Lektsia_1_2_RIK_red (Лекционный курс)

Лекция N1. (Вводная)

Настоящий раздел лекций как составная часть программы подготовки предназначен для обучения студентов 1V-V курсов основам проектирования целевых механизмов и средств автоматической подачи деталей (заготовок) для технологического оборудования отрасли.

В разделе изучаются основные типы автоматических загрузочных устройств (ЗУ), предназначенных для ориентированной подачи штучных заготовок.

Автоматические загрузочные устройства классифицированы по способам воздействия на объекты подачи ( заготовки и детали), а также по виду подаваемых заготовок.

Объем раздела: 5 лекций (или 10 учебных часов).

Основным источником информации при подготовке к рейтингу являются лекции, включая иллюстрационный материал, раздаваемый на лекциях.

Также рекомендуется по вопросам курса следующая дополнительная техническая литература:

1. Камышный Н.И. “Автоматизация загрузки станков”.- М., 1977.

2. “Металлорежущие станки и автоматы” - под ред. Проникова А.С. - М., 1980.

3. Малов А.Н. “Автоматическая загрузка металлорежущих станков”. - “М.”, 1974.

4. Попов В.П. “Промышленные роботы”. - часть 2.из-во МГТУ каф. РК-3 Учеб. пос. 1990.

1. Структура автоматических загрузочных устройств /ЗУ/ для

штучных заготовок.

Определение загрузочного устройства. ЗУ предназначены для автоматической подачи ориентированных заготовок (деталей) в рабочую зону станка, приспособления, транспортную систему либо технологический участок в заданный отрезок времени.

Ритмичность и надежность функционирования ЗУ в составе технологического оборудования влияют на производительность машин-автоматов, так как входящие в состав ЗУ механизмы совершают холостые хода, связанные с загрузкой-выгрузкой заготовок из зоны их обработки.

Под технологической операцией принято считать выполняемую на одном рабочем месте законченную часть техпроцесса, и рассматривать ее как последовательность нескольких переходов,- вспомогательных и основного технологического.

Большинство технологических операций укладывается в следующую схему: Загрузка ПО  Подача (питание)  Фиксация  Технологический переход  Расфиксация  Удаление ПО.

ЗУ используются, как правило, для выполнения вспомогательных переходов: “Загрузка” и “Питание ПО” на конкретной технологической или сборочной установке.

Для штучных заготовок используются либо бункерные, либо магазинные ЗУ различного принципа действия, которые имеют главное отличие между собой в том, что в емкость бункерных ЗУ заготовки (ПО) загружаются навалом, а в емкость магазинных,- укладываются в уже ориентированном положении, удобном для подачи ПО в рабочую зону технологической установки.

Как правило, способ ориентирования заготовок является одним из основных отличительных признаков ЗУ. Он заключается в преобразовании хаотично расположенных бункере заготовок в движущийся поток, имеющих одно или несколько фиксируемых (устойчивых) положений заготовок (такое ориентирование называется первичным) и при необходимости последующее преобразование этого потока в набор ПО, имеющих одно заданное положение (вторичное ориентирование).

Конечное положение ПО задается с учетом удобства подачи ПО в рабочую зону станка. К признакам ориентирования ПО могут быть отнесены: геометрические особенности формы ПО или (и) особые свойства частей ПО, например, их магнитные свойства, распределение массы ПО, маркировка и др.

В структуру бункерных ЗУ, помимо емкости, в которую ПО загружаются навалом, могут входить следующие функциональные механизмы и устройства:

• устройство ориентирования ПО в потоке (первичное ориентирование);

• устройство контроля ориентации ПО;

• устройство переориентирования потока ПО (вторичное ориентирование);

• устройство разделения или суммирования потока ориентированных ПО (для сборочных автоматов);

• накопитель ориентированных ПО;

• устройство контроля уровня ПО в накопителе, бункере или магазине;

• механизм поштучной выдачи ПО;

• устройство транспортирования (подачи) ориентированных ПО от магазина, механизма поштучной выдачи или накопителя в рабочую зону станка;

• приводы вышеуказанных механизмов и устройств.

