УДК 512.8 1 страница

Використовуються для завантаження плоских заготовок типу кілець, дисків, фланців.

Обертаючись фрикційний диск виштовхує заготовки з бункера за допомогою сил тертя і направлений до вихідного лотка.

Рисунок 5.19 – Дисковий фрикційний бункер

Обертання диска, захоплення заготовки і виштовхування.

Вібраційні БЗП (рисунок 5.20) являють собою найбільш перспективною основою для автоматизації. Бункер складається з двох основних вузлів: двигуна і бункера з лотками і орієнтуючим пристроєм. Можна орієнтувати і переміщувати заготовки різної форми. В якості двигунів використовується вібратори – електричні, де балансні, гідравлічні.

Живлення вібратор отримує з мережі змінного струму через випрямник.

Рисунок 5.20 – Вібраційні БЗП

Під дією струму пружина повертається, потім сідає. А коли струм відсутній вона повертається в початковий стан. Чаша бункера виготовляється з силуміну, а якщо бункер має великі розміри, то зварної конструкції. Розміри бункера можуть бути різноманітні. У вібробункерах можна виконувати як первинну так і вторинну орієнтацію за допомогою спеціальних пристроїв (рисунок 5.21).

Рисунок 5.21 – Спеціальні пристрої, використовувані у вібробункерах

Перевагою вібробункерів є висока продуктивність, відсутність вузлів, які потребують змащення, рух заготовок (деталей) йде без ушкодження поверхонь, надійність і довговічність, можливість швидкого переналагодження бункера на інші деталі. регулювання продуктивності здійснюється рукояткою реостата.

Вібробункери бувають нормалізовані. Різновидом вібробункерів є лотки прямолінійного типу, які дозволяють переміщувати заготовки горизонтально або під певним нахилом.

5.4.1. Продуктивність БЗП

Бункери з поштучною подачею заготовок

– коефіцієнт заповнення захоплюючих органів (імовірність захоплення) деталі (заготовки) захоплюючими органами (0,3 – 0,5)

– кількість захоплюючих органів в одному циклі роботи

– кількість циклів роботи

Бункери з порційною подачею заготовок

– коефіцієнт заповнення захоплюючих органів (імовірність захоплення) деталі (заготовки) захоплюючими органами (0,3 – 0,5)

– кількість захоплюючих органів в одному циклі роботи

– кількість циклів роботи

– кількість заготовок (деталей), яка може бути захоплена одним захватним органом

– довжина деталі

– довжина захоплюючого органу

Бункери з порційною подачею заготовок

– коефіцієнт заповнення захоплюючих органів (імовірність захоплення) деталі (заготовки) захоплюючими органами (0,6 – 0,8)

– середня швидкість руху заготовки

– розмір деталі в напрямку руху

Автоматизацію завантаження слід нерозривно розглядати з автоматизацією розвантаження

5.5 Інші механізми завантажувальних пристроїв.

Лотки, відсікачі, живильники.

Лотки забезпечують подачу в робочу зону заготовок (деталей). Обладнання завантажувальних пристроїв розташовані поза робочою зоною. Конструкція і розрахунки аналогічні лотковим магазинам.

Відсікачі (рисунок 5.22) призначені для відокремленні від маси заготовок однієї або декількох деталей та подачі їх до живильника. Інколи від сікачі відсутні, тому їх функцію може виконувати живильник відсікач з живильником працюють синхронно, вони разом працюють від одного приводу.

Рисунок 5.22 – Різновиди відсікачів

Живильники (рисунок 5.23) призначені для подачі заготовок від накопичувача або бункера до робочої зони. Їх конструкція, розміри, форма і привод залежать від:

- від типу верстата

- від розташування лотка відносно верстата

- від відстані на яку потрібно передати заготовку (деталь)

- від розмірів заготовки (деталі)

Рух живильника жорстко зв’язаний з рухом робочих органів верстата (з його циклом). За характером руху розрізняють живильники з зворотно – поступальним, коливальним, обертальним і комбінованим рухом. Привод може бути механічним, гідравлічним і електро-механічним.

