Транспортно-загрузочные и складские системы ГПС
Транспортно-загрузочные и складские системы ГПС
Устройства автоматической загрузки и разгрузки станков
Загрузочно-разгрузочные
устройства технологического оборудования относятся к операционному транспорту и
могут быть смонтированы как непосредственно на станке, так и в виде промышленных
роботов над рабочей зоной и перед рабочей зоной.
Промышленные роботы применяются
для обслуживания технологического оборудования при обработке деталей типа тел
вращения или призматических деталей с массой до 20кг. В некоторых случаях
промышленные роботы используют в комплексах, обрабатывающих корпусные детали с
массой более 20 кг.
В качестве вспомогательного
оборудования, компонуемого с промышленными роботами, используются тактовые
столы, магазины-накопители и тактовые транспортеры. Тактовые столы предназначены
для транспортирования деталей в зону захвата робота. Заготовку устанавливают
непосредственно на пластину стола или на спутники.
Для успешного функционирования
на производстве ГПМ и РТК кроме станков с ЧПУ, ПР снабжаются дополнительной
технологической оснасткой - вспомогательным оборудованием.
Вспомогательное оборудование
предназначено для:
1) накопления определенного
количества ориентированных заготовок на начальной позиции комплекса;
2) поштучной выдачи заготовки в
определенную точку пространства для взятия ее охватом робота (при необходимости);
3) транспортирования заготовок и
изделий между последовательно расположенным оборудованием внутри комплекса с
сохранением ориентации;
4) переориентации заготовок и
изделий, если это нужно;
5) хранения межоперационного
задела и задела между комплексами.
Вспомогательное оборудование,
входящее в состав транспортно-накопительной системы, как правило, не имеет
между собой ни конструктивных, ни информационных связей и все команды получает
от технологического оборудования и промышленных роботов. В качестве
накопительных устройств в комплексе могут применяться лотки (скаты, склизы),
шаговые конвейеры различного типа, цепные конвейеры, фуговые накопительные
устройства, тупиковые накопители, роликовые конвейеры и многоместная тара. Соответствующий
тип транспортно-накопительного устройства выбирают, тщательно анализируя
заготовку и изделия, особенности технологического оборудования и промышленных
роботов.
Вспомогательные устройства РТК
можно разделить на несколько типов:
Стационарные
вспомогательные устройства (бункерно-загрузочные устройства) жестко
устанавливаются в определенном положении. Они предназначены для подачи
ориентированных заготовок в зону обслуживания промышленного робота. В
стационарных вспомогательных устройствах изделия могут предварительно
загружаться оператором, подаваться в рабочую позицию под собственным весом или
с помощью специальных устройств.
Подвижные (сменные) технологические
приспособления (палеты, кассеты), как правило, имеют прямоугольную,
плоскую форму, на их верхней поверхности располагаются изделия в специальных
гнездах. Такие устройства позволяют производить загрузку вне РТК, например, на
складе, и могут быть поданы в рабочую зону автоматически, скажем с помощью
робокара.
Вращающиеся вспомогательные
устройства представляют собой вращающийся круглый стол с шаговым
приводом. Заготовки располагаются по периферии стола в специальных гнездах или
на штырях в зависимости от ее конфигурации. Недостаток накопителей такого типа
- их ограниченная емкость.
Транспортные
вспомогательные устройства представляют собой цепной, многозвенный
конвейер, перемещающийся в горизонтальной плоскости на двух звездочках, одна из
которых - ведущая - с шаговым приводом. Преимущество таких накопителей -
относительно большая емкость и возможность соединения с другим РТК или иным
оборудованием.
Ориентирующие устройства. Классификация и основные узлы
Значительное число роботов, не
обладающих средствами очувствления, могут манипулировать только теми деталями и
изделиями, которые предварительно ориентированы и точно позиционированы в
исходном положении. Поэтому такие роботы для встраивания в РТК должны быть
оснащены некоторыми сервисными устройствами, осуществляющими ориентацию
заготовок или деталей (для операции сборки) и подачу их в зону обслуживания
промышленного робота.
Трудность создания механизмов
ориентирования обусловлена необходимостью соблюдения ряда условий: укладка всех
заготовок в требуемом положении, надежность прохождения заготовок в механизме
ориентирования и выдачи их в лоток, исключение возможных повреждений заготовок
в процессе ориентирования, обеспечение требуемой производительности. Несоблюдение
одного из этих условий может привести к тому, что механизм ориентирования не
обеспечит требуемой производительности.
Ориентирование заготовок есть
процесс автоматического разворота заготовок в требуемое положение. Оно
происходит при движений заготовок в механизме ориентирования.
