечником 33 в деталь тары 19, после чего пружина 15 начинает сжиматься до тех пор, пока не закончится полное выдвижение шток-поршней 29 и 14. При этом также сжимаются спиралевидные витки электропроводки 35 и останавливается стержень 36, на который наползает шток-поршень за счет отверстия 37. По окончании полного выдвижения шток-поршней подается давление в полость телескопического цилиндра 11 через отверстие 39.

Первым начинает движение вверх наружный шток-поршень 29. При этом по окончании сжимающих сил на пружине 15 и отрыве ее от заготовок электромагнит 16 притягивает к сердечнику 33 заготовку и поднимает ее вместе с пружиной и штоком-поршнем 14. После завершения подъема шток-поршня 29 его радиальное отверстие 40 сообщает полости обоих шток-поршней и давление подается под поршень шток-поршня, которое и завершает подъем шток-поршней в исходное положение. При этом электромагнит 16 с заготовкой оказывается выше уровня лотка 17. По окончании цикла подъема подается сигнал на сброс заготовки. Для этого дается обратная комбинация давления рабочей среды в поршни 12 и 13 и телескопический цилиндр 11 наклоняется в положение сброса заготовки. В этом положении заготовка оказывается над лотком 17, а в цепи управления дается сигнал на отключение питания электромагнита 16. Заготовка падает в желоб лотка 17, проскакивает перегрузочный люк 47, проходит в отверстие, образованное отсечной планкой 45, и далее попадает в направляющую 46 лотка, а затем - в ложемент 48 до упора 50, замыкая контактный датчик сигнала о наличии заготовки в магазине.

В случае отсутствия сигнала о наличии заготовки в магазине подается команда на повторение описанного цикла. В случае захвата двух и более заготовок и в случае неразобщенного их перемещения по желобу лотка после сброса и заклинивания перед отсечной планкой 45 под действием увеличившегося веса против веса одной заготовки люк 47 наклоняется и сбрасывает заготовки обратно в тару. После этого люк снова становится неуравновешенным и возвращается в исходное положение. Поскольку заготовка не попала в магазин по-прежнему подается сигнал на поворот цикла загрузки магазина заготовкой.

После загрузки магазина заготовкой дается команда на схват заготовки автоматическим манипулятором 4. При этом загрузочное устройство возвращается в исходное положение.

При схвате заготовки из магазина снова поступает сигнал на подачу цикла захвата заготовки из тары. При этом приводные цилиндры 12 и 13 поворачивают телескопический цилиндр 11 в положение II. Палец 43 штока-рейки 23 (фиг.10) по-прежнему находится в положении I в начале наклонного паза а1, цикл захвата и сброса заготовки повторяется аналогично описанному, но при этом захват заготовки осуществляется на расстоянии от центра тары 19.

При следующем повторном цикле подается рабочее давление в приводной цилиндр 25 и шток-рейка 23 начинает перемещаться в сторону цилиндра 25. При этом палец 43 воздействует на стенку наклонного паза а1 и поворачивает поворотную ограничительную втулку 41 на 120о и далее двигается вдоль наклонного паза до упора в положение II и останавливается. При этом зубчатое колесо 22 поворачивает кронштейн 9 на 90о в положение II. Боковой плоский выступ 10 кронштейна 9 в таком положении находится под углом 90о по отношению к положению I. Ось телескопического цилиндра наклонена согласно положению II на фиг.6. В таком положении осуществляется цикл захвата заготовки и последующий сброс ее на лоток (с положения III). При этом при возвратном движении поршня приводного цилиндра 25 радиальный палец 43 штока-рейки 23 перемещается вдоль продольного паза и из положения II переходит в дополнительный наклонный паз b1, создавая новое исходное положение ограничительной втулки 41 для осуществления цикла поворота на следующие 120о при повторном прямом ходе поршня приводного цилиндра 25.

