Б.Н.Б.иков
БМ.ПозСтеев
Б.И.Черпаков
ТРАНСПОРТНЫЕ
И ЗАГРУЗОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА
И РОБОТОТЕХНИКА
- ' - > -
\. 7
ДЛЯ ТЕХНИКУМОВ
С.Н.Власов
Б.М.Позднеев
Б.И.Черпаков
ТРАНСПОРТНЫЕ
И ЗАГРУЗОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА
И РОБОТОТЕХНИКА
Допущено Управлением кадров и учебных заведений
Министерства автомобильной промышленности
в качестве учебника для машиностроительных техникумов
по специальности "Монтаж и эксплуатация
металлообрабатывающих станков
и автоматических линий ”
МОСКВА
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1988
ББК 30.605
В58
УДК 621.9,06-229.6-52 658.527(075.3)
Рецензенты инж. А.В. Гученко и Б .Б. Лисица
Власов СЯ. и др.
В58	Транспортные и загрузочные устройства и робототехни-
ка: Учебник для техникумов по специальности "Монтаж и
эксплуатация металлообрабатывающих станков и автомати-
ческих линий" — М.: Машиностроение, 1988. - 144 с.: ил.
ISBN 5-217-00231-Х
Описаны транспортные и загрузочные устройства, применяемые в
станках-автоматах, автоматических линиях, станках с ЧПУ и в гибких
производственных системах; автооператоры; портальные манипуля-
торы и другие загрузочные устройства; конвейеры, накопители бун-
керного и магазинного типов; вспомогательные устройства. Уделено
внимание конструкциям приводов и системам управления, а также
особенностям монтажа, наладки и эксплуатации транспортных и заг-
рузочных устройств. Рассмотрены вопросы применения промышлен-
ных роботов для выполнения транспортных и загрузочных операций и
создания роботизированных технологических комплексов.
2703000000 — 621	_ Св. план для сред. спец.
~038 (01) -88	учеб, заведений 1988
ББК 30.605
ISBN 5-21740231-Х
©Издательство "Машиностроение", 1988
ВВЕДЕНИЕ
На XXVII съезде КПСС взят курс на ускорение научно-технического
прогресса, автоматизацию и механизацию производства, развитие робото-
техники, роторных и роторно-конвейерных линий, гибких производст-
венных систем.
В условиях современного машиностроительного завода характер^
на значительная неравномерность в уровне автоматизации производ-
ства — сочетание сложных автоматических устройств и примитивных руч-
ных операций, на которых значительное число рабочих заняты моно-
тонным и тяжелым физическим трудом. К таким операциям относится
транспортирование материалов и деталей на всех этапах технологическо-
го процесса от склада материалов и комплектующих деталей до склада
готовых изделий, включая установку заготовок на станок. В настоящее
время уделяется большое внимание автоматизации ручных операций.
Сложность связей между предметом обработки, инструментом и
внешней средой определяют трудности автоматизации ручных операций.
Благодаря автоматизации транспортно-загрузочных операций появились
станки-автоматы, автоматические линии, отличающиеся полной автома-
тизацией и большой производительностью при выпуске одинаковых дета-
лей и изделий.
Для удовлетворения требований перехода на выпуск новых изделий
необходимо было отказаться от жесткой кинематической цепи станка.
От производства на всех уровнях потребовалось новое свойство: допус-
кать быстрый переход с обработки одного вида изделия на другой. В
системе управления работой оборудования стали применять ЧПУ на базе
ЭВМ. Появился новый класс переналаживаемого станочного оборудова-
ния : станочные модули и гибкие производственные системы (ГПС). При
выполнении транспорта©-загрузочных операций выделился самостоя-
тельных агрегат — промышленный робот (ПР). Промышленный робот —
перепрограммируемая автоматическая машина, применяемая в произ-
водственном процессе для выполнения двигательных функций, анало-
гичных функциям человека, при перемещении предметов производства
и (или) технологической оснастки.
Использование ПР в машиностроении решает следующие основные
задачи: увеличение производительности труда персонала; замену челове-
ка в первую очередь на опасных, монотонных, физически тяжелых рабо-
3
тах; повышение качества изготовляемых изделий; повышение гибкости
производства для возможности изготовления новой или модернизируе-
мой продукции; уменьшениерасходов материала; уменьшение текучес-
ти кадров обслуживающего персонала. Использование ПР в качестве
основных устройств транспортно-загрузочной системы позволило соз-
дать новый вид ГПС — роботизированный технологический комплекс
(РТК) — автономно действующую совокупность технологических
средств производства, обеспечивающих полностью автоматический цикл
работы внутри комплекса, связь его с входными и выходными потоками
остального производства. РТК не является механическим объединением
автоматического оборудования с ПР, он требует четкой организации про:
изводства. Для хранения и подачи заготовок должны быть созданы спе-
циальные конструкции магазинных или бункерных устройств, приспо-
собленные для работы с захватным устройством ПР. Необходимо ре-
шать и ряд других организационно-технических задач.