Для разворота заготовок в
требуемое положение используют, с одной стороны, особенности формы заготовок (наличие
отверстия, паза, бурта, головки) или смещения их центра тяжести относительно
оси симметрии, с другой стороны, форму ориентирующего звена (фасонные вырезы,
щель и др.). В зависимости от выбора той или иной особенности формы заготовки и
формы ориентирующего звена различаются и способы ориентирования.
Если заготовка имеет отверстие,
а ориентирующее звено вид крючка, то такой способ ориентирования называют
"надевание заготовки на крючок".
Если для ориентирования
принимают головку заготовки, а ориентирующее звено - сектор со щелью, то такой
способ называют "ориентирование щелью", или "западание в щель".
Ориентирование заготовок может
производиться в один и в два приема. Ориентирование в один прием осуществляется
в процессе захвата заготовок. Например, в крючковых загрузочных устройствах
заготовка захватывается крючком за отверстие. Следовательно, захват заготовок
является в то же время и процессом окончательного ориентирования.
Ориентирование в два приема
осуществляется раздельно: предварительное - во время захвата, окончательное - при
прохождении через вторичный механизм ориентирования, например, в дисковых
загрузочных устройствах предварительное ориентирование длинных цилиндрических
колпачков производится при западании их в прямоугольные вырезы диска, а
окончательное - при транспортировании в верхнем положении специальным
механизмом вторичного ориентирования. (Рис.1,2)
Окончательное ориентирование
заготовок может осуществляться как внутри бункера, так и вне бункера. В
многопозиционных загрузочных устройствах механизмы ориентирования встраивают в
захватный диск, поэтому заготовки такими бункерно-ориентирующими устройствами
выдаются из бункера в лоток окончательно ориентированными. В ряде конструкций
бункерно-ориентирующих устройств предварительное ориентирование производится
внутри бункера, а вторичное - вне бункера. Механизм ориентирования в этом
случае можно устанавливать в начале, середине или в конце лотка.
Для классификации механизмов
ориентирования выделяем шесть основных, наиболее распространенных способов
ориентирования:
I - надевание заготовки на
крючок;
II - западание заготовки в щель;
III - западание заготовки в
фасонный вырез по профилю заготовки;
IV - поворот заготовки на
фасонных губках и других опорах;
V - по расположению центра
тяжести;
VI - западание заготовки в
трубку;
VII - особые случаи
ориентирования, например ориентирование заготовок по их электрическим свойствам
(в частности, ориентирование селеновых шайб).
Бункерные загрузочно-ориентирующие устройства
В данном разделе рассматриваются
стационарные вспомогательные устройства, жестко устанавливаемые в определенном
положении, предназначены для подачи ориентированных заготовок в зону
обслуживания промышленного робота.
На первом этапе развития
транспортно-загрузочных устройств были созданы загрузочные устройства типа
магазинов, в которых ориентирование и загрузка заготовок осуществлялись
человеком, на втором этапе - появились бункерно-загрузочные устройства, которые
позволили полностью автоматизировать процесс подачи заготовок.
Создание автоматических линий
потребовало создания специальных загрузочных устройств, которые конструктивно
были бы связаны с основным технологическим оборудованием, работающем в едином
цикле. Необходимость появления универсальных и мобильных
транспортно-загрузочных устройств для условий серийного производства привела к
созданию промышленных роботов.
Целесообразность применения тех
или иных транспортных и загрузочных устройств определяется прежде всего их
экономической эффективностью, а также облегчением условий труда и безопасностью
работы. Проектирование и выбор таких устройств в основном зависят от заготовки,
типа оборудования, способа организации производства (автоматические линии,
участки) и вида производства (массового, крупносерийного, серийного,
мелкосерийного, индивидуального).
Так, например, процесс
транспортирования заготовок на металлорежущем станке состоит из следующих
операций: загрузки (перемещение в бункере, захват манипулятором или роботом,
ввод в рабочую зону, ориентация их, установка и закрепление) и разгрузки (раскрепление
после обработки, съем, вывод из рабочей зоны, перемещение на позицию
складирования).
Основные требования,
предъявляемые к транспортным устройствам: простота конструкции, высокая
надежность работы, возможность накопления требуемого количества заготовок,
возможность быстрого обнаружения и устранения неисправностей, удобство загрузки
и разгрузки заготовок, быстродействие, совмещение холостых ходов механизмов с
рабочим циклом, точность позиционирования.
В зависимости от применения той
или иной силы (тяжести, внешней, инерции) различают четыре вида транспортирования:
1) самотечное, под действием
силы тяжести;
2) принудительное, под действием
внешней силы;
3) вибрационное, под действием
силы инерции;
комбинированное.
