ПОВОРОТНЫЙ СТОЛ

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов в машино- и приборостроении и может найти применение в устройствах транспортных перемещений деталей при автоматической сборке или сортировке массивных деталей.
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 №5,862,718, B23B 29/24, jan. 26, 1999).
Механизмы позиционирования и фиксации такого делительного стола допускают остановку только в механически предопределенных позициях, что затрудняет его переналадку. Сложная конструкция со значительным количеством пар трения, подверженных износу, приводит к низкому быстродействию.
Близким по технической сущности 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 необходимость выполнения аппаратной переналадки при повороте на угол, отличный от предыдущего. А сам поворот можно выполнять только на угол, кратный шагу зубцов передачи рейка-шестерня между приводом поворота и планшайбой. Отсутствие возможности плавного разгона и торможения будет приводить к ударам в процессе работы, которые можно уменьшить только с помощью снижения общего быстродействия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является поворотный стол, согласно патенту Российской Федерации №2376123, кл. B23Q 16/10, 2008, содержащий 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, муфта которого выполнена 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.
Недостатком данной конструкции является то, что поворот возможен только на один угол, предварительно настроенный при помощи упоров. Для поворота на угол, отличный от предыдущего, необходимо выполнять переналадку с переустановкой упоров. Поэтому, при последовательном выполнении ряда поворотов, ошибка настройки упоров будет накапливаться, что приводит к снижению точности позиционирования.
Техническим результатом заявленного устройства является новая конструкция поворотного стола, автоматически выполняющего поворот на произвольный программно-заданный угол, обеспечивающего повышенную точность позиционирования.
Технический результат достигается тем, что в поворотном столе, содержащем поворотную планшайбу, жестко связанную с верхней полумуфтой, установленной на рабочей поверхности корпуса, на которой выполнены кольцевые канавки, соединенные посредством равномерно расположенных в корпусе каналов с кольцевой камерой, выполненной в
корпусе и имеющей возможность соединения с выходами управляемого пневмораспределителя подъема и фиксации верхней полумуфты для подключения источника вакуума или источника сжатого воздуха, при этом верхняя полумуфта жестко связана с ротором турбинного привода, лопатки которого расположены напротив двух каналов, выполненных в боковой поверхности корпуса с возможностью соединения с выходами управляемого пневмораспределителя поворота верхней полумуфты для подключения к источнику сжатого воздуха одного из каналов для поворота верхней полумуфты в прямом направлении или другого канала - для ее поворота в обратном направлении, и датчик угла поворота состоящий из подвижной и неподвижной частей, причем подвижная часть жестко связана с верхней полумуфтой, а неподвижная часть закреплена напротив нее в корпусе и соединена с блоком управления переключением упомянутых пневмораспределителей.
Одним из основных элементов в устройстве является бесконтактный датчик угла поворота, состоящий из подвижной и неподвижной частей. Он позволяет блоку управления получать информацию о текущем угловом положении планшайбы поворотного стола, ее скорости и ускорении. Блок управления определяет моменты времени, в которые необходимо переключать пневмораспределители, отвечающие за фиксацию/расфиксацию (подъем) планшайбы и ее разгон/торможение, для того чтобы обеспечить поворот на программно-заданный угол. По окончании поворота отклонение фактически выполненного угла поворота от заданного определяется точностью датчика и не накапливается при выполнении последующих поворотов, что повышает точность позиционирования планшайбы поворотного стола.
На фиг. 1 представлен общий вид поворотного стола, на фиг 2 - корпус поворотного стола, на фиг 3 - разрез А-А на фиг 2, на фиг 4 - разрез Б-Б на фиг 2, на фиг 5 - разрез В-В на фиг 3, на фиг 6 - выносной элемент А на фиг 5, на фиг 7 - выносной элемент Б на фиг 5.
