устройство для автоматического манипулирования легкоповреждаемыми заготовками

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического манипулирования легкоповреждаемыми заготовками, содержащее по меньшей мере один накопитель заготовок для приема последних в приемной зоне, по меньшей мере один захват для укладки заготовок и захват для удержания накопителя заготовок, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним позиционирующим устройством с выемками и позиционирующей поверхностью для размещения на ней заготовок посредством захвата для заготовок, при этом накопитель заготовок выполнен из расположенных с образованием решетки и/или гребенки преимущественно прямых стержней, предназначенных для опускания в упомянутые выемки позиционирующего устройства, захват для накопителей выполнен с возможностью опускания им пустого накопителя заготовок из положения опускания, расположенного над позиционирующей поверхностью, через плоскость позиционирующей поверхности в положение приема, расположенное под позиционирующей поверхностью, из условия расположения приемной зоны накопителя ниже позиционирующей поверхности, а также с возможностью подъема им накопителя заготовок из положения приема после укладки заготовок на позиционирующую поверхность с обеспечением подъема заготовок от позиционирующей поверхности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что позиционирующее устройство выполнено в виде позиционирующего блока с карманообразными выемками для приема стержней накопителя заготовок.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что позиционирующий блок выполнен из пластмассы.

4. Устройство по любому из пп. 2 и 3, отличающееся тем, что карманообразные выемки позиционирующего блока выполнены в виде переходящих друг в друга пазов.

5. Устройство по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что боковые стенки карманообразных выемок расположены параллельно направлению опускания и подъема накопителя заготовок.

6. Устройство по любому из пп. 2-5, отличающееся тем, что стержни накопителя выполнены с возможностью опускания в позиционирующий блок с боковыми зазорами относительно его стенок выемок.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что каждый накопитель заготовок выполнен по меньшей мере с одной удерживающей оправкой с выточкой, а захват для накопителей - по меньшей мере с одним несущим пальцем для ввода его в выточку оправки накопителя заготовок.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что захват для накопителей выполнен по меньшей мере с одним дополнительным опорным пальцем для фиксации накопителя заготовок в конструктивно заданном транспортном положении относительно захвата для накопителей.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что дополнительный опорный палец захвата для накопителей подпружинен для создания давления на накопитель заготовок и его фиксации в заданном транспортном положении.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что приемная зона накопителя заготовок выполнена с посадочными элементами в виде оправок для размещения перфорированных заготовок, обеспечения укладки заготовок на позиционирующую поверхность в заданном положении и позиционирования отверстий заготовок при подъеме накопителя.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что дополнительный опорный палец захвата для накопителей заготовок опирается на свободный конец оправки.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что захваты для накопителей заготовок и для заготовок выполнены с возможностью их установки на портальной загрузочной системе.

13. Устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что захваты для накопителей заготовок и для заготовок выполнены с возможностью их установки на роботе.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что робот выполнен шарнирным, а устройство снабжено установленной на шарнирной руке робота многозахватной головкой, состоящей по меньшей мере из двух захватов для заготовок и одного захвата для накопителей заготовок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для автоматического манипулирования легкоповреждаемыми заготовками, включающему в себя, по меньшей мере, один накопитель для размещения заготовок в приемной зоне, причем накопитель заготовок имеет расположенные в виде решетки и/или гребенки преимущественно прямые стержни и находящиеся между стержнями свободные промежутки, по меньшей мере, один захват для укладки заготовок на предусмотренную для этого поверхность и захват для удержания накопителя заготовок.

Подобного рода накопители заготовок, используемые, например, для размещения металлических деталей, помещают для термообработки в термообрабатывающую печь, для гальванической поверхностной обработки - в гальваническую ванну или устанавливают на специальные транспортные устройства для транспортировки через печь непрерывного действия. Накопители заготовок состоят обычно из специальной стали, обладающей соответствующей жаропрочностью. При использовании таких накопителей заготовок в термообрабатывающих печах за счет науглероживания стали может произойти сильное удлинение накопителя заготовок. Дополнительно возникают тепловые напряжения, вызывающие сильное коробление накопителя заготовок.