Транспортно-загрузочные операции в условиях механического, меха-
носборочного или сборочного цеха машиностроительного завода состоят
из загрузки материалов, заготовок, инструмента, приспособлений и изде-
лий на свободные места склада для хранения и выгрузки их по требо-
ванию; перемещения этих предметов со складов к рабочим местам
(станкам, сборочным позициям) и обратно, а также межоперационное
перемещение заготовок между станками. В современных цехах транс-
портно-загрузочные процессы автоматизируются комплексно, с управ-
лением от ЭВМ, что позволяет транспортные дискретные (прерывные)
технологические процессы приближать к непрерывным.
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНЫЕ И ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
ГЛАВА1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ И ЗАГРУЗОЧНЫХ
УСТРОЙСТВАХ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
СТАНКАХ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ
§ 1.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ГРУЗОВЫХ ПОТОКОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
Грузовые потоки механического (механосборочного) цеха представ-
ляют собой схему движения по цеху материалов, заготовок и собранных
изделий, полуфабрикатов, инструментов и технологической оснастки, от-
ходов производства (стружки и пр.) в соответствии с последовательно-
стью хода производственного процесса. Перемещение грузов осуществ-
ляется различными транспортными средствами. В общем случае транс-
портная система состоит из складов 12 заготовок, обработанных деталей
и собранных изделий (рис. 1), складов 24 полуфабрикатов, инструмен-
тов и технологической оснастки, а также транспортных средств их дос-
тавки и загрузочно-разгрузочных устройств, обеспечивающих связь с тех-
нологическим оборудованием 2,8, 9,13,34.
В качестве транспортных (подъемных) средств применяют узкоко-
лейные и ширококолейные 21 железнодорожные пути, ручные 28 и авто-
матические тележки (робокары), электрокары 26, электропогрузчики
23, мостовые 22 (с верхним управлением) и поворотные краны, подвес-
ные 27 кран-балки (с нижним управлением), цепные подъемники 19,
штабелеры 11 (для обслуживания складов), ленточные 25, роликовые
5, 15, 18, шаговые 1, подвесные 20 конвейеры для перемещения деталей,
конвейеры 3 для удаления стружки, располагаемые в каналах пола цеха,
поворотные устройства (столы) / 7 и тд.
Составными элементами транспортной системы являются загрузоч-
но-разгрузочные устройства (автооператоры), встроенные непосредст-
венно в оборудование или установленные рядом, например промышлен-
ные роботы 6, портальные автооператоры (манипуляторы) 14, агрегаты
загрузки 33 и другие.
Современное производство требует хранения на складах и транспор-
тирования заготовок и обработанных деталей к оборудованию в таре.
Производственная тара различных типоразмеров и конструкций регла-
ментируется ГОСТами. Наибольшее применение для перемещения и хра-
нения штучных грузов, укладываемых посредством прокладок и фикса-
торов (или навалом), находит ящиковая тара с опорами или без опор, с
открывающейся или открытой стенкой, каркасная тара, а также стоечная
тара для крупногабаритных и длинномерных заготовок.
Для хранения заготовок у станков 8 и автоматических линий 2,
13 широко применяют магазины 30 станочных модулей 34. Для
5
Рис. 1. Грузовые потоки автоматизированного механосборочного цеха
ввоза обработанных деталей на склад используют автоматические тележ-
ки,#, перемещаемые по трассам 10 (см. рис. 1). Заготовки, уложенные в
тару 7, со склада 12 доставляются к роликовому конвейру 5 автомати-
ческими тележками 4. Конвейер 5 подводит тару с заготовками к про-
мышленному роботу 6, который загружает заготовку в станок 8 и после ее
обработки снова укладывает в тару 7. Обработанные детали в таре дос-
тавляются на склад 24 тележкой 4.
Также имеют большое распространение подвесные конвейеры 20,
обеспечивающие автоматическую доставку различных грузов по за-
ранее заданному ’’адресу”. В этом случае имеющиеся на подвесном кон-
вейере 20 автоматические стрелки 32 позволяют направлять тележки 16
согласно ’’адресу”, указанному, например, на перфорированной карточ-
ке, по различным трассам или отводить их на запасные пути-накопители,
где хранится небольшой задел заготовок. Подачу заготовок в таре со
склада 12 на ленточный конвейер 25 (или в другое место) подвесным
6
конвейером 20 производят часто с использованием специальной шахты
31, обеспечивающей безопасность работы персонала. Тележка 16 с под-
вешенной (на крюках) тарой 29 подходит к месту назначения и останав-
ливается. Затем тара по направляющим шахты 31 опускается на конвей-
ер 25, где оператор отсоединяет крюки от тары и выводит ее из шахты.
