Лекция N 9 (Лекции РиК)

Лекция N 9

(Продолжение предыдущего раздела)

В заключении рассмотрим ряд вибро-ориентирующих устройств для кассетирования и много предметной сборки узлов, рис.4.2 и 4.3.

При кассетировании мелких штучных заготовок типа плоских круглых дисков диаметром до 4 мм (например, кристаллов полупроводниковых диодов) используются виброплатформа и специальные (технологические) кассеты, в которых размещаются заготовки. Для удержания в отверстиях-карманах 7 кассеты 2 сориентированных при вибрации заготовок внутренняя полость 6 кассеты вакуумируется и сообщается с каждым из отверстий-карманов.

Реализация процесса многопредметной сборки (см рис.4.3) основана на специфике движения по свертывающейся спирали к центру вибрирующего стола-ориентатора 1 последовательно загружаемых на него заготовок и комплектующих для плдготовки сборки узла (в частности, это устройство применяется для сборки поршневой группы топливного насоса автомобиля ЗИЛ-130). Вибратор пневмовихревого типа возбуждает медленное вращательное и высокочастотное колебательное движение стола за счет воздействия на его основание энергии воздушного потока. Процесс сборки начинается с загрузки на стол болта с шестигранной головкой, который западает в центральное отверстие стола и удерживается в нем сопряженной (также шестигранной) расточкой; последующие заготовки типа шайб и прокладок ориентируются по стержню болта. Затяжка верхней детали – гайки осуществляется с помощью автоматического гайковерта на последней позиции перед выгрузкой. Выгрузка собранного узла производится через нижнее отверстие в столе 1 с помощью толкателя (на схеме условно не показан).

§ 4.2 Захваты и подающие устройства ЗУ

+ на основе кинематических связей

Организация сборочного процесса на базе автоматических загрузочных устройств, питателей или промышленных роботов в большинстве случаев невозможна без использования средств для удержания заготовки (или ПО) в заданном положении. Эту функцию выполняет специальный вид устройств, называемых захватами.

Захватом называется устройство, предназначенное для удержания заготовки, детали или ПО в ориентированном положении при подаче к технологической машине, сборочному автомату и т.п.

Различают группы механических, вакуумных и электромагнитных захватов, схемы устройств из этих групп представлены на ксероксе 1 к Лекции N 9.

К механическим захватам относятся:

• упругие клещевые;

• цанговые и пинцетные;

• стержневые, в том числе пружинно-стержневые (для захвата за наружную или внутреннюю поверхность деталей типа дисков или тел вращения);

• рычажные и клино-рычажные.

На рис.4.4 а, б, в представлена принципиальная и расчетная схемы рычажного захвата с пневмоприводом.

Принятые обозначения: 1 – корпус захвата; 2 – шток пневмоцилиндра; 3 – рычаги; 4 – призматические губки для захвата заготовки; 5 - тяги для шарнирного соединения штока 2 с рычагами 3; 6 – пружина возврата штока 2.

Обозначения расчетной схемы: F_заг – сила сжатия (схвата) заготовки; F₁ – потребное усилие на штоке пневмоцилиндра; F_А – реакция в шарнире рычага 3;

 - угол наклона тяги 5 (в положении зажима заготовки);  - к.п.д. шарниров тяг; F_пр – сила сжатия пружины 6 (при захвате заготовки).

При проверочном расчете потребного усилия F_q пневмоцилиндра (известны масса заготовки, характеристика пружины 6 и потребная силы F_заг схвата заготовки) учитываются два основных случая удержания заготовки при ее подаче: ось заготовки вертикальна; или ось заготовки горизонтальна (см рис.4.4 в).

В первом случае фиксация заготовки обеспечивается за счет сил трения, во втором, - за счет сил схвата F_заг при условии нераскрытия стыка между губками и заготовкой. Усилие пневмоцилиндра определяется в виде:

И
з расчетной схемы (см рис.4.4 б) находим F₁:

При подаче заготовки с горизонтальной осью считаем, что на нее действует сила F_рез (в статике эта сила соответствует весу, а в динамике,- сумме сил, т.е. к весу заготовки добавляется или вычитается инерционная составляющая F_рез = G  F_ин в зависимости от подьема или опускания захвата, где F_ин= mа, а – ускорение захвата, m – масса заготовки).

