УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЗАГОТОВОК В ТВЕРДО-ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции захватных, загрузочных и ориентирующих устройств роботов-манипуляторов и может быть использовано, преимущественно, в автоматических линиях кузнечно-штамповочного и литейного производства, применительно к процессам тиксоштамповки и тиксолитья, для поштучного переноса заготовок из композиционных материалов в твердо-жидком состоянии.
На современном этапе из уровня техники известны несколько аналогов заявленного устройства для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии. Заготовки достаточно большой массы (несколько килограмм) можно переносить обычными пальцевыми схватами без потери устойчивости и геометрии заготовки. Заготовки небольшой массы возможно перемещать в специальных контейнерах с откидным или отодвигаемым дном, контейнеры в свою очередь также переносятся обычным пальцевым захватом. Контейнеры как указано в данной публикации могут изготавливаться как из металлического, так и из керамического материала (учебное пособие «Производство изделий из металла в твердожидком состоянии. Новые промышленные технологии», Б.И.Семенов, К.М.Куштаров, Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2012 - 223 стр.).
К недостаткам данных конструкций, в случае переноса заготовок большой массы, стоит отнести большие потери тепла из-за непосредственного контакта всех поверхностей с окружающей средой, а также требование по изолированию механизма захвата от воздействия тепловой и лучистой энергии от заготовки. В случае транспортировки заготовок небольшой массы к недостаткам следует отнести необходимость дополнительного оснащения робота - манипулятора дополнительным механизмом для отделения дна от контейнера либо дополнительного робота манипулятора, который осуществлял бы эту функцию. Также в случае использования керамического контейнера существует риск разрушения хрупкого контейнера вследствие возможного трещинообразования из-за постоянного непосредственного контакта с захватом манипулятора и неосторожным контактом с находящимися в окружении предметами во время наладки либо работы оборудования.
Наиболее близким решением к заявленному по технической сути и решаемой задаче является устройство для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии, включающее робот-манипулятор, с установленным на нем исполнительным узлом, выполненным в виде керамической лодочки, открытой с одного из торцов. Указанный исполнительный механизм удерживается со стороны закрытого торца специальной металлоконструкцией присоединенной к роботу - манипулятору (журнал «Cast Metal & Diecasting Times», №10/11, 2009, стр.34, 36).
Недостатками известного устройства является ориентированность его исполнительного узла для захвата заготовки лишь из горизонтальной индукционной печи, ввиду отсутствия возможности непосредственного захвата заготовки из печей с другими конструкциями, а также не достаточно надежная фиксация заготовки в исполнительным узле.
Задачей, на решение которой была направлена заявленная полезная модель, было создание унифицированного под различный тип производства устройства, предназначенного для извлечения и перемещения нагретых до температуры содержания твердой фазы около 40-60 процентов в индукционном прецизионном нагревателе заготовок в твердо-жидком состоянии, а также для помещения их в приемник камеры прессования машин для тиксолитья или полость штамповой оснастки кузнечного пресса при тиксоштамповке.
Предлагаемая полезная модель позволяет устранить недостатки упомянутых выше прототипов. Таким образом, техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение наибольшей производительности оборудования и унификация под различный вид производства, а также обеспечение наиболее надежного захвата заготовки.
Указанный технический результат достигается посредством того, что устройство для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии включает корпус, с установленными на нем роботом - манипулятором и исполнительным узлом при этом, согласно полезной модели, исполнительный узел выполнен в виде пневматического захвата с параллельным раскрытием с возможностью охвата заготовки по ее периметру.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 показан общий вид в изометрии конструкция устройства для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии;
- на фиг.2 - исполнительный узел в изометрии;
- на фиг.3, 4 - полусзваты исполнительного узла в изометрии.
Устройство для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии включает робот - манипулятор 1, с установленной на нем муфтой 2, соединенной с манипулятором 1 посредством резьбового соединения 3, и исполнительным узлом 4. Исполнительный узел 4 выполнен в виде пневматического захвата 5 с параллельным раскрытием с возможностью охвата заготовки по ее периметру.
Вид промышленного робота - манипулятора 1 выбирают в зависимости от типа, условий производства и максимальной массы перемещаемой заготовки. Вид пневматического захвата 5 выбирают в зависимости от типа, условий производства и максимальной массы и габаритов заготовки.
