Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

ЗагрузочнО' разгрузочная позиция

Рис. 212. Структурное построение АЛ

Классификация АЛ. Структура и конструктивное выполнение АЛ определяется ее назначением, принятым оборудованием и конкретны­ ми условиями эксплуатации. АЛ классифицируют по различным при­ знакам.

По типу технологического оборудования АЛ делят на следующие Фуппы: 1. Из АС; 2. Из модернизированных универсальных станков, полуавтоматов и автоматов общего назначения (для обработки валов, дисков, зубчатых колес и т. д.); 3. Из специализированных и специ­ альных станков, изготовленных только для данной АЛ; 4 . Из станков с ЧПУ и транспортной системы с ПУ, которыми управляет единая УП.

По виду транспортнык систем и способу передачи обрабатьгааемых

350

заготовок со станка на станок различают АЛ: 1. Со сквозным транспор­ тированием через рабочую зону (рис. 212, б —г). Используются в основном для обработки корпусных заготовок на АС; 2. С верхним транспортированием (рис. 212, в). Применяются для обработки заго­ товок шестерен, фланцев, валов и других деталей; 3. С боковым (фронтальным) транспортированием (рис. 212, б). Используются при обработке заготовок коленчатых и распределительных валов, гильз, крупных колес; 4. С комбинированным транспортированием (рис. 212, з); 5. С роторным транспортированием, применяемым в роторньос АЛ, в которых процессы обработки и транспортирования заготовок час­ тично или полностью совмещены во времени.

По типу расположения оборудования различают замкнутые (рис. 212,

з) и незамкнутые (рис. 212, а — ж) АЛ. В замкнутых АЛ загрузка заготовок и съем готовых деталей осуществляется в одном месте, что удобно, но доступ к агрегатам затруднен. Поэтому наиболее распрост­ ранены незамкнутые АЛ с прямолинейным, Г-образным, П-образным и другим расположением оборудования.

По структурному построению различают АЛ: 1. С последовательным расположением оборудования (рис. 212, а); 2. С параллельно последо­ вательным расположением (рис. 212, д), когда в участках АЛ работают по несколько станков, выполняющих параллельно одну и ту же опе­ рацию, а участки в АЛ — последовательно.

По виду обрабатываемых заготовок различают АЛ для обработки корпусных заготовок, заготовок тел вращения и т. д.

По возможности переналадки АЛ делят на переналаживаемые и непереналаживаемые. На первых периодически выполняется перена­ ладка оборудования с обработки заготовки одного типа на другой, незначительно отличающихся по размерам и геометрической форме.

Длинные АЛ с целью уменьшения времени простоев разделяют на несколько самостоятельно функционирующих участков (рис. 212, г), между которыми устанавливают накопители. В АЛ высокопроизводи­ тельных станков накопители могут быть установлены после каждого станка (рис. 212, в). Целесообразность установки накопителя и его вместимость определяют на основе технико-экономических расчетов. Накопители сокращают простои АЛ, но увеличивают ее стоимость. Вместимость накопителя обычно выбирают для обеспечения 15—120 мин безотказной работы АЛ, исходя из производительности смежных стан­ ков или участков.

Накопителем может служить специальное устройство в виде мага­ зина, бункера или сама транспортная система 2 (рис. 212, д — ж).

Для упрощения установки и закрепления нежестких заготовок корпусов и других деталей (рис. 213) сложной конфигурации исполь­ зуют специальные приспособления-спутники 2, которые обеспечивают сохранность ориентации расположенных на них заготовок при транс-

351

Рис. 213. Схемы возврата приспособлений спугаиков в АЛ

портировании и обработке, во время которой спутник автоматически фиксируется и закрепляется на рабочих позициях АЛ.

В таких АЛ возврат спутников на рабочую позицию после снятия готовой детали / может выполняться различными способами: 1. В вертикальной плоскости конвейером возврата J (рис. 213, а), располо­ женным над рабочим конвейером 4. Перемещение спутника в верти­ кальной плоскости осуществляется подъемником 6 и опускателем 5. Подача спутника с заготовкой с рабочего конвейера 4 в станок 7 и обратно производится загрузочным устройством; 2. В горизонтальной плоскости сзади станков-конвейерами возврата <?(рис. 213, б), распо­ ложенными на одной высоте с рабочим конвейером 4. Перемещение спутника в вертикальной плоскости осуществляется подъемником 6 и опускателем 5. Подача спутника с заготовкой с рабочего конвейера 4 в станок 7 и обратно производится загрузочным устройством; 3. В горизонтальной плоскости сзади станков-конвейерами возврата ^(рис. 213, б), расположенными на одной высоте с рабочим конвейером 4. Имеются АЛ, в которых конвейер возврата J расположен выше рабочего конвейера. В этом случае передающие конвейеры выполняются на­ клонными. 4. В горизонтальной плоскости конвейерами возврата 3 и устройствами 6 для передачи спутников 2 между конвейерами 3 vi 4 (рис. 213, в). По рабочим позициям АЛ, где возврат разфуженных спутников отсутствует (рис. 213, г).