Загрузку накопителей заготовками осуществляют либо вручную, либо механически посредством подходящего манипулятора. При укладке легкоповреждаемых заготовок в накопители вручную при сдельной работе с последними обращаются зачастую небрежно и без необходимой осторожности. Небольшие повреждения, которые могут возникнуть, например, из-за сбрасывания заготовки на накопитель, уже приводят при этом к браку.

Непосредственная механическая загрузка накопителей заготовок, при которой заготовки укладывают в заданном месте и на установленной высоте, также затруднительна. Отпускание заготовки в заданном положении приводит в одном накопителе к тому, что заготовка падает на него, а в другом к тому, что она придавливается к нему. В обоих случаях такие заготовки очень легко повреждаются в результате резкого падения или сильного надавливания на накопитель.

В патенте США US 4927314 описано устройство для автоматического манипулирования легкоповреждаемыми заготовками, содержащее, по меньшей мере, один накопитель заготовок для приема последних в приемной зоне, по меньшей мере, один захват для укладки заготовок и захват для удержания накопителя заготовок. Однако и это устройство не решает вышеизложенных проблем.

В основу изобретения положена задача создания простого и экономичного устройства, которое обеспечивает автоматическую, быструю и точную загрузку накопителей, а также бережное обращение с легкоповреждаемыми заготовками.

Эта задача в устройстве для автоматического манипулирования легкоповреждаемыми заготовками, содержащем, по меньшей мере, один накопитель заготовок для приема последних в приемной зоне, по меньшей мере, один захват для укладки заготовок и захват для удержания накопителя заготовок, согласно изобретению решается тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним позиционирующим устройством с выемками и позиционирующей поверхностью для размещения на ней заготовок посредством захвата для заготовок, при этом накопитель заготовок выполнен из расположенных с образованием решетки и/или гребенки преимущественно прямых стержней, предназначенных для опускания в упомянутые выемки позиционирующего устройства, захват для накопителей выполнен с возможностью опускания им пустого накопителя заготовок из положения опускания, расположенного над позиционирующей поверхностью, через плоскость позиционирующей поверхности в положение приема, расположенное под позиционирующей поверхностью, из условия расположения приемной зоны накопителя ниже позиционирующей поверхности, а также с возможностью подъема им накопителя заготовок из положения приема после укладки заготовок на позиционирующую поверхность с обеспечением подъема заготовок от позиционирующей поверхности.

Позиционирующее устройство выполнено в виде позиционирующего блока с карманообразными выемками для приема стержней накопителя заготовок.

Позиционирующий блок при этом выполняется из пластмассы.

Карманообразные выемки позиционирующего блока выполнены в виде переходящих друг в друга пазов.

Боковые стенки карманообразных выемок расположены параллельно направлению опускания и подъема накопителя заготовок.

Стержни накопителя выполнены с возможностью опускания в позиционирующий блок с боковыми зазорами относительно его стенок выемок.

Каждый накопитель заготовок выполнен, по меньшей мере, с одной удерживающей оправкой с выточкой, а захват для накопителей - по меньшей мере, с одним несущим пальцем для ввода его в выточку оправки накопителя заготовок.

Захват для накопителей выполнен, по меньшей мере, с одним дополнительным опорным пальцем для фиксации накопителя заготовок в конструктивно заданном транспортном положении относительно захвата для накопителей.

Дополнительный опорный палец захвата для накопителей подпружинен для создания давления на накопитель заготовок и его фиксации в заданном транспортном положении.

Приемная зона накопителя заготовок выполнена с посадочными элементами в виде оправок для размещения перфорированных заготовок, обеспечения укладки заготовок на позиционирующую поверхность в заданном положении и позиционирования отверстий заготовок при подъеме накопителя.

Дополнительный опорный палец захвата для накопителей заготовок опирается на свободный конец оправки.

Захваты для накопителей заготовок и для заготовок выполнены с возможностью их установки на портальной загрузочной системе.

Захваты для накопителей заготовок и для заготовок выполнены с возможностью их установки на роботе.

