При пассивной ориентации заготовок в пространстве используют ассиметрию формы, смещение центра тяжести, вырезы специальной формы (ключ)

Основы ТНС

Основная задача ТНС – снижение вспомогательного времени при создании детали.

Целесообразность применения тех или иных ТУ (транспортных устройств) определяется прежде всего их экономической эффективностью, а также облегчением условий труда и безопасностью.

Проектирование или выбор ТУ зависит:

1) От вида заготовки

2) От типа станка

3) От вида производства (массовое, крупносерийное, ETC)

Процесс транспортирования заготовки на станок состоит:

1) Ориентация в бункерно-загрузочном устройстве

2) Захват заготовки

3) Загрузка заготовки на станок в ориентированном виде

Разгрузка станка

1) Захват детали

2) Перемещение детали на позицию складирования в ориентированном или не ориентированном виде

Основные требования, предъявляемые к транспортным устройствам:

1) Простота конструкции

2) Высокая надёжность работы

3) Возможность накопления требуемого объёма заготовок

4) Возможность быстрого обнаружения и устранения неисправностей

5) Удобство загрузки-разгрузки заготовок

6) Точность позиционирования

Виды загрузочных устройств:

1. От способа сосредоточения заготовок:

1.1. Магазинные лоткового типа– заготовки располагаются в один ряд в ориентированном виде и подаются в зону обработки самотёком или принудительно в зависимости от требуемого объёма заготовок подразделяются (- заготовки вынуждено загружаются в ориентированном виде оператором. Эффективно при относительно большом времени обработки):

1.1.1. Линейные ( + простота конструкции, дешевизна. – Большая площадь)

1.1.2. Зигзагообразный (+большое количество заготовок, малая занимаемая площадь. – сложность конструкции)

1.1.3. S-образный (+относительно большой объём заготовок, малая площадь. – некоторые усложнения конструкции)

1.2. Штабельное загрузочное устройство (бункер, в который штабелями укладываются заготовки в ориентированном виде. Снабжён ворошителем – устройством, перемещающим заготовки друг относительно друга, чтобы уменьшить силу трения)Плюсы – большой объём заготовок в накопителе, организация выдачи заготовок по времени. Недостаток – заготовки укладываются оператором в ориентированном виде.

1.3. Бункерно-загрузочное устройство – применяется для загрузки станков различными по форме заготовками, относительно небольшими по размеру. Заготовки загружаются без ориентации в пространстве и выдаются из БЗУ предварительно или окончательно ориентированными в пространстве. Заготовки могут выдаваться поштучно или порциями по несколько заготовок. Выдача может осуществляться непрерывно или прерывисто.

1.3.1. Ножевое БЗУ с последовательным расположением ножа относительно лотка накопителя. (бункер, нож, лоток-накопитель предварительно или окончательно ориентированных заготовок, сбрасыватель неправильно ориентированных заготовок) Достоинства – заготовки выдаются в ориентированном виде. Производительность можно регулировать, изменяя частоту двойных ходов ножа. Большой объём накапливаемых заготовок. Недостаток – относительно низкая производительность (до 100 шт/мин).

Расчёт бункера

Бункеры для БЗУ изготавливаются:

1) Литыми из чугуна или алюминия

2) Сварные, из стали

Расчёт производительности:

Объём бункера зависит от количества деталей, требуемого для бесперебойной работы станка в течение заданного промежутка времени

Vб – объём бункера

Vд – объём детали

T – время на обработку детали

Tшт – штучное время

Kv – коэффициент заполнения

Приведённая сила от веса заготовок в треугольнике ABC G1 раскладывается на составляющие. Таким образом на боковую стенку бункера воздействует составляющая G3”

Соответственно толщина боковой стенки будет равна:

Δ=P/(s*σ) =G3”/ (h*l*σ)

Толщина стенки может быть намного меньше толщины дна.

Усилие на дно:

Δ=(G1+G+G4)/(Sдна*σ)

Типы бункерно-загрузочных устройств

1) Ножевое бункерно-загрузочное устройство

a. С последовательное движение ножа.