Через сила F_рез , стремящуюся разжать губки захвата, выразим F_заг (см рис.4.4 в, слева). Полагая, что сила F_рез распределена равномерно между линиями контакта “а” и “б” нижних призм губок, находим силу реакции F_n, а затем F_заг:

П
ри подьеме-опускании заготовки с осью, расположенной вертикально (см рис.4.4 в, справа), искомое значение Fзаг находится с учетом коэффициента трения _с скольжения между заготовкой и губками в следующей последовательности:

Как правило, последнее значение усилия F_ЗАГ оказывается большим из двух полученных в вышеуказанных расчетах, поэтому оно и подставляется в формулу (4.1) для определения F₁ (предполагается, что заготовка перемещается в рассмотренных выше положениях).

Замечание. Для исключения возможного повреждения поверхности заготовки (или захвата) вследствие их контакта требуется их проверка по контактным напряжениям, исходя величины силы F_n и условий контактной прочности по наименее прочному материалу.

На рис.4.5 показана схема вакуумного захвата с упругим уплотнительным кольцом.

Принятые обозначения: 1 – корпус сборный; 2 – трубчатое кольцо; 3 - стяжка сборного корпуса; 4 – отверстие для подачи сжатого воздуха в полость кольца 2; 5 – элемент крепления захвата; 6 – пружина сжатия.

Обозначения на расчетной схеме: d – условный диаметр присасывания заготовки; F_ПР – сила прижима; N, T_ДВ – нормальная и касательная составляющие веса G заготовки;  - угол наклона заготовки к горизонтальной плоскости; F_тр – сила трения скольжения заготовки по упругому кольцу.

Особенностью рассматриваемой конструкции вакуумного захвата является наличие трубчатого кольца, сообщающегося с источником сжатого воздуха, при этом сечение упругого кольца со стороны заготовки заужено. При выгрузке на рабочей позиции ( т.е.при подаче сжатого воздуха в кольцо 2 и отключении вакуума) обеспечивается досылка заготовки в нужную зону ТМ за счет упругого расширения кольца 2 в радиальном направлении, при этом пружина сжатия 6 компенсирует возможные погрешности базирования захвата в момент выдачи заготовки.

При расчете вакуумного захвата, перемещающего заготовку в наклонном положении (см рис.4.5, внизу), следует учитывать, что помимо отрыва, возможно и скольжение заготовки по плоскости стыка. Расчет необходимой силы F_ПР для удержания заготовки и, соответственно, диаметра d захвата выполняется по двум критериям: нераскрытие стыка при вертикальном подьеме заготовки с вертикальной осью; и отсутствие сдвига,- при вертикальном подьеме заготовки с горизонтальной осью.

Вышеуказанные критерии записываются в виде:

Усилие прижима: F_пр = S (p_атм – р_ост ) , где s – площадь, ограниченная контуром трубчатого кольца 2; p_атм , p_ост – атмосферное и, соответственно, остаточное давление (после вакуумирования) в полости захвата.

Расчетное значение F_пр^расч принимают больше фактического F_пр на величину коэффициента запаса надежности, принимаемого из диапозона 1.5 … 5.

§4.3 Автооператоры и промышленные роботы

Многофункциональность автооператоров и промышленных роботов позволяет отнести их к устройствам как внутриоперационных, так и межоперационных систем манипулирования предметами обработки. Обеспечивая разнообразную связь между технологическими обьектами, они выполняют и функции подающих, ориентирующих и транспортирующих устройств, которые присущи автоматическим ЗУ.

Автооператорами называют ЗУ, предназначенные для перемещения ПО и заготовок по двум и более координатам, выполненные в виде встроенного в сборочный автомат механизма, либо в виде отдельного устройства, снабженного системой управления с набором жестких переналаживаемых программ.

Автооператоры снабжаются, как правило, захватными органами (см выше) для удержания заготовок и ПО и являются, по существу, питателями для разнообразного технологического оборудования.

Промышленный робот – автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления для выполнения в производственном процессе функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении компонентов изделий, инструментов и технологической оснастки.