CZ202258A3

CZ202258A3 - Device for axial pressure of a machining or manipulation head

Info

Publication number: CZ202258A3
Application number: CZ2022-58A
Authority: CZ
Inventors: Petr Kulhavý; Kulhavý Petr Ing., Ph.D; Jiří Kotyška; Jiří Ing Kotyška; Václav Želechovský; DiS Želechovský Václav; Jan Čábela; Jan Ing Čábela; Lukáš Šrám; DiS Šrám Lukáš
Original assignee: Deprag Cz A.S.; DEPRAG CZ a.s
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-04-19
Also published as: CZ309572B6

Abstract

Zařízení je tvořeno základním tělesem (1), ve kterém je umístěn dutý válec (2), napojený na přívod tlakového média a s uvnitř umístěným pístem (3) s pístní tyčí (4), napojenou na upevňovací přírubu (5) pro upevnění obráběcí nebo manipulační hlavy, přičemž v základním tělese (1) je uspořádána pevná trubice (18), napojená na přívodní trubici (19) hnacího média obráběcí nebo manipulační hlavy, přičemž na tuto pevnou trubici (18) navazuje posuvná trubice (17), na konci opatřená výstupním otvorem (26) poháněcího média, pro napojení na poháněcí ústrojí obráběcí nebo manipulační hlavy. Základní těleso (1) je opatřeno přípojným pouzdrem (11), ve kterém jsou umístěny proporcionální ventily (12) pro ovládání přívodu média do dutého válce (2).The device consists of a basic body (1) in which a hollow cylinder (2) is located, connected to the supply of pressure medium and with a piston (3) with a piston rod (4) located inside, connected to a mounting flange (5) for fixing the machining or handling head, while a fixed tube (18) is arranged in the basic body (1), connected to the supply tube (19) of the driving medium of the machining or manipulation head, while this fixed tube (18) is connected by a sliding tube (17), equipped at the end with an outlet through the opening (26) of the driving medium, for connection to the driving device of the machining or manipulation head. The basic body (1) is equipped with a connecting sleeve (11), in which proportional valves (12) are located for controlling the supply of medium to the hollow cylinder (2).

Description

Zařízení pro axiální přítlak obráběcí nebo manipulační hlavyDevice for axial pressure of the machining or handling head

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká zařízení pro axiální přítlak obráběcí nebo manipulační hlavy, tudíž zařízení používaného zejména pro robotická pracoviště, všude tam, kde není možné dokonale zaručit pozici nástroje a manipulovaného obráběného dílu v dostatečné přesnosti a je nutné zajistit částečnou míru adaptibility v jednom směru, přičemž zařízení muže být aplikováno na standardní robotický manipulátor v pozici adaptivní příruby při režimu nástroje na robotu, či jako stacionárně upevněná adaptivní konzola v režimu externího TCP - kdy robot, či jiný víceosý manipulátor manipuluje s dílem či obrobkem. Zařízení je tvořeno základním tělesem, ve kterém je umístěn dutý válec, napojený na přívod tlakového média a s uvnitř umístěným pístem s pístní tyčí, napojenou na upevňovací přírubu pro upevnění obráběcí nebo manipulační hlavy.The technical solution refers to a device for axial pressure of a machining or manipulation head, therefore a device used especially for robotic workplaces, wherever it is not possible to perfectly guarantee the position of the tool and the manipulated workpiece with sufficient accuracy and it is necessary to ensure a partial degree of adaptability in one direction, while the device can be applied to a standard robotic manipulator in the position of an adaptive flange in tool mode on the robot, or as a stationary fixed adaptive console in external TCP mode - when a robot or other multi-axis manipulator manipulates a part or workpiece. The device consists of a basic body in which a hollow cylinder is located, connected to the supply of pressure medium and with a piston with a piston rod located inside, connected to a mounting flange for fixing the machining or handling head.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Doposud známá zařízení pro axiální přítlak obráběcí nebo manipulační hlavy mají dodávané hnací médium vedeno z externího zdroje hadicí přímo do obráběcí nebo manipulační hlavy, upnuté na upevňovací přírubě, tato provedení jsou uváděna například v řešení podle dokumentů FR 3033511 A1, CN 111843766 A, US 2021260720 A1, DE 102010003697 A1,Previously known devices for axial pressure of the machining or manipulation head have the supplied drive medium guided from an external source through a hose directly to the machining or manipulation head, clamped on the fastening flange, these embodiments are presented, for example, in the solution according to the documents FR 3033511 A1, CN 111843766 A, US 2021260720 A1, DE 102010003697 A1,

