ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ АВТООПЕРАТОРЫ

Инструментальные автооператоры с одним захватом. Эти автооператоры наиболее просты по конструкции, но цикл смены инструментов с их помощью длительный (до 10 с). В одних конструкциях механическая рука совершает вращательное движение относительно оси, параллельной шпинделю станка Переместившись из исходного положения, рука извлекает из шпинделя использованный инструмент и помещает его в свободное гнездо магазина , а затем по окончании поиска нового инструмента переносит его из магазина к шпинделю и вводит в зажимное устройство. В других конструкциях механическая рука вращается относительно оси, перпендикулярной к оси шпинделя. Извлечение использованного инструмента из шпинделя и ввод нового происходят благодаря осевому движению шпинделя.

Инструментальные автооператоры с двумя захватами. Такие автооперато­ры сложнее однозахватных, но обеспечивают значительно меньшую длитель­ность цикла смены инструмента. Их можно разделить на две группы: с враща­тельным движением руки и с поступательным движением руки.

Автооператор с вращательным движением руки и зажимом инструмен­тальных оправок в радиальном направлении работает следующим образом. Из исходного положения рука поворачивается в рабочее захватывает использованный инструмент , находящийся в шпинделе , и новый , который с помощью гильзы переведен в магазине в горизонтальное положение. Автооператоры с вращательным движением руки и осевым захва­том работают аналогично. Их применяют, когда инструмен­тальный магазин находится вблизи шпинделя.

Применение автооператоров с поступательным движением захватов позволяет располагать инструментальный магазин вне станка, так как автооператор выполняет и функции транспортного устройства.

Захватыавтооператоров. Захваты предназначены для зажима и удержания инструментов в момент их переноса. Захваты, зажимающие инструменты в радиальном направлении, снабжаются подпружиненным элементом, могут быть клещевого и тисочного типов. Захваты, осуществляющие зажим инструментальных оправок в осевом направлении, бывают клещевыми и тисочными.Если при вводе инструмента в шпиндель угловые положения шпинделя и оправки должны быть строго согласованы, зажимные губки захвата снабжают фикси­рующими элементами.

Механизмы приводов загрузочных автооператоров. В приводах вращатель­ного движения используются электродвигатели и червячные или зубчатые пе­редачи, поворотные гидродвигатели, а также гидроцилиндры в совокупности с зубчато-реечной передачей, кулачковым или мальтийским механизмом

Привод поступательного движения представляет собой гидро или электродвигатель вместе с зубчато-реечным или винтовым механизмом, а также гидроцилиндр в совокупности с кулачковым механизмом.

 

 

7. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СхЕмЫ ИНСТРУМЕНТОВ

Инструментальные магазины, револьверные головки, автооператоры, кантователи совершают вращательное движение. Каретки, автооператоры при выводе и вводе инструмента – поступательно. Цикл любого движения включает разгон,движение с постоянной скоростью, торможение. Разгон и торможение сопровождаются динамическими нагрузками,ударами, колебаниями в мех-х,

составляют до 40% общего времени и определяют долговечность мех-ма.

T

ω

T

V

Vo

V

T

Оптимальный по критерию быстродействия треугольный закон (рис1). Он используется редко, т.к. вследствие мгновенного изменения ускорения происходит перераспределение зазоров, вызванные им удары. Часто используется трапецеидальный закон (рис2), которому соответствуют плавные измерения ускорения. Инструментальные магазины совершают вращательное движение со ступенчатой измеряющей скоростью(рис3). Время поворота на i позицию слагается из времен разгона, равномерного вращения , торможения и позиционирования.

