Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

 

 

 

Модель ПР	Грузо­подъем­ность, кг	Параметры
		Вертикаль­ный ХОД, мм	Горизон­тальный ход, мм	Поворот, *	Скорость линейная, м/с
МП-9С	0,2	30	180	120	0,5
РФ-202М	0,2/0,2	30	200	120	0,8
РФ-204М РФ-205М	0,5/0,5	30	200	120	0,7
РФ-1001С	1,0	400	500	250	0,5
«Циклон-5,01»	5/5	100	850	270	1,5
М-31 (М-21)	5/5	600	1000	90	0,7

 

 

 

 

Модель ПР	Грузо­подъем­ность, кг	Параметры
		Вертикаль­ный ход, мм	Горизон­тальный ход, мм	Поворот, °	Скорость линейная, м/с
ПР-4	5	150	600	240	0,7
«Унивсрсал-5»	5	800	700	240	0,8
«Бри г-10 Б»	10	100	600	270	0,7
МП-5	15	250	600	180	0,8
МП-8	15	250	800	270	0,5
М20П.40.01	20	500	J100	300	1,0

ПР-7607	25	300	700	340	0,7
ПР-25	25	1000	1750	320	0,8
РПМ-25.02	25	1000	1750	350	0,8
СМ40Ц.43.01	40	760	760	270	0,5
СМ40Ф2.80.01	40	—	1000	180	0,8
РВ-50	50	300	50	70	0,2
«Универсал-50м»	50	—	900	340	0,9

 

 

 

 

Модель ПР	Грузо­подъем­ность, кг	Параметры
		Вертикаль­ный ход, мм	Горизон­тальный ход, мм	Поворот, *	Скорость линейная, м/с
РР-1	80	1000	3230	180	0.8
CMS0U.25.O1A	80 (40x2)*	1000	3600	180	0,8
УМ160Ф2.81.01	160	2300	1000	90	0,5
СМ160Ф2.05.01	320 (160x2)	1800	8900	60	0,5

* Два схвзта.

Для оптимизации рабочего цикла системы машин во времени составляют циклограмму, отражающую моменты начала и окон­чания рабочих и холостых операций (ходов), а также их взаимно­го расположения во времени (цикле). Сокращение рабочего цик­ла путем максимального совмещения времени рабочих t_v и холо­стых (_к ходов является целью составления циклограммы. С помо­щью циклограммы можно координировать работу как отдельных узлов и механизмов станка, так и совокупности станков и вспо­могательного оборудования, входящих в автоматизированную систему.

Методика построения циклограммы функционирования роботизированного технологического комплекса

Применительно к РТК циклограмма должна включать в себя в выбранной последовательности вес основные и вспомогательные операции (переходы) изготовления изделия, а также условные операции (переходы) для возможных изменений технологическо­го маршрута. Для построения циклограммы функционирования РТК необходимо:

1) проанализировать компоновку РТК и определить вес движе­ния (переходы) основного и вспомогательного оборудования (ро­бота, станка, накопителя), необходимые для выполнения задан­ного цикла обработки детали;

2) определить и составить перечень всех механизмов основного и вспомогательного оборудования, участвующих в формировании заданного цикла;

3) задать исходное положение механизмов робота, станка, транс­портера и т.д.;

4) составить последовательность движений оборудования (ме­ханизмов) за цикл в виде таблицы;

5) определить время выполнения каждого движения /,-, исполь­зуя формулы

/,- = а,/ш, или г, = р\/со,; /, = /,/v_t или /,■ = hjv_h

где а,, 3, — углы поворота механизмов, °; /„ Л, — линейные пере­мещения механизмов, мм; со,-, v -, — соответственно паспортные ско­рости углового, °/^с» и линейного, мм/с, перемещения механиз­мов по соответствующей координате.

Для примера рассмотрим построение циклограммы функцио­нирования РТК механической обработки.

Комплекс предназначен для обработки деталей на токарно-патронном полуавтомате мод. 16К20ФЗ. Загрузка-разгрузка и пе­реустановка деталей выполняются однозахватным ПР модели М20П40.01. В состав РТК входит накопитель для деталей и загото­вок — тактовый стол. Компоновка РТК представлена на рис. 3.5.

75

Рис. 3.5. Компоновка роботизирова­нного технологического комплекса:

/ — токарно-патронный полуавтомат мод. 16К20ФЗ; 2 — тактовый стол (на­копитель заготовок и деталей); J— про­мышленный робот мод. М20П40.01

Для выполнения заданного цикла обработки детали за два уста­нови необходимы следующие движения (переходы):

• загрузка заготовки в патрон станка;

• зажим заготовки в патроне;

• отвод руки ПР;

• обработка детали (установ 1);

• переустановка детали в патроне станка, отвод руки ПР;

• обработка детали (установ 2);

• разгрузка детали из патрона станка на тактовый стол, переме­щение тактового стола на один шаг (на одну позицию).

