Вакуумно-пневматический захват с функцией сепарации материалов для работы с листовым материалом

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для перекладки, а именно к устройствам для работы с листовыми материалами, и может быть использована для работы с листовыми материалами, имеющими вакуумную проницаемость.
Уровень техники
Из уровня техники известно захватное устройство для листовых деталей (см. [1] RU 2573366 C1, МПК B65H 3/00, опубл. 20.01.2016), состоящее из соединенного с источником разрежения чашеобразного корпуса, который разделен внутренней перегородкой на центральную и периферийную кольцевую камеры, и элементов механической фиксации деталей, при этом рабочая зона центральной камеры перекрыта вогнутой сеточной перегородкой, ограничивающей деформацию захватываемой детали, а элементы механического захвата деталей представляют собой систему игл, которые закреплены на поверхности кольца, разделяющего рабочие зоны центральной и периферийной камер, и расположены в плоскостях радиальных сечений корпуса с наклоном в направлении его краев.
Недостатком данного технического решения является отсутствие технической возможности для работы с листовым плитным материалом различных толщин и декоров. Также требуются существенные доработки для обеспечения возможности выравнивания геометрического положения листов в процессе роботизированной перекладки.
Из уровня техники известен вакуумный поверхностный захват, работающий от сжатого воздуха (см. [2] ES 2394666 T3, МПК B65G 47/91, опубл. 04.02.2013). Данное техническое решение не предназначено для работы с большими габаритами листовых материалов (более 1.5 метров в длину и более 1 метра в ширину), также не имеет технической возможности для работы с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.
Из уровня техники известны захваты разной конструкции (с бортиками, кромками, манжетами и т.д.) и разного действия вакуумных систем. Например, см.: [3] RU 2050255 С1, МПК B25J 15/04, опубл. 20.12.1995; [4] SU 1812121 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 30.04.1993; [5] US 2007187965 А1, МПК B25J 15/06, опубл. 16.08.2007; [6] JP 2000296489 A, МПК B25J 15/06, опубл. 24.10.2000. Известен вакуумный захват (см. [7] US 2015015013 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 15.01.2015) с зоной дросселирования всасывания обрабатываемой детали. Указанные технические решения имеют узкое ограничение по размерам рабочих деталей.
Из уровня техники известны вакуумные захваты, выполненные с возможностью установки на манипуляторах см. [8] US 2001045755 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 29.11.2001; [9] WO 2020056437A1, МПК B25J 15/06, опубл. 26.03.2020; [10] WO 2021119698 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 24.06.2021.
Из уровня техники известен вакуумный захват [11] WO 2020056438 A1, МПК B25J 15/00, опубл. 26.03.2020, содержащий опорную часть, по меньшей мере, один опорный элемент и множество первых всасывающих элементов. Вакуумный захват установлен на промышленном манипуляторе.
У всех указанных аналогов есть один общий недостаток, они не имеют технической возможности для работы с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.
Сущность полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является создание устройства, позволяющего обеспечить работы с листовыми материалами различной толщины (от 3 до 50 мм) и различной текстуры, а также обеспечить работу с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается с помощью вакуумно-пневматического захвата, содержащего металлическую раму, в центральной части которой расположен фланец с возможностью болтового соединения с промышленным манипулятором, на вершинах перекрестия рамы установлены механизмы для отгибания краев листового материала каждый из которых содержит вакуумную присоску, полость которой соединена с вакуумным каналом эжектора пневматического блока, установленного по центральной оси рамы, при этом по центральной оси также установлен блок управления, при этом в центральной части вакуумной присоски выполнен контур сепарации пористых изделий с возможностью сепарации проницаемого материала, соединенный через пропорциональный клапан с пневматическим блоком, при этом механизм для отгибания краев состоит из шарнирной опоры, закрепленной на раме через ось, к шарнирной опоре, при помощи болтов, закреплена металлическая конструкция, на которой есть фланец для пневматического цилиндра, закрепленного на шарнирном кронштейне, на конце металлической конструкции установлен шарнир для линейного перемещения, на котором при помощи винтов, закреплен кронштейн, который соединен с серьгой возвратной пружиной, а на кронштейн установлена вакуумная присоска с контуром сепарации.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - Общий вид устройства на промышленном манипуляторе.
Фиг. 2 - Общий вид устройства.
Фиг. 3 - Пневматическая схема.
Фиг. 4 - Подробный вид механизма отгибания краев («крыла»).
Фиг. 5 - Условное обозначение кинематики механизма отгибания краев («крыла»).
