Загрузочные устройства автоматизированных систем

Загрузочные устройства автоматизированных систем представля­ют собой группу целевых механизмов, включающую в себя подъемни­ки, транспортеры-распределители, механизмы приема и выдачи изде­лий, лотковые системы, отводящие транспортеры, межоперационные накопители (бункерные и магазинные), автооператоры.

Магазинные загрузочные устройства в зависимости от способа транспортирования можно разбить на три класса:

• самотечные;

• принудительные (магазины-транспортеры);

• полусамотечные.

В устройствах всех классов детали, в основном в форме тел враще­ния, поступают, хранятся и выдаются в ориентированном состоянии.

В самотечных магазинах (гравитационных) заготовки перемеща­ются под действием сил тяжести; эти магазины используют для подачи заготовок вплотную, а заготовок специальной формы — вразряд­ку, т. е. с интервалом, для чего каждую заготовку помещают в отдель­ное гнездо или между захватами транспортирующего элемента. Заго­товки перемещают качением или скольжением.

В принудительных магазинах и транспортных устройствах заго­товки перемещают с помощью приводных механизмов в любом на­правлении и с любой скоростью. Устройствами этого типа можно транспортировать заготовки с помощью несущих средств (транспор­теров) или специальными захватами вплотную и вразрядку, поштуч­но или порциями. Наиболее широко используют устройства с орби­тальным движением рабочих органов, перемещающих заготовки, с вращающимися гладкими валками, одно- и двухвинтовые, инерцион­ные, барабанные, карусельные и др.

В полусамотечных магазинах заготовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. Заго­товки перемещаются вследствие искусственного уменьшения силы тре­ния между поверхностями скольжения при поперечном колебании не­сущей поверхности или в результате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.

Бункерные загрузочные устройства БЗУ представляют собой ем­кости с ориентированными деталями, расположенными в один или не­сколько рядов. Особенностью БЗУ следует считать отсутствие захват­ных и ориентирующих устройств и ручную ориентацию заготовок. БЗУ отличаются друг от друга расположением, характером перемещения заготовок и способом их выдачи. Как правило, в бункерах хранятся и выдаются детали простой формы: болты, шайбы, колпачки.

В бункере заготовки сосредоточены навалом, поэтому требуется автоматически захватывать их (ворошить) и ориентировать для пос­ледующей загрузки на оборудование. Бункеры могут иметь одну ем­кость для накопления и захвата заготовок или две емкости: одну — для накопления запаса заготовок, а вторую — для выдачи ориентиро­ванных заготовок.

Наиболее распространенными являются вибрационные БЗУ. Прин­цип действия такого бункера основан на способности деталей поступа­тельно перемещаться в процессе их вибрации. Существуют вибробун­керы для вертикального подъема деталей с направленной и со свободной подвеской лотка или чаши. Расчет вибробункера проводят на основа­нии условий требуемой производительности, размера заготовок, их мас­сы, ориентировочной емкости бункера и других факторов.

И магазинные и бункерные загрузочные устройства функциональ­но и конструктивно связаны с лотковыми системами, которые представ­ляют собой лотки: прямые простые, роликовые, спиральные простые, спиральные роликовые, спирально-овальные, змейковые, зигзагообраз­ные, дугообразные, каскадные и др. Детали перемещают по лоткам как самотекам, так и принудительно, под действием вибрации. Последний способ является более производительным, хотя и требует дополнитель­ных устройств и, следовательно, затрат. Расчет скорости и времени пе­ремещения необходимо связать с надежностью загрузочных устройств, так же как и с производительностью и надежностью всей автоматизи­рованной системы. Составной частью загрузочных устройств, в том числе и лотковых систем, являются отсекатели и питатели.

Отсекатели — механизмы поштучной выдачи — предназначены для отделения одной заготовки (или нескольких заготовок) от общего потока заготовок, поступающих из накопителя, и для обеспечения пе­ремещения этой заготовки (или заготовок) в рабочую зону оборудо­вания или на транспортер. По траектории движения различают отсе­катели: с возвратно-поступательным движением, с колебательным движением, с вращательным движением. В качестве собственно отсекателей заготовок используют штифты, планки, кулачки, винты, ба­рабаны, диски с пазами.

Питатели предназначены для принудительного перемещения ори­ентированных заготовок из накопителя в зону зажимного приспособ­ления или на транспортирующее устройство. Конструкции питателей разнообразны; их форма, размеры, привод подвижных частей зависят от конструкции оборудования, взаимного расположения инструмен­та и заготовки, от формы, размеров и материала подаваемых загото­вок. И отсекатели, и питатели входят в состав автоматических загру­зочных устройств — автооператоров.