Структура ЗУ в зависимости от их целевого назначения может содержать не всю комбинацию вышеперечисленных механизмов и устройств. Часть из них может быть расположена в технологической установке (например, приводы вышеуказанных механизмов).

Типовые ЗУ, применяемые в приборостроении, - это обычно магазинные ЗУ, за ними следует класс вибробункерных загрузочно- ориентирующих устройств, а также отдельные виды питателей ПО, выполненные чаще всего в виде вибро лотков-накопителей с механизмом поштучной (групповой) выдачи заготовок.

В приборостроении применение ЗУ имеет ряд ограничений, обусловленных миниатюрными размерами заготовок, их малым весом и требованиями к сохранности специфичных свойств их рабочих поверхностей.

При разработке ЗУ по прототипным схемам общего машиностроения следует учитывать, что:

• при малых размерах и весе заготовок требуются весьма миниатюрные по размерам механизмы ЗУ, которые более чувствительны (по сравнению с прототипами) к загрязнениям и точности сборки, а также к внешним факторам (например, возникновению электростатического заряда от трения не металлических поверхностей заготовок); слабо поддаются ориентированию за счет сил тяжести, что увеличивает количество отказов в работе автоматических ЗУ;

• хрупкость ПО и наличие гибких сцепляющихся выводов ПО (типа спиралей, чипов, сеток и т.п.), которые исключают возможность выборки заготовок поштучно из навала в бункере, при этом стеклянные детали, а также детали с рабочими покрытиями, из-за своей хрупкости создают повышенный уровень загрязненности механизмов и устройств ЗУ, что также ведет к увеличению отказов;

• для некоторых деталей, используемых в отрасли, применение бункерных ЗУ недопустимо по причине возможного контакта их между собой при загрузке и перемещениях в лотке ( катоды с оксидным покрытием, полупроводниковые кремниевые подложки и др.).

Лекция N 2

§ 2. Структурная схема МЗУ, классификация и основные виды

механизмов.

Простейшее МЗУ состоит из емкости с запасом полностью или частично ориентированных заготовок и питателя, предназначенного для поштучной выдачи заготовок (предметов обработки) из емкости МЗУ потребителю.

В случае если к МЗУ предъявляется только одно основное требование,- выдача ориентированных заготовок в лоток-накопитель, расположенный на станке (последний обычно управляет работой механизмов МЗУ), его питатель состоит из одного устройства, называемого механизмом поштучной выдачи заготовок (МПВ).

Различают МПВ простого и двойного действия: первые с помощью отсекателя обеспечивают поштучную выдачу заготовок в один прием, вторые,- в два приема, отделяя сначала заготовку от общего потока, а затем досылая ее из лотка-накопителя в питатель.

Отсекатели МПВ могут иметь самую различную конструкцию, в частности, в виде звездочки, зубчатого барабана, рычага и др., иметь прерывистое или непрерывное вращение, что обеспечивает заданную производительность загрузочного устройства.

Емкость для запаса ориентированных заготовок, называемая в зависимости от формы исполнения магазином или лотком-питателем, должна обеспечивать перемещение в заданном направлении загруженного объема заготовок (деталей). Для заготовок в форме тел качения, (в том числе осей, колец, втулок, шаров и т.п.) перемещение к выходу из емкости (в зону действия питателя) обеспечивается самотеком, т.е. под действием собственного веса, что возможно при условии их упорядочного расположения в емкости(первичного ориентирования).

Самотечные МЗУ с ориентированной укладкой заготовок рекомендуется использовать для заготовок, которые при укладке в штабель занимают одно из устойчивых положений, например, с взаимно-параллельными осями (тела вращения), либо плоскопараллельное,- для заготовок типа дисков или шайб, при этом выдача таких заготовок из магазина производится снизу через специальный элемент конструкции магазина – лоток.

Разновидностью самотечных магазинов являются лотковые магазинные устройства, в которых заготовки сразу располагают в лотке в один ряд.

На рис.2.1 представлено МЗУ с лотковым магазином и питателем, предназначенным для загрузки-выгрузки штучных заготовок в шпиндель

станка.

