ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для поштучной подачи деталей из кассеты на позицию захвата манипулятором с последующей передачей в рабочую зону обработки
Известно загрузочное устройство с возвратно-поступательным движением исполнительного звена, которое за один двойной ход совершает возвратно-поступательное движение в направляющих и подает из магазина в открытую приемную часть питателя заготовку на позицию загрузки (С.Н. Кожевников, Я.И. Есипенко, Я.М. Раскин. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е перераб. и доп. Под ред. С.Н. Кожевникова. М.: Машиностроение, 1976, рис. 13.19, стр. 761).
Известно загрузочное устройство с индивидуальным пневматическим приводом, включающее пневмоцилиндр двустороннего действия, на штоке которого размещена зубчатая рейка, кинематически связанная через зубчатые колеса с другой подвижной рейкой, на которой закреплена каретка шибера (С.Н. Кожевников, Я.И. Есипенко, Я.М. Раскин. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е перераб. и доп. Под ред. С.Н. Кожевникова. М.: Машиностроение, 1976, рис. 11, стр. 76). Настройка привода устройства на заданную скорость осуществляется с помощью дросселя, установленного на линии подвода воздуха. При этом настройка выполняется только в нерабочем состоянии, после чего привод работает с постоянной скоростью.
Известно загрузочное устройство с пневматическим приводом, ведомое звено которого с открытым трафаретом соединено непосредственно со штоком пневмоцилиндра двустороннего действия. Устройство снабжено кассетой с деталями, при этом нижняя деталь опирается на поверхность шибера, связанного с поршнем пневмоцилиндра. (Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С. Бляхирев, Г.М. Варьяш, А.А. Иванов и др. Под общ. ред. И.А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990. - 400 с, табл. 3, стр. 74, (прототип).
2
К недостаткам прототипа относится то, что при уменьшении времени цикла подачи деталей на позицию захвата манипулятора за счет увеличения рабочих скоростей имеется опасность отрыва детали от питателя в начале движения и при остановке в конце рабочего хода, что снижает точность подачи и ухудшает условия ориентации. Для исключения этого явления необходимо снижать рабочие скорости или устанавливать демпфирующие устройства. Одним из перспективных направлений по увеличению быстродействия загрузочных устройств с пневмоприводом является обеспечение безударных законов движения исполнительного звена, кинематически связанного со штоком пневмоцилиндра. При этом в начале и конце движения ведомое звено загрузочного устройства должно иметь нулевое значение скорости и ускорения, а также плавное интенсивное нарастание скорости после соприкосновения с деталью. В прототипе закон движения исполнительного звена, с точки зрения динамики неблагоприятный, так как позиционирование штока пневмоцилиндра в крайних точках осуществляется по упорам с применением демпфирующих устройств различной конструкции. Ускорение ведомого шибера в его крайних положениях может достигать 10g, где g=9,81 м/с - ускорение свободного падения.
Технический результат предполагаемой полезной модели - увеличение производительности и надежности загрузочного устройства за счет реализации безударного закона движения его исполнительного звена, кинематически связанного со штоком пневмоцилиндра двустороннего действия.
Технический результат достигается тем, что загрузочное устройство, содержащее питатель, установленный под кассетой с заготовками с возможностью возвратно-поступательного перемещения на позицию захвата манипулятором посредством привода, выполненного в виде силового цилиндра двустороннего действия, штоки которого жестко связаны с направляющей, зубчато-реечную передачу, водило с цевкой, кинематически связанной с кулисой, укрепленной на исполнительном звене питателя, при этом зубчатое колесо зубчато-реечной передачи установлено на оси направляющей, а ее зубчатая рейка установлена на корпусе между зубчатым колесом и силовым пневмоцилиндром, при этом водило с цевкой жестко закреплены на зубчатом колесе, а паз кулисы расположен перпендикулярно направляющей.
В предлагаемом устройстве скорость и ускорение исполнительного звена питателя в моменты начала и конца движения равны нулю, т.е. исключается возможность отрыва детали от питателя в начале движения и при торможении на позиции загрузки, что повышает точность подачи и улучшает работу устройства. Кроме этого, за счет исключения тормозных демпфирующих устройств упрощается конструкция загрузочного устройства.
