печатные лекции по ТНС
advertisement
МИРИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ» Е. А. Буйлов ТРАНСПОРТНО-НАКОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Учебное пособие по дисциплине «Транспортно-накопительные системы и промышленные роботы» для студентов обучающихся по направлениям 220301 - «Автоматизация технологических процессов и производств» и 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» Одобрено на методической комиссией по специальности 151000«Металлорежущие станки и комплексы» Москва 2010 2 ББК ______ Разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО 2000г. для студентов направлений подготовки диломированных специалистов 220301 - «Автоматизация технологических процессов и производств» и 151000 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Рецензенты: Заведующий кафедры «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения», МГИУ профессор, доктор технических наук О.В. Таратынов. Доцент, к.т.н. кафедры «Автоматические станочные системы и инструмент» МГТУ «МАМИ» С.Г. Сидоров. Работа подготовлена на кафедре «Автоматические станочные системы и инструмент» «Транспортно-накопительные системы»: Учебное пособие /Е.А. Буйлов 1-е издание – М., МГТУ «МАМИ», 2010. – 124с. В учебном пособие приведены назначение, классификация, , конструктивные особенности, кинематические схемы приводов, область применения и порядок выбора , а также изложены основы расчета устройств ТНС, . ББК_______________ © © Буйлов Евгений Андреевич МГТУ «МАМИ», 20010г. 3 Содержание: Введение 1. Общие положения, понятия, классификация и структура ТНС. 1.1. Общие положения. 1.2. Структурные и компоновочные схемы 1.2.1. Синхронные принудительные транспортные системы. 1.2.2. Несинхронные принудительные транспортные системы 1.2.3. Синхронные и несинхронные транспортные системы. 1.2.4. Состав и классификация ТНС 2. Конструктивные особенности и расчеты ТС. 2.1. Общие вопросы теории расчёта конвейеров. 2.2. Конвейеры для непрерывного принудительного транспортирования. 2.2.1. Общие положения. 2.2.2. Цепные конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.3. Пластинчатые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.4. Скребковые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.5. Роликовые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.6. Ленточные конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.7. Конвейер распределитель. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.8. Винтовые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.9. Двухвалковые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.2.10. Вибрационные конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.3. Конвейеры для прерывистого принудительного транспортирования. 2.3.1. Пильчатые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.3.2. Гребенчатые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.3.3. Шаговые конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.4. Подвесные конвейеры. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.4.1. Общие положения. 6 8 8 14 14 15 19 19 22 22 25 25 25 26 27 29 33 36 36 37 37 39 40 40 40 42 42 4 2.4.2. Грузонесущие подвесные конвейеры. 2.4.3. Тележечные подвесные конвейеры. 2.5 Подъёмные устройства. Виды, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 2.5.1 Цепные подъемные устройства 2.52. Толкающие подъемные устройства 2.5.3. Вибрационные подъемники. 2.6.. Самотечные и полусамотечные устройства. 2.6.1. Общие положения и расчеты. 2.6.2. Порядок проектирования и расчета лотков. 2.7. Конвейеры для транспортирования стружки. 2.7.1 Типы стружек и этапы ее транспортирования. 2.7.2. Конвейеры для транспортирования стружки. 2.7.3. Конвейерные системы для комплексной транспортировки стружки. 3. Накопительные системы в ТНС. 3.1. Общие положения. 3.2.. Бункеры и барабаны. Назначение, конструктивные особенности, классификация и их расчёты. 3.2.1 Бункеры с ножевыми захватами. 3.2.2. Бункеры с секторными захватами. 3.2.3. Бункеры с трубчатым захватом. 3.2.4. Бункеры с полувтулками. 3.2.5. Бункеры дисковые карманчиковые. 3.2.6. Бункеры дисковые щелевые. 3.2.7. Бункеры дисковые с радиальными пазами. 3.2.8. Бункеры дисковые фрикционные. 3.2.9. Бункеры лопастные. 3.2.10. Барабаны. 3.2.11. Бункеры с крючковым механизмом ориентации. 3.2.12. Бункеры вибрационные. 3.3. Магазины. Назначение, конструктивные особенности, Классификация и их расчёты. 3.3.1. Магазины трубчатые самотечные. 3.3.2. Магазины трубчатые шахтные. 3.3.3. Магазины стержневые. 3.3.4. Магазины полусамотечные. 3.3.5. Магазины – транспортеры. 3.3.6. Магазины адресные. 3.4. Лотки. 3.5. Тактовые столы. 4. Вспомогательные устройства в ТНС. 4.1. Питатели. Назначение, классификация конструктивные 43 45 45 46 46 47 47 47 52 61 61 62 65 65 65 66 71 72 74 75 75 78 79 79 80 80 82 85 87 87 87 88 89 89 90 90 91 94 5 особенности и область применения 4.2. Отсекатели,. Назначение, классификация конструктивные особенности и область применения. 4.3. Делители потоков. Назначение, классификация, конструктивные особенности и область применения 4.4. Ориентирующие устройства,. Назначение, конструктивные особенности, область применения. 4.5. Поворотные устройства. Назначение, конструктивные особенности, область применения. 4.6. Фиксаторы. Назначение, конструктивные особенности, область применения. 4.7. Зажимные устройства. Назначение, конструктивные особенности, область применения и их расчёты. 5. Приводы в ТНС. 6. Управление и блокировка. 7. Требования техники безопасности к конструкциям ТНС в АЛ. 8. Применение ТНС в АЛ. Список литературы. 94 96 99 99 102 105 106 110 114 115 116 122 6 ВВЕДЕНИЕ. Современный этап развития машиностроения характеризуется повышением экономических и научно-технических требований к производству. Это обусловлено сокращением сроков обновления, повышением конкурентоспособности машин и производственной номенклатуры, увеличением ее сложности, повышением требований к стабильности основных параметров машин и их надежности, что привело к значительному росту издержек производства. Реальным решением комплекса указанных задач может служить только широкая комплексная автоматизация производства, роль и значение которой существенно повысились. Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную задачу, связанную с созданием нового современного оборудования, систем автоматизированного манипулирования, технологических процессов, систем управления и организации производства, обеспечивающих повышение производительности труда, качества выпускаемой продукции улучшение условий труда, сокращение потребности в физическом труде и снижение производственной площади. Для решения поставленных задач в серийном производстве должны быть созданы условия, отвечающие по производительности крупносерийному, а по гибкости и приспособляемости – серийному производству. Сближение возможностей производств этих типов происходит на базе станков с ЧПУ, промышленных роботов и траспортно – накопительных систем (ТНС). Однако эффективность от этого внедрения может быть достигнута только при комплексном подходе, т.е. путем объединения станков, роботов и ТНС с созданием гибких переналаживаемых систем, управляемых от ЭВМ, позволяющих автоматизировать трудоемкие процессы производства, В этих системах определенное место отведено ТНС и манипуляторам, обеспечивающим не только повышение уровня автоматизации и производительность труда, но и возможность двух- трехсменной работы оборудования. При проектировании и выборе оборудования, разработки технологического процесса необходимо учитывать, что характеру производства должна соответствовать и определенная структура технологического оборудования. Опыт отечественной и зарубежной практики показал, что для серийного производства наиболее эффективно применение гибкого автоматизированного оборудования с высокой степенью концентрации технологических операций, оснащенного роботами и ТНС, встроенных в АЛ и обеспечивающих высокую производительность изготовления сложных и трудоемких изделий. Исходя из того, что срок эксплуатации технологического оборудования превышает сроки смены объектов про- 7 изводства, одним из важнейших требований, предъявляемых к оборудованию, является его приспособленность к быстрой переналадке на изготовление наибольшего количества однотипных деталей. Возможность быстрой переналадки оборудования имеет еще большее значение в серийном производстве, где программа выпуска детали не позволяет полностью использовать оборудование. Поэтому важнейшее значение в области станкостроения является создание типового быстропереналаживаемого автоматизированного оборудования и типовых автоматических линий, на основе которых можно было бы компоновать автоматические линии для обработки различных деталей, и, в случае надобности, с минимальными затратами времени осуществлять их переналадку или переделку собственными силами заводов машиностроения. В проекты автоматических линий должны закладываться современные наиболее прогрессивные техпроцессы, которые приближены к непрерывным и наиболее легко поддаются автоматизации. При этом необходимо учитывать, что нецелесообразно строить автоматические линии на основе экспериментальных, еще не отработанных техпроцессов, освоение которых может потребовать проведения опытных длительных работ и проектирования большого количества новых типов оборудования. Во избежание затяжки сроков внедрения линии проектант должен руководствоваться проверенными техпроцессами. К решению вопроса автоматизации всего комплекса технологического процесса необходимо подходить критически, дифференцировано. Нецелесообразно проводить автоматизацию за счет сложных, дорогих или недостаточно надежно работающих устройств. Следует избегать жесткой связи по времени человеческих функций с работой механизмов. Оператор должен быть освобожден от этой связи путем применения в линиях накопителей или других средств, обеспечивающих необходимую гибкость процесса. Все эти требования должны быть учтены при выборе ТНС, а этому поможет данное учебное пособие. 8 1.Общие положения, понятия, классификация и структура ТНС. 1.1. Общие положения. В производственном технологическом процессе согласованное поступление деталей друг за другом на обработку – называется потоком, а последовательную их обработку – поточным производством. При этом оборудование располагается в соответствии с технологической последовательностью операций, а комплект расставленного таким образом оборудования называется поточной линией. В процессе пооперационной обработки каждая деталь совершает межоперационное перемещение от станка к станку и кроме того, в зону и из зоны обработки. Операции обработки чередуются с транспортными, накопительными, загрузочными и разгрузочными и др. операциями, которые на неавтоматических линиях производят вручную, или с использованием тележек, тельферов, кранов и т.п. а на автоматических поточных линиях с помощью автоматических транспортнонакопительных систем(ТНС). Создание машин для комплексной механизации, и автоматизации производства, повышение эффективности использования трудовых ресурсов, последовательное сокращение применения ручного, тяжелого и неквалифицированного труда во всех отраслях народного хозяйства, представляют собой важнейшие задачи машиностроения. Одним из наиболее эффективных путей решения этих задач является создание машин, способных заменить рабочих. выполняющих на производстве вспомогательные и основные процессы. При размерной обработке деталей на станках необходимо выполнять большое количество разнообразных вспомогательных операций, связанных с перемещением деталей, их ориентацией, зажимом, фиксацией, поворотом, захватом и т.д. Устройства, предназначенные для выполнения на станках вспомогательных технологических операций над заготовками или инструментами, носят название манипуляторов. По мере повышения степени автоматизации обработка деталей в машиностроении роль манипуляторов возрастает. Особенно велико их значение в полностью автоматизированном производстве деталей машин . поскольку именно манипуляторы обеспечивают автоматизацию потока деталей при их проходе через все технологические процессы производства. Система автоматического производства деталей (рис.1.) может быть разделена на несколько основных подсистем манипулирования обрабатываемыми деталями. Они как правило выполняют лишь одну вспомогательную операцию: транспортирование, ориентирование, поворот, зажим, фиксацию и т.д. Иногда несложные однооперационные манипуляторы объединяют в один механизм, обслуживающий две-три элементарные вспомогательные операции. 9 Рис. 1.1. – Схема автоматического производства деталей Однооперационные манипуляторы нашли широкое применение в крупносерийном и массовом производстве, а также в серийном производстве, когда автоматизации производства предшествует типизация технологических процессов или разработка групповых методов обработки. Комплекс однооперационных манипуляторов применяемых в отдельной автоматической линии называют транспортно накопительной системой (ТНС). ТНС условно состоит из: -Транспортной подсистемы – устройств выполняющих в основном транспортные операции; -Накопительной подсистемы – устройств выполняющих в основном накопительные операции; -Вспомогательной подсистемы – устройств выполняющих ориентацию, поворот, фиксацию, зажим и другие операции Конструкции манипуляторов, а часто и сами способы манипулирования в значительной мере зависят от основных параметров обрабатываемых деталей - формы, габаритов, массы а также твердости и шероховатости поверхности. Подавляющее большинство деталей машиностроения можно классифицировать. Пример такой классификации для деталей типа тел вращения и призматических деталей приведён в табл. 1. 10 Классификация транспортируемых деталей Таблица1.1 Деталь Шар Шар со скосом или с отверстием Вал Ролик Втулка Соотношение размеров - - L/D > 1 - L≈D Эскиз Деталь Стакан Эскиз L≈D Шайба со скосом Кольцо со скосом Болт с головкой L<D L>D Призма Коробка Шайба Соотношение размеров B≈H≈L L<D Кольцо Брус B≈H<L Вал с упором Ролик с уступом L>D L≈D Пластина Пластина с отверстием B<L>>H На основании разработанной классификации были разработаны рекомендации и классификация транспортных систем. Таблицы 1.2. и 1.3. 11 Рекомендуемые транспортирующие устройства для заготовок Пластины Х Х Х Х Х Х Х Х Х О О Х О Х Х Цепной транспортер Х Х Х Х Х Х Штанговый транспортер Х Х О Х Х Х О Х Х Х Х Х Шайбы, кольца Болта с головкой Призмы, коробки Х Х Ролики Х Лоток-скат (а) Схема Валы, штанги Х Название Шары Брусья Таблица 1.2. Х Х Лотоксклиз (б) Х Х Х Роликовый транспортер О О О Вибротранспортер Ленточный транспортер Элеватор О Х Х – применяются часто; О – применяются редко. Х Х 12 Классификация деталей и транспортных устройств. Таблица 1.3. 1) Øàð b ëî òî ê ñêàò ëî ò î ê- ñêëèç b > óãî ë óãî ë í àêëî í à òðåí èÿ L D 2) Øàð ñî ñêî ñî ì èëè î ò âåðñò èåì ðî ëèêî âûé ëî ò î ê 3) Âàë L>D 4) Ðî ëèê L= D b 5) Âò óëêà L= D 6) Øàéáà S<D êî ëüöî D S óãëî âî é ëî ò î ê ñêëèç b > ñï èðàëüí ûé ëî ò î ê áóí êåð b =3...5 - äëÿ î áåñï å÷åí èÿ ñáðî ñà b âò î ðî ãî ñëî ÿ Ï ðî ôèëüí ûé ëî òî ê ñêàò 7) Âàë L>D ñòóï åí ÷àò ûé ëî òî ê 8) Ñò àêàí L= D ¸ ì êî ñò ü í àêî ï èò . ýëåâàòî ð 13 Продолжение Таблицы 1.3. 9) Øàéáà èëè L>D êî ëüöî ñî ñêî ñî ì êî í óñ ëî ò î ê äëÿ ï åðåî ðèåí òàöèè äåò àëåé, ï î âî ðî ò äåòàëè êî í óñ 10) Áî ëò û èëè L<D äåò . ñ ãî ëî âêî é ëî ò î ê ñêëèç 11) Ï ðèçì à B= H= L êî ðî áêà òðàí ñï î ðò. êî í âåéåðû 12) Áðóñ B= H<L 13) Ï ëàñòèí à B< L>>H ï ëàñò èí à ñ î òâ. Ï í åâì î ëî ò î ê Используя предложенную классификацию и анализируя наличие и относительное расположение осей вращения, осей и плоскостей симметрии можно также систематизировать и унифицировать средства манипулирования, что повысит как эффективность их разработки, так и внедрение. Транспортные подсистемы АЛ делят на два класса: синхронные (жёсткие) и несинхронные (гибкие). Синхронные ТС перемещают обрабатываемые детали между всеми станками АЛ одновременно, обеспечивая жёсткий режим работы АЛ. Несинхронные ТС перемещают обрабатываемые детали от станка к станку линии неодновременно, по мере окончания обработки, с использованием накопителей, обеспечивая гибкий режим работы. Существует общая классификация таблица 1.4.: Общая классификация транспортной подсистемы Таблица 1.4. По классам подразделяются на: Синхронная Несинхронная По типам: Спутниковые Бесспутниковые По способу транспортирования: Сквозные Несквозные (непосредственно из зоны в зону (из зоны обработки манипуля- 14 и ТС проходит через раб. зону, выполняя функции межоперационного перемещения и загрузки) тором на межоперационный конвейер и с него манипулятором на др. станок (за 3 прохода)) По разновидностям: Ветвящиеся Неветвящиеся (в них присутствует несколько (поток один) потоков с устройством деления потока) По способу исполнения, (по принципу использования сил по перемещению деталей): - принудительные системы- автооператоры(манипуляторы) и конвейеры (шаговые,орбитные,ленточные,роторные,цепные,вибрационные,роликопри вод-ные, и т.д.) - самотечные системы – используется сила тяжести перемещаемых деталей. - полусамотечные системы – используется сила тяжести деталей и устройства уменьшающие силу трения. Все исполнения делятся на два варианта: Прерывные Непрерывные Эти устройства применяют в различных комбинациях в синхронных и несинхронных ТС. Рассмотрим некоторые варианты структурно компоновочных схем ТС. 1.2.Структурные и компоновочные схемы ТС 1.2.1. Синхронные принудительные транспортные системы. Синхронные ТС создают на базе шаговых конвейеров, которые перемещают детали принудительно от всех станков одновременно. Наиболее распространёнными шаговыми конвейерами являются шаговые штанговые в которых штанга с захватами совершает возвратнопоступательные движения на определённый шаг, равный расстоянию между станками или кратный этому расстоянию. Менее распространены переносящие грейферные шаговые конвейеры. В них детали преподнимаются вместе с грейферами с помощью роликов, перемещаются на шаг, опускаются вместе с рамой (грейфером) на базовые опоры; при этом рама опускается ещё ниже и уходит назад. Очень редко применяются цепные шаговые конвейеры. В них захваты размещены на цепи, которые перемещаются периодически на шаг. Так же редко применяются непрерывно действующие роликоцепные конвейеры. В них на звеньях цепи вместо захватов расположены свободно вращающиеся ролики, на которых располагаются детали, удер- 15 живаемые упорами(ролики при этом прокатываются под деталями). При удалении упоров детали перемещаются вместе с роликами до следующих упоров. Особое место занимают роторные и роторно-цепные непрерывно действующие конвейеры. В них детали передаются от от загрузочного ротора на рабочий, а с рабочего на транспортный и далее на аналогичный загрузочному. Здесь в качестве Транспортного средства используют вращаэщиеся конвейеры-роторы с гнёздами расположенными на определённом расстоянии друг от друга соответствующем позициям рабочего ротора для синхронизации перемещений. Могут быть варианты сочетаний ТС синхронная безспутниковая сквозная неветвящаяся транспортная система – часто применяется для обработки корпусных деталей и применяются шаговые штанговые синхронные конвейеры. синхронная безспутниковая не сквозная неветвящаяся применяется для перемещения валов вдоль наклонного лоткового накопителя в котором заготовки валов уложены в один ряд вплотную друг к другу. спутниковые ТС отличаются друг от друга расположением конвейера возврата спутника , по отношению к межоперационному конвейеру и станкам. Конвейер возврата может быть: в горизонтальной плоскости; вертикальной плоскости над станками; наклонной плоскости за станками; вертикальной плоскости под станками. Ветвление потока в синхронной ТС производится с помощью делителей потоков или особых конвейеров. Если оборудование линии можно расположить по 2-м ветвям (как показ. на рис 6а), то применяют делители потоков перераспределяющих по потокам равномерно и синхронно всем движениям на общей ТС (как пример гидроцилиндр с толкателем). Если оборудование линии расположено в ряд , то применяют, например конвейеры с различным рычагом (когда в ряд стоят по два или более одинаковых станка). Там где в потоках один станок шаг конвейера выбирают равным между станками а там где два выбирают шаг большим. Как только на позицию приходят два изделия конвейер подаёт их параллельно работающим станкам. Таким образом ТС делится на два участка с согласованным синхронным перемещением. 