352

в ряде АЛ, предназначенных для обработки заготовок очень слож­ ной формы (например, коленчатых или эксцентриковых валов), спут­ ники 2 служат только для транспортирования заготовок 1 между станками 7. В этом случае заготовка снимается со спутника и перено­ сится для обработки на станок портальным манипулятором, который перемещает по траверсе 11 каретку 9 с двумя захватами 10 для транс­ портировки заготовок и деталей (рис. 213, в).

Роторные АЛ. По структуре роторные АЛ, используемые в массовом производстве, имеют существенные отличия от АЛ, скомпонованных из АС и других станков, соединенных транспортной системой. Ротор­ ные АЛ комплектуются из роторных автоматов, в которых все техно­ логические операции выполняются в процессе непрерывного транспортного движения обрабатываемой заготовки вместе с инстру­ ментом. Траектория транспортного перемещения изготавливаемой де­ тали по всем станкам обеспечивается транспортными роторами. Высокая производительность роторных АЛ обеспечивается числом позиций роторных автоматов и частотой вращения роторов.

Роторная АЛ (рис. 214) состоит из многошпиндельных роторных станков-автоматов 7, которые связаны между собой транспортными роторами ^, выполняющими посредством клещей загрузку заготовок на первый автомат, их передачу между автоматами выгрузку готовых деталей. В роторном автомате заготовки переносятся толкателями 2 из клещей в патроны 6 рабочих шпинделей. Шпиндели совместно с суппортами 5 и закрепленным на них режущим инструментом смон-

353

Рис. 215. Схемы автоматических загрузочных устройств:

а — устройство для загрузки-выгрузки зубчатых колес на зубофрезерный станок, б— устройство для загрузки-выгрузки колец, втулок на одношпивдельный токарный автомат, в — устройство для загрузки-выгрузки шайб на сверлильный станок, г — двухваликовое устройство для подачи (отвода) колец и других деталей на бесцентровый круглошлифовальный автомат; 1 — фреза, 2 — поворотная рука для обработанных деталей, 3 — поворотная рука для заготовки, 4— заготовка, 5— кассета, 6— деталь, 7—лоток, <?—рука, Р—лоток, 7<?—ползун, /7 — гидроцилиндр, 72 — держатель детали, ]3 — шпиндель станка, J4 — клещи руки, 75 — штырь разжима клещей, 16 — кулачки приводов, 77— конусные валки, 18— регулируемая опора, 19— корыто, 20— механизм горизонтального пере­ мещения валков, 21 — винт вертикального перемещения валков, 22 — рычаг, 23 — приводная цепь

тированы на барабане, который медленно вращается на центральной неподвижной колонне 8. Суппорты получают необходимые перемеще­ ния через тяги от неподвижного копира 7.

Применение АЛ снижает себестоимость изготовления деталей, сокращает число рабочих и занимаемые площади. По сравнению с отдельно работающими АС скомпонованные из них АЛ эффективнее в несколько раз: сокращается объем незавершенного производства. В АЛ для выполнения разнообразных операций по загрузке заготовок, выгрузке готовых деталей, по межоперационному складированию, ориентации и перемещению в процессе изготовления используются различные автоматические загрузочные, ориентирующие, поворотные, транспортные устройства, механизмы контроля, устройства для отвода стружки.

354

Загрузочные устройства АЛ. По месту расположения автоматиче­ ские загрузочные устройства подразделяются на встроенные, являю­ щиеся неотъемлемыми частями автоматов и работающие от общего привода (рис. 215, а), и на расположенные около автоматов и между участками АЛ, работающие от самостоятельного привода (рис. 215, б). По характеру подачи заготовок загрузочные устройства разделяют на устройства непрерывного (рис. 215, г) и циклического действия (рис. 215, в). Они имеют механический, гидравлический или пневматический привод.

Загрузочные устройства осуществляют накопление и вьщачу заго­ товки, полуфабрикатов или изделий в ориентированном положении и состоят из емкости и целевых механизмов: захвата; отсекателя; сбра­ сывателя; привода. В зависимости от метода накопления устройства подразделяют на бункерные, магазинные и штабельные. В бункерных устройствах объекты производства в емкости находятся в неориенти­ рованном положении. Посредством специального механизма они ори­ ентируются и вьщаются из бункерного устройства (рис. 216, а, д — з). В магазинных устройствах объекты производства размещаются в ем­ кости в ориентированном положении в один ряд (рис. 216, б, в), а в штабельных устройствах — в несколько рядов или слоев (рис. 216, в,

г, ж).

Зафузочные устройства по конструкции подразделяют на цепные, фрикционные, трубчатые, дисковые и лотковые. Заготовки могут перемещаться в бункере или магазине под действием цепи, подающего диска, толкателя вращающихся щеток вибрационного механизма и других механизмов, а также под действием сил гравитации (массы). Перемещение заготовок может быть прерывистым и непрерывным.