При необходимости в шахту устанавливается свободная тара. В ряде слу-
чаев тара с заготовками, а также крупные детали, уложенные штабеле-
ром 11, доставляются электропогрузчиками 23, имеющими вилы для
захвата.
§ 2.	КЛАССИФИКАЦИЯ ШТУЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ
И СПОСОБОВ ИХ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ
Штучные детали с точки зрения способа их перемещения в лотках
загрузочных устройств, конвейерах и других механизмах делятся на два
класса: катящиеся и некатящиеся. К катящимся относят детали, форма
которых позволяет их перемещение качением, а к некатящиеся — детали,
форма которых позволяет их перемещать только скольжением. Типовые
детали машин и механизмов могут быть разделены на три вида по конст-
руктивному подобию для возможности организации их группой обработ-
ки, а следовательно, необходимости создания для этого типовых транс-
портно-загрузочных устройств. Детали типа диск, кольцо, шестерня, фла-
нец и валик относят к катящимся деталям (изделиям), а корпусные де-
тали — к некатящимся. Катящиеся детали можно перемещать и скольже-
нием, например положив их на торец. При перемещении вала скольжени-
ем необходимо обеспечить его устойчивость на горизонтальной плоскос-
ти. На рис. 2 показаны варианты положения вала при транспортврова-
нии.
В случае неустойчивого положения вала в АЛ используют транспорт-
ные системы' имеющие в своем составе приспособления-спутники, оп-
ределяющие его положение при перемещении.
Транспортное приспособление-спутник для принудительной ориен-
тации деталей типа вал-шестерня и возможные направления его переме-
щений в транспортной системе показаны на рис. 3. В качестве направля-
ющей для перемещения спутника применяют гибкую стальную ленту 1 с
прорезями А для крепления к вертикальным стойкам 6. По направляю-
щей за счет наклона ленты с помощью трех роликов 3 перемещается
транспортное приспособление-спутник 2. На спутнике закреплено захват-
ное устройство 4 для установки заготовки. Подача спутника на опреде-
ленную высоту для дальнейшей загрузки станков заготовками осущест-
вляется с помощью подъемника, выполненного в виде основания, по
которому перемещается плита 5, а также механического или пневмати-
ческого привода.
В случае необходимости принудительной ориентации вала, например
коленчатого, его транспортирование и подачу на рабочую позицию станка
осуществляют строго в определенном положении. После обработки на
станке патрон с валом останавливается в определенном положении,
чтобы разгрузочное устройство могло взять его в ориентированном по-
ложении.
7
Рис, 2. Положение вала при его транспортировании:
а - горизонтальное устойчивое; б - наклонное устойчивое; в - неустойчивое; г -
неустойчивое, требующее принудительной ориентации
Рис. 3. Транспортное приспособление-спутник для деталей типа вал-шестерня
Для транспортирования корпусных деталей, имеющих неустойчи-
вое положение, применяют приспособления-спутники, в которых деталь
не только транспортируется, но и обрабатывается.
Различают три способа транспортирования деталей: гравитацион-
ный — под действием силы тяжести самих деталей; полусамотечный —
под действием силы тяжести транспортируемых деталей и использовании
дополнительных устройств для уменьшения силы трения перемещаемых
деталей, например роликов в лотках, для замены силы трения скольже-
ния трением качения; принудительный — под действием внешней силы.
Полусамотечный способ используют в отдельных транспорных сис-
темах АЛ для небольших некатящихся деталей типа тел вращения, где
применены лотковые системы, в которых транспортируемая деталь
скользит на свободно вращающихся роликах.
Гравитационный способ применяют только для перемещения катя-
щихся деталей и, как правило, на небольшое расстояние. Ограничени-
ем является возрастание скоростей перемещения, при которых возника-
ют забоины и другие дефекты на поверхностях.
§ 3.	ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Автоматическая транспортная система — совокупность взаимосвя-
занных самодейструющих средств для межоперационного транспорти-
рования заготовок и собранных изделий в автоматически действующей
системе машин (станков).
Автоматизированная транспортная система отличается от автома-
8
тической тем, что транспортно-загрузочные операции автоматизированы
частично. Такая транспортная система применяется в поточных линиях,
состоящих из полуавтоматов и автоматов. Транспортная система должна
быть комплексной и иметь связи с цеховым транспортом для доставки
заготовок и вывоза деталей и готовых изделий.
Рассмотрим следующие определения на примере транспортных сис-
тем АЛ (рис. 4).
В синхронных системах станки 1—3 связаны конвейером 4. После
окончания обработки заготовок 7 на всех станках конвейер 4 пере-
мещает детали одновременно на следующие позиции, затем станки сно-
ва включаются б процесс обработки.
