RU2381168C1

RU2381168C1 - Single-pieces feeding device from heap and orientation of volumetric parts

Info

Publication number: RU2381168C1
Application number: RU2008136258/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Беляев (RU); Михаил Михайлович Беляев; Владимир Александрович Ефремов (RU); Владимир Александрович Ефремов
Original assignee: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device contains unit of single-piece parts picking, which is in bulk in bin, unit of air orientation of each part and controllable air-source. Unit of single-piece parts picking is implemented in the form of vertically located air-powered drive, cylinder of which is connected to it by its top butt to opening in bottom convergent downwards of bin. Piston of air-powered drive is fixed on bottom end of allowing ability to move inside of bin hollow rod, inner diametre of rod is more than maximal overall dimension of oriented part. Bottom closed part of rod is outfitted by spring-load admission valve with throttle, and its top opened part is separated from bottom by reticulate partition, forming unit of air-orientation. Cylinder of air-powered drive by its top and bottom cavities is communicated to driven air-source.

EFFECT: expansion of nomenclature of oriented products and simplification of device.

4 dwg

Description

Предложенное устройство относится к техническим средствам автоматизации, предназначено для подготовки деталей для их подачи к автомату-потребителю, например к схвату неочувствленого робота в сборочном производстве.The proposed device relates to technical means of automation, is intended for the preparation of parts for their supply to the consumer machine, for example, to grab an unrefined robot in an assembly plant.

Детали объемной формы, такие как крышки, колпачки, пробки, широко используемые в пищевой, фармацевтической, парфюмерной промышленностях, имеют форму, легко ориентируемую аэродинамически. Автоматизация процесса закрывания ими флаконов, баночек, бутылей и т.п. требует применения простых универсальных устройств подготовки этих деталей для их сборки в автоматах.Volumetric parts, such as caps, caps, corks, which are widely used in the food, pharmaceutical, and perfume industries, have a shape that is easily orientated aerodynamically. Automation of the process of closing them with bottles, jars, bottles, etc. requires the use of simple universal devices for the preparation of these parts for their assembly in automatic machines.

Известны аэродинамические способы ориентации плоских деталей в восходящем потоке (а.с. №1418236, БИ №31 1988 г. Е.С.Альперович и др. «Способ ориентирования тел в заданной плоскости»). Также известны устройства поштучной выборки плоских деталей из навала с использованием пневматических средств (а.с. №1407880, БИ №25 1988 г. Е.С.Альперович и др. «Устройство для поштучной выдачи изделий»).Known aerodynamic methods of orientation of flat parts in an upward flow (AS No. 1418236, BI No. 31 of 1988 E.S. Alperovich and other "Method of orienting bodies in a given plane"). Also known device piece sampling of flat parts from the pile using pneumatic means (AS No. 1407880, BI No. 25 1988 E.S. Alperovich and others. "Device for piece delivery of products").

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятое авторами за прототип, является известное устройство, которое выбирает из навала неориентированные детали типа «Колпачок» и поштучно их выдает с помощью средств пневмоавтоматики в сориентированном виде - см. А.И.Сутин, А.П.Федотов «Струйные механизмы автоматизации технологических процессов в машино- и приборостроении», Пневмоавтоматика, тезисы докладов XIV Всесоюзного совещания, изд. «Наука», М., 1982 г., с. 173-175. Это устройство содержит бункер с узлом поштучной выборки деталей из навала, узел пневмоориентирования каждой детали и управляемый пневмоисточник.The closest technical solution to the proposed one, adopted by the authors for the prototype, is a well-known device that selects non-oriented parts of the “Cap” type from the pile and individually issues them using pneumatic automation tools in a oriented manner - see A.I. Sutin, A.P. Fedotov “Inkjet mechanisms for automating technological processes in machine and instrument engineering”, Pneumoautomatics, abstracts of reports of the XIV All-Union meeting, ed. "Science", M., 1982, p. 173-175. This device comprises a hopper with a unit for piece-wise sampling of parts from the bulk, a pneumo-orientation unit for each part, and a controlled pneumatic source.