1.2.2. Несинхронные принудительные транспортные системы. Несинхронные принудительные ТС строят на базе различных видов конвейеров. В машиностроении распространены ленточные (рис.1.2, а) и цепные (рис.1.2, б) конвейеры. Грузонесущим и тяговым органом для перемещения заготовок 3 в таких конвейерах служит лента 4 (обычно металличе- 16 ская) или втулочно-роликовая цепь 7, которые натянуты на барабаны 1 или звездочки 6, смонтированные в корпусе 5. Для предотвращения их провисания предусмотрены направляющие планки 2. Такие конвейеры применяют для относительно легких заготовок 3, допускающих изнашивание поверхности из-за проскальзывания ленты (цепи) под заготовками. Кроме того, конвейеры с металлической лентой используют для транспортирования стружки .Роликовые конвейеры состоят из роликов 2, укрепленных на осях в корпусе 5 (рис 1.2, в). Роликам сообщается вращение от привода 1 через замкнутую цепь б и звездочки 4, закрепленные на осях роликов. Перемещение заготовок 3 или приспособлений-спутников происходит под действием сил трения, возникающих между образующей роликов и заготовками, что позволяет подавать их с подпором. Ролики посажены на оси с небольшим натягом через фрикционные втулки, запрессованные в ролики, что позволяет им проскальзывать в момент нахождения под остановленными заготовками. Конвейер-распределитель состоит из корпуса 2, внутри которого на звездочках 7 натянута замкнутая цепь 8 с консольно укрепленными (через шаг) пальцами 4, перемещающими детали 3 (кольца, фланцы) по направляющей 5 (рис.1.2, г). Заготовки подаются в конвейер через механизм приема 1 (с отсекателем) , а выдаются через механизмы выдачи 6. Такой конвейер применяют для распределения катящихся заготовок между параллельно действующими станками. Двухвалковые конвейеры используют для перемещения с подпором цилиндрических заготовок (рис.1.2, д), например, колец, втулок, дисков. При перемещении заготовки вращаются, что позволяет применить указанные конвейеры для загрузки выгрузки бесцентровых круглошлифовальных станков» Валковые конвейеры имеют разные исполнения в зависимости от формы валков 5. Наиболее распространенной конструкцией является конвейер с коническими валками, с углом конуса при вершине до . Вращение двум валкам, укрепленным в корпусе 4, сообщается от привода 1 через цепную передачу 2 и звездочки 6, установленные на осях валков. Винтовые конвейеры используют для перемещения заготовок поперек и вдоль оси. В первом случае (рис.1.2, е) спирали 4 винтов 5, находящихся в корыте 6, расположены так, чтобы заготовка 3 лежала между ними без перекоса. Винтам сообщается синхронное вращение от привода 7 через цепную передачу 1 и звездочки 2. Для перемещения заготовок вдоль оси винты установлены таким образом, чтобы выступы одного винта свободно входили бы во впадины другого. В этом случае заготовка перемещается по наружной поверхности спиралей между винтами. Вибрационные конвейеры используют в тех случаях, когда затруднительно перемещать заготовки 3 другими способами (например, из-за их сцепляемости ). Основным недостатком указанных конвейеров является возможность вибрации соседних металлорежущих станков. 17 Рис.1.2. Конвейеры непрерывного действия Конвейер состоит из лотка 2 (рис 1.2, ж), пружин 1 и основания 6. Лоток получает движение от электромагнитного вибратора 4 (или от эксцентрикового механизма) с упругим звеном 5.Пневматический полусамотечный конвейер (рис. 1.2, з). Перемещение заготовок 3 в корпусе 4 конвейера, расположенного наклонно под углом, меньшим угла трения, осуществляется сжатым воздухом (давление 0,01 – 0,02 МПа), подаваемым через отверстия 5 или 2, просверленные под углом на опорной 4, а иногда и на боковых 1 поверхностях. Заготовки двигаются в корпусе под действием струй сжатого воздуха, образующих воздушную прослойку толщиной 0,01—0,02 мм между заготовками и поверхностью 4.Лотковые самотечные конвейеры предназначены для гравитационного перемещения заготовок качением по роликам или скольжением по наклонной (в большей части прямой) поверхности длиной 2—5 м и более (рис.1. 2, и, к). Угол наклона конвейеров устанавливается в зависимости от способа перемещения заготовок, их массы и материала. При перемещении деталей качением = 5...100 (рис. 1.2, и), а при скатывании по роликам = 3...50 (рис.1.2, к). Для каждой конкретной заготовки и способа ее перемещения производится подбор угла наклона конвейера с учетом допустимой скорости соударения деталей, при которой на поверхности их (при ударах) не образуются де- 18 фекты в виде забоин, вмятин и пр. Конвейер для перемещения заготовок 4 качением состоит из опорной 3 и двух боковых 2 стенок (рис. 1.2, и). Для предотвращения самопроизвольного выпадения заготовок 4 (особенно при большом угле наклона) предусмотрена предохранительная полоса 1. В конвейерах для перемещения заготовок 4 по свободно, вращающимся роликам 6 (рис.1.2, к) последние устанавливают на осях 8, укрепленных в боковых стенках 2, которые между собой жестко соединяют стяжками 7. В качестве ролика используют шарикоподшипник или два шарикоподшипника, запрессованные во втулку. Для уменьшения скорости перемещения заготовок в лотковых конвейерах, применяют амортизаторы 5, свисающие ремни, а также разные конструкции спусков. Несинхронные принудительные неветвящиеся ТС могут состоять из цепных, роликовых и виброконвейеров и др. Во всех случаях первый станок загружается из накопителя. Обработанные детали сходят со станка на конвейер, где и накапливаются в количествах, достаточных для независимой работы каждого станка в течении непродолжительного времени. Часто между станками в таких ТС устанавливают различной конструкции накопителей, рассчитанных на большой запас деталей перед каждым станком, чем на конвейере. В этом случае система станка обеспечивает независимую работу каждого станка в течение более продолжительного времени. Ёмкость накопителя в линии выбирают из расчёта допустимого времени простоя самого ненадёжного станка. В ветвящихся несинхронных ТС когда из каждой операции на линии работают несколько станков в систему вводят конвейеры-распределители, отводящие конвейеры, делители потоков и подъёмники. Такие системы применяются широко на ГПЗ. Применяются также лотковые делительные устройства которые делят один поток на необходимое количество потоков. Они состоят из последовательно разветвляющихся лотков на 2 потока и более (рис. 1.3.) В точке каждого разветвления имеется свободно вращающаяся стрелка или устанавливается делитель потока. Рис. 1.3. -Схема ветвящейся линии. 19 В роботизированных ТНС загрузку и разгрузку технологического оборудования осуществляют роботы, а межоперационные перемещения различные конвейеры (рис. 1.2). На основе ПР и конвейеров компонуют как синхронные так и несинхронные ТНС без спутников и со спутниками. В последнем случае спутники возвращаются по возвратным конвейерам. 1.2.3. Синхронные и несинхронные, самотёчные и полусамотёчные ТНС. Это системы в которых детали совершают межоперационное перемещение под действием собственной силы тяжести(самотёком) (рис 1.2.з,и,к.). В таких системах в качестве транспортирующего и направляющего органа используются всевозможные лотки, устанавливаемые под определённым углом к горизонту. Угол лотков выбирают в зависимости от способа перемещения деталей скольжением 10-250 , качением 5-100 , скатыванием на роликах 3-50. Если такие углы невозможно получить из-за габаритных размеров конструкции, то применяют полусамотёчные лотки-механические или пневматические которые допускают установку под небольшим углом наклона (0,5-30). В этом случае лотки снабжают маломощным приводом или используют сжатый воздух для уменьшения сил трения между деталью и плоскостью скольжения. Самотёчные ТНС могут работать со спутниками. В зависимости от вида деталей и условий транспортировки выбираются различной конструкции лотки; лоток-склиз; лоток-скат; роликовый лоток; и т.д. Конструкции и расчёт см. далее раздел.2.6. Кроме выполнения транспортной операции они выполняют и функцию накопления. Расчёт см. в разделе накопители. 1.2.4. Состав и классификация ТНС. Классификация по видам и конструктивным особенностям. При выполнении операций манипулирования (транспортировке, ориентации, поворотах, фиксации, загрузки, разгрузки, накоплению и т.п.) проводятся определённые, в зависимости от техпроцесса, манипуляции с обрабатываемыми деталями. Устройства выполняющие данные вспомогательные операции называются манипуляторами. Роль манипуляторов в АПП возростает по мере увеличения степени автоматизации. Поскольку они определяют автоматизацию потока прохождения детали по АЛ и составляют подсистему манипулирования деталями в системе АПП. Ещё их называют ТНС (однооперационными манипуляторами) – и они выполняют лишь одну вспомогательную операцию: - транспортирование, ориентирование, поворот, зажим, фиксацию, накопление и т.д. Иногда несложные 20 однооперационные манипуляторы объединяют в один механизм обслуживающий 2-3 вспомогательные операции. Конструкция устройств ТНС (манипуляторов), а часто и сами способы манипулирования в значительной мере зависят от основных параметров обрабатываемых деталей – формы, габаритов, массы, твёрдости и шероховатости повти. Классификация устройств ТНС (однооперационных манипуляторов) в зависимости от назначения и выполняемых функций (см. таблицу1.5) делится на: 1.- транспортирующие устройства: 1.1 по виду транспартировки: - лотки; -питатели; -транспортёры. 1.2.по принципу транспортирования: 1.2.1.- лотки: -скаты; -склизы; -роликовые; -пневматические. 1.2.2. – питатели. 1.2.3.- транспортёры: -пластинчатые; -скребковые; -подвесные; - грузоведущие напольные; -тележечные; -элеваторы; - ленточные; -роликовые; -шаговые; -винтовые; - вибрационные. 2.- накопители: - по принципу накопления: - бункеры; -магазины; -лотки. 3.- отсекатели: - по принципу действия: - вращающиеся; -возвратно-поступательные; -качающиеся. 4.- делители потока. 5.- ориентирующие устройства: - активной или пассивной ориентации. 6. - поворотные устройства: - многопозиционные столы; - многопози ционные барабаны; - револьверные головки; - блоки многопозици онных автоматов; - дисковые магазины; - делительные устройства. 7.- фиксаторы: - неподвижные; -подвижные. 8. - зажимные устройства: - клиновые; - винтовые; - эксцентриковые; - цанговые; - пружинные; - гидравлические; - пневматические; - ваку умные; - электромеханические; - магнитные; - примораживаемые. магазины качающиеся адресные магазины магазины транспортеры вибрационные роликовые склизы бункеры вращающиеся с пассивной скаты ориентацией возвратнопоступатель ные лотки с активной лотки ориентацией Отсекатели Накопители Делите- Ориентирули ющие потока устройства питатели револьверные головки Блоки многошпиндельны автоматов многопозици- непоонные барабаны движные электромеханические магнитные примораживающие роликовые шаговые винтовые гидродинамические Классификация транспортно-накопительных систем. вибрационные вакуумные гидравлические пневматические ленточные элеваторные тележечные пружинные цанговые эксцентриковые винтовые клиновые Фикса- Зажимные торы устройства многопозици- подвижонные столы ные Поворотные устройства грузоведущие нако- дисковые магапители зины подвесные скребковые пластинчатые транспортеры Транспортирующие устройства Манипуляторы однооперационные ТНС 21 Таблица 1.5. 22 2. Конструктивные особенности и расчёт транспортных систем. 2.1 Общие вопросы теории расчёта конвейеров. Сила общего сопротивления на транспортирующем устройстве определяют как силу сопротивления на отдельных участках. В общем случае замкнутый тяговый элемент двигается исправно или с периодическими остановками на прямолинейных участках, которые сопрягаются между собой криволинейными переходами. Рассмотрим сопротивление сил на отдельных участках (рис 2.1.). Тяговые усилия, необходимое для перемещения груза, движущегося по прямолинейному участку под углом к горизонту составляет WC G sin WC где G GTP G2 - суммарный вес части транспортёра и груза; “+” при движении вверх; “-” при движении вниз; Wc - сила вредных сопротивлений её относят к величине силы нормального давления на опорные устройства: WC N где N G cos - коэффициент сопротивлению движения зависящий от кон- струкции транспортера. В случае когда груз перемещается на тележке по направляющим то представляется: ( fdY 2) / DK где f – коэффициент трения в цапфах колёс; dY – диаметр цапфы; – коэффициент трения качения на направляющих; Dk – диаметр колёс. В случае если перемещение груза по настилу, то коэффициент трения скольжения f= и зависит от конструкции транспортера. Рис. 2.1. - Определение сил сопротивления на прямых учаcтках. 23 На криволинейных участках любой гибкий тяговый элемент при своём движении огибает различные барабаны, блоки, звёздочки, неподвижные криволинейные направляющие и т.д.(рис 2.2.). Рис 2.2. – Определение сил сопротивления на кривых участках. Общее сопротивление криволинейного участка складывается от жёсткости сгибаемого при набегании и разгибаемого при сбегании тягового элемента и сопротивления от трения в подшипниках огибаемой детали. При огибании приводного барабана, звёздочки или блока (рис 2.2.а) сила сопротивления определяют как долю от суммы натяжений в набегаемой и сбегаемой ветвях, и тогда: WПР ПР (SНБ SСБ ) (0,003...0,05)(SНБ SСБ ) При огибании неприводного барабана, звёздочки, блока, силу сопротивления принимают пропорциональной натяжению набегаемой ветви WНП НП SНБ при угле обхвата 1800 нп=0,05…0,07 0 а при 90 нп=0,03…0,05 При скольжении тягового элемента по криволинейной направляющей (рис 2.2.б) SСБ S НБ e fd ;W SCБ S HБ S HБ (e fd 1) где - центральный угол в радианах f – коэффициент трения скольжения тягового элемента. При наличии тягового элемента на ходовых роликах(рис в) и при качении по батарее стационарных роликов (рис 2.2.г) с коэффициентом сопротивления . SСБ S НБ e ;W SCБ S HБ S HБ (e 1) Таким образом можно определить натяжение в каждой точке транспортёра (рис 2.3.) по его ходу начиная с точки, в которой натяжение наименьшее. Чаще всего – это точка сбега с приводного барабана, который устанавливается так, чтобы на него набегали наиболее нагруженные ветви. 24 Рис. 2.3. Схема определения натяжения несущего элемента транспортера. Этот метод носит название обхода по контуру. S1 S ВМ S 2 S1 qT L sin qT cos S3 S 2 WНП S 2 НП S 2 (1 НП ) S 2 S 4 S3 (qT qГР ) sin (qT qГР ) cos S НМ где: qT – погонный вес тягового эелемента qГР – погонный вес груза WНП – сила сопротивления движению на неприводном барабане – коэф. сопротивления движению Силу S1=SНМ выбирают так чтобы обеспечить сцепление ленты с барабаном, а так же ограничить провисание тягового элемента. Для этого S1e S4 или Sнмe Sвш При очень больших расчётных S1 и с целью повышения тяговой способности привода задаются значения S1=100…300 кгс. Конвейер с гибкими тяговыми элементами рассчитываются в следующей последовательности: 1. Определяются габариты транспортёра на основании заданной производительности, компоновки и условии эксплуатации; 2 Определяется натяжение тягового элемента в различных точках транспортёра методом обхода по контуру; 3. Проводится проверка провисания тягового устройства; 4. Определяется статическая мощность электродвигателя привода; 25 5. Рассчитывается усилие необходимое для перемещения натяжного барабана, звёздочки, блока; 6. Производится расчёт тягового элемента; 7. Составляется схема привода и производится кинематический расчёт; 8.Осуществляется проверка электродвигателя привода на перегрузку при пуске. 2.2. Конвейеры для непрерывного принудительного транспортирования штучных деталей. 2.2.1. Общие вопросы. Это конвейеры применяемые в машиностроении отличаются большим разнообразием по принципу действия способу перемещения груза, конструкции и др. признакам. Это например такие как: пластинчатые, скребковые, ленточные, роликовые цепные, вибрационные, винтовые и др. С их помощью детали перемещаются на несущей поверхности сплошным потоком к месту потребления. Несущая поверхность при этом может проскальзывать под деталями, если она сделана в виде плоскости. Если она выполнена в виде свободно-вращающихся роликов, то они прокатывается. В том и другом случае как только деталь, стоящая у упора будет взята, все другие детали переместятся до упора в очередное положение. В этом и есть преимущество непрерывных конвейеров. Наиболее часто применяются конвейеры с гибкими тяговыми элементами(цепные, ленточные), к которым относятся подвесные, пластинчатые, скребковые, тележечные, штанговые ленточные и др. По этому для таких конвейеров и существует общая теория проектирования. 2.2.2. Цепные конвейеры. Из всех типов транспортёров с гибкими тяговыми элементами часто встречаются с цепным приводом. Цепные конвейеры. Наиболее часто применяемые так как цепи по сравнению с лентами более прочные обладают удобством крепления деталей несущих груз. К недостаткам большой собственный вес, большое число сочленений и шарниров и их высокий износ, ограниченную скорость, в следствии высоких динамических нагрузок. Наиболее широкое применение нашли при сквозном перемещении деталей в АЛ с агрегатных станков, для возврата спутников при большой протяжённости АЛ, для инструментальных магазинов со значительным весом инструмента. 26 В качестве тяговых цепей применяются сварные пластинчатые штампованные литые. Наиболее распространены пластинчатые втулочнороликовые и втулочно-катковые цепи. Полное натяжение цепи составляет S ПОЛ SСТ S Д где: - динамическая составляющая S1 mПР aПР статическая составляющая Sст определяется методом “обхода по контуру”. mпр – приведённая масса; апр – приведённое ускорение апр=3аmax при постоянной угловой скорости звёздочки () приведенное ускорение будет: aMAX R 2 sin 0 2 ; В момент входа в зацепление нового звена ускорение меняется от – аmax до +аmax скачком за 2аmax и направлено против движения цепи. Так как оно прикладывается мгновенно, то для расчёта берут 4amax. Из него следует вычесть amax, появляющееся в рассматриваемый момент времени в следствии инерции цепи и совпадающая с направлением цепи. AПР 3aMAX 2 nзвёзд t 60 где: n – частота вращения; t – шаг цепи, Для уменьшения нагрузок на цепях применяют уравнительные механизмы, принцип действия которых- приводным звёздочкам сообщается такая неравномерная скорость вращения(например с помощью некруглого колеса или дополнительного некруглого барабана) чтобы произведение 3 cos const . Тогда VЗВД const . И следовательно а=0. 2.2.3. Пластинчатые конвейеры. Дают возможность транспортирования наиболее тяжёлых, крупногабаритных, а так же горячих грузов (рис. 2.4.) Имеют высокую производительность повышенную прочность тяговых цепей. К недостаткам следует отнести значительный собственный вес настила цепи, существенный их износ сложность изготовления и повышенную эксплуатационную цену. Скорость движения грузов в пределах 0,05…0,65 м/c. Пластинчатый настил крепится на тяговой цепи, которая натянута на приводе и на натяжной звёздочке. В промежутке установлены поддерживающие звёздочки на верхней и нижней ветви цепи. Ширина настила зависит от габаритов груза и может быть с бортом и без. Рассчитывается исходя из заданной производительности. 27 К особенностям расчета относится: 1. При обходе по контуру учитывается вес погонного метра цепи с опорными роликами, а также погонный вес груза; 2. Величину наименьшего натяжения принимают S1=1000…5000 Н; 3. При скоростях цепи V0.2 м/с учитывают динамические нагрузки, действующие на цепь. Рис. 2.4. Пластинчатые транспортеры: а) настил без бортов; б) настил с бортами 2.2.4 Скребковые конвейеры. Они перемещают детали волочением по желобу. и применяются часто для удаления стружки (рис 2.5). Имеют простую конструкцию, надежность, удобную разгрузку в промежуточных точках. В тоже время большое время при скольжении деталей по желобу вызывает повышенное натяжение цепи и расход мощности привода, износ желоба и скребков, дробление и измельчение грузов. Скорость перемещения грузов 0.1…0.5 м/с. Порядок расчета аналогичен расчету пластинчатых конвейеров. Особенность расчета состоит в том, что необходимо учитывать сопротивление зачерпываемого груза (погружение скребков в материал) и учете сопротивления груза о стенки желоба. Коэффициент зачерпывания – 2…5 Коэффициент перемещения по желобу груза – 0.4…0.7 Сечение желоба определяется по требуемой производительности. Для удержания скребков в рабочем положении необходимо удерживать натяжение цепи S1=1000…10000 Н 28 Рис. 2.5. Общий вид скребкового транспортера. Имеется несколько видов расположения скребков (рис 2.6): Скребково –ковшевые – у них вместо скребков ковши, которые на горизонтальной поверхности работают как скребки и волокут груз по желобу, а на вертикальном участке перемещают груз в ковшах. Удобство разгрузки в опрокидывании ковшей. Ковшевые - к тяговым цепям свободно подвешиваются ковши. Оба типа применяются для транспортирования мелких грузов – например шариков, роликов на ГПЗ. Люлечные – аналогичны ковшевым, но вместо ковшей люлки. Широко применяются для перемещения грузов по трассе с горизонтальными и вертикальными плоскостями участками движения. Применяются в поточном производстве. Загрузка и разгрузка осуществляется на вертикальном участке. Тяковый орган обычно две втулочно-катковые цепи с шагом 100…320 мм. Скорость до 0,25 м/c для обеспечения загрузки и разгрузки без остановки конвейера. 