В несинхронных системах станки 1-3 связаны конвейерами 4, но
работают независимо друг от друга. Перед каждым из них размещен на-
копитель 5. Обрабатываемые заготовки от каждого станка конвейером 4
транспортируются в этот накопитель и при необходимости поступают из
него к следующему станку. Независимая работа станков и транспортной
системы позволяет в случае выхода из строя одного или нескольких
станков некоторое время не прекращать работу линии.
Транспортные системы АЛ делятся* на два типа: спутниковые и бес-
спутниковые. В спутниковых системах заготовки 7 находятся на приспо-
соблениях 6. После обработки детали снимают со спутников 6 и пос-
ледние возвращаются конвейером возврата. В бесспутниковых системах
заготовки 7 обрабатывают и перемещают без приспособлений — конвей-
ером 4 ,
В зависимости от способа транспортирования системы делят на
сквозные и несквозные.
В сквозных транспортных системах заготовки 7 перемещают непос-
редственно из зоны обработки одного станка в зону обработки следую-
щего межоперационным конвейером. В этом случае транспортная систе-
ма выполняет функции межоперационного перемещения и загрузки. В
несквозных транспортных системах заготовки 7 перемещают в три при-
ема : вначале из зон обработки автооператорами 8 на межоперационный
конвейер 4, затем перемещаются последним на один шаг, после чего заг-
ружаются теми же автооператорами 8 в зоны обработки. В несквозных
транспортных системах, кроме межоперационного конвейера 4, имеются
еще загрузочно-разгрузочные устройства (автооператоры, ПР).
Транспортные системы делят на две разновидности: ветвящиеся и
неветвящиеся. В ветвящихся системах имеются устройства, которые де-
лят поток деталей на несколько или, наоборот, объединяют несколько
потоков в один в зависимости от того, скольким параллельно работаю-
щим станкам нужно подать заготовки. В неветвящихся системах сущест-
вует всегда один поток заготовок и устройства для деления потока от-
сутствуют.
Транспортные системы различают по способу использования сил для
перемещения деталей. В принудительных системах применяют ПР, авто-
операторы и конвейеры (шаговые, ленточные, роторные, цепные, вибра-
ционные, роликовые и др.). В самотечных системах используют силу тя-
жести перемещаемых деталей и приспособлений-спутников. В полусамо-
9
о
Исполнение
Вариант
Рис. 4. Классификация транспортных систем автоматических линий
течных системах — силу тяжести и устройства, уменьшающие силы тре-
ния.
Все исполнения делят на два варианта: прерывные и непрерывные,
т.е. действующие периодически и непрерывно.
В условиях автоматизированного производства между отдельными
станками (операциями) создается межоперационный задел. В зависимое*
ти от конструкции транспортной системы межоперационный задел может
быть активным или пассивным. Активный межоперационный задел — оп-
ределенное число заготовок, полуфабрикатов или изделий, сосредоточен-
ных между операциями (станками), расходование и пополнение кото-
рых обеспечивает независимую работу соседних станков. Пассивный меж-
операционный задел — определенное число заготовок, полуфабрикатов
или изделий, сосредоточенных между операциями (станками), которые
не могут обеспечить независимую работу соседних станков.
Взаимосвязь структурных схем станков и транспортно-загрузочных
устройств. Выбор схемы транспортно-загрузочной системы зависит от
конструкции станков. Анализ различных структурных схем загрузки и
разгрузки применительно к технологическим схемам обработки и ком-
поновками станков показал, что выполнение указанных операций по
быстродействию и возможностям достижения совмещения во времени
при работе оборудования не одинаковы. Целый ряд существующих ком-
поновок позволяет свести вспомогательное время, необходимое на заг-
рузочные операции, до нуля.
Элементарные схемы загрузки и обработки на автоматах, а также
циклограммы их работы при условии равенства отрезков времени на заг-
рузку, разгрузку, обработку и межоперационное транспортирование при-
ведены в табл. 1, а-е.
Обработка на одношпиндельном автомате чередуется с загрузкой и
разгрузкой его (см. табл. 1, а). Время цикла Гц равно сумме отрезков
времени на загрузку, обработку и разгрузку и выражается тремя услов-
ными единицами (Тц = 3), по единице на каждую операцию.
Схема автомата, у которого частично совмещены во времени загруз-
ка, разгрузка и обработка, приведена в табл. 1, б. С этой целью в станке
выделена специальная позиция для загрузки и разгрузки. После обработ-
ки изделия позиции загрузки и обработки меняются путем поворота их
вокруг оси на угол 180°. Таким образом, сокращается время цикла на
одну единицу, т,е. Тц = 2.