WO 2020243762 A2 nebo US 20190084056 A1. Takto vedené médium způsobuje zejména při větším tlaku či průtoku negativní účinky, ovlivňující správnou funkci přítlaku, zejména přesnost polohy sil a současně i možné odírání a kolize této přívodní hadice. U některých zařízení, například podle WO 2021151934 A1 je nutné využít samotný modul řízení, komunikující s přítlačným zařízením. Toto řešení je však značně výrobně a funkčně náročné a tím také nákladné.WO 2020243762 A2 or US 20190084056 A1. The medium conducted in this way causes negative effects, especially at higher pressure or flow, affecting the correct function of the pressure, especially the accuracy of the position of the forces, and at the same time possible chafing and collision of this supply hose. In some devices, for example according to WO 2021151934 A1, it is necessary to use the control module itself, which communicates with the pressure device. However, this solution is very production and functionally demanding and therefore also expensive.

Cílem vynálezu je proto tyto nedostatky eliminovat řešením, které nebude fyzikálně ovlivňovat funkci axiálního přítlaku obráběcí nebo manipulační hlavy a integrovaného řídicího modulu s komunikační sběrnicí.The goal of the invention is therefore to eliminate these shortcomings with a solution that will not physically affect the function of the axial pressure of the machining or manipulation head and the integrated control module with the communication bus.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Vytyčeného cíle je dosaženo zařízením pro axiální přítlak obráběcí nebo manipulační hlavy, jehož podstata spočívá v tom, že v základním tělese je uspořádána pevná trubice napojená na přívodní trubici hnacího média obráběcí nebo manipulační hlavy, přičemž na tuto pevnou trubici navazuje posuvná trubice, na konci opatřená výstupním otvorem poháněcího média pro napojení na poháněcí ústrojí obráběcí nebo manipulační hlavy. Médium pro pohon obráběcí nebo manipulační hlavy je přiváděno přes šroubení a přívodní trubici do pevné trubice a dále posuvnou trubicí do výstupního otvoru, napojeného na poháněcí systém obráběcí nebo manipulační hlavy. Toto uspořádání zamezuje zanesení nežádoucích axiálních sil, které by se snažily pohyblivou část upevňovací příruby vysunovat.The set goal is achieved by a device for axial pressure of the machining or manipulation head, the essence of which is that a fixed tube connected to the feed tube of the driving medium of the machining or manipulation head is arranged in the basic body, while this fixed tube is followed by a sliding tube, equipped at the end through the outlet opening of the driving medium for connection to the driving device of the machining or handling head. The medium for driving the machining or manipulation head is fed through the screw fitting and supply tube into the fixed tube and further through the sliding tube into the outlet opening connected to the drive system of the machining or manipulation head. This arrangement prevents the introduction of unwanted axial forces that would try to push out the movable part of the fastening flange.

Základní těleso je opatřeno přípojným pouzdrem, ve kterém jsou umístěny proporcionální ventily pro ovládání přívodu vzduchu do dutého válce Tyto ventily jsou ovládány řídicí jednotkou a ovládají zdvih nebo spouštění pístu, kterým je tak ovládán axiální pohyb upevňovací příruby. Na řídicí jednotku je napojen také odměřovací senzor k odměření pohybu pístní tyče s upevňovací přírubou pro ovládání proporcionálních ventilu a na řídicí jednotku je napojeno externí komunikační zařízení. Píst zajišťuje spojitou regulaci přítlačných sil, přičemž systém odměřování na pístu je schopen detekovat jeho krajní polohy. Současně je zajištěn konstantní přítlak upevňovací příruby. Píst ovládaný proporcionálními ventily aktivně řízenými řídicí jednotkou je schopen spojitě regulovat přítlak při současném zajištění zpětné vazby, což poskytuje neustálou kontrolu dosažení požadované síly tlaku.The basic body is equipped with a connecting case in which proportional valves are placed for controlling the air supply to the hollow cylinder. These valves are controlled by the control unit and control the lifting or lowering of the piston, which is used to control the axial movement of the fastening flange. A measuring sensor is also connected to the control unit to measure the movement of the piston rod with a mounting flange for controlling the proportional valves, and an external communication device is connected to the control unit. The piston ensures continuous regulation of pressure forces, while the measuring system on the piston is able to detect its extreme positions. At the same time, a constant pressure of the fastening flange is ensured. Actuated by proportional valves actively controlled by the control unit, the piston is able to continuously regulate the pressure while providing feedback, which provides constant control of the achievement of the desired pressure force.

