ПОВОРОТНЫЙ СТОЛ
ROTARY TABLE

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов в машино- и приборостроении и может найти применение в устройствах транспортных перемещений деталей для автоматической сборки.
Известен делительный стол, состоящий из планшайбы, поддерживающей платы, основания, средств подъема (путем создания воздушной подушки), средств фиксации, средств расположения в требуемом угловом положении и клапана с рукояткой для последовательного приведения этих средств в действие. Средства позиционирования стола включают множество пазов, расположенных в нижней части поддерживающей платы, множество меток на поддерживающей плате и ряд конусообразных поршней, приводимых в действие сжатым воздухом; средства для подъема поддерживающей платы включают каналы подъема, выполненные в основании, механизм направления воздуха в эти каналы, вращающуюся сферу, коаксиально закрепленную в основании на пружине; средства фиксации содержат фиксаторы, коаксиально расположенные с основанием, предназначенные для сцепления с основанием, приводимые в действие поршнями, закрепленными в основании. Устройство приводится в действие при помощи сжатого воздуха, подаваемого компрессором, клапаном, направляющим поочередно сжатый воздух в систему подъема с помощью воздушной подушки, позиционирования и фиксации, и оператором, управляющим клапаном (United States Patent №5862718, B23B 29/24, Jan. 26, 1999).
Быстродействие такого стола ограничено, так как его он включает механические связи между рабочими органами устройства. Механизмы позиционирования и фиксации делительного стола содержат пары трения, а поэтому подвержены износу, что также ограничивает быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является поворотный стол, согласно патенту Российской Федерации №2045382, кл. B23Q 16/02, 1995, содержащий основание, планшайбу, установленные в основании и включающие плунжеры, приводы поворота и подъема планшайбы, датчики управления поворотом и подъемом планшайбы, кинематически связанные с упомянутыми плунжерами, причем плунжер привода поворота установлен с возможностью взаимодействия с регулируемым упором, определяющим угол поворота планшайбы. Стол снабжен жестко связанным с основанием корпусом для размещения датчиков и введенных в корпус штоков с закрепленными экранами, при этом штоки установлены на концах плунжеров, а датчики, с возможностью взаимодействия с экранами, а один из датчиков жестко связан с упомянутым упором.
Недостатком данной конструкции является то, что привод вращения кинематически связан с планшайбой через зубчатую передачу, что предполагает наличие пар трения, а гидро- (пневмо) привод имеет невысокое быстродействие, что будет приводить к снижению быстродействия в процессе эксплуатации.
Техническим результатом заявленного устройства является новая конструкция поворотного стола, автоматически выполняющего поворот на предварительно настроенный угол, повышенного быстродействия, надежности и долговечности.
Технический результат достигается тем, что поворотный стол содержит основание, жестко связанный с ним корпус, планшайбу, жестко связанную с ней муфту, датчики управления поворотом, с возможностью их взаимодействия с экраном, регулируемые упоры, определяющие угол поворота планшайбы, муфту, выполненную в виде верхней и нижней полумуфт с конической рабочей поверхностью, причем верхняя полумуфта жестко связана с планшайбой и установлена на рабочей поверхности корпуса, на которой выполнена кольцевая канавка, соединенная посредством равномерно расположенных в корпусе каналов с кольцевой камерой, выполненной в корпусе, которая соединена с выходом пневмораспределителя, подключающего источник вакуума для фиксации положения верхней полумуфты, а затем источник сжатого воздуха для подъема верхней полумуфты, нижняя полумуфта с закрепленным на ней экраном упруго установлена на цилиндрической направляющей основания, причем на рабочей поверхности нижней полумуфты выполнена кольцевая канавка, сообщающаяся с камерой, выполненной в цилиндрической направляющей основания посредством равномерно расположенных в нижней полумуфте каналов и соединенная с выходом пневмораспределителя, подключающего источник вакуума для включения муфты, а затем источник сжатого воздуха для ее отключения, причем на боковой поверхности нижней полумуфты выполнены встречно направленные лопатки полутурбин, напротив которых в корпусе выполнены два канала, соединенных с выходами пневмораспределителя поворота, подключающего к одному каналу источник сжатого воздуха для поворота нижней полумуфты в прямом направлении и к другому - для поворота в обратном направлении.