29 Расчёт аналогичен пластинчатым конвейерам с гибким тяговым элементом привода при перемещении штучных деталей. Рис. 2.6. Схема разновидностей скребковых транспортеров: а) ковшовый; б) скребково-ковшовый; в) люлечный 2.2.5. Роликовые конвейеры. Применяют для перемещения штучных грузов различных габаритов и масс (рис.2.7., 2.8. , 2.9., 2.10.). Грузонесущий элемент – опорный ролик, плоскость осей которых может быть расположена горизонтально или под небольшим углом наклона, недопускающим проскальзывание деталей под собственным весом вниз. Их применяют когда необходимо при небольших скоростях тяговых цепей получить удвоенную скорость перемещения деталей. Скорость возрастает за счёт вращения роликов вдоль своей оси и при любом его диаметре определяется: где: V – скоростей тяговой цепи V0 2V - коэффициент проскальзывания роликов деталей (0,95…0,98) В тех случаях когда необходимо время от времени останавливать перемещение детали, а так же не повредить поверхность от проскальзывания по роликам движущейся цепи, применяют одну или две цепи, между которыми закреплён свободно вращающийся ролик. Цепь при этом направля- 30 ется и двигается по рельсам. В случае задержки детали цепь продолжает двигаться, а ролик вращается под деталью. В этом случае V0=Vцепи. Такие конвейеры применяют для перемещения деталей вдоль их осей. Рис. 2.7. Схемы роликовых конвейеров. Привод может быть цепной или шестерёнчатый или ленточный. Ролики бывают приводные и не приводные. Конвейеры бывают приводные и не приводные. На не приводных – заготовки перемещаются самотёком под углом 1,5…30 или под действием толкателей, штанг, захватов – катящих деталь по роликам. Приводные – привод от цепи шестерён или индивидуальных двигателей. Рис. 2.8. Схема роликового приводного конвейера. 31 Расчёт силы сопротивления перемещения заготовки аналогичен расчёту в роликовых лотках. Рис. 2.9. Расчетная схема роликового конвейера Ролико-приводные конвейеры применяют для непосредственного межоперационного перемещения, загрузки разгрузки самых разнообразных деталей или для перемещения на поддонах (транспортных спутниках). Перемещение деталей происходит за счёт фрикционного сцепления с образующими роликов (рис. 2.10). 32 В роликовом конвейере с приводом от цилиндрических зубчатых колёс, колеса вращаются в одном направлении, а ролики свободно вращаются в одну противоположную от колес сторону. При этом цилиндрическое колесо только одно приводное, а остальные свободно вращающиеся на осях. Ширина ролика и его профиль в зависят от размера и формы детали. Рис. 2.10. Схема приводных роликов. В приводе роликового конвейера с помощью цепной звёздочки на каждом ролике имеется звёздочка с которым зацепляется замкнутая втулочно роликовая цепь. Для транспортировки лёгких деталей применяется ременный привод с различного видами ремней и с натяжными роликами (рис 2.11). При этом ведущая - нижняя ветвь, а верхняя свободная и не мешает перемещению деталей. Может допускать реверсирования движения деталей – преимущества. Рис. 2.11. Схема роликового конвейера с ременным приводом. 33 В приводе роликовых транспортёров с помощью храповых механизмов ролики вращаются прерывисто в зависимости шага храповика соединённых между собой штангой и осуществляющих возвратнопоступательные движения. Роликовые приводные конвейеры применяются для транспортирования по горизонтальной, наклонной и кривой поверхности. В последних случаях при транспортировании под углом угол транспортирования не должен превышать угол трения, т.е. 5…60. При больших углах возможно сползание. 2.2.6. Ленточные конвейеры. Рис. 2.12. Схема ленточного конвейера. Отличаются высокой производительностью и позволяют перемещать заготовки любой форма на значительные расстояния (рис 2.12 и 2.13.). Просты, бесшумны в работе, и требуют небольшую удельную мощность. К недостаткам следует отнести неточность ориентации деталей, недолговечность ленты и значительный габарит транспортёра, что приводит к нецелесообразности его применения при малом расстоянии транспортирования. Пригодны для горизонтального транспортирования заготовок, либо под углом не более 200. В качестве несущего и тягового элемента применяют ленту- стальную или хлопчато-бумажную, прорезиненную. Лента поддерживается роликами. Тяговую способность можно увеличить за счёт увеличения угла охвата приводного барабана применением 2-х барабанного привода, увеличением коэффициента трения на приводном барабане(армированием его) использованием прижимных роликов к приводному барабану. Натяжное устройство – винтовое, пружинно винтовое, грузовое. Расчёт натяжения в различных точках производят методом “обхода по контуру”. Обход начинается по сбегающей ветви ленты на приводном барабане, который устанавливается так, чтоб на него набегали наиболее нагруженные ветви. Обязательно производится проверка повисания ленты. Ленточные конвейеры по конструктивным признакам и по методу перемещения на них деталей подразделяются: 34 1. На прокатные ленточные конвейеры где детали перемещаются прокатыванием. Их применяют для перемещения поршней, втулок, валов и т.п. по образующей и по торцу. Транспортёр состоит из планок – направляющих и приводного ремня. Деталь прокатывается между ними одновременно совершая поступательное движение. Если скорость рабочей ветви приводного ремня = V, то скорость поступательного движения V0 детали = 0,5V =0.93…0.95 при перемещении по образующей : - коэффициент проскальзывания. =0.85…0.88 при перемещении на торце: - коэффициент. проскальзывания. 2. На конвейерах с двумя ремнями-лентами перемешаются те же детали. Если деталь захватывается 2-мя лентами и скорость у неё V0, то привод один на обе ленты. Если деталь захватывается одной лентой и перемещается с меняющейся скоростью и задерживается, то для каждой ленты делается свой привод причём один из них делают с вариатором скоростей и устройством реверса. Если обе ленты двигаются в одну сторону и с одной скоростью, то V0 детали = Vленты. 1 2 Если одна из лент неподвижна, то V0 VЛЕНТЫ . Таким образом регулируя скорость движения лент можно изменять скорость движения детали. Если ленты двигаются в разных направлениях, то деталь остаётся почти на месте V0=0. Обозначим V1 - скорость первой ленты м/с V2 - скорость второй ленты м/с. тогда скорость детали при одинаковых направлениях движения ленты, по разных скоростях V0 V1 V2 2 при разных направлениях движении ленты и разных скоростях V0 V1 V2 2 N = 0.95…0.98 Двух ленточные конвейеры применяются для перемещения небольших относительно лёгких деталей. При этом форма трассы обеих лент может быть направлена влево, вправо, вверх, вниз и т.д. 35 Рис. 2.13. Схемы ленточных конвейеров. 3. Одноленточные конвейеры качения используют как отводящие для отработанных деталей (рис 2.14). Каждый такой конвейер принимает детали из нескольких пунктов, отводит их и в случае необходимости накапливает на всей рабочей поверхности. Конвейер состоит из одного или нескольких лотков и пластинчатой цепи. Так как детали контактируют Рис. 2.14.Схема одноленточного ковейера с поверхностями пластинчатой ленты и лотка, то скорость перемещения определяется из условий прямого поступательного движения и обратного вращательного с учётом коэффициента проскальзывания N. V0 VN 2 где: N=0.9…0.92 36 2.2.7. Конвейер-распределитель. Применяют для распределения деталей тел вращения в несколько параллельно действующих станков и одновременно выполняя функцию накопителя (рис.2.13.). Конвейер состоит из корпуса, внутри которого имеется полость повторяющая форму детали. По концам корпуса смонтирована натяжная и приводная станции со звёздочками, через которые проходит цепь, в которую вставлены упоры. В корпусе имеется впускной латок, по которому входящие детали направляются в пространство, в котором двигается цепь с упорами. Упор подхватывает деталь и перемещает внутри корпуса до лотков выдачи деталей, расположенных внизу корпуса через которую деталь попадает в рабочую зону станка. На выходных лотках установлены заслонки, ограничивающие выдачу деталей. Заслонка открывается по команде от станка. Скорость детали ограничена, т.к. деталь диаметром d (мм) должна проваливаться в выходной латок того же размера что и деталь лишь при соизмеримых скоростях цепи и соответствия детали. V0 50 d 2.2.8. Винтовые конвейеры. Применяют для точного транспортирования штучных деталей состоят из двух винтов вращающихся в разные стороны (рис.2.14. ,2.15. и 2.16.) Для транспортирования деталей с заострёнными торцами вдоль оси применяют конвейер состоящий из двух винтов, в которых выступ резьбы одного свободно входит во впадину другого (рис. 2.13.). Расстояние между витками выбирают такое чтобы между перемещающейся деталью и винтом существовал Рис. 2.14. Схема винтового конвейера зазор 0.5…1 мм. Существуют винтовые конвейеры для перемещения стержневых деталей поперёк оси (рис 2.15.), здесь витки винтов расположены так чтобы деталь между ними лежала без перекоса. Диаметры винта, число заходов и шаг резьбы выбирают в зависимости от размеров детали и необходимой скорости перемещения, а так же и меж центровое расстояние между винтами. Рис. 2.15. 37 Рис. 2.16. Винтовые транспортеры: а) со сплошной поверхностью винта; б) ленточной; в) фасонной. 2.2.9. Двухвалковые конвейеры. Применяют для перемещения цилиндрических деталей типа колец, шариков, роликов, поршней, втулок и т.п., со скоростью 0,01…0,02 м/с. (рис.2.14.) Конвейеры сообщают детали одновременно два движения: поступательное и вращательное, что важно при разгрузке и загрузке безцентрового -шлифовальных станков. Они позволяют задержать деталь не останавливая валков. В этом случае проскальзывание происходит в направлении обработки детали. Несущей поверхностью является конические гладкие валки, приводимые во вращение в одну сторону. Валки установлены под углом 10 друг. к другу. 2.2.10. Вибрационные конвейеры. Применяют в исключительных случаях так как возникающие вибрации противопоказаны для работы металлорежущего оборудования. Их используют например когда детали обладают, из за своей формы, взаимной сцепляемостью (рис.2.17.и 2.18.) В конвейере приводом может служить пневмо и гидровибратор, эксцентрик, электромагнитный вибратор и др. 38 Рис. 2.17. Схема виброконвейера. Здесь латок монтируют на наклонных пружинах. В ряде случаях используют пневмовибратор. Во всех случаях лотку сообщается виброколебательное движение в таком режиме чтобы сила трения между деталью и лотком была больше силы инерции от ускорения, частота 50-100 Гц, для крупных деталей частота 16-25 Гц. Средняя скорость перемещения зависит от угла наклона лотка, коэффициент трения деталь-лоток, и угла направления колебаний V0=0.5…10 м/мин. Скорость не зависит от массы деталей. Угол наклона лотка 30. Рис. 2.18. Схемы действия вибротранспортеров: а) заготовки проскальзывают; б) заготовки совершают микрополет Вибротранспортеры получили широкое распространение для транспортирования заготовок небольших габаритов и массы. Достоинствами вибротранспортеров являются простота конструкции, надежность, универсальность (возможность использования для разнообразных симметричных и несимметричных заготовок, в том числе для хрупких и малопрочных заготовок), возможность переналадки, регулирование производительности. 39 2.3. Конвейеры для прерывистого принудительного транспортирования штучных деталей. Эти конвейеры перемещают детали с небольшими шагами в отличие от шаговых межоперационных конвейеров на небольшие расстояния. В этих конвейерах используется сила веса деталей. Скорость перемещения не значительны так как их часто применяют как накопители. 2.3.1. Пильчатые конвейеры. Применяют для транспортирования стержневых деталей поперёк оси. Бывают двух типов. 1. Конвейеры одинарного действия где неподвижные пилообразные гребешки чередуются с подвижными гребешками. При возвратно-поступательном движении вверх вниз, подвижные гребешки перебрасывают детали через вершины неподвижных гребёнок (рис.2.19.). Рис. 2.19. Схема конвейера одинарного действия. Рис. 2.20. Схема конвейера двойного действия. 2. В конвейерах двойного действия, где пилообразные гребёнки смещены на пол шага детали перемещаются во время хода подвижной гребёнки вверх и вниз относительно неподвижной гребёнки. В обеих типах детали скатываются по наклонной части пилообразной неподвижной гребёнки под действием сил тяжести (рис 2.20.) 40 2.3.2. Гребенчатые конвейеры. Применяют для транспортирования деталей с заплечиками типа шатунов (рис.2.21.). В них перемещения деталей производится почти в вертикальном положении с наклоном в 6…100 по ходу движения, в 2-х рельсовых лотках, где шатун опирается нижней частью большой головки на верхние гладкие кромки лотка, а нижней, малой головкой на нижнюю зубчатую гребёнку. Последняя совершает в вертикальной плоскости возвратно поступательные движения с амплитудой 8…10 мм. посредством эксцентрикового валика, вращающегося от привода. Рис. 2.21.Схема гребенчатого конвейера. При движении гребёнки вверх шатун смещается большой головкой по верхней части лотка в сторону наклона, а при ходе гребёнки вниз смещается и малой головкой по гребешку. Выдача заготовок с конвейера осуществляется пневматическим толкателем на наклонную гладкую верхнюю часть лотка по которому он и попадает к станку. Такие конвейеры могут быть и наклонные и радиусные с дополнительными устройствами. 2.3.3. Шаговые конвейеры. Выше мы уже частично рассматривали эти конвейеры, рассмотрим их подробнее. Получили широкое распространение в автоматических линиях с синхронным принудительным движением штучных деталей. Обеспечивается прерывистое периодическое перемещение заготовки и функция накопления перед следующей операцией за счёт увеличения шагов перед операцией. 41 Рис. 2.22. Расчетная схема шагового конвейера. К ним относятся: шаговые штанговые с храповым механизмом захвата; шаговые штанговые с поворотным механизмом захвата; грейферный переносящий шаговый; цепной шаговый; ролико-цепной шаговый; роторный; Наиболее распространёнными шаговыми конвейерами являются шаговые штанговые в которых штанга с захватами совершает возвратнопоступательные движения на определённый шаг, равный расстоянию между станками или кратный этому расстоянию. Менее распространены переносящие грейферные шаговые конвейеры. В них детали поднимаются вместе с грейферами с помощью роликов, перемещаются на шаг, опускаются вместе с рамой (грейфером) на базовые опоры; при этом рама опускается ещё ниже и уходит назад. Очень редко применяются цепные шаговые конвейеры. Работают по схеме орбитального движения. В них захваты размещены на цепи, которые вместе с цепью перемещаются периодически на шаг захватывая при этом заготовку. 42 Так же редко применяются непрерывно действующие роликоцепные конвейеры. В них на звеньях цепи вместо захватов расположены свободно вращающиеся ролики, на которых располагаются детали, удерживаемые упорами. Ролики при этом прокатываются под деталями. При удалении упоров детали перемещаются вместе с роликами до следующих упоров. Особое место занимают роторные и роторно-цепные непрерывно действующие конвейеры. В них детали передаются от загрузочного ротора на рабочий, а с рабочего на транспортный и далее на аналогичный загрузочному. Здесь в качестве Транспортного средства используют вращаэщиеся конвейеры-роторы с гнёздами расположенными на определённом расстоянии друг от друга, соответствующем позициям рабочего ротора для синхронизации перемещений. Расчеты выполняются по следующим показателям (рис.2.22.): тяговые усилия штанги, цепи с учётом коэффициента трения детали по лотку и количество детали; шаг перемещения детали равен или кратен расстоянию между рабочими зонами станков; скорость перемещения в зависимости от конструкции конвейера, но не более 10 м/мин. из-за динамических нагрузок при остановке.. 2.4 Подвесные конвейеры. 2.4.1. Общие положения. Применяются на предприятиях серийного и массового производства для внутрицехового и межцехового перемещения штучных деталей и узлов. Их широкое применение объясняется рядом достоинств в числе которых возможность перемещения грузов по сложным пространственным трассам на большие расстояния; возможность совмещения транспортирования с различными технологическими операциями; возможность применения автоматического управления; они не занимают площади пола и могут проходить над основным оборудованием, проездами, проходами. Различают 3 вида конструкций подвесных конвейеров: 1. Грузонесущие. Наиболее распространённый тип. Состоит из подвесных тележек с подвесками, выполненных в виде крючков, лотков или платформ устанавливаемых на подвесном пути и постоянно связанных с тяговым элементом (рис. 2.23.) Конструкции тележек нормализованы и выбираются по статической нагрузке. 2. Грузотолкающие. В этой конструкции подвесные тележки не связаны с тяговыми элементами. В тяговых элементах установлены упоры, которые толкают подвешенные на направляющих лотках тележки (рис.2.24). 43 Рис. 2.23. – Схема грузонесущего подвесного конвейера. Рис. 2.24.Схема грузотолкающего подвесного конвейера. 3. Грузотянущие. Здесь груз перемещается в тележках по полу цеха. Нижние тележки зацепляются с верхней подвеской, которая связана с тяговым элементом, и как бы тянутся за тяговым элементом (рис. 2.25.). Рис. 2.25.Схема грузотянущего подвесного конвейера. Достоинствами грузотолкающих и грузотянущих является возможность отвода тележки в сторону от трассы. 44 Если между тележками шаг более одного метра, то между ними, для ограничения провисания тягового элемента ставят холостые тележки. Поворот гибкого тягового элемента в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью звёздочки, блоков, а при R 0,75 м. - подвесного пути, на вогнутых участках , для устранения отрывов тележки устанавливают направляющие контррельсы. Подвесные пути имеют различный профиль, а крепятся к фермам перекрытий, к стенам колоннам или специальным стойкам (рис. 2.26.). Рис. 2.26. Схемы профилей подвесных путей конвейеров. В подвесных контейнерах применяют угловой привод устанавливаемый на поворотном участке трассы. Натяжное устройство состоит из каретки, несущих натяжную звёздочку или блок. Перемещение осуществляется с помощью груза реже винтом и пружиной. Первое имеет преимущество автоматической регулировки натяжения тягового элемента. В подвесных конвейерах предусмотрены предохранительные устройства срабатывающие на обрыве цепи в виде срезных штифтов или уловителей цепи. Расчёт принципиально мало отличается от других типов цепных конвейеров с гибким тяговым элементом. 2.4.2. Грузоведущие напольные конвейеры. Применяются для перемещения штучных, тяжёлых громоздких изделий в поточном производстве на сборочных, отделочных и других операциях (рис. 2.27.) Особенность их состоит в том, что тяговый элемент ведёт грузы при помощи тяг, штанг, крючков, штырей, кулачков. При этом грузы могут перемещаться: на собственном колёсном ходу по отдельным направляющим пути на тележках, когда ведущие кулачки крепятся к звеньям цепи шарнирно или жёстко. скольжением по отдельному настилу, здесь собачки, число которых равно числу одновременно перемещаемым грузам; со- 45 вершают возвратно поступательные движения за один ход перемещая груз на один шаг. качениям по стационарным не приводным роликам. Рис. 2.27. Схемы грузоведущих напольных конвейеров. Достоинство в относительной простоте конструкции и дешевизне, малых габаритах и в отсутствии пути грузов и металлоконструкции. К недостаткам – необходимость возврата пустых тележек или спутников к месту загрузки. Различают 2 типа- цепные и цепештанговые. Цепные бывают с непрерывным и пульсирующим движением. Цепештанговые – только пульсирующий привод. Эти конвейеры замкнутые и могут быть как вертикальные так и горизонтальные с любой формой трассы. При расчёте учитывают дополнительные сопротивления от силы трения из-за консольного приложения силы тяги по отношению к оси цепи. 2.4.3. Тележечные конвейеры. В них грузы перемещаются в тележках по рельсовому пути посредством тяговой цепи. Могут быть как горизонтальными так и вертикальными и замкнутыми. Последние могут быть и с опрокидывающимися (используется только одно звено цепи) и с неопрокидывающимися тележками. Движение может быть прерывистым и непрерывным. Привод угловой или гусеничный, винтовой или пружинно винтовой. Широко применяется на сборочных поточных линиях автозаводах. Расчёт производится аналогично пластинчатым транспортёрам с цепным тяговым элементом. 