- 1 CZ 2022 - 58 A3- 1 CZ 2022 - 58 A3

Základní těleso je opatřeno také úložnou dutinou, ve které je umístěn alespoň jeden vodicí sloupek spojený s přírubou pro upevnění obráběcí nebo manipulační hlavy, přičemž vodicí sloupek je uložen v lineárním kuličkovém uložení, umístěném v mazných pouzdrech. Tím je zajištěno dokonalé vedení upevňovací příruby v základním tělese.The basic body is also equipped with a storage cavity, in which at least one guide post connected to a flange for fixing the machining or manipulation head is placed, the guide post being stored in a linear ball bearing, located in grease bushings. This ensures perfect guidance of the fastening flange in the base body.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Zařízení podle vynálezu je v průřezů znázorněno na přiloženém výkrese na obr. 1.The device according to the invention is shown in cross-sections in the attached drawing in Fig. 1.

Příklad uskutečnění vynálezuAn example of the implementation of the invention

Zařízení podle vynálezu je tvořeno základním tělesem 1, uvnitř kterého je umístěn dutý válec 2 s uvnitř umístěným pístem 3, spojeným s pístní tyčí 4, na opačném konci napojenou na upevňovací přírubu 5 pro upevnění obráběcí nebo manipulační hlavy. Dokonalé vedení upevňovací příruby 5 je zajištěno jejím spojením s vodícími sloupky 6, procházejícím lineárním kuličkovým uložením 7, provedeným v mazacích pouzdrech 8, umístěných v úložné dutině 9, vytvořené v základním tělese 1. Vodicí sloupky 6 jsou na opačném konci od upevňovací příruby 5 opatřeny tlumicími prvky 10, sloužícími k utlumení rázů upevňovací příruby 5 a k utěsnění pohybu vodicích sloupků 6. Základní těleso 1 je ve spodní části opatřeno přípojným pouzdrem 11, s uvnitř umístěnými proporcionálními ventily 12, napojenými na přívod 23 média k pohybu pístu 3. Přívod média, v tomto případě vzduchu pod píst 3 přes proporcionální ventily 12 je přitom ovládán řídicí jednotkou 13. Pohybové ústrojí pístu 3 je přitom propojeno s odměřovacím senzorem k odměření pohybu pístní tyče 4 s upevňovací přírubou 5, přičemž tento odměřovací senzor je rovněž napojen na řídicí jednotku 13, na kterou je napojeno také externí komunikační zařízení. Zařízení je současně opatřeno také přívodem 24 média pro pohon obráběcího nástroje nebo manipulátoru, zahrnujícím přívodní prvek 21 poháněcího média, na který navazuje šroubení 20 s přívodní trubicí 19, zaústěnou do pevné trubice 18, na kterou navazuje posuvná trubice 17, opatřená výstupním otvorem 26 poháněcího média a spojená s upevňovací přírubou 5. Na výstupní otvor 26 poháněcího média se napojuje přívod média do obráběcí nebo manipulační hlavy. Ve vrchní části základního tělesa 1 je umístěna přepážka 25 a mezi základním tělesem 1 a upevňovací přírubou 5 je umístěna krycí manžeta 22 a přípojné pouzdro 11 je vespod uzavřeno tvarovou přírubou 14 s tvarovým zámkem 15 a kolíky 16 pro usazení tvarové příruby 14 na přípojném pouzdru 11 základního tělesa 1. Přes přírubu 14 je zařízení připevňováno k robotu.The device according to the invention consists of a basic body 1, inside which is placed a hollow cylinder 2 with a piston 3 located inside, connected to a piston rod 4, connected at the opposite end to a fastening flange 5 for fixing the machining or manipulation head. The perfect guidance of the fixing flange 5 is ensured by its connection with the guide posts 6, passing through a linear ball bearing 7, carried out in the lubrication bushings 8, located in the storage cavity 9, formed in the base body 1. The guide posts 6 are provided at the opposite end from the fixing flange 5 damping elements 10, which serve to dampen the shocks of the fastening flange 5 and to seal the movement of the guide posts 6. The basic body 1 is equipped in the lower part with a connecting sleeve 11, with proportional valves 12 located inside, connected to the medium supply 23 for the movement of the piston 3. The medium supply, in this case, the air under the piston 3 through the proportional valves 12 is controlled by the control unit 13. The movement mechanism of the piston 3 is connected to a measuring sensor to measure the movement of the piston rod 4 with the fastening flange 5, while this measuring sensor is also connected to the control unit 13 , to which an external communication device is also connected. At the same time, the device is also equipped with a medium supply 24 for driving a machining tool or a manipulator, including a supply element 21 of the driving medium, which is connected by a screw connection 20 with a supply tube 19, opening into a fixed tube 18, which is connected by a sliding tube 17, equipped with an outlet opening 26 of the driving medium medium and connected to the fastening flange 5. The medium supply to the machining or manipulation head is connected to the outlet opening 26 of the driving medium. A partition 25 is placed in the upper part of the basic body 1, and a cover sleeve 22 is placed between the basic body 1 and the fastening flange 5, and the connecting sleeve 11 is closed below by a shaped flange 14 with a shaped lock 15 and pins 16 for seating the shaped flange 14 on the connecting sleeve 11 of the basic body 1. The device is attached to the robot via flange 14.