Основным функциональным элементом в устройстве является муфта, состоящая из верхней и нижней полумуфт, поверхность контакта которых имеет вид усеченного конуса, что обеспечивает развитую площадь контакта и центрирование верхней полумуфты относительно нижней. Полумуфты размыкаются при подаче сжатого воздуха и соединяются под действием вакуума и пружины. При этом нижняя полумуфта снабжена экраном, взаимодействующим с упорами, положение которых настраивается, тем самым регулируя угол поворота полумуфты. На подвижных упорах установлены датчики угла поворота, подающие сигнал в момент остановки вращения нижней полумуфты упором. Вращение нижней полумуфты осуществляется при воздействии струй сжатого воздуха, подаваемых через каналы, выполненные в корпусе, на лопатки полутурбин, выполненных на боковой поверхности нижней полумуфты. При включенной муфте вращение передается с нижней полумуфты на верхнюю полумуфту и на планшайбу, закрепленную на ней. При отключенной муфте производится возврат нижней полумуфты в исходное положение. Корпус и верхняя полумуфта имеет развитую поверхность соприкосновения. На этой поверхности на корпусе выполнена кольцевая канавка малой глубины, для создания подъемной силы для осуществления подъема на воздушной подушке верхней полумуфты и планшайбы, жестко закрепленной на ней. Воздушная подушка, создаваемая для подъема верхней полумуфты с планшайбой, а также в зазоре между верхней и нижней полумуфтами для их выключения, предполагает малые перемещения, что повышает быстродействие. В предлагаемом поворотном столе нет жестких кинематических связей и пар трения, что является результатом применения только жидкостного трения при совершении рабочих ходов и трения покоя при фиксации конечных положений, достигнутого с помощью применения сжатого воздуха в качестве привода всех перемещений и смазки всех подвижных соединений в устройстве и вакуума в качестве фиксатора конечных положений, что повышает быстродействие, надежность и долговечность поворотного стола. Все пары трения в устройстве заменены аэростатическими опорами с газовой смазкой, что практически исключает силы трения, снижает нагрузку на узлы конструкции.
На фиг.1 представлен общий вид поворотного стола, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1, на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.
Устройство содержит основание 1 (фиг.1), на котором жестко закреплен корпус 2, выполненный в виде полого цилиндра с вырезанным сектором на угол β, имеющий развитую опорную поверхность, на которой установлена муфта, состоящая из верхней 3 и нижней 4 полумуфт с конической рабочей поверхностью. Верхняя полумуфта 3 жестко связана с планшайбой 5 и установлена на развитой рабочей поверхности корпуса 2. На этой поверхности выполнена кольцевая канавка 6 (фиг.2), соединенная посредством равномерно расположенных в корпусе каналов 7 и 8 (фиг.3), с кольцевой камерой 9, выполненной в корпусе, которая соединена с выходом пневмораспределителя 10 подъема и фиксации, подключающего источник вакуума для фиксации положения верхней полумуфты, а затем источник сжатого воздуха для подъема верхней полумуфты. Нижняя полумуфта 4 установлена с зазором, обеспечивающим свободное осевое перемещение, на цилиндрической направляющей 11 основания 1, и поджата пружиной 12. Верхняя часть нижней полумуфты 4 имеет коническую рабочую поверхность, на которой выполнена кольцевая канавка 13, аналогичная кольцевой канавке 6, сообщающаяся с камерой 14, выполненной в цилиндрической направляющей 11 основания посредством равномерно расположенных в нижней полумуфте каналов 15 (фиг.4), соединенной с выходом пневмораспределителя 10 подъема и фиксации, подключающего источник вакуума для включения муфты, а затем источник сжатого воздуха для ее отключения. На боковой поверхности нижней полумуфты 4 выполнены встречно направленные лопатки полутурбин 16 и 17 (фиг.5), напротив которых в корпусе выполнены каналы 18 и 19 под углом к оси корпуса, соединенные с выходами пневмораспределителя 20 поворота, подключающего к одному каналу источник сжатого воздуха для поворота нижней полумуфты в прямом направлении и к другому - для поворота в обратном направлении. На корпусе 1 выполнены направляющие 21, по которым могут передвигаться подвижные упоры 22 и 23 (фиг.5), фиксируемые с помощью винтов 24. Подвижные упоры 22 и 23 взаимодействуют с экраном 25, закрепленным на боковой поверхности нижней полумуфты 4, тем самым ограничивая угол ее поворота. На подвижных упорах 22 и 23 расположены датчики угла поворота 26 и 27, соединенные с элементом задержки 28, который соединен с внешним управляющим устройством через разъем I, пневмораспределителем 10 подъема и фиксации, соединенным с источником сжатого воздуха и с источником вакуума, и пневмораспределителем 20 поворота, соединенным с источником сжатого воздуха.