Робот выполнен шарнирным, а устройство снабжено установленной на шарнирной руке робота многозахватной головкой, состоящей, по меньшей мере, из двух захватов для заготовок и одного захвата для накопителей заготовок.

Позиционирующая поверхность позиционирующего приспособления служит предпочтительно вспомогательной плоскостью, на которую легкоповреждаемые заготовки могут быть сброшены или придавлены без их повреждения при этом. Захват для накопителей работает преимущественно механически с программным управлением. Он может быть поднят из положения приема произвольно медленно. За счет этого заготовки могут быть очень осторожно приподняты приемной зоной накопителя заготовок от позиционирующего приспособления. Накопители с заготовками затем устанавливают захватом для накопителей на транспортное устройство, например, печи непрерывного действия или другое подающее устройство для выполнения следующей технологической операции. Используемые накопители заготовок могут по мере необходимости штабелироваться как пустыми, так и в загруженном состоянии.

Позиционирующая поверхность позиционирующего приспособления выполнена простым образом на позиционирующем блоке. Этот позиционирующий блок имеет простые в изготовлении карманообразные выемки в материале, в которые могут опускаться стержни накопителя заготовок. Само собой, позиционирующее приспособление может иметь любую подходящую конструкцию, которая образует служащую вспомогательной плоскостью позиционирующую поверхность.

Для систематического исключения возможных повреждений заготовок позиционирующий блок выполнен из мягкого материала, предпочтительно из пластмассы.

Накопители заготовок могут представлять собой решетчатые накопители, стержни решетки которых примыкают обоими концами к поперечно проходящим стержням. С другой стороны, могут использоваться также накопители заготовок с гребенчатыми стержнями, один конец которых прочно закреплен на накопителе заготовок, а другой конец свободен. Также могут использоваться накопители заготовок, выполненные частично решетчатыми, а частично гребенчатыми. От вида используемых накопителей заготовок зависит выполнение выемок в материале.

Карманообразные выемки в материале позиционирующего блока могут быть выполнены в виде простых в изготовлении переходящих друг в друга пазов. Пазы могут, например, перекрещиваться с возможностью опускания решетчатых накопителей в позиционирующий блок. Через промежутки между стержнями решетки проходят оставшиеся участки позиционирующего блока, которые образуют позиционирующую поверхность.

Боковые стенки выемок в материале простым образом расположены, по существу, параллельно направлению опускания и подъема накопителя заготовок.

Преимущественно стержни накопителя заготовок выполнены с возможностью опускания в позиционирующий блок со всех сторон с боковым зазором от стенок выемок в материале. Эта мера обеспечивает возможность легкого опускания даже сильно покоробленных накопителей заготовок в выемки в материале позиционирующего блока и повторного подъема из них без зажима в позиционирующем блоке.

Накопители заготовок, имеющие, по меньшей мере, одну удерживающую оправку или т.п. с выточкой, могут захватываться посредством захвата для накопителей, по меньшей мере, с одним несущим пальцем. Захват для накопителей берет тогда накопитель заготовок предпочтительным образом за имеющуюся выточку.

Обычно накопитель заготовок, взятый захватом для накопителей, висит на захвате с возможностью незначительного раскачивания. Во избежание раскачивания и в целях надежного удержания в заданном положении захват для накопителей может быть снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным опорным пальцем, фиксирующим накопитель относительно захвата в конструктивно заданном транспортном положении.

Опорный палец целесообразно подпружинен для фиксации накопителя заготовок в заданном транспортном положении и давит на накопитель. За счет этого, с одной стороны, несущий палец тянет за накопитель заготовок, а с другой стороны, опорный палец давит на накопитель, в результате чего последний фиксирован в заданном положении.