Бункерное
загрузочно-ориентирующее устройство относится к категории транспортных
устройств, не встраиваемых в станок. (БЗОУ) состоит из группы механизмов,
предназначенных для приема заготовок навалом и выдачи их в рабочую зону
промышленного робота ориентированными в пространстве и во времени:
Предбункер
предназначен для создания необходимого запаса заготовок, обеспечивающих
требуемое время непрерывной работы станка, и создания благоприятных условий для
работы бункера.
Бункер принимает
заготовки навалом и выдает их ориентированными в пространстве (первичная
ориентация).
Лоток служит для
транспортирования заготовок между функциональными механизмами бункерного
загрузочно-ориентирующего устройства. Лоток может выполнять функции магазина и
устройства вторичной ориентации.
Устройство автоматического
ориентирования осуществляет вторичное ориентирование заготовок сложной
формы.
Магазин принимает,
накапливает и сохраняет окончательно ориентированные заготовки. Он компенсирует
неравномерную производительность бункера.
Отсекатель и питатель
работают синхронно с рабочими органами станка, подавая заготовку в рабочую зону
в определенные периоды рабочего цикла. Они ориентируют заготовки во времени. В
РТК питателем является промышленный робот. В зависимости от способа подачи
заготовок из навала бункера бывают:
с поштучной выдачей заготовок,
с выдачей заготовок порциями,
с непрерывной выдачей заготовок.
Бункеры с поштучной выдачей
заготовок: карманчиковые и крючковые. Производительность этого типа бункеров
определяется по формуле
Qср=Кzn, (1)
где: - К - коэффициент
заполнения захватных органов; z - число захватных органов (карманов, крючков),
принимающих участие в одном цикле работы; n - число циклов работы (оборотов,
двойных ходов) в минуту.
Крючковые бункеры. Применяются
для загрузки заготовок с внутренними отверстиями (втулки, колпачки, шайбы). Основной
тип бункера с крючками на периферии представлен на рис.4, а.
Бункеры с выдачей заготовок
порциями: секторные, шиберные, дисковые, щелевые, лопастные, элеваторного типа.
Производительность бункеров такого типа определяется по формуле
Qсp = Kzmn, (2)
где К - коэффициент заполнения
захватных органов; z - число захватных органов (секторов, шиберов, пазов в
диске, лопастей), принимающих участие в одном цикле работы; m - число
заготовок, которое может быть захвачено одним захватным органом; n - число
рабочих циклов (оборотов, двойных ходов) в минуту.
Секторные и шиберные бункеры. Применяются
для загрузки заготовок типа винтов, болтов, заклепок, шайб, гаек.
Бункеры с непрерывной выдачей
заготовок: трубчатые, фрикционные, вибрационные. Производительность бункеров
этого типа определяется по формуле
Qcp=Kv/l, (3)
где К - коэффициент западания
для трубчатых бункеров; коэффициент, учитывающий проскальзывание, заторы и т.д.,
для фрикционных и вибрационных бункеров; v - средняя скорость движения
заготовок, м/мин; l - размер заготовок в направлении движения, м. В трубчатых и
вибрационных бункерах определение теоретической производительности затруднено
из-за переменной скорости движения заготовок.
Трубчатые бункеры. Заготовки
перемещаются за счет собственного веса, их первичная ориентация осуществляется
трубкой. Конструктивно они различаются по виду движения трубки (вращательные,
возвратно-поступательные или комбинированные) и в зависимости от того, какая
часть бункера совершает эти движения - трубка или кожух (рис.5).
Дисковые фрикционные бункеры. Применяют
для загрузки и транспортирования плоских заготовок типа колец, фланцев, дисков
(Рис.6).
Вибрационные транспортные
устройства.
Широко применяют в
машиностроении для загрузки и транспортирования штучных заготовок в зону
обработки, транспортирования их от станка к станку, для удаления стружки и т.д.
Их можно условно разделить на
три группы: вибрационные лотки и транспортеры; вибрационные бункеры; вибрационные
подъемники и накопители.
Рис.1 - Механизмы ориентирования
в один прием
Рис.2. Механизмы ориентирования
в два приема
Рис.3 - Схема карманчикового
бункера
Рис.5 - Трубчатые бункеры
Рис.6 - Дисковые фрикционные
бункеры
Список литературы
1.
Автоматизированная подготовка программ для станков с чпу, (Справочник) / Р.Э. Сафраган, Г.Б.
Евгенев, А.Л. Дерябин и др.; Под общей ред. Р.Э. Сафрагана. - К.: Техника, 1986.
- 191 с.
2.
Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках с
чпу. Справочник, - Л.: Машиностроение,
1990. - 592 с.