Рисунок 5.23 – Різновиди живильників

5.6. Автооператори (маніпулятори)

Використання звичайних живильників для завантаження заготовок буває неможливе в багатьох випадках оскільки потрібно більше складних рухів, ніж це можуть забезпечити завантажувальні пристрої. В масовому виробництві використовуються автооператори (маніпулятори).

Маніпулятор – захватний пристрій, який призначений для переміщення в просторі об’єктів, які утримуються захватною і діючою автоматичною або керуючою операцією. Маніпулятори використовуються як для завантаження окремих верстатів так і для групи верстатів і завантаження початкових позицій автоматичної лінії. Існують автооператори двох типів:

- вбудовані у верстат

- розташовані окремо від верстату

В другому випадку автооператори виконують портального типу (у вигляді букви “П”). Точність позиціювання ± 0,25 мм. Бувають автооператор різної конструкції, з асиметричним і симетричним розташуванням порталу. Кількість захватних органів може бути 2,3,4.

Переваги:

- універсальність, яка полягає в тому, що автооператори можна використовувати на різноманітних операціях (зварювання, фарбування)

- звільнення людини від роботи в шкідливих умовах (гальвано дільниця, термічна обробка)

Недолік:

- маніпулятори дають економію тільки фонду заробітної плати, а програємо у величині робочого циклу, бо більшість автооператори завантажують – розвантажують вантажі вагою 3 – 10 кг за 25-40 с (дворукі), однорукі – 40-50 с, а робітник за 10-15 с.

5.7 Використання промислових роботів для завантаження-розвантаження

Промисловий робот – автоматична машина, яка здатна виконувати аналогічні людині рухові дії для переміщення предметів праці або технологічної оснастки. Промислові роботи порівняно з звичайними пристроями мають такі переваги як гнучкість і жорсткість.

Промислові роботи використовуються в заготівельному виробництві для обслуговування машин для лиття під тиском, ковальсько – пресового обладнання, на дільницях термічної обробки, завантаження – розвантаження печей, на операціях контролю – контроль твердості, на операціях складування, клеймлення, для обслуговування металорізальних верстатів та складальних машин. Використовуються підвісні (рисунок 5.24) та наземні промислові роботи.

Рисунок 5.24 – Підвісний промисловий робот

5.8 Автоматичний затиск заготовок

Механізм затиску повинен фіксувати заготовку в робочій позиції таким чином, щоб вона під час виконання робочого циклу не змінювала свого положення відносно установочний елементів пристрою. В неавтоматичному машинобудуванні робітник вручну здійснює затиск заготовки за допомогою певних елементів чи механізмів затиску. В напівавтоматичному виробництві робітник подає команду на затиск, а сам процес затискання відбувається автоматично. В автоматичних механізмах затискання виключається втручання в процес затискання ззовні.

Автоматизовані затискні пристрої складаються з механізмів, що здійснюють затискання і механізмів, що орієнтують затискний пристрій.

Механізм, що здійснює затискання – це патрони, оправки, прихвати. Механізм може бути пневматичним, гідромеханічним, механічним чи комбінованим. Особливістю автоматичних механізмів є те, що рух який необхідний для затискання заготовки повинен бути елементарним (прямим) в одному напрямку.

5.9 Вимоги до точності робіт завантажувально-

орієнтувальних пристроїв

При завантаженні заготовки чи деталі пристрої повинні забезпечувати точне встановлення заготовки, тобто похибка встановлення

де w₁ - похибка позиціювання рухомих вузлів завантажувального пристрою (рисунок 5.25);

w₂ - похибка положення заготовки в захватному пристрої;

w₃ - похибка положення заготовки на проміжних позиціях;

w₄ - неконцентричність приєднуваних поверхонь заготовки відносно поверхні захвату.

Рисунок 5.25 – Похибка позиціювання рухомих вузлів

завантажувального пристрою

Винесено неправильно, а потрібне положення показано штриховою

Похибка положення заготовки в захватному пристрої (рисунок 5.26):

Рисунок 5.26 – Похибка положення заготовки в захватному пристрої

У робота в схваті , але це у схватів які мають індивідуальний привід. Але кожен схват працює за рахунок пружних елементів (суми пружин), тоді можлива похибка положення заготовки в схваті буде (рисунок 5.27). Заготовка буде зміщуватись відносно корпуса фіксатора.