Другая схема, в которой загрузка, разгрузка и транспортирование
совмещены во времени, приведена в табл. 1, в. Причем эти действия про-
изводятся в одном направлении, без возвратных движений механизмов.
Эта схема »также позволяет сократить время цикла до двух единиц:
7ц=2.
Время цикла можно значительно сократить, если загрузку, обработ-
ку и разгрузку производить при транспортировании. Этого можно дос-
тичь несколькими путями.
Схема одношпиндельного роторного станка, шпиндель которого
вместе с инструментом совершает непрерывное планетарное движение
вокруг центра, приведена в табл. 1, г. Во время этого движения прово-
11
1. Схемы ком по набок автоматов и циклограммы их.
Загрузка Обработка Разгрузка Транспорта- равание	Гц
12
дятся последовательно загрузка, обработка и разгрузка. Загрузка и раз-
грузка происходят при повороте на угол а с помощью вращающихся
(роторных) устройств. Номинальная производительность 0Т такого стан-
ка зависит от величины части цикла, приходящейся на загрузку и раз-
грузку :
GT=— (1-— ),
т Гр 4	360
где Ф— фонд времени (час, смена и т д.); Гр — время обработки изделия.
Если время на загрузку, обработку и разгрузку будет одинаковым,
то Тц = 3, как и в первом случае. Если же рассмотреть станок, имеющий
несколько шпинделей, например три, чтобы каждый из них проводил
последовательно загрузку, обработку и разгрузку (см. табл. 1, д), то
время на указанные операции будет полностью совмещено с транспорти-
рованием и номинальная производительность станка
ф
2Т=— Ц d-R)
ТР
где i — общее число шпинделей станка; R — число шпинделей, занятых
одновременно загрузкой и разгрузкой на угле а в каждый данный мо-
мент.
Если работа шпинделей Ц по загрузке и разрузке осуществляется на
части дуги окружности, некратной общему числу шпинделей, то номи-
нальная производительность станка
I р	3oU
Таким образом, номинальная производительность станка зависит от
величины угла, на котором происходит загрузка-разгрузка. В этой схеме
станка совмещение времени достигается за счет увеличения числа шпин-
делей, между которыми последовательно распределяются установлен-
ные функции.
Полное совмещение во времени загрузки, обработки, разгрузки и
транспортирования достигается н станках, работающих по схеме, приве-
денной в табл, 1, е. В этих станках заготовка обрабатывается непре-
рывно* в процессе транспортирования изделия. Номинальная производи-
тельность таких станков зависит от времени обработки или допустимой
скорости перемещения детали:
Qt = Ф/ Тр = v/Z/,
гдеу — скорость перемещения деталей; L — длина детали.
При равных условиях число обработанных в единицу времени заго-
товок, отнесенное к одному шпинделю станка, для схем, приведенных в
13
табл. 1,а, г, д, составляет 0,33 условных единицы. Схемы, приведенные в
табл. 1, б, в9 позволяют получить с одного шпинделя 0,5 единиц. Схема,
приведенная в табл. 1, е, обеспечивает наибольшую производительность,
равную одной условной единице.
В станках, схема которых приведена в табл. 1, д, повышение произ-
водительности по сравнению со схемой, приведенной в табл. 1,г, достига-
ется за счет увеличения числа одновременно работающих шпинделей. Чем
больше шпинделей занято обработкой и чем меньше шпинделей занято
загрузкой и разгрузкой, тем производительность станка выше. Эти поло-
жения справедливы, например, для токарных многошпиндельных авто-
матов с периодически поворачивающимся барабаном. В этих станках ис-
пользуют одну позицию для загрузки и разгрузки. Допускают в ряде
случаев выделение двух позиций: одной для загрузки, другой — для раз-
грузки.
Оптимальная конструкция загрузочного устройства обеспечивает,
в первую очередь, выполнение загрузки — разгрузки в минимальное
время.
§ 4.	ТРЕБОВАНИЯ К МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМУ СТАНКУ.
ЗАГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНОМУ УСТРОЙСТВУ. ЗАГОТОВКАМ И
КОМПЛЕКСНОЙ НАЛАДКЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
АВТОМАТИЧЕСКОГО ЦИКЛА
Требования к станку. Металлорежущий станок для автоматизации
загрузки и выгрузки должен иметь автоматическую систему управления
циклом, возможность автоматического управления остановкой и пуском
шпинделя и зажимом-разжимом патрона. Рабочее пространство станка
должно быть таким, чтобы обеспечивался свободный сход стружки,
удаление ее из рабочей зоны должно быть автоматизировано.
Требования к загрузочно-разгрузочному устройству относятся как к
накопителю (бункеру, магазину), передающему детали из емкости в ста-
нок посредством наклонного лотка, диска и пр., так и к автооператору,
имеющему механизмы загрузки и разгрузки.
