Транспортные устройства

Автоматизация транспортно-загрузочных операций штучных заготовок является важной задачей автоматизированного производства.
В современных условиях механического, механосборочного цеха машиностроительного завода кроме загрузки и выгрузки решается комплексная задача автоматизации транспортных операций при загрузки:

1. материалов;
2. заготовок;
3. режущего инструмента;
4. приспособлений.

Кроме того, транспортные устройства используются при межоперационных перемещениях заготовок между станками.
Такое многообразие транспортных операций создало предпосылки к созданию комплексной транспортной системы, управляемой от единой ЭВМ.
В качестве транспортных средств применяют:

1. автоматизированные тележки;
2. штабелеры;
3. конвейеры;
4. кантователи;
5. поворотные столы;
6. роботы;
7. конвейеры для удаления стружки и т.д.

Автоматическая транспортная система (АТС)— совокупность взаимосвязанных самодействующих устройств межоперационного транспортирования заготовок и готовых изделий в автоматически действующей системе станков. Структура АТС представлена на (рис. 2.62).

рис. 2.62. Классификация транспортных систем

Загрузочно-разгрузочные устройства АЛ и ГПС должны обладать гибкостью, т.е. быстрой перекладкой на работу с другим видом заготовок.
В связи с многообразием форм заготовок для установки заготовок все большее применение находят приспособления-спутники (ПС) (рис. 2.63) с устройством для автоматической их смены (рис. 2.64).
Приспособление-спутник (ПС) 11 (см. рис. 2.64) устанавливают на платформу 7 (вместимостью 2 ПС), на которой смонтированы гидроцилиндры 10 и 13, штоки которых имеют Т-образные захваты 14 и 6. При установке на платформу (перемещение по стрелке Б) ПС своим фигурным вырезом 12 входит в зацепление с захватом 14 штока. На платформе ПС базируется на роликах 9 и центрируется (по боковым сторонам) роликами 8 (исходное положение ПС в позиции ожидания). Перемещение штока гидроцилиндра 10 обусловливает качение (по роликам) ПС.

рис. 2.63. Приспособление-спутник

рис. 2.64. Устройство для автоматической смены ПС

При выдвижении штока гидроцилиндра 13 захват б перемещается (по направляющей штанге) и катит ПС по роликам 9 и 10 (в направлении стрелки Л) на поворотный стол станка, где ПС автоматически опускается на фиксаторы. В результате захват 6 выйдет из зацепления с ПС и стол станка (с закрепленным на нем ПС) на быстром ходу переместится в зону обработки.
Заготовку закрепляют на ПС во время обработки предыдущей заготовки (когда ПС находится в позиции ожидания) или заранее вне станка.
После того, как заготовка будет обработана, стол станка автоматически (на быстром ходу) передвигается вправо к устройству для смены ПС и останавливается в положении, когда фигурный паз ПС окажется под захватом 6. Гидроцилиндр поворотного стола расфиксирует ПС, после чего ПС войдет в зацепление с захватом 6. Затем масло поступает в штоковую полость гидроцилиндра 13, шток смещается в крайнее правое положение и перемещает ПС с заготовкой на платформу 7, где уже находится ПС с новой заготовкой. Чтобы поменять ПС местами, платформа поворачивается на 180° (на стойке 15) зубчатым колесом 3, сопряженным с рейкой 4, приводимой в движение гидроцилиндрами 5 и 16.
Платформу 7 точно выверяют относительно поворотного стола станка с помощью регулировочных болтов 2 и 17, ввернутых в выступы базовой плиты 7, неподвижно закрепленной на фундаменте.
На рис. 2.65 показаны наиболее широко применяемые схемы загрузочных устройств. В поворотном загрузочном устройстве (рис. 2.65, а) для смены столов-спутников 3 стол 2 станка 1 перемещается по одной или двум координатам в позицию смены заготовок, в которой он стыкуется с загрузчиком 4, после чего на свободную платформу загрузчика со станка перемещается спутник с обработанной деталью. Затем загрузчик 4 поворачивается на 180° и с другой его платформы на станок перемещается спутник с новой заготовкой.
Загрузочные устройства с раздельными платформами 4, расположенными с двух противоположных сторон от стола станка (рис. 2.65, б) обычно применяются в достаточно крупных ГПМ с шириной столов-спутников не менее 1000 мм.
Широко распространено загрузочное устройство с платформами 4 расположенными с одной стороны стола и установленными на подвижном или неподвижном основании (рис. 2.65, в). Загрузочные устройства оснащаются механизмами перемещения (гидроцилиндрами, винтовыми или цепными передачами) столов-спутников.
На ГПМ для обработки деталей типа тел вращения в качестве загрузочного устройства используются промышленные роботы, которые одним захватом могут переносить заготовки различного диаметра.
Система автоматической смены столов-спутников ГПМ состоит из двух частей: загрузочного устройства и накопителя столов-спутников.