Автооператоры — специальные целевые загрузочные устройства, состоящие из питателя, отсекателя, заталкивателя, выталкивателя (съемника) и отводящего устройства. Эти устройства являются специ­альными, т. е. их применяют для обслуживания одной или ряда подоб­ных операций. Автооператоры выполняют возвратно-поступательное, колебательное перемещение деталей в зону обработки. При этом вре­мя работы автооператора строго синхронизировано с работой обслу­живаемого оборудования. Автооператоры оснащаются механически­ми, магнитными, электромагнитными, вакуумными захватными устройствами. Производительность автооператора определяется про­изводительностью оборудования, которое обслуживается этим авто­оператором. Надежность автооператоров зависит от условий их изго­товления и эксплуатации и непосредственно влияет на надежность и эффективность работы оборудования.

Особым классом загрузочных устройств (ЗУ) являются роботы, ко­торые служат для транспортировки, ориентации и загрузки изделий.

Промышленным роботом (ПР) называют быстро переналаживае­мое устройство с собственным программным управлением, позволя­ющим синхронизировать его действие с другими машинами и меха­низмами и выполнять с помощью своих механизмов циклически повторяющиеся операции технологического процесса, т. е. это устрой­ство, которое легко вписывается в комплекс технологического обору­дования для его обслуживания. Промышленные роботы применяют в металлообработке, штамповке, сборке, литейном производстве.

Технический уровень ПР определяют следующие параметры: пре­делы и степени свободы движения, способность движения в многомер­ном пространстве, погрешность позиционирования (линейная или уг­ловая погрешность, с которой ПР выполняет свои функции), повторяемость, гибкость системы управления, объем памяти и др. Кро­ме того, ПР характеризуются своей грузоподъемностью, площадью зоны обслуживания, формами и габаритами захватываемых деталей.

По степени участия человека в управлении принято классифици­ровать роботы на три группы (три поколения). Роботы первого поко­ления работают по «жесткой» программе и требуют точного позицио­нирования изделий. Они имеют весьма ограниченные возможности по восприятию рабочей среды.

Роботы второго поколения (адаптивные роботы) способны приспо­сабливаться к изменяющейся обстановке и не требуют точного пози­ционирования изделий, так как снабжены датчиками обратной связи.

Роботы третьего поколения (интеллектуальные роботы) могут вос­принимать, логически оценивать ситуацию и в зависимости от этого определять движения, необходимые для достижения заданной цели ра­боты. Системы управления этих роботов снабжены встроенными ЭВМ.

В силу своей простоты и надежности наиболее распространены ПР первого поколения, с числом степеней свободы не менее пяти и без обратной связи.

По степени универсальности ПР делят на три группы:

• универсальные, предназначенные для выполнения основных и вспомогательных операций независимо от типа производства, со сменой захватного устройства и с наибольшим числом сте­пеней свободы;

• специализированные, предназначенные для работы с деталя­ми определенного класса при выполнении операций штампов­ки, механообработки, сборки, со сменой захватного устрой­ства и с ограниченным числом степеней свободы;

• специальные, предназначенные для выполнения работы толь­ко с определенными деталями по строго зафиксированной про­грамме и обладающие 1-3 степенями свободы.

По способу выполнения движения различают ПР с дискретным управлением (последовательное движение по каждой координате) и ПР с траекторным управлением (одновременное движение по несколь­ким координатам).

По методам управления роботы можно классифицировать на два типа: ПР с разомкнутой системой управления (например, с временной зависимостью) и ПР с замкнутой системой управления (скорости оп­ределяет сам робот).

Системы управления роботами подразделяют на релейные (двухпо-зиционные), обеспечивающие движение ПР по упорам, и шагового типа, обеспечивающие движение ПР по контрольным точкам, когда величина шага контролируется от позиции к позиции (от одной точки к другой).

В отличие от станков роботы программируют, как правило, мето­дом обучения, когда на первом цикле оператор, управляя роботом вручную, имитирует цикл работы. Вся последовательность движений робота, координаты позиций и траектории перемещений запомина­ются и воспроизводятся в последующих циклах автоматически.

По типу привода различают гидравлические, пневматические, элек­трические, смешанные ПР. Промышленные роботы бывают неподвиж­ными (стационарными) и подвижными. И те, и другие могут быть как напольными, так и подвесными. К подвижным относятся транспорт­ные ПР, обслуживающие линии, участки, комплексы.

В состав ПР входят:

• механизмы захвата и захватные устройства;

• механизмы движения рук по цилиндрической поверхности (рука движется по вертикали и поворачивается) и по сферичес­кой поверхности;

• механизмы перемещения;

• датчики.