Оно состоит из магазина-лотка с однорядно ориентированными заготовками типа валиков, шибера 2 с призматической проточкой (для удержания заготовки), кулачково-рычажного механизма 3 с распредвалом и со сбрасывателем обработанных заготовок в поддон станка, шпинделя 4 станка и устройства 1 для поштучной выдачи заготовок, состоящего из подпружиненного рычажного отсекателя, управляемого от упора на шибере 2. Отсекатель выполнен в виде качающегося двухплечего рычага со стержнями, последовательно отсекающими заготовки в лотке за двойной ход шибера 2.

На рис.2.2 а, б, в представлены варианты механизмов для поштучной выдачи заготовок для МЗУ, выполненные в виде:

• качающейся кулисы 1 с элементами 3 захвата заготовок в вертикальном лотке 2 (рис.2.2а );вращающегося ротора (рис.2.2б); линейного шибера (рис.2.2в).

Конструктивными элементами, повышающими надежность подачи заготовок в МЗУ, могут быть:

• механизмы вибрации (см рис.2.2б, поз.5), снижающие трение между заготовками и емкостью, тем самым исключая зависание заготовок в лотке из-за “свода” заготовок на выходе из лотка;

• дополнительный накопитель, уменьшающий давление штабеля заготовок на нижние заготовки, выходящие из лотка (см рис.2.2в, поз.4).

Структурная схема МЗУ (при самотечной подаче) представлена на рис.2.3. и содержит (в зависимости от типа основного технологического оборудования) емкость (Б) и питатель (П), функционально связанный со станком и состоящий из набора механизмов и устройств.

МЗУ с принудительной подачей заготовок, в отличие от самотечных, предусматривают принудительное перемещение всего массива заготовок или деталей по лотку или емкости внешним устройством и поэтому конструктивно более сложны.

Для плоских, осе симметричных деталей применяют, например, шахтное (или контейнерное) магазинное устройство (рис.2.4), которое обеспечивает выдачу заготовок снизу вверх с поддержанием постоянства верхнего положения пакета заготовок,

Базирование заготовок в шахтном магазине осуществляется по элементам внешнего контура, а движение пакета заготовок обеспечивается пружинно-рычажным механизмом, подпирающим пакет снизу.

Пружину 7 для подъема пакета заготовок до ограничителя выбирают с учетом осевой нагрузки от полного пакета заготовок в шахте и сохранения незначительного усилия при разгрузке магазина:

• рекомендуемые предельные значения усилия сжатия пружины

(наибольшее/наименьшее) при количестве заготовок не более 25.

[ m_шт + (1,2 ÷ 1,7) m_заг] g

[ m_шт + (0,2 ÷ 0,3) m_заг] g ,

где: m_шт – масса штока, поддерживающего пакет заготовок; m_заг масса пакета заготовок; g – ускорение силы тяжести.

В исходном положении шток, поддерживающий пакет заготовок, зажат пружиной 9 через плунжер 4. При опускании захвата 1 в положение захвата заготовки ( см рис.2.4) плунжер отводится рычажной системой от штока и под действием пружины 3 поджимает верхнюю деталь к опорной поверхности захвата.

Последующее удержание заготовки магнитной или вакуумной головкой захвата манипулятора обеспечивает ее перемещение в нужном направлении.

Для загрузки сложных по форме предметов обработки (деталей или узлов), которые недопустимо располагать вплотную (например, стеклянные ножки вакуумных приборов), целесообразно применять МЗУ c расположением заготовок в гнездах поворотной сменной кассеты, выполняющей функцию магазина, см рис.2.5.

Дискретный привод поворота сменной кассеты 1 состоит из храпового колеса 2 с поступательно движущимся от внешнего привода храповиком 4. Питатель 3 выполнен в виде дополнительного манипулятора с вакуумным захватом 5 для заготовок, который действует синхронно с работой технологической машины (в частности, полуавтоматом заварки стеклянных ножек ЭВП). Наличие сменных кассет с заготовками, которые оператор загружает вручную, сокращает время на загрузку МЗУ. Число гнезд в кассете для заготовок обычно не более 48.

9