УСТРОЙСТВО СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B23P21/00 B23K20/00 B64G9/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности и к диффузионной сварке.

Известно устройство сборки из составных магнитных кубиков разнообразных изделий, например специального инструмента, разработанного в необходимых случаях на земле с передачей по радио программ его сборки орбитальному устройству на орбитальной станции для изготовления диффузионной сваркой [1] или иначе. Устройство включает питатель из параллельных каналов, каждый из которых заполнен одинаковыми кубиками и оборудован соленоидными ускорителями вывода по программе необходимых кубиков в требуемой последовательности подачи по соленоидным трубопроводам вместе с оправками в пресс с нагревом для образования брикета кубиков[2] В невесомости (на орбитальной станции или вне станции) затруднительно из-за отсутствия гравитации перемещение кубиков-деталей от питателей в контейнер и в пресс, а использование магнитных кубиков деталей ограничивает и усложняет технологические процессы, требует множества соленоидов транспортировки кубиков.

Предлагается устройство сочетания центробежного и виброперемещения. Одно или два устройства складывания кубиков в контейнер вместе с питателем выполнены вращаемыми вокруг одной оси, где противовесом является второе устройство или противовес, а также в направлении перемещения кубиков установлены вибротранспортеры (трубки) перемещения кубиков в питателе, от питателя к контейнеру, после заполнения которого с помощью оборудования (для диффузионной сварки) или в космосе безвоздушного пространства с нагревом от солнечной энергии с помощью фокусируемых отражателей (по авт.св.1086680,1982.) осуществляют по известным режимам диффузную сварку соединяемых друг с другом деталей из разных материалов, включая металлы [3] Целесообразно все изготовлять на Земле и носителями передавать на орбитальную стацию (ракетами, самолетами). Устройство для сборки может потребоваться в случае потребности в совершенно новых изделиях (инструментах, устройствах и пр.), включая художественные (цветные скульптуры родственников и др.) или для изготовления летающих на орбите кабин для обслуживания систем отражателей, гигантских солнечных электростанций и т.д. для наземного освоения их массового изготовления на Земле (изготовление новой экспериментальной техники).С изобретением появятся новые возможности его использования и необходимость в таких орбитальных сборочных заводах.

На фиг.1 показана половина устройства для центробежной подачи кубиков с мелкими деталями по трубопроводам в контейнер; на фиг.2 аналогичное устройство с вибраторами для работы питателя, трубопроводов в режиме вибротранспортеров (оба устройства по фиг. 1,2 могут быть объединены устройством центробежного вращения и виброподачи); на фиг.3 устройство с цилиндрическим контейнером, в центре которого расположен питатель с радиальными трубопроводами; на фиг.4 показано как условным отражателем контейнер нагревается солнечной радиацией; на фиг.5 схема пневматической подачи кубиков /пищевых и др./; на фиг.6 контейнер для сжатия брикета температурным расширением.

