RU2179504C1

RU2179504C1 - Vacuum-type gripping apparatus

Info

Publication number: RU2179504C1
Application number: RU2000128863A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Кристаль; Е.В. Стегачев; В.В. Филимонов; В.В. Еремеев; С.В. Шостенко; А.В. Широкий
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-02-20

Abstract

FIELD: automatization of manufacturing processes, namely automatic gripping and feeding parts to working zone of machines. SUBSTANCE: apparatus includes hollow cylindrical body inside which body sleeve is mounted. Coaxially with it rotating orienting collar and cylindrical bushing are mounted. Annular discharge chamber is formed around outer cylindrical surface of body sleeve. Annular turbulence chamber is formed by inner cylindrical surface of collar and outer cylindrical surface of rotating orienting collar. Annular discharge chamber and annular turbulence chamber are mutually connected by means of tangential passages. Annular duct is formed by inner surface of rotating orienting collar and outer surface of cylindrical bushing. The last forms additional discharge chamber and it is provided with nozzles arranged with inclination angle relative to central axis in order to provide possibility of vacuumizing lower portion of annular duct. Invention provides creation of turbulence flow that allows to receive gripping effort directed in such a way that to match axes of gripping apparatus and part to be gripped. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может найти применение в устройствах для автоматического захвата и подачи деталей в рабочую зону технологических машин. The invention relates to the automation of production processes and can find application in devices for automatically capturing and feeding parts to the working area of technological machines.

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). Known pneumatic vortex grip, comprising a housing with a Central channel connected by means of a tangential channel made in the housing with a source of the working medium, with the formation of a vortex stream in the annular chamber and its subsequent supply to the Central channel with vacuum capture of flat parts (A.S. USSR 1763176 , M. C. B 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. The disadvantage of this device is the presence of an annular chamber connected to the disk, through the central opening of which it is possible to capture parts on the working surface, which does not provide a sufficient amount of force to capture parts, thereby limiting the range of application.

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). The closest known technical solution is a pneumatic gripper, comprising a hollow body with a feed channel and a disk with a through hole, equipped with a system of concentrically arranged annular chambers communicating with each other through tangential channels, forming a vortex flow in the hollow body, due to which a vacuum forms with a grip details (A.S. USSR 1620300, M. Cl. B 25 J 15/06, B 66 C 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. The disadvantage of this device is the presence of a vortex chamber in the form of a hollow stationary cylinder in which the vortex flow is throttled due to the presence of friction between the stationary cylindrical wall of the vortex chamber and the air flow, which does not provide a sufficient amount of vortex flow and the magnitude of the gripping force of parts, which reduces technological capabilities of the gripper.

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. This device has a low technical level, which is due to the design of vacuum gripping devices based on creating a vacuum due to the vortex air flow created by the tangential flow of the working medium into the hollow vortex chambers with the capture of the part by a free vortex flow, which reduces the functionality of this method of capturing parts, since it is possible to capture parts with only well-developed gripping surfaces in a free vortex flow.

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. The most important objective of this invention is the creation of a new structural scheme of the annular vortex chamber with a rotating orienting sleeve, providing a new principle of creating a vortex flow, providing a given gripping force, aimed at combining the axes of the gripping part and the gripping device, which allows to obtain a new type of axial gripping of parts with small workers surfaces and provide high-performance automation of technological processes.

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. The technical result of the claimed device is to create a new type of vacuum gripping device with axial gripping of parts that increase the reliability of gripping and holding parts during technological processes, as well as expanding the technological capabilities of vacuum gripping devices in terms of increasing the range of gripping parts.

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. The technical result is achieved in that a vacuum gripping device comprising a hollow body with a supply channel and an annular chamber connected by tangential channels to the body cavity and containing a cylindrical hollow body, inside which a housing glass is installed, on the outer cylindrical surface of which an annular discharge chamber is formed, coaxial to the glass the housing has a rotating orienting sleeve forming its outer cylindrical surface and inner cylindrical surface with Akana of the casing is an annular vortex chamber connected by tangential channels to an annular discharge chamber, coaxially of which a cylindrical glass with a supply channel is placed, fixed relative to the cylindrical hollow casing, forming an additional discharge chamber equipped with nozzles located at an angle to the central axis, with the possibility of providing vacuum rarefaction of air in the lower part of the annular channel and the discharge of compressed air into the upper part of the annular channel and then through the outlet openings in the cylinder Český hollow body to the atmosphere, and the lower end surface of the housing cup, the alignment sleeve and the cylindrical cup to form the working surface of the gripping device, wherein the rotary alignment sleeve mounted by ball bearings rolling elements disposed on the front surfaces of the alignment bushing, having the possibility of plane movement relative to a central axis.

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. Creation of the design of a vacuum gripper with a new design of an annular vortex chamber with a rotating orienting sleeve, which provides the creation of a directed vortex flow, which allows to obtain a new type of axial gripping of parts with small working surfaces and to improve the performance of the process of gripping parts and their further transportation to the working area technological machines.

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. A new design of the annular injection chamber connected to the annular vortex chamber by means of tangential channels providing rotation of the orienting sleeve is introduced, and a new design of the additional injection chamber is developed, which forms an annular channel on the outer surface and inner cylindrical surface of the rotating orienting sleeve, thereby creating an additional rarefaction value that provides an increase in the gripping force of parts, aimed at combining axes of gripping part and gripper.

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. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all implemented features of the claimed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allows you to identify the set of essential in relation to the proposed technical result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

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. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the result of which shows that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".

