ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к автоматизации производственных процессов и может найти применение в устройствах для автоматического захвата и подачи деталей в рабочую зону технологических машин.
Известен пневматический вихревой схват, включающий корпус с центральным каналом, соединенным посредством выполненного в корпусе тангенциального канала с источником рабочей среды, с образованием в кольцевой камере вихревого потока и его последующей подачей в вакуумную камеру, обеспечивая, вакуумный захват плоских деталей (А.с. СССР №1763176 М. Кл. В25J 15/06, 1992).
Недостатком указанного устройства является ограничение технологических возможностей. При смещении детали с размерами, соизмеримыми с размерами захватного устройства, захватывание детали невозможно, а также невозможен захват детали при больших осевых смещениях детали относительно захватного устройства.
Наиболее близким из известных технических решений является устройство, содержащее цилиндрический полый корпус с установленным стаканом корпуса, соосно с которым установлены вращаемая ориентирующая втулка и цилиндрический стакан. Причем по наружной цилиндрической поверхности стакана корпуса образована кольцевая камера нагнетания. Внутренней цилиндрической поверхностью стакана и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки образована кольцевая вихревая камера. Кольцевая камера нагнетания и кольцевая вихревая камера соединены тангенциальными каналами. Внутренней поверхностью вращаемой ориентирующей втулки и наружной поверхностью цилиндрического стакана образован кольцевой канал. Цилиндрический стакан образует дополнительную камеру нагнетания и выполнен с соплами, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала (Ru №2179504 М. Кл. В25J 15/06, 2002).
Недостатком данного устройства является невысокая надежность захватывания, обусловленная конструкцией кольцевой вихревой камеры с вращающейся ориентирующей втулкой, которая не позволяет совершить центрирование детали относительно устройства, а следовательно и захват при больших смещениях захватываемой детали, что снижает технологические возможности захватного устройства.
Важнейшей задачей данной полезной модели является создание новой конструкции пневматического захватного устройства, обеспечивающей новый способ совмещения геометрических центров захватываемой детали и захватного устройства при больших смещениях.
Техническим результатом заявленного устройства является расширение технологических возможностей пневматического захватного устройства за обеспечения захвата детали при ее больших смещениях относительно захватного устройства, и как следствие увеличение надежности захвата.
Технический результат достигается тем, что в пневматическом захватном устройстве, содержащем полый корпус с питающими каналами и выходными отверстиями, кольцевую камеру нагнетания и кольцевую вихревую камеру, соединенные тангенциальными каналами, и кольцевой канал, причем полый корпус выполнен цилиндрическим, с установленным внутри него стаканом корпуса и соосной с ним вращаемой ориентирующей втулкой и цилиндрическим стаканом, закрепленным относительно цилиндрического полого корпуса с подводом сжатого воздуха через питающий канал, при этом кольцевая камера нагнетания образована по наружной цилиндрической поверхности стакана корпуса, кольцевая вихревая камера образована внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки, кольцевой канал образован внутренней поверхностью вращаемой ориентирующей втулки и наружной поверхностью цилиндрического стакана, причем цилиндрический стакан образует дополнительную камеру нагнетания и выполнен с соплами, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала и отвода сжатого воздуха в верхнюю часть кольцевого канала и далее через выходные отверстия в атмосферу, а нижние торцевые поверхности стакана корпуса, вращаемой ориентирующей втулки и цилиндрического стакана образуют рабочую поверхность устройства, вращаемая ориентирующая втулка установлена с возможностью плоскопараллельного перемещения относительно центральной оси, в нижней торцевой поверхности цилиндрического стакана выполнено сквозное осевое сопло с возможностью подвода к нему через установленную в полости цилиндрического стакана питающую трубку сжатого воздуха, воздействующего на внутреннюю поверхность детали и обеспечивающего ее предварительное центрирование относительно оси захватного устройства, при этом устройство снабжено пневматическим переключателем, один из выходов которого соединен с питающей трубкой, а другой - с питающими каналами камер нагнетания, для обеспечения поочередной подачи сжатого воздуха к сквозному соплу и камерам нагнетания.
