RU215786U1

RU215786U1 - AUTOMATED TOOL CHANGER

Info

Publication number: RU215786U1
Application number: RU2022118580U
Authority: RU
Inventors: Ирек Разифович Хазиев; Вячеслав Александрович Зайцев; Светлана Николаевна Никольская
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Авиатех"
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2022-12-26

Abstract

Полезная модель относится к области автоматизации производственных процессов и может быть использована для стыковки и фиксации сменного инструмента. Устройство содержит состыкованные между собой с возможностью разъединения базовый элемент и ответный элемент, при этом в корпусе базового элемента установлены направляющая втулка и поршень пневмопривода, цилиндрический выступ которого расположен внутри направляющей втулки с возможностью взаимодействия с элементами фиксации, которые установлены в четырех направляющих отверстиях, выполненных в направляющей втулке, с возможностью выдвижения и упора в стенку стакана, расположенного внутри ответного элемента, причем базовый элемент снабжен зафиксированными в его корпусе двумя пальцами-ловителями, в ответном элементе установлены центрирующие втулки с возможностью центрирования пальцев-ловителей, а направляющая втулка и пальцы-ловители выполнены с возможностью обеспечения стыковки базового и ответного элементов, при этом внутри полости упомянутого поршня установлена толкающая пружина, которая зафиксирована крышкой внутри корпуса базового элемента. При этом элементы фиксации выполнены призматическими, с возможностью закрытия защитной крышкой, соединенной с пружиной и ход которой ограничен посредством корпуса, закрепленного на корпусе базового элемента. Использование полезной модели позволяет повысить надежность фиксации сменного инструмента. 2 ил.

The utility model relates to the field of automation of production processes and can be used for docking and fixing interchangeable tools. The device comprises a base element and a mating element joined together with the possibility of separation, while in the body of the base element there is a guide sleeve and a pneumatic actuator piston, the cylindrical protrusion of which is located inside the guide sleeve with the possibility of interacting with the fixation elements that are installed in four guide holes made in guide sleeve, with the possibility of extension and abutment against the wall of the cup, located inside the response element, and the base element is equipped with two catcher fingers fixed in its body, centering bushings are installed in the mating element with the possibility of centering the catcher fingers, and the guide sleeve and the catcher fingers made with the possibility of ensuring docking of the base and counter elements, while inside the cavity of the mentioned piston there is a pushing spring, which is fixed by a cover inside the body of the base element. In this case, the fixation elements are made prismatic, with the possibility of closing with a protective cover connected to the spring and the course of which is limited by means of a housing fixed on the body of the base element. The use of the utility model makes it possible to increase the reliability of fixing the replaceable tool. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области робототехники и может быть использована для автоматизации и роботизации производственных процессов.The utility model relates to the field of robotics and can be used to automate and robotize production processes.

Известно устройство смены инструмента (патент ЕР 1245348, МПК В05В 13/04; B23Q 1/00; B23Q 3/155; B25J 15/04, опубликовано: 2002.10.02), включающее пневматический привод, фиксаторы, запирающие стальные шарики.A tool changer is known (patent EP 1245348, IPC B05B 13/04; B23Q 1/00; B23Q 3/155; B25J 15/04, published: 2002.10.02), including a pneumatic drive, clamps locking steel balls.

Недостатком аналога является то, что площадь соприкосновения запирающего стального шарика очень мала и, соответственно, мала и сила запирания и удерживания базового элемента.The disadvantage of analogue is that the contact area of the locking steel ball is very small and, accordingly, the force of locking and holding the base element is also small.