2.5. Подъёмные устройства. Для перемещений деталей в вертикальном направлении применяют цепные, толкающие и вибрационные подъёмные устройства – элеваторы. Элеваторы часто применяют в сочетании с лотками для транспортирования заготовок типа тел вращения от станка к станку. Кроме функции транспортирования – перемещения выполняется функция накопления(см. раздел накопители). 46 2.5.1. Цепные подъёмники. Подразделяются на полочные и люлечные и ковшовые. Последние для сыпучих грузов. Рис. 2.28. Схема цепного подъемника. К пластинам цепи крепят полки, лотки, захваты для заготовок или ковши, а катки цепи перемещаются в закрытых направляющих. Верхняя станция является приводной, нижняя натяжной (рис. 2.28.) Определение натяжения в различных точках элеватора производится по методу обхода по контуру с учётом веса груза и тягового элемента, сила сопротивления, возникающая при загрузке, а так же величины силы дополнительного сопротивления -Wдоп на каждом захвате, возникающую изза наличия направляющих с учетом коэффициента сопротивления движению цепи по направляющим - . WДОП 2Gl ; b Рассчитываются аналогично цепным транспортёрам с учётом вертикального расположения. Скорости невелики с учётом загрузки и разгрузки. 2.5.2. Толкающие подъёмники. Применяются для подъёма на высоту не более одного метра (рис 2.29). В них детали поступающие из приёмного лотка проталкивается в шахту толкателем, совершающим возвратно поступательное движение от кривошипно-шатунного механизма. Рис. 2.29. 47 Детали в шахте задерживаются от падения собачкой. Эти подъёмники применяют в редких случаях т.к. в них постоянно должна быть заполнена вся трасса поднимаемыми деталями. Кроме того от движения в шахте потока деталей стенки её быстро изнашиваются(ближе к собачке). Расчёт в шахте аналогичен расчёту лотка. 2.5.3. Вибрационные подъёмники. Предназначены для подъёма мелких деталей как в ориентированном так и в неориентированном положении по винтовым лоткам. Необходимо иметь в виду что виброподъёмники передают оборудованию колебание и кроме того издают зудящий шум, поэтому их ограждают звукоизоляцией. В основном они устроены – состоит из трубы с винтовым лотком закреплённым на основании с дебалансным вибратором. Детали поступают на нижние витки и за счёт вибрации и подпирая друг друга поднимаются вверх. Рассчитывается частота в пределах 25…50 Гц, угол наклона винта лотка - не более 100, амплитуда. Здесь лоток имеет увеличенный бортик отвыпадения деталей. Рис. 2.30. Схема виброподъемника. 2.6. Самотечные и полусамотечные транспортные системы. 2.6.1. Основные положения. Лотки предназначены для накопления и самотёчного, полусамотёчного или принудительного перемещения заготовок в загрузочных устройствах и в устройствах межстаночного транспортирования. Различают: лотки скаты (рис. 2.31а), лотки склизы(рис.2.31.б), роликовые лотки(рис 2.31.в),пневматические лотки (рис 2.31.г), вибрационные лотки. Лотки скаты и склизы бывают прямолинейные(рис.2.32.а) изогнутые, вогнутые, выпуклые(рис. 2.32.б),винтовые (рис. 2.32.в), зигзагообразные (рис. 2.32.г), спирально овальные (рис.2.32.д), специальные(каскадные, змейковые)(рис.2.32. е) и др. 48 Рис. 2.31. Типы лотков: а) лоток-скат; б) лоток-склиз; в) роликовый лоток; г) пневмолоток Рис. 2.32. Разновидности лотков: а) прямолинейный лоток-склиз; б) изогнутые лотки-склизы, вогнутый и выпуклый; в) винтовой (спиральный) лотоксклиз; г) зигзагообразный лоток-скат; д) спирально-овальный пазовый лоток; е) змейковый лоток-скат. Лотки могут быть открытые и закрытые (рис.2.33.). Закрытые применяются если они расположены вертикально и под углом свыше 100 при большой длине заготовок и для заготовок типа колпачков. В закрытых лотках в стенках делают смотровые щели шириной 3…8 мм. для наблюдения за перемещением заготовок и проталкивания застрявших. Одну стенку делают объёмной. Наклонно расположенные лотки выполняют с закраппами. 49 Рис. 2.33. Поперечные сечения лотков: а) с закраинами для стержней; б) открытые для стержней; в) открытые для дисков; г) закрытые и с закраинами для дисков; д) закрытые для стержней с головками. Лотки изготавливают цельными, сборными и регулируемыми. Рабочая поверхность лотков должны быть чисто обработанными. При использовании лотков в серийном производстве для заготовок одинаковой формы, на разных размерах целесообразно применять регулируемые лотки (рис 2.34.), у которых боковые стенки и колосники раздвигаются или сдвигаются. Необходимую ширину устанавливают при помощи распорок или набора шайб. По длине лотки могут быть изготовлены из нескольких секций т.е сборные лотки (рис 2.35.) Стыки отдельных секций не должны затруднять движения заготовок для чего выполняется условие: начало следующей секции должно быть шире чем конец предыдущей. 50 Рис. 2.34. Регулируемые лотки из нормализованных деталей: а) открытый на кронштейнах; б) с предохранительной планкой. При значительных углах наклона и протяжённости лотков-скатов конечная скорость движения заготовок становится большей и для её уменьшения лотки рекомендуется устанавливать с наклоном так , чтобы заготовки одним торцом постоянно касались одной стенки лотка. Кроме того для торможения заготовок применяют гофрированные участки дна, с высотой гофры (рис.2.36.а) h d ЗАГ , или флажки и подпружиненные рычаги (5...8) (рис. 2.36. б), с расстоянием между флажками L1= 0,5l (где l – длина заготовки) и массы флажка 0,2 от массы заготовки. Для заготовок большой массы используют гидравлические замедлители (рис 2.36.в) обеспечивающие плавное перемещение заготовок исключающее случаи их произвольной задержки. С этой же целью применяют лотки с 2-мя участками, на первом происходит разгон, а на втором – торможение, для этого угол наклона второго участка должен быть меньше угла трения. Встречаются так же лотки с периодически изменяющимся углом наклона. 51 Рис. 2.35. Стыки секций сборных лотков: а) стенок бортов; б) дна лотка/ Рис. 2 36 Схемы торможения заготовок в лотках-скатах с помощью: а) гофрированного дна; б) флажков; в) гидравлического замедлителя. Если в процессе транспортирования заготовки должны изменить ориентацию, то применяют сочленённые лотки ( рис. 2.37.б). Лоток на (рис. 2.37а) позволяет повернуть несимметричную цилиндрическую заготовку на 1800 в вертикальной плоскости. 52 Рис. 2.37. Переориентация заготовок в лотках. 2.6.2. Порядок проектирования и расчетов лотков. Проектирование лотков-скатов заключается в выборе типа лотка и его основных размеров. Ширина лотка-ската определяется проходимостью заготовки т.е. ёё способностью продвигаться по наклонному лотку не заклиниваясь и не теряя ориентации. Зазор (рис. 2.38.а) следует выбирать таким, чтобы угол перекоса был больше угла трения . Условие незаклинивания заготовки в лотке tg tg f – коэффициент трения. Отсюда можно вывести, что Рис. 2.38. (а) для заготовок с плоскими торцами (рис. 2.38.а) d 2 l2 l 2 1 f для заготовок с одним плоским торцем и другим сферическим (рис. 2.38.б) Рис. 2.38. (б) 53 R 1 d2 1 2 2 l 2 lR R ( )l 1 f 2 1 f 2 4 1 f 2 На рис. 2.39. приведена номограмма для определения значений относительного зазора при различных коэффициента трения. d Рис. 2.39. Рекомендуемые значения относительного зазора. Закругление в лотках при их сложной конструкции так же следует проверить на свободный проход заготовок – чаще всего это выполняется прочерчиванием в большом масштабе. При этом радиус закругления лотка следунт принимать RЛ (2...3)l . Угол наклона лотков-скатов принимают в зависимости от шероховатости и твёрдости поверхностей качения и торцев заготовок, степени их загрязнённости и замасленности. Рекомендуется принимать: =5…70 – для чистых лотков и заготовок с малой шероховатостью. =7…150 – для значительной шероховатости и загрязнённости. Высота бортов H лотков- скатов зависит от формы заготовки и типа лотка. Для открытых коробчатых лотков (рис.2.40.а): H=0.3d – для шаров, колец, дисков и валиков. H=(0.350.4)d-для колпачков. 54 . Рис. 2.40.а,б Высота борта лотка-ската. Рис. 2.38.а Рис. 2.40 в,г. Расчетные схемы для определения высоты бортов Для коробчатых лотков с загибами (рис. 2.40.б) H=0.4d. Для коробчатых лотков состоящих из двух частей ( рис. 2.40.в). H 0.5d 0.5d 2 (l tg / 2) 2 Для ступенчатых валиков высота бортов лотков (рис.2.40.г). H ( d ) (D d ) 1 или H 1 2 2 55 Скорость перемещения заготовки в лотках определяется выражением: V 2 gh(1 f ctg ) V02 где: h – перепад высот; V0 – начальная скорость движения; Лотки-склизы очень разнообразны по конструкции. При проектировании лотков-склизов, помимо определения их размеров, рассчитывают условия перемещения заготовок по лотку. Заготовка перемещаясь по лотку касается его бортов, в точке касания возникают реакции N1 и N2 (рис.2. 41.а). Если угол перекоса меньше угла трения , то заготовка тормозится. В результате действия N1 и N2 возникают силы трения Т1 и Т2. В случае равенства N1=N2 суммарная сила трения при движении заготовки выражается: F2 mgf (1 f ) cos где: m – масса заготовки; f – угол трения; – угол наклона лотка. Скорость перемещения заготовки по лотку зависит от материала заготовки и лотка, шероховатостей поверхности и формы дна лотка. Конечная скорость не зависит от формы наклона поверхности, однако текущая скорость движения заготовки определяется её формой. Угол (рис. 2.41.б) при заданной конечной скорости определяется: 2 ghf (1 f ) 2 2 gh V V 0 arctg Рис. 2.41. б Рис. 2.41. а 56 На практике значения для лотков-склизов принимают в пределах 20-300. Для уменьшения конечной скорости заготовки лотки выполняют из двух участков имеющие разные углы наклона (рис. 2.41.в) и сопряжённых по радиусу величина которого больше длины заготовки. Рис. 2. 41 в Угол наклона 1-го участка 1 = 25-300. Угол наклона 2-го участка 2 обязательно меньше угла первого участка и меньше угла трения. С этой же целью дно лотка выполняют с разными коэффициентами трения на 1 и 2 участках (рис 2.41 г). Рис. 2.41. г Ширина коробчатого лотка определяется: B lmin lmin 2 а 2 lmin lmin ; 1 f где : l min – наименьшая длина заготовки а – ширина заготовки; – зазор; f – коэффициент трения. На прямых участках: B d C RЛ 0.5 0.4 Rл2 l 2 57 где d – диаметр или ширина заготовки; l - длина заготовки С – зазор между заготовкой и бортом. Rл – радиус закрепления наружного борта. Угловые лотки-склизы применяют для заготовок ориентированных при транспортировке вдоль оси. Для перемещения требуются большие силы чем в плоском лотке, следовательно угол наклона лотка должен быть больше. Стенки для деталей до 5 кг. Расположены под углом =450 для тяжёлых =600. Размер B=(0,6-0,8)d (рис. 2.42.) Рис. 2.42. Угловые лотки. Пазовые лотки-склизы (рельсовые лотки)- применяются для транспортирования деталей с бортом (рис. 2.43.). Рис. 2. 43. Пазовые лотки- склизы. 58 В зависимости от угла наклона лотка и размеров заготовок угол ! может быть разным. Если угол велик, то движение может происходить «в нахлёстку» для чего должно удовлетворятся неравенство: 0.5( D 2 S 2 d ) sin h Если заготовки двигаются соприкасаясь цилиндрическими головками, то угол должен быть близок к нулю и , что соответствует: tg D 2 S 2 / 2b Для увеличения угла следует уменьшать и m (51б) а для уменьшения m увеличивают S утолщением бортов лотка или скосов. Расстояние между опорными точками бортов лотка принимают в пределах: Smin 1.1d ; Smax 0.8D Для уменьшения раскачивания деталей в лотках они снабжаются крышкой. Угол наклона лотка в пределах 30500. Проходимость лотка определяется: f D 2(b L) Спиральные лотки – применяют для транспортирования заготовок типа “цилиндр с головкой” При проектировании определяют ширину B, радиусы r,R и шаг винтовой линии T (рис. 2.44.). Центральный угол определяется: d 2 d1 2l1 2arctg Рис. 2.44. Спиральные лотки. 59 Радиус внутренней окружности лотка r: r d1l1 d 2 d1 Ширина лотка B: B L2 h Радиус наружной окружности лотка R: R B2 B Шаг винтовой линии Т: d 2l1 d 2 d1 2R tg min T qDmax Условие перемещения детали по винтовой пов-ти лотка: tg T f 2R tg В приведённых выше выражениях (см. рис 52). min – наименьшее значение угла наклона лотка; Dmax – максимальный диаметр заготовки; q – коэффициент учитывающий толщину дна лотка; f – коэффициент трения качения. Роликовые лотки – для транспортирования и накопления деталей между станками. Сила сопротивления W передвижения заготовки массой G в горизонтальных роликовых лотках складывается из: сопротивления качения заготовок по роликам под действием веса заготовки: W1 G - 2K Dp сопротивление теряемое на разгон роликов и скольжения 2V 2 заготовки при разгоне: W3 CG ; l - сопротивление W2 (G zGp ) из-за трения в цапфах роликов: fd y Dp где: С – коэффициент. учитывающий, что не вся масса роликов расположена на его поверхности С=0,50,9; Gр – вес ролика; z – число роликов на которые одновременно опирается заготовка; l – путь заготовки, соответствующий z роликам лотка; V – скорость равномерного движения заготовки; dц – диаметр цапфы ролика; Dр - диаметр ролика; 60 f – коэффициент трения в цапфах; R – коэффициент трения на поверхности роликов. Наименьший угол наклона наклонного лотка при движении самотёком определяется из условия: tg min или tg (1 z Gp d y f 2R ) G Dp Dp где – коэффициент перемещения заготовки по роликам. На практике = 350 Основные размеры роликов (рис 2.45.). D0 0.45L; d y 0.1Dp ; Dp D0 2l ; C R R 2 r 2 Рис. 2.45. Роликовые лотки. где: L – длина заготовки L l 0.95 – шаг роликов. 2 Пневматические лотки – применяются для заготовок с гальваническим покрытием, и для заготовок из керамических, пластмассовых и резиновых материалов 9 (Рис. 2. 46). Состоят из основания, боковых стенок. В основании выполнен основной воздушный канал, а на поверхность основания выведена с определённым шагом пневматические отверстия позволяющие создавать между заготовкой и поверхностью пневматические подушку, что в свою очередь уменьшает трение перемещения заготовки, а следовательно и угол наклона лотка . Условие перемещения заготовки: P G Pa F где P – нагрузочная способность воздушной подушки; G – вес заготовки Pа – атмосферное давление в системе F – площадь опорной поверхности заготовки. 61 Диаметр отв. 0,52 мм. Давление 1,54 атм. Кол-во отверстий зависит от F для обеспечения P. Рис. 2.46. Пневматический полусамотечный лоток. 2.7. Устройства для транспортирования металлической стружки. 2.7.1. Типы стружек и этапы транспортирования. Металлическую стружку можно разделить на : стальную чугунную алюминиевую медных сплавов не металлическую Кроме того на – элементную(дроблёная) и витую. Элементная стружка получается при обработке деталей из твёрдых и маловязких металлов и представляет собой мелкую крошку и кулачки металла, слабо связанных или совсем не связанных между собой. Витая стружка – представляет собой тонкую ленту металла, сходящую с инструмента в виде мелких и крупных витков или сабель. Транспортирование элементной (дроблённой стружки не вызывает особых затруднений, а вьющаяся или сливная стружка неудобны они занимают большой объём и легко перепутываются между собой. При транспортировании они цепляются за рабочие органы конвейера чем могут вызвать поломку конвейера. Организацию транспортирования стружки можно разделить на 4 этапа. Первый – удаление от станка; второй – удаление от всех станков; третий – в зону цехового скопления; четвёртый – удаление – транспортирование в зону общезаводского скопления. Для транспортирования стружки, таким образом, необходима целая система-комплекс вспомогательных средств для обработки стружки (сортировки, отделения СОЖ, дробления, прессования и т.д.). В АЛ стружка различными устройствами, которые в совокупности составляют транспортную систему. Каждый металлорежущий станок АЛ имеет собственную систему удаления стружки в виде конвейера или специального отверстия в станке. В первом случае конвейер выносят стружку 62 из станков в общий магистральный конвейер, устанавливаемый под станками или сбоку от них в канале; во втором – стружка проваливается через отв. Непосредственно в магистральный конвейер. Магистральные конвейеры бывают механическими и реже магнитными, гидравлическими, пневматическими. Если станки работают без охлаждения и на них обрабатывают чугунные детали, то автоматическую линию снабжают отсасывающей системой стружки и пыли. Если на станках автоматической линии обрабатывают детали из разных металлов, то стружку удаляют станочными конвейерами в тару, которая после заполнения удаляется авто или электро погрузчиками. Общим магистральным конвейером удаляют только стружку одного металла. 2.7.2. Конвейеры для транспортирования стружки. Для механического удаления стружки используются конвейеры 3-х классов: 1. С орбитным (движение по замкнутой кривой) движением несущих рабочих органов (рис.2.47.). К ним относятся: - ленточные со стальной или прорезиненной лентой; пластинчатые; коробчатые;. скребковые; лотковые. Рис. 2.47. Схема конвейера с орбитальным движением. 2.С возвратно -поступательным движением несущего рабочего органа (рис2.48.). К ним относятся: -ершовые; - скребковые; - инерционные;. - вибрационные. 63 Рис. 2.48.Схема конвейера с возвратно-поступательным движением. 3. С вращательным движением винтовой рабочей поверхности (рис. 2.48.) К ним относятся: одновинтовые с промеж опорами; одновинтовые без опор с плавающим. винтом; одновинтовые и многовинтовые без опор с припасованными винтами и двухэтажным корытом. Конвейеры с орбитальным движением (рис. 2.47.) несущих органов имеют общий недостаток- часть стружки уносится холостой ветвью под раму кроме скребкового. Конвейеры, имеющие гладкую несущую поверхность снабжаются поперечными перекладинами, которые захватывают застрявшую между неподвижными боковинами стружку. Конвейеры с возвратно поступательным движением (рис. 2.48.) несущих органов отличаются видом рабочего органа, корыта и кривошипно-шатунного механизма. Перемещение стружки – прерывистое. Рабочий орган имеет холостой и рабочий ход. Недостаток ершовых – поломка ерша при попадании деталей или инструмента. 64 Рис. 2.49. Схема конвейера с вращательным движением. В инерционных и виброконвейерах скорость движения тем выше чем больше частота и амплитуда колебаний. Они применяются главным образом при транспортировании дроблёной стружки. Применение ограничено из-за вибраций на оборудовании. Винтовые конвейеры – наиболее удобны для транспортирования любой стружки (рис. 2.49.). Простота конструкции отсутствие наружных движущихся частей, компактность, надёжность работы и наконец перемещение стружки в закрытом пространстве. Винтовые конвейеры могут перемещать материалы в любом направлении и заменяют, таким образом подъёмники, элеваторы и др. машины. Винтовые конвейеры первой группы применяют для транспортирования очень мелкой стружки т.к. между винтами корытом есть зазор и во избежание заклинивания. Винтовые конвейеры второй группы (где винт лежит свободно в корыте) (Приводной конец винта закреплён шарнирно). При движении стружка попадает под винт и он как бы обволакивает винт и он как бы всплывает. Стружка обволакивает винт и на выходе сходит с него спрессованной массой. Винтовые конвейеры третьей группы. Здесь винт лежит свободно в 65 плотнооблегающем корыте и стружка перемещается по верхней его части. Применяют для транспортирования любой стружки. Частота вращения винтов с учётом процессов происходящих при перемещении перепутанной винтовой стружки её дроблению и разрывам около 10 об/мин. Для транспортирования стружки из стали и чугуна применяют и магнитные конвейеры состоящие из лотка, под которым двигаются магниты полхватывающие и переносящие по лотку стружку. Их применение ограничено из-за своих физических свойств. Для удаления стружки от станков наиболее часто применяют ленточные и винтовые конвейеры. 