Создание конструкции пневматического захватного устройства обеспечивает направленную струю сжатого воздуха, формируемую осевым соплом, выполненным в нижней торцевой поверхности цилиндрического стакана, осуществляющим предварительное центрирование захватываемой детали, и обеспечивает ее захват при больших осевых смещениях относительно оси захватного устройства, и как следствие значительное повышение надежности захватывания.
На Фиг.1 представлено предлагаемое пневматическое захватное устройство, на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1., Фиг.3 - диаграмма коммутации пневматическим переключателем источника сжатого воздуха с питающей трубкой (Рс давление питания осевого сопла) и камерами нагнетания (Рн давление питания камер нагнетания), Фиг.4 - момент начала процесса центрирования. Фиг.5 - момент совмещения осей захватываемой детали и захватного устройства, Фиг.6 - момент захвата детали, Фиг.7 - распределение давления сжатого воздуха на внутренней поверхности захватываемой детали в момент начала центрирования, Фиг.8 - распределение давления сжатого воздуха на внутренней поверхности захватываемой детали в момент совмещения ее оси с осью захватного устройства, Фиг.9 - распределение давления сжатого воздуха по внешней поверхности захватываемой детали в момент ее захватывания.
Пневматическое захватное устройство (Фиг 1, 2) состоит из полого корпуса 1, выполненного цилиндрическим, внутри которого установлен стакан корпуса 2, по наружной цилиндрической поверхности которого образована кольцевая камера нагнетания 3, имеющая питающий канал 4. Соосно стакану корпуса 2 установлена вращаемая ориентирующая втулка 5 с возможностью плоскопараллельного перемещения относительно центральной оси, посредством шариковых опор качения 6 и 7, установленных по торцевым поверхностям вращаемой ориентирующей втулки 5 и внутренним торцевым поверхностям стакана корпуса 2 и цилиндрического полого корпуса 1, что обеспечивает поочередное перемещение вращаемой ориентирующей втулки 5 вокруг оси, образуя пневматические клинья в кольцевой вихревой камере 8, что увеличивает скорость вращения вращаемой ориентирующей втулки 5. Соосно стакану корпуса 2 также установлен цилиндрический стакан 10, закрепленный относительно цилиндрического полого корпуса 1 (Фиг.1, 2). Кольцевая вихревая камера 8 образована внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса 2 и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки 5 и соединена с кольцевой камерой нагнетания 3 тангенциальными каналами 9, создающими в кольцевой вихревой камере 8 вращающийся поток воздуха, под действием трения которого о наружную цилиндрическую поверхность вращаемой ориентирующей втулки 5 обеспечивается ее вращательное движение. Кольцевой канал 12 образован внутренней цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки 5 и наружной поверхностью цилиндрического стакана 10 и формирует направленный вихревой поток, обеспечивающий силу захватывания, направленную на совмещение осей захватываемой детали 13 и захватного устройства.
Цилиндрический стакан 10, образует дополнительную камеру нагнетания 11 и выполнен с соплами 14, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 12 и отвода сжатого воздуха в верхнюю часть кольцевого канала и далее через выходные отверстия 15, выполненные в цилиндрическом полом корпусе 1, в атмосферу, что обеспечивает создание дополнительной величины вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 12, тем самым увеличивая силу захватывания. Цилиндрический стакан 10 закреплен относительно цилиндрического полого корпуса 1 с подводом сжатого воздуха через питающий канал 16. При этом нижние торцевые поверхности стакана корпуса 2, вращаемой ориентирующей втулки 5 и цилиндрического стакана 10 образуют рабочую поверхность устройства.
В полости цилиндрического стакана установлена питающая трубка 17, осуществляющая подвод сжатого воздуха к выполненному в нижней торцевой поверхности цилиндрического стакана осевому соплу 18, для формирования струй сжатого воздуха, воздействующих на внутреннюю поверхность детали и обеспечивающих ее предварительное центрирование относительно оси захватного устройства, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей с малыми рабочими поверхностями и, как следствие, повышается надежность процесса захватывания.
