Раздел III Автоматизация загрузки станков и автоматических линий

0. 3.1 Основные понятия и определения

1. 0. Автоматическую загрузку станков и автоматических линий штучными заготовками производят бункерными загрузочными устройствами (БЗУ), накопителями, манипуляторами и промышленными роботами (ПР). БЗУ получили широкое применение для автоматической подачи и ориентации деталей (заготовок) небольших размеров и простой формы с большой программой выпуска, это такие детали как: кольца, втулки, шайбы, болты, гайки и т.д. По характеру подачи и принципу действия БЗУ разделяются на две группы. К первой группе относятся устройства, имеющие механизм захвата и обеспечивающие поштучную или порционную выдачу. Вторая группа – это вибрационные устройства с непрерывной подачей.

БЗУ с поштучной или порционной подачей заготовок различаются способом захвата и подачи заготовок. Основными функциональными элементами конструкции этих БЗУ являются Бункер (Б), механизм захвата (МЗ), магазин-накопитель (МН) и привод (П) (рис.3.1). Кроме основных используются вспомогательные элементы: сбрасыватель, ворошитель, питатель и отсекатель.

Бункер представляет собой емкость для размещения заготовок в неориентированном положении (навалом). Форма бункера, его расположение в БЗУ выбираются такими, чтобы формировалась зона захвата. Зоной захвата называют часть емкости, в которой заготовки взаимодействуют с захватным органом.

На рисунке 3.2 представлены типовые формы бункеров. Обычно бункер неподвижен при работе БЗУ, но встречаются устройства с вращающимися бункерами. Емкость бункера может состоять из двух неравных по объему и связанных между собой частей. Большая часть называется предбункером и предназначается для размещения основного запаса заготовок. В другой части бункера сосредотачивается оптимальное количество заготовок, что увеличивает вероятность их захвата.

Объем бункера V_Б определяется в зависимости от габаритов заготовки и заданного времени бесперебойной работы БЗУ:

Рис. 3.1 Принципиальная схема БЗУ

(3.1)

V_д – объем детали, см³;

Т – время непрерывной работы;

t_ц – время цикла на позиции.

q –коэффициент заполнения объема бункера, зависящий от формы бункера:

q₁ > q₂ > q₃ > q₄

Вместе с тем объем бункера следует проверять по критерию минимума приведенных затрат, так как с увеличением объема бункера с одной стороны уменьшается трудоемкость загрузки, а с другой - увеличивается стоимость бункера, объем незавершенного производства и производственная площадь.

Бункер, если он неподвижен, выполняет также роль корпуса, относительно которого компонуется вся конструкция БЗУ.

Механизм захвата выбирает заготовки из общей массы в бункере, ориентирует их первично и подает в магазин-накопитель. Основным рабочим элементом МЗ является захватный орган, который выполняется в виде крючков, шиберов, пазов на диске (рис. 3.2).

Цилиндрическая Коническая Трапецидальная Трапецидальная с предбункером

Ножевой БЗУ Крючковый БЗУ

Трубчатый БЗУ

Рис.3.2 Типовые формы бункеров

В зависимости от этого получили название и сами БЗУ. Во время работы БЗУ захватный орган совершает вращательное или возвратно-поступательное движение, проходит через зону захвата и поштучно или порционно выдает заготовки в магазин-накопитель. В момент захвата заготовок происходит их первичная ориентация. Вторичная (если в ней есть необходимость) выполняется во время движения захватного органа вне зоны захвата или в дополнительном устройстве.

Основным параметром механизма захвата для всех БЗУ является коэффициент захвата , который представляет собой отношение количества деталей поданное за один оборот или за один двойной ход к теоретически возможному количеству деталей:

(3.2)

Поскольку в каждый момент времени работы БЗУ, количество деталей, их расположение в зоне захвата непостоянны, то коэффициент захвата носит вероятностный параметр. Поэтому производительность БЗУ за каждый интервал времени различная и в течении Рис.3.3

времени изменяется относительно среднего значения, которое принимается за расчетное (рис. 3.3). Из всего сказанного следует, что при расчете БЗУ оперируют средним значением коэффициента захвата:

(3.3),

где Q_т – теоретическая производительность;

• - среднее значение вероятности захвата. Изменяется в интервале 0,3…0,8;

Q_р – расчетная производительность.

На практике Q_р загрузочного устройства должна быть несколько больше цикловой производительности позиции (около 25%). Расчетная производительность БЗУ с захватным органом определяется как произведение:

Q_р =nz (3.4),

где n – частота вращения или число двойных ходов захватного органа.

Основные факторы, влияющие на коэффициент захвата - это скорость перемещения захватного органа и параметр . Скорость определяет время захвата (западания детали); определяет условие захвата (вероятное положение детали).

Конструкция механизма захвата определяет способ западания заготовки в захватный орган, скорость движения – время западания, параметр ld – положение заготовки в момент западания. Опыт эксплуатации разных БЗУ показывает, что скорость движения захватного органа «v» в целом оказывает отрицательное влияние на . Это объясняется инерцией детали при захвате. Поэтому зависимость Q_p= f(v) имеет экстремальный характер (рис. 3.4). При vv_опт производительность постепенно растет, а затем при vv_опт отрицательное влияние  становится доминирующим и производительность резко падает.

Рис. 3.4 График зависимостей  и Q Рис. 3.5 Изменение параметра  от

от скорости захватного органа параметра заготовки ld

Магазин накопитель выполняет две функции: первая транспортная (обеспечивает перемещение от захватного органа до питателя), вторая накопительная, которая позволяет нивелировать неравномерную додачу детали с захватного органа.

Емкость накопителя определяется по формуле:

(3.5)

В БЗУ могут применяться вспомогательные элементы: ворошители, сбрасыватели, отсекатели, питатели (подводят питание). Размер БЗУ с механизмом захвата рассмотрим на примере дисковых БЗУ.