Jako médium je zde použito stlačeného vzduchu, přičemž zvedání a spouštění upevňovací příruby 5 s upevněnou obráběcí nebo manipulační hlavou je provedeno přívodem tohoto vzduchu do dutého válce 2, kde je přivedený vzduch veden pod píst 3, který se zvedá nebo spouští a svůj pohyb předává přes pístní tyč 4 upevňovací přírubě 5. Pro pohon obráběcí nebo manipulační hlavy je rovněž jako média použit vzduch, který je přiváděn přes přívodní prvek 21 poháněcího média, šroubem 20, přívodní trubici 19, pevnou trubici 18 a posuvnou trubici 17 do výstupního otvoru 26 poháněcího média, kterým je napojen na přívodní systém obráběcí nebo manipulační hlavy.Compressed air is used as the medium here, and the raising and lowering of the fastening flange 5 with the fixed machining or manipulation head is carried out by supplying this air to the hollow cylinder 2, where the supplied air is led under the piston 3, which is raised or lowered and transmits its movement through piston rod 4 fixing flange 5. Air is also used as a medium to drive the machining or handling head, which is supplied through the supply element 21 of the drive medium, through the screw 20, the supply tube 19, the fixed tube 18 and the sliding tube 17 into the outlet opening 26 of the drive medium , which is connected to the supply system of the machining or manipulation head.

Claims

1. A device for axial pressure of a machining or handling head, consisting of a basic body (1) in which a hollow cylinder (2) is located, connected to the supply of pressure medium and having a piston (3) with a piston rod (4) connected to a fastening flange (5) for fixing the machining or manipulation head, characterized in that a fixed tube (18) is arranged in the basic body (1), connected to the supply tube (19) of the drive medium of the machining or manipulation head, while on this fixed tube (18) is followed by a sliding tube (17), equipped at the end with an outlet opening (26) of the driving medium, for connection to the driving mechanism of the machining or manipulation head.

2. Device according to claim 1, characterized in that the basic body (1) is provided with a connecting sleeve (11) in which proportional valves (12) are located for controlling the supply of medium to the hollow cylinder (2).

3. Device according to claim 2, characterized in that the proportional valves (12) are connected to the control unit (13), which is also connected to a measuring sensor for measuring the movement of the piston rod (4) with the fastening flange (5) and to the control an external communication device is also connected to the unit (13).

4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the basic body (1) is provided with a storage cavity (9) in which at least one guide post (6) is located, connected to the fastening flange (5) for fixing the machining or handling heads, while the guide column (6) is housed in a linear ball bearing (7), located in the lubricating bushings (8).