На чертежах питатель 1 показан из параллельных трубопроводов и трубопроводы 2 подачи кубиков с деталями от питателя в контейнер 3. Питатель 1 для чередования разных деталей в кубиках друг с другом по программе складывания брикета из небольших деталей и оправок в контейнер 3 выполнен с приводом его смещения в одном или в двух поперечных направлениях относительно расположенных трубопроводов или трубопроводы выполнены со "стрелками" перераспределения в них кубиков складывания брикета в контейнер 3. На фиг. 1 показана ось 4 вращения питателя 1, трубопроводов 2 с контейнером 3 приводом 5 на конце кронштейна 6, где вдоль трубопроводов питателя 1 соединения трубопроводами 2 с контейнером 3 дополнены вибратором 7 пульсации в режим вибротраспортировки кубиков (медленное смещение трубопроводов 1,2 в направлении перемещения кубиков и "мгновенное" возвращение в исходное положение). На фиг.2 показано параллельное расположение трубопроводов 8 с участком сближающихся стенок 9 на участке отсутствия трубопроводов 8 (постепенное уменьшение числа стенок трубопроводов и сжатия кубиков друг с другом), туннелеобразная труба 10 с нагревателями (не изображены) для брикета из кубиков и расположенного перед брикетом пуансона сжатия брикета в продольном направлении. На фиг.3 питатель выполнен с радиально расположенными трубопроводами, как и транспортирующие кубики трубопроводы 2 укладывания кубиков в цилиндрический контейнер 3 (изнутри для нескольких изделий сразу и для цилиндрообразных изделий небольших орбитальных станций, кабин с наружными манипуляторами и пр. ), где приводы вращения питателя 1 и контейнера 3 могут быть разделены для достижения разных скоростей вращения и подбора большего числа вариантов небольших деталей. На фиг. 4 условно изображена система отражателей 11 из нескольких плоских или параболических пленочных зеркал (по авт.св. 1086680, 1982) с приводами поворотов отдельных зеркал относительно друг друга до параболической конструкции, а между отражателем 11 и Солнцем 12 располагаются пресс, пресс-контейнер 13 с двумя маховиками вращения контейнера 13 для равномерного нагрева его со всех сторон отражателем 11. Контейнер 13 может быть выполнен разборным в виде коробки с крышкой и фиксирующими ее болтами из титано-никелевого металлического сплава с обратимой памятью формы сжатия стенок контейнера 13 с давлением до нескольких килограмм на 1 мм². Трубопровод 14 питателя 1 имеет щелевые каналы 15 подачи в канал 14 газа, а каналы 16 создают газовую заслонку и отклонения газовой струи с кубиком в один из каналов 17 с щелевыми отсосами 18 (фиг.5). Датчики положения кубиков в каналах закреплены на стенках каналов /емкостные, с фотоэлементами и др./, обратная связь управляет струями положения каждого кубика. На фиг.6 брикет кубиков 19 закреплен в контейнере 13 ТН брусками 20 (6 шт.). В электромагнитных соленоидных ускорителях магнитные шарики, кубики (по изобретениям N 1782620, 2036561) с помощью мощных ускорителей достигают скорости около 30000 м/с, а в струйных устройствах до звуковой скорости и более, что позволяет из разных мест устройствами сборки складывать из деталей различные изделия, включающие летящие снаряды также с зарядами критической массы, т.е. сборочные устройства обеспечивают в заданных координатах пространства построение ускоренного изделия, а также устройства расположены на некоторых расстояниях друг от друга. К своей статье 1959-62 г. автор сделал рисунок летящего от сцены снаряда, который сложился над сценой радиальными потоками деталей, ускоренных в сторону от сцены. На фиг.5 трубопровод 14 (питатель 1, участок трубопроводов 2) с щелевыми источниками 15 создания газовых пластин вдоль внутренних стенок трубопровода 14 перемещения ими кубика с деталью, в основном, для создания подвижной газовой смазки между стенкой трубопровода 14 и кубиком, перпендикулярные каналу 14 трубопроводы 16 представляют собой газовые заслонки устранения выхода кубика из питателя 1 или для временной остановки перевода в другие каналы 17, если имеются помехи, струи заслонок 16 становятся управляющими потока газа канала 14 и отклоняют его вместе с кубиком к одному из отверстий в каналы 17, где используют прилипание газовых струй к внутренним поверхностям стенок каналов 17, известное из указанный выше книги.

Эффект "слипания" деталей вместе и полет собранного изделия, снаряда позволяет обходить препятствия, складывать критические массы взрывчатки в стороне от места запуска снаряда и пр.

Приводом 5 вращают ось 4 вместе с питателем 1, трубопроводами 2 и контейнером 3, симметрично им вращается такой же питатель 1 и детали 2,3 или противовес (можно без противовеса). Центробежной силой вращения кубики с деталями питателя 1 в моменты отключения стопорных замков друг за другом из питателя перемещаются в трубопроводы 2 в соответствии с программой переключений стопоров питателя 1 и стрелок в трубопроводах 2, заполняя контейнер 3. Кубики с мелкими деталями непрерывными потоками перемещаются в параллельных каналах 8 (фиг.2), сближаются друг с другом сближающимися стенками 9 и заполняют контейнер 3 или туннель 10 с перемещаемой впереди заглушкой [2] В случае необходимости дополнительно или самостоятельно включают вибротранспортеры 7 непрерывного перемещения кубиком вдоль каналов питателя 1, когда открыты его заслонки или стопоры, вдоль трубопроводов 2 с переходами из одних трубопроводов в другие до введения брикета из кубиков в контейнер 3, где автоматически или вручную контейнер 3 закрывают крышкой (задвижкой), закрепляют крышку на контейнере 3 и устанавливают в пресс с нагревом, в котором пуансоны пресса с трех сторон сжимают стенки и дно внутрь контейнера до требуемых по справочнику давлений с требуемыми температурными нагревами. В открытом космосе /рядом с орбитальной станцией/ пресс нагревается с помощью отражателей 11, контейнер 13 сжимается этим прессом (не показан) и одновременно вместе с прессом вращается электрическими или иными маховиками для равномерного нагрева, который регулируется числом направленных на пресс отдельных отражателей системы отражателей (по ав.св. N 1086880).