В формировании заданного цикла участвуют соответствующие механизмы, в том числе следующие:

• механизмы станка для обеспечения зажима детали (патрон), вращения детали, подачи суппорта, поворота резцовой головки, перемещения ограждения;

• механизмы промышленного робота для подъема руки, пово­рота руки относительно вертикальной оси, выдвижения руки, за­жима схвата, ротации схвата (поворота схвата относительно гори­зонтальной оси), поворота схвата относительно вертикальной оси;

• механизм тактового стола для перемещения детали (заготов­ки) на один шаг (на одну позицию).

В исходном положении оборудования и его механизмов:

• патрон станка разжат, ограждение открыто;

• суппорт в нулевой (исходной) позиции, в резцовой головке установлен необходимый комплект инструментов для обработки заданной детали, т.е. для выполнения заданного цикла обработки, линия центров станка выше уровня расположения заготовок на тактовом столе;

• схват робота разжат; ось детали, первоначально зажимаемой в схвате, ориентирована горизонтально; рука втянута и повернута к тактовому столу; схват (рука) находится на уровне расположения заготовок на тактовом столе; заготовка расположена на тактовом столе в призмах против схвата ПР.

В соответствии с составленной последовательностью движений механизмов оборудования за цикл построена циклограмма функ­ционирования РТК (рис. 3.6).

76

 

 

 

 

 

 

 

 

Оборудование

Движение (операция)

Врем

3

6

9

12

15 18 21

| 72 75 78 81 84

ПР

Загрузка заготовки

1

1

1

р

"7"

\

/

Отвод руки

11

Переустановка заготовки

\

1

ж

Разгрузка детали

~

I 1

Станок

Зажим заготовки в патроне

--

/ / / /

'

Разжим заготовки в патроне

/ / / /

Обработка заготов­ки (1-й установ)

Отработка заготов­ки (2-й установ)

1

Тактовый стол

Поворот на одну позицию

Ги = 1

Рис. 3.6. Циклограмма функционирования (работы) роботизирован
-J                                                                       Т_и — длительность цикла

Примеры переналаживаемых автоматизированных систем для изготовления типовых деталей

Большинство переналаживаемых автоматизированных систем предназначено для механической обработки типовых деталей: тел вращения (валы, оси, фланцы, втулки и др.) и корпусных. Обра­ботка таких деталей ведется по типовым технологическим процес­сам, что делает необходимым использование в автоматизирован­ных системах металлорежущих станков определенных типов.

В РТК для обработки деталей типа тел вращения преобладают фрезерно-центровальные, токарные и шлифовальные станки с ЧПУ, обслуживаемые ПР. Для обработки корпусных детален в РТК преобладают фрезерные и сверлильные станки с ЧПУ, многоце­левые станки типа «обрабатывающий центр», объединенные транс-портно-накопительнон системой.

Компоновка АУ построена по агрегатно-секционному модуль­ному принципу, в соответствии с которым технологическое и вспо­могательное оборудование сосредоточено в станочных и вспомо­гательных секциях. Последние предназначены для наладки и ком­плектации инструмента, сбора и удаления стружки, контроля из­делий. По агрегатно-секционному модульному принципу построе­ны переналаживаемые участки типа АСВ и АСВР для обработки деталей типа тел вращения. В частности, автоматизированный ком­ плекс мод. АСВР-О] предназначен для токарной обработки валов диаметром до 100 мм, длиной 300...800 мм и массой до 40 кг в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Валы могут устанавливаться в самоцентрирующем патроне, в самоцентрирующем патроне с поддержкой задним центром и в центрах с приводом вращения с помощью торцового поводкового или кулачкового патрона с плавающим центром и кулачками.

Комплекс включает в себя два токарных полуавтомата мод. I6K20TI, робот мод. СМ40Ф2.80.01, который обеспечивает уста­новку—снятие деталей в рабочую зону станков и их межстаночное транспортирование, вспомогательное оборудование и систему обес­печения безопасности работы (светозащиты). ПР комплектуется набором устройств для захвата заготовок диаметрами 20... 160 мм. Линейная компоновка комплекса с ПР, опорная система которо­го расположена параллельно осям шпинделей станков, обеспечи­вает удобный доступ к узлам и механизмам станков при их отладке и обслуживании.

Общий вид автоматизированного РТК мод. АСВР-04 приведен на рис. 3.7. Токарные станки 2 располагаются между колонн вдоль опорной системы робота /. Напротив колонн предусмотрены тары 3 с подставками.

Между боковой стороной станка и колоннами находятся про­межуточные позиции, предназначенные для межоперационного

78

Плоскость переднего края направляющей. Монорельс робота

 

Рис. 3.7. Общий вид автоматизированного роботизированного технологи­ческого комплекса мод. АСВР-04:

/ — промышленный робот мод. СМ40Ф2.80.О1; 2— токарные полуавтоматы мод. I6K20TI; 3 — тара с подставками; 4 — межоперанионные накопители; 5 — за­щитное устройстио

хранения деталей (межоперационные накопители 4). Комплекс оснащен защитным устройством 5.