2.7.3. Конвейерные системы для транспортирования стружки. Транспортная система для отвода стружки состоит из конвейеров отвода стружки от станков, передающих его на транспортную магистральную цеховую систему состоящую из одного или нескольких последовательно соединённых продольных и поперечных конвейеров имеющих собственные приводы. Продольная и поперечная трасса работают синхронно и непрерывно. Стружка от нескольких АЛ попадает на магистральную транспортную систему цеха. Каждая из транспортных систем работает самостоятельно от своих приводов, но синхронно соединённых в одну общую систему и имеет единую систему управления с центральным пультом. Далее стружка попадает в специальные регенерационные устройства для сортировки, промывки, отделения СОЖ и спрессовки в брикеты. Затем брикеты поступают на склад вторичного сырья 3. Накопительные системы в ТНС. 3.1 Общие положения. Для бесперебойного снабжения станков заготовками и обеспечения потока обрабатываемых деталей в автоматизированном производстве необходим первоначальный запас заготовок. В некоторых случаях запас частично обработанных деталей целесообразен между участками станков в автоматических линиях. Тип накопителя и. его конструктивное оформление зависят от характера и параметров обрабатываемых деталей. Наиболее просто решается вопрос в тех случаях, когда обрабатывают детали из проволоки или ленты, которые поставляют в бунтах. Несколько сложнее накопление штучных заготовок деталей, для чего применяются бункеры, магазины, лотки, магазины-транспортеры, адресные магазины. Выбранный тип накопителя и целесообразность его использования должны быть подтверждены технико-экономическим расчетом. Эффективность применения оценивается по производительности, повышению коэффициента использования станка, облегчению условий труда, повреждаемости поверхности заготовки, простоте конструкции накопителя, его 66 надежности и долговечности. Накопители могут быть универсальными, целевыми и специальные. Первые два вида накопителей, с помощью подналадки или переналадки, которые могут включать замену нескольких деталей, используются для заготовок, отличающихся размером, а иногда и формой. Специальные применимы только для одного типоразмера деталей. 3.2 Бункеры Применяют в качестве емкости для накопления однородных деталей сравнительно небольших размеров (рис3.1.). Заготовки помещаются в бункере навалом. Механизмы обязательно имеют устройства для ориентации, захвата и транспортирования заготовок в рабочую зону. Применяется в массовом производстве, где форма и размеры детали не изменяются длительное время. Размеры деталей обычно малы, а их форма простая, Тмаш обычно небольшое. Бункерные устройства позволяют широко внедрить многостаночное обслуживание. Преимущество бункеров состоит в том, что они обеспечивают весьма длительное время работы оборудования без вмешательства рабочего и малое время загрузки. Недостатки: сложная конструкция и возможность механического повреждения поверхности находящихся в бункере деталей. Бункеры состоят из собственно бункера, механизмов ориентации и захвата. Ёмкость бункера обеспечивает запас заготовок в количестве, необходимом для непрерывной работы механизма ориентации в течение заданного промежутка времени без пополнения и подготовку заготовок к захвату. Для увеличения емкости в бункере его часто выполняют из двух частей – предварительного бункера с большим запасом деталей и собственно бункера малой емкости с встроенным захватно-ориентирующим устройством. Это уменьшает механические повреждения деталей и облегчает их подготовку к захвату, повышая тем самым производительность бункера. Предварительный бункер может быть выполнен неподвижно относительно бункера или подвижно. Последнее имеет место при высоком расположении загрузочного устройства, - предварительный бункер служит одновременно подъемником. Чаще применяют сварные бункеры из листовой стали, иногда - литые бункеры из чугуна или алюминиевых сплавов. Бункеры снабжаются: - ворошителями - механизмами для ворошения деталей и предотвращения затора деталей перед выходным отверстием бункера; - захватами - механизмами, служащими для захвата заготовки и подачи ее из бункера в накопитель; - накопителями - механизмами, представляющими из себя емкость в форме лотка и передающими детали из бункера на станок. Форма и размер бункера влияют на производительность, затраты 67 времени на обслуживание станков и т.д. Наиболее распространены ковшеобразные и цилиндрические. При вращающихся захватных механизмов бункеры имеют форму тела вращения, при возвратно-поступательном движении захвата - призматическую и ковшеобразную. Рис. 3.1.Типы бункеров: а) ковшеобразный; б) цилиндрический; в) разновидности основных типов бункеров. Рис. 3.2. Рассчетная схема бункера Емкость бункера является важным показателем, влияющим на время обслуживания бункера и его габариты. Объем бункера определяется необходимым запасом заготовок. который должен вмещаться для обеспечения непрерывной работы загрузочного устройства в течение расчетного периода времени: VБ V3 T / t q V3 T Q / q [м2], где: Vз - объем заготовки в м2; Т - период времени непрерывной работы 68 Рис. 3.3. Допустимое число рядов заготовок в бункере в зависимости от их наибольшего размера загрузочного устройства в м и н . ; t - штучное время обработки в мин.; Q средняя производительность загрузочного устройства в шт/мин; q коэффициент объемного заполнения, зависящий от конфигурации и размеров заготовки и определяемый экспериментально (для простых по форме заготовок q = 0, 4 . . . 0,7) . Размеры бункера и соответственно его емкость, ограничены допустимыми нагрузками на боковые стенки}необходимостью перемешивания в нем деталей для их захвата и ориентации. Высоту бункера N со встроенным завхватно-ориентирующим устройством обычно принимают не более 1/4 размера В (рис,3.2.). Давление на боковую стенку бункера определяет из тех соображений, что оно создается массой Q деталей, расположенных в клиновом пространстве между стенкой и плоскостью АВ обрушения, проходящей под углом 45 2 , где - угол естественного от- коса материала. Обычно толщине стенок бункера (0.15Q 1) мм, где Q - масса загруженных деталей, кгс, определяется через соответствующий объем и насыпной вес деталей, который в зависимости от их формы колеблется в пределах (0.3...0.7) , а – удельный вес материала деталей (Таблица 3.1.). Таблица 3.1. Форма деталей Втулки и стаканы Насыпной вес 0,3 Болты и гайки. 0,5 Цилиндрические детали 0,65 Шары 0,7 Взаимная подвижность деталей в бункере, которую называют сыпучестью, уменьшается с увеличением массы и габаритов деталей, а также при усложнении их формы. Сыпучесть характеризуется углом естествен- 69 ного откоса и ограничивает допустимое число слоев деталей в бункере, т.е. его рабочую высоту. На рис 3.3. - кривая, полученная на основе статистической обработки фактических данных. Допустимое по условию взаимной подвижности число слоев деталей в зависимости от их наибольшего размера ограничивает целесообразность применения бункеров при наибольшем размере деталей 150 мм, т.к. однорядное расположение деталей превращает бункер в магазин, с наибольшим размером не свыше 10 мм. Именно для таких деталей и целесообразно применять бункеры. Для передачи заготовки из бункера в зону обработки в ориентированном виде применяют специальные ориентирующие устройства, которые перемешивают заготовки в бункере и захватывают лишь те из них, которые ориентированные должным образом. При произвольной загрузке заготовок в бункер они занимают различное произвольное положение. В зависимости от формы существует вероятность того или иного их положения. Ориентация может быть выполнена в один или два приема. Конструкция механизма ориентации зависит от конфигурации заготовки, ее размеров, числа ступеней ориентации, возможности захвата и других параметров заготовки. Механизмы могут быть с поштучной выдачей порциями и непрерывной выдачей. Заготовки по своей конфигурации делятся примерно на 5 групп (рис.3.4.): 1. Заготовки (рис.3.4.,а), имеющие множество осей симметрии (шары ); заготовки этой группы не нужно ориентировать, однако, в том случае, когда шар имеет окна или выемки, ориентация существенно усложняется. 2. Заготовки (рис. 3.4.,б) тел вращения имеющие одну ось симметрии и одну плоскость симметрии, перпендикулярную к оси вращения; 3. Заготовки (рис. 3.4.,в) тел вращения имеющие только одну ось симметрии - ось вращения и не имеющие плоскости симметрии, перпендикулярной оси; заготовки этой группы необходимо ориентировать дважды; по оси вращения и относительно плоскости перпендикулярной к оси вращения. 4. Заготовки (рис. 3.4.,г) тел вращения с несимметричными элементами; эти заготовки в зависимости от конфигурации и размеров несимметричных элементов необходимо неоднократно ориентировать. 5. Призматические и пластинчатые заготовки (рис. 3.4.,д); если заготовки симметричны относительно трёх взаимно перпендикулярных плоскостей0 их ориентация не вызывает трудностей, а если заготовки имеют несимметричные элементы, то необходима многократная ориентация. Производительность механизма ориентации в бункере должна быть на 15 - 20 % выше, чем производительность станка. 70 Рис. 3.4. Типы штучных заготовок 71 Привод подвижной части бункера может осуществляться от кинематики станка, или быть отдельным, например, пневматическим или электромеханическим. Конструкция бункеров отличается разнообразием в связи с особенностями ориентирующих устройств, обеспечивающих дальнейшую подачу заготовок из бункера в ориентированном виде. 3.2.1. Бункер с ножевыми ( шиберными ) захватами. Применяются для болтов, гаек. шайб, валиков, и подобных им заготовок. Ножевые захваты (шиберы) могут быть расположены параллельно (рис. 3.5.,а), или последовательно (рис. 3.5.,б), по отношению к лотку накопителю. В шиберных механизмах с последовательным расположением шибера и накопителя шибер захватывает из бункера порцию заготовок, занявших необходимое положение, и поднимает их к накопителю, где и задерживается на некоторое время с тем, чтобы захваченные заготовки успели соскользнуть и возвращается в бункер вместе с шибером, который захватывает следующую порцию заготовок. Работа шиберного механизма с параллельным расположением шибера и накопителя аналогична предыдущему типу, с той разницей, что заготовки, занявшие неправильное положение, скатываются по поверхности накопителя и отбрасываются в бункер отбрасывателем, выполненным обычно в виде звездочки, которая вращается навстречу потоку перемещающихся заготовок. Основные соотношения размеров бункера. Ширина бункера B принимается в зависимости от длины заготовки l : B (8...15)l . Глубина бункера H (1 / 4...1 / 3) L , где L (8...12)l . При движении деталей в лотке качением угол наклона ножа (шибера) 20 , (рис. 7), скольжением 45. Угол скоса шибера 1= 50. Ширина скошенной стороны шибера a (2,5...3)d заготовки. Угол наклона лотка-накопителя 2= 30. Длина ножа LH (8...12)l . Длина хода ножа (шибера) S (3...4)d при l 8d и S (2...2,5)d при l 8d ; для гаек S (5...8)h , где h - высота гайки. При последовательном ножевом захвате бункеры имеют низкую производительность - около 100 заготовок в минуту. Производительность бункера с ножевыми захватами параллельными лотку - до 500 заготовок в минуту. Заготовки выдаются порциями. Для заготовок из чугуна, стали, различных поковок, шибер выполняется составным – верхняя часть изготавливается из закаленной стали , для обработанных деталей верх шибера выполняется из мягкой стали. 72 .Рис. 3.5. Бункеры с ножевыми (шиберными) захватами: а) с параллельным и б) с последовательным расположением накопителя. 3.2.2. Бункеры с секторными захватами. Они по конструкции похожи на бункеры с ножевыми захватами и используются для подачи заготовок с головками ( болтов, винтов ), валиков и реже небольших дисков, П - и Г - образных заготовок; Сектор также располагается последовательно (рис. 3.6) или параллельно (рис. 3.7.) лотку - накопителю. Соответственно различна и их производительность. Для уменьшения износа сектора на участке, по которому перемещаются заготовки, сектор выполняется составным - верхняя его часть представляет собой съемные стальные закаленные планки. Основные соотношения размеров бункера. Ширина бункера B (8...12)l . Если секторов два, то B (13...16)l . Длина сектора L (8...12)l . Глубина бункера H (1 / 4...1 / 3) L . Остальные размеры выбирают аналогично ножевым механизмам ориентации. Число двойных ходов сектора определяют исходя из двух условий. Во-первых, заготовка, захваченные сектором, должны успеть попасть из паза сектора в накопитель. Во-вторых, в момент подхода сектора к верхнему положению заготовки не должны подбрасываться вверх. 73 Рис. 3.6. Бункер с последовательным расположением захвата Рис. 3.7. Бункер с параллельным расположение секторного захвата Первое условие может быть удовлетворено, если время t1 движения заготовки из крайнего положения на секторе в накопитель меньше или равно времени t2 поворота сектора на угол 2(), то есть t1 t2 . Отсюда число двойных ходов: nдв. х g (sin f cos ) 2 Lc где: - угол наклона сектора в крайнем верхнем положении; - угол трения определяющий начало движения заготовок по лазу сектора к лоткунакопителю под действием собственной силы тяжести; - угол перебега сектора; g - ускорение свободного падения; f - коэффициент трения заготовки о сектор; Lc - длина рабочей части сектора. Второе условие удовлетворяется при соблюдении неравенства: g cos LC EK откуда, учитывая пропорциональность n2дв.х. и Ек в кривошипном приводе: nдв. х. (g * cos ) (a1 * Lc ) g cos – максимальное угловое ускорение сектора; а - коэфLC фициент, зависящий от угла (для = 20°...40° а1 = 0,0045...0,0085). где: EK Число двойных ходов возрастает при увеличении скорости опускания сектора, а также при подъеме сектора с небольшой амплитудой. При этом конструкция привода несколько усложняется, но вследствие улучшения условий захвата и выдачи заготовок повышается производительность, но зависит от соотношения размеров заготовки. Заготовки выдаются порциями. 74 3.2.3. Бункеры с трубчатым захватом. Они различаются видом движения, - возвратно-поступательным или вращательным. Движение может совершать бункер (рис.3.7,а) или трубка (рис.3.7.,6). Применяются для мелких шаров типа шариков d < 20 мм, стержней и втулок d < 15 мм, длина которых l = (1,1...1,25)d, а так же для заготовок небольшого размера типа пластин. Рис. 3.8. Бункеры с трубчатым захватом: а) с движущимся бункером; б) с движущейся трубкой. Трубка служит для ориентации, накопления и отвода заготовок в питатель, а также для ворошения заготовок в бункере. Отверстие в трубке соответствует форме поперечного сечения подаваемой заготовки, но имеет несколько больший размер, - 1.1...1.35 диаметра заготовки. Увеличение диаметра трубки улучшает западания заготовки, но в то же время заготовка не должна поворачиваться в такое положение, при котором возможно заклинивание. Основные параметры бункеров с трубчатым захватом и возвратнопоступательным движением бункера или трубки определяются следующим образом: диаметр бункера D = (10...15) l ; глубина бункера Н = (0,3...0,5)D ; угол конической части бункера = 40...50°; угол наклона торса трубки 1=25...30°; ход трубки или бункера S = (0,2...1,7) l ; число двойных ходов бункера или трубки n = 50...80 в минуту. Производительность бункера с трубчатым захватом Q 60 g / 2l * [шт/мин], Заготовки выдаются непрерывным потоком. 75 3.2.4. Бункеры с полувтулками. Применяются для заготовок без окалины и заусенцев: для коротких 1 1.4 ; для заготовок типа «игла» с d 1 1 6 при < 3 мм, а также для стержней с 3 , дисков и шайб. цилиндрических заготовок с 0.8 Каждая из полувтулок (рис.3.9.) совершает встречное возвратнопоступательное движение и ворошит детали, способствуя принудительной ориентации цилиндрических заготовок вдоль оси полувтулок, что делает эти механизмы ориентации пригодными для заготовок с соотношением близким к единице, которые трудно поддаются ориентации в других механизмах. Рис. 3.9. Бункер с полувтулками вый бункер Рис. 3.10. Цилиндрический карманчико- Основные соотношения размеров бункера следующие: угол конуса полувтулок 1=45; угол наклона стенок бункера =45…55; диаметр отверстия d1=1,1d заготовки; ход каждой из полувтулок H=(0,8…0,9) l ; максимальное число двойных ходов полувтулок nmax = 4000/H в минуту. Форма полувтулок в этом механизме зависит от формы подаваемых заготовок. Производительность определяется так же как и в предыдущем случае. Заготовки выдаются непрерывным потоком. 3.2.5. Бункеры дисковые карманчиковые. Они получили широкое внедрение вследствие высокой производительности. Применяется для загрузки станков стержневыми гладкими заготовками, дисками, кольцами, шайбами, колпачками, чашками, сплошными и полыми фасонными телами вращения. 76 В диске выполнены карманы (вырезы), соответствующие профилю заготовки. Принципиальные схемы двух дисковых карманчиковых бункеров представлены: на рис. 3.10. – цилиндрический карманчиковый бункер с наклонным диском и ориентации заготовок в один проём и на рис.3.11.,а – ковшеобразный карманчиковый бункер с вертикальным диском и ориентацией заготовок в один проём. Заготовки, засыпанные в бункер, скатываются по наклонному дну и попадают в вырезы диска, закрытого кольцом. Вырезы в диске выполнены в соответствии с наружным очертанием заготовок (рис. 3.11.,б). При вращении диска заготовки через окно, сделанное в кольце, поступают в приемник лотка - накопителя. При переполнении накопителя заготовки из вырезов диска возвращаются в бункер. Иногда снабжаются устройством для выталкивания заготовок, застрявших в вырезах диска. Рис. 3 .11. Ковшеобразный карманчиковый бункер: а) схема бункера; б) формы заготовки и выреза. При проектировании дисковых механизмов ориентации важно правильно, но выбрать форму приемника и карманчиков (вырезов) диска, а также скорость вращения диска. Профиль заходной части приемника влияет на производительность механизма ориентации и должен проектироваться таким образом, чтобы заготовки успели выпасть из вырезов в диске в процессе их движения и чтобы форма приемника соответствовала траектории естественного движения заготовки под влиянием действующих на нее сил. Профиль приемника определяется опытным путем или рассчитывается по формулам, приведенным в литературе. Размеры и форма вы резов в диске (рис.3.10,б) принимаются следующим образом; d 0 d d ; l0 l l; r0 r (1...3)l , где зазор l определяют, из условия устранения западания в вырез неправильно ориентированных заготовок. При r d/2 зазор l должен быть меньше l 1. При r = d/2 радиус выреза r0 = r+ l , а при r < d/2 принимается r0 = r + (1...3) l . Оптимальная величина r=2 l . 77 Дисковые карманчиковые механизмы ориентации различаются расположением карманов для захвата, за сколько приемов ориентируется заготовка и расположением устройства для вторичной ориентации внутри или вне бункера. Заготовки в диске могут располагаться перпендикулярно диску ( рис.3.12,a) по хорде диска (рис.3.12,б) и по радиусу диска (рис,3.12,в). При расположении заготовки перпендикулярно диску: В = 0,9 l - (при l /d < 1,6); В = 1,6 l - (при l /d > 1,6); m=B+(1...1,5)d; скорость вращения диска: V Bd ; 2(l S ) /( g (cos f sin )) Рис. 3.12. Формы пазов для захвата в дисковом карманчиковом бункере: а) пазы расположены перпендикулярно плоскости диска; б) по ходу диска; в) по радиусу диска. При расположении заготовки по хорде диска: L= l +0,5; m=L+(1..1,5)d; скорость V g (sin f cos )(B l 2 ) /(2(d S )) . B=1,2d; 78 При расположении заготовки по радиусу диска: В=1,2d; h= l +0,5; m=В+(I,5...2)d; скорость V ( B d / 2) g (cos f sin ) /(2(d / 2 S )) Остальные размеры дискового карманчикового бункера следующие: Диаметр диска D (16...20) l ; угол наклона бункера к горизонтальной плоскости =450...50°; толщина стенки бункера 1,5...3 мм; толщина перемычки между карманами = 6...8 мм; коэффициент вероятности захвата p=0,4...0,6. Заготовки выдаются из бункера поштучно. 3.2.6. Бункеры дисковые щелевые. Предназначен для ориентирования мелких винтов и подобных им заготовок при условии, что длина стержня менее 50 мм, а диаметр менее 10мм. Заготовки засыпанные в бункер (рис.3.13. ), попадают в щель, образованную внутренней поверхностью кольца и наружной подвижностью вращающегося диска. Ширина щели несколько больше, чем наружный диаметр стержня заготовки, но меньше диаметра головки заготовки. Стержень проскальзывает в щель, и заготовка повисает на головке. При вращении диск захватывает закрепленные на нем подпружиненными собачками заготовки и транспортирует их в приемник лотка - накопителя. Число собачек - шесть - восемь. Если накопитель полностью заполненный, то подача заготовок прекращается, так как собачки. упираясь в заготовки, поворачиваются на своих осях и проскальзывают по заготовкам, хотя диск продолжает вращаться. При освобождении приемника накопителя собачки включаются и заготовки автоматически продолжают подаваться. Основные размеры бункера. Мини- Рис. 3.13. Дисковый щелевой бункер мальная величина среднего диаметра щели 4l 2 (5...8)l 2 ; DCP d d Ширина ориентирующей щели l2 = 0,85(d1+d)/2. Толщина неподвижного конического кольца для избежания заклинивания заготовок принимается l1 =1,5d. Угол наклона диска 25…30. Заготовки выдаются из бункера порциями. 