устройство для подачи заготовок

Формула изобретения

Устройство для подачи заготовок, выполненное в виде поворотного стола с кассетами для заготовок, связанного с пневмоцилиндром поворота, штоковая полость которого постоянно сообщена с магистралью сжатого воздуха и разобщена перегородкой на две полости, одна из которых заполнена рабочей жидкостью и в которую помещен закрепленный на штоке поршень, снабженный обратными клапанами и стабилизатором давления, выполненным в виде подпружиненного плунжера, запорного крана, датчика наличия заготовок, пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок, штоковая полость которого постоянно сообщена с магистралью сжатого воздуха, а бесштоковая полость гидравлически связана с гидравлической полостью пневмогидропреобразователя через запорный кран, управляемый датчиком наличия заготовок, датчиков крайних положений штока цилиндра подъема заготовок, электроклапанов для связи магистрали сжатого воздуха с бесштоковой полостью пневмоцилиндра поворота стола и с пневмополостью пневмогидропреобразователя, рычага, контактирующего с конечными выключателями, вертикальной штангой, связанной со штоком пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок, отличающееся тем, что оно снабжено вертикально установленными в крышках пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок направляющими с ограничительной планкой, рычаг установлен горизонтально в упомянутых направляющих с возможностью перемещения по ним и связан со штоком пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок, захватным органом для заготовок, закрепленным на одном конце вертиальной штанги, при этом вертикальная штанга закреплена другим своим концом на упомянутом рычаге, а пневмогидравлический цилиндр подъема заготовок установлен над поворотным столом с кассетами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области станкостроения, а именно к средствам автоматизации технологических процессов, и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах, например, холодной штамповки и сборки, для подачи листовых заготовок.

Известно устройство для подачи заготовки [1] выполненное в виде поворотного стола с кассетами для заготовок, связанного с пневмоцилиндром поворота стола, пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок, в котором цилиндры гидравлически связаны с пневмогидравлическим преобразователем, запитанным по магистралям высокого и низкого давления, и в которое введены запорный клапан, датчик верхнего положения заготовок, датчики крайних положений штока цилиндра подъема заготовок и запорный кран, при этом гидравлическая полость преобразователя связана с гидрополостью цилиндра подъема заготовок через запорный клапан, управляемый датчиком верхнего положения заготовок, пневмополость преобразователя соединена с одной из полостей пневмоцилиндра поворота стола и с магистралью высокого давления через запорный кран, управляемый датчиками крайних положений штока цилиндра подъема заготовок, а другая полость цилиндра поворота стола связана с магистралью низкого давления.

Устройство для подачи заготовок работает следующим образом. Штоковая полость цилиндра поворота стола и пневмополость преобразователя соединяются с воздушной магистралью низкого давления, при этом их поршни перемещаются в нижнее крайнее положение. В штоковую полость цилиндра поворота стола через запорный клапан подается воздух от сети высокого давления который, воздействуя на поршень, поднимает его, вытеснив из штоковой полости цилиндра воздух в основную магистраль через ресивер. При этом шток поршня, связанный с коромыслом, перемешивают последнее по скошенному пазу стакана и поворачивает косозубую муфту и связанный с нею корпус поворотного стола с кассетами. После взятия заготовки из кассеты срабатывает датчик верхнего положения заготовок, который включает запорный кран, перепускающий масло из гидрополости цилиндра подъема заготовок в гидравлическую полость преобразователя, выталкивая при этом заготовку из кассеты. Цикл работы повторяется до выработки всех заготовок, находящихся в кассете, и срабатывания датчика верхнего положения штока цилиндра подъема заготовок.

Недостатками этого устройства являются недостаточно высокая точность угловой ориентации поворотного стола и подачи заготовок, низкие эксплуатационные показатели вследствие невозможности независимой работы пневмогидравлического цилиндра подачи заготовок и пневмоцилиндра поворота стола, а также сложность конструкции пневмосистемы из-за наличия двух магистралей с высоким и низким давлением воздуха.

Известно устройство для подачи заготовок [2] в котором с целью повышения эксплуатационных показателей и упрощения его пневмосистемы, бесштоковая полость пневмоцилиндра поворота стола и пневмополость пневмогидравлического преобразователя разобщены перегородкой, а в пневмосистему введены электроклапан для связи магистрали сжатого воздуха с бесштоковой полостью пневмоцилиндра поворота и электроклапан для связи магистрали сжатого воздуха с пневмополостью пневмогидропреобразователя, при этом штоковые полости пневмоцилиндра поворота и пневмогидравлического цилиндра подъема сообщены с магистралью сжатого воздуха. Введение в конструкцию устройства перегородки и электроклапанов обеспечивает раздельную подачу сжатого воздуха из магистрали в бесштоковую полость цилиндра поворота и воздушную полость пневмогидропреобразователя и независимую работу последних, а также упрощает конструкцию пневмосистемы благодаря исключению второй магистрали.