На фигуре обозначены следующие позиции: 1 - промышленный манипулятор; 2 - фланец; 3 - несущая металлическая рама; 4, 5 - усиление рамы; 6 - центральная ось захватного устройства; 7 - блок управления; 8 - пневматический блок; 9 - пропорциональный клапан; 10 - вакуумная присоска; 11 - контур для сепарации пористых изделий; 12 - шарнирная опора; 13 - ось; 14 - металлическая конструкция; 15 - пневматический цилиндр; 16 - шарнирный кронштейн; 17 - шарнир линейного перемещения; 18 - кронштейн; 19 - серьга; 20 - возвратная пружина; 21 - нижнее положение «крыла»; 22 - эжектор; 23 - магнитный датчик; 24 - техническое зрение; 25 - верхнее положение «крыла»; Z - вертикальная ось перемещения; R - радиус движения «крыла».
Осуществление полезной модели
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет заявленного вакуумно-пневматического захвата листовых материалом с функцией сепарации материалов. В частном случае, на промышленный манипулятор 1, при помощи фланца 2 и болтового соединения, закреплена несущая металлическая рама 3 вакуумно-пневматического захвата. Рама 3 изготовлена из металлического профиля и выполнена в виде крестовины с усилениями 4 и 5 соответственно.
По центральной оси 6 рамы 3 установлен шкаф управления 7 и пневматический щит 8. На пневматическом щите 8 установлен пропорциональный клапан 9, которым производится подача сжатого воздуха А в контур для сепарации пористых изделий 11 вакуумной присоски 10 (более подробно принцип работы вакуумной присоски с функцией сепарации описан в [12] EP 1580158 B1, МПК B65G 47/91, опубл. 28.09.2005). Для создания потока с отрицательным давлением Б в полости вакуумной присоски производится подача сжатого воздуха А в эжектор 22 пневматического блока 8. Подбор параметров для пропорционального клапана происходит по заданному алгоритму (алгоритм управления описан в программе для ЭВМ №2020667706 от 28.12.2020 [13]).
На вершинах перекрестия рамы 3, установлены четыре одинаковых механизма (далее «крыло»), предназначенных для отгибания краёв листового материала. В частном случае механизм состоит из шарнирной опоры 12, которая крепится к раме 3 через ось 13. К шарнирной опоре 12, при помощи болтов, закреплена металлическая конструкция 14, на которой есть фланец для пневматического цилиндра 15. За счет того, что пневматический цилиндр 15 закреплен на шарнирном кронштейне 16, обеспечивается радиусное движение R крыла.
На конце «крыла» установлен шарнир для линейного перемещения 17, необходимый для компенсации радиусного движения R в линейной плоскости. На шарнире 17, при помощи винтов, закреплен кронштейн 18, который соединен с серьгой 19 возвратной пружиной 20. На кронштейне установлена вакуумная присоска 10 с функцией сепарации.
Захват материала, в частном случае, происходит следующим образом: в начале движения промышленного манипулятора 1 вдоль оси Z «крылья» приводятся в опущенное положение 21, и из камер пневматического цилиндра 15 стравливается избыточное давление. По магнитным датчикам 23 на пневматических цилиндрах определяется касание перекладываемого материала. После этого подается сжатый воздух А в эжектор 22, который создает поток с отрицательным давлением Б и при помощи вакуумных присосок 10, создает силу для поднятия и удержания листа. Если необходимо обработать материал с высокой пористостью, дополнительно идет подача сжатого воздуха А в контур сепарации 11 присоски 10.
Далее, совершая движение промышленным манипулятором 1 вдоль оси Z, параллельно приводятся в движения крылья до положения 25. Это необходимо для разделения слежавшегося материала, который не подвержен вакуумной проницаемости. После этого производится измерение геометрического положения перекладываемого материала при помощи системы технического зрения 24, вычисляются необходимые параметры коррекции по заданному алгоритму [13].
Укладка материала на пункт разгрузки происходит аналогичным методом, крылья приводятся в положение 21, по магнитным датчикам 23 определяется касание нижней точки выгрузки, после чего в эжектор 22 перекрывается подача сжатого воздуха, вакуум перестаёт поступать в присоску 10, кратковременно включается подача сжатого воздуха в контур сепарации, для отделения материала от присоски.
Технический результат в виде расширения функциональных возможностей, достигается благодаря таким конструктивным отличием, как наличие четырех вакуумных присосок с генераторами вакуума и контуром сепарации пористых изделий (т.е. устройством дросселирования потока для обеспечения плавной сепарации материалов).
Технический результат в виде расширения функциональных возможностей достигается за счет выполнения в устройстве вакуумных захватов с функцией сепарации проницаемого материала, что дает возможность для работы с листовым плитным материалом различных толщин и декоров, а также работать с материалом с высокой вакуумной проницаемостью. Механизм для отгибания краёв позволяет работать с материалом с высокой вакуумной проницаемостью.