Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по металлообрабатывающим станкам и промышленным роботам - файл Лек4Б.У,напр,шп,прив-да.мех.уст,тран.накоп..doc


Загрузка...
Лекции по металлообрабатывающим станкам и промышленным роботам
скачать (20163.2 kb.)

Доступные файлы (13):

_123 Ст-ки для обр. тел вращ.ток.,ЧПУ,автом.револ.(гот.100%).doc6558kb.14.02.2009 14:30скачать
2 ГПСТранспорт.сис-мы и накопит(100%).doc421kb.14.02.2009 14:28скачать
6 Станки для абразивной обработки(100%)..doc521kb.14.02.2009 14:26скачать
7 Зубообрабатывающие станки(готово100%).doc2508kb.14.02.2009 14:29скачать
Введение.doc550kb.14.02.2009 14:29скачать
Г П С(100%готово).doc2973kb.14.02.2009 14:32скачать
конструкц(промышл.роботы(100%).doc8609kb.14.02.2009 14:34скачать
Лек4Б.У,напр,шп,прив-да.мех.уст,тран.накоп..doc9859kb.14.02.2009 14:35скачать
Основн.узлы.и мех.doc796kb.14.02.2009 14:32скачать
Сверл.Раст.и ЧПУ,многооп. станки.doc753kb.14.02.2009 14:28скачать
Станки для обраб. призм. деталей(100%).doc650kb.14.02.2009 14:32скачать
Формообразоваие.Приводы.Классиф.станк..doc1309kb.14.02.2009 14:35скачать
Шпинд.узлы.doc339kb.14.02.2009 14:34скачать

Лек4Б.У,напр,шп,прив-да.мех.уст,тран.накоп..doc

1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

Мехатронные узлы в автоматизированных станках


В станках с ЧПУ для реализации сложных информационных и технологических процессов используется сочетание механических и электронных устройств (мехатронных узлов).

К мехатронных устройствам относятся устройства, обеспечивающие функции:

  • контроля установки заготовок и спутников;

  • контроля точности обработки;

  • диагностирования узлов и инструмента;

  • компенсации деформации узлов;

  • оптимизации режимов обработки.

Мехатронные устройства представляют собой совокупность 3-х частей:

  1. силовой (энергетическая) системы;

  2. информационной системы;

  3. системы управления.

Силовая система осуществляет механические перемещения, информационная система позволяет получать информацию о состоянии всех элементов и связывает их с системой управления, а система управления (электронная) управляет мехатронным устройством.

В станках с ЧПУ система управления обеспечивает требуемый режим работы приводов, корректируемый по сигналам обратной связи с датчиков, установленных или на двигателях или на исполнительных механизмах.

Примером мехатронного устройства является схема делительного стола зуборезного станка (рис. 33).



Рис.33. Делительный стол зубо-фрезерного станка.

Схема управления двигателем М имеет обратные связи по току и угловой скорости за счет соответствующих датчика тока ДТ и тахогенератора ТГ. Угол поворота стола контролируется датчиком положения ДП. Ошибка главного привода корректируется осевым смещением червяка при помощи микропроцессорной системой МПУ через силовой электрический преобразователь СЭП.

К мехатронной системе можно отнести устройство корректирующее режимы резания за счет контроля крутящего момента, возникающего за счет изменения сил резания, на шпинделе токарного станка.

На рис.34 показана схема измерения крутящего момента на шпинделе токарного станка. В этом случае передача момента с вала 1 на шпиндель 5 происходит с помощью косозубых колес 6 и 4, для чего измеряется осевая сила Foc, действующая через подшипники на измерительную втулку 2 с тензометрическими датчиками 3. В этом случае сигналы воспринимаются от не вращающейся, легко доступной детали. При превышении допустимого момента происходит автоматическое изменение режимов обработки.



Рис.34. Схема измерения крутящего момента на шпинделе станка.
^

Устройства автоматической смены инструмента (АСИ).


Устройства автоматической смены инструмента (АСИ) применяются в автоматизированных станках и в станках с ЧПУ и служит для автоматической смены инструмента при обработке детали, в соответствии с технологическим процессом.