Основной недостаток этого устройства заключается в больших силах инерции, возникающих при повороте стола, нагруженного кассетами с заготовками, и приводящих к преждевременному износу механизма поворота и потере при этом заданной точности установки кассет с заготовками.

Известно устройство для подачи заготовок [3] которое снабжено тормозным механизмом, выполненным в виде клинообразной подпружиненной втулки, установленной на шоке пневмоцилиндра поворота стола, и радиально расположенными в стакане фиксаторами, число которых соответствует числу зубьев косозубой муфты, при этом фиксаторы установлены с возможностью взаимодействия с клинообразной подпружиненной втулкой и косозубой муфтой.

Устройство работает следующим образом. При подъеме штока пневмоцилиндра поворота стола подпружиненная клинообразная втулка, перемещается вверх, воздействует на фиксаторы с возрастающим усилием. При этом фиксаторы оказывают давление на вращающуюся косозубую муфту и тем самым уменьшают силы инерции поворота. Уменьшение сил инерции способствует повышению точности и долговечности работы устройства.

Основным недостатком этого устройства является недостаточная точность угловой ориентации кассет вследствие того, что фиксация стола с кассетами после поворота осуществляется непосредственно самим механизмом поворота, расположенным на оси вращения стола, а кассеты с заготовками удалены от оси вращения на некоторое расстояние, определяемое габаритными размерами механизма поворота и кассет.

Известно устройство для подачи заготовок [4] которое с целью повышения точности угловой ориентации кассет снабжено шарнирно закрепленными на поворотном столе подпружиненными опорными площадками, на которых установлены кассеты, и механизм фиксации опорных площадок, включающим пневмоцилиндр, поршень со штоком и конический фиксатор.

Устройство работает следующим образом. После поворота стола в требуемое положение перемещается поршень пневмоцилиндра фиксатора, вводя конический фиксатор с конический паз опорной площадки и фиксируя последнюю на исходной позиции. Это позволяет повысить точность угловой ориентации кассет с заготовками.

Недостатком данного устройства является зависимость точности угловой ориентации поворотного стола от изменений массы заготовок в кассетах по мере их выработки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство [5] состоящее из поворотного стола с кассетами для заготовок, связанного с пневмоцилиндром поворота, штоковая полость которого постоянно сообщена с магистралью сжатого воздуха, датчика верхнего положения заготовок, запорного крана, пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок, штоковая полость которого постоянно сообщена с магистралью сжатого воздуха, а бесштоковая полость гидравлически связана с гидравлической полостью пневмогидропреобразователя через запорный кран, управляемый датчиком верхнего положения заготовок, датчиков крайних положений штока цилиндра подъема заготовок, при этом штоковая полость пневмоцилиндра поворота стола разобщена перегородкой на две полости, она из которых заполнена рабочей жидкостью и в которую помещен закрепленный на штоке дополнительно введенный поршень, снабженный обратными клапанами и стабилизатором давления, выполненным в виде двухступенчатого подпружиненного плунжера; при этом обратные клапаны предназначены для связи упомянутых полостей при возврате пневмоцилиндра поворота стола в исходное положение, а стабилизатор давления при повороте стола.

Устройство работает следующим образом. По мере выработки заготовок из кассет уменьшается масса поворотного стола и увеличивается скорость перемещения штока пневмоцилиндра поворота стола и перепад давления в двухступенчатой полости поршня, что вызывает перемещение подпружиненного плунжера и перекрытие отверстий, соединяющих подпоршневую и надпоршневую полости. В результате этого уменьшаются расход перетекающего между полостями масла и скорость движения штока, а с ним и поворотного стола, до некоторой расчетной. Автоматическая стабилизация конечной скорости позволяет исключить удары и отскоки поворотного стола при изменениях его массы и тем самым повысить точность угловой ориентации стола.

Основным недостатком этого устройства является низкая точность подачи заготовок пневмогидравлическим приводом подъема вследствие того, что поднимаемый столб заготовок имеет переменную массу, а остановка привода осуществляется путем отключения привода по сигналу датчика верхнего положения. Кроме того, необходимость подъема для подачи одной заготовки всего столба заготовок требует привод достаточно большой мощности.

