Лекция n 7.нач. (Лекционный курс), страница 2

освобождения приемника от заготовок).

Для исключения поломок вследствие заклинивания вращающегося диска при случайном попадании детали между приемником и диском (в случае переполнения приемника) должна быть предусмотрена предохранительная муфта, выриант исполнения которой представлен на рис.3.17а, вид “муфта” .

В рычажной муфте звездочка 3, сидящая на дополнительном приводном валу, вращается с постоянной угловой скоростью и, зацепляя за выступы подпружиненных к центру рычагов 2, шарнирно закрепленных на диске, сообщает движение последнему. При остановке диска рычаги под действием возросших усилий Р₂ расходятся и скользят по вершинам зубьев звездочки. При опускании выступов рычагов по противоположной стороне зубьев звездочки рычаги с диском отжимаются в сторону, противоположную вращению, что способствует освобождению заклинившей детали.

На рис.3.17б изображена схема крючкового устройства с периферийным расположением крючков 4, закрепленных на вращающемся диске 3. Проходя через массу деталей, находящихся в нижней части емкости 6, крючки своими отогнутыми концами захватывают за отверстие детали, выносят их из навала, поднимая их вверх, и входят вместе сними в приемник 2. Приемник выполнен в виде трубчатого лотка с разрезом, сквозь который свободно проходит стержень крючка 4. В приемнике деталь соскальзывает с крючка, опережает его в движении и выпадает в отводной лоток 1. При переполнении приемника крючок с очередной деталью упирается в детали, уже находящиеся в лотке, и останавливается. От поломок крючков предусмотрено предохранительное устройство 10 на выходе привода 8 вращения диска. Количество деталей в бункере должно быть лимитированным и задается положением заслонки 5 предбункера 11. Предусмотрен также ручной проворот диска с крючками от маховика 9 для выполнения пуско-наладочных работ.

Пример конструктивной реализации шиберного БЗОУ показан на рис.3.17в.

Детали типа болтов, засыпанные в емкость 3, захватываются шибером 1 и выносятся к приемной части лотка 2. Часть деталей зависают между щеками лотка и, проскальзывая под сбрасывателем 4 и направляющей планкой 5, выходят из БЗОУ, поступая к питателю. Детали, ориентированные неправильно, сбрасываются в емкость посредством вращающегося зубчатого сбрасывателя 4. Шибер 1 получает возвратно-поступательное перемещение от кривошипно-шатунного механизма 6,7, который имеет привод вращения через предохранительное устройство (фрикционную муфту). Угол наибольшего подьема лотка 2 рекомендуется брать равным не менее 30⁰, особо учитывается необходимость профилирования дна емкости (наклона дна под зону движения шибера) в зависимости от формы детали (для болтов искомый угол – 45⁰).

В таблице 2 приведена сравнительная техническая характеристика рассмотренных выше БЗОУ.

Таблица 2.

n/n Наименование Коэффициент захвата, Максимальная линейная Производи-

устройства заполнения скорость захватного тельность,*

К диска, V_max [м/с] [шт/мин ]

1. Карманчиковое 0.4 …. 0.48 0.15 до 240

2. Крючковое 0.52 ….0.68 0.50 до 360

3. Шиберное 0.25 ….0.40 до 0.1 120 …240

• Замечание. Рассмотренные в данном разделе бункерные загрузочно-ориентирующие устройства проектируются под загрузку заготовок с конкретными размерами и каждое,- для определенного типа заготовок. Поэтому указанные в таблице 2 данные по производительности БЗОУ достоверны лишь в отношении загрузки устройствами типовых деталей простых форм с наибольшим размером до 40 мм (колпачков, колец, стержней и т.п.).

§ 4. Внебункерные ориентирующие и подающие устройства

для сборочных единиц

Под сборочной единицей понимается совокупность двух и более деталей, соединенных между собой посредством имеющихся у этих деталей сопряженных поверхностей. Соединение деталей, иначе называемых элементами сборочной единицы, может выполняться по известным посадкам для цилиндрических поверхностей, посредством резьб, шлицев и т.п.

Их соединение при автоматической сборке требует взаимного ориентирования как подготовительного этапа сборки соединения.

Во многих случаях функцию ориентирования элементов простых сборочных единиц, таких как вал-втулка, болт-гайка, болт–шайба и др. удобно реализовывать в момент выдачи заготовки из лотка загрузочного устройства в рабочую зону сборочного автомата. В этом случае устройства для ориентирования и подачи элементов сборочных единиц по праву можно отнести к внебункерным загрузочно-ориентирующим механизмам, предназначенным для “стыковки” бункерных (или магазинных) ЗУ с автоматами сборки.