Токарный станок класса точности П с оперативной системой управления (ОСУ) обеспечивает обработку наружных и внутрен­них поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или не­сколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а так­же нарезание крепежных резьб. Ословные и вспомогательные ко­манды вводятся в память с клавиатуры или кассеты внешней па­мяти.

Автоматизированные переналаживаемые системы типаАСК пред­ставляют собой РТК, включающие комплекты оборудования с ЧПУ для обработки корпусных деталей, объединенные единой транс-портно-накопительной системой и системой управления на базе ЭВМ. Участки типа АСК предназначены для черновой и чистовой обрабогки корпусных деталей н мелкосерийном производстве. Гиб­кость комплексно-автоматизированных участков типа АСК при обработке широкой номенкла^ры деталей мелкими партиями и высокая степень автоматизации основных и вспомогательных опе­раций обеспечиваются благодаря применению многоцелевых стан­ков с ЧПУ с автоматизированной загрузкой заготовок, автомати­зированной транспортно-накопительной системы и централизо­ванной системы управления от ЭВМ.

79

о

,ПП Г 1 Г 1

D -₇

2?№

о _

=^-

Рис. 3.8. Гибкий автоматизирован­ный участок АСК-00 для обработ­ки прецизионных корпусных дета­лей:

/ — стол ручной загрузки; 2 — систе­ма управления; 3—эстакада; 4—стай­ки мод. 2204ВМФ4; 5— транспортная тележка (робокар); 6 — манипулятор; 7 — накопитель

На станках с ЧПУ выполняют фрезерные, расточные, свер­лильные, резьбонарезные и другие операции. Кроме этих станков, в состав участков типа АСК могут входить координатно-разметоч-ная машина с цифровой индикацией и контрольно-измеритель­ная машина с ЧПУ. Для предварительной подготовки баз и опера­ций, выполнение которых невозможно или нерентабельно на стан­ках с ЧПУ (например, точные координатно-расточные операции, шлифовальные, долбежные и другие операции), можно комплек­товать участок соответствующим дополнительным оборудованием.

Обрабатываемые детали устанавливаются на плиты-спутники или у каждого станка, или для всех станков организуется общая зона обслуживания. Компоновочные решения гибких автомати­зированных участков (ГАУ) АСК-00 и АСК-11 представлены на рис. 3.8 и 3.9.

Для обработки корпусных деталей на АСК применяются мно­гоцелевые станки с ЧПУ и автоматической сменой инструмента. Компоновка станков дает возможность обрабатывать детали с че-

^ hhhh

 

Рис. 3.9. Гибкий автоматизированный участок АСК-11 для обработки кор­пусных деталей:

/ — контрольно-измерительная машина мод. BEI40K; 2 — инструментальное отделение; 3 — отделение сборки приспособлений; 4 — участок промывки дета­лей и унифицированной сборной оснастки; 5 — координатно-разметочная ма­шина мод. BEI ИЛ; 6 и 7 — станки для доделочиых операций; 8 — станок для подготовки базовой поверхности; 9— многоцелевой станок мод. ГФ 1880; 10 — автоматизированная транспортно-складская система

80

тырех сторон за одну установку с точностью растачиваемых отвер­стий по HI —Ш и шероховатостью Ra 1,25.-2,5 мкм.

Кроме станков с ЧПУ производственный участок в ряде случа­ев включает в себя отделение контроля заготовок (литья) и его разметки с координатно-разметочной машиной и отделение окон­чательного контроля с контрольно-измерительной машиной.

3.3. Особенности конструкции инструмента и приспособлений в автоматизированном производстве

Наиболее значительные потери времени при механической об­работке в условиях АП связаны с транспортированием, установ­кой, закреплением, съемом и наладкой инструмента и приспо­соблений. В целях обеспечения производительности, надежности, гибкости технологических процессов важны роль и место инстру­ментальной оснастки и приспособлений в АП. Инструментальная оснастка АП включает в себя не только режущие и вспомогатель­ные инструменты, но и приборы настройки режущего инструмен­та и инструментальных головок вне станка, системы автоматиче­ской смены инструментов, подналадки режущего инструмента, диагностики и контроля состояния инструмента и оборудования.

Инструментальная оснастка АПС

Инструментальная оснастка АПС имеет свою специфику по конструктивному оформлению, качеству и точности изготовления. Она выпускается с жесткими требованиями по условиям взаимо­заменяемости, должна быть более жесткой, массивной и виброус­тойчивой, чем в условиях неавтоматизированного производства.

Для обеспечения заданной точности при обработке широкой номенклатуры сложных и часто дорогих деталей без применения специальных приспособлений режущий инструмент должен обла­дать рядом свойств: I) высокими режущей способностью и надеж­ностью при использовании наиболее совершенных инструменталь­ных материалов; 2) повышенной точностью за счет изготовления инструментов по специальным ужесточенным стандартам; 3) уни­версальностью, позволяющей обрабатывать сложные детали за один автоматический цикл; 4) высокой жесткостью и виброустойчиво­стью; 5) быстросменностью; 6) возможностью автоматической настройки и поднастройки.

