ВАКУУМНОЕ ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК B25J15/06 

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может найти применение в устройствах для автоматического захвата и подачи деталей в рабочую зону технологических машин.

Известен пневматический вихревой схват, включающий корпус с центральным каналом, соединенным посредством выполненного в корпусе тангенциального канала с источником рабочей среды, с образованием в кольцевой камере вихревого потока и его последующей подачей в центральный канал с обеспечением вакуумного захвата плоских деталей (А.с. СССР 1763176, М. Кл. В 25 J 5/06, 1992).

Недостатком указанного устройства является наличие кольцевой камеры, соединенной с диском, через центральное отверстие которого обеспечивается захват деталей по рабочей поверхности, что не обеспечивает достаточной величины усилия захвата деталей, тем самым ограничивается диапазон применения.

Наиболее близким из известных технических решений является пневматический схват, включающий полый корпус с питающим каналом и диск со сквозным отверстием, снабженный системой концентрично расположенных кольцевых камер, сообщающихся между собой посредством тангенциальных каналов, образующих в полом корпусе вихревой поток, за счет которого образуется разрежение с захватом деталей (А.с. СССР 1620300, М. Кл. В 25 J 15/06, В 66 С 1/02, 1991).

Недостатком данного устройства является наличие вихревой камеры в виде полого неподвижного цилиндра, в которой происходит дросселирование вихревого потока из-за наличия сил трения между неподвижной цилиндрической стенкой вихревой камеры и воздушным потоком, что не обеспечивает достаточную величину вихревого потока и величину усилия захвата деталей, что снижает технологические возможности захватного устройства.

Данное устройство имеет низкий технический уровень, что обусловлено конструктивным исполнением вакуумных захватных устройств, основанных на создании вакуума за счет вихревого потока воздуха, создаваемого тангенциальной подачей рабочей среды в полые вихревые камеры с захватом детали свободным вихревым потоком, что снижает функциональные возможности такого способа захвата деталей, поскольку свободным вихревым потоком возможно захватывать детали только с хорошо развитыми поверхностями захвата.

Важнейшей задачей данного изобретения является создание новой конструктивной схемы кольцевой вихревой камеры с вращающейся ориентирующей втулкой, обеспечивающей новый принцип создания вихревого потока, обеспечивающих заданное усилие захвата, направленное на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей с малыми рабочими поверхностями и обеспечить высокопроизводительную автоматизацию технологических процессов.

Техническим результатом заявленного устройства является создание нового типа вакуумного захватного устройства с осевым захватом деталей, повышающих надежность захвата и удержания деталей при технологических процессах, а также расширение технологических возможностей вакуумных захватных устройств с точки зрения увеличения номенклатуры захватываемых деталей.

Технический результат достигается тем, что вакуумное захватное устройство, содержащее полый корпус с питающим каналом и кольцевую камеру, соединенную тангенциальными каналами с полостью корпуса и содержащей цилиндрический полый корпус, внутри которого установлен стакан корпуса, по наружной цилиндрической поверхности которого образована кольцевая камера нагнетания, соосно стакану корпуса установлена вращающаяся ориентирующая втулка, образующая своей наружной цилиндрической поверхностью и внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса кольцевую вихревую камеру, соединенную тангенциальными каналами с кольцевой камерой нагнетания, соосно которой размещен цилиндрический стакан с питающим каналом, закрепленный относительно цилиндрического полого корпуса, образующий дополнительную камеру нагнетания, снабженную соплами, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала и отвода сжатого воздуха в верхнюю часть кольцевого канала и далее через выходные отверстия в цилиндрическом полом корпусе в атмосферу, а нижние торцевые поверхности стакана корпуса, ориентирующей втулки и цилиндрического стакана образуют рабочую поверхность захватного устройства, при этом вращающаяся ориентирующая втулка установлена посредством шариковых опор качения, расположенных по торцевым поверхностям ориентирующей втулки, имеющей возможность плоскопараллельного перемещения относительно центральной оси.