Чем проще конструкция автоматического загрузочно-разгрузочного
устройства и чем оно меньше выполняет движений за цикл, тем надеж-
нее его работа. Однако это справедливо только для случая загрузки
простейших цилиндрических заготовок, имеющйхгминимальные при-
пуски, например под токарную обработку для случаев, когда стружка не
оказывает существенного влияния на работу устройства.
При использовании заготовок с большими припусками под обработ-
ку и имеющих сливную стружку, простота и дешевизна загрузочно-раз-
грузочного устройства не являются решающими факторами, так как са-
мая удачная и надежная при испытаниях на холостом ходу конструкция
может оказаться в реальных условиях совершенно неработоспособной.
Поэтому загрузочно-разгрузочное устройство необходимо выполнить
так, чтобы оно располагалось вне зоны резания и чтобы его механизмы
входили в зону резания на самое короткое время. Такое устройство не
14
мешает сходу стружки и доступу к инструменту для его замены и подна-
ладки. Деталь должна перемещаться в рабочей зоне принудительно, что-
бы случайная стружка не нарушила цикл загрузки. Охлаждающая жид-
кость и грязь не должны быть помехой для работы путевых переключа-
телей загрузочно-разгрузочного устройства. Иногда после выгрузки го-
товой детали необходимо включить вращение шпинделя для промывки
патрона перед загрузкой очередной заготовки. Конструкция устройства,
выполняющего большое число движений, получается более сложной, до-
рогой, но менее чувствительной к грязи и стружке, а следовательно, и
более надежной. Загрузочное устройство должно иметь предохранитель-
ное звено, исключающее его поломку.
Несовмещенное время цикла работы загрузочно-разгрузочного уст-
ройства должно быть меньше времени рабочего хода, станка, в против-
ном случае устройство будет ограничивать производительность старка, и
применение его окажется экономически нецелесообразным.
Требования к системе управления. Для управления загрузочно-раз-
грузочными устройствами применяют централизованную или путевую
систему.
Если загрузочно-разгрузочное устройство имеет механический при-
вод, то он должен управляться от кулачков распределительного вала
станка. Тем самым будет обеспечена синхронизация движений рабочих
органов устройства и станка. Все рабочие органы устройства должны
иметь блокировки, отключающие вращение распределительного вала
станка в случае встречи рабочим органом препятствия, которым может
оказаться, например, заклинившаяся деталь. Блокировочное устройство
должно быть выполнено так, чтобы при остановке механизма его привод
мог продолжать действовать до окончания цикла обработки и отвода
суппортов и лишь после этого поступала команда на выключение враще-
ния распределительного вала. Если загрузочно-разгрузочное устройство
имеет гидравлический или пневматический привод, то в этом случае не-
обходимо зависимое последовательное управление движениями узлов
устройства, контролируемое по пути, при котором один механизм, вы-
полнив движение, дает комонду на начало движения другому механиз-
му. Первый импульс на начало работы устройства дается путевым перек-
лючателем станка в конце рабочего хода. Если устройство закончило
свою работу и его элементы вернулись в исходное положение, соответст-
вующий путевой переключатель дает команду на включение вращения
шпинделя на загрузочной позиции. Если загрузочно-разгрузочное уст-
ройство к этому моменту не закончило свою работу, его элементы не
вернулись в исходное положение или вообще не функционировали,
то шпиндель в загрузочной позиции не включается.
Следует избегать применения смешанной системы управления уст-
ройством (частично централизованного и частично путевого), так как в
этом случае требуются дополнительные блокировки. Загрузочно-раз-
грузочное устройство должно иметь автоматический и наладочный ре-
жимы работы.
Требования к заготовкам. При автоматизации загрузки и выгрузки
к заготовкам предъявляют повышенные требования. На заготовках дол-
15
жны быть предусмотрены базы для зажима захватом (захватами) загру-
зочно-разгрузочного устройства, заготовки не должны иметь заусенцев,
так как они мешают движению по лоткам накопителя и магазина и мо-
гут нарушить работу устройства. Литые заготовки и поковки в резуль-
тате изнашивания моделей или штампов часто имеют отклонения разме-
ров, превышающие допускаемые. При загрузке таких заготовок надеж-
ность работы устройства резко снижается, работа становится невозмож-
ной.