Материал режущего инструмента, работающего в условиях ав­томатизированного производства, должен обеспечивать стабиль­ность режущих свойств: повышенные общую и особенно размер­ную стойкости; прочность и надежность инструмента. Существует ряд путей реализации указанных требований, в их числе следую-

81

щие: применение дорогостоящих, но обладающих высокими ре­жущими свойствами, быстрорежущих сталей марок PI8, Р18Ф2, PI8K5, Р18Ф2К5, Р14Ф4, Р10К5Ф5, Р9К5, Р9Ф5; применение твердых сплавов, обладающих прежде всего повышенной износо­стойкостью (сплавы с высоким содержанием титана Ti и низким содержанием кобальта Со); применение износостойких покрытий, получаемых путем азотирования, карбонитрации, плазменного напыления и др.

Для обеспечения необходимой точности обработки, размерной стойкости и быстросменности инструмента в условиях автомати­зированного производства применяются сменные многогранные пластины (СМП), которые механически крепятся в гнезде дер­жавки. В комплект поставки одного инструмента могут входить не­сколько десятков режущих пластин из твердых сплавов и компози­тов, в том числе с износостойкими покрытиями.

С такими же целями используется система блочного инстру­мента, впервые предложенная фирмой «Сандвик коромант» (Шве­ция). Суть данной системы состоит в том, что державка резца дела­ется состоящей из двух частей: корпуса и головки. Корпус посто­янно закреплен в суппорте или револьверной головке, а при авто­матической смене инструмента заменяется только головка, снаб­женная СМП. По мере изнашивания пластина поворачивается или заменяется. При этом манипуляторы и магазины для размещения головок являются малогабаритными.

На многооперационных станках (МС) с ЧПУ и в гибких про­изводственных модулях применяют те же режущие инструменты, что и на отдельных станках с ЧПУ (токарных, фрезерных, свер­лильных и др.). Различие состоит в том, что и универсальный, и специальный режущие инструменты включаются в состав системы инструментальной оснастки, основой которой служит универсаль­ная унифицированная подсистема вспомогательного инструмен­та, предназначенная для станков разных моделей. В подсистему входят наборы оправок, цанговых патронов, переходных втулок, державок и прочих инструментов, необходимых для выполнения всех основных видов обработки поверхностей деталей.

Вспомогательный инструмент, как правило, представляет со­бой многоинструментальную головку, которая настраивается и заменяется в зависимости от стойкости лимитирующего инстру­мента, т.е. инструмента, который работает в наиболее напряжен­ном ритме. Быстрая смена многоинструментальной головки дает возможность снизить потери по инструменту.

Существенной особенностью станков с ЧПУ в составе ЛПС яв­ляется высокая концентрация обработки. Чем выше степень кон­центрации, тем выше эффективность обработки. Система инстру-ментообеспечения не должна препятствовать повышению концен­трации обработки. На практике это положение реализуют с помо-

82

щью инструментальных магазинов, манипуляторов для смены ин-сфументов, систем коррекции фаектории инструментов в соче­тании с системами автоматической размерной настройки и зафузки инструментальных комплектов в магазины.

У всех вспомогательных инструментов, используемых в АПС, предусмотрены специальные места для захвата их автооператором при смене, а также специальные элементы (кодовые кольца, резь­бовые штыри, кодовые фсбенки) для кодирования и поиска ин­струментов в инструментальных наладках и магазинах. Кодирова­ние инструментов особенно необходимо при использовании их на многооперационных станках с ЧПУ, инструментальные магазины которых могут хранить более 100 разных инструментов.

При многоинструментальной обработке все инструменты долж­ны работать в определенной последовательности в соответствии с УП. Поэтому необходима система поиска и кодирования инстру­мента. В конструкциях МС применяют следующие три системы по­иска режущего инструмента:

• с кодированием номера инструмента;

• с кодированием номера гнезда инструмента;

• без кодирования, но с расположением инструмента в после­довательности обработки по УП.

Кроме указанных требований в условиях переналаживаемого автоматизированного производства необходимо обеспечить сты­ковку и взаимодействие всех элементов инструментальной оснаст­ки с системами контроля и диагностики, транспортирования и складирования, с АСТПП, САПР, АСУП.

Методы размерной настройки инструмента

Насфойка режущего инструмента в условиях АП может прово­диться вне станка по методу полной и неполной взаимозаменяе­мости и на станке с использованием станочных средств контроля. Для настройки режущего инструмента вне станка применяют спе­циальные многокоординатные оптические приспособления, и хотя время настройки является совмещенным, как правило, требуется последующая дополнительная настройка по результатам пробного прохода (метод неполной взаимозаменяемости). Кроме того, на­стройка вне станка не может устранить пофешности, возникшие в результате многократного использования одного и того же инст­румента, она требует специального оборудования и производствен­ных площадей для его установки.