На фиг. 1 представлено предлагаемое вакуумное захватное устройство, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows the proposed vacuum gripper, figure 2 - section aa in figure 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). The vacuum gripping device consists of a hollow body 1 made cylindrical, inside which a glass of the body 2 is mounted, on the outer cylindrical surface of which an annular pressure chamber 3 is formed, connected to a source of compressed air through the supply channel 4. A rotatable orienting sleeve 5 is installed coaxially to the glass of the body 2 the possibility of plane-parallel movement relative to the central axis by means of ball bearings 6 and 7 mounted on the end surfaces of the rotatable throttle sleeve 5 and the inner end surfaces of the cup body 2 and the cylindrical hollow body 1, which provides alternate movement of the rotatable orienting sleeve 5 around the axis, forming pneumatic wedges in the annular vortex chamber 8, which increases the speed of rotation of the rotatable orienting sleeve 5. Coaxial to the cup body 2 also a cylindrical cup 10 is mounted, fixed relative to the cylindrical hollow body 1 (Fig.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. The annular vortex chamber 8 is formed by the inner cylindrical surface of the housing cup 2 and the outer cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve 5 and is connected to the annular discharge chamber 3 by tangential channels 9, which create a rotating air flow in the annular vortex chamber 8, under the action of friction of which against the outer cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve 5 is provided with its rotational movement.

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). The annular channel 12 is formed by the inner cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve 5 and the outer surface of the cylindrical cup 10 and forms a directed vortex flow providing a gripping force aimed at combining the axes of the gripping part 13 and the gripping device, which allows a new type of axial gripping of parts with small work surfaces (figure 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. A cylindrical cup 10, mounted relative to the cylindrical hollow body 1 with the supply of compressed air through the supply channel 16, forms an additional discharge chamber 11 and is made with nozzles 14 located at an angle to the central axis, with the possibility of providing vacuum rarefaction of air in the lower part of the annular channel 12 and the discharge of compressed air to the upper part of the annular channel and then through the outlet openings 15, made in a cylindrical hollow body 1, into the atmosphere, which provides the creation of additional value s vacuum air dilution in the bottom of the annular channel 12, thereby increasing the gripping force. At the same time, the lower end surfaces of the cup body 2, the rotatable orienting sleeve 5 and the cylindrical cup 10 form the working surface of the device, providing a new principle for creating a vortex flow with a given gripping force, aimed at combining the axes of the gripping part and the gripping device.

Вакуумное захватное устройство работает следующим образом. Vacuum gripper operates as follows.

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. When applying a stream of compressed air through the supply channel 4 to the annular discharge chamber 3 and then by means of the tangential channels 9 into the annular vortex chamber 8 formed by the outer cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve 5 and the inner cylindrical surface of the housing cup 2, air striking the outer walls of the annular vortex chamber 8, spins in it, forming a rotating stream of compressed air, due to friction of which on the outer cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve 5 provides tsya its rotation about a central axis.

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). When the rotatable orienting sleeve 5 rotates due to friction between the inner cylindrical surface of this sleeve and the air in the annular channel 12, a directed vortex flow forms, capturing the parts 13. When gripping parts with small working surfaces, for example a toroidal ring, a gripping force is applied to captured parts 13, aimed at combining the axes of the captured parts and the gripping device, which allows to obtain a new type of axial gripping of parts (Fig.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. Simultaneously with the flow of compressed air into the annular discharge chamber 3, compressed air is supplied to the additional discharge chamber 11 through the feed channel 16 and then through the nozzles 14, the compressed air stream enters the annular channel 12 and through the openings 15 into the atmosphere at high speed. Due to the continuity of the air due to the capture of air particles from the lower part of the annular channel 12 by air jets flowing from the nozzles 14, an additional rarefaction value is created in the lower part of the annular channel 12, which ensures an increase in the capture force.

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. If the axes of the vacuum gripping device and the gripping part 13 do not coincide under the action of the gripping force, aimed at combining the axes of the gripping part 13 and the gripping device, as well as due to additional rarefaction of air in the lower part of the annular channel 12, the part is gripped.

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.Thus, the foregoing indicates that when using the claimed invention the following set of conditions:
a vacuum gripper with a new design of an annular vortex chamber with a rotating orienting sleeve, providing a new principle of creating a vortex flow, which allows to obtain a gripping force aimed at combining the axes of the gripping part and the gripping device, which allows to obtain a new type of axial gripping of parts with small work surfaces and provide high-performance automation of technological processes.

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.for the claimed invention, in the form described in the claims, the possibility of its implementation in accordance with the description and the attached drawings is confirmed;
the developed device embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims

1. A vacuum gripping device comprising a hollow body with feed channels and outlet openings, annular chambers - an annular discharge chamber and an annular vortex chamber connected by tangential channels, and an annular channel, characterized in that the hollow body is cylindrical, inside which the housing glass is installed, a rotatable orienting sleeve and a cylindrical cup fixed relative to the cylindrical hollow body with the supply of compressed air through the supply channel are installed coaxially with it, moreover the main discharge chamber is formed on the outer cylindrical surface of the housing cup, the annular vortex chamber is formed by the inner cylindrical surface of the housing cup and the outer cylindrical surface of the rotatable orienting sleeve, the annular channel is formed by the inner surface of the rotatable orienting sleeve and the outer surface of the cylindrical cup, while the cylindrical cup forms an additional injection chamber and is made with nozzles located at an angle to the central axis, with the ability to ensure vacuum rarefaction of air in the lower part of the annular channel and the discharge of compressed air to the upper part of the annular channel and then through the outlet openings to the atmosphere, and the lower end surfaces of the housing casing, rotatable orienting sleeve and cylindrical glass form the working surface of the device.

2. The vacuum gripper according to claim 1, characterized in that the rotatable orienting sleeve is mounted with the possibility of plane-parallel movement relative to the central axis.