Требовашш к наладке. Выбор загрузочной позиции автомата и тех-
нологический процесс определяют конструкцию загрузочно-разгрузочно-
го устройства. В качестве загрузочной принимается наиболее защищен-
ная от стружки позиция. Например, для многошпиндельных токарных
автоматов выбирают верхнюю, а при двойной индексации — две верхние
позиции с передней стороны станка. Такой выбор несколько снижает
технологические возможности станка, так как не используется верхний
поперечный суппорт, но зато резко повышается надежность станка в
результате того, что стружка не мешает работе устройств. Если все же
в качестве загрузочной позиции выбирается боковая, то необходимо в
позиции над ней выполнять переходы с малым количеством снимаемой
стружки (например, развертывание, накатывание, раскатывание, нареза-
ние резьбы и тд.) или переходы с образованием стружки в конце рабо-
чего хода, после окончания цикла работы устройства (например, снятие
фасок и тл.),
§ 5.	ТРАНСПОРТНО-ЗАГРУЗОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
И УСТРОЙСТВА СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Особенности загрузочно-разгрузочных устройств автоматов. Загру-
зочно-разгрузочные устройства являются целевыми механизмами, влия-
ющими на компоновку и конструкцию автомата.
В зависимости от расположения запаса заготовок в емкости загру-
зочно-разгрузочные устройства разделяют на три типа: магазинные, шта-
бельные и бункерные. В магазинном устройстве (рис. 5, а) заготовки в
емкости располагаются в один ряд, вразрядку (с промежутками) или
вплотную; в штабельном (рис. 5, б) — в несколько рядов, враскладку
(в один слой или в накат, т.е. в несколько слоев); в бункерном (рис. 5,
в) — беспорядочно, навалом или россыпью, т.-е. тонким слоем.
Простейшие магазинные загрузочные устройства состоят из одних
лотков, в которых заготовки перемещаются самотеком, непосредствен-
но в зону обработки. В более сложное магазинное загрузочное устройст-
во входит еще рабочий орган 2 с захватным устройством, действующим
синхронно с другими исполнительными органами и имеющим привод 5.
Рабочий орган служит для захватывания заготовки из выходного от-
верстия лотка и подачи ее в зону обработки станка. В лотках применяют
механизмы, замедляющие движение заготовок или отсекающие неболь-
шие порции, чтобы исключить удары. Для увеличения надежности дейст-
вия магазинных загрузочных устройств в них (в емкости) вводятся
16
Рис. 5. Основные типы загрузочно-разгрузоч-
ных устройств
транспортирующие устройства, переме-
щающие заготовки в нужном направле-
нии принудительно (пружиной, грузом
или каким-либо другим способом).
В штабельных загрузочных устрой-
ствах заготовки в емкости размещают-
ся в несколько рядов. Такой способ
размещения качественно выше, чем раз-
мещение в один ряд. Однако возникно-
вение чрезмерного давления верхних
рядов деталей на нижние ведет к образованию ’’сводов”, что затрудняет
выдачу заготовок и усложняет устранение зависания их в емкости.
Бункерные загрузочные устройства имеют разнообразные по конст-
рукции емкости и снабжаются специальными захватными и ориентирую-
щими устройствами, которые выбираю^ заготовки, лежащие навалом, и
подают их в ориентированном положении в транспортное устройство,
например лоток. Этот тип устройств является наиболее совершенным,
автоматизированным, но не может применяться во всех случаях; препя-
тствиями для его применения являются громоздкость конструкции,
хрупкость заготовок, а также их склонность к сцеплению и образованию
сводов. Кроме того, загрузочно-разгрузочные устройства подразделяют:
по месту встройки — непосредственно встроенные в оборудование (явля-
ются неотъемлемыми его частями и работают от общего привода) и рас-
положенные около оборудования, имеющие свой привод; по характеру
подачи заготовок в оборудование — обеспечивающее непрерывную или
прерывистую их подачу.
Особенности построения транспортных систем АЛ. Транспортная
система АЛ состоит из конвейеров, подъемников, загрузочно-разгрузоч-
ных устройств и накопителей, а также при необходимости конвейеров
возврата приспособлений-спутников.
Рассмотрим элементы транспортной системы АЛ в соответствии с
их классификацией (см. рис. 4). Наиболее целесообразны при эксплу-
атации АЛ несинхронные транспортные связи, в которых имеется задел
полуфабрикатов на конвейерах и.лотковых системах, благодаря чему
обеспечивается одновременное питание группы параллельно работаю-
щих станков, применения на участках различного числа технологическо-
го оборудования, не требующего соблюдения кратности такту, отсут-
ствие необходимости соблюдать определенный такт всеми объектами
линии, возможность разрывов между участками, обслуживаемыми от-
дельными конвейерами. АЛ для обработки заготовок в приспособлени-
ях-спутниках (рис. 6), как правило, имеют вспомогательные конвейеры
3 возврата спутников 4:1) на уровне рабочего конвейера 2, относитель-
17
но которого расположены станки 1 (рис. 6, а); 2) выше конвейера 2
(сбоку от станков), на который спутники 4 подаются подъемником 5
(рис. 6,0; 3) ниже рабочего конвейера 2 (рис. 6, в). Возврат спутников
производят по рабочим позициям (рис. 6, г), совмещая перемещения
заготовки с обработкой.