Создание конструкции вакуумного захватного устройства с новой конструктивной схемой кольцевой вихревой камеры с вращающейся ориентирующей втулкой, обеспечивающей создание направленного вихревого потока, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей с малыми рабочими поверхностями и обеспечить улучшение рабочих характеристик процесса захвата деталей и их дальнейшего транспортирования в рабочую зону технологических машин.

Введена новая конструкция кольцевой камеры нагнетания, соединенной с кольцевой вихревой камерой посредством тангенциальных каналов, обеспечивающих вращение ориентирующей втулки, и разработана новая конструкция дополнительной камеры нагнетания, образующая по наружной поверхности и внутренней цилиндрической поверхности вращающейся ориентирующей втулки кольцевой канал, тем самым обеспечивается создание дополнительной величины разрежения, что обеспечивает увеличение усилия захвата деталей, направленное на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем осуществленным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволяет выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенном в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результат которого показывает, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлено предлагаемое вакуумное захватное устройство, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Вакуумное захватное устройство состоит из полого корпуса 1, выполненного цилиндрическим, внутри которого установлен стакан корпуса 2, по наружной цилиндрической поверхности которого образована кольцевая камера нагнетания 3, соединенная с источником сжатого воздуха посредством питающего канала 4. Соосно стакану корпуса 2 установлена вращаемая ориентирующая втулка 5 с возможностью плоскопараллельного перемещения относительно центральной оси, посредством шариковых опор качения 6 и 7, установленных по торцевым поверхностям вращаемой ориентирующей втулки 5 и внутренним торцевым поверхностям стакана корпуса 2 и цилиндрического полого корпуса 1, что обеспечивает поочередное перемещение вращаемой ориентирующей втулки 5 вокруг оси, образуя пневматические клинья в кольцевой вихревой камере 8, что увеличивает скорость вращения вращаемой ориентирующей втулки 5. Соосно стакану корпуса 2 также установлен цилиндрический стакан 10, закрепленный относительно цилиндрического полого корпуса 1 (фиг.1, 2).

Кольцевая вихревая камера 8 образована внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса 2 и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки 5 и соединена с кольцевой камерой нагнетания 3 тангенциальными каналами 9, создающими в кольцевой вихревой камере 8 вращающийся поток воздуха, под действием трения которого о наружную цилиндрическую поверхность вращаемой ориентирующей втулки 5 обеспечивается ее вращательное движение.

Кольцевой канал 12 образован внутренней цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки 5 и наружной поверхностью цилиндрического стакана 10 и формирует направленный вихревой поток, обеспечивающий усилие захвата, направленное на совмещение осей захватываемой детали 13 и захватного устройства, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей с малыми рабочими поверхностями (фиг.1, 2).

Цилиндрический стакан 10, закрепленный относительно цилиндрического полого корпуса 1 с подводом сжатого воздуха через питающий канал 16, образует дополнительную камеру нагнетания 11 и выполнен с соплами 14, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 12 и отвода сжатого воздуха в верхнюю часть кольцевого канала и далее через выходные отверстия 15, выполненные в цилиндрическом полом корпусе 1, в атмосферу, что обеспечивает создание дополнительной величины вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 12, тем самым увеличивая усилие захвата. При этом нижние торцевые поверхности стакана корпуса 2, вращаемой ориентирующей втулки 5 и цилиндрического стакана 10 образуют рабочую поверхность устройства, обеспечивая новый принцип создания вихревого потока с заданным усилием захвата, направленным на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства.

Вакуумное захватное устройство работает следующим образом.

При подаче потока сжатого воздуха через питающий канал 4 в кольцевую камеру нагнетания 3 и далее посредством тангенциальных каналов 9 в кольцевую вихревую камеру 8, образованную наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки 5 и внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса 2, воздух, ударяясь о наружные стенки кольцевой вихревой камеры 8, раскручивается в ней, образуя вращающуюся струю сжатого воздуха, за счет трения которой о наружную цилиндрическую поверхность вращаемой ориентирующей втулки 5 обеспечивается ее вращение относительно центральной оси.