Более предпочтителен в условиях АП метод настройки по ре­зультатам измерения деталей на станке (что характерно для обра­ботки корпусных деталей) и режущих кромок самого инструмента. Эффективным решением является метод оснащения станков авто­матическими системами комбинированной настройки по резуль-

83

НУ

УЧПУ-

ДИ

А

ДД

РО г

X

ЭП -МП

сип!

ДОС]

АЦП

IF

Рис. 3.10. Структурная схема автоматичес­кой системы размерной настройки для одной координаты:

УЧПУ — устройство ЧПУ типа CNC; ЭП — электропривод; МП — механическая передача; РО — рабочий орган станка; СИП — система измерения положения рабочего органа; ДОС — датчик обратной связи по положению рабочего органа; АЦП — аналого-цифровой преобразо­ватель; ДИ — датчик для определения положе­ния инструмента; ДД — датчик для определе­ния положения контролируемой поверхности детали; НУ — настроечный упор

татам измерения детали и инструмента (рис. 3.10), разработанная в Уральском политехническом университете.

При обработке заготовок на автоматизированном оборудова­нии необходимо обеспечить стабильность размеров обрабатывае­мых поверхностей. Это можно сделать за счет компенсации влия­ния размерного износа путем автоматического введения поднала-дочных импульсов при обработке для перемещения инструмента к детали, т. е. в «+», или от детали, т. е. в «-». Величина перемещений и их частота зависят от износа инструмента, определяемого усло­виями обработки, материалом инструмента и детали, геометрией и стойкостью инструмента. Для осуществления поднастройки ис­пользуются результаты измерения как детали, так и инструмента на станке. Текущее значение вылета инструмента сравнивают с заданным по программе. Величина рассогласования используется для коррекции управляющей программы. Аналогично используют­ся результаты измерения текущих размеров деталей.

Особенности применения приспособлений в условиях автоматизированного производства

Способы базирования, фиксации и замены изделий в ЛП ха­рактеризуются повышенными надежностью, точностью установ­ки, унификацией элементов базирования и закрепления, удоб­ством автоматической установки изделий в приспособлении. Базо­вые поверхности те же, что и для условий неавтоматизированного производства (центровые гнезда, торцы, плоскости, расточки), но в данном случае они должны обеспечивать принцип концент­рации обработки и возможность применения автооператоров при установке и снятии деталей.

Для эффективного использования технологических возможно­стей всего оборудования АПС станочные приспособления помимо точности и жесткости должны удовлетворять требованиям по обес­печению базирования и закрепления широкой номенклатуры из-

84

делий с помощью простейших наладочных элементов, точной ори­ентации в координатной системе станка, свободного доступа ин­струмента ко всем обрабатываемым поверхностям.

Для установки деталей в АП применяют автоматизированные стационарные приспособления и приспособления-спутники. По­следние служат для установки заготовок не только с целью их по­следующей обработки, но и транспортирования в соответствии с требованиями технологического процесса. Установленная на спут­нике деталь или группа деталей закреплена и переходит от опера­ции к операции, разгружаясь в конце технологического процесса и возвращаясь в его начало для новой зафузки.

Различают три вида стационарных приспособлений: специаль­ные (одноцелевые, непереналаживаемые), специализированные (узкоцелевые, ограниченно переналаживаемые), универсальные (многоцелевые, широкопереналаживаемые). В качестве стационар­ных приспособлений и сменных наладок приспособлений-спутни­ков в переналаживаемом многономенклатурном производстве при­меняют стандартные системы приспособлений: универсально-сбор­ные (УСП), универсально-наладочные (УНП), сборно-разборные (СРП), специализированные наладочные (СНП) и другие систе­мы многократного применения. Эти приспособления состоят из базового агрегата и наладок, которые устанавливают на базовый агрегат и регулируют непосредственно на столе станка или ниж­ней плите спутника. R отличие от мелкосерийного производства, где применяют немеханизированные наладочные приспособления, в автоматизированном серийном и крупносерийном производстве применяют пневматические или гидравлические приспособления. СНП имеют специализированные базовые агрегаты для установки геометрически подобных заготовок, а УНП — универсальные ба­зовые агрегаты для установки разных заготовок.

Характерной особенностью приспособлений является их быст­рая переналаживаемость на основе унификации элементов бази­рования, фиксации, закрепления. В качестве основных и вспомо­гательных опор приспособлений применяют опорные пластины, опорные шайбы, установочные пальцы, центры, призмы, устано­вочные оправки, патроны. К точности изготовления опор предъяв­ляют повышенные требования, так как от нее зависят величины погрешности базирования изделия и упругих деформаций при зак­реплении и обработке.

Положение изделий на установочных поверхностях приспособ­лений уточняют с помощью фиксаторов, которые бывают под­вижными и неподвижными. Число фиксаторов в приспособлении должно быть минимальным (один-два).