Рисунок 5.27 – Похибка положення заготовки в захватному пристрої

Похибка положення заготовки на проміжних позиціях (рисунок 5.28) виникає на тактових столах, або в пристрої, касеті і за рахунок зазорів може змінюватись.

Рисунок 5.28 – Похибка положення заготовки на проміжних позиціях

Якщо лоток самоплинний або напівавтоматичий і поверхня, яка рухається оброблена положення буде стабілізуватись і похибка прямуватиме до нуля. Якщо поверхня частково оброблена або взагалі необроблена, то внаслідок зміни форми, внаслідок тертя, перекочування заготовки буде виникати похибка. Тому для позбавлення цього потрібні додаткові заходи.

Для зменшення похибки не концентричності приєднувальних поверхонь заготовки відносно поверхонь захвату потрібне суміщення баз, тоді похибка розташування не впливає на положення заготовки.

Для забезпечення допустимого значення сумарної похибки необхідно:

- використовувати більш точний робот або більш точний схват (похибка центрування), використовувати попередньо оброблені заготовки (похибка не концентричності)

- більш точно зв’язувати робот з верстатом (робот і верстат розміщувати на одній рамі)

- обмежити діапазон перепаду температур при роботі

- розширити допуски замикаючої ланки, знизивши жорсткість затиску заготовки в схваті робота, тобто все не точне (допуск замикаючої ланки) пояснюється тим, що заготовка в схваті може переміщуватись. Однак внаслідок інерційних сил вона може так стати в інерційному схваті, що вони не зможуть компенсувати розбіжність.

- можна використовувати робот з автоматичною показниковою системою керування. Це робот з технічним зором і інтелектом. На схватах є номери, вони хватають патрон, посилають в ЕОМ інформацію, далі інформація йде на еталон. І при зміні положення, робітник подає команду на виправлення.

Все це аналогічно і складанню.

6 Автоматизація робочого циклу обладнання

6.1 Загальні положення

Для автоматизації робочого циклу обладнання використовують різноманітні системи керування. В якості робочих органів при автоматичному керування використовують технічні засоби, які виробляють керуючі сигнали на основі автоматичного прийняття і переробки ін формації. Теоретичні основи таких систем вивчає наука “Автоматика”

6.2 Автоматичний цикл та його елементи

Робочі органи верстатів поділяються на основні і допоміжні. При переміщенні основних робочих органів відбувається обробка заготовки. При переміщенні допоміжних органів проходить затиск заготовки, переміщення заготовки і різального інструменту з одного положення в інше. Під автоматичним циклом роботи обладнання розуміють послідовність всіх переміщень його робочих органів, які здійснюються автоматично в межах встановленої довжини руху.

Послідовність довжин, рухів визначається відповідно до виконуємої операції. Загальний цикл роботи обладнання складається з автоматичних циклів окремих робочих органів, тому розглянемо типові прості робочі цикли при автоматизації механообробки.

Цикл 1 (рисунок 6.1). Коли відвели різець від обробленої поверхні ставимо нову. Але якщо ця відстань невелика, то знімаючи заготовку можна порушити нормальний стан інструменту, тому використовують цикл 2 в якому а2>>а1.

Рисунок 6.1 – Схема до циклу 1

Цикл 2. Забезпечення відведення інструменту від деталі на більшу величину.

Цикл 3 (рисунок 6.2). Відбувається зі зміною робітником величини подачі, використовується під час розточування і обточування, коли чорнова і чистова обробка виконуються послідовно з одного установа, двома різцями.

Рисунок 6.2 – Схема до циклу 3

Коли працює різець 1, вмикається подача S1, при роботі різця 2 вмикається подача S2. при цьому S2<S1. Не можна працювати одночасно.