Все части устройства (питатель, трубопроводы, контейнеры) сменные и позволяют использовать их варианты для специальных эффектов питатель с пищевыми кубиками, трубопровод с известным трубопроводом с воздушной смазкой для пневмотранспортировки. Возможно только одно устройство транспортировки - центробежное или вибрационное, но сочетание их обеспечивает большую надежность. Для пневмотранспортировки на орбитальной станции пищевых кубиков (см. кн. Струйная пневмогидроавтоматика, М. Мир, 1966) применима система управления конвейером (с.28 30) для отбора и распределения кубиков с разными деталями, подача кубиков в несколько соседних транспортных каналов (с. 181, 219) для переходов из одних трубопроводов в другие с большими скоростями при минимальном расходе энергии и малой стоимости устройства.

Из одного или расставленных на некоторых расстояниях друг от друга питателей магнитные шарики, кубики после перевода их в ускорители (трубопроводы) 2 ускоряют до максимально больших скоростей под углами друг к другу до достижения в требуемых координатах пространства необходимых форм: снаряда с зарядом, включая составные заряды с критической массой уничтожения старой космической техники на орбите, посторонних космических тел или космический мотоцикл (со скоростью движения около 30 км/с). При этом части снаряда как бы слипаются вместе, а для космического мотоцикла удобно складывать его в брикеты из оправок с деталями с использованием местных взрывных сварок на стыках частей (деталей) припоев. В кн. Струйная пневмогидроавтоматика (перевод с английского, под редакцией В.И. Чернышева, Издательство М.Мир, 1966, с. 215) упоминается о достижении струйной техники до скорости звука, на фиг. 5 схематично показан газовый поток, предполагаемая боковая газовая заслонка кубику, которой же кубик в газовом потоке направляется в один из группы трубопроводов 2 (перевод кубика из одного канала в другой для чередования кубиков с деталями по программе сборки того или иного изделия).

Известные летчики позволяют определять положение каждого кубика в каналах 2,14,17. ЭВМ обеспечивает необходимое изменение по направлению и силе струй для придания требуемого положения кубика в канале, устранения "прилипания его к стенке и т.п. ускорение, торможение." Изготовление трубообразных деталей (фиг.3) пригодно для изготовления космических скафандров, водолазных скафандров и т.п. орбитальных оранжерей и др. Оранжереи соединены с устройствами приготовления пищи в кубиках для сменного пневмопитателя. Кубики пищевых продуктов (не обозначены) фиг.5, находящиеся в канале 14 подачей газа через наклонные щелевые каналы 15 смещают к перпендикулярным радиальным направляющим 16 струями газа, из которых кубик удерживался, и той или иной струей кубик направляют в один из каналов 17, число которых может превышать пять, а через щели 18 газ выводится из канала 17, в котором перед щелями 18 или рядом с ними имеются щели 15 для дальнейшей транспортировки пищевого кубика или иного хрупкого кубика газовым потоком. От орбитальной теплицы продукты питания поступают на переработку и в виде кубиков заполняют питатели для пищевых продуктов. С помощью датчиков определяется постоянно положение кубиков в каналах 14,17, между ними и обратной связью и газовыми струями исправляется. Также могут производится контроль каждого кубика по его коду, цвету и другим признакам с отводом лишних кубиков обратно в питатель и введение недостающих кубиков из питателя в трубопроводы 2 в "цепочки" выбранных по программе кубиков ( при изготовлении цветных фигурок родственников и таких же движущихся фигурок). При этом известны и другие возможности соединения деталей кубиков друг с другом для получения радиоуправляемых моделей, фигурок. Контейнер 13 (фиг.6) между его ненагреваемыми стенками 13 и брикетом 19 из сочетания кубиков имеет вкладыши 20, которые, как и брикет нагревают, при этом температурное расширение брикета 19 и брусков 20 обеспечивают необходимое давление для диффузионной сварки (применима теплоизоляция между контейнером 13 и брусками 20, вкладышами их уплотнения). Оправки из тех же металлов, что и детали в кубиках, покрыты материалами устранения сварки оправок друг с другом и с деталями, соответственно размер кубика оправки уменьшен на толщину покрытия.