Известно стыковочное устройство (патент РФ №2762223, МПК B25J 15/04, опубликовано: 16.12.2021), включающее обращенные одна к другой стыковочные поверхности присоединительных элементов с зеркально расположенными на них центрирующими элементами в виде пальцев и отверстий под них, фиксирующий присоединительные элементы между собой электромагнит и коммутационные разъемы на стыковочных поверхностях для связи инструментов и схватов с источниками энергии, конечное звено манипулятора и корпусы инструментов и схватов снабжены присоединительными платформами из немагнитного материала, на стыковочной поверхности платформы конечного звена манипулятора выполнены два отверстия, в которых соосно установлены электромагниты с втяжным якорем, ферромагнитные корпуса которых в виде чашек снабжены крышками, выполненными заодно с сердечниками катушек, установленных внутри корпусов и снабженных шунтирующими воротничками на плоских торцах упомянутых сердечников, обращенные в сторону пальцев донышки чашек имеют снабженные направляющими фасками центральные отверстия, являющиеся центрирующими элементами для двух ферромагнитных пальцев, снабженных фланцами с диаметрами, равными наружному диаметру корпусов электромагнитов, закрепленных на другой платформе, которые являются втяжными якорями упомянутых электромагнитов, один из пальцев выполнен цилиндрическим, другой палец, выполненный с поперечным сечением в форме ромба, имеет две продольные ленточки, являющиеся частями первоначальной наружной цилиндрической образующей пальца, расположенные в плоскости, проходящей через большую диагональ упомянутого ромба, перпендикулярную линии, проведенной через центры пальцев.A docking device is known (RF patent No. 2762223, IPC B25J 15/04, published: 12/16/2021), including mating surfaces of connecting elements facing one another with centering elements mirrored on them in the form of fingers and holes for them, fixing the connecting elements between an electromagnet and switching connectors on the docking surfaces for connecting tools and grippers with energy sources, the final link of the manipulator and the bodies of tools and grippers are equipped with connecting platforms made of non-magnetic material, on the docking surface of the platform of the final link of the manipulator, two holes are made, in which electromagnets with a retractable armature, the ferromagnetic cases of which in the form of cups are provided with covers made integral with the cores of the coils installed inside the cases and equipped with shunt collars on the flat ends of the mentioned cores, the bottoms of the cups facing towards the fingers have central holes provided with guide chamfers, which are centering elements for two ferromagnetic fingers, provided with flanges with diameters equal to the outer diameter of the electromagnet bodies, fixed on another platform, which are retractable anchors of the said electromagnets, one of the fingers is made cylindrical, the other finger is made with a cross section in the form of a rhombus, has two longitudinal ribbons, which are parts of the original outer cylindrical generatrix of the finger, located in a plane passing through the large diagonal of the said rhombus, perpendicular to the line drawn through the centers of the fingers.

Недостатком аналога является сложность конструкции и невысокая надежность зажима, обусловленные наличием электромагнитов.The disadvantage of analog is the complexity of the design and low reliability of the clamp, due to the presence of electromagnets.

Известна также сменная муфта (патент РФ №2769147, МПК B25J 15/04 B25J 19/00, опубликовано: 28.03.2022), содержащая крепежный элемент, предназначенный для соединения с соответствующим крепежным элементом сменного адаптера, по меньшей мере один электрический и/или оптический соединительный элемент для соединения с по меньшей мере одним соответствующим электрическим и/или оптическим соединительным элементом сменного адаптера и гидравлический соединительный элемент, в частности водяной соединительный элемент, для соединения с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера, при этом гидравлический соединительный элемент выступает по направлению к соединению со сменным адаптером дальше, чем электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент, так что электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент и соответствующие электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент сменного адаптера перед соединением выравниваются относительно друг друга благодаря соединению гидравлического соединительного элемента с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера.A replaceable coupling is also known (RF patent No. 2769147, IPC B25J 15/04 B25J 19/00, published: 03/28/2022), containing a fastener designed for connection with the corresponding fastener of the replaceable adapter, at least one electrical and / or optical a connector for connecting to at least one corresponding electrical and/or optical connector of the interchangeable adapter and a hydraulic connector, in particular a water connector, for connecting to a corresponding hydraulic connector of the interchangeable adapter, the hydraulic connector protruding towards the connection with an interchangeable adapter further than the electrical connectors and/or optical connector, so that the electrical connectors and/or optical connector and the corresponding electrical connectors and/or optical connector of the interchangeable adapter before connection, they are aligned with each other by connecting the hydraulic connector with the corresponding hydraulic connector of the interchangeable adapter.