Установка изделия в приспособление осуществляется в опреде­ленной последовательности: предварительное положение (ориен­тирование) определяется установочными элементами, а оконча-

85

тельное — после ввода фиксаторов в отверстия или пазы изделия. Для закрепления изделия применяют специальные зажимы после фиксации.

В качестве зажимных механизмов автоматизированных приспо­соблений используют рычажные, клиновые, клиноплунжерные, рычажно-шарнирные, реечные, винтовые и другие механизмы. Необходимое условие надежной и длительной работы приспособ­лений — это применение в них специальных блокирующих уст­ройств, не допускающих превышения сил зажима больше задан­ной величины во избежание повышенных деформаций изделий и корпусов приспособлений.

Приводы механизмов зажима должны обеспечивать возможность регулировки силы зажима в определенных пределах. Этому требо­ванию удовлетворяют гидроприводы, пневмогидроприводы и пнев­моприводы. Помимо них в автоматизированных приспособлениях используют магнитные и электромагнитные, вакуумные, электро­механические приводы.

Если конструкция изделия не позволяет установить и закрепить его в стационарном станочном приспособлении, то такое изделие устанавливают в приспособлениях-спутниках, которые можно раз­делить на две группы: 1) спутники, на которых изделие только базируется, а закрепление спутника с изделием осуществляется в стационарном станочном приспособлении; 2) спутники, на кото­рых изделие и базируется, и закрепляется. В станочных приспособ­лениях закрепляются только приспособления-спутники.

Базирование и закрепление заготовок в спутнике, а также уда­ление из него изготовленных изделий выполняется вручную или автоматически специальными устройствами, установленными на загрузочной и разгрузочной позициях в начале и конце АЛ или АУ. Для закрепления используются прихваты с резьбовыми зажи­мами.

Приспособление-спутник состоит из двух частей: нижней нор­мализованной с привернутыми элементами для базирования и фиксации в станках и верхней специальной (сменной налад­ки) для установки и закрепления изделий. В зависимости от числа устанавливаемых изделий приспособления-спутники бывают одно-и многоместные. Одноместные приспособления применяют для изготовления крупных изделий, а многоместные —для изготовления средних изделий.

На приспособлениях-спутниках могут обрабатываться корпус­ные детали, плиты, рычаги, шатуны и даже детали в форме тел вращения. Применение этих приспособлений обеспечивает пра­вильную ориентацию заготовок при перемещении от одной рабо­чей позиции к другой, возможность применения нормализован­ных конструкций станочных приспособлений для закрепления спуг-ников. Но при этом возрастает погрешность базирования заготовок,

86

что можно учесть при наладке оборудования, усложняются транс­портные устройства АПС, увеличивается занимаемая ею площадь. В методике расчета и проектирования всех приспособлений, применяемых в условиях АП, должна быть предусмотрена возмож­ность их быстрой переналадки и обработки заготовок с перемен­ными или увеличенными припусками, что необходимо в условиях широкономенклатурного производства.

3.4. Автоматизация загрузки, транспортирования

и складирования изделий в условиях

автоматизированного производства

Транспортно-загрузочные, накопительные и складские устрой­ства и системы широко используются в автоматизированных сис­темах разного уровня. Они предназначены для перемещения изде­лий с позиции на позицию, распределения изделий по потокам, поворота изделий, ориентации, межоперационного накопления и складирования. Характер работы, состав, конструкция, компоновка указанных устройств напрямую зависят от характеристик изделий и характера технологического процесса. Правильный выбор средств транспортирования, загрузки, накопления и складирования изде­лий непосредственно влияет на надежность, производительность и эксплуатационные затраты автоматизированных систем.

Первое наиболее распространенное требование для деталей, поступающих на автоматы, автоматические линии — способ их ориентации в рабочей позиции. Для ориентации деталей использу­ются целевые механизмы и устройства холостых ходов: ПР, авто­операторы, ориентирующие устройства. Наибольшее распростра­нение среди последних получили вибрационные бункерно-ориен-тирующие устройства (ВБОУ). Различные конструкции и способы ориентации позволяют выбирать, а при необходимости, заново конструировать необходимые ВБОУ.

Детали поступают в ВБОУ в виде неориентированной массы (навалом). После активной или пассивной (смешанной) ориента­ции они с помощью ПР или встроенных механизмов загрузки ус­танавливаются на рабочие позиции.

Активную ориентацию осуществляют применением специ­альных порогов, прорезей, окон со смещением центра тяжести, струи сжатого воздуха, магнитного поля и других устройств. В каче­стве активно ориентирующих устройств используются схваты ПР и манипуляторов, которые извлекают детали из массы в опреде­ленном положении, т.е. строго ориентированно. Пассивная ориентация предполагает отсекание деталей одну от другой и от­сеивание неориентированных деталей с помощью специальных выступов, прорезей, пазов на подводящих и отводящих лотках.

87

Смешанная ориентация является наиболее надежным и про­изводительным способом подачи ориентированных деталей в зону обработки. В дальнейшем с помощью транспортно-ориентирующих устройств необходимо сохранить орие1Гтацию деталей па последу ющих рабочих позициях.

Загрузочные устройства автоматизированных систем

Это группа целевых механизмов, включающая в себя подъем­ники, транспортеры-распределители, механизмы приема и выда­чи изделий, лотковые системы, отводящие транспортеры, меж­операционные накопители (бункерные и магазинные), автоопера­торы.

Магазинные загрузочные устройства (МЗУ) в зависимости от способа транспортирования можно разбить на три класса: само­течные; принудительные (магазины-транспортеры); полусамотеч­ные.

В магазинных устройствах всех классов детали, в основном, в форме тел вращения, с момента поступления хранятся и выдают­ся в ориентированном состоянии.

В самотечных (гравитационных) МЗУ заготовки переме­щаются под действием сил тяжести. Такие магазины используются для подачи заготовок вплотную, а заготовок специальной формы — вразрядку, т.е. с интервалом, для чего каждая заготовка помеща­ется в отдельное гнездо или между захватами транспортирующего элемента. Заготовки перемещаются качением или скольжением.

В принудительных МЗУ и транспортных устройствах заго­товки перемещаются с помощью приводных механизмов в любом направлении и с любой скоростью. Устройствами этого типа мож­но транспортировать заготовки с помощью несущих средств (транс­портеров) или специальными захватами вплотную и вразрядку, поштучно или порциями. Наиболее широко используются устрой­ства с орбитальным движением рабочих органов перемещения за­готовки, с вращающимися гладкими валками, одно- и двухвинто­вые, инерционные, барабанные, карусельные и др.

В полусамотечных МЗУ заготовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. За­готовки перемещаются вследствие искусственного уменьшения силы трения между поверхностями скольжения при поперечном колебании несущей поверхности или в результате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.

Бункерные загрузочные устройства (БЗУ) представляют собой емкости с ориентированными заготовками, расположенными в один или несколько рядов. Особенностью БЗУ следует считать от­сутствие захватных и ориентирующих устройств и ручную ориен­тацию заготовок. БЗУ отличаются одно от другого расположением,

88

характером перемещения заготовок в них и способом выдачи заго­товок. Как правило, в бункерах хранятся и вьшаются заготовки деталей простой формы: болты, шайбы, колпачки.

Заготовки сосредоточены в бункере навалом, поэтому требуют­ся их автоматический захват (ворошение) и ориентирование для последующей загрузки на оборудование. Бункеры могут иметь как одну емкость для накопления и захвата заготовок, так и две емко­сти: одну — для накопления запаса заготовок, а другую — для выдачи ориентированных заготовок.

Наибольшее распространение получили вибрационные БЗУ (вибробункеры). Принцип действия вибробункера основан на ис­пользовании поступательного движения заготовок в процессе их вибрации. Существуют вибробункеры для вертикального подъема деталей с направленной и свободной подвесками лотка или чаши. Расчет такого вибробункера проводится на основании условий тре­буемой производительности, размера заготовок, их массы, ориен­тировочной емкости бункера и других факторов.

МЗУ и БЗУ функционально и конструктивно связаны с лотко­выми системами. К лотковым системам относятся лотки прямые простые, роликовые, спиральные простые, спиральные ролико­вые, спирально-овальные, змейковые, зигзагообразные, дугооб­разные, каскадные и др. Заготовки могут перемещаться по лоткам как самотеком, так и принудительно, под действием вибрации. Последний способ является более производительным, хотя и свя­зан с дополнительными устройствами, а следовательно, с допол­нительными затратами. При расчете скорости и времени переме­щения необходимо исходить из надежности загрузочных устройств, а также из производительности и надежности всей АС. Составной частью загрузочных устройств, в том числе и лотковых систем, являются отсекатели и питатели.

Отсекатели — механизмы поштучной выдачи — предназначе­ны для отделения одной заготовки (или нескольких заготовок) от общего потока заготовок, поступающих из накопителя, и для обес­печения перемещения этой заготовки (или заготовок) в рабочую зону оборудования или на транспортер. По траектории движения различают отсекатели с возвратно-поступательным, колебатель­ным и вращательным типами движения. В качестве собственно от-секателей заготовок используют штифты, планки, кулачки, вин­ты, барабаны, диски с пазами.

Питатели предназначены для принудительного перемещения орентированных заготовок из накопителя в зону зажимного при­способления или на транспортирующее устройство. Конструкции питателей разнообразны; их форма, размеры, привод подвижных частей зависят от конструкции оборудования, взаимного располо­жения инструмента и заготовки, от формы, размеров и материала подаваемых заготовок.

89

Отсекатели и питатели входят в состав автоматических загру­зочных устройств (ЗУ) — автооператоров. Автооператоры являют­ся специальными целевыми ЗУ, которые состоят из питателя, от-секателя, заталкивателя, выталкивателя (съемника), отводящего устройства. Эти устройства являются специальными, т.е. применя­ются для обслуживания одной или ряда подобных операций. Авто­операторы выполняют возвратно-поступательное, колебательное перемещение заготовок в зону обработки. При этом время работы автооператора строго синхронизировано с работой обслуживаемо­го оборудования.