При использовании накопителей заготовок, приемные зоны которых снабжены для размещения перфорированных заготовок посадочными элементами в виде оправок, возникает проблема, заключающаяся в том, что положения оправок также изменяются вследствие изменения длины и коробления накопителя заготовок. Заготовки могут быть, тем не менее, уложены на позиционирующий блок точно в заданном положении. Оправки в этом случае расположены во время приподнимания заготовок не по центру отверстий в заготовках, а эксцентрично. Это эксцентричное положение не должно, однако, находиться полностью за пределами сечения отверстия, с тем чтобы заготовки могли центрироваться на оправках. Заготовки не сбрасывают на оправки или не надевают на них с усилием, а осторожно приподнимают от позиционирующей поверхности путем медленного подъема накопителя заготовок. Повреждение заготовок исключено.

Само собой разумеется, вместо накопителей заготовок с оправками могут найти применение также накопители заготовок с так называемыми гнездами. Гнездо расположено при этом в приемной зоне накопителя заготовок и имеет выступающий край, по меньшей мере, частично охватывающий заготовку, так что она в пределах края фиксирована с небольшим зазором относительно него. В гнездах могут быть размещены любые заготовки. В частности, таким образом можно манипулировать заготовками, не имеющими отверстий.

Предпочтительно опорный палец опирается на свободный конец оправки.

Захват для накопителей и захват для заготовок могут быть установлены на портальной загрузочной системе.

В другой форме выполнения используется преимущественно робот, на котором установлены захват для накопителей и захват для заготовок. Также вместо робота могут быть предусмотрены простые манипуляторы.

В качестве робота целесообразно предусмотреть шарнирный робот, на шарнирной руке которого установлена многозахватная головка, содержащая, по меньшей мере, два захвата для заготовок и один захват для накопителей. Кроме того, многозахватная головка может содержать, по меньшей мере, один дополнительный захват для манипулирования поддонами, на которых транспортируются штабели загруженных накопителей заготовок.

Устройство описано ниже в качестве примера с помощью чертежа, на котором изображено:

- фиг. 1 - устройство для автоматической загрузки накопителей, легкоповреждаемыми заготовками;

- фиг.2 - форма выполнения накопителя заготовок на виде сбоку и сверху;

- фиг. 3 - форма выполнения позиционирующего блока на виде сверху и на виде сбоку в разрезе;

- фиг.4 - позиционирующий блок из фиг.3 и накопитель заготовок по фиг.2 (штриховые линии), причем накопитель заготовок опущен в позиционирующий блок;

- фиг. 5 - вид сбоку позиционирующего блока с опущенным накопителем заготовок (штриховые линии) и с заготовками (штрихпунктирные линии) в положении размещения;

- фиг.6 - вид сбоку позиционирующего блока с поднятым накопителем заготовок (штриховые линии) и с заготовками (штрихпунктирные линии), центрированными посредством справок накопителя заготовок;

- фиг.7 - захват для накопителей в разрезе;

- фиг.8 - вид снизу на многозахватную головку.

Согласно чертежу устройство 1 для автоматической за грузки накопителей 2 легкоповреждаемыми заготовками 3 состоит из шарнирного робота 4, с помощью которого можно манипулировать заготовками 3, накопителями 2 заготовок и поддонами 5. Накопители 2 заготовок имеют расположенные в виде решетки преимущественно прямые стержни 6 и лежащие между стержнями 6 свободные промежутки 7. Поддоны 5 служат для транспортировки штабелей 8 пустых или загруженных накопителей, например для укладки штабелей 8 на подающее приспособление Z, которое транспортирует заготовки 3 к установке, выполняющей следующую технологическую операцию. Кроме того, устройство 1 имеет вспомогательную плоскость в виде позиционирующей поверхности 9, на которую с помощью двух захватов 10 и 11 для заготовок укладывают заготовки 3. Пустые накопители 2 заготовок опускают посредством захвата 12 для накопителей из лежащего над позиционирующей поверхностью 9 положения 13 опускания через плоскость позиционирующей поверхности 9 в лежащее под позиционирующей поверхностью 9 положение 14 приема. При этом приемная зона 15 накопителей 2 заготовок лежит ниже плоскости позиционирующей поверхности 9. Заготовки 3 укладывают после опускания накопителей 2 заготовок на позиционирующую поверхность 9. Затем накопитель 2 заготовок поднимают захватом 12 для накопителей из положения 14 приема, причем заготовки 3 приподнимают посредством накопителя 2 от позиционирующей поверхности 9.