В предпочтительном варианте изготовления исполнительный узел 4 представляет собой два продольных полусхвата 6 в виде половинок лодочки, совмещение которых происходит посредством использования пневматического захвата 5 с параллельным раскрытием. Полусхваты 6 подсоединены к захвату 5 сварными крепежными таврами 7. Крепление выполнено резьбовыми соединениями 8. Крепление полусхватов 6 к таврам 7 обеспечивается с помощью прижимных планок 9 и резьбовых соединений 10. К полусхватам 6 резьбовым соединением 11 присоединены полуфланцы 12.
Указанные полусхваты 6 исполнительного узла 4 могут быть выполнены в виде сварной металлоконструкции. Все составляющие конструкции предпочтительно изготавливаются из листов Ст3 горячекатаных ГОСТ 16523-89 толщиной 2-4 мм, что обеспечивает доступность используемого материала на рынке сырья и простоту в изготовлении из-за несложной геометрии и отсутствия строгих требований к материалу. Это позволяет упростить ремонт, снизить стоимость на изготовление заявленного устройства, с легкостью заменять какой-либо элемент конструкции, либо конструкцию в целом, а также использовать детали различных размеров, в зависимости от геометрии поковки или габаритов используемого оборудования.
Каждый из полусхватов 6 исполнительного узла 4 он состоит из контейнера 13, изготовленного из гибкого листа, к которому привариваются крышки 14, 15, пластина 16 и для жесткости конструкции - ребра жесткости 17, 18.
В случае переноса тяжелых заготовок посредством исполнительного узла 4, выполненного в виде сварной металлоконструкции, была решена проблема окисления поверхности заготовки и тепловых потерь (подстывания) в окружающую среду. Изоляция заготовки от окружающей среды осуществляется путем нанесения на внутреннюю поверхность контейнеров 13 керамических либо силикатных огнеупорных клеев. Керамические клеи выдерживают нагрузки в температурных интервалах до 1200 градусов, силикатные до 1600 градусов. Затвердевший клей характеризуется пределом прочности при сжатии 30-40 МПа, высокой термической стойкостью, низким коэффициентом линейного термического расширения, не оказывает химического воздействия на металл при контакте. Средняя рыночная стоимость данного клея в несколько раз ниже изготовления или механообработки керамического изделия. Также начальная текучесть клея позволяет заполнять полости любой формы. Таким образом, полость контейнера 13 заливается огнеупорным клеем, в следствии чего формируется изоляционная вставка.
Конструкция предлагаемого устройства состоит из легко взаимозаменяемых элементов, позволяя перемещать заготовки различной длины, различного диаметра и различной массы, ограничивая возможность использования лишь грузоподъемностью выбранного робота - манипулятора.
Заявленное устройство работает следующим образом.
При работе совместно с вертикальным индуктором, нагретая заготовка выходит из индукционной печи на керамическом пьедестале, робот - манипулятор 1 позиционирует исполнительный узел 4 таким образом, чтобы его продольная ось совпала с продольной осью заготовки, далее посредством смыкания полусхватов 6 пневматического захвата 5 с параллельным раскрытием полуфланцы 12 захватывают пьедестал с заготовкой. Таким образом, заготовка устойчиво размещается в полости исполнительного узла 4. Далее заготовка перемещается к питателю машины для тиксолитья или штамповой оснастке пресса, захвата 5 с параллельным раскрытием размыкается и заготовка попадает в рабочую полость машины, где происходит дальнейшая реализация заготовки.
При использовании горизонтального индукционного нагревателя заготовка захватывается посредством введения ее из выходного лотка горизонтального индуктора в отверстие, образующееся при смыкании полуфланцев 12. Таким образом, заготовка устойчиво размещается в полости исполнительного механизма. Далее робот - манипулятор перемещает заготовку к питателю машины для тиксолитья или штамповой оснастке пресса, пальцы захвата с параллельным раскрытием 5 размыкаются и заготовка попадает в рабочую полость машины, где происходит дальнейшая реализация заготовки.
Конструкция заявленной полезной модели позволяет унифицировать предлагаемый исполнительный узел, как под вертикальный, так и под горизонтальный индукционный нагреватель, что в итоге позволяет увеличить производительность процесса в целом.
Надежность захвата заготовки обеспечивается ее контактом с каркасами исполнительного узла по трем поверхностям (два торца и половина цилиндрической поверхности).
Таким образом, предлагаемое устройство для перемещения заготовок в твердо-жидком состоянии обеспечивает выполнение указанного технического результата, а именно - увеличение производительности оборудования, унифицированности его под различный вид производства, обеспечение наиболее надежного захвата заготовки.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для получения слитков из композиционных материалов;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.