ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СХВАТ Российский патент 2003 года по МПК B25J15/06 B66C1/02 

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 схват, содержащий корпус с полостью для подвода сжатого воздуха и насадку, установленную в полости корпуса с зазором, уменьшающимся от центра к периферии, и диск со сквозным отверстием, за счет чего в сквозном отверстии диска образуется разрежение с последующим захватом деталей (а.с. СССР 1172698, М.кл. В 25 J 15/06, 1985).

Недостатком указанного устройства является конструкция насадки, перекрывающей вихревой поток в зоне захвата и не обеспечивающей создание достаточной степени разрежения в приосевой зоне схвата, тем самым не обеспечивается достаточная величина усилия захвата деталей и ограничивается диапазон применения.

Наиболее близким из известных технических решений является вакуумное грузозахватное устройство, содержащее полый корпус, в боковой поверхности которого выполнены тангенциальные отверстия для подвода сжатого воздуха, с закрепленной в нижней части насадкой, внутренняя поверхность которой в осевом сечении представляет собой радиусное сопряжение, соединяющее цилиндрическую поверхность корпуса и нижнюю коническую поверхность насадки, на которой выполнены ребра, образующие нижнюю опорную поверхность, за счет чего в полости образуется вихревой поток, обеспечивающий разрежение с захватом деталей (патент РФ 2114782, М.кл. В 66 С 1/02, В 25 J 15/06, 1998).

Недостатком данного устройства является наличие неподвижного полого корпуса, в полости которого замедляется вихревой поток из-за наличия сил трения между цилиндрической стенкой корпуса и воздушным потоком, а также за счет рассеивания энергии вихревого потока в свободном пространстве полого корпуса, что приводит к уменьшению скорости вихревого потока и не обеспечивается создание достаточной степени разрежения, тем самым ограничиваются усилия захвата деталей и снижаются технологические возможности захватного устройства.

Данное устройство имеет низкий технический уровень, что обусловлено конструктивным исполнением пневматических схватов, основанных на создании вакуума в зоне захвата за счет свободного вихревого потока воздуха, создаваемого тангенциальной подачей рабочей среды, и использующих полые вихревые камеры, при этом захват детали осуществляется свободным вихревым потоком, что не обеспечивает создание достаточной степени разрежения, тем самым ограничивает получаемые усилия захвата деталей.

Важнейшей задачей данного изобретения является создание новой конструктивной схемы пневматического схвата с введением вращающейся вихревой камеры с установленным в ней вращающимся ротором, обеспечивающими создание усиленного вихревого потока, образующегося в диаметральном зазоре в полости вихревой камеры и формируемого направляющими ребрами, повторяющими форму внутренней поверхности вихревой камеры, что обеспечивает новый принцип создания направленного вихревого потока в диаметральном зазоре и позволяет эффективно использовать его энергию для создания регулируемой величины разрежения на опорной поверхности схвата в зависимости от захватываемой детали, тем самым обеспечивается заданное усилие захвата и высокопроизводительная автоматизация технологических процессов.

Техническим результатом заявленного устройства является создание нового типа пневматического схвата с усиленным направленным вихревым потоком за счет вращения вихревой камеры с установленным в ней вращающимся ротором, тем самым обеспечивается высокая степень разрежения в зоне соответствующей опорной поверхности схвата и повышается надежность захвата и удержания деталей при автоматизации технологических процессов, что позволяет расширить технологические возможности конструкций пневматических схватов.

Технический результат достигается тем, что пневматический схват, содержащий полый корпус с полостью для подвода сжатого воздуха и имеющий возможность вращения относительно центральной оси, в боковой поверхности которого выполнены тангенциально расположенные отверстия, а в нижней части установлена насадка, снабжен вращающейся вихревой камерой, внутренняя поверхность которой образована поверхностями полого корпуса и насадки, по центральной оси вихревой камеры установлен вращающийся ротор, в нижней части которого выполнено монтажное кольцо, жестко соединенное с валом ротора, в пазах которого радиально установлены направляющие ребра, закрепленные в нижней части посредством кольцевой втулки и повторяющие форму внутренней поверхности полого корпуса и насадки, формирующие диаметральный зазор в полости вихревой камеры, а в верхней части корпуса пневматического схвата закреплен кожух, внутри которого выполнена кольцевая камера нагнетания, соединенная с полостью полого корпуса тангенциальными отверстиями, обеспечивающими создание направленного вихревого воздушного потока в диаметральном зазоре, образующего зону разрежения в приосевой полости схвата, обеспечивая создание заданной величины разрежения на опорной поверхности схвата.

Создание новой конструктивной схемы пневматического схвата с введением вращающейся вихревой камеры с установленным в ней вращающимся ротором, обеспечивающими создание усиленного вихревого потока, образующегося в диаметральном зазоре в полости вихревой камеры и формируемого посредством направляющих ребер, повторяющих форму внутренней поверхности вихревой камеры, обеспечивающей новый принцип создания направленного вихревого потока и эффективное использование его энергии для создания регулируемой величины разрежения на опорной поверхности схвата, что позволяет получить заданное усилие захвата и обеспечить улучшение рабочих характеристик пневматического схвата при дальнейшем транспортировании деталей в рабочую зону технологических машин.

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 представлен пневматический схват; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Пневматический схват состоит из полого корпуса 1 с полостью для подвода сжатого воздуха, установленного с возможностью вращения относительно центральной оси внутри корпуса 2 пневматического схвата. В полом корпусе 1 выполнена вихревая камера 3, внутренняя поверхность которой образована внутренними поверхностями полого корпуса 1 и насадки 4, жестко закрепленной в нижней части полого корпуса 1. Внутри вихревой камеры 3 по центральной оси установлен вращающийся ротор 5, в нижней части которого выполнено монтажное кольцо 6, жестко соединенное с валом ротора, в пазах которого радиально установлены направляющие ребра 7, закрепленные в нижней части друг относительно друга посредством кольцевой втулки 8. В свободном пространстве полого корпуса 1 направляющие ребра 7, повторяющие форму внутренних поверхностей полого корпуса 1 и насадки 4, обеспечивают создание диаметрального зазора 9 в полой вихревой камере 3, что позволяет создавать направленный вихревой поток и эффективно использовать его энергию для обеспечения вакуумной зоны разряжения (фиг.1, 2).

В верхней части корпуса 2 закреплен кожух 10, внутренняя поверхность которого совместно с наружной цилиндрической поверхностью полого корпуса 1 образует кольцевую камеру нагнетания 11, соединенную с полостью вихревой камеры 3 тангенциальными отверстиями 12, выполненными в боковой поверхности полого корпуса 1. В верхней части полого корпуса 1 выполнен хвостовик 13, предназначенный для крепления схвата к валу привода, обеспечивающему вращение полого корпуса 1 с жестко закрепленной насадкой 4, что позволяет получить новый принцип создания направленного вихревого потока за счет тангенциальной подачи рабочей среды в полость вихревой камеры 3 с последующим усилением вихревого потока по диаметральному зазору 9 при вращении вихревой камеры 3. При вращении ротора 5 направляющие ребра 7, вращающиеся с той же скоростью, что и образуемый вихревой поток, создают его направленное движение в диаметральном зазоре 9 в вихревой камере 3, что обеспечивает использование дополнительной составляющей тангенциальной скорости направленного вихревого воздушного потока, образующего зону разрежения в приосевой полости схвата, и создает регулируемую величину разрежения на опорной поверхности схвата в зависимости от захватываемой детали, тем самым увеличиваются технические возможности использования пневматического схвата при автоматизации технологических процессов.

В основании корпуса 2 пневматического схвата установлен диск 14 с центральным отверстием 15, на боковой конической поверхности которого выполнены пазы, образующие совместно с торцевой конической поверхностью корпуса 2 эжекционные каналы 16, уменьшающиеся по высоте от центра к периферии, обеспечивающие создание дополнительной величины вакуумного разрежения воздуха в центральном отверстии 15, создавая дополнительное усилие разрежения в зоне, соответствующей опорной поверхности схвата, тем самым увеличивая усилие захвата детали 17 (фиг.3).

Для обеспечения вращения полая вихревая камера 3 установлена посредством подшипников 18 и 19, фиксируемых втулкой 20, ротор 5 установлен посредством подшипников 21 и 22, фиксируемых гайкой 23, крышкой 24 и втулкой 25. Для подвода питающего воздуха в кольцевую камеру нагнетания 11 в кожухе 10 выполнено отверстие 26.

Пневматический схват работает следующим образом.

При вращении вихревой камеры 3 с установленным в ней вращающимся ротором 5 обеспечивается совместное вращение и образуется диаметральный зазор в полости вихревой камеры 3. При подаче сжатого воздуха в отверстие 26 через кольцевую камеру нагнетания 11 в вихревую камеру 3 образуется вихревой поток под действием тангенциальных отверстий 12. Вихревой поток раскручивает вращающийся ротор 5 с направляющими ребрами 7 и создается направленное движение по всей длине диаметрального зазора 9 в вихревой камере 3, что обеспечивает создание направленного вихревого потока, позволяющего использовать дополнительную составляющую тангенциальной скорости вихревого потока.

Вихревая камера 3 вращается в направлении, совпадающем с направлением вращения вихревого потока в этой камере, при этом за счет сил трения между внутренней поверхностью вихревой камеры 3 и воздухом вихревого потока в диаметральном зазоре 9 вихревой поток приобретает дополнительную величину тангенциальной составляющей скорости потока, что дополнительно усиливает степень разрежения в приосевой зоне схвата.

Создание усиленного направленного вихревого потока позволяет эффективно использовать его энергию для образования зоны разрежения в приосевой полости схвата, увеличивается скорость истечения отработанного воздуха через эжекционные каналы 16 в атмосферу, что усиливает величину разрежения в центральном отверстии 15 диска 14, соответствующего опорной поверхности схвата.

При этом за счет эжекции частиц воздуха из центрального отверстия 15 диска 14 струями воздуха, истекающими с высокой скоростью через эжекционные каналы 16 в атмосферу, в центральном отверстии 15 диска 14 создается дополнительная величина вакуумного разрежения воздуха, обеспечивающая увеличение усилия захвата детали 17 к опорной поверхности схвата, то есть происходит захват детали.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
новая конструктивная схема пневматического схвата с введением вихревой камеры в полом вращающемся корпусе и насадке и установленного в ней вращающегося ротора, в пазах которого радиально установлены направляющие ребра, повторяющие форму внутренней поверхности вихревой камеры, формирующие диаметральный зазор в полости вихревой камеры, что обеспечивает новый принцип создания направленного вихревого потока в диаметральном зазоре, что позволяет эффективно использовать его энергию для создания регулируемой величины разрежения на опорной поверхности схвата в зависимости от захватываемой детали, что обеспечивает заданное усилие захвата и 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 технологических машин. Схват содержит полый корпус с полостью для подвода сжатого воздуха и имеющий возможность вращения относительно центральной оси. В нижней части полого корпуса установлена насадка. В корпусе пневматического схвата в верхней части закреплен кожух, внутренняя поверхность которого совместно с наружной цилиндрической поверхностью полого корпуса образует кольцевую камеру нагнетания, соединенную с полостью полого корпуса тангенциальными отверстиями. Схват снабжен вращающейся вихревой камерой, образованной внутренними поверхностями полого корпуса и насадки. По центральной оси вихревой камеры установлен вращаемый ротор с монтажным кольцом, жестко соединенным с валом ротора. В пазах монтажного кольца радиально установлены направляющие ребра, закрепленные в нижней части посредством кольцевой втулки, повторяющие форму внутренней поверхности полого корпуса и насадки и формирующие диаметральный зазор в полости вихревой камеры. Изобретение позволит обеспечить высокую степень разрежения в зоне, соответствующей опорной поверхности схвата, что повышает надежность захвата и удержания деталей. 3 ил.

Пневматический схват, содержащий полый корпус с полостью для подвода сжатого воздуха и имеющий возможность вращения относительно центральной оси, в нижней части которого установлена насадка, в корпусе пневматического схвата в верхней части закреплен кожух, внутренняя поверхность которого совместно с наружной цилиндрической поверхностью полого корпуса образует кольцевую камеру нагнетания, соединенную с полостью полого корпуса тангенциальными отверстиями, отличающийся тем, что он снабжен вращаемой вихревой камерой, образованной внутренними поверхностями полого корпуса и насадки, по центральной оси вихревой камеры установлен вращаемый ротор с монтажным кольцом, жестко соединенным с валом ротора, в пазах которого радиально установлены направляющие ребра, закрепленные в нижней части вращаемого ротора посредством кольцевой втулки, повторяющие форму внутренней поверхности полого корпуса и насадки и формирующие диаметральный зазор в полости вихревой камеры, при этом тангенциальные отверстия выполнены обеспечивающими создание в диаметральном зазоре направленного вихревого воздушного потока, образующего зону разрежения в приосевой полости схвата, обеспечивая создание заданной величины разрежения на опорной поверхности схвата.