Таким образом, возникает проблема повышения точности подачи заготовок при одновременном уменьшении мощности пневмогидравлического привода подъема заготовок.

В предлагаемом изобретении данная проблема решается путем установки пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок над поворотным столом и введения в конструкцию горизонтального рычага, связанного со штоком цилиндра подъема заготовок и перемещающегося в вертикальных направляющих, снабженных ограничительной планкой, и вертикальной штанги с захватным органом для заготовок.

Расположение пневмогидравлического цилиндра подъема заготовок над поворотным столом с кассетами и введение в конструкцию горизонтального рычага, связанного со штоком цилиндра подъема заготовок, и вертикальной штанги с захватным органом для заготовок отличает заявляемое решение от прототипа и обусловливает его соответствие критерию "новизна".

Появление новых свойств, заключающихся в повышении точности подачи заготовок за счет остановки привода подъема с помощью жесткого упора и в уменьшении мощности пневмогидравлического привода подъема заготовок вследствие подачи только одной заготовки, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На чертеже показан общий вид предлагаемого устройства.

Устройство содержит основание 1, на котором установлен пневмогидравлический преобразователь 2, разделенный поршнем 3 на две полости: полость 4, заполненную маслом, и пневмополость 5, соединенную через нормально открытый электроклапан 6 с магистралью сжатого воздуха.

Через перегородку 7 разделяются полости 5 и 8. На пневмогидравлическом преобразователе расположен пневмоцилиндр 9 механизма поворота, включающий в себя поршень 10 и шток 11 с установленным на нем коромыслом 12, которое подпоружинено пружиной 13. Бесштоковая полость 8 соединена с магистралью сжатого воздуха через нормально закрытый электропневмоклапан 14. Штоковая полость пневмоцилиндра 9 разобщена перегородкой 15 на две полости: полость 16, постоянно соединяющуюся с магистралью сжатого воздуха, и тормозную полость, разделенную, в свою очередь, полым поршнем 17, закрепленным на штоке 11, на две полости 18 и 19.

Подпоршневая 18 и надпоршневая 19 полости заполнены рабочей жидкостью и гидравлически связаны между собой через отверстия 20 и осевые каналы 21 с обратными клапанами 22. Поршень 17 имеет двухступенчатую полость 23, сообщающуюся через дроссельные отверстия 24 с полостью 18 и через каналы 25 с полостью 19. В полости 23 установлен цилиндр 26, подпружиненный пружинами 27. Полость 23 с плунжером 26 и пружинами 27 образуют стабилизатор давления.

К пневмоцилиндру 9 прикреплен стакан 28 с предохранительной защелкой 29. На стакане установлена вращающаяся косозубая муфта 30 с закрепленным на ней корпусом 31. Корпус содержит поворотный стол 32, включающий в себя кассеты 33 с заготовками. На стакане 28 размещен конечный выключатель 34, сигнализирующий о наличии кассеты в заданном положении по окончании поворота стола.

На стакане 28 установлен пневмогидравлический привод подъема заготовок, включающий цилиндр 35, нижнюю 36 и верхнюю 37 крышки, стянутые шпильками 38, поршень 39, шток 40, связанный жестко с горизонтальным рычагом 41. Полость 4 пневмогидропреобразователя 2 и бесштоковая полость 42 цилиндра 35 сообщаются между собой через нормально открытый электрогидравлический кран 43, обратный клапан 44 и дроссель 45, а штоковая полость 46 цилиндра 35 соединяется с магистралью сжатого воздуха постоянно. Рычаг 41 имеет возможность перемещаться вдоль вертикальных направляющих 47 до ограничительной планки 48, которая служит жестким упором пневмопривода подъема заготовок. На рычаге закреплена вертикальная штанга 49 с захватным органом 50 и датчиком наличия заготовок 51. На крышке 37 и планке 48 установлены конечные выключатели 52 и 53.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пневмополость 5 пневмогидравлического преобразователя 2 соединяется с магистралью сжатого воздуха через нормально открытый электропневмоклапан 6, а штоковые полости 46 цилиндра 35 и 16 цилиндра 9 соединяются с магистралью сжатого воздуха постоянно. Сжатый воздух из магистрали через электропневмоклапан 6 поступает в полость 5, спуская вниз поршень 3. При этом масло из полости 4 через нормально открытый кран 43 и дроссель 45 перетекает в полость 42 цилиндра 35. Поршень 39 со штоком 40 и рычагом 41 поднимаются вверх до прижатия к планке 48 и срабатывания конечного выключателя 52, который замыкает цепь питания электрогидравлического крана 43, закрывая последний и прекращая подачу масла из полости 4 в полость 42.