Автооператоры могут иметь механические, магнитные, элект­ромагнитные, вакуумные захватные устройства.

Производительность автооператора определяется производитель­ностью оборудования, которое обслуживается этим автооперато­ром. Надежность автооператоров определяется условиями их изго­товления и эксплуатации и непосредственно влияет на надежность и эффективность работы оборудования.

Особым классом ЗУ являются роботы, которые служат для транс­портировки, ориентации и загрузки изделий.

Промышленным роботом называют быстро переналаживаемое устройство с собственным программным управлением, позволяю­щее синхронизировать его действие с действием других машин и механизмов и выполнять с помощью своих механизмов цикличес­ки повторяющиеся операции технологического процесса. ПР — это устройство, которое легко вписывается в комплекс технологичес­кого оборудования для его обслуживания, ПР применяют на опе­рациях металлообработки, штамповки, сборки, в литейном про­изводстве.

Технический уровень ПР определяют следующие параметры: пределы и степени свободы движения, способность движения в многомерном пространстве, погрешность позиционирования (ли­нейная или угловая погрешность, с которой ПР выполняет свои функции), повторяемость, гибкость системы управления, объем памяти и др. Кроме того, рабочими характеристиками ПР являют­ся грузоподъемность, площадь зоны обслуживания, формы и га­бариты захватываемых деталей.

По степени участия человека в управлении ПР различают робо­ты первого, второго и третьего поколений. Роботы первого по­коления работают по «жесткой программе» и требуют точного позиционирования изделий. Они имеют весьма ограниченные воз­можности по восприятию рабочей среды. Роботы второго по­коления (адаптивные роботы) способны приспосабливаться к изменяющейся обстановке и не требуют точного позиционирова­ния изделий, так как снабжены датчиками обратной связи. Роботы третьего поколения (интеллектуальные роботы) могут вос­принимать и логически оценивать ситуацию и в зависимости от

90

нее определять свои движения, необходимые для достижения за­данной цели работы. Системы управления этих роботов снабжены встроенными ЭВМ.

В силу простоты и надежности наиболее распространены ПР первого поколения, с числом степеней свободы не менее пяти и без обратной связи.

По степени универсальности выполняемых работ ПР делятся на три группы: 1) универсальные — для выполнения основ­ных и вспомогательных операций независимо от типа производ­ства, со сменой захватного устройства и с наибольшим числом степеней свободы; 2) специализированные — для работы с деталями определенного класса при выполнении операций штам­повки, механической обработки, сборки, со сменой захватного устройства и с ограниченным числом степеней свободы; 3) спе­циальные — для выполнения работы только с определенными деталями по строго зафиксированной программе и обладающие одной-тремя степенями свободы.

По способу выполнения движения различают ПР с дискрет-н ы м управлением, когда движение происходит последовательно по каждой координате, и ПР с траекторным управлением, когда возможно одновременное движение по нескольким коорди­натам.

По типу привода ПР делятся на гидравлические, пневматичес­кие, электрические, смешанные. ПР бывают неподвижными (ста­ционарными) и подвижными. И те, и другие могут быть как на­польными, так и подвесными. К подвижным относятся транспорт­ные ПР, обслуживающие линии, участки, комплексы.

В состав ПР входят: а) механизмы захвата и захватные устрой­ства; б) механизмы движения рук по цилиндрической поверхнос­ти (рука движется по вертикали и поворачивается) и по сферичес­кой поверхности; в) механизмы перемещения; г) датчики.

Важной составной частью роботов являются датчики: контакт­ные— сигнализируют о прикосновении руки робота; локаци­онные — определяют скорость движения и расстояние до пред­метов; тел евизион ные и о п т и ч е с к и е — образуют искус­ственное зрение; усилий и моментов— на исполнительных руках робота при проведении операции; различающие цвет, температуру, звук и другие внешние факторы. Система дат­чиков служит источником обратных связей для управления робо­том, который получает возможность адаптации (приспособления своих действий) к реально складывающейся обстановке.

Расчет и конструирование ПР проводится с целью решения комплекса задач по обслуживанию оборудования и выполнению технологических операций, статических и динамических требова­ний при выполнении этих задач (погрешность позиционирования, грузоподъемность, траектории движений, скорости и ускорения

91

подвижных частей). Необходим предварительный тщательный ана­лиз существующих технических решений для каждой функциональ­ной части робота (захватов, рук, датчиков, механизмов передви­жения, системы управления и пр.). При конструировании роботов используют модульный принцип, т.е. составляют ПР из конструк­тивно законченных отдельных функциональных частей: модулей линейных и угловых перемещений, сменных захватных устройств, комплектов переходных элементов.

Выбор моделей и составление циклограмм функционирования ПР см. в подразд. 3.2.