Недостатком аналога является сложность конструкции, обусловленная наличием электрических и/или оптических, а также гидравлических соединительных элементов.The disadvantage of analogue is the complexity of the design due to the presence of electrical and/or optical and hydraulic connecting elements.

Известно также устройство быстрой смены инструмента руки робота (патент РФ №2772272, МПК B25J 15/04, опубликовано: 18.05.2022), в котором держатель содержит первую и вторую части, выполненные с возможностью соединения друг с другом и отделения друг от друга посредством взаимодействия первой поверхности первой части и второй поверхности второй части, к которой она обращена в рабочем состоянии, при этом на первой поверхности расположен выступающий наружу клиновидный элемент, а на второй поверхности выполнено клиновидное углубление с возможностью приема выступающего клиновидного элемента при соединении в рабочем состоянии первой и второй поверхностей друг с другом. Кроме того, продольные боковые поверхности выступающего клиновидного элемента наклонены внутрь под углом, который соответствует углу наклона продольных боковых поверхностей углубления. Упомянутые поверхности выполнены изогнутыми в продольном направлении.It is also known a device for quickly changing the tool of a robot arm (RF patent No. 2772272, IPC B25J 15/04, published: 05/18/2022), in which the holder contains the first and second parts, made with the possibility of connecting with each other and separating from each other through interaction the first surface of the first part and the second surface of the second part, to which it faces in working condition, while on the first surface there is a wedge-shaped element protruding outward, and on the second surface a wedge-shaped recess is made with the possibility of receiving a protruding wedge-shaped element when the first and second are connected in working condition surfaces with each other. In addition, the longitudinal side surfaces of the protruding wedge-shaped element are inclined inwardly at an angle that corresponds to the angle of inclination of the longitudinal side surfaces of the recess. Said surfaces are curved in the longitudinal direction.

Недостатком аналога является невысокая надежность конструкции, обусловленная наличием клиновидных элементов, имеющих недостаточную площадь контакта.The disadvantage of analogue is the low reliability of the design, due to the presence of wedge-shaped elements with insufficient contact area.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной полезной модели является автоматизированное устройство смены инструмента (патент DE 102011003 278, МПК B25J 15/04, опубликовано: 2012.08.02), содержащее пневматический привод, ответный и базовый элементы, в качестве элементов фиксации применены стальные шарики, которые расположены в сферической канавке в момент стыковки.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is an automated tool changer (patent DE 102011003 278, IPC B25J 15/04, published: 2012.08.02), containing a pneumatic drive, response and base elements, used as fixing elements steel balls that are located in a spherical groove at the time of docking.

Недостатком ближайшего аналога является то, что площадь соприкосновения запирающего стального шарика очень мала и, соответственно, мала и сила запирания и удерживания базового элемента.The disadvantage of the closest analogue is that the contact area of the locking steel ball is very small and, accordingly, the force of locking and holding the base element is also small.

Задачей полезной модели является повышение надежности системы запирания и фиксации ответного элемента относительно базового за счет обеспечения возможности большей площади контакта элементов.The objective of the utility model is to increase the reliability of the system for locking and fixing the mating element relative to the base element by providing the possibility of a larger contact area of the elements.

Технический результат - повышение силы удержания сменного инструмента.The technical result is an increase in the holding force of a replaceable tool.