Транспортные системы АЛ. Системы классифицируются по различ­ ным признакам: 1. По характеру транспортной связи между техноло­ гическим оборудованием АЛ различают транспортные системы синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие). В АЛ из АС для изготовления корпусных деталей наиболее часто используют транспор­ тные системы с жесткой связью технологического оборудования, к которым относятся конвейеры с убирающимися собачками (рис. 217) или поворачивающимися фланцами (рис. 217, б). Для сокращения простоев оборудования в АЛ с жесткой связью применяют конвейеры с управляющими собачками (рис. 217, ё), выполняющими небольшое межоперационное накопление объектов производства между станками. В АЛ с гибкой связью, которые используют в основном для обработки заготовок тел вращения, чаще всего используют транспортные системы

ввиде цепных, роликовых, винтовых, вибрационных конвейеров (рис. 217, в, 3, ж, и, д), подъемников (рис. 217, к, л), лотков (рис. 217, г). При гибкой связи координация перемещений объектов производства

вАЛ отсутствует. 2. По характеру перемещения объектов производства

вАЛ различают транспортные устройства циклического (рис. 217, а,

355

б, е, л) и непрерывного действия (217, а, д, ж, з, и, к), 3. По способу перемещения объектов производства транспортные системы подразде­ ляют на системы с перемещением под действием силы гравитации (рис. 217, г), с принудительным перемещением (рис. 217, а — з, к, л) vi с перемещением смешанным способом. 4. По целевому назначению транспортные системы подразделяют на системы межоперационного и межстаночного обслуживания (рис. 2 17, w, г и др.) и для удаления отходов — стружки (рис. 217, и).

Механизмы изменения ориентации АЛ выполняют поворот заго­ товок на 90*" и 180°. Для изменения ориентации корпусных заготовок используют барабаны для поворота вокруг горизонтальной оси, столы для поворота вокруг наклонной оси. Изменение ориентации заготовок тел вращения происходит при их транспортировании в лотках.

Системы управления АЛ. Выполнение заданного цикла работы отдельных механизмов в автомате отдельных встроенных единиц обо­ рудования в АЛ осуществляется системами автоматического управле­ ния. Заданная последовательность работы оборудования АЛ обеспечивается своевременной подачей однозначных команд привод­ ным и исполнительным органам станков и механизмов. В общем случае система управления АЛ состоит из трех типов устройств, служащих для получения информации, ее преобразования и передачи, использования информации дополнительными механизмами. В систему управления АЛ входит ряд подсистем: блокирования, контроля размеров обраба­ тываемых заготовок, сигнализации и т. д. В задачи системы управления АЛ входит автоматическое нахождение места появления отказа и определение его характера получение информации для управления эксплуатацией оборудования, данных о производительности АЛ, учет и анализ простоев, контроль состояния режущего инструмента.

Для управления АЛ часто используют путевой контроль на основе релейно-контактной аппаратуры. Системы управления АЛ строятся также на основе командоаппаратов -— профаммируемых контроллеров (ПК), представляющих собой малые управляющие машины, выпол­ ненные на элементах вычислительной техники. Выпускаются два вида ПК: 1. Малые ПК-ПКМ, служащие только для управления циклом работы оборудования; 2. Большие ПК-ПКБ, обеспечивающие управ­ ление циклом и организацию технического обслуживания оборудова­ ния.

Систему управления АЛ строят двухуровневой. Нижний уровень организован на базе ПК, а верхний — на базе ЭВМ. Состав управля­ ющего оборудования определяется структурой АЛ. В системе управле­ ний АЛ с жесткой связью на нижнем уровне ПКБ управляет циклом работы АЛ, осуществляет диагностирование оборудования и ряд фун­ кций диспетчирования, а малая ЭВМ верхнего уровня накапливает и обрабатывает статистическую информацию. Такая ЭВМ может быть общей для нескольких систем управления АЛ (рис. 218, а), В системе

358

\эвм\

б)

Рис. 218. Структурные схемы систем управления АЛ:

а — с жесткой связью, б—с гибкой связью; С — станок

управления АЛ с гибкой связью работой каждого станка управляет индивидуальный ПКМ (рис. 218, б). При отказе какого-либо станка или ПКМ АЛ не останавливается, используя для работы межстаночные заделы. ПКМ объединяются посредством ПКБ или малой ЭВМ, которые управляют только техническим обслуживанием АЛ.

Конструкции АЛ. Автоматические линии создают для изготовления деталей крупносерийного и массового производства: корпусов, валов, шестерен и т. д. Создают также комплексы АЛ для изготовления изделий, например шариковых, роликовых и карданных подшипников качения.

АЛ для обработки валов. В таких АЛ технологическое оборудование располагают перпендикулярно или параллельно относительно транс­ портной системы. В первом случае транспортная система обьино проходит сквозь оборудование, а во втором случае располагается перед станками или над ними.

В АЛ для изготовления валов электродвигателей (рис. 219, а) конвейер 2 расположен с передней стороны станков-автоматов (на уровне центра) и перемещает заготовки валов из магазина 1 к фрезер- но-центровальному 3 и далее последовательно к токарным 4—1, накатному <?, шлифовальному Ри шпоночно-фрезерному 10 автоматам,

359