Устройство снабжено пневматическим переключателем 19, один из выходов которого соединен с питающей трубкой 17, а другой - с питающими каналами камер нагнетания 3 и 11, для обеспечения поочередной подачи сжатого воздуха к осевому соплу 18 и камерам нагнетания 3 и 11.
Пневматическое захватное устройство работает следующим образом.
1
В исходный момент времени захватываемая деталь лежит на поверхности, геометрический центр захватываемой детали 13 и осевое сопло 18 имеют смещение Δ (Фиг.4). При подаче сжатого воздуха в питающую трубку 17, через пневматический переключатель 19, из осевого сопла 18 выходит воздушная струя (Фиг.4). При ударе о поверхность происходит растекание воздушной струи по этой поверхности, осуществляющее воздействие образованных растекающих струй сжатого воздуха на внутреннюю поверхность захватываемой детали. Поскольку при смещении геометрического центра захватываемой детали и осевого сопла 18 на величину Δ (Фиг.4), силовое воздействие струй сжатого воздуха на внутреннюю поверхность захватываемой детали неравномерно (Фиг.7), то возникающая равнодействующая сила R (Фиг.4, 7), направленная в сторону совмещения геометрической оси захватываемой детали 13 и осевого сопла 18, а следовательно уменьшения смещения Δ, что расширяет технологические возможности захватного устройства, и как следствие повышает надежность захватывания. По истечению времени t (Фиг.3) силовое воздействие струй сжатого воздуха на внутреннюю поверхность детали 13 выравнивается (Фиг.8), равнодействующая R становиться равной нулю (Фиг.5, 8), а следовательно и смещение Δ становится близким к нулю (Фиг.5), что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей. Далее происходит срабатывание пневматического переключателя 19, коммутирующего подачу сжатого воздуха от питающей трубки 17 к кольцевой камере нагнетания 3 и далее, посредством тангенциальных каналов 9, в кольцевую вихревую камеру 8, образованную наружной цилиндрической поверхностью ориентирующей втулки 5 и внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса 2, воздух, ударяясь о наружные стенки кольцевой вихревой камеры 8, раскручивается в ней, образуя вращающуюся струю сжатого воздуха, за счет трения которой о наружную цилиндрическую поверхность ориентирующей втулки 5, обеспечивается ее вращение относительно центральной оси (Фиг.1, 2).
При вращении ориентирующей втулки 5 за счет сил трения между внутренней цилиндрической поверхностью этой втулки и воздухом в кольцевом канале 12 формируется направленный вихревой поток, захватывающий деталь 13, показано на (Фиг.6, 9). При захвате деталей с малыми рабочими поверхностями, например кольца тороидальной формы, формируется усилие захвата, приложенное к захватываемой детали 13, направленное на окончательное совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства.
Одновременно с подачей потока сжатого воздуха в кольцевую камеру нагнетания 3, сжатый воздух при помощи питающего канала 16 подается в дополнительную камеру нагнетания 11 и далее посредством сопел 14 поток сжатого воздуха попадает с высокой скоростью в кольцевой канал 12 и через отверстия 15 в атмосферу. В силу неразрывности воздушной среды за счет захвата частиц воздуха из нижней части кольцевого канала 12 струями воздуха, истекающими из сопел 14, в нижней части кольцевого канала 12 создается дополнительная величина разряжения, обеспечивающая увеличение усилия захвата.
Под действием усилия захвата, направленного на окончательное совмещение осей захватываемой детали 13 и осевого сопла 18, а так же за счет дополнительного разряжения воздуха в нижней части кольцевого канала 12 происходит захват детали.
Таким образом, пневматическое захватное устройство новой конструкции, обеспечивает предварительное центрирование захватываемой детали относительно захватного устройства путем подвода к осевому соплу, выполненному в нижней торцевой поверхности цилиндрического стакана, сжатого воздуха, посредством установленной в полости цилиндрического стакана питающей трубки, что расширяет его технологические возможности за счет обеспечения захватывания детали при больших осевых смещениях и, как следствие, повышает надежность захватывания.