АСИ управляются единой системой управления и состоят из:

  1. накопителей инструментов (многопозиционные резцедержатели, револьверные головки, инструментальные магазины);

  2. автооператоров (манипуляторы) с захватными устройствами для смены инструмента в шпинделе станка;

  3. транспортирующие и зажимные устройства.

АСИ во многом определяют работоспособность станков и к ним предъявляются следующие требования:

  • обеспечивать минимальное время смены инструмента,

  • иметь необходимое количество инструментов для обработки сложных деталей,

  • должны быть простыми по конструкции,

  • безопасными в работе,

  • обладать высокой надежностью,

  • обеспечивать высокую точность позиционирования инструмента в шпинделе станка.

АСИ многооперационных станков делятся на четыре группы:

  1. с инструментом, постоянно закрепленным в шпиндельных узлах;

  2. с инструментом в гнездах револьверной головки;

  3. со сменой инструмента в шпинделе станка;

  4. комбинированные.

В устройствах АСИ с инструментом постоянно закрепленным в шпиндельных узлах каждый из шпинделей в рабочей позиции получает вращение от главного привода.

Шпиндели установлены в револьверной головке и их смена осуществляется путем поворота револьверной головки. Смена инструмента происходит за 2...3 с.

Основными недостатками таких устройств АСИ являются:

  • ограничено количество применяемого инструмента (7…8 шт.);

  • не обеспечивается жесткость конструкции;

  • точность обработки определяется точностью фиксации различных шпиндельных узлов;

  • большая масса и габариты АСИ;

  • высокая стоимость.

Устройства для смены инструмента в шпинделе станка имеют инструментальный магазин и устройство переноса инструмента (автооператор) из магазина в шпиндель и наоборот.

При этом инструмент устанавливается в специальных оправках с коническим хвостиком, и имеющим конусность 7:24.

Для сокращения номенклатуры оправок применяют унифицированные инструментальные комплекты вспомогательного инструмента (рис. 35).



Рис.35. Схема построения инструментального комплекта для многоцелевых станков: а- инструментальная оправка с коническим хвостовиком; б- общая схема комплекта.

Комплект состоит из различных оправок 2, устанавливаемых в шпиндель станка 1, переходных втулок или оправок 5, патронов 4, что позволяет закреплять различный режущий инструмент 3.

Инструментальные магазины могут быть, в зависимости от расположения оси шпинделя, с горизонтальной или вертикальной осями вращения.

При использовании более 30…40 инструментов используют цепные магазины, а при небольшом количестве применяют дисковые. Для увеличения емкости АСИ применяют магазины, состоящие из нескольких секций. При расположении магазина вне рабочей зоны, инструмент меняется с помощью автооператора, конструкция которого определяется видом магазина и его расположением.

Управление автооператором осуществляется устройством ЧПУ по командам, обеспечивающим определенный цикл.

Например: Фрезерный станок с ЧПУ мод.ЛФ260.

  1. Цикл работы автооператора включает следующие движения:

  2. Выдвижение захватов.

  3. Захват оправок, одновременно, в шпинделе и в магазине.

  4. Опускание автооператора, с оправками, вниз.

  5. Задвижение захватов.

  6. Поворот захватов на 1800.

  7. Выдвижение захватов.

  8. Подъем автооператора вверх и установка одного инструмента в шпиндель, другого в магазин.

  9. Задвижение захватов.

  10. Поворот захватов на 1800 в исходное положение.

Смена инструмента в данных АСИ осуществляется только в одном определенном положении шпиндельной бабки, что снижает точность обработки и увеличивает время смены инструмента.

Такого недостатка лишены АСИ, имеющие перемещающиеся автооператоры и отслеживающие положение шпиндельной бабки.

В настоящее время разработана модульная система АСИ, состоящая из унифицированных узлов. Такой принцип построения АСИ позволяет применять их на многих многоцелевых станках.

Автоматический поиск инструмента в магазине осуществляется 3-мя методами:

  1. установкой инструментальных отправок в магазине строго в определенной последовательности;

  2. кодированием инструментальных блоков;

  3. кодированием гнезда магазина.