 

 

Рис 1,2,3 – законы движения автоматич. смены инструментов.

r

Ψ

Mn

m1g

m2g

8. .!. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАЖИМА ИНСТРУМЕНТОВ

Конструкции механизмов. Способ зажима инструмента на станке с ЧПУ зависит от типа станка, конструкции шпиндельного узла, базирующих и за­жимных элементов инструмента.Для автоматизированного зажима фрезерной или расточной оправки1 (рис.13.21,а) с коническим хвостовиком, устанавливаемой в шпинделе 16, который вместе с гильзой 15 может перемещаться в осевом направлении, служит устройство с цанговым захватом. Оправка затягивается в шпиндель с помощью пакета тарельчатых пружин 5, которые воздействуют на нее через гайку 7, стержень 6, четырехлепестковую цангу 4 и винт 14. Самопроизволь­ному раскрытию цанги препятствует втулка 2.

Для освобождения инструмента служат гидроцилиндры, перемещающиеся в осевом направлении вместе со шпиндельной гильзой. Их корпус 10 удержи­вается от вращения шпонкой 9. Инструментальная оправка освобождается сле­дующим образом. Масло подается в правый гидроцилиндр, по осевому каналу в его штоке проходит в левый цилиндр и действует на его поршень. При этом шток 11 перемещается влево, сжимает пакет тарельчатых пружин 5 и вместе со штоком правого гидроцилиндра передвигает цангу влево. Надвигаясь на коническую втулку 13, удерживаемую пружиной 5, цанга раскрывается. При дальнейшем движении цанга упирается в винт и выталкивает оправку из шпинделя. При отсутствии оправки в шпинделе чашка 12 пружинами 5 дово­дится до упора 8.

Если шпиндель установлен непосредственно в корпусе станка, для зажима инструмента может быть применено устройство, показанное на рис. 13.21,6. Оправка 17 затягивается в шпиндель 18 с помощью пакета тарельчатых пру­жин 25,стержня 24 и шарикового захвата 19, а освобождается, когда шток гидроцилиндра 22, перемещаясь влево, действует на стержень 24. Для обеспе­чения надежной работы шарикового захвата корпус гидроцилиндра 22 может передвигаться вправо, сжимая пружину 21, до того момента, пока гайка 23 не упрется в гайку 20. Усилие зажима замыкается на шпинделе и не передает­ся на его упорные подшипники. От выпадания шариков при отсутствии в шпинделе оправки предохраняет шток 26. Шариковое захватное устройство создает небольшое усилие зажима.

В координатно-расточных станках применяют захват с гребенчатой цангой 27 (pис. 13.21, в), в горизонтально-расточных — с составной цангой 29 (рис г),которая освобождает винт 28 при перемещении ее влево вместе со стержнем 30.В станках типа ’’обрабатывающий центр” необходимо обеспечить большое усилие зажима, механизмы оснащают захватом с сухарями 32 (рис.д), установленными в отверстиях тяги 33. Когда инструментальная оправка затянута в шпиндель, сухари фиксируются втулкой 31; для освобожде­ния оправки гидроцилиндр сжимает пакет тарельчатых пружин, тяга 33 пере­двигается влево, и сухари оказываются против расточки во втулке 31. Для создания большого усилия зажима применяют также захват с качающимися собачками 35 (рис. 13.21, е), направляемыми обоймами 34.

Рис. 13.21. Механизмы для автоматического зажима инструментов

 

9 .!, СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНЫ ЗАГОТОВОК

Загрузочные устройства автоматизированных систем представляют собой группу целевых механизмов, включающую в себя подъемники, транспортеры-распределители, механизмы приема и выдачи изделий, лотковые системы, отводящие транспортеры, межоперационные накопители (бункерные и магазинные), автооператоры.

Магазинные загрузочные устройства в зависимости от способа транспортирования можно разбить на три класса:

• самотечные;

• принудительные (магазины-транспортеры);

• полусамотечные.

В устройствах всех классов детали, в основном в форме тел вращения, поступают, хранятся и выдаются в ориентированном состоянии. В самотечных магазинах (гравитационных) заготовки перемещаются под действием сил тяжести; эти магазины используют для подачи заготовок вплотную, а заготовок специальной формы — вразрядку, т. е. с интервалом, для чего каждую заготовку помещают в отдельное гнездо или между захватами транспортирующего элемента. Заготовки перемещают качением или скольжением.

