§§ Манипуляторы. § Манипуляторы для смены заготовок

Применяются, как правило, в безлюдной технологии в механообрабатывающем производстве, при обработке тел вращения на многооперационных, кругло или внутришлифовальных станках с ЧПУ.

Выполняются в виде манипуляторов с поворотным или рычажным захватом.

В большинстве многооперационных станков используют различные схемы автоматической смены столов-спутников с одно-, двух- или много загрузочными устройствами. Заготовки предварительно устанавливаются, закрепляются на столе-спутнике, а затем переносятся в рабочую позицию, что позволяет сменять заготовки любой сложной формы (например, заготовки корпусных деталей).

Примеры загрузочных устройств

на многооперационных станках с ЧПУ

при обработке деталей сложной формы.

Поперечно-продольная схема.

1 – станок

2 – заготовки

3 – шпиндель с инструментом

4 – транспортер

Поперечная схема

1 – станок

2 – стол-спутник

§ Манипуляторы для смены инструментов

К ним относятся:

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

2) Автооператоры (манипуляторы с захватными механизмами).

3) Зажимные механизмы в шпинделе.

4) Транспортные устройства.

Рассмотрим один из вариантов смены инструмента на примере работы автооператора станка типа «ОЦ» (обрабатывающей центр).

Происходит при остановке шпинделя:

1. Шпиндельная головка поднимается в крайнее верхнее положение – позицию смены. Отработавший инструмент вводится в правый захват автооператора и освобождается от зажима в шпинделе.

2. Включается двигатель автооператора, происходит зажим инструментов в захватах руки, движение руки вдоль оси шпинделя, вследствие чего инструмент вместе с оправкой извлекается из шпинделя и из втулки перегружателя.

3. Происходит поворот руки на 180⁰, инструменты отработавший и вступающий в работу меняются местами.

4. Рука автооператора втягивается в прежнее положение, т.е. новый инструмент вводится в шпиндель, а отработавший – во втулку перегружателя, захваты разжимаются.

5. Инструмент зажимается в шпинделе, головка идет вниз для обработки. Перегружатель относит отработавший инструмент в магазин.

§ Проектирование и расчет манипуляторов

Характерными особенностями расчета манипуляторов являются:

- короткое время цикла работы.

- непостоянство массы и момента инерции исполнительных органов.

- большие динамические нагрузки, колебания и удары в механизмах приводов при разгоне, торможении, реверсе (т.е. при переходных режимах работы).

Приводы манипуляторов – это системы, состоящие из двигателя, передаточного механизма и устройства управления. В качестве двигателей используют гидро и пневмоцилиндры, гидропневмодвигатели с вращательным или касательным движением. К передаточным механизмам относят редукторы, зубчато-реечные, кривошипные, кулачковые и т.д. передачи.

Переходные режимы работы манипуляторов характеризуются законом изменения скорости V их движения за время t.

Наибольшее быстродействие механизма достигается, когда переходный процесс состоит из двух этапов:

- разгон с максимально возможным ускорением до скорости V_max;

- торможение с наибольшим замедлением до полной остановки.

Особенностью манипуляторов является их неуравновешенность из-за переменности масс исполнительных органов, вследствие чего возникает дополнительный момент М_н – момент неуравновешенности.

Схема определения М_н для автооператора механизма смены инструментов с горизонтальной осью вращения.

, где

m₁, m₂ – масса инструментов;

R – расстояние между осями автооператора и инструмента;

φ – угол наклона автооператора;

g – ускорение силы тяжести.

В зависимости от положения автооператора направление действия М_н может меняться.

Характеристики приводов с гидоропневмоцилиндрами выбирают по расчетным значениям параметров исполнительных механизмов манипуляторов: наибольшей скорости V_max и предельной нагрузке F_max.

По этим значениям и выбранному давлению Р определяют диаметр цилиндра:

, где

в – коэффициент типа уплотнений штока цилиндра (1,1÷1,5).

Затем вычисляют расход жидкости:

, где

S – площадь поршня.

По каталогу определяют ближайший типоразмер гидро или пневмоцилиндра.