Q=n_дв.х.*L/l*z*p Плюсы: создаются хорошие условия для ворошения заготовок. Производительность можно регулировать. На рабочей пов-сти ножа может размещаться две и более заготовок. Минус – предназначена только для тел вращения

b. Дисковое карманчиковое БЗУ. (бункер, вращающийся диск с карманчиками, лоток-накопитель, досылатель заготовок). В основном применяются для загрузки станков стержневыми заготовками. Вращение диска может быть непрерывным и прерывистым. Q=nzp. Варианты расположения карманчиков:

i. По хорде диска – для заготовок с l:d>2,5. При числе карманчиков 6-12 и v=4м/мин, производительность может достигать 140-160 шт/мин. Из-за большой длины заготовки требуется достаточно много времени для удаления заготовки в лоток накопитель. Есть ограничения по производительности.

ii. Радиально – для заготовок l:d>=2. При числе карманчиков от 30 и V=13м/мин, производительность может достигать 180-220 шт/мин. Не скользят, а катятся, -> можно увеличивать скорость и повышать производительность.

iii. Перпендикулярно плоскости диска – для заготовок 1<l:d<2,5. При числе карманчиков до 40 и V=1,8 м/мин, производительность может достигать 120-150 шт/мин. Количество карманчиков может быть достаточно большим, но время удаления заготовки в лоток накопитель большое, что не позволяет повышать скорость вращения диска и существенно снижает производительность.

Во избежание заклинивания вращения диска при удалении заготовки вынуждены ставить предохранительное устройство.

c. Крючковые БЗУ (Бункер, вращающийся диск с крючками, лоток накопитель, притормаживающая планка) Q=nzp. При кол-ве крючков 14 и V=0,5 м/мин? и p=0,5-0,7, произв-сть может достигать 100-240 шт/мин. Достоинства: захват и выдача в ориентированном виде заготовки тела вращения с отверстиями. Недостатки: невысокая произв-сть, существенное ограничение по производительности скоростью свободного падения заготовки.

d. Штыревое БЗУ для заготовок l<d (бункер, колесо со штырями, лоток накопитель, притормаживающая планка) Q=nzp. При кол-ве штырей до 70 и V=0,2 м/мин, произв-сть может достигать 150-200 шт/мин

e. Элеваторное БЗУ (бункер, элеваторная лента со штырями, лоток накопитель, притормаживающая планка, сбрасыватель неправильно ориентированных заготовок) L/d<1. Q=nzp. Плюсы – позволяет поднимать заготовки на определённую высоту. Производительность может регулироваться. Недостаток – производительность ограничивается скоростью свободного падения заготовки.

f. Лопастное БЗУ

i. С возвратно-поступательным движением лопасти (бункер, качающаяся лопасть, лоток накопитель) применяется для заготовок типа шайбы, гайки, коротких роликов. Q=n_дв.х.zp. При скорости двойных ходов 1,4-1,6м/мин, p=0,5-0,7, произв-сть до 80 шт/мин. Недостаток – низкая произв-сть, ограниченное количество заготовок (по форме).

g. Секторное БЗУ (Бункер, качающийся сектор, лоток накопитель, сбрасыватель неправильно ориентированных заготовок) Q=n_двх*Z*L/l*p. Произв-сть до 200 шт/мин. Рабочая поверхность сектора должна подниматься на такой угол, чтобы превысить силу трения скольжения или качения. За счёт профиля рабочей пов-сти сектора можно обеспечить предварительное или окончательное ориентирование заготовки в пространстве

h. С трубчатым захватом (для шариков и коротких роликов). (Бункер, трубка-лоток накопитель) произв-сть80-100 шт/мин при скорости 0,4 м/мин

i. С двумя полувтулками (аналогично, но вместо трубы две полувтулки, движущихся в противофазе) произв-сть до 200 шт/мин

j. С вращающейся трубкой (трубка со штырём-ворошителем вращается) произв-сть – 40-100 шт/мин. Общий недостаток – существенное ограничение по номенклатуре заготовок, невысокая производительность

k. Барабанное БЗУ (вращающийся барабан, лоток-накопитель) Q=N*z*L/l*p. При достаточно больших размерах барабана и относительно небольших по длине заготовок, произв-сть может достигать до 1000 шт/мин. Производительность ограничивается скоростью свободного соскальзывания заготовки в лоток накопитель (вес заготовки, угол наклона лотка), при больших скоростях вращения центробежными силами может прижать заготовку к стенкам барабана, процесс выдачи заготовок прекратится.

l. Дисковое фрикционное БЗУ (бункер, вращающийся конус(малые скорости)/диск(большие скорости), лоток накопитель). Q=n*p. Производительность до 900 шт/мин при диске, около 150-500 при конусе. Ограниченная номенклатура заготовок (шайбы, диски). Для заготовок, не боящихся ударов.

m. Магнитно-механическое БЗУ. (чаша из немагнитного материала, подчашник на котором по архимедовой спирали уложены постоянные магниты, лоток накопитель) предназначен для плоских деталей, обладающих магнитными свойствами. Для снижения сил трения между заготовками необходимо обеспечить возвратно-поступательное движение чаши по вертикали с высокой частотой. При этом за счёт вращения чаши нижние заготовки магнитными силами дрейфуют к краю чаши, попадая в лоток накопитель. Достоинства – производительность можно регулировать. Недостатки – высокие требования к частоте колебаний чаши и скорости вращения чаши, заготовки намагничиваются. Неэффективное БЗУ.

n. Вибрационное БЗУ (Бункер, три плоские пружины под углом 120⁰ под бункером и 10-15⁰ к вертикали, лоток накопитель, ЭМ катушка, которая заставляет бункер колебаться по вертикали) а) движение лотка вибробункера вверх. При движении лотка вибробункера вверх, вес заготовки и сила инерции J прижимают заготовку к лотку вибробункера. Возникающая сила трения не позволяет заготовке сместиться относительно лотка вибробункера. Заготовка движется вместе с лотком вибробункера. Б) при движении лотка вибробункера вниз в начальный момент сила инерции J превышает вес заготовки и заготовка отрывается от лотка вибробункера. Сила инерции – переменная величина, и быстр убывает и когда вес превысит силу инерции, заготовка начнёт падать на лоток вибробункера, но упадёт не в начальную точку, а в точку, находящуюся выше. Эффективная работа вибробункера получается при использовании резонанса, т.к. масса заготовок в бункере переменная, следовательно будет изменяться резонансная частота. Возможны два решения: 1) поддержание постоянной массы. Масса заготовок на резонансную частоту в объёме 2/3 высоты бункера, масса в объёме 1/3 даёт отрицаттельное отклонение от резонансной частоты. Недостатки – переменная производительность, остаток заготовкой в бункере. 2) переменная частота – в зависимости от массы заготовок в бункере меняется частота питающего напряжения, что обеспечивает постоянство производительности и полное опустошение бункера. Производительность можно посчитать по формуле: Произв-сть до 1000 шт/мин. Достоинства: разнообразные по форме заготовки, возможность быстрого перенастраивания с одного типоразмера на другой. Производительность можно регулировать (в узком диапазоне). Недостатки: повышенный шум, низкочастотные вибрации, вредные для человека. Кроме вибробункеров для перемещения заготовок с минимальными затратами энергии используют вибролотки.

Трансортное устройство

Транспортное устройство с жёсткой связью	ТУ с гибкой связью
Шаговые транспортёры Транспортные роторы Поворотные устройства Автооператоры Приспособления-спутники Устройства возврата спутников	Подъёмники Транспортёры-распределители Устройства приёма и выдачи заготовок Лотки Отводящие транспортёры Межоперационные накопители

Транспортные устройства автоматических линий подразделяются на следующие классы:

1) С жёсткой связью – движение в линии принудительное, жёстко координированное по времени

2) С гибкой связью – принудительного движения нет, жёсткой координации по времени нет, каждый станок может питаться заготовками от собственного БЗУ

Отдельной группой транспортных устройств можно считать транспортёры для удаления стружки. По целевому назначению различают ТУ для межоперационного или межстаночного перемещения заготовок или для удаления отходов производства.

Детали, выданные из БЗУ должны перемещаться к станку:

А) под собственным весом

Б) принудительно

Для перемещения заготовок под собственным весом применяют лотки. Перемещение под собственным весом называется самотёчным. Самотёчные транспортные средства могут применяться для заготовок, не боящихся ударов.

Лотки

1. Лотки-скаты. Предпочтительнее использовать лотки с закрытым верхом, т.к. снижается степень загрязнения пылью и грязью. Лоток должен быть всегда открыт с одной стороны для контроля количества заготовок и устранения возможных заторов. Угол наклона лотков-скатов более 20 градусов.

2. Лотки-сквизы:

a. Угловой лоток – простота, дешевизна, малая площадь контакта -> малая сила трения, есть место для скопления пыли и грязи, открыт сверху, что поволяет контрлировать количество заготовок и устранять заклинивание потока. В основном применяется для заготовок типа тел вращения, возможно попадание пыли и грязи на заготовку

b. Трубчатый лоток – заготовка и лоток полностью закрыты от грязи и пыли. Недостатки – дорого, нельзя контролировать кол-во заготовок и устранять заклинивание потока, большая площадь контакта заготовки относительно лотка, -> большая сила трения

c. Полутрубчатый лоток. Попадание пыли и грязи, большая площадь контакта, следовательно, требуется увеличивать угол наклона. Дорого в изготовлении.

d. Гибкий трубчатый лоток. Малая площадь контакта, заготовка защищена от пыли и грязи, можно быстро переключать поток заготовок с одного станка на другой. Недостатки – L>2l, зависит от длины заготовки

e. Рельсовый лоток: для транспортировки тяжёлых заготовок. Чтобы уменьшить площадь контакта и силу сопротивления движению заготовки, рельсы делаются острыми. В процессе эксплуатации радиус скругления вершин увеличивается, площадь контакта увеличивается, сила трения увеличивается, поток заготовок может остановиться.

f. Рельсовый лоток для лёгких заготовок. Т.К. масса заготовок небольшая, чаще всего нет необходимости делать острые вершины рельсов.

g. Проволочный лоток для транспортировки лёгких заготовок. Возможность быстрого изготовления лотка под транспортировку требуемой заготовки, дешевизна. Малая нагрузочная способность

Лотки-сквизы хорошо работают при угле подъёма 45. Чаще всего для обеспечения требуемого объёма заготовок и транспортировании их на большое расстояние желательно уменьшать угол наклона лотков скатов и лотков-сквизов.

3. Сборные лотки

a. Унифицированные детали – втулки и пластины, из которых составляются любые лотки. Огромное количество унифицированных деталей, часть из которых может быть никогда не использована.

Расчёт сечения лотка

Sqrt(l^2+D^2)-2(3)>L>l+1

Радиус закругления лотка

Методы уменьшения угла наклона лотков

Чем меньше угол наклона лотка, тем больше заготовок можно в нём разместить, дольше автономная работа станка.

1. Лотки-скаты.

2. Уменьшение площади контакта (рельсы) – позволяет уменьшить силу трения качения, уменьшить угол наклона лотка;

3. Уменьшение площади контакта за счёт исключения контакта по боковым пов-стям заготовки;

4. Применение твёрдых материалов для направляющих (чугуны, эпоксидные смолы)

Лотки для заготовок тела скольжения

1. Аналогично предыдущему (до 20-30 град)

2. Повышение шероховатости пов-сти лотка позволяет уменьшить силу трения, -> уменьшить угол наклона лотка.

3. Использование роликового лотка. Угол 10-15

4. Понизить коэффициент трения скольжения за счёт специальных покрытий

5. Использование потока шариков, по которым катится заготовка (угол 10-15). Не дороже роликового лотка

6. Использование пневмолотка. Воздушная подушка между лотком и заготовкой имеет низкий коэф-т трения, что позволяет существенно снизить угол наклона лотка 0,5-2. Недостаток – удорожание, требуется компрессор, большой расход воздуха, высокие требования к плоскостности заготовки

7. Вибролоток. Позволяет существенно снизить коэф-т трения скольжения, умееньшить угол наклона до 5-10 гр. Недостаток – удорожание

8. Использование смазочных покрытий позволяет уменьшить коэф-т трения (несущественно). Недостатки – заготовка в масле, требуется удаления масла, большой расход масла,