В настоящее время находит применение система с магнитным кодовым носителем, вмонтированным в отправку, и бесконтактным датчиком считывания кода.

При кодировании оправки отработавший инструмент возвращается в гнездо перегружаемой оправки в шпиндель, что позволяет сокращать время смены инструмента. Однако при этом усложняется конструкция оправок и поиск нужного инструмента.

АСИ комбинированного типа используют в небольших многооперационных станках.

Одним из видов кодирования инструментальных оправок является оправка с набором кодирующих колес (рис. 36,а).






б)

Рис. 36. Инструментальная оправка с набором кодирующих колец (а) и таблица кодирования номеров инструмента (б).

Инструмент кодируют с помощью набора колец - упоров, расположенных на хвостовике инструментальной оправки в соответствующей комбинации.

Комбинация колец (рис. 36,б) соответствует номеру инструмента, который указан на хвостовике. Хвостовики выполнены съемными (на резьбе), что позволяет устанавливать их на любую оправку с инструментом, определяемым технологическим процессом обработки детали.

Примером такого кодирования оправок является фрезерно-сверлильный станок с ЧПУ мод. ЛФ-260 с инструментальным магазином на 15-ть инструментов (рис.36).

Поиск нужного инструмента в магазине осуществляется воздействием колец на микровыключатели при вращении инструментального магазина. При наличии нужной комбинации колец на хвостовике оправки устройство ЧПУ обеспечивает остановку магазина в момент ее подхода в позицию перегрузки (смены).

В токарных станках с ЧПУ в качестве устройства АСИ применяют револьверные головки (РГ), позволяющие установку 5...10 инструментов (рис.37.а,б). Инструмент в РГ устанавливается в специальных державках (рис. 38) и смена инструмента осуществляется поворотом дискового магазина РГ, по команде от устройства ЧПУ. Иногда широкоуниверсальные станки оснащаются 2-мя револьверными головками.



Рис.37. Револьверные головки: а - пятипозиционная, б - шестипозиционная.



Рис.38. Типовые резцовые блоки крепления цилиндрическим хвостовиком с реечным зацеплением.
^

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.

Рассмотрим структуру транспортной системы АЛ (рис. 39).



Рис.39. 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. 40) с устройством для автоматической их смены (рис. 41).



Рис.40. Приспособление-спутник.



Рис.41.Устройство для автоматической смены ПС.

Приспособление-спутник (ПС) 11 (см. рис. 41) 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.

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. 42 показаны наиболее широко применяемые схемы загрузочных устройств. В поворотном загрузочном устройстве (рис. 42, 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. 42, 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. 42, 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.42. Схемы компановок загрузочных устройств: а- поворотное, б- с раздельной платформой, в- с одной стороны стола.

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. 43): рельсовые - для деталей больших размеров и безрельсовые, управляемые от ЭВМ перемещающиеся по заданному маршруту (по магнито - электропроводу и т. д.).



Рис.43. 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. 44.



Рис.44. Классификация маршрутослежения транспортных тележек.

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. 45. 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.



Рис.45. Классификация транспортных автоматических тележек.

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. 46) и имеют типовые конструкции (рис. 47).



Рис.46. Классификация транспортных роботов.



Рис.47. Типовые конструкции промышленных роботов.
^

Накопительные устройства


Как правило транспортные устройства в ГПС работают в комплексе с накопительными устройствами, которые обеспечивают ритмичность автоматизированного производства.

Накопительные системы могут быть:

  1. межцеховые,

  2. цеховые,

  3. локальные.

Рассмотрим устройства некоторых накопителей, наиболее часто применяемых в ГПС. Кассетные магазины предназначены для хранения, главным образом, крупных деталей (гильз, поршней, колец и пр.), перемещаемых на торцах. Особенностью такого магазина (рис. 48.) является наличие съемной кассеты 2, что позволяет (для увеличения общей вместимости магазина) складировать кассеты с деталями вне магазина и выдавать из этого запаса детали 1 через магазин. Магазин, работая в режиме выдачи, автоматически выгружает детали 1 из кассеты 2, а в режиме приема - загружает детали с конвейера 3 в кассету 2.