рис. 2.65. Схемы компановок загрузочных устройств

Транспортные устройства (ТУ) — бывают стационарные и подвижные.
Стационарные — конвейеры, подъемники, которые установлены неподвижно на полу.
Подвижные — тележки (электрокары, самоходные тележки, работающие по автоматическому циклу, робокары и т.д.). По способу транспортирования ТУ делятся на непрерывного и прерывистого действия.
Непрерывные ТУ выполняются ленточными, цепными и роликовыми, вибрационные, лотковые самотечные. Такие ТУ применяют для легких заготовок.
Прерывистые ТУ (шаговые) бывают 2-х типов: с убирающимися упорами (собачками) и с поворачивающимися захватными устройствами.
В ГПС при большой серийности используют конвейерные ТУ, а при малой серийности — автоматические тележки (рис. 2.66): рельсовые — для деталей больших размеров и безрельсовые, управляемые от ЭВМ перемещающиеся по заданному маршруту (по магнито — электропроводу и т. д.).

рис. 2.66. Автоматическая сменная тележка

Тележка состоит из основания 1 с ромбовидным размещением колес 6, 9, что повышает маневренность тележки и упрощает устройство разворота. С торцов основания смонтированы подвижные бамперы 5 для автоматического торможения и остановки в случае возникновения препятствия. В основании расположены приводы на колеса 9, состоящие из редукторов 8, электродвигателей 7 с питанием от аккумуляторных батарей. На основании монтируется грузовая платформа 2 для транспортирования и загрузки-выгрузки столов-спутников 3 с заготовками 4.
Трассу следования автоматических тележек выбирают, исходя из условий производства. Одни тележки способны обслуживать оборудование только в пределах заранее проложенной трассы, а другие могут съезжать с пути, чтобы объехать препятствие или изменить технологический маршрут.
Системы маршрутослежения транспортных тележек, используемых в промышленности, представлены на рис. 2.67.

рис. 2.67. Классификация маршрутослежения транспортных тележек

рис. 2.68. Классификация транспортных автоматических тележек

рис. 2.69. Классификация транспортных роботов

рис. 2.70. Типовые конструкции промышленных роботов

Каждая система имеет свои преимущества и недостатки. Механическая система надежна и имеет простое устройство (рельсы, швеллер), но при этом трудно изменить конфигурацию трассы. Индуктивная система имеет достаточную надежность для работы как внутри, так и вне помещения. Траектория тележки задается кабелями, проложенными в полу цеха в канавке глубиной 20 мм и шириной 8 мм, которая затем заливается эпоксидной смолой. Кабель образует замкнутый контур, по которому пропускается ток частотой 5…32 кГц. При этом создаваемое магнитное поле взаимодействует с двумя приемными катушками индуктивности, смонтированных на тележке.
По рассогласованию напряженности поля в катушках вырабатывается сигнал, определяющий траекторию движения тележки. Основным недостатком индуктивной системы является чувствительность к электромагнитным помехам.
Радиоуправляемая тележка обладает более высокой оперативностью, но возможны помехи и ограничения на использование разных частотных диапазонов.
Фотоэлектрическая и оптоэлектронная система маршрутослежения позволяет обеспечить большую точность позиционирования, но надежность во многом зависит от качества трассы: границы белой полосы и черного фона должны быть четкими, а поверхность матовой. Оптические излучатели (лампы, лазерные маяки), а также приемники (фотодатчики и фотосопротивления), используемые в оптических датчиках, предъявляют высокие требования к чистоте оптики и среды, через которую передаются световые лучи. Все эти требования трудно соблюсти в условиях производства.
Наибольшее распространение получила индуктивная система маршрутослежения по электромагнитному кабелю.
Тележки могут быть использованы с различным исполнением грузовых платформ.
На рис. 2.68. приведена классификация тележек с различным использованием грузовых платформ, которые совершают различные движения для обеспечения грузозахвата.
Трассу следования автоматических тележек выбирают, исходя из условий производства. Одни тележки способны обслуживать оборудование только в пределах заранее проложенной трассы, а другие могут съезжать с пути, чтобы объехать препятствие или изменить технологический маршрут.
Всем требованиям ГПМ отвечает промышленный робот (ПР), выполняющий функции ТУ.
Промышленный робот — автоматическая, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней свободы (подвижности), и перепрограммируемого устройства управления для выполнения технологических и вспомогательных операций. В зависимости от выполняемых функций транспортные ПР подразделяются (рис. 2.69) и имеют типовые конструкции (рис. 2.70).