Однако это устройство предусматривает наличие вибробункера, без которого оно не может полностью выполнить поставленную задачу. Вибробункер сам по себе является сложным агрегатом, так как содержит вибратор и должен иметь сложную внутреннюю геометрию, чтобы выполнить рассредотачивание навала деталей, выстраивание их вдоль направляющей, как правило спиральной, поднять детали до выходного лотка и отсеять не сориентированные по торцам детали. Кроме этого, известное устройство способно ориентировать детали ограниченной номенклатуры, имеющих форму только типа «Колпачок», что продиктовано способом распознавания правильности ориентации детали на лотке. Например, положение полнотелой конической пробки оно распознать и сориентировать не может.However, this device provides for the presence of a vibratory hopper, without which it cannot fully fulfill the task. The vibro-bunker itself is a complex unit, since it contains a vibrator and must have complex internal geometry in order to distribute a pile of parts, align them along the guide, usually spiral, raise the parts to the output tray and weed out parts that are not oriented at the ends. In addition, the known device is capable of orienting parts of a limited nomenclature, having the shape of the “Cap” type only, which is dictated by the method of recognizing the correct orientation of the part on the tray. For example, it cannot recognize and orient the position of a full-bodied conical plug.

Целью предложенного решения является расширение номенклатуры (универсальности) ориентируемых изделий и упрощение комплекса.The aim of the proposed solution is to expand the range (universality) of oriented products and simplify the complex.

Поставленная цель достигается тем, что узел поштучной выборки выполнен в виде вертикально расположенного пневмопривода, цилиндр которого прикреплен своим верхним торцом к отверстию в днище сужающегося книзу бункера, а поршень укреплен на нижнем конце имеющего возможность выдвигаться внутрь бункера полого штока. Внутренний диаметр штока больше максимального габаритного размера ориентируемой детали, нижняя закрытая часть штока снабжена подпружиненным впускным клапаном с дросселем, а его верхняя открытая часть отделена сетчатой перегородкой, образуя узел пневмоориентирования, при этом цилиндр пневмопривода своими верхней и нижней полостями сообщен с управляемым пневмоисточником.This goal is achieved by the fact that the piece sampling unit is made in the form of a vertically arranged pneumatic actuator, the cylinder of which is attached with its upper end to the hole in the bottom of the hopper tapering downwards, and the piston is mounted on the lower end of the hollow rod that can be extended into the hopper. The inner diameter of the rod is larger than the maximum overall dimension of the oriented part, the lower closed part of the rod is equipped with a spring-loaded intake valve with a throttle, and its upper open part is separated by a mesh partition, forming a pneumatic orientation unit, while the pneumatic actuator cylinder communicates with its upper and lower cavities with a controlled pneumatic source.

Суть предложения заключается в том, что в одном простом устройстве выполняется с деталями разнообразной объемной формы комплексная задача, а именно осуществляются два сложных действия - выборка из навала и ориентация.The essence of the proposal lies in the fact that in one simple device a complex task is performed with parts of various volumetric shapes, namely, two complex actions are carried out - selection from the bulk and orientation.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструктивная схема предложенного устройства и на фиг.2 показан процесс ориентирования выбранной из навала детали: на фиг.2а - выхваченная штоком из груды одиночная деталь до ориентирования, на фиг.2б - аэродинамическое уравновешивание детали в процессе ориентирования и на фиг.2в - взвешенная в потоке деталь после ориентирования.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a structural diagram of the proposed device and Fig. 2 shows the process of orienting a part selected from a pile: in Fig. 2a, a single part pulled out from a pile from a pile before orientation, in Fig. 2b, aerodynamic balancing of a part in the orientation process, and in FIG. 2c, the part weighed in the stream after orientation.

Устройство содержит узел поштучной выборки деталей, выполненный в виде вертикально расположенного пневмопривода 1, который прикреплен своим верхним торцом к отверстию в днище сужающегося книзу бункера 2 с находящимися в последнем навалом деталями 3. Поршень 4 пневмопривода, расположенный в пневмоцилиндре 5 укреплен на нижнем конце имеющего возможность выдвигаться внутрь бункера полого штока 6. Внутренний диаметр штока больше максимального габаритного размера детали. В нижней закрытой части штока установлен подпружиненный впускной клапан 7 с дросселем 8. Верхняя открытая часть полого штока образует узел ориентирования 9, отделенный от остальной части штока сетчатой перегородкой 10. Пневмоцилиндр сообщен до и после поршня с управляемым пневмоисточником 11.The device comprises a unit for piece-wise selection of parts, made in the form of a vertically arranged pneumatic actuator 1, which is attached with its upper end to the hole in the bottom of the hopper 2 tapering downward with the parts 3. The piston 4 of the pneumatic actuator located in the pneumatic cylinder 5 is mounted on the lower end of the extend inside the hollow rod hopper 6. The inner diameter of the rod is larger than the maximum overall dimension of the part. A spring-loaded intake valve 7 with a throttle is installed in the lower closed part of the rod 8. The upper open part of the hollow rod forms an orientation unit 9, which is separated from the rest of the rod by a mesh partition 10. The pneumatic cylinder is communicated before and after the piston with a controlled pneumatic source 11.