79 3.2.7. Бункеры дисковые с радиальными пазами. Предназначены для коротких цилиндрических заготовок. Пазы расположены радиально по торцу диска (рис.3.14.). Заготовки, попадая в пазы при вращении диска, скользят под действием силы веса и выпадает затем в накопитель. Для исключения преждевременного выподания заготовок из пазов, последнее на некоторой части пути перекрыты неподвижной планкой. Диск может вращаться непрерывно или периодически. Максимально допустимая скорость вращения диска ограничена временем полного входа заготовки в приемный лоток. Заготовки выделяются из бункера порциями. Рис. 3.15. Дисковый фрикционный бункер 3.14. Дисковый бункер с радиальными пазами 3.2.8. Бункеры дисковые фрикционные. Применяют для подачи стержней, втулок, дисков, колец и им подобных заготовок небольшого размера. Для нормального функционирования бункера должно выполняться основное условие работы - сила трения между диском и заготовкой должна быть больше, чем между стенкой бункера и заготовкой. Приемный лоток расположен по касательной к стенке бункера (рис.3.15.). Заготовки выдаются непрерывным потоком. Основные соотношения размеров бункера: D (15...20)d для валиков и D = (12...15)d для колеc и диcков; зазор между диcком и стенкой бункера -1...2 мм. Частота вращения диска: 80 n kd p , где k - число заготовок, которое необходимо подавать; Dср Dср -средний диаметр диска; d - диаметр заготовки; р - коэффициент вероятности Зaxвaта учитывающий проскальзывание заготовок и равный 0,4...0,6. Производительность фрикционного бункера: Q p gD / 2 / 60l , где l - длина заготовки; g- ускорение свободного падения. 3.2.9. Бункеры лопастные. Применяют для подачи гаек, болтов, колец и подобных им заготовок, которые захватываются вращающимися лопастями и ориентируются с помощью скосов дна бункера, выполненных под углом 300...40°, и канавки (рис.3.16.). Заготовки выдаются порциями. Рис. 3.16. Лопастной бункер 3.2.10. Барабаны. Используют для заготовок с соотношением длины и диаметра l > 3 d. Барабан (рис. 3.17.) вращается в корпусе и захватывает лопастями заготовки, которые поступают внутрь барабана. Заготовки поднимаются лопастями и соскальзывают в приемник лотка - накопителя. Неправильно ориентированные заготовки вращающимися роликами - отражателями сбрасываются в бункер. Вращение барабана может быть непрерывным или прерывистым. Положение накопителя относительно оси вращения барабана выбирают в зависимости от траектории движения заготовок при выпадении их из лопастей. Траектории движения заготовок представляет собой параболы ( рис.3.18. ), точки которых А( X1,0 ) и В( Х2,0 ) определяет положение приемника накопителя. Координаты этих точек Х определяются как: X [V12 V22 2V1V2 cos(V1V2 )] 2h0 / g 81 Рис. 3.17. Барабан с лопастным механизмом ориентации. в часто встречающимся случае при V2= 0 , как X V1 2h0 / g R 2h0 / g где V1 - скорость движения лопасти; V2 - скорость относительного движения заготовки в лопасти; g- ускорение свободного падения; R - расстояние от лопасти до оси вращения; - скорость лопастей, которая должна обеспечить выпадение заготовок с лопастей в приемник, что осуществляется при условии mg > m2R , где m - масса заготовки. Рис. 3.18. Траектории движения заготовки при выпадении ее из лопастей Барабан может иметь несколько секций лопастей (рис.3.19.). В этом случае отводящие вибролотки установлены параллельно друг другу. В горизонтальном ряду длина всех лотков одинакова, а в вертикальном - различна; верхний лоток вертикального ряда имеет наименьшую длину, а 82 нижний наибольшую. Длина каждой лопасти равна длине заборной части соответствующего горизонтального ряда лотков. Рис. 3.19. Многосекционный барабан Барабан о лопастями имеет следующие основные размеры: диаметр барабана – D = (8...10) l ; длина барабана (или одной его секции) – L = (5...7) l . Ширина приемной части накопителя b = x2 -x1 Производительность барабана: Q kznp , где k - число заготовоr, захватываемых одной лопастью; z - число лопастей; n - частота вращения барабана; p -коэффициент вероятности захвата, зависящий от формы лопастей и заготовок, а также скорости вращения барабана; устанавливается экспериментально и лежит в пределах 0,3...0,6. Заготовки выдаются порциями. 3.2.11. Бункеры с крючковыми механизмами ориентации. Предназначены для загрузки заготовок типа коллачкой и втулок с 1 d . (рис. 3.20, 3.21.) Минимальный внутренний диаметр заготовки d1 = 6 мм, максимальный наружный диаметр заготовки d = 20 мм; максимальная длина заготовки l = 70 мм; минимальная Рис. 3.20 Бункер с крючкотолщина стрелок заготовки - 0,3 мм. вым механизмом ориентации Диаметр отогнутой части крючков зависит от d и l заготовки и принимается D = 250...400 мм; шаг крючков m L l l , где диаметр стержня крючка L = (1,2...1,3 ) l ; l - зазор, обеспечивающий свободное перемещение заготовки на позицию для захвата крючком и зависящий от окружной скорости диска с крючками; (4d 2 4 Dd l 2 ) числе крючков z = 8...14. Ширина приемника b , где ( 4 D 4d ) D=2R (рис.3. 21,б). 83 Угол наклона днища бункера = 15...200 . Глубина впадины на дне бункера в зоне захвата крючками h > 0,5d ; диаметр отогнутой части крючка d2 = (0,45...0,6) d1. Рис. 3.21. Расчетная схема бункера с крючковым механизмом: а) выбор шага крючьев; б) варианты исполнения дна бункера; в) выбор размеров крючков и приемника 84 Отогнутая часть крючка затачивается на конус. Угол отгиба крючка составляет 80...850. Скорость вращения диска с крючками определяется временем соскальзывания заготовки с крючка, которая начинает соскальзывать с крючка в тот момент, когда конец крючка будет иметь достаточный уклон, а ускорение свободного падения сможет обеспечить скорость движения заготовки больше окружной скорости перемещения крючков. Конструкции бункеров с крючковыми механизмами ориентации различаются расположением крючков (по периферии), формой захватов (крючки или штыри на внутренней поверхности вращающегося диска). Производительность перечисленных выше конструкций бункерных устройств зависит от того, каким образом выдаются из бункера заготовки, поштучно, партиями или непрерывно. Средняя производительность Q рассчитывается: - при поштучной выдаче заготовки: Q zn V la где - коэффициент заполнения, определяемый на основе экспериментальных данных; V- средняя скорость движения заготовок; l - длина заготовки (кармана); а - промежуток между заготовками; - при выдаче заготовок партиями; Q znm ; где z - число захватных органов ( прорезей, крючков, карманов и т.п.); n - число циклов работы в минуту ( число двойных ходов, частота вращения); m - число заготовок, которые могут быть одновременно захвачены ориентирующим устройством; - при непрерывной выдачи заготовок; Q V l Приближённые величины по данным работы [9] и значении V, обычно применяемые в ориентирующих устройствах, приведены в таблице 3.2. Тип ориентирующего устройства Скорость V [м/c] Таблица 3.2 Коэффициент заполнения Крючковое 0,5 0,6 0,4 0,25 0,2 0,15 0,35 0,35 0,6 0,45 0,2 0,12 Дисковое с вырезами зубчатое с карманами с радиальными пазами Секторное, шиберное 85 3.2.12. Бункеры вибрационные. Применяют для разнообразных по форме симметричных и несимметричнвхх заготовок, которые перемещается сплошным потоком по одному или нескольким желобам. Бункеры бывают плоскими, круглыми и винтовыми (рис.22. ). В круглых и винтовых бункерах заготовки подаются вверх по одному винтовому желобу. Рис. 3.22. Вибробункер Основным достоинством вибробункеров, которые привели к их широкому распространению, является компактность и простота конструкции, возможность их использования для различных заготовок, в том числе для заготовок из малопрочных и хрупких материалов, быстрая переналадка при замене заготовки, регулирование производительности вследствие бесступенчатого регулирования скорости движения заготовок, надежность и долговечность конструкции, отсутствие кинематической связи со станком. Работа вибробункера основана на движении заготовок по желобу под действием сил инерции, возникающие вследствие приложенных к бункеру колебаний малой амплитуды и высокой частоты. В вибробункерах обычно используют гармонический закон колебаний, что позволяет работать при резонансной или околорезонансной настройках колебательной системы. Заготовки, засыпанные в емкость вибробункера, перемешиваются в результате одновременного действия крутильных и возвратно поступательных колебаний в вертикальном направлении. Вибробункер получает привод от вибратора, принцип действия которого может быть различным. В машиностроении чаще применяют электромагнитные вибраторы. Для привода устанавливается несколько тангенциально расположенных вибраторов или один центральный под емкость бункера. Регулирование скорости, а следовательно и производительности осуществляется изменением амплитуды колебании. При проектировании вибробункеров определяют: размеры емкости бункера: размеры рессор, на некоторых установлена емкость бункера и 86 угол их наклона, а также амплитуду колебаний середины желоба; параметры вибратора. Скорость, необходимая для движения заготовок по желобу, определяется исходя из заданной производительности V l1 * Qср / 60 , где l 1 – шаг между заготовками; Qcр – средняя производительность вибробункера Qcp=Q/(1-k), Q – производительность обслуживаемого станка; k=(0,2…0,3) – коэффициент нестабильности работы вибробункера; коэффициент, учитывающий плотность потока ориентированных заготовок, - 0,3…0,5. Диаметр Dcp цилиндрической емкости вибробункера зависит от размеров и формы загружаемых заготовок и определяемой по формуле Dcp= kф, где l - максимальный размер заготовки, kф - коэффициент формы зaготовки, значения которого приведены в табл.3.3. Тип заготовки Кольцо, диск, фланец и т.п. Плоские заготовки с закруглёнными углами Стержни гладкие, ступенчатые и с головками Заготовки сложной формы Таблица 3.3.. Значение коэффициента kф 6…8 7…10 8…10 10…14 В машиностроении принят ряд наружных диаметров емкостей вибробункеров Dcp : 60, 100, 160, 200, 315, 400, 500, 630 мм. Следует иметь в виду, что чем больше диаметр емкости, тем лучше способность заготовок перемешаться и ориентироваться. Высота бункера H (0,2...0,4) DCP . Шаг спирали желоба t 1.5h a , где h - максимальный размер заготовки ПО высоте, а - толщина дна желоба (обычно 1,5...2,5 мм). Ширина рабочей дорожки плоского желоба принимается на 2...5 мм больше ширины заготовки. Угол подъема спирального желоба = 1,5...40 . Для уменьшения размеров бункера при значительном числе одновременно загружаемых заготовок над бункером устанавливают неподвижный предбункер, положение которого регулируют для равномерного поступления заготовок в бункер. Наименьший диаметр воронки камеры предбункера DB = (3...4)d, где d - диаметр заготовки. Частота колебаний вибробункера для мелких заготовок должна составлять 50...100 Гц, для средних - 50 Гц, для крупных 16...25 Гц. 87 Вибробункеры целесообразно использовать для мелких эаготовок, так как при загрузке их крупными заготовками возникает высокий уровень шума. Вибробункеры с винтовыми лотками в машиностроении стандартизованы для заготовок размерами 3...70 мм и массой до 60 кГс. 3.3. Магазины. Применяются для загрузки заготовок, ориентация которых затруднена вследствие сложности их форм, размеров и массы или, когда по характеру производства нецелесообразно изготовлять сложные загрузочные устройства. Подаваемые к магазину заготовки загружаются вразрядку или штабелем вручную или укладочным механизмом в емкость магазина и одновременно ориентируют. Все остальные операции производятся автоматически. Магазины разделяются на: самотечные, когда заготовки простой формы перемещаются вплотную, а заготовки сложной формы - вразрядку (с интервалом ), для чего применяют специальные устройства, при этом заготовки скользят или катятся; полусамотечные, когда заготовки скользят по плоскости, угол наклона которой меньше угла трения. Их перемещение происходит путем вращения, равномерного движения или колебания несущей поверхности, или образования воздушной подушки между поверхностями трения; принудительные, когда заготовки принудительно перемещаются за счет механического воздействия на них. 3.3.1. Трубчатые самотечные магазины. Бывают прямыми (рис.3.23,а ) и изогнутыми ( рис.3.23,6 ). жесткими и гибкими ( рис.3.23,в ). Используются для шариков, цилиндрических и небольших плоских заготовок с соотношением l 1...8 . Есd ли l d , то заготовки могут заклиниваться на участках изгиба трубки. Заклиниваются они и в тех случаях, когда заготовка занимает положение под углом Р, меньшем угле трения (рис.3.23.,6 ). Диаметр отверстия трубки принимают d1 = ( 1.1...1.5 ) d . Для наблюдения за перемещением заготовок выполняют окна шириной b = 3...8 мм. Трубчатые витые магазины используются в загрузочных устройствах в качестве магазинов - накопителей. Неприменимы для магазинов с острыми кромками. 3.3.2. Трубчатые шахтные магазины Применяются для заготовок в форме дисков, квадратов, прямоугольников (рис.3.24.). Изготавливаются жесткими, прямыми. Размер внутренней полости на 1 - 3 мм более размеров заготовок. Недостаток возможность изменения ориентации во время падения заготовки. Заготов- 88 ки из магазинов выдаются в перпендикулярном оси направлении, высоту шахты принимают 250...400 мм. Рис. 3.23. Трубчатые самотечные магазины: а) прямой жесткости; б) изогнутой жесткости; в) витой Рис. 3.24. Трубчатый шахтный магазин 3.3.3. Стержневые магазины. Используются для заготовок типа диск, квадрат(рис.3.25.,а ). Ориентация возможна по отверстию ( рис.3.25.,6 ) - заготовки одеваются на стержень или по наружному контуру (рис.3.25.,в ) - заготовки помещаются между стержнями. Перестановкой стержней добиваются универсальности магазина. 89 Рис. 3.25. Стержневой магазин 3.3.4. Полусамотёчные магазины. Бывают механические и пневматические. Угол наклона магазина меньше угла трения. Одновалковый магазин применяется для скоб (рис.3.26.,а ), поршневых колец (рис.3.26.,6 ). Двухвалковый - для призматических и конических (рис.3.26.,в ) деталей, а также деталей с буртом (рис.3.26.,г ). Валковые механизмы применяются для заготовок малой (до 0,5 кг) массы. Стальные валки располагаются под углом = 2…3,5°. Полусамотечные пневмомагазины применяются для заготовок с поверхностным гальваническим покрытием; из фрикционных материалов (резина, керамика, пластмассы); перемещаемых с малыми скоростями. Рис. 3.26. Полусамотечные магазины: а) и б) одноваловые; в) и г) двухваловые 3.3.5. Магазины – транспортёры. Применяется для принудительной подачи заготовок значительной массы и сложной формы вразрядку, вплотную или порциями по несколько штук. Для создания потока заготовок к стенкам наиболее распространенные получили цепные (рис.3.27), штанговые, реечные и винтовые механизмы, по существу своему относящиеся к транспортным устройствам. 90 Рис. 3.27. Магазины – транспортеры 3.3.6. Адресные магазины. Применяются с ЧПУ в автоматических станочных системах. Связь между адресным магазином и станками осуществляется механической рукой, промышленным роботом или универсальным устройством типа штабеллера. Специальные инструментальные магазины, выполненные в виде многопозиционной револьверной головки, диска с отверстием, цепного или тракового транспортера и подобных им механизмов, применяются в многопозиционных станках с ЧПУ для автоматической смены инструментов. Оси вращающихся инструментальных магазинов могут располагаться горизонтально или вертикально. В инструментальном магазине, установленном вне рабочей зоны станка, имеется набор необходимых инструментов, которые заменяются согласно управляющей программе. Автоматическая смена инструментов может происходить в следующей последовательности: а) поворот магазина в заданной позиции ; б) захват инструмента механической рукой: в) вывод инструмента из магазина; г) поворот руки вокруг горизонтальной оси; д) поворот руки в положение, обеспечивающее параллельность осей шпинделя станка и инструмента; е) поворот руки вокруг вертикальной оси; ж) вывод отработавшего инструмента из шпинделя; з) поворот руки на 180° вокруг вертикальной оси; и) подъем руки, установка нового инструмента в шпиндель и его зажим. Далее в обратной последовательности происходит возвращение и установка в магазин отработавшего инструмента. 3.4.Лотки. Предназначены для накопления и транспортирования заготовок различной формы в системах межстаночного транспортирования. Так как 91 лотки чаще применяются в качестве транспортного средства, их описание, классификация и порядок расчета приведено в разделе 2 данного пособия . 3.5. Тактовые столы. Применяются для накопления и транспортирования обрабатываемых деталей в системах межстаночнго транспортирования и представляют собой горизонтально замкнутый тележечный грузонесущий конвейер с настольным пульсирующим (тактовым) перемещением тележек, предназначенный для межоперационной передачи заготовок от одного рабочего места к другому в процессе изготовления. Разгрузка тележек по заданным рабочим местам осуществляется в автоматическом цикле с использованием промышленного робота. Тактовый стол (рис. 3.28.) состоит из замкнутого контура центрально расположенной тяговой цепи 6 (оси шарниров которой располагаются вертикально) с постоянно прикрепленными к ней тележками-платформами (паллетами) 9, движущимися по направляющим путям на опорных роликах 5. На тележках располагаются транспортируемые грузы-изделия; тележки тактового стола жестко крепятся к одному из звеньев тяговой цепи. Привод тактового стола состоит из электродвигателя 3 и одноступенчатого конического редуктора 2. Пульсирующее движение тележек осуществляется при помощи датчиков перемещения 1, сигнал от которых поступает на блок управления 4. Режимы работы тактового стола задаются с использованием пульта управления 8. Тяговым элементом тактового стола служит одна пластинчатая катковая цепь по ГОСТ 588 - 81 с увеличенной подвижностью некоторых шарниров. На втулках тяговой цепи устанавливают катки 1, снабженные шарикоподшипниками или коническими роликоподшипниками. Секцию тяговой цепи, приходящуюся на одну платформу, составляют из двух или четырех звеньев. В каждой секции в звене между платформами один шарнир делают подвижным, для чего отверстия во внутренних пластинах с одной стороны выполняют удлиненными. Подвижные шарниры допускают некоторое сокращение длины цепи при действии усилий сжатия и позволяют в отдельных случаях устанавливать конвейеры этого типа без натяжных устройств, компенсируя возможное несоответствие в длинах цепи и контура направляющих путей. Для предохранения тактового стола от поломок при случайных перегрузках или случайном застопорении цепи на приводной звездочке 7 или на зубчатом колесе приводного вала устанавливают предохранительный срезной штифт, который при увеличении тягового усилия сверх допускаемого срезается, и тактовый стол останавливается. Тележки должны обеспечивать удобную, надежную и простую установку и съем грузов, и их устойчивое положение на всей длине тактового стола, т. е. на всех его рабочих местах. В случае необходимости, на платформе 92 должны быть предусмотрены крепления, фиксаторы, зажимы, а также приспособления для наклона, поворота или подъема изделия, необходимые в производственном процессе. Центр тяжести изделия-груза должен находиться внутри опорного контура. Тележечные грузонесущие конвейеры предназначены для перемещения грузов по отдельным технологическим операциям поточного производственного процесса. Их применяют для транспортирования изделий от одного рабочего места к другому в процессе сборки, для перемещения литейных форм в процессе сборки, заливки, охлаждении, выбивки, возврата пустых опок в литейном цехе, для межоперационной передачи изделий от одного рабочего места к другому в процессе изготовления, а также для выполнения ряда других операций подобного назначения. Рис. 3.28. Общий вид тактового стола. 93 94 4. Вспомогательные устройства в ТНС. 4.1. Питатели. Предназначены для принудительного перемещения ориентированных заготовок из накопителя в зону работы зажимного приспособления станка или к транспортной системе АЛ (рис 4.1.). Конструкции питателей разнообразны и зависят от формы и габаритов заготовок , компановки станка, требуемой производительности. По характеру движения конечного звена можно разделить на 4 группы: - Питатели с возвратно поступательными движениями не занимают рабочего пространства во время обработки, т.