Повышение силы удержания сменного инструмента обеспечивается за счет большей площади контакта элементов.An increase in the holding force of the replaceable tool is provided due to the larger contact area of the elements.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается автоматизированным устройством для стыковки и фиксации сменного инструмента, содержащим состыкованные между собой с возможностью разъединения базовый и ответный элементы, при этом в корпусе базового элемента установлены направляющая втулка и поршень пневмопривода, цилиндрический выступ которого расположен внутри направляющей втулки с возможностью взаимодействия с элементами фиксации, которые установлены в четырех направляющих отверстиях, выполненных в направляющей втулке, с возможностью выдвижения и упора в стенку стакана, расположенного внутри ответного элемента, причем базовый элемент снабжен зафиксированными в его корпусе двумя пальцами-ловителями, в ответном элементе установлены центрирующие втулки с возможностью центрирования пальцев-ловителей, а направляющая втулка и пальцы-ловители выполнены с возможностью обеспечения стыковки базового и ответного элементов, при этом внутри полости упомянутого поршня установлена толкающая пружина, которая зафиксирована крышкой внутри корпуса базового элемента, в котором согласно полезной модели упомянутые элементы фиксации выполнены призматическими, с возможностью закрытия защитной крышкой, соединенной с пружиной и ход которой ограничен посредством корпуса, закрепленного на корпусе базовом элемента, при этом оно снабжено соответствующими уплотнительными элементами, установленными на упомянутом поршне, направляющей втулке и крышке, а на базовом и ответном элементах установлены элементы передачи электрических сигналов.The problem is solved, and the technical result is achieved by an automated device for docking and fixing a replaceable tool, containing the base and mating elements docked together with the possibility of separation, while in the body of the base element there is a guide sleeve and a pneumatic actuator piston, the cylindrical protrusion of which is located inside the guide sleeve with the possibility of interaction with the fixation elements, which are installed in four guide holes made in the guide sleeve, with the possibility of extension and abutment against the wall of the cup located inside the mating element, moreover, the base element is equipped with two catching fingers fixed in its body, centering elements are installed in the mating element bushings with the possibility of centering the catcher pins, and the guide bushing and catcher pins are made with the possibility of ensuring the docking of the base and counter elements, while inside the cavity of the mentioned piston there is a t a pushing spring, which is fixed by a lid inside the body of the base element, in which, according to the utility model, the mentioned fixation elements are made prismatic, with the possibility of closing with a protective cover connected to the spring and the movement of which is limited by means of a body fixed to the body of the base element, while it is provided with appropriate sealing elements installed on said piston, guide sleeve and cover, and elements for transmitting electrical signals are installed on the base and mating elements.

В предлагаемой конструкции вместо шариков применены призматические элементы фиксации, которые выдвигаются в конический паз в момент стыков базового и ответного элемента.In the proposed design, instead of balls, prismatic fixation elements are used, which extend into the conical groove at the moment of the joints of the base and counterpart elements.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено автоматизированное устройство смены инструмента, на фиг. 2 - разрез А-А.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows an automated tool changer, FIG. 2 - section A-A.