9. Валковые рельсы, вращающиеся в разные стороны. Достоинства: вращение позволяет уменьшить коэф-т трения скольжения

Притормаживание заготовок при движении по лотку

1) Изменение углов наклона лотка (хорошо работает для единичной заготовки, но изменяет инерционную массу и может привести к остановке потока)

2) Щётка сверху для торможения. Позволяет мягко притормозить заготовку

3) Постоянный магнит позволяет притормозить заготовку магнитными силами за счёт перемещения магнита можно регулировать усилие притормаживания. Недостаток – намагничивание заготовки.

4) Использование притормаживающей среды (вода, масло..)

5) Использование воздушного потока;

6) Использование криволинейной несущей пов-сти;

7) Использование надувной подушки. Простота, дешевизна, регулирование. Недостаток – износ от трения;

8) Подпружиненная пластина. Простота, дешевизна, возможность регулирования;

9) Пластина на пневмоцилиндре. Достоинства -/-

10) Каскадное торможение – торможение за счёт изменения направления вектора скорости. Только для ударостойких заготовок тела вращения

Тормозные устройства

1) Жёсткий упор

2) Изменение угла наклона лотка

3) Установка на упоре надувной подушки

4) Установка подпружиненного упора

5) Упор с пневмоцилиндром. Достоинства: плавное торможение, регулирование, точность базирования заготовки. Недостаток – некоторое удорожание

6) Использование специального пневмоцилиндра с переменным расходом. Плавное торможение, точность базирования заготовки, для тяжёлых крупногабаритных заготовок

Накопители заготовок

В автоматических линиях (АЛ) со сложным ТП требуются межстаночные накопители заготовок для обеспечения автономной работы станков

1) БЗУ

2) БЗУ с подъёмником. Благодаря подъёмнику заготовка может получить предварительную или окончательную ориентацию в пространстве. При этом заготовки в накопителе будут в ориентированном виде

3) Со спиральным лотком. Недостаток – малая ёмкость. Для заготовок не тела вращения могут использоваться роликовые опоры.

4) Автоматический лотковый магазин. Большая ёмкость накопителя, малая занимаемая площадь. Наличие распределителя и объединителя потока

5) Автоматический многодисковый магазин. Для заготовок тела вращения. Сложность конструкции -> удорожание

Ориентация заготовки в пространстве

В два этапа:

1. Предварительная ориентация заготовки в пространстве – когда из ряда произвольных положений заготовка переводится в ряд устойчивых положений

2. Когда из ряда устойчивых положений заготовка переводится в требуемое устойчивое положение.

Ориентация заготовки в пространстве может осуществляться пассивно без использования дополнительных механизмов и устройств.

Пассивные методы ориентации заготовок в пространстве:

· В процессе транспортирования заготовки. Хорошие условия для ориентации заготовки в пространстве создаются в вибробункерах.

При пассивной ориентации заготовок в пространстве используют ассиметрию формы, смещение центра тяжести, вырезы специальной формы (ключ)

Ориентирование ступенчатых заготовок

Клиновой ограничитель сталкивает неправильно ориентированные заготовки

Прорезь позволяет ориентировать заготовки меньшей ступенькой вниз

Ориентация заготовок типа «болт, винт, заклёпка и т.д.»

Сужение лотка + прорезь

Использовали асимметрию и смещение ЦТ

Ориентация заготовок типа «колпачок»

Используется внутренняя асимметрия (используется ключ)

Используется внутренняя асимметрия формы и смещение центра тяжести

Ориентация плоских заготовок «г, ш, п-образных пластин»

Методы активной ориентации заготовок

При активной ориентации заготовок можно использовать дополнительные механические или другие устройства для сбрасывания неправильно ориентированных заготовок или переориентации.

Типа стаканчика

Выступ специальной формы и плунжер

Используется внутренняя асимметрия и смещение центра тяжести

Типа «крышка»

Дуем в полость

Типа подшипника

При помощи световой индикации

Ориентация биметаллических заготовок

Ориентация за счёт разницы магнитных свойств

Ориентация больших ступенчатых валов