Подается питание на нормально закрытый электропневмоклапан 14, который включается, пропуская сжатый воздух в полость 8. При этом поршень 10 поднимается вверх, вытесняя воздух из полости 16 в основную магистраль. Вместе со штоком 11 движется вверх поршень 17, вытесняя масло из полости 18 через отверстие 20. При дальнейшем движении вверх поршень 17 перекрывает отверстие 20. При этом давление в полости 19 повышается и масло начинает перетекать из этой полости через отверстия 24 в полость 18. В результате дросселирования потока масла в отверстиях 24 скорость поршня 17, а следовательно, и штока 11 уменьшается и он плавно тормозится. Со штоком 11 движется вверх жестко связанное с ним коромысло 12, которое, перемещаясь по скошенному пазу стакана 28, поворачивает муфту 30 на один зуб, а с ней и поворотный стол 32 с кассетами. По достижении коромыслом 12 крайнего верхнего положения срабатывает конечный выключатель 34, который сигнализирует о наличии кассет с заготовками в заданном положении.

Подается питание на нормально открытый электропневмоклапан 6, который закрывается, выпуская воздух из полости 5 в атмосферу. Поскольку штоковая полость 46 цилиндра 35 постоянно соединена с магистралью сжатого воздуха, то поршень 39 опускается, вытесняя масло через обратный клапан 44 из полости 42 в полость 4. Вместе с поршнем 39 опускаются вниз рычаг 41 со штоком 49 и захватным органом 50. По достижении уровня заготовок срабатывает датчик 51, который выдает сигнал захватному органу 50 на захват заготовки и замыкает цепь питания электрогидравлического крана 43.

Снимается питание с электропневмоклапана 6, который открывается, пропуская сжатый воздух в полость 5. При этом масло из полости 4 через нормально открытый кран 43 и дроссель 45 перетекает в полость 42 цилиндра 35. Поршень 39 со штоком 40, рычагом 41, штангой 49 и захватным органом 50 с заготовкой поднимаются вверх до прижатия рычага 41 к планке 48 и срабатывания конечного выключателя 52, замыкающего цепь питания электрогидравлического крана 43 и дающего сигнал о наличии заготовки в исходном положении для захвата, например, промышленным роботом.

Периодически, по мере взятия заготовок из кассеты 33, поршень 39 со штоком 40 и связанным с ним рычагом 41 опускается вниз до тех пор, пока рычаг 41 не нажмет на конечный выключатель 53. Последний дает сигналы на электропневмоклапаны 6 и 14, приводят их в исходное состояние. При этом поршень 39 со штоком 40, рычагом 41, штангой 49 и захватным органом 50 поднимаются вверх до срабатывания конечного выключателя 52, а поршень 10 вместе с поршнем 17, штоком 11 и коромыслом 12 опускаются в нижнее крайнее положение. При движении поршня 17 вниз масло перетекает из полости 18 в полость 19 через отверстия 24, полость 23 и отверстия 25, а также через осевые каналы 21 и обратные клапаны 22. От обратного поворота муфту 30 удерживает защелка 29, а пружина 13, воздействуя на коромысло 12, заводит его за следующий зуб, и механизм поворота приходит в исходное положение, и цикл его работы повторяется вновь, до смены кассет. При этом вследствие уменьшения массы стола 32, вызванного уменьшением количества нагруженных кассет 33, увеличивается скорость перемещения поршня 10 со штоком 11, а с ним и поршня 17. Увеличение скорости перемещения поршня 17 вызывает повышение давления в полостях 19 и 23, при этом плунжер 26, преодолевая усилие пружин 27, перемещается вверх и начинает перекрывать своим пояском отверстия 24. Расход перетекающего масла уменьшается, в результате чего уменьшается до расчетной конечная скорость движения штока 11, а с ним и стола 32.

За счет подачи не всего столба, а только одной заготовки, и остановки привода на жестком упоре повышается точность подачи заготовок с одновременным уменьшением мощности пневмогидравлического привода подъема.

В настоящее время изготовлен опытный образец предлагаемого устройства и проведены экспериментальные исследования его эффективности. Как показали эти исследования точность подачи заготовок стала сопоставима с точностью позиционирования пневматических промышленных роботов на жестких упорах ( 0,1 мм). При этом для подачи заготовок использовался пневмоцилиндр, имеющий площадь проходного сечения в три раза меньшую, чем у прототипа.