При обработке различных деталей средних размеров типа вал в ГПС для межоперационного накопления применяют накопители в виде поддонов 2, собранных в штабеля 8, 9 (рис. 48).

Особенностью накопления заготовок 3 и обработанных деталей 1 в поддонах является возможность тесного складирования, что предопределяет получение наибольшей вместимости по сравнению с вместимостью других конструкций накопителей. Работа ГПС с использованием системы поддонов для накопления, с управлением ЧПУ, происходит в следующей последовательности: в зависимости от вида обработки выбирается требуемый штабель 9 поддонов с заготовками. С помощью выдвижного (подъемного) стола 10 самоходной тележки 11 штабель 9 устанавливают на приемную позицию, которая находится в зоне обслуживания портальным автооператором (штабелеукладчиком) 7. Рука 4 автооператора забирает крайнюю по порядку заготовку 3, а на ее место рука 5 устанавливает обработанную деталь 1. После этого автооператор 6 перемещается к станку для снятия рукой 5 обработанной детали и загрузки станка рукой 4 новой заготовки. Для улучшения использования многоцелевых станков с ЧПУ их оснащают магазинами-накопителями и загрузочными устройствами для возможности их использования в третью смену в режиме "безлюдной" технологии.



Рис.48.Система накопителей заготовок в поддонах.

В настоящее время все большее применение находят гибкие производственные модули (ГПМ) с накопителем в виде тактовых столов для обработки деталей типа тел вращения (рис. 49.).



Рис.49. Схема работы транспортно-накопительной системы токарного ГПМ.

Тактовый стол 1 (рис. 49) перемещает заготовки 3 по команде системы управления в позицию 5, из которой они переносятся на станок 7 транспортно-загрузочным устройством ПР 6. Заготовки 3 и обработанные детали 4 могут устанавливаться непосредственно на тактовом столе на кодированных спутниках 2 для загрузки-выгрузки в любом заданном по программе порядке. Смена заготовки и ее переворот для зажима в патроне осуществляется тем же ПР 6, который переносит заготовку из накопителя 1 в станок 7.

Примеры автоматизированных транспортно-накопительных систем в производстве. На рис. 50 показана схема гибкого автоматизированного участка (ГАУ) для изготовления деталей и сборки гидравлических обратных клапанов, включающих механический и сборочный участки. В механический участок входят многоцелевой 3 и токарный 1 станки, ПР 2 с шестью степенями подвижности, оснащенный сменными захватными устройствами для загрузки заготовок и выгрузки готовых деталей. Кроме того, ПР настраивает на размер кулачки в патроне токарного станка и после обработки заготовки с двух сторон (без промежуточного складирования) устанавливает ее на стандартное многоместное транспортное приспособление-спутник.



Рис.50. Гибкий автоматизированный участок.

После обработки на многоцелевом станке детали очищают от стружки и устанавливают на приспособление-спутник. Затем приспособление-спутник с обработанными деталями поступает в многоярусный склад 6. Обслуживание склада осуществляется штабелером 5. Сборка клапана производится портальным ПР 7 на двух позициях 8 и 9. Комплектующие детали устанавливают на приспособление-спутник вместе с деталями, прошедшими механическую обработку. ПР захватывает предварительно ориентированные винты и гайки, завинчивает их, окончательно соединяя два узла клапана, и устанавливает клапан на приспособление-спутник. Между механическим и сборочным участками курсирует тележка 4 с индуктивным управлением, она перемещается по трассе 10.

Всей системой управляют несколько микроЭВМ, связанных с общей ЭВМ цеха.

В ГАУ применяют как конвейерные системы, так и автономно управляемые тележки. При увеличении серийности производства стремятся использовать конвейерные системы, а при уменьшении - автономные тележки.

 См., например, [3].

 Более подробно о сущности числового способа задания программ см. [4] c. 23...34.





1   2   3   4



Скачать файл (20163.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации