Касета для тонкостінних циліндричних деталей

Изобретение относится к машино-приборостроению и предназначено для автоматизации загрузка тонкостенных цилиндрических деталей (ТЦД) типа гильз, стаканов, втулок и т.п. в рабочую зону технологического оборудования Известны конструкции кассет, используемых для автоматизации загрузки технологического оборудования с помощью промышленных роботов и автооператоров. Одним из примеров может служить кассета [Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 7. Гибкие автоматизированные производства в отраслях промышленности. Учеб пособие. Под ред. И.М. Макарова Μ., Высшая школа, 1986, с. 55-57], представляющая собой коробчатый корпус с вкладышами, снабженными упорядоченными в пространстве установочными элементами в виде отверстий для ТЦД, в которых последние размещаются в ориентированном положении с определенным гарантированным зазором. Промышленный робот, выходя в заданную координатную точку расположения очередной детали, опускается, осуществляет ее захват и извлечение из ячейки, а после выполнения заданной технологической операции возвращает деталь в ячейку. Для загрузки технологического оборудования используется унифицированная тара [Пашков Е.В., Копп В. Я., Карлов А.Г. Транспортно-нагромаджувальні і завантажувальні системы у складальному виробництві. К., УМК ВО. 1992, с. 156]. Как в предыдущем примере, детали размещаются в ячейках в ориентированном состоянии и поочередно захватываются промышленным роботом. Общим недостатком приведенных конструкций кассет является низкая точность позиционирования деталей вследствие гарантированных радиальных зазоров, что приводит к смещениям деталей относительно оси захвата и повреждениям тонкостенных деталей, обладающих малой жесткостью в радиальном и осевом направлениях, при опускании на них захватного устройства робота. Этот недостаток проявляется в полной мере при захвате цилиндрических деталей, толщина стенок которых лежит в пределах 0,1.,.0,5мм при диаметре от 25 до 80 мм, выполненных из немагнитных материалов (алюминия, титана, нержавеющей стали), не позволяющих использовать традиционное магнитные или электромагнитные захваты. В качестве прототипа может быть рассмотрена кассета для деталей типа валов [Ямпольський Л.С. и др, Елементи робото-технічних пристроїв і модулі ГВС. К., Вища школа, 1992, с. 270, табл.9.1]. Детали размещаются вертикальной поочередно захватываются промышленным роботом из упорядоченных в пространстве ячеек в виде отверстий, выполненных в верхней плате коробчатого корпуса, устанавливаемого с помощью специальных кронштейнов на станине станка (Макаров И.М. и др. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. Кн.7. М., Высшая школа, 1986, с.70, рис. 2.24; с. 55, рис. 2.11]. Прототипу полностью присуши все недостатки, характерные приведенным выше аналогам. В основу изобретения положена задача создать такую конструкцию кассеты для тонкостенных цилиндрических деталей, в которой новое выполнение установочных элементов позволило бы повысить точность позиционирования деталей и устранить их повреждения в процессе захвата. Поставленная задача достигается тем, что в кассете, содержащей коробчатый корпус и вкладыш с установочными элементами в виде отверстий под размещаемые в них с гарантированным радиальным зазором детали, корпус снабжен вертикальными линейными двигателями в виде установленных на полом сердечнике из немагнитного материала чередующихся соленоидных трехфазных катушек и фигурных дискообразных магнитопроводов с немагнитными проставками, размещенными с зазором в соответствующих фигурных отверстиях нижней платы вкладыша, выполненного съемным, и образующих вместе с установочными элементами вкладыша ячейки под детали, причем, на обращенных к деталям криволинейных поверхностях магнитопроводов с проставками выполнены параллельно оси канавки с радиальными отверстиями в центре для подвода сжатого воздуха в радиальный зазор между этими поверхностями и деталью. При сравнении известных конструкций с предлагаемой видно, что она проявляет новые технические свойства, заключающиеся в следующем. Во-первых, применение аэростатических опор, каковыми являются криволинейные поверхности линейных двигателей, позволяет повысить точность позиционирования (центрирования) деталей в ячейках, за счет усреднения первоначальных погрешностей установки в ячейках (радиальных смешений) вследствие наличия гарантированного радиального зазора. Во-вторых, в возможности увеличения установочных радиальных зазоров благодаря имеющему место эффекту усреднения погрешностей установки. В-третьих, появляется возможность перемещать деталь в захват промышленного робота без перемещения последнего в вертикальном направлении, а также плавно принимать деталь из захвата, расположенного над ячейкой. Вчетвертых, появляется возможность создания колебаний (вибраций) детали в радиальном и осевом направлении за счет изменения тяговых усилий линейных двигателей и давления в аэростатических опорах ячеек. В-пятых, в случае необходимости можно исключить контакт деталей с установочными элементами кассеты во избежание повреждения обработанных