Устройство работает следующим образом.
В начальном положении нижняя полумуфта находится в таком положении, что экран 25 соприкасается с подвижным упором 23.
1
2
2
1
В рабочем цикле пневмораспределитель 10 подъема и фиксации коммутирует источник вакуума через камеру 14 и каналы 15 и полость в зазоре Δ между верхней 3 и нижней 4 полумуфтами, что вызывает их сцепление под действием подаваемого вакуума и пружины 12. Одновременно через пневмораспределитель 10 подъема и фиксации сжатый воздух подается в кольцевую камеру 9 и через каналы 8 и 7 поступает в зазор Δ, образованный кольцевой канавкой 6, между верхней полумуфтой 3 и корпусом 2, что создает воздушную подушку в зазоре Δ, подъем верхней полумуфты 3 с планшайбой 5 и возможность ее свободного вращения. Через промежуток времени t, формируемый элементом задержки 28, через пневмораспределитель 20 поворота сжатый воздух подается в канал 19 (фиг.5) и, воздействуя на лопатки полутурбины 17, начинает вращать нижнюю полумуфту 4 до момента соприкосновения экрана 25, закрепленного на ней, с подвижным упором 22 и датчиком 26, закрепленным на нем. Это позволяет выполнять поворот на требуемый угол α. Датчик 26 подает сигнал на элемент задержки 28, который подает команду пневмораспределителю 10 подъема и фиксации переключиться в другое положение.
2
1
2
В этом положении пневмораспределителя 10 подъема и фиксации вакуум подается в зазор Δ между корпусом 2 и верхней полумуфтой 3 через кольцевую камеру 9 и систему каналов 7 и 8. Это вызывает опускание верхней полумуфты 3 на корпус 2 и фиксацию положения последней с помощью вакуума. А в зазор Δ между полумуфтами 3 и 4 через пневмораспределитель 10 подъема и фиксации, каналы 15 и камеру 14 и подается сжатый воздух, что вызывает образование воздушной подушки между полумуфтами 3 и 4, их расцепление и сжатие пружины 12. Через момент времени t элемент задержки 28 подает команду пневмораспределителю 20 поворота, который коммутирует источник сжатого воздуха и канал 18, истекая из которого воздух воздействует на лопатки полутурбины 16, приводя в обратное вращение нижнюю полумуфту 4 до соприкосновения экрана 25 с подвижным упором 23 и датчиком угла поворота 27, возвращая нижнюю полумуфту 4 в исходное положение. Датчик угла поворота 27 подаст сигнал окончания поворота на элемент задержки 28. Следующий поворот будет выполнен при подаче на элемент задержки 28 соответствующего сигнала от внешнего устройства управления (кнопки оператора или контроллера) через разъем I, потом цикл повторяется.
Использование в поворотном столе энергии сжатого воздуха позволяет сократить количество холостых ходов, а также величину перемещений подвижных частей, увеличив быстродействие устройства. Воздух в предлагаемом поворотном столе используется также в качестве смазки всех подвижных соединений, создавая аэростатические опоры, что исключает сухое трение и повышает долговечность устройства.