Позиционирующая поверхность 9 выполнена на позиционирующем блоке 16, имеющем карманообразные выемки 17 в материале. Эти выемки 17 выполнены в форме переходящих друг в друга пазов, в которые опускают стержни 6 накопителя 2 заготовок. Позиционирующий блок 16 выполнен в данном варианте из пластмассы. Боковые стенки 18, 19, а также 20, 21 выемок 17 в материале расположены, по существу, параллельно направлению опускания и подъема накопителя 2 заготовок.

Стержни 6 накопителя 2 заготовок выполнены с возможностью опускания в позиционирующий блок 16 со всех сторон с боковым зазором А относительно стенок 18, 19, а также 20, 21 выемок 17 в материале.

Использованные в данной форме выполнения накопители заготовок представляют собой решетчатые накопители. Стержни 6 решетки примыкают своими обоими концами к ее поперечно проходящим стержням 6, как это показано на фиг.2.

Карманообразные выемки 17 в материале позиционирующего блока 16 выполнены в форме простых в изготовлении переходящих друг в друга пазов. Пазы могут, например, перекрещиваться с возможностью опускания решетчатых накопителей 2 заготовок в позиционирующий блок 16. Через промежутки 7 между стержнями 6 решетки проходят оставшиеся участки позиционирующего блока 16, которые образуют позиционирующую поверхность 9.

Накопители 2 заготовок имеют в данной форме выполнения удерживающую оправку 22 с выточкой 23, в которую могут входить четыре расположенных со взаимным смещением на 90^o несущих пальца захвата 12 для накопителей. В изображенном на фиг.7 разрезе показаны только два несущих пальца 24, 25. Поскольку удерживающие оправки 22, как и накопители 2, могут покоробиться вследствие переменной тепловой нагрузки и подвержены изменению длины, выточки 23 используемых накопителей заготовок выполнены в виде удлиненных прорезей, как это показано на фиг.2. Несущие пальцы 24, 25 могут тогда без труда входить в такую удлиненную прорезь, если ее положение немного изменилось.

Захват 12 для накопителей снабжен шестью дополнительными опорными пальцами 26, 27, 28, 29, 30, 31, с помощью которых накопители 2 заготовок могут быть фиксированы относительно захвата 12 в конструктивно заданном транспортном положении.

Опорные пальцы 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 нагружены каждый пружиной, из которых на фиг.7 показаны пружины 34, 35 опорных пальцев 27, 31. Благодаря пружинам 34, 35 опорные пальцы 27, 31 давят каждый на накопитель 2 заготовок, так что он фиксирован в заданном транспортном положении.

В данной форме выполнения накопители 2 заготовок предусмотрены с особыми приемными зонами 15 для размещения заготовок 3, имеющих отверстия 36. Приемные зоны 15 имеют для этой цели посадочные элементы 37, 38, 39, 40, 41, 42 в виде оправок. При использовании таких накопителей заготовки могут быть уложены на позиционирующую поверхность 9 точно в заданном положении. За счет поднятия накопителя 2 заготовок отверстия 36, позиционированные сначала эксцентрично оправкам, как это показано на фиг.5 стрелками X1 и Y1, могут смещаться. Они смещаются на оправках в положения Х2 и Y2 по центру, как это показано на фиг.6. Если бы легкоповреждаемые заготовки 3 вместо показанного на фиг. 5 эксцентричного положения без использования позиционирующей поверхности 9 были просто сброшены или с усилием надеты манипулятором на оправки, то они были бы повреждены. Следствием явился бы высокий процент брака.

В данной форме выполнения опорные пальцы 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 опираются на свободные концы соответствующих посадочных элементов 37, 38, 39, 40, 41, 42.

На шарнирной руке робота в данной форме выполнения, как это изображено на фиг. 8, установлена многозахватная головка 43 с четырьмя захватами. При этом речь идет о двух захватах 10, 11 для заготовок, одном захвате 12 для накопителей и одном захвате 5 для поддонов.