Шток-рейка 23 упирается пальцем 43 в продольном пазу уже в положении III, обеспечивая поворот кронштейна 9 от исходного положения I на 180о. Цикл повторяется, обеспечивая захват заготовки с центра тары и с четырех сторон на удалении от центра. Это обеспечивает равномерную разгрузку тары и более плавное и равномерное перемещение заготовок по наклонному дну к центру тары. При этом цикле обеспечиваются различные положения телескопического цилиндра 11 - вертикальное, наклонное (среднее) в положении II и максимально наклонное - для сброса заготовки в положении III.

В то же время последовательно изменяется плоскость наклона телескопического цилиндра 1 за счет последовательного поворота кронштейна 9 на 90, 180 и 270о (в положения II, III и IV от исходного I). Возможен вариант захвата заготовки без возврата каждый раз кронштейна 9 в положение I для сброса заготовки. Исполнение лотка (см. фиг.13 и 14) заранее накладывает ограничения на расширение зоны действия телескопического цилиндра, но зато упрощает цикл сброса заготовки, который можно осуществлять непосредственно в положениях II, III и IV без возврата кронштейна 9 в исходное положение I для сброса заготовки. В некоторых случаях такое решение может оказаться более целесообразным.

Предложенный РТК позволяет исключить ручную операцию укладки заготовок в ячейки магазина, сокращает размеры магазина, исключает необходимость создания стола под магазин с приводами для перемещения стола в двух взаимно перпендикулярных направлениях, создает возможность установки в магазин любых заготовок из навала. Кроме того, предлагаемый РТИ позволяет из электромагнитного захвата заготовок использовать визуальные присоски (с подводом вакуума к присоскам через пружину 15 и центральные каналы в шток-поршнях, которые в этом случае необходимо выполнить, изолировав их от внутренних полостей цилиндров дополнительным трубчатым штоком). Это позволит использовать устройство и для немагнитных заготовок.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ ЗАГОТОВОК, содержащее ориентирующее устройство с позицией выдачи и направляющим лотком, средство для отделения лишних заготовок, тару с неориентированными заготовками и манипулятор с рукой и схватом, установленным с возможностью взаимодействия с тарой и ориентирующим устройством, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, средство для отделения лишних заготовок выполнено в виде отсечной планки и установлено в направляющем лотке ориентирующего устройства, а последнее снабжено люком перегрузки, расположенным в желобе направляющего лотка перед отсечной планкой, при этом манипулятор выполнен в виде установленного на стойке с возможностью поворота вокруг своей вертикальной оси кронштейна, на боковом выступе которого посредством по меньшей мере двух разнесенных по высоте силовых цилиндров закреплена рука, выполненная в виде телескопического цилиндра, на нижнем торце которого через пружину сжатия закреплен схват, установленный с возможностью перемещения в разные точки тары, разнесенные равномерно по ее поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ремонту и наращиванию длинномерных изделий в виде стержней и труб, таких как подвески топливных кассет ядерных энергетических реакторов типа РБМК, и может найти применение на всех атомных электростанциях указанного типа

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к транспортным конвейерам роторно-конвейерных линий

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для получения изделий методом прессования на горизонтальном гидравлическом прессе с предварительным скальпированием заготовок, и направлено на дальнейшее совершенствование известных комплексов оборудования аналогичного назначения, применяемых в этой области

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при автоматизации технологических процессов, загрузки-разгрузки станков-автоматов и автоматических линий

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к транспортно-накопительным устройствам для поточных линий

Изобретение относится к технологическому оборудованию и предназначено для изготовления, калибровки и укладки в ячеистую тару алюминиевых стаканчиков, используемых в качестве оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов

Изобретение относится к транспортирующим передающим устройствам на воздушной подушке и может быть использовано в машиностроении, в автоматизированных (например, робототехнологических комплексах)

Изобретение относится к автоматической загрузке технологического оборудования штучными заготовками

Изобретение относится к устройствам подачи деталей с использованием системы вакуумных захватов для межоперационного транспортирования деталей

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию, к устройствам, обеспечивающим транспортировку и установку зондов и образцов в позиции измерения и функционального воздействия

Изобретение относится к робототехнике, более конкретно к технологическим единицам, содержащим в своем составе роботы, загрузочные и разгрузочные позиции, в частности к устройствам захвата изделий и технологических приспособлений
Наверх