Известно, что в момент выхода заготовки (или элемента сборочной единицы) из лотка на сборочную позицию, если она не фиксируется сразу с помощью питателя, то сохраняет некоторую свободу перемещения в пределах лотка. Например, при выдаче из вертикального лотка ступенчатой детали типа болта в зону сопряженного отверстия, сборки соединения не происходит из-за смещения (или перекоса) осей стержня болта и отверстия, поскольку стержень болта сохраняет свободу перемещения относительно стенок трубчатого лотка, диаметр которого соответствует размеру головки болта.

Решение задачи ориентирования сборочных единиц возможно двумя способами: первых,- основан на механическом захвате детали на выходе из лотка и ее принудительной подаче с требуемой точностью на позицию сборки; второй,- на подвижном базировании и ориентировании элементов сборочной единицы без использования жестких кинематических связей. Последний подход оказался более перспективным, поскольку позволил отказаться от применения кинематически сложных и малопроизводительных механизмов и создать достаточно простые по конструкции и высоконадежные ориентирующие устройства,использующие нетрадиционные виды энергии и связи..

К устройствам, обеспечивающим захват и принудительную подачу заготовок относятся рассмотренные в настоящем курсе питатели и магнитные барабаны (см Лекции N 2-4), а также системы на базе манипуляторов и роботов с механическими устройствами захвата заготовок (рассматриваются ниже).

К устройства второго типа, обеспечивающим ориентирование элементов сборочной единицы (не путать с ориентированием штучных заготовок), при сохранении за ними нескольких степеней свободы перемещения, относятся универсальные пневмовихревые, магнитные и вибрационные ориентирующие и подающие устройства для обеспечения сборки гладких и резьбовых соединений.

§ 4.1 Пневмовихревые захваты-ориентаторы

Сущность пневмовихревого ориентирования элементов сборочной единицы заключается в придании одной из деталей (обычно стержню) сборочной единицы вращательно-сканирующего движения в плоскости сборки соединения с помощью так называемого вихревого ориентатора. Конструктивно вихревой ориентатор – это трубка, в стенках которой выполнены тангенциально расположенные отверстия-сопла (см рис.ксерокса 1 к Лекции 7). Истекающий из сопел сжатый воздух вынуждает помещенную в трубку деталь совершать сложное “поисковое” движение, являющееся результирующим двух вращений: прецессии оси цилиндрической детали относительно оси вихревой трубы с частотой ₁, b собственно вращения относительно своей оси симметрии в результате обкатки по трубе, - с частотой ₂.

Предельная частота собственно вращения стержневой детали диаметром до25 мм при радиальном зазоре между деталью и трубой порядка 1,5…2,5 мм, (что соответствует диаметру отверстий-сопел), составляет около 350…400об/мин. при этом частота прецессии оси,- свыше 9000 об/мин.,что при крутящем моменте порядка 4…7 н/м создает все предпосылки для ориентирования и сборки.

На практике установлено, что ориентирование стержня по сопряженному отверстию происходит как бы в два этапа: первый начинается с момента контакта стержня с поверхностью детали вблизи ее отверстия и интенсивного скольжения по плоскости до момента касания стержня кромок отверстия(поиск сопряженного отверстия); второй, - с совмещения осей сопрягаемых деталей, при котором стержень, зафиксированный от дальнейшего сканирования кромками отверстия, выпрямляется и попадает в отверстие (при гарантированных зазорах в соединении).

Если в сборке используются ступенчатые детали типа крепежных болтов, заклепок и т.п., конструкция ориентатора видоизменяется за счет дополнительной втулки, которая свободно помещена в вихревую трубу и имеет центральное отверстие для ориентируемой заготовки. В такой модифицированной конструкции все параметры движения заготовки сохраняются, пневмовихревой поток воздействует уже не на ступенчатую деталь, а на промежуточную втулку-ориентатор. Крутящий момент вращающихся масс в устройстве увеличивается за счет массы промежуточной втулки-ориентатора и появляется возможность сборки не только гладких, но и резьбовых соединений.

В качестве примеров реализации в конструкциях способа пневмовихревой ориентации рассмотрим (см Ксерокс 1 к Лекции N 7):

• пневмовихревой захват-ориентатор, используемый при автоматическом контроле резьб крепежных деталей по предельным калибрам;

• пневмовихревой ориентатор для вставки заклепок в отверстия с горизонтальной осью.