к. отводятся к магазину. Функцию питателя могут выполнять и магазины второй рисунок (рис.4.1.). Небольшая частота 100120 двойных ходов в минуту. Направляющие таких питателей подвержены интенсивному износу. Рис. 4.1. Питатели с возвратно-поступательным движением; Питатели с качательными движениями имеют широкое распространение т.к. обеспечивают большую производительность, просты и надёжны в работе не требуют подверженных износу направляющих. Заготовки поступают в зажимное устройство станка при отклонённом положении питателя. После съёма нижней заготовки питатель возвращается в исходное положение, покидая раб. зону станка. Могут быть совмещены с магазином ( рис.4.2.). Питатели с вращательным движениями представляют собой лист с вырезами вращающимися в одном направлении и подводящий заготовки либо в позицию съёма (1) либо в рабочую позицию (2) – на которой производится обработка (рис.4.3.). Питатель может совершать сложное комбинированное движение при котором заготовки попадающие в раскрытый захват зажимаются а затем перемещаются к шпинделю станка. 95 Рис. 4.2. Питатели с качательным движением; Рис. 4.3. Питатели с вращательным движением. Производительность перечисленных типов питателей позволяет применять их в станках с магазинным питателем, т.к. относительно небольшие скорости перемещения заготовок обеспечивают высокую надёжность работы. Рассмотренные питатели применяют и для станков с бункерными питателями. Однако из-за существенно более высокой требуемой производительности, конструкции питателей усложняются и наиболее рациональным становятся применение многопозиционных дисковых питателей, обеспечивающих высокую производительность при малых скоростях перемещения заготовок. Иногда функцию питателя выполняют узлы станка например суппорт или револьверная головка станка. В современных многооперационных станках типа “обрабатывающего. центра” функцию питателя выполняют манипуляторы с одним или двумя захватами. Питатели – типа механической руки применяются не только для установки и снятия детали но и для установки инструмента. 96 4.2. Отсекатели. Применяются для единичной подачи штучных заготовок с заданной производительностью. Отделяют одну деталь от всего потока и подают эту деталь в зону обработки, питатель или любую транспортную систему. Отсекатели просты и надёжны в работе их конструкции разнообразны и зависят от формы и размера детали. По виду движения делятся на : - с возвратно-поступательным движением; - с качающимся движением; - с вращательным движением. Отсекатель совершая возвратнопоступательное (рис. 4.4, а) движение сталкивает нижнюю заготовку в питатель. Так же работает и качающийся (рис. 4.4, б) отсекатель. Универсальны, но имеют низкую производительность. Отсекатели двойного действия со штифтами могут совершать возвратнопоступательное движение (рис. 4.4, в, г, д) или качательное (рис. 4.4, е, ж). Рис. 4.4.,а,б Привод может быть механическим, пневматическим, электрическим. Недостатками штифтовых отсекателей является возможностью наскакивания штифтов на заготовки и их повреждение, а так же одновременное проскальзывание нескольких заготовок в момент нейтрального положения отсекателя из-за недостатков скорости его движения. Производительность 100-150 заготовок в минуту. Чаще всего применяются отсекатели с вращательным движениями. Они бывают кулачковые (рис. 4.4, з) и барабанные (рис. 4.4, и, к). 97 98 Рис. 4.4., в.г.д.е.ж.з,и,к, Схемы отсекателей. 99 4.3 Делители потока. Применяются для деления потоков в ветвящихся автоматических линиях (рис. 4.5.). Делятся по принципу движения заслонок: качающихся, возвратно-поступательных и вращающихся. Деление осуществляется посредством: - качающихся заслонок поворачивающейся под действием самой заготовки (рис. 4.5.,а); -с помощью возвратно – поступательных заслонок (рис. 4.5.,б,в); Применяются в том случае когда возникает необходимость в разделении общего потока на несколько самостоятельных потоков между однотипными станками. Устанавливаются между механизмом ориентации и накопителем или между накопителем и питателем. Конструкции разнообразны и зависят от формы и размера деталей и от конструкции накопителей и питателей. Рис. 4.5. Делители потоков: а.- с чающимися заслонками; б.в – с помощью возвратно-поступающих заслонок. 4.4.Ориентирующие устройства. Во многих случаях в автоматизированном производстве заготовка или деталь должны быть поданы в рабочую зону или на транспортные системы или к захватным или к поворотным устройствам и т.д. в ориентированном положении. Для этого используются различной конструкции ориентирующие устройства в виде шиберов, секторов с возвратно – поступательными или качающимися движениями, вращающихся дисков, лопатных 100 механизмов, трубок втулок и т.п. Схемы ориентирующих устройств приведены на рис. 4.6.и 4.7. Ориентация деталей возможна также и при их транспортировании При этом используется нессиметричность формы деталей и расположение центра тяжести. Способ ориентирования может быть пассивным и активным. Пассивные ориентирующие устройства получили широкое распространение при вибрационном транспортировании деталей. Общим в принципе их действия является то, что неправильно ориентированные детали сбрасываются с транспортного устройства и возвращаются к началу потока, а далее следуют лишь правильно ориентированные. Активные ориентирующие устройства придают детали сложное положение в пространстве в независимости от их исходного положения при поступлении в ориентирующее устройство. Принцип принудительного изменения используют так же при необходимости переориентации. Для несложных деталей малых размеров – применяют простые ориентирующие устройства, для дет. сложных форм или тяжёлых – ориентирующие устройства типа кантователей или универсальных поворотных устройств. Иногда используются действие магнитного поля. Ориентируемые заготовки условно делят на: - заготовки простой формы, ориентируемые с помощью вырезов в лотках, скосов, отсекателей; - заготовки со смещённым центром тяжести, которые ориентируются разом или при повороте во время прохождения их через щель или вырез в лотке; - симметричные и ассиметричные заготовки, которые ориентируются при провале в спец. окно лотка (ориентация по трафарету). - заготовки ориентируемые с помощью спец. устройств. Плоские заготовки типа кругов, колец (рис 4.6.,а) с dh, ориентируются с помощью спирального лотка рабочая поверхность которого наклонена по радиусу к центру бункера под =3-50 для обеспечения сброса второго слоя заготовок. Буртик лотка mh. Колпачки с d h ориентируются пассивным способом с помощью выреза с язычком (рис 4.6.,б). Заготовки ориентированные донышком вниз проходят по язычку не опрокидываясь, т.к. язычок является достаточной опорой для обеспечения устойчивого положения заготовки. Заготовки расположенные отверстием вниз, надавливаются на язычок теряют равновесие и падают в бункер. Цилиндры с l d ориентируются пассивным способом (рис. 4.6., в) для сброса неправильно ориентированных заготовок под лотком установлен скос, расположенным на высоте 1,1 d от поверхности лотка. Для ориентировании ступенчатых дисков применяют пассивный способ (рис 4.6.,г) с использованием особенностей формы. Заготовки, рас- 101 положенные большим диаметром вниз свободно проходят мимо сбрасывателя и перемещаются далее по лотку. Рис. 4.6. Схемы ориентирующих устройств. Заготовки с большим диаметром вверх – сталкиваются сбрасывателем с лотка в бункер. Заготовки типа стержней с головками (рис 4.6.,д) ориентируются активным способом при помощи прорези, выполненным на прямолинейном участке лотка. Для активной ориентации валиков с уступом (рис.4.7.,а) используют смещение центра тяжести. Для ориентации тонких заготовок в виде скоб, треугольников, секторов применяют пассивный способ (рис. 4.7.,б). Для пластин Т образной формы – активный способ ( рис. 4..7.,в). 102 При необходимости переориентации заготовок в ходе техпроцесса применяют способ активной ориентации. Рис. 4.7. Схемы ориентирующих устройств. 4.5.Поворотные устройства. Используют в станках для перемещения обрабатываемой детали или инструмента на позицию. Это многопозиционные столы и барабаны, блоки многошпиндельных автоматов, револьверные головки, дисковые магазины и делительные устройства (рис. 4.8.). К поворотным устройствам предъявляются требования точности поворота на заданную угловую величину, точности и жесткости фиксации в рабочей позиций, осуществление поворота за минимальное время, при ограничениях на возникающие при этом динамические нагрузки. Точность поворотных устройств, следует оценивать с вероятностных позиций. Под точностью здесь принять понимать точность углового позиционирования; характеризующуюся текущей погрешностью угла поворота. В лучших системах управления автоматических поворотных устройств, для минимизации погрешностей команды подают с соответствующим упреждением. Точность современных поворотных станков с ЧПУ составляет 3..6 угловых секунд. Быстродействие характеризуется средней скоростью поворота ср – 103 до 1,0 с-1. Универсальность определяется возможным диапазоном числа делений, который в современных автоматических поворотных столах равен 2...20000 и выше. В качестве привода поворотных устройств используют шаговые двигатели (рис.4.8.,а), позволяющие получать широкую универсальность по диапазону делений, состыковываться с системами управления с ЧПУ или ЭВМ. Поворотные устройства с гидроприводом (рис.4.8.,б) и с мальтийским механизмом (рис.4.8.,в) широко применяются в станках и револьверных головках с постоянным фиксированным углом поворота. Рис. 4.8. Схемы поворотных устройств. Применяют такие схемы с периодическим включением кинематической цепи различными муфтами (рис.4.8.,в,г), и храповые механизмы (рис.4.8.,е) . Мальтийcкие механизмы нашли весьма широкое применение в при 104 водах поворотных устройств вследствие своих хороших динамических качеств, простоты, надежности. Применяют плоские мальтийские механизмы с внешним и внутренним зацеплением, И многие сферические при использовании которых отпадает необходимость применять дополнительные конические передачи. Схема для кинематического расчёта плоского мальтийского механизма представлена на рис. 4.9.,а. Угловые скорости могут быть найдены из соотношения: tg r sin e * r cos где: - текущее значение угла поворота креста; r – радиус кривошипа; e – межосевое расстояние. Рис. 4.9..Схема кинематического расчета плоского механизма. Зная, что постоянная угловая скорость вращения кривошипа определяется как r d , и , обозначая отношение можно получить выdt e ражение угловой скорости поворота креста k d (cos ) dt 1 2 cos 2 , и углового ускорения креста (1 2 ) sin Ek 2 2 2 (1 2 cos ) Характер изменения скорости и ускорения во время поворота мальтийского механизма поясняют кривые (рис.4.9.,б) на котором 1 - угловая скорость креста, 2 - угловое ускорение креста, 3 - угловое ускорение креста при наличии погрешностей. Существенные изменения в характер движения вносят погрешности изготовления и оборки механизма, которые изме- 105 няют угловое ускорение (пунктирная кривая) соответственно величину суммарного момента сопротивления. При проектировании обычно стремятся обеспечить ход кривошипа в паз креста без ударов, что выполнимо при соблюдении условия sin( ) , где z - число пазов. z Точность конечного положения поворотного устройства зависит от ускорения креста в конце поворота, которое определяет также и динамические нагрузки на фиксирующее устройство. Увеличение числа пазов снижает угловое ускорение в начало и в конце поворота. Силовой расчет мальтийских механизмов основан на том, что суммарный момент на кресте складывается из момента M0 на преодоление трения и момента Ми, обусловленного силами инерции: M M C M K M C YEK где: Y – приведённый к кресту момент инерции вращения масс. Для рабочего либо строится график изменения во времени суммарного момента, либо аналитически определяются его предельные значения. Крест изготавливается цельным или с накладными закалёнными планками. Твёрдость роликов должна составлять HRC 56…62. В качестве роликов можно применять комплексные шарикоподшипники, устанавливаемые с предварительным натягом. 4.6. Фиксаторы. Обеспечивают точность конечного положения устройств, предназначенных для поворота на определенный фиксированный угол. К ним предъявляют требования точности, жесткости, долговечности. Помимо самой фиксации фиксатор обычно в конце поворота своей скошенной гранью осуществляет окончательный доворот в рабочую позицию. Расчетная схема приведена на рис. 4.10. Основным недостатком простейших устройств с одним фиксатором является наличие зазоров и направляющих фиксатора, что существенно снижает точность фиксации. Поэтому чаще используют принцип двойной фиксации, когда на ряду с основным фиксаторам предусматривают другой подвижный фиксатор или рычаг, назначение которого сводится к выбору зазоров и созданию натяга во всей системе фиксации. Для повышения точности и жесткости фиксаторы следует располагать на максимальном удалении от центра поворота. Операции, требующие высокой точности, следует выполнять в зоне между фиксатором и центром поворота. Для ослабления вредного влияния динамических процессов на точность фиксации следует уменьшать массу поворотного устройства и снижать скорость фиксатора. Лучшие результаты обеспечивают фиксаторы 106 перемещаемые принудительно от специального привода с гарантированной постоянной вели чиной силы прижима. Рис. 4.10. Схема сил, действующих на фиксатор Силу Т (рис. 4.10.) необходимую для надёжного и быстрого прижима, рассчитывают на основе заранее известной величины окружной силы R, идущей на преодоление сил трений в круговых направляющих и опорах поворотного устройства. Из условия равновесия фиксатора; Т=Т0+Т1+Т2. Если для упрощения допустить, что силы N1 и приложены на концах опоры фиксатора, то после несложных преобразований можно записать: a T R[tg ( ) (1 2 )] , b где - угол скоса фиксатора, который должен быть меньше угла трения и обычно равен 40-50; - угол трения на скосе фиксатора, - коэффициент трения в направляющих фиксатора. 4.7.Зажимные устройства. Удерживают обрабатываемые детали, инструменты и связанные с ними узлы станка в требуемом рабочем положении. Необходимую силу зажима определяют исходя из того, чтобы: в затянутом стыке не создавались необратимые пластические деформации и не происходил срыв заготовки под действием внешнего нагружения. Предельное значение касательной нагрузки, когда смещения сохраняют упругий характер, может быть представлено в виде Y fY , где fy = 0.12...0,15 - коэффициент, равный половине коэффициента трения при начале движения. Суммарная сила зажима на всех рабочих поверхностях зажимного устройства может быть определена приближённо из условия N T / f y , где: Т – касательная сила от внешней нагрузки. В металлорежущих станках весьма важным условием является стабильность зажима и отсутствие увода подвижного узла, что немаловажно, 107 связано с потерей точности позиционирования. Часто с этой целью зажим осуществляют через промежуточные упругие элементы, (планки, ленты). На рис.4.11.,а приведена конструкция, а на рис.4.11,б расчетная схема устройства для автоматического зажима инструмента в коническом отверстии шпинделя многошпиндельного станка. Для того, чтобы точность центрирования конического хвостовика инструмента в шпинделе не нарушалась, сила от пакета тарельчатых пружин передаемся через четыре упругих рычага со скосами. Кроме того, и шток, передающий силу от пружин к рычагам, также имеет большую радиальную податливость вследствие этого возможность самоустановки. Из условия равновесия рычагов при зажиме (рис.78,б), можно составить систему уравнений: N1 (cos f sin ) fR1 Q; N1 (sin f cos ) R1; N 2 (cos f sin ) fR1 Q; N 2 (sin f cos ) R2 Q; где - угол скоса на рычагах; f - коэффициент трения. Рис. 4.10. Устройство для автоматического зажима инструмента в многооперационных станках: а) конструкция; б) расчетная схема. 108 Знак плюс соответствует зажиму, а знак минус справедлив для перемещения штока влево при разжиме. Решение системы уравнений равновесия дает возможность определить силу, которую необходимо создать на штоке, в зависимости от величины силы затягивания, соответственно при зажиме: F P(1 2 f tg ) и при разжиме F1 P(1 2 f tg ) Сила, развиваемая пакетом тарельчатых пружин, должна превышать значение требуемой силы на штоке с учетом потерь на трение между пружинами T kF , где: коэффициент k = (0,9…0,5), принимают по экспериментальным данным в зависимости от числа пружин в пакете (с увеличением числа пружин k уменьшается). Цанговые зажимные устройства (рис.4.12.) используют в токарных автоматах для зажима прутков и обрабатываемых деталей. В результате упругости лепестков цанги компенсируют в некоторой мере исходные погрешности и обеспечивают требуемую точность центрирования. Принцип их действия и метод расчета в некоторой мере подобен изложенному выше. Рис. 4.12. Цанговые зажимные устройства. В зависимости от вида звена с самоторможением конструкции зажимных устройств отличается большим разнообразием - клиновые, винтовые, эксцентриковые. Звено с самоторможением используются для того, чтобы двигатели привода зажимного устройства работали только в кратковременном режиме зажима или разжима. По условию стабильности зажима самотормозящуюся передачу целесообразно располагать в конце кинематической цепи привода и в непосредственной близости к зажимному устройству. Клинья и эксцентрики зажимных устройств изготавливают из малоуглеродистой стали с последующей цементацией и закалкой. В зажимных автоматических устройствах используют электромеханический, гидравлический и пневматический приводы. 109 Электромеханический привод используют для зажима помимо момента, создаваемого двигателем, также маховый момент всех элементов привода. Зажим осуществляется в виде нескольких последовательных этапов. После выбора всех зазоров в кинематической цепи привода начинается первый этап зажима, во время которого упругая деформация в приводе возрастает до тех пор, пока значение момента двигателя не достигнет предельно допустимого значения по току. Второй этап зажима происходит при отключенном двигателе за счет кинематической энергии вращающихся по инерции элементов привода ( двигателя, вала, передачи ). Вся накопленная кинематическая энергия привода переходит в потенциальную энергию деформации и обуславливает дополнительный момент ( или силу ) зажима. После достижения нулевой скорости все элементы привода без самоторможения свободно раскручиваются. При разжиме момент двигателя может оказаться недостаточным для преодолении суммарного момента зажима с добавкой от сил инерции; поэтому в электромеханическом приводе обычно предусматривает зубчатую муфту. За время первого оборота двигатель успевает набрать рабочую скорость, и разжим происходит под действием суммы моментов двигателя и момента инерции раскрученных масс привода. Кроме того, разжим сопровождается упругим ударом и динамическим характером воздействия момента. Гидравлический привод широко используют для зажимных устройств в тех случаях, когда это не связано с большой продолжительностью трубопроводов. Пневматический привод широко используют в станках - автоматах в АЛ. Различают с избыточным давлением и вакуумные. При конструировании зажимных устройств, следует устранять возможность перекосов в подвижном состоянии привода, поскольку сила трения и соответственно КПД привода могут при этом существенно изменяться. Для зажима небольших деталей при их окончательной обработке применяют магнитные, вакуумные, примораживающие и некоторые другие устройства. Магнитные зажимные устройства нашли применение в шлифовальных и некоторых других станках для отделочной обработки деталей из магнитных материалов. При питании постоянным током магнитные зажимные устройства в зависимости от конструкции самого устройства и от характера закрепляемых деталей способны развивать силу притяжения 0.2...1.2 МПа. Большим недостатком магнитных зажимных устройств и питание катушки постоянным током является постоянной выделение тепла и нежелательные при этом температурные деформации. Поэтому весьма перспективными являются магнитные зажимы на постоянных магнитах, способна развивать значительную силу притяжения, не требующие коммуникаций питания и не являющиеся источниками выделения тепла. 