Цикл 4 (рисунок 6.3). З Зупинкою в кінці робочого ходу. Зустрічається при підрізанні торця, підрізанні пластин на розточних операціях, де зупинка необхідна для зачищення торця і при токарному обточуванні фасонними різцями для зачищення фасонних поверхонь.

Рисунок 6.3 – Схема до циклу 4

Цикл 5 (рисунок 6.4). Стрибкоподібний, використовується для обробки переривчастих поверхонь при свердлінні, розточуванні, розвертанні, фрезеруванні, обточуванні.

Рисунок 6.4 – Схема до циклу 5

Цикл 6 (рисунок 6.5). Маятниковий, дозволяє сумістити машинний час з часом встановлення заготовки. Використовується на фрезерувальних і двосторонніх алмазно розточувальних верстатах.

Рисунок 6.5 – Схема до циклу 6

Основний час встановлення заготовки перекривається машинним часом.

Цикл 7 (рисунок 6.6). Повторюється, використовується при свердлінні рядів отворів або при фрезеруванні звичайних або кругових рейок.

Рисунок 6.6 – Схема до циклу 7

Цикл 8 (рисунок 6.7). Використовується при свердлінні, глибоких або довгих отворів. Робочий цикл складається з: Швидко вперед, робоча подача, швидко назад.

Рисунок 6.7 – Схема до циклу 8

6.3 Автоматизація керування циклом роботи

Керування – сукупність дій на процес або об’єкт, яка забезпечує досягнення поставленої мети. Розрізняють ручне керування і автоматичне. Керування при якому керівні дії виробляються і здійснюються за безпосередньої дії людини називається ручним. Автоматичне керування - при якому керуючі дії виробляються і здійснюються без безпосередньої участі людини.

Системи керування включаються в себе об’єкт керування та керуючий пристрій. Основне призначення системи автоматичного керування є виконання заданої команди з метою підтримання потрібних значень параметрів технологічного процесу, при заданій точності з найбільшою продуктивністю.

6.4 Механізми автоматичного керування

У верстатів з ручним керуванням послідовність виконання команд і їх вироблення здійснює робітник, який досконало вивчив технологічну документацію. Робітник періодично повторює елементарні прийоми. Робітник і є зворотнім зв’язком. Віз зобов’язаний вимірювати виріб, порівнювати результати з кресленням і ліквідовувати розбіжності. Ефективність використання верстатів з ручним керуванням залежить від кваліфікації робітника.

Головною ознакою автоматизації роботи машини є перехід керування від людини до машини. Здійснення процесу керування полягає в тому, що керуючі дії виконуються самою машиною, тобто функції спостереження за роботою машини, функції порівняння з еталоном, функції здійснення керівних дій. Для цього потрібно мати певні елементи і пристрій, який спостерігає за переміщенням різального інструменту, вимірював це переміщення і подавав відповідний сигнал. Потрібно мати також пристрій давач. Сигнал, який надходить від давача слабкий, щоб привести в дію пристрій керування верстату, тому для переробки сигналу від давача та видачі команди потрібно мати пристрій який має назву перетворювач.

Люба система автоматичного керування оснащена програмоносієм. Окрім нього кожна система має пристрій, який зчитує програму і пристрій, який передає інформацію перетворювачу, а від нього виконавцю.

6.5 Системи автоматичного керування (САК)

Основна мета керування – забезпечити оптимальний хід технологічного процесу в реальних умовах при досягненні заданої якості і ефективності. Ефективність керування забезпечується використанням автоматичних і автоматизованих систем керування.

Система автоматичного керування – сукупність взаємодіючих між собою об’єкту керування та керуючого пристрою.

Керуючий пристрій – це пристрій чи сукупність пристроїв, які здійснюють технологічний процес за певним алгоритмом функціонування. Всі системи керування можна поділити за 4 ознаками (таблиця 6.1).

Таблиця 6.1 – Різновиди систем автоматичного керування

За ступенем централізації	За видом програмоносія	За способом дії на виконавчий орган	За наявністю зворотного зв’язку
1.1 Централізовані	2.1 З розподільчим валом	3.1 Безперервні	4.1 Розімкнені
1.2 Децентралізовані	2.2 З упорами	3.2 Дискретні	4.2 Замкнені
1.3 Змішані	2.3 З копіром	4.3 Адаптивні
2.4 З ЧПК

Централізовані системи (рисунок 6.8) характеризуються тим, що керування всім технологічним циклом виконується централізованим пристроєм – розподільчий вал, командоапарат, копіром.