Автоматизированное устройство смены инструмента (фиг. 1) содержит два основных элемента: базовый элемент 1 и ответный элемент 2 (фиг. 2). В корпусе базового элемента 1 расположен поршень пневмопривода 3, имеющий цилиндрический выступ, который участвует в стыковке с ответным элементом 2. На поршне пневмопривода 3 с возможностью обеспечения герметичности его работы установлен уплотнитель поршня 4 и уплотнитель втулки 5, обеспечивающий герметичный ход выступа поршня пневмопривода 3 в направляющей втулке 6, которая так же имеет уплотнительное кольцо 7 и четыре направляющих отверстия. В них установлены призматические элементы фиксации 8, которые под действием поршня пневмопривода 3 в верхнем положении могут выдвигаться и прилегать к стенке стакана 9 ответного элемента 2. Внутри полости поршня пневмопривода 3 установлена толкающая пружина 10, обеспечивающая силовое воздействие на поршень пневмопривода 3, которая фиксирована внутри корпуса базового элемента 1 крышкой 11, установленной с применением уплотнительного кольца 12. Для обеспечения базирования элементов друг относительно друга базовый элемент 1 оснащен двумя пальцами-ловителями 13, которые зафиксированы в корпусе базового элемента 1 винтами 14. В разомкнутом положении элементы фиксации 8 закрыты защитной крышкой 15, которая может разжиматься пружиной 16. Ограничение хода защитной крышки 15 обеспечивается за счет корпуса 17, который закреплен к корпусу базового элемента 1 винтами 18. В ответном элементе 2 для центрирования пальцев ловителей 13 установлены центрирующие втулки 19. Базовый 1 и ответный элементы 2 оснащены элементами передачи электрических сигналов 20 и 21 (фиг. 1).The automated tool changer (Fig. 1) contains two main elements: the base element 1 and the counter element 2 (Fig. 2). In the body of the base element 1 there is a piston of the pneumatic drive 3, which has a cylindrical protrusion, which is involved in docking with the mating element 2. On the piston of the pneumatic drive 3 with the possibility of ensuring the tightness of its operation, a piston seal 4 and a seal of the bushing 5 are installed, providing a hermetic stroke of the protrusion of the pneumatic drive piston 3 in guide sleeve 6, which also has a sealing ring 7 and four guide holes. They are equipped with prismatic fixation elements 8, which, under the action of the piston of the pneumatic actuator 3 in the upper position, can be extended and adjoin to the wall of the cup 9 of the response element 2. A pushing spring 10 is installed inside the cavity of the piston of the pneumatic actuator 3, which provides a force effect on the piston of the pneumatic actuator 3, which is fixed inside of the body of the base element 1 by cover 11, installed using a sealing ring 12. To ensure the basing of the elements relative to each other, the base element 1 is equipped with two catcher fingers 13, which are fixed in the body of the base element 1 with screws 14. In the open position, the fixing elements 8 are closed by a protective cover 15, which can be unclenched by a spring 16. The limitation of the travel of the protective cover 15 is ensured by the body 17, which is fixed to the body of the base element 1 with screws 18. Centering bushings 19 are installed in the mating element 2 to center the fingers of the catchers 13. Base 1 and mating elements 2 equipped with electrical signal transmission elements 20 and 21 (Fig. one).

Автоматизированное устройство смены инструмента работает следующим образом. Базовый 1 и ответный 2 элементы находятся в состыкованном положении. Ответный элемент 2 удерживается за счет призматических элементов фиксации 8, которые осуществляют упор в стенки стакана 9 ответного элемента 2, призматические элементы фиксации 8 в свою очередь подпираются цилиндрическим выступом поршня пневмопривода 3. Выдвинутое положение поршня пневмопривода 3 обеспечивается толкающей пружиной 10, пальцы-ловители 13 обеспечивают базирование базового 1 и ответного элемента 2 при стыковке. Для того что бы осуществить стыковку или расстыковку базового 1 и ответного 2 элементов необходимо снять прижимное усилие призматических элементов фиксации 8. Для этого нужно отвести поршень пневмопривода 3 вниз, тем самым высвобождая каналы хода призматических элементов фиксации 8, что позволит ответному элементу 2 выйти из зацепления. Или наоборот, в случае стыковки базового 1 и ответного 2 элементов отведение поршня пневмопривода 3 осуществляется путем подачи сжатого воздуха. После того как базовый 1 и ответный 2 элементы будут разъединены, давление воздуха сбрасывается, и под действие толкающей пружины 10 поршень пневмопривода 3 возвращается в исходное положение, подпирая призматические элементы фиксации 8.Automated tool changer works as follows. Base 1 and response 2 elements are in a docked position. The response element 2 is held by the prismatic fixation elements 8, which rest against the walls of the cup 9 of the response element 2, the prismatic fixation elements 8, in turn, are supported by the cylindrical protrusion of the pneumatic drive piston 3. The extended position of the pneumatic drive piston 3 is provided by a pushing spring 10, catcher fingers 13 provide basing of the base 1 and response element 2 during docking. In order to carry out docking or undocking of the base 1 and response 2 elements, it is necessary to remove the clamping force of the prismatic fixation elements 8. To do this, move the pneumatic actuator piston 3 down, thereby releasing the travel channels of the prismatic fixation elements 8, which will allow the mating element 2 to disengage . Or vice versa, in the case of docking of the base 1 and response 2 elements, the retraction of the piston of the pneumatic drive 3 is carried out by supplying compressed air. After the base 1 and response 2 elements are separated, the air pressure is released, and under the action of the pushing spring 10, the pneumatic actuator piston 3 returns to its original position, supporting the prismatic fixation elements 8.