110 Вакуумные зажимные устройства применяют для закрепления деталей из листового немагнитного материала или в тех случаях, когда немагнитные детали нежелательны. Предельно возможная сила прижима ограничивается величиной атмосферного давления и не может превышать 0,1 МПа на рабочей поверхности с вакуумом. Устройства для примораживания используют при шлифовании небольших деталей из немагнитных материалов. Холодильник состоит обычно из корпуса, внутри которого размещены термоэлементы, образующие батарею. Тепло от батареи отбирается циркулирующей водой, а холодные её спаи сопрягаются с поверхностью, на которой примораживаются закрепляемые детали. Температура рабочей поверхности в течение нескольких минут снижается до -20 и примерно за то же время нагревается до комнатной температуры при освобождении деталей. Метод примораживания обеспечивает более высокую точность крепления деталей, чем метод приклеивания. 5. Приводы в транспортно - накопительных системах. В транспортно-накопительных системах используют приводы структурно состоящих из двигателя (электрических, пневматических и гидравлических), передаточно - преобраующих механизмов (ременные, цепные, зубчатые, реечные, винт-гайка, кривошипно-шатунные передачи и др. с преобразованием вида движения) и исполнительных механизмов ТНС: с возвратно-поступательным движением для осуществления которого применяются гидравлические или пневматические цилиндры. для осуществления вращательного движения применяют - механические кулисные, кривошипно-шатунные и цепные в которых применяют электрические, гидравлические и пневматические двигатели непосредственно или через передаточно -преобразующий механизм. для осуществления возвратно-поступательного движения применяют пластинчатые, реечные кривошипные и т.п. устройства для приведения в действие которых используют различные виды энергоносителей. В гидравлических и пневматических цилиндрах штоки поршней соединяются со штангами конвейеров передавая тем самым поступательные несинхронные движения на несущие элементы конвейера. Движение совершается до упора (регулировка длины хода) и контролируется путевыми переключателями. Поршневые приводы применяют для штанговых конвейеров и для других устройств при ходе не более 1,5 м. Более часто используют гидроприводы, т.к. они обеспечивают высокую надёжность и равномерность работы ( благодаря малой упругости масла ). Кроме того гидроцилиндры работают при давлении масла (4-5 Мпа)(40-50 кгс/см2) что позволяет применять небольшие диаметры цилиндров при значительных тяговых силах. 111 Пневматические цилиндры применяют реже из-за высокой сжимаемости воздуха. Пневматические цилиндры работают при давлении не более (0,4-0,5Мпа), для получения тяговых усилий используют большие по размерам цилиндры. Механические привода применяют при высоких скоростях перемещения до 40 м/мин, когда не требуется регулирования. Так вращательное движение двигатель – редуктор – колесо – кулиса – штанга конвейера переходит в поступательное. Происходит вращательно – качательное движение кулисы и поступательное штанги. В крайних положениях кулиса останавливается с помощью тормозов. Применяют также и механические приводы с кривошипно - шатунным механизмом. При перемещениях конвейера более 1,5м применяют цепной привод. В нём применена бесконечная цепь натянутая на две звёздочки. К цепи прикреплён шатун – ползун который направляется специальным рейсом. Цепь приводится в движение от двигателя через редуктор, тащих за собой шатун который в свою очередь передвигает возвратно – поступательно ползун связанный со стоком конвейера. Возвратно – поступательные привода применяют для поворота штанг, кантователей и т.п. устройств. Для поворота на угол свыше 2800 применяют реечный механизм. В обеих механизмах движения прерывистые угловые по часовой и против часовой и зависят от длины рейки – длины хода. Для поворота на угол до 900 применяют кривошипный механизм. Для синхронного постоянного движения конвейеров применяют в основном электродвигатели через редуктор или цепную, или ременную передычу, через приводной барабан для ленточных конвейеров или через звёздочки цепные конвейеры и т.п. устройства. Порядок выбора двигателя и его расчёт аналогичен порядку выбора двигателя и расчёта для ПР см. соотв. раздел лекций. Гидравлический или пневматический привод движение возвратно – поступательное для шаговых конвейеров, отсекателей, делителей потока, фиксаторов и т.п. устройств (рис.5.1.) Рис. 5.1. 112 Механический привод вращательно-качающегося движение в поступательное. Для шаговых конвейеров, отсекателей, делителей, фиксаторов, поворотных устройств. Шаг определяет размер кулисы. Схема приведена на рис. 5.2. Механизм с кривошипно шатунным приводом применяют для отсекателей, делителей потока, фиксаторов, толкателей, поворотных устройств, шаговых конвейеров и др. Схема приведена на рис рис 5.3. Механизм цепного привода применяют для шаговых транспортеров. Схема приведена на рис. 5.4. Механизм реечного привода применяют для перемещения поворотных устройств. Схема приведена на рис.5.5. Механизм передачи винт- гайка применяются для линейного перемещения различных устройств. Схема приведена на рис. 5.6. Механизм привода от электродвигателя применяют для привода ленточных и цепных конвейеров с орбитальным движением. Схема приведена на рис.рис 5.7. Рис. 5.2. Схема вращательно- качающегося привода Рис. 5.3. Схема привода кривошипно - шатунного механизма. 113 Рис. 5.4.Схема цепного привода. Рис. 5.5. Схема реечной передачи. Рис. 5.6. Схема передачи винт-гайка. Рис. 5.7. Схема цепного привода. 114 6.Управление и блокировка. Взаимная связь ТНС с основным оборудованием осуществляется через комплекс дискретно-релейно-контактной аппаратуры, связь между которыми и взаимодействие основано на применении путевого контроля, обеспечивающего чёткую последовательность технологических и транспортных операций и взаимосвязь между ними. В ТНС применяют почти все типы датчиков и устройств обработки, преобразования и усиления сигналов от них что применяются в основном технологическом оборудование и промышленных роботах ПР. Здесь применяются как контактные и бесконтактные системы датчиков. В зависимости от поставленных задач, от точности перемещений и фиксации от внешней среды и т.п. применяют различные виды и типы датчиков. Порядок их выбора и применения определяется по тем же принципам, что и для ПР, но уже применённого технологического оборудования в комплексе с ТНС, ПР. Работа всех датчиков на ТНС и на оборудование должны иметь обратную связь с исполнительными механизмами. Особенно это важно для блокировок и обеспечения техники безопасности. В автоматических АЛ установка систем датчиков и их функционирование на ТНС, на техн. оборудовании на ПР должны быть сведены в одну общую систему управления. Каждая система АЛ должна работать в двух режимах: наладочном и автоматическом – это приводит к выводу на панель общей системы управления кнопок включения остановки, наладка, автомат для каждой ситемы отдельно и для всей АЛ. Часто всё оборудование, на панели управления, изображается мнемоническими лампочками красной и зелёной. Кроме общей панели на каждое оборудование и на ПР и на конвейер имеются свои панели управления. В АЛ со сквозным транспортом должны быть выполнены блокировки: 1) Ни одно из технологического оборудования не должно начать обработку, пока конвейер движется вперёд; 2) До момента возвращения всего тех. Оборудования в исходное положение конвейер не должен начинать движения. 3) Движение транспортера назад может происходить как при работающем оборудовании, так и при нахождении в исходном положении. В АЛ с несквозными транспортными системами должны быть выполнены блокировки уже с учётом наличия загрузочно-разгрузочных механизмов на каждом станке: 1) Ни один из станков не должен начинать работу до тех пор, пока загрузочно-разгрузочные механизмы не закончат свои движения. 2) Ни одно из загрузочно-разгрузочных. устройств не должен начать движение, пока станки работают или движется конвейер. 115 3) Конвейер может двигаться только при неподвижных загрузочно-разгрузочных. механизмах и если они находятся на нейтральном положении. 4) Новый цикл ТНС начинается только после сигнала от всех станков об окончания или работы и возвращении их в исходное положение. Перед запуском АЛ должен обязательно подаваться звуковой и световой сигнал о её запуске – для обеспечения ТБ. 7. Требования техника безопасности к конструкциям ТНС в АЛ. При работе на АЛ необходимо соблюдать технику безопасности т.к. АЛ является оборудованием с повышенной степенью опасности. ТБ на АЛ нормируется ГОСТ 12.2.009-75. Все работающие на АЛ обязательно знакомиться с основными правилами ТБ и расписываются в соответствующих журналах. 1. ТНС должны быть изготовлены с учётом требований по ТБ и расписываются в соответствующих журналах. 2. Устройства, перемещающие огнеопасные или взрывоопасные детали должны быть снабжены средствами противопожарной защиты. 3. ТНС и отдельные её устройства, выделяющие пыль, пары, продукты сгорания или мелкую пылевую стружку, должны иметь отсасывающую вентиляцию. 4. Верхняя ТНС АЛ должны быть снабжены антресолями с стационарными лестницами для обслуживания, а так же защитными сетками. 5. Нижняя ТНС АЛ должны быть ограждены и снабжены переходными мостиками. 6. Гибкая ТНС должна иметь блокировку на случай ремонта любой единицы оборудования, позволяющая работать остальному оборудованию АЛ. 7. Все питатели и ПР должны иметь предохранительные устройства на случай внезапного отключения электро энергии.; при этом захваты должны удерживать заготовки или детали. 8. В АЛ недопускается применение электромагнитных захватов. Допускается только магнитные захваты. 9. В подъёмно-транспортных устройствах, механизмах поворота, накопителей и питателей не должно быть самопроизвольных опусканий и поворотов. 10. Все вращающиеся части, а так же движущиеся рычажные системы в зоне допустимости человека должны иметь стационарные или откидные ограждения. 11. Откидные ограждения должны быть сблокированы с оборудованием. Последние в случае обслуживания должны автоматически отключаться(при наладке с общего пульта). 116 12. Те места, где невозможно поставить сблокированные ограждения, должны быть защищены лучевыми или пневмоструйными системами, отключающими движущие части автоматически в случае пересечения их работникам. 13. Жёсткая(синхронная) система должна быть снабжена легкодоступным общим троссовым или бугельным аварийным стопом на случай отключения её в любом месте нахождения вдоль линии как спереди так и сзади оборудования. 14. ТНС с виброприводами не допускаются при повышенном суммарном шуме и вредном влиянии вибраций на обслуживающий персонал (виброболезнь, нервные расстройства и др.) 15. Гибкие лотки из тонкой пружинной стали в зоне доступности 16. Лотки расположенные выше роста человека должны быть закрытыми или иметь сетчатое ограждение во избежание травм в случае выскакивания изделий из лотка. 17. Кроме того, лотки должны иметь сплошное дно, чтобы стружка и эмульсия, захватываемые деталью не попадали на людей, оборудование и пол цеха. 18. В случае невозможности выполнения п.17 лотки должны быть снабжены подлотками(желобами) на протяжении всей трассы. Подлотки должны иметь уклон для стока жидкости и разъёма для снятия их с целью очистки. 19. Все движущиеся части как ТНС так и технологического оборудования, выступающие при работе наружу, должны быть окрашены в сигнальный цвет сплошным тоном или в полоску (чередующимися светложёлтыми и красными полосами шириной 30-50 мм под углом 750 к горизонту). 8. Применение ТНС ( однооперационных манипуляторов) в АЛ. Выбор принципа работы и конструкций ТНС, автоматизирующих обслуживание станков и автоматических линий определяется видом обрабатываемых заготовок, типом обслуживаемых станков в требуемой производительности. ТНС должны быть просты и надежны в работе, удобны в обслуживании, обеспечивать возможность накопления требуемого запаса заготовок, быстродействие и совмещение собственных холостых ходов с рабочим циклом оборудования. Поэтому технологический цикл обслуживания обрабатывающего оборудования разделяется на элементарные простые вспомогательные операции. Производительность и надежность АЛ во многом определяется правильностью выбора ТНС, осуществляющих подачу заготовок от станка к станку. Поэтому при создании АЛ манипуляторы должны проектироваться одновременно с основным технологическим оборудованием (станками, мерительными, моечными, покрасочными и др. машинами), с учетом всех 117 требований, предъявляемых к АЛ по производительности, качеству, надежности, а с другой стороны, особенностей обрабатываемых заготовок. Ниже приведены примеры АЛ с гибкой и жесткой связью, с параллельным и последовательным агрегатированием, и оснащенных различными ТНС (однооперационными манипуляторами). На рис.8.1,а показана схема автоматической линий с жесткой связью с межстаночным пневмотранспортёром. В первый автомат линии заготовки подаются из бункерного загрузочного устройства и далее проходят последовательную обработку на всех автоматах без потери ориентирования. Схема автоматических линий с гибкой связью параллельного агрегатирования представлены на рис.8.1,б и последовательного - на рис.8.1,в. Заготовки, засыпанные в накопитель 1 (рис.81,б) ленточным транспортером 2, подаются в дозатор 3, из дозатора - в промежуточный бункер 4 и далее на транспортер 5, который перемещает заготовку вдоль фронта автоматов, оснащённых индивидуальными бункерными загрузочными устройствами. 6. Из бункерного загрузочного устройства заготовки в ориентированном положении поступают на автоматы 7. После обработки детали поступают на транспортер готовой продукции 8. Схема автоматической линии с жесткой связью и последовательным агрегатированием показана на рис.8.1,г. Питание линии осуществляется из магазина I, а последующая поштучная передача заготовок производится пневматическим транспортирующим устройством 2. Автоматическая линия с параллельным агрегатированием и жесткой связью для обработки шарикоподшипниковых колец показана на рис.8.1,д и состоит из универсальных полуавтоматов, оснащенных питателями. На рис.8.1,е изображена схема автоматической линии с последовательным агрегатированием для обработки и сквозного сверления валиков. Линия выполнена . на базе универсального обслуживания. Подача заготовок из магазина 1 и от станка к станку осуществляется шаговым транспортером, представляющим собой подвижные каретки с автоматическими захватами, совершающими возвратно-поступательное движение. Автоматическая линия с жесткой связью последовательного агрегатирования показана на рис. 8.1,ж. Заготовки в ней передаются на шаговый транспортер из магазина. На рис.8.1,з показана схема автоматической линии, предназначенной для расточки и монтажа тракторной ступицы. Промежуточный запас заготовок создается посредством наклонных лотков I и транспортеров 2. На рис.8.1,и показан участок автоматического завода для обработки поршней, где накопление запаса заготовок производится в транспортере и лотке. В АЛ, применяемых для обработки крупных литых деталей, наиболее характерными технологическими операциями являются операции по обработке отверстий (сверление, развёртывание, зенкерование и др.). Та- 118 кие линии состоят, в основном, из агрегатных станков, из которых обработка производится при неподвижной заготовке, а вращательное и поступательное движение совершает инструмент. Последовательное перемещение заготовок в рабочую позицию станка производится при неподвижной заготовке, а вращательное и поступательное совершает инструмент. Последовательное перемещение 119 120 Рис. 8.1. Примеры автоматических линий. заготовок в рабочую позицию станка производится непосредственно транспортером, на который смонтированы зажимы. Транспортное и рабочее время не совмещаются - на одном станке за счет комбинированного инструмента и введения большого числа шпинделей выполняются технологические операции. Концентрация технологических операций и маршрут заготовки являются главнейшими факторами сокращения длины автоматических ли- 121 ний. В этих линиях применяются шаговые транспортёры, на которых заготовки закреплены и проходят весь цикл обработки. Применяют также транс портеры со спутниками. Спутники являются отдельной частью транспортера. На нём заготовка закрепляется и транспортируется от станка к станку. По окончании обработки заготовка, снимается, а спутник сталкивается на нижний транспортер, возвращающий его в позицию загрузки. На рис.8.1,к приведена схема автоматической линия с шаговым транспортёром со спутниками. На таких линиях заготовка не снимается с транспортера во время всего цикла обработки. Участок автоматической линии для обработки корпуса запальной свечи показан на рис.8.1,л. В эту линию входят восьмишпиндельные прутковые автоматы, автомат для обезжиривания, мойки и сушки, счётчик и др. агрегаты. Развитие комплексной автоматизации производственных процессов требует создания переналаживаемых автоматических линий, выполняющих самые различные технологические операции по разнообразной механической обработке, контролю, термообработке, нанесению покрытий, мойке, сушке, смазке, сборке, упаковке. Такие линии требуют дальнейшего совершенствования манипуляторов всех типов. 122 Список литературы: 1. Александров А.П., Реметов Д.Н., и др. Подъёмно–транспортные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие. М., Машиностроение, 1987 г., 122 с. 2. Бахарев В.П., Куликов М.Ю., Бортников И.И. и др. «Проектирова-ние и конструирование в машиностроении. Ч.1. Общие методы проектирования и расчета. Надежность техники»;; год издания 2008. Белгород, изд-во ТНТ, 2008г.. 3. Белоусов А.П., Дащенко А.И. Автоматизация процессов в машиностроении., М., Высшая школа 1973 г. 4. Бобров В.П. Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий., М., Машиностроение 1980 г. 5. Бромберг А.А., Руденко Н.Ф., Подъёмно – транспортные машины. Атлас конструкций., учебное пособие., М., Машгиз 1950 г., 323 с. 6. Владзиевский А.П., Белоусов А.П. Основы автоматизации производства в машиностроении., М., Машиностроение, 1974 г. 7. Герц В.В. и др. Расчет пневмоприводов ., справочное пособие., М., Машиностроение, 1975 г., 272 с. 8. Житников Ю.З,.Житников Б.Ю, Схиртладзе А.Г. и др «Автоматизация производственных процессов в машиностроении»; Белгород, изд-во ТНТ, 2009г.. 9. Замятин В.К. Механизация и автоматизация подъёмно – транспортных и складских работ в сборочном производстве. Учебное пособие., М., Машиностроение 1983 г., 45 с. 10. Кифер А.Г. Абрамович И.И. Грузоподъёмные машины. Атлас чертежей. Учебное пособие., М., Машгиз., 1956 г.,184 с. 11. Проектирование приводов манипуляторов. Под ред. С.Н. Андриенко, М.С. Ворошилова и др., Л., Машиностроение, 1975 г., 560 с. 12. Пуш А.В. Толстов Н.П. Однооперационные манипуляторы в станкостроении. Учебное пособие. М., МАМИ, 1982 г., 102 с. 13. Проектирование цехов и заводов. Справочник. 1,2,3 том. М., Машиностроение 1985 г. 14. Руденко Н.Ф. Руденко В.Н. Грузоподъёмные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие. М., Машиностроение., 1970г. 15. Свешников В.К. Усов А.А. Станочные гидроприводы. Справочник. М., Машиностроение, 1982 г., 464 с. 16. Спиваковский А.О. Дьячков В.К. и др. Транспортирующие машины. М., Машиностроение, 1968 г., 504 с. 17. Схиртладзе А.Г., Воронов В.Н., Борискин В.П.; «Автоматизация производственных процессов в машиностроении»; Белгород, изд-во ТНТ, 2009г.. 123 18. Схиртладзе А.Г. , Борискин В.П., Выходец В.И., Никифоров И.И., Отений Я.Н.; «Оборудование машиностроительных предприятий»; Белгород, изд-во ТНТ, 2009г.. 19. Схиртладзе А.Г., Вороненко В.П., Морозов В.В., Шеин И.П., Киселев Е.С.; «Проектирование участков и цехов машиностроительных производств»; Белгород, изд-во ТНТ, 2009г.. 20. Усубаматов Р.Н. Транспортные системы автоматических линий с гибкой межагрегатной связью. Фрунзе, 1974 г. 21 Учаев П.Н., Гуревич Ю.ЕПавлов., Е.В., Горожанкин Е.А.; «Механический привод с редукторами, мотор-редукторами и коробками скоростей»; Учебное пособие; Белгород, изд-во ТНТ, 20010г. 124 Учебное пособие Буйлов Евгений Андреевич ТРАНСПОРТНО –НАКОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Под редакцией автора. Оригинал-макет подготовлен редакционно-издательским отделом МГТУ «МАМИ» Подписано в печать_____________. Формат 60х90 1/16. Бумага типографская. Усл. п.л. ____________. Уч.-изд.л.______________. Заказ____________. Тираж______________. МГТУ «МАМИ» 107023, г. Москва, Б. Семеновская ул., 38.