На рис.2 изображен общий вид пневмовихревого устройства в составе сборочного автомата контроля резьб крепежных бортов (М6).Захват-ориентатор выполнен в виде свободно вращающейся втулки-ориентатора 2, установленной в расточке корпуса 1. Кольцевая полость между расточкой и втулкой 2 предназначена для подачи в нее сжатого воздуха через тангенциальные отверстия-сопла 5 и 6 ( см сечения А-А, Б-Б рис.2), имеющие разный диаметр и противоположно направленные. Соосно втулке 2 расположены диск с контролируемыми болтами 4 поворотной карусели (на чертеже условно не показана), резьбовой калибр 8 и датчик контактного типа, определяющий положение болта в момент свинчивания с калибром. Внутри втулки-ориентатора расположен подпружиненный патрон 3 для захвата головки болта.

Устройство работает следующим образом.

Из загрузочного бункера контролируемый болт 4 на позиции загрузки поступает в гнездо диска поворотной карусели, который затем перемещает его на позицию контроля резьбовым калибром 8 (показана на рис.2).

Затем корпус 1 со втулкой-ориентатором 2 и поворотным диском карусели опускается вниз таким образом, что контролируемый болт оказывается утопленным вместе с подпружиненным патроном 3 во втулке 2 и прижат пружиной патрона к торцевой поверхности калибра 8. Одновременно подается сжатый воздух к тангенциальным соплам 6, который приводит во вращение втулку-ориентатор 2. Последовательно происходят захват головки болта патроном 3, передача ему поискового движения от втулки 2 через патрон 3 и свинчивание с резьбовым калибром (при свинчивании на полную длину резьбы болта поступает сигнал на конечный датчик).

После паузы 0.2…0.5 с производится переключение подачи сжатого воздуха с сопел 6 на сопла 5 большего диаметра, обеспечивающие увеличение частоты вращения и крутящего момента втулки с болтом на вывинчивание последнего из калибра. Далее осуществляется возврат корпуса 1 в исходное (верхнее) положение и с помощью диска карусели отвод проконтролированного болта на позицию сортировки (на чертеже не показана). Одновременно следующий болт подается на контроль, цикл повторяется.

В процессе контроля болтов методом свинчивания с калибрами выполняется ориентация резьбовой сборочной единицы по заходным “ниткам” резьб,

свинчивание ( т.е.вращение болта) с минимальным крутящим моментом (имитация ручного контроля) и автоматический захват патроном головки болта. Время операции контроля, включая загрузку-выгрузку болта с позиции, составляет 2.5 секунды. Частота вращения втулки-ориентатора на холостом ходу до 320 об/мин. Давление сжатого воздуха на входе сопел не более 0.3 Мпа.

На рис.3 ксерокса 1 к лекциии N 7 изображено устройство для подачи заклепок в отверстия каркаса изделия, при этом отверстия имели различное пространственное расположение осей (горизонтальное, наклонное, вертикальное).

Согласно схемы, оно включает в себя корпус 1 и подающий патрубок 2, которые образуют между собой шаровой шарнир. В зазор между корпусом и патрубком 2 подается сжатый воздух через тангенциальные отверстия-сопла 4. Вихревой воздушный поток из этих сопел приводит в сканирующее движение патрубок 2, имеющий осевой канал со встроенным вихревым эжектором 3 (воздух в последний поступает через стенку шарового шарнира по тангенциальным соплам. Ориентируемая заклепка всасывается в патрубок 2 благодаря действию указанного эжектора из бокового лотка канала 6, центральную часть которого занимает толкатель (шток) 5 пневмоцилиндра досылки заклепки в отверстие.

При подаче заклепки к сопряженному отверстию (независимо от расположения его оси) последняяпроходит зону вихревого эжектора и на выходе из подающего патрубка 2 оказывается в активном пневмовихревом потоке эжектора. Одновременно сам подающий патрубок совершает прецессирующее движение из-за подачи сжатого воздуха в полость вихревой трубы 1.

Таким образом, обеспечивается прецессирующие движение как самой заклепки так и подающего канала (патрубка 2), что в результате обеспечивает процесс автопоиска сопряженного отверстия.

Толкатель 5 выполняет функцию заталкивания заклепки до упора в отверстие каркаса. Устройство ориентации, как видно из схемы его работы, не “чувствительно” к положению оси отверстия в пространстве, поскольку в нем заклепка удерживается всегда на выходе патрубка 2 скоростным напором воздуха их эжектора. Аналоги рассмотренного устройства применяютсяв сборочных поточных линиях и имеют следующую характеристику:

• время вставки заклепки диаметром 4 мм, длиной 18 мм с момента подачи в магистраль всасывания не более 1 секунды (с учетом срабатывания толкателя);

• расход сжатого воздуха не более 0.12 м³/мин.;

• сопряженные поверхности заклепки и отверстия не имеют направляющих фасок.