В полусамотечных магазинах 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 деталями, расположенными в один или несколько рядов. Особенностью БЗУ следует считать отсутствие захватных и ориентирующих устройств и ручную ориентацию заготовок. БЗУ отличаются друг от друга расположением, характером перемещения заготовок и способом их выдачи. Как правило, в бункерах хранятся и выдаются детали простой формы: болты, шайбы, колпачки.

В бункере заготовки сосредоточены навалом, поэтому требуется автоматически захватывать их (ворошить) и ориентировать для последующей загрузки на оборудование. Бункеры могут иметь одну емкость для накопления и захвата заготовок или две емкости: одну — для накопления запаса заготовок, а вторую — для выдачи ориентированных заготовок.

Наиболее распространенными являются вибрационные БЗУ. Принцип действия такого бункера основан на способности деталей поступательно перемещаться в процессе их вибрации. Существуют вибробункеры для вертикального подъема деталей с направленной и со свободной подвеской лотка или чаши. Расчет вибробункера проводят на основании условий требуемой производительности, размера заготовок, их массы, ориентировочной емкости бункера и других факторов.

И магазинные и бункерные загрузочные устройства функционально и конструктивно связаны с лотковыми системами, которые представляют собой лотки: прямые простые, роликовые, спиральные простые, спиральные роликовые, спирально-овальные, змейковые, зигзагообразные, дугообразные, каскадные и др. Детали перемещают по лоткам как самотекам, так и принудительно, под действием вибрации. Последний способ является более производительным, хотя и требует дополнительных устройств и, следовательно, затрат. Расчет скорости и времени перемещения необходимо связать с надежностью загрузочных устройств, так же как и с производительностью и надежностью всей автоматизированной системы. 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 движением, с колебательным движением, с вращательным движением. В качестве собственно отсекателей заготовок используют штифты, планки, кулачки, винты, барабаны, диски с пазами.

Питатели предназначены для принудительного перемещения ориентированных 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.

И отсекатели, и питатели входят в состав автоматических загрузочных устройств — автооператоров.

Автооператоры — специальные целевые загрузочные устройства, состоящие из питателя, отсекателя, заталкивателя, выталкивателя (съемника) и отводящего устройства. Автооператоры выполняют возвратно-поступательное, колебательное перемещение деталей в зону обработки. При этом время работы автооператора строго синхронизировано с работой обслуживаемого оборудования. Автооператоры оснащаются механическими, магнитными, электромагнитными, вакуумными захватными устройствами.

Особым классом загрузочных устройств (ЗУ) являются роботы, которые служат для транспортировки, ориентации и загрузки изделий.

Промышленным роботом (ПР) называют быстро переналаживаемое устройство с собственным программным управлением, позволяющим синхронизировать его действие с другими машинами и механизмами и выполнять с помощью своих механизмов циклически повторяющиеся операции технологического процесса, т. е. это устройство, которое легко вписывается в комплекс технологического оборудования для его обслуживания. Промышленные роботы применяют в металлообработке, штамповке, сборке, 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.

Системы управления этих роботов снабжены встроенными ЭВМ.

По степени универсальности ПР делят на три группы:

• универсальные, предназначенные для выполнения основных и вспомогательных операций независимо от типа производства, со сменой захватного устройства и с наибольшим числом степеней свободы;

• специализированные, предназначенные для работы с деталями определенного класса при выполнении операций штамповки, механообработки, сборки, со сменой захватного устройства и с ограниченным числом степеней свободы;

• специальные, предназначенные для выполнения работы только с определенными деталями по строго зафиксированной программе и обладающие 1-3 степенями свободы.

По способу выполнения движения различают ПР с дискретным управлением (последовательное движение по каждой координате) и ПР с траекторным управлением (одновременное движение по нескольким координатам).

По методам управления роботы можно классифицировать на два типа: ПР с разомкнутой системой управления (например, с временной зависимостью) и ПР с замкнутой системой управления (скорости определяет сам робот).