Виробничий цикл виконується за наперед жорстко встановленою програмою і всі дії обладнання в часі відбуваються в суворій відповідності з прийнятим циклом роботи, внаслідок чого вони називаються цикловими. Весь механізм керування складається з здавачів і виконавців. Проте відсутній пристрій обробки інформації.

Рисунок 6.8 – Система з розподільчим валом

Двигун, 1- гітара, 2- ланка налагодження. Є розподільчий вал на якому сидять кулачки. Кулачки через важіль діють на проміжний механізм, який несе різальний інструмент або складний інструмент. Кожен кулачок приводить в дію своє.

Людина звільняється від функцій керування, але за нею лишаються функції контролювання, регулювання і програмування. Програма є жорсткою. При переході на іншу заготовку або об’єкт потрібно міняти програмоносії, кулачки. Тривалість циклу дорівнює часу обертання розподільчого вала. До автоматів цієї групи відносяться всі машини харчової та текстильної промисловості. В металообробці – це токарні автомати, автоматичні преси. В найбільш досконалих типах (у верстатів з ЧПК) є можливість швидко змінювати програму, що дозволяє автоматизувати дрібносерійне і одиничне виробництво, бо зміна програми займає секунди.

В зв’язку з тим, що переналагодження потребує достатньо великого часу, то системи застосовуються в масовому і серійному виробництві, де переналагодження проводиться рідко. Якщо взяти автоматичну лінію, яка використовується в масовому і велико серійному виробництві і формально підійти, то ми маємо лінію і розподільчий вал великої довжини. Тому це все відкидається і робиться командоапарат, на якому розташовані кулачки. Кулачки натискають на певні елементи, при цьому розмикаючи ті чи інші електричні ланцюги.

Рисунок 6.9 – Система з кулачками

Переваги:

- простота і надійність в роботі

- час циклу стабільний (визначається часом одного обертання розподільчого валу чи комндоапарату)

Недоліки:

- не реагують на відхилення якості виробів і спрацювання. Якщо діаметри вийшов за межі допуску, то йде брак

- циклові системи не можуть працювати тривалий час без втручання людини, яка слідкує за роботою (регулювання, переналагодження). При широких допусках цей вплив застосовується рідко, а при вузьких - часто.

- для запобігання руйнування системи слід застосовувати та блокуючи контрольні пристрої, які б спрацьовували при порушенні циклу обробки

- При обробці заготовок одні дії на протязі технологічного циклу виконуються один раз, а деякі повторюються багаторазово. Наприклад, токарно-револьверний напівавтомат. Подача прутка до упора здійснюється один раз, а повертання револьверної голівки здійснюється стільки раз скільки інструментів задіяні в операції. Тому якщо зберегти цю систему, то прийдемо до того, що кут тиску буде несприятливим, виникатимуть великі сили, неправильна дія сил

Тому для тих дій, які здійснюються один раз є один цикл, а для тих, які використовуються стільки разів встановлюється вища система валів, які обертаються кілька разів за один оберт розподільчого валу.

Децентралізована САК (рисунок 6.10) має команди керування, які поділяються у функції шляху. Системи забезпечують сувору послідовність роботи виконавчих органів, команду подає виконавчий орган, звідки команда йде на давач.

Шлях упору розрахований так, що консольна дія виконавчого органу може здійснюватись тільки після положення його дії.

Рисунок 6.10 – Система з шляховими перемикачами

Переміщення – подача з прискоренням. На робочій подачі йде обробка поки канавка не найде на вимикач (коли свердло зробить отвір потрібної глибини, далі подається команда на прискорений хід назад поки не упреться упором у вимикач 2, який вимикає верстат). Верстат буде стояти поки не заміниться заготовка.