При вращении вращаемой ориентирующей втулки 5 за счет сил трения между внутренней цилиндрической поверхностью этой втулки и воздухом в кольцевом канале 12 формируется направленный вихревой поток, захватывающий детали 13. При захвате деталей с малыми рабочими поверхностями, например кольца тороидальной формы, формируется усилие захвата, приложенное к захватываемой детали 13, направленное на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей (фиг.1, 2).

Одновременно с подачей потока сжатого воздуха в кольцевую камеру нагнетания 3 сжатый воздух при помощи питающего канала 16 подается в дополнительную камеру нагнетания 11 и далее посредством сопел 14 поток сжатого воздуха попадает с высокой скоростью в кольцевой канал 12 и через отверстия 15 в атмосферу. В силу неразрывности воздушной среды за счет захвата частиц воздуха из нижней части кольцевого канала 12 струями воздуха, истекающими из сопел 14, в нижней части кольцевого канала 12 создается дополнительная величина разрежения, обеспечивающая увеличение усилия захвата.

При несовпадении осей вакуумного захватного устройства и захватываемой детали 13 под действием усилия захвата, направленного на совмещение осей захватываемой детали 13 и захватного устройства, а также за счет дополнительного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала 12 происходит захват детали.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
вакуумное захватное устройство с новой конструктивной схемой кольцевой вихревой камеры с вращающейся ориентирующей втулкой, обеспечивающей новый принцип создания вихревого потока, позволяющих получить усилие захвата, направленное на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства, что позволяет получить новый тип осевого захвата деталей с малыми рабочими поверхностями и обеспечить высокопроизводительную автоматизацию технологических процессов.

для заявленного изобретения, в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемыми чертежами;
разработанное устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов для автоматического захвата и подачи деталей в рабочую зону машин. Устройство содержит цилиндрический полый корпус, внутри которого установлен стакан корпуса, соосно с ним установлены вращаемая ориентирующая втулка и цилиндрический стакан. Причем по наружной цилиндрической поверхности стакана корпуса образована кольцевая камера нагнетания. Внутренней цилиндрической поверхностью стакана и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки образована кольцевая вихревая камера. Кольцевая камера нагнетания и кольцевая вихревая камера соединены тангенциальными каналами. Внутренней поверхностью вращаемой ориентирующей втулки и наружной поверхностью цилиндрического стакана образован кольцевой канал. Цилиндрический стакан образует дополнительную камеру нагнетания и выполнен с соплами, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала. Изобретение обеспечивает создание вихревого потока, позволяющего получить усилие захвата, направленное на совмещение осей захватываемой детали и захватного устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вакуумное захватное устройство, содержащее полый корпус с питающими каналами и выходными отверстиями, кольцевые камеры - кольцевую камеру нагнетания и кольцевую вихревую камеру, соединенные тангенциальными каналами, и кольцевой канал, отличающееся тем, что полый корпус выполнен цилиндрическим, внутри которого установлен стакан корпуса, соосно с ним установлены вращаемая ориентирующая втулка и цилиндрический стакан, закрепленный относительно цилиндрического полого корпуса с подводом сжатого воздуха через питающий канал, причем кольцевая камера нагнетания образована по наружной цилиндрической поверхности стакана корпуса, кольцевая вихревая камера образована внутренней цилиндрической поверхностью стакана корпуса и наружной цилиндрической поверхностью вращаемой ориентирующей втулки, кольцевой канал образован внутренней поверхностью вращаемой ориентирующей втулки и наружной поверхностью цилиндрического стакана, при этом цилиндрический стакан образует дополнительную камеру нагнетания и выполнен с соплами, расположенными под углом к центральной оси, с возможностью обеспечения вакуумного разрежения воздуха в нижней части кольцевого канала и отвода сжатого воздуха в верхнюю часть кольцевого канала и далее через выходные отверстия в атмосферу, а нижние торцевые поверхности стакана корпуса, вращаемой ориентирующей втулки и цилиндрического стакана образуют рабочую поверхность устройства. 2. Вакуумное захватное устройство по п. 1, отличающееся тем, что вращаемая ориентирующая втулка установлена с возможностью плоскопараллельного перемещения относительно центральной оси.