Устройство работает следующим образом. Внутри заполненного деталями 3 бункера 2 выдвигается снизу до верха бункера полый шток 6 пневмоцилиндра 5, выхватывая из груды деталей одну, оказавшуюся на сетчатой перегородке 10 в узле пневмоориентирования 9 в произвольном неориентированном положении (см. фиг.2а). Шток выдвигается вверх при подаче давления в нижнюю полость цилиндра 5 пневмопривода от управляемого пневмоисточника 11. При достижении поршнем 4 верхнего упора давление под поршнем возрастает и подпружиненный впускной клапан 7 открывается, пропуская через дроссель 8 по полому штоку восходящий поток. Этот поток поднимает деталь над сетчатой перегородкой и, обтекая деталь, разворачивает ее (см. фиг.2б) до достижения аэродинамического равновесного состояния, ориентируя ее таким образом в пространстве. Дроссель обеспечивает остаточное давление под поршнем, достаточное для удерживания штока в верхнем положении и клапана в открытом состоянии. Под действием восходящего потока деталь всплывает до верхнего края штока и зависает, не вылетая из него (см. фиг.2в). Зависание детали происходит за счет того, что при выдвижении детали над краем штока уменьшается сопротивление выходу потока, давление под деталью изменяется и устанавливается в этом положении равновесие силы пневмонапора и силы тяжести детали. В итоге деталь в ориентированном положении парит в выдвинутом над срезом штока положении и таким образом оказывается подготовленной к взаимодействию с автоматом-потребителем (например со схватом робота). После изъятия детали пневмоисточник по сигналу переключается на верхнюю полость цилиндра и шток и клапан возвращаются в исходное нижнее положение. Устройство по очередному сигналу готово к обработке следующей детали.The device operates as follows. Inside the hopper 2 filled with parts 3, the hollow rod 6 of the pneumatic cylinder 5 extends from the bottom to the top of the hopper, grabbing one from the pile of parts that is on the mesh partition 10 in the pneumatic orientation unit 9 in an arbitrary non-oriented position (see Fig. 2a). The rod extends upward when pressure is applied to the lower cavity of the cylinder 5 of the pneumatic actuator from the controlled air source 11. When the piston 4 reaches the upper stop, the pressure under the piston increases and the spring-loaded inlet valve 7 opens, passing upward flow through the throttle 8 along the hollow rod. This flow raises the part above the mesh partition and, flowing around the part, turns it around (see fig.2b) until it reaches the aerodynamic equilibrium state, thus orienting it in space. The throttle provides a residual pressure under the piston sufficient to keep the stem in the upper position and the valve open. Under the action of the upward flow, the part pops up to the upper edge of the rod and freezes without flying out of it (see figv). The component hangs due to the fact that when the component extends above the stem edge, the resistance to the flow outlet decreases, the pressure under the component changes and the balance of the air pressure force and the component gravity is established in this position. As a result, the part in an oriented position hovers in the position extended above the stem cut and thus turns out to be prepared for interaction with a consumer machine (for example, with a robot grip). After removing the part, the pneumatic source switches to the upper cylinder cavity by a signal and the stem and valve return to their original lower position. The device at the next signal is ready to process the next part.

Использование предложенного устройства при автоматизации позволит упростить оснастку сборочных и других автоматов и обеспечить поштучную выдачу из навала сориентированные детали различной объемной формы, включая и форму типа «Колпачок». Этим и достигается поставленная цель.Using the proposed device for automation will simplify the equipment of assembly and other automatic machines and ensure piece delivery of oriented parts of various volume shapes, including the “Cap” type, from the pile. This is what the goal is achieved.

Claims

A piece-by-piece feed device from bulk and orientation of volumetric parts, comprising a piece-by-piece sampling unit of parts located in bulk in the hopper, a pneumatic orientation unit of each part and a controlled air source, characterized in that the piece-selection unit is made in the form of a vertically arranged pneumatic actuator, the cylinder of which is attached with its upper end to a hole in the bottom of the hopper tapering downward, and the pneumatic actuator piston is mounted on the lower end of the hollow rod, which is able to extend inside the hopper, internally the th diameter of the rod is larger than the maximum overall dimension of the oriented part, the lower closed part of the rod is equipped with a spring-loaded intake valve with a throttle, and its upper open part is separated from the lower mesh partition, forming a pneumatic orientation unit, while the pneumatic actuator cylinder communicates with its upper and lower cavities with a controlled pneumatic source.