В цих системах технологічний процес виконується по заздалегідь наміченій програмі. Але час циклу не вирахувано так точно, як в попередній системі. Тому наступний елемент циклу починає виконуватись, лише після того як буде отримано команду на інший елемент циклу. Проте є затримки пов’язані з спрацюванням здавачів. Час одержання команд розсіюється в певних межах (до 20%).

Шляхові системи керування широко використовуються, коли необхідно забезпечити сувору послідовність дії великого числа виконавчих органів. Найважливішою ланкою шляхової САК є давачі або так звані кінцеві вимикачі, які поділяються на 2 види: контактні і без контактні. У контактних керуючий сигнал виникає в результаті вимикання контакту ланцюга. У безконтактних в результаті стрибкоподібної зміни, індуктивних, ємнісних параметрів чутливих елементів.

Перемикач, коли їде замикає на ролик і так діла. Недоліком такої системи є великі розміри. Проте можна використовувати мікроперемикачі (рисунок 6.11).

Рисунок 6.11 – Приклад конструкції мікроперемикача

Пластина заходить в паз, змінюється електромагнітне поле. Щось замикається, щось розмикається.

Точність позиціювання забезпечується в межах ±0,1 мм, мікро перемикачів ±0,05 мм, але в тому випадку коли швидкість вузла не перевищує 20 м/хв. Команда піде, але є інерція.

В цій системі людина звільняється не лише від функцій керування, а і від функцій контролю функціонування.

Переваги:

- системи мають високу надійність, так як команди подаються безпосередньо від робочих органів

- завдяки використанню контрольно вимірювальних пристроїв для автоматичного контролю розмірів, система виконує більш точно свої функції

- шляхову автоматику можна використовувати для блокування та попередження поломок технологічного обладнання. Наприклад в складних системах автоматизації застосовуються пристрої для перевірки положення деталі.

Недоліки:

- шляхові системи значно складніші, мають більше ланцюгів керування

- давачі для передачі командних сигналів в більшості випадків вони розташовуються в робочій зоні, тому вони попадають під вплив пилу, стружки, тепла. Може виникнути аварія внаслідок помилкових команд

- час циклу зростає на величину сумарного часу спрацювання всієї системи керування

Тому на тих етапах технологічного процесу, де можна відмовитись від контролю за виконанням команд, а зберігати, де необхідно.

Змішана система. Ця система полягає в тому, що к6ерування окремими циклами здійснюється за децентралізованою системою, а робота всього верстату за централізованою системою. В цих системах використовуються команди, які обробляються періодично в потрібний час.

За видом програмоносія. Програмоносій може бути представлений у вигляді алфавітно – цифрового коду. Копір, кулачок, набір упорів. Програма – це сувора послідовність керуючих команд, яка забезпечує узгодженість рухів виконавчих органів верстата. При зміні об’єкта виробництва необхідна зміна програми, але час на зміну програми мінімальний.

Кулачкові системи керування – програмоносії оброблені у вигляді кулачків з запрограмованим профілем. Змінюючи профіль кулачків можна отримати любий закон зміни робочих органів. Переналагодження кулачкових систем не потребує нової програми. Нова програми здійснюється зміною профілю кулачків. Якщо кулачки збірні або з пластин, то регулювання гвинтами можна зробити потрібний профіль; також потрібний профіль можна отримати зміною співвідношення важелів (зміна довжин плеч). Це потребує більшого часу, але збільшує жорсткість.

До САК з упорами (рисунок 6.12) відносяться децентралізовані системи, де упори виступають ц якості програмоносіїв. Програму задають відносно розташування упорів в пазах лінійки, дисків в пазах супортів, станини верстатів. При дії упору на шляхові переміщення останні сигналами механічних, гідравлічних передач визначають положення виконавчого механізму.

Рисунок 6.12 – Приклади САК з упорами

Точність зупинки робочих органів верстату залежить від маси рухомих частин, їх швидкості, жорсткості системи, від швидкості реагування системи на сигнал.

САК з копірами (рисунки 6.13, 6.14) - це системи в яких програма обробки представлена у вигляді дії аналогу (копіра, шаблона). Вони поділяються на дві групи: