RU211333U1

RU211333U1 - Vacuum-pneumatic gripper with material separation function for handling sheet material

Info

Publication number: RU211333U1
Application number: RU2022105933U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Ерошкин; Данил Андреевич Соколов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Хольц Роботикс"
Filing date: 2022-03-05
Publication date: 2022-05-31

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для перекладки, а именно к устройствам для работы с листовыми материалами, и может быть использована для работы с листовыми материалами, имеющими вакуумную проницаемость. Вакуумно-пневматический захват содержит металлическую раму, в центральной части которой расположен фланец с возможностью болтового соединения с промышленным манипулятором, на вершинах перекрестия рамы установлены механизмы для отгибания краев листового материала, каждый из которых содержит вакуумную присоску, полость которой соединена с вакуумным каналом эжектора пневматического блока, установленного по центральной оси рамы, при этом по центральной оси также установлен блок управления. В центральной части вакуумной присоски выполнен контур сепарации пористых изделий с возможностью сепарации проницаемого материала, соединенный через пропорциональный клапан с пневматическим блоком, при этом механизм для отгибания краев состоит из шарнирной опоры, закрепленной на раме через ось, к шарнирной опоре, при помощи болтов, закреплена металлическая конструкция, на которой есть фланец для пневматического цилиндра, закрепленного на шарнирном кронштейне, на конце металлической конструкции установлен шарнир для линейного перемещения, на котором при помощи винтов закреплен кронштейн, который соединен с серьгой возвратной пружиной, а на кронштейн установлена вакуумная присоска с контуром сепарации. Полезная модель позволяет расширить функциональные возможности. 5 ил.

The utility model relates to devices for transferring, namely to devices for working with sheet materials, and can be used to work with sheet materials having vacuum permeability. The vacuum-pneumatic gripper contains a metal frame, in the central part of which there is a flange with the possibility of bolted connection with an industrial manipulator, on the tops of the crosshairs of the frame there are mechanisms for bending the edges of the sheet material, each of which contains a vacuum suction cup, the cavity of which is connected to the vacuum channel of the pneumatic block ejector installed along the central axis of the frame, while the control unit is also installed along the central axis. In the central part of the vacuum suction cup, a porous product separation circuit is made with the possibility of separating a permeable material, connected through a proportional valve to a pneumatic unit, while the edge bending mechanism consists of a hinged support fixed to the frame through an axis, to the hinged support, by means of bolts, fixed a metal structure, on which there is a flange for a pneumatic cylinder fixed on a hinged bracket, at the end of the metal structure there is a hinge for linear movement, on which a bracket is fixed with screws, which is connected to the earring by a return spring, and a vacuum suction cup with a separation circuit is installed on the bracket . The utility model allows you to expand the functionality. 5 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к устройствам для перекладки, а именно к устройствам для работы с листовыми материалами, и может быть использована для работы с листовыми материалами, имеющими вакуумную проницаемость.The utility model relates to devices for transferring, namely to devices for working with sheet materials, and can be used to work with sheet materials having vacuum permeability.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно захватное устройство для листовых деталей (см. [1] RU 2573366 C1, МПК B65H 3/00, опубл. 20.01.2016), состоящее из соединенного с источником разрежения чашеобразного корпуса, который разделен внутренней перегородкой на центральную и периферийную кольцевую камеры, и элементов механической фиксации деталей, при этом рабочая зона центральной камеры перекрыта вогнутой сеточной перегородкой, ограничивающей деформацию захватываемой детали, а элементы механического захвата деталей представляют собой систему игл, которые закреплены на поверхности кольца, разделяющего рабочие зоны центральной и периферийной камер, и расположены в плоскостях радиальных сечений корпуса с наклоном в направлении его краев.From the prior art, a gripping device for sheet parts is known (see [1] RU 2573366 C1, IPC B65H 3/00, publ. chamber, and elements of mechanical fixation of parts, while the working area of the central chamber is blocked by a concave mesh partition that limits the deformation of the captured part, and the elements of mechanical gripping of parts are a system of needles that are fixed on the surface of the ring separating the working areas of the central and peripheral chambers, and are located in the planes of the radial sections of the body with an inclination towards its edges.

Недостатком данного технического решения является отсутствие технической возможности для работы с листовым плитным материалом различных толщин и декоров. Также требуются существенные доработки для обеспечения возможности выравнивания геометрического положения листов в процессе роботизированной перекладки.The disadvantage of this technical solution is the lack of technical ability to work with sheet plate material of various thicknesses and decors. Significant improvements are also required to ensure the possibility of aligning the geometric position of the sheets in the process of robotic transfer.

Из уровня техники известен вакуумный поверхностный захват, работающий от сжатого воздуха (см. [2] ES 2394666 T3, МПК B65G 47/91, опубл. 04.02.2013). Данное техническое решение не предназначено для работы с большими габаритами листовых материалов (более 1.5 метров в длину и более 1 метра в ширину), также не имеет технической возможности для работы с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.A vacuum surface gripper powered by compressed air is known from the prior art (see [2] ES 2394666 T3, IPC B65G 47/91, publ. 04.02.2013). This technical solution is not designed to work with large dimensions of sheet materials (more than 1.5 meters in length and more than 1 meter in width), and also does not have the technical capability to work with materials with high vacuum permeability.

Из уровня техники известны захваты разной конструкции (с бортиками, кромками, манжетами и т.д.) и разного действия вакуумных систем. Например, см.: [3] RU 2050255 С1, МПК B25J 15/04, опубл. 20.12.1995; [4] SU 1812121 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 30.04.1993; [5] US 2007187965 А1, МПК B25J 15/06, опубл. 16.08.2007; [6] JP 2000296489 A, МПК B25J 15/06, опубл. 24.10.2000. Известен вакуумный захват (см. [7] US 2015015013 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 15.01.2015) с зоной дросселирования всасывания обрабатываемой детали. Указанные технические решения имеют узкое ограничение по размерам рабочих деталей.From the prior art grippers of different designs (with sides, edges, cuffs, etc.) and different actions of vacuum systems are known. For example, see: [3] RU 2050255 C1, IPC B25J 15/04, publ. 12/20/1995; [4] SU 1812121 A1, IPC B25J 15/06, publ. 04/30/1993; [5] US 2007187965 A1, IPC B25J 15/06, publ. 08/16/2007; [6] JP 2000296489 A, IPC B25J 15/06, publ. 10/24/2000. Known vacuum gripper (see [7] US 2015015013 A1, IPC B25J 15/06, publ. 01/15/2015) with a suction throttling zone of the workpiece. These technical solutions have a narrow limitation on the size of the working parts.

Из уровня техники известны вакуумные захваты, выполненные с возможностью установки на манипуляторах см. [8] US 2001045755 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 29.11.2001; [9] WO 2020056437A1, МПК B25J 15/06, опубл. 26.03.2020; [10] WO 2021119698 A1, МПК B25J 15/06, опубл. 24.06.2021.The prior art known vacuum grippers, made with the possibility of installation on manipulators, see [8] US 2001045755 A1, IPC B25J 15/06, publ. 11/29/2001; [9] WO 2020056437A1, IPC B25J 15/06, publ. 03/26/2020; [10] WO 2021119698 A1, IPC B25J 15/06, publ. 06/24/2021.

Из уровня техники известен вакуумный захват [11] WO 2020056438 A1, МПК B25J 15/00, опубл. 26.03.2020, содержащий опорную часть, по меньшей мере, один опорный элемент и множество первых всасывающих элементов. Вакуумный захват установлен на промышленном манипуляторе.The prior art vacuum capture [11] WO 2020056438 A1, IPC B25J 15/00, publ. 03/26/2020, containing a support part, at least one support element and a plurality of first suction elements. The vacuum gripper is mounted on an industrial manipulator.

У всех указанных аналогов есть один общий недостаток, они не имеют технической возможности для работы с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.All of these analogues have one common drawback, they do not have the technical ability to work with materials with high vacuum permeability.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Задачей заявленной полезной модели является создание устройства, позволяющего обеспечить работы с листовыми материалами различной толщины (от 3 до 50 мм) и различной текстуры, а также обеспечить работу с материалами с высокой вакуумной проницаемостью.The objective of the claimed utility model is to create a device that makes it possible to work with sheet materials of various thicknesses (from 3 to 50 mm) and different textures, as well as to work with materials with high vacuum permeability.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.The technical result is the expansion of functionality.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается с помощью вакуумно-пневматического захвата, содержащего металлическую раму, в центральной части которой расположен фланец с возможностью болтового соединения с промышленным манипулятором, на вершинах перекрестия рамы установлены механизмы для отгибания краев листового материала каждый из которых содержит вакуумную присоску, полость которой соединена с вакуумным каналом эжектора пневматического блока, установленного по центральной оси рамы, при этом по центральной оси также установлен блок управления, при этом в центральной части вакуумной присоски выполнен контур сепарации пористых изделий с возможностью сепарации проницаемого материала, соединенный через пропорциональный клапан с пневматическим блоком, при этом механизм для отгибания краев состоит из шарнирной опоры, закрепленной на раме через ось, к шарнирной опоре, при помощи болтов, закреплена металлическая конструкция, на которой есть фланец для пневматического цилиндра, закрепленного на шарнирном кронштейне, на конце металлической конструкции установлен шарнир для линейного перемещения, на котором при помощи винтов, закреплен кронштейн, который соединен с серьгой возвратной пружиной, а на кронштейн установлена вакуумная присоска с контуром сепарации.The problem is solved, and the technical result is achieved using a vacuum-pneumatic gripper containing a metal frame, in the central part of which there is a flange with the possibility of bolting to an industrial manipulator, at the tops of the crosshairs of the frame there are mechanisms for bending the edges of the sheet material, each of which contains a vacuum suction cup , the cavity of which is connected to the vacuum channel of the ejector of the pneumatic unit installed along the central axis of the frame, while the control unit is also installed along the central axis, while in the central part of the vacuum suction cup there is a separation circuit for porous products with the possibility of separating a permeable material, connected through a proportional valve with pneumatic block, while the mechanism for bending the edges consists of a hinged support fixed to the frame through the axis, to the hinged support, with the help of bolts, a metal structure is fixed, on which there is a flange for a pneumatic cylinder ndra, fixed on a hinged bracket, at the end of the metal structure there is a hinge for linear movement, on which, with the help of screws, a bracket is fixed, which is connected to the earring by a return spring, and a vacuum suction cup with a separation circuit is installed on the bracket.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 - Общий вид устройства на промышленном манипуляторе.Fig. 1 - General view of the device on an industrial manipulator.

Фиг. 2 - Общий вид устройства.Fig. 2 - General view of the device.

Фиг. 3 - Пневматическая схема.Fig. 3 - Pneumatic scheme.

Фиг. 4 - Подробный вид механизма отгибания краев («крыла»).Fig. 4 - Detailed view of the mechanism for bending the edges ("wings").

Фиг. 5 - Условное обозначение кинематики механизма отгибания краев («крыла»).Fig. 5 - Symbol for the kinematics of the mechanism for bending the edges ("wings").

На фигуре обозначены следующие позиции: 1 - промышленный манипулятор; 2 - фланец; 3 - несущая металлическая рама; 4, 5 - усиление рамы; 6 - центральная ось захватного устройства; 7 - блок управления; 8 - пневматический блок; 9 - пропорциональный клапан; 10 - вакуумная присоска; 11 - контур для сепарации пористых изделий; 12 - шарнирная опора; 13 - ось; 14 - металлическая конструкция; 15 - пневматический цилиндр; 16 - шарнирный кронштейн; 17 - шарнир линейного перемещения; 18 - кронштейн; 19 - серьга; 20 - возвратная пружина; 21 - нижнее положение «крыла»; 22 - эжектор; 23 - магнитный датчик; 24 - техническое зрение; 25 - верхнее положение «крыла»; Z - вертикальная ось перемещения; R - радиус движения «крыла».The following positions are indicated on the figure: 1 - industrial manipulator; 2 - flange; 3 - bearing metal frame; 4, 5 - frame reinforcement; 6 - the central axis of the gripping device; 7 - control unit; 8 - pneumatic block; 9 - proportional valve; 10 - vacuum suction cup; 11 - circuit for separating porous products; 12 - hinged support; 13 - axis; 14 - metal structure; 15 - pneumatic cylinder; 16 - hinged bracket; 17 - linear movement hinge; 18 - bracket; 19 - earring; 20 - return spring; 21 - the lower position of the "wing"; 22 - ejector; 23 - magnetic sensor; 24 - technical vision; 25 - the upper position of the "wing"; Z - vertical axis of movement; R is the radius of movement of the "wing".

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет заявленного вакуумно-пневматического захвата листовых материалом с функцией сепарации материалов. В частном случае, на промышленный манипулятор 1, при помощи фланца 2 и болтового соединения, закреплена несущая металлическая рама 3 вакуумно-пневматического захвата. Рама 3 изготовлена из металлического профиля и выполнена в виде крестовины с усилениями 4 и 5 соответственно.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the claimed vacuum-pneumatic capture of sheet materials with the function of separating materials. In a particular case, on an industrial manipulator 1, using a flange 2 and a bolted connection, a supporting metal frame 3 of a vacuum-pneumatic gripper is fixed. Frame 3 is made of a metal profile and is made in the form of a cross with reinforcements 4 and 5, respectively.

По центральной оси 6 рамы 3 установлен шкаф управления 7 и пневматический щит 8. На пневматическом щите 8 установлен пропорциональный клапан 9, которым производится подача сжатого воздуха А в контур для сепарации пористых изделий 11 вакуумной присоски 10 (более подробно принцип работы вакуумной присоски с функцией сепарации описан в [12] EP 1580158 B1, МПК B65G 47/91, опубл. 28.09.2005). Для создания потока с отрицательным давлением Б в полости вакуумной присоски производится подача сжатого воздуха А в эжектор 22 пневматического блока 8. Подбор параметров для пропорционального клапана происходит по заданному алгоритму (алгоритм управления описан в программе для ЭВМ №2020667706 от 28.12.2020 [13]).A control cabinet 7 and a pneumatic shield 8 are installed along the central axis 6 of the frame 3. A proportional valve 9 is installed on the pneumatic shield 8, which supplies compressed air A to the circuit for separating porous products 11 of the vacuum cup 10 (in more detail, the principle of operation of a vacuum cup with a separation function described in [12] EP 1580158 B1, IPC B65G 47/91, published 09/28/2005). To create a flow with negative pressure B in the cavity of the vacuum suction cup, compressed air A is supplied to the ejector 22 of the pneumatic unit 8. The parameters for the proportional valve are selected according to a given algorithm (the control algorithm is described in the computer program No. 2020667706 dated 12/28/2020 [13]) .

На вершинах перекрестия рамы 3, установлены четыре одинаковых механизма (далее «крыло»), предназначенных для отгибания краёв листового материала. В частном случае механизм состоит из шарнирной опоры 12, которая крепится к раме 3 через ось 13. К шарнирной опоре 12, при помощи болтов, закреплена металлическая конструкция 14, на которой есть фланец для пневматического цилиндра 15. За счет того, что пневматический цилиндр 15 закреплен на шарнирном кронштейне 16, обеспечивается радиусное движение R крыла.At the tops of the crosshairs of frame 3, four identical mechanisms (hereinafter referred to as the “wing”) are installed, designed to bend the edges of the sheet material. In a particular case, the mechanism consists of a hinged support 12, which is attached to the frame 3 through the axis 13. To the hinged support 12, with the help of bolts, a metal structure 14 is fixed, on which there is a flange for the pneumatic cylinder 15. Due to the fact that the pneumatic cylinder 15 mounted on a hinged bracket 16, radial movement R of the wing is provided.

На конце «крыла» установлен шарнир для линейного перемещения 17, необходимый для компенсации радиусного движения R в линейной плоскости. На шарнире 17, при помощи винтов, закреплен кронштейн 18, который соединен с серьгой 19 возвратной пружиной 20. На кронштейне установлена вакуумная присоска 10 с функцией сепарации.At the end of the "wing" there is a hinge for linear movement 17, which is necessary to compensate for the radial movement R in the linear plane. On the hinge 17, with the help of screws, a bracket 18 is fixed, which is connected to the earring 19 by a return spring 20. A vacuum suction cup 10 with a separation function is installed on the bracket.

Захват материала, в частном случае, происходит следующим образом: в начале движения промышленного манипулятора 1 вдоль оси Z «крылья» приводятся в опущенное положение 21, и из камер пневматического цилиндра 15 стравливается избыточное давление. По магнитным датчикам 23 на пневматических цилиндрах определяется касание перекладываемого материала. После этого подается сжатый воздух А в эжектор 22, который создает поток с отрицательным давлением Б и при помощи вакуумных присосок 10, создает силу для поднятия и удержания листа. Если необходимо обработать материал с высокой пористостью, дополнительно идет подача сжатого воздуха А в контур сепарации 11 присоски 10.The capture of the material, in a particular case, occurs as follows: at the beginning of the movement of the industrial manipulator 1 along the Z axis, the “wings” are brought to the lowered position 21, and excess pressure is released from the chambers of the pneumatic cylinder 15. The magnetic sensors 23 on the pneumatic cylinders determine the touch of the transferred material. After that, compressed air A is supplied to the ejector 22, which creates a flow with negative pressure B and, using vacuum suction cups 10, creates a force to lift and hold the sheet. If it is necessary to process material with high porosity, additional compressed air A is supplied to the separation circuit 11 of the suction cup 10.

Далее, совершая движение промышленным манипулятором 1 вдоль оси Z, параллельно приводятся в движения крылья до положения 25. Это необходимо для разделения слежавшегося материала, который не подвержен вакуумной проницаемости. После этого производится измерение геометрического положения перекладываемого материала при помощи системы технического зрения 24, вычисляются необходимые параметры коррекции по заданному алгоритму [13].Further, by moving the industrial manipulator 1 along the Z axis, the wings are set in parallel to position 25. This is necessary to separate the packed material, which is not subject to vacuum permeability. After that, the geometric position of the transferred material is measured using the vision system 24, and the necessary correction parameters are calculated according to a given algorithm [13].

Укладка материала на пункт разгрузки происходит аналогичным методом, крылья приводятся в положение 21, по магнитным датчикам 23 определяется касание нижней точки выгрузки, после чего в эжектор 22 перекрывается подача сжатого воздуха, вакуум перестаёт поступать в присоску 10, кратковременно включается подача сжатого воздуха в контур сепарации, для отделения материала от присоски.The material is placed at the unloading point in a similar way, the wings are brought to position 21, the touch of the lower unloading point is determined by magnetic sensors 23, after which the compressed air supply to the ejector 22 is blocked, the vacuum stops flowing to the suction cup 10, the compressed air supply to the separation circuit is briefly switched on , to separate the material from the suction cup.

Технический результат в виде расширения функциональных возможностей, достигается благодаря таким конструктивным отличием, как наличие четырех вакуумных присосок с генераторами вакуума и контуром сепарации пористых изделий (т.е. устройством дросселирования потока для обеспечения плавной сепарации материалов).The technical result in the form of expanding functionality is achieved due to such design differences as the presence of four vacuum suction cups with vacuum generators and a porous product separation circuit (i.e., a flow throttling device to ensure smooth separation of materials).

Технический результат в виде расширения функциональных возможностей достигается за счет выполнения в устройстве вакуумных захватов с функцией сепарации проницаемого материала, что дает возможность для работы с листовым плитным материалом различных толщин и декоров, а также работать с материалом с высокой вакуумной проницаемостью. Механизм для отгибания краёв позволяет работать с материалом с высокой вакуумной проницаемостью.The technical result in the form of expanding functionality is achieved by performing vacuum grippers with the function of separating permeable material in the device, which makes it possible to work with sheet plate material of various thicknesses and decors, as well as work with material with high vacuum permeability. The mechanism for bending the edges allows you to work with material with high vacuum permeability.

Claims

Vacuum-pneumatic gripper containing a metal frame (3), in the central part of which there is a flange (2) with the possibility of bolted connection with an industrial manipulator (1), mechanisms for bending the edges of the sheet material are installed on the tops of the crosshairs of the frame, each of which contains a vacuum suction cup , the cavity of which is connected to the vacuum channel of the ejector (22) of the pneumatic unit (8) installed along the central axis of the frame, while the control unit is also installed along the central axis, characterized in that in the central part of the vacuum suction cup there is a separation circuit for porous products with the possibility of separation permeable material, connected through a proportional valve (9) with a pneumatic block (8), while the mechanism for bending the edges consists of a hinged support (12) fixed to the frame (3) through the axis (13), to the hinged support (12), with the help of bolts, a metal structure (14) is fixed, on which there is a flange for a pneumatic cylinder (15), mounted on a hinged bracket (16), at the end of the metal structure there is a hinge (17) for linear movement, on which a bracket (18) is fixed with screws, which is connected to the earring (19) by a return spring (20), and on the bracket (18 ) a suction pad with a separation circuit is installed.