Использование струйной транспортировки кубиков с заделанными в них деталями также позволяет транспортировать и складывать кубики пищевых продуктов. Сложенные друг с другом кубики пищевых продуктов, в частности в блюдце из хлеба (теста, обработанного теплом), в хлебную коробочку, которая может иметь крышечку, перегородки, откусываемые ячейки, подобные ячейкам для яиц. Такие из теста, хлеба, емкости защищены патентом РФ по заявке 5046708/13. В условиях невесомости перемещение пищевых кубиков осуществляется не только центробежной силой ( возможно небольшой из-за такой массы кубиков из пищи), но и газовой струей, устраняющей касание пищевыми кубиками стенок транспортирующих каналов.

1. РФ, патент 2036561, кл. H О4 N 3/00, А 63 J 23/00, 1991.

2. Авторское свидетельство СССР 1782620, кл. А 63 В 67/08, H 04 N 3/00, 1990.

3. Справочник диффузионной сварки материалов под редакцией Н.Ф. Казакова, Машгиз, М. 1981.

Использование: машиностроение, диффузионная сварка. Сущность изобретения: устройство содержит ускорители в виде соленоидов, питатель, имеющий параллельные каналы, каждый из которых заполнен одинаковыми кубиками, включающими детали и дополняющие их до кубика оправки, транспортные трубопроводы и перераспределитель, предназначенный для распределения кубиков и складывания последних по программе. Устройство снабжено оборудованием нагрева и сжатия брикетов из кубиков и приводом вращения. 13 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство сборки изделий из деталей, содержащее ускорители в виде соленоидов, питатель, имеющий параллельные каналы, каждый из которых заполнен одинаковыми кубиками, включающими детали и дополняющие их до кубика оправки, транспортные трубопроводы и перераспределитель, предназначенный для распределения кубиков и складывания последних по программе, отличающееся тем, что устройство снабжено оборудованием нагрева и сжатия брикетов из кубиков и приводом вращения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено противовесом, предназначенным для устранения вибраций, а указанные части устройства расположены в радиальном направлении от оси вращения в следующем порядке: питатель, транспортные трубопроводы, перераспределитель. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные части устройства симметрично расположены относительно оси вращения. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено виброприводами, предназначенными для перемещения кубиков в питателе и трубопроводах. 5. Устройство по п. 1 или 4, отличающееся тем, что виброприводы размещены из условия совпадения направления их воздействия на кубики с направлением воздействия на последние центробежных сил от указанного привода вращения. 6. Устройство по любому из пп. 1, 4 и 5, отличающееся тем, что упомянутое оборудование для сжатия выполнено в виде пресса, расположенного, при использовании устройства в космосе, в безвоздушном пространстве. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно снабжено отражателем солнечной энергии, совмещенным с прессом. 8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическим контейнером, размещенным в пространстве между симметрично расположенными частями устройства и имеющим независимый привод. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что упомянутый контейнер выполнен в форме коробки с креплением крышки под собранный брикет кубиков из титано-никелевого сплава со свойством обратимой памяти формы. 10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено жесткой коробкой-контейнером, выполненной из металлического сплава "Инвар", предназначенной для размещения брикета из кубиков, при этом зазор между стенками коробки-контейнера и упомянутым брикетом заполнен брусками из металлического сплава с большим коэффициентом температурного расширения и уплотняющими вкладышами. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что оно снабжено пневматической подачей кубиков, содержащей воздушные заслонки, трубопроводы для соединения с контейнером, имеющие возможность вдвигания в последний, устройства перераспределения струйных потоков с кубиками по нескольким трубопроводам с газовой смазкой стенок последних и датчиками положения кубиков в трубопроводах, включенными в систему обратной связи. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что оно снабжено устройствами очистки, резки и термообработки пищевых продуктов, предназначенными для соединения питателя с теплицей и другими сельскохозяйственными источниками питания при размещении устройства на орбите. 13. Устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что кубики и оправки выполнены из того же материала, преимущественно металла, из которого выполнены детали, и имеют устраняемые сверху покрытия, при этом размеры кубиков уменьшены на величину сжатия упомянутого покрытия. 14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено предназначенными для взаимодействия с летящим снарядом дополнительными мощными ускорителями, которые размещены на расстоянии друг от друга и направлены в точку сборки или иного изделия под углом друг к другу и траектории полета упомянутого снаряда.