Устройство содержит корпус 1 (фиг. 1), выполненный в виде полого цилиндра с окном в боковой части и с дном, имеющий рабочую поверхность, на которой установлена верхняя полумуфта 2 с возможностью вращения и перемещения в вертикальном направлении. Она жестко связана с поворотной планшайбой 3 и ротором 4 турбинного привода, на боковой поверхности которого расположены лопатки 5. Поворотный стол снабжен датчиком угла поворота, состоящим из подвижной 6 и неподвижной 7 частей. Подвижная часть 6 датчика угла поворота - магнитное кольцо, жестко закрепленное в кольцах 8 из немагнитного материала в нижней части ротора 4 турбинного привода, и таким образом, жестко связанная и с верхней полумуфтой 2. Неподвижная часть 7 датчика угла поворота - сенсор, закреплен в окне корпуса 1 напротив магнитного кольца 6. На рабочей поверхности корпуса 1 выполнены кольцевые канавки 9 (фиг. 5) соединенные посредством равномерно расположенных в корпусе 1 каналов 10 к 11 (фиг. 3, 6 и 7), с кольцевой камерой 12 (фиг. 1 и 2), выполненной в корпусе 1 и закрытой снаружи кольцом 13. Кольцевая камера 12 соединена с выходом пневмораспределителя 14 подъема и фиксации для подключения источника вакуума для фиксации положения подвижной части (состоящей из верхней полумуфты 2, планшайбы 3, ротора 4 турбинного привода, подвижной части 6 датчика угла поворота и колец 8) устройства, и источника сжатого воздуха для подъема (разъединения) подвижной части относительно неподвижной (состоящей из корпуса 1 и неподвижной части 7 датчика) части. На внутренней (цилиндрической) поверхности корпуса 1 выполнена кольцевая канавка 15 (фиг. 2, 5 и 6), соединенная каналами 76 и 11 с кольцевой камерой 12 и, через нее, с пневморас-пределителем 14 подъема и фиксации для подключения источника сжатого воздуха для создания аэростатической опоры между подвижной и неподвижной частями устройства. Напротив лопаток 5 ротора 4 турбинного привода в боковой поверхности корпуса 1 выполнены каналы 17 и 18 (фиг. 4), соединенные с выходами пневмораспределителя 19 поворота для подключения к одному каналу источника сжатого воздуха для поворота подвижной части устройства в прямом направлении и к другому - для ее поворота в обратном направлении. Неподвижная часть 7 датчика угла поворота подключена к блоку 20 управления, который, в свою очередь, подключен к внешнему управляющему устройству через разъем I, к пневмораспределителю 14 подъема и фиксации и к пневмораспределителю 17 поворота. Блок 20 управления состоит из микропроцессора 21 и усилителя напряжения 22 (устройства сопряжения).
Устройство работает следующим образом.
2
В начальном положении верхняя полумуфта 2 находится в нижнем (опущенном) положении. В рабочем цикле блок 20 управления формирует управляющее воздействие на пневмораспределитель 14 подъема и фиксации, в следствии чего он подключает источник сжатого воздуха к устройству. Воздух начинает поступать через камеру 12, каналы 10, 11 и канавку 9 в зазор между плоскими поверхностями корпуса 1 и верхней полумуфты 2, что создает воздушную прослойку между ними и вызывает подъем последней. Плоская поверхность между ними имеет большую площадь, поэтому создаваемая аэростатическая опора имеет высокую нагрузочную способность (примерно 1 кг на 1 см поверхности). Перемещения при этом незначительные: зазор между полумуфтами составляет 0,05…0,12 мм, а его создание занимает 0,1…0,2 с, что положительно сказывается на быстродействии устройства. Одновременно сжатый воздух поступает из камеры 12 через канал 16 и кольцевую канавку 15 в зазор между цилиндрическими частями корпуса 1 и верхней полумуфтой 2, создавая аэростатический подшипник между ними. За счет этого исключается жесткая кинематическая связь между подвижными и неподвижными элементами конструкции, сила трения становится незначительной. Одновременно с этим через пневмораспределитель 19 поворота сжатый воздух поступает в канал 17, струя сжатого воздуха воздействует на лопатки 5 ротора 4 турбинного привода, вызывая поворот подвижной части поворотного стола. Во время поворота информация о текущем положении поступает от датчика 7 в блок 20 управления. В нем происходит анализ текущего положения, скорости, ускорения подвижной части поворотного стола и определяется момент времени, когда необходимо включить торможение таким образом, чтобы остановка планшайбы произошла в заданном положении (произошел поворот на программно-заданный угол). Когда этот момент настает, блок 20 управления подает сигнал пневмораспределителю 19 на переключение. Поток сжатого воздуха перенаправляется от канала 17 к оппозитно направленному каналу 18. Струя сжатого воздуха, истекающая из него, воздействует на лопатки 5 ротора 4 турбинного привода, вызывая торможение ранее разогнанной подвижной части поворотного стола. Блок 20 управления в это время продолжает анализировать информацию, поступающую от датчика 7, вычисляя текущую скорость, ускорение подвижной части и определяет момент времени, когда необходимо остановить вращение, чтобы фиксация подвижной части устройства произошла в заданном положении. В этот момент устройство 20 управления подает сигнал на пневмораспределитель 14 подъема и фиксации, который коммутирует источник вакуума с зазорами между корпусом 7 и верхней полумуфтой 2 через систему каналов 12, 11, 10, 16 и канавок 9, 15. Это приводит к исчезновению воздушной прослойки между подвижной и неподвижной частями конструкции и их взаимной фиксации с помощью вакуумного захвата, возникающего между корпусом 7 и верхней полумуфтой 2. Блок 20 управления, при необходимости, переключает пневмораспределитель 19 поворота в исходное положение, затем цикл повторяется. Если необходимо поменять направление поворота, то блок 20 управления подает команды на пневмораспределитель 19 поворота в обратной последовательности. Это возможно благодаря осесимметричной конструкции ротора турбинного привода.
Использование в поворотном столе датчика угла поворота позволяет выполнять поворот на произвольный программно-заданный угол в требуемом направлении, исключая необходимость переналадки, повышая тем самым точность позиционирования.