Таким образом, применение предполагаемой полезной модели позволяет повышать надежность и производительность работы загрузочного устройства.
На фиг. представлена схема загрузочного устройства.
Устройство содержит основание 1, на котором закреплен привод, выполненный в виде пневмоцилиндра 2 двустороннего действия, поршень 3 которого имеет два штока 4, 5, жестко связанных с направляющей 6, передаточный механизм, состоящий из зубчатого колеса 7 и водила в виде диска 8, жестко соединенных между собой при помощи ступицы и укрепленных на подшипниках оси 9, закрепленной на направляющей 6. На диске 8 установлена ведущая цевка 10. Зубчатое колесо 7 находится в постоянном зацеплении с рейкой 11, неподвижно установленной в корпусе. Траектория движения цевки 10, кинематически связанной с кулисой 12, жестко соединенной с исполнительным звеном питателя 13, имеет вид нормальной циклоиды (показана пунктиром). При этом паз кулисы 12 расположен перпендикулярно направляющей 6 питателя 13 с трафаретом 14 для размещения заготовки, что позволяет питателю 13 совершать возвратно-поступательное движение. В верхней части станины смонтирована кассета с заготовками 15.
Работа загрузочного устройства осуществляется следующим образом. Заготовки 15 загружаются вручную в ориентированном положении в кассету. Нижняя заготовка опирается на поверхность трафарета 14 питателя 13 загрузочного устройства, кинематически связанного через зубчато-кулисный механизм со штоками 4, 5 пневмоцилиндра 2.
Цикл работы шиберного загрузочного устройства связан с циклом работы манипулятора, рука 16 которого берет заготовки 15 с позиции загрузки 17 и передает их в рабочую зону обработки. В исходном положении заготовка 15 находится на позиции загрузки 17. Поршень 3 пневмоцилиндра 2 находится при этом в крайнем правом положении. После того, как рука манипулятора 16 забирает заготовку с позиции загрузки 17, воздух подается в правую штоковую полость пневмоцилиндра 2. Поршень 3 и направляющая 6 двигаются влево. Зубчатое колесо 7, размещенное на направляющей 6, также вращаясь вместе с диском 8, перемещается влево, взаимодействуя при этом с зубчатой рейкой 11. Установленная на диске 8 цевка 10 перемещается по нормальной циклоиде и, взаимодействуя с вертикальным пазом кулисы 12, перемещает последнюю вместе с исполнительным звеном 13 питателя влево. Нижняя заготовка из кассеты попадает в окно 14 питателя и перемещается на позицию загрузки 17 руки 16 манипулятора.
Закон движения кулисы и исполнительного звена 13 питателя определяется зависимостями:
i
i
i
шт
шт
1
i
i
шт
а
a
где x, ν,  - соответственно инварианты линейных перемещений, скорости и ускорения ведомого звена (питателя); r - радиус зубчатого колеса 7; ρ=d/r; d - радиус крепления цевки 10 на диске 8; ν - скорость штока пневмоцилиндра 2; vt/r=ωt=φ, t - время, φ - текущий угол поворота ведущей цевки 10. Ход направляющей 6 равен длине образующей окружности 2πr. Инварианты подобия скорости ν и ускорения  исполнительного звена питателя 13 в крайних положениях при φ=±π равны нулю. В среднем положении механизма, определяемом углом φ=0, скорость кулисы и питателя максимальная и равна 2ν.
При подаче воздуха в левую штоковую полость пневмоцилиндра 2 цикл работы загрузочного устройства аналогичен, при этом питатель возвращается в исходное (крайнее правое) положение.
Циклоидальный закон движения исполнительного звена загрузочного устройства обеспечивает более высокое быстродействие и благоприятные динамические характеристики на режимах разгона и торможения. Начало и конец движения питателя осуществляется плавно с нулевой скоростью и ускорением, что приводит к исключению демпфирующих устройств.
Таким образом, применение предполагаемой полезной модели позволяет увеличить производительность загрузочного устройства и повысить его надежность за счет реализации безударного циклоидального закона движения исполнительного питателя.