Краткие технические характеристики автоматизированного устройства смены инструмента аналога устройства по патенту DE 102011003278:

Brief technical characteristics of an automated tool changer similar to the device according to patent DE 102011003278:

Как видно из таблицы, заявленное автоматизированное устройство смены инструмента по большинству параметров (усилие зажима - 150, минимальное рабочее давление воздуха - 4, 5, рабочее давление воздуха - 6) не уступает лучшему мировому образцу (заменяемой технике), а по основным параметрам, направленным на достижение технического результата, таким как максимальное осевое усилие (31500/30000), максимальный момент отрыва (2500/2400) и максимальный изгибающий момент (5120/5000), даже превосходит. Площадь контакта у заявленного автоматизированного устройства смены инструмента выше почти в 10 раз (60/6,4), что способствует увеличению силы удержания сменного инструмента. Параметры аналога взяты с сайта производителя: https://www.iprworldwide.com/produkt-kategorie/robotergreifer/parallelgreifer/As can be seen from the table, the claimed automated tool changer in most parameters (clamping force - 150, minimum working air pressure - 4.5, working air pressure - 6) is not inferior to the best world model (replaced equipment), but in terms of the main parameters aimed to achieve the technical result, such as the maximum axial force (31500/30000), the maximum breakaway moment (2500/2400) and the maximum bending moment (5120/5000), is even superior. The contact area of the claimed automated tool changer is almost 10 times higher (60/6.4), which contributes to an increase in the holding force of the replaceable tool. The analog parameters are taken from the manufacturer's website: https://www.iprworldwide.com/produkt-kategorie/robotergreifer/parallelgreifer/

Итак, заявленная полезная модель позволяет улучшить и повысить надежность системы запирания и фиксации ответного элемента относительно базового, повысить силу удержания сменного инструмента (максимальное осевое усилие) за счет обеспечения большей площади контакта элементов.So, the claimed utility model makes it possible to improve and increase the reliability of the system for locking and fixing the mating element relative to the base one, to increase the holding force of the replaceable tool (maximum axial force) by providing a larger contact area of the elements.

Claims

An automated device for docking and fixing a replaceable tool, containing a base and mating elements docked with the possibility of separation, while in the base element housing there is a guide sleeve and a pneumatic actuator piston, the cylindrical protrusion of which is located inside the guide sleeve with the possibility of interacting with the fixation elements that are installed in four guide holes made in the guide sleeve, with the possibility of extension and abutment against the wall of the cup, located inside the counter element, and the base element is equipped with two catcher fingers fixed in its body, centering bushings are installed in the counter element with the possibility of centering the catcher fingers, and the guide sleeve and catcher fingers are made with the possibility of ensuring the docking of the base and counter elements, while inside the cavity of the said piston a pushing spring is installed, which is fixed by a cover inside the base housing the first element, characterized in that the said fixation elements are made prismatic, with the possibility of closing with a protective cover connected to the spring and the course of which is limited by means of a housing fixed on the body of the base element, while it is provided with appropriate sealing elements installed on the said piston, a guide sleeve and cover, and elements for transmitting electrical signals are installed on the base and mating elements.