поверхностей. В-шёстых, возможна загрузка деталей из немагнитных материалов. Эти свойства новые, так как у аналогов и прототипа наличие гарантированных зазоров приводит к радиальным смещениям деталей относительно оси захвата и их повреждениям при опускании большой массы манипулятора робота с захватом на деталь. Перемещение деталей малой массы из ячеек в захват, расположенный над ними с некоторым зазором, под действием регулируемого тягового усилия, создаваемого линейным двигателем, не приводит к их повреждениям даже при несовпадении осей. Противовключением обмоток линейного двигателя можно уменьшить скорость перемещения детали из захвата в ячейку и тем самым устранить ударные нагрузки на детали, способные вызвать их повреждения. Создание с помощью линейных двигателей колебаний детали в осевом направлении, а с помощью аэростатических опор радиальном направлении, ускоряет и повышает надежность процесса сопряжения детали с установочными элементами захвата. На фиг. 1 представлен вид сверху на кассету в сборе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид сверху на вкладыш кассеты без деталей. Кассета (фиг. 1,2) состоит из стационарной 1 и съемной 2 частей. Стационарная часть закрепляется на технологическом оборудовании в рабочей зоне промышленного робота (автооператора) и выполнена в виде коробчатого корпуса с вырезами 3 в боковых стенках под захватные органы транспортного робота. На днище корпуса с помощью гаек 4 закреплены вертикально линейные двигатели 5 (фиг. 3), представляющие собой полый сердечник 6 из немагнитного материала, на котором размещены соленоидные трехфазные катушки 7 и фигурные дискообразные магнитопроводы 8 из электротехнической стали, в которых, например, через один, имеются радиальные отверстия 9 для подвода сжатого воздуха от центрального канала 10 в сердечнике, куда он поступает через штуцер 11, к канавкам 12, выполненным параллельно оси на криволинейных поверхностях магнитопроводов 8 и проставок 13 из немагнитного материала (например, текстолита), и обращенных к деталям 14 с наружным диаметром Dн. Питание к катушкам подается по проводам, уложенным в паз 15 сердечника. Съемная часть 2 кассеты, являющаяся вкладышем (фиг. 4), состоит из кареобразного каркаса с нижней 16 и верхней 17 пластинами, соответственно, снабженными установочными элементами 18 в виде выступов и 19 в виде отверстий диаметром Dя, расположенных в координатной сетке с шагом t. В боковых стенках вкладыша имеются окна 20 под захватные элементы транспортного робота. Кроме того, в нижней плате 16 выполнены фигурные отверстия 21 под линейные двигатели, образующие опорные поверхности (пятачки) 22 для деталей 14. Использование кассеты при операциях загрузки-выгрузки осуществляется следующим образом. Вкладыши 2 с деталями 14, вертикально установленными с помощью выступов 18 и отверстий 19 (фиг. 1-4), подаются с помощью транспортного робота к технологическому оборудованию и вставляются в стационарный корпус 1 так, что линейные двигатели 5 размещаются в фигурных окнах 21 с радиальным зазором S по отношению к деталям 14. В результате установочные элементы вкладыша - выступы 18 и отверстия 19, вместе с криволинейными поверхностями линейных двигателей 5 образуют ячейки под детали. После размещения захватного органа промышленного робота (автооператора) над деталью подается сжатый воздух в радиальный зазор S, в результате чего деталь 14 центрируется относительно оси ячейки, а следовательно и захватного органа робота. Последующим запитыванием катушек 7 двух расположенных по диагонали возле захватываемой детали линейных двигателей 5 переменным трехфазным током возникают бегущие магнитные потоки, создающие тяговые усилия F, перемещающие деталь из ячейки в захватный орган, которые могут быть рассчитаны с помощью выражения (Ямпольський Л.С. та ін. Елементи робототехнічних пристроїв і модулі ГВС. К., Вища школа,1992, с 243), F=2p t Вру, где 2р - число основных пар полюсов магнитопровода; t - полюсный шаг; В - расчетная активная ширина пакета магнитопровода; ру удельная сила тяги двигателя. Изменением величины F можно создать колебания (вибрации) детали в вертикальном направлении, а изменением давления воздуха, подаваемого к каждому из двух линейных двигателей (к аэростатическим опорам) можно вызвать колебания в радиальном направлении. И те, и другие способствуют сопряжению детали с установленными элементами захватного органа. После обработки деталь переносится роботом к свободной ячейке и размещается над ней. После снятия усилия захвата деталь под действием собственного веса плавно опускается в ячейку, чему способствует включение обмоток, создающих тяговое усилие F, замедляющее падение детали. После обработки всех деталей вкладыш извлекается роботом из корпуса кассеты и переносится к другому станку или на склад. Такое конструктивное решение позволяет снизить затраты на изготовление большого количества линейных двигателей, которыми оснащаются лишь стационарные части кассет. Съемные части, обладающие малым весом и сравнительно простой конструкцией, образуют транспортные потоки в автоматизированном производстве.