Транспортирование в отдельных транспортных устройствах АЛ,
например накопителях, подъемниках, конвейерах, производится;, с дожа-
тием (рис. 7, а) — каждая заготовка транспортируется до конечного
пункта, и поэтому, в случае необходимости, все заготовки могут быть
выбраны из транспортных агрегатов; проталкиванием (рис. 7,0 — каж-
дая поступающая заготовка проталкивает в транспортный агрегат все на-
ходящиеся в нем заготовки, их выдача из транспортного* агрегата воз-
можна при поступлении очередной. В последнем случае заготовки на всей
трассе являются пассивным заделом, который нельзя выбрать автомати-
чески, но без которого агрегат не может действовать.
В АЛ используют начальный (для первичной загрузки заготовок) и
конечный (для приема готовой продукции) накопители. В несинхронных
АЛ накопители устанавливают между отдельными станками или участ-
ками. Отсутствие начального и конечного автоматических накопителей
требует привлечения к обслуживанию операторов, а также применения
организационной оснастки: стеллажей, тележек, электротали, оборотной
тары и т д.
В АЛ применяют два типа накопителей: последовательные и тупико-
18
Рис. 7. Способы транспортирования
деталей
Рис. 8. Накопители
вне. В последовательных накопителях (рис. 8, а) заготовки направляют-
ся от места приема 1 в проходную емкость 2, из которой последователь-
но поступают на место выдачи 3. В тупиковых “накопителях (рис. 8, б)
заготовки накапливаются в емкости 2 или прямо поступают с места при-
ема 1 к месту выдачи 3. Из тупикового накопителя заготовки расходу-
ются в обратном порядке (а не в порядке их поступления). Такие нако-
пители не позволяют организовать последовательную обработку загото-
вок с учетом партии (номера плавки, штамповки и тд.) или послеопера-
ционных температурных деформаций. В тупиковых накопителях часть
заготовок залеживается. Это может вызвать необходимость их пересор-
тировки или перекладывания вручную. Поэтому проходные накопители
более удобны в эксплуатации, чем тупиковые.
Комплексная автоматизация транспортных операций в цехе обеспе-
чивает автоматически действующие связи между отдельными линиями и
сборочным конвейером.
На рис. 9, а показана транспортная система линии для обработки ва-
лов. В зоне загрузки на конвейере 3 установлено подъемно-поворотное
устройство 2, которое снимает заготовку с цехового конвейера 1 и ук-
ладывает на конвейер 3 АЛ. Необходимость комплексных решений тран-
спортных систем приводит в ряде случаев к достаточно сложным, но эко-
номически оправданным конструкциям. В транспортной системе связи
двух АЛ, расположенных по обе стороны цехового проезда (рис. 9,6),
полуфабрикаты после обработки на АЛ 1 подаются подъемником 2
вверх, далее конвейером 3 над проезжей частью дороги в механизм опус-
кания 4Л затем на распределительную позицию 5 другой АЛ.
Для удобства эксплуатации не рекомендуется заглублять устройства
транспортной системы ниже уровня пола (за исключением конвейеров
для стружки). Конвейеры для удаления стружки обычно имеются при
каждом станке. Должна быть также общая транспортная система отвода
стружки линии или цеха в целом.
При большом объеме стружки в цеховую транспортную систему мо-
жет входить оборудование для ее переработки и брикетирования.
19
Рис. 9. Элементы цеховой транспортной системы:
а — загрузка автоматической линии заготовками с подвес-
ного конвейера; б - межлинейный транспорт
§ 6.	ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ЗАГРУЗОЧНЫХ СИСТЕМ
ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МОДУЛЕЙ
Гибкий производственный модуль (ГПМ) — единица технологичес-
кого оборудования, оснащенная автоматизированным устройством прог-
раммного управления и средствами автоматизации технологического
процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократ-
ные циклы и имеющая возможность встраивания в систему более высо-
кого уровня. В общем случае ГПМ состоит из станка с ЧПУ, транспортно-
накопительной системы, инструментального блока и устройства их авто-
матической смены, устройства автоматического контроля размеров об-
рабатываемых заготовок, системы контроля размеров режущего инст-
румента, системы опознавания заготовок, системы контроля за процес-
сом резания, механизма автоматической смены элементов зажимных
приспособлений. В каждом конкретном случае модуль имеет только не-
которые из перечисленных средств автоматизации.
В качестве примера на рис. 10 показан токарный ГПМ, выполненный
на базе двухшпиндельного станка с ЧПУ 4. Станок имеет механизирован-
ные приводы зажимных патронов, ограждения и соответствующие дат-
чики для получения необходимых сигналов о состоянии оборудования,
наличия заготовок и тд. Для загрузки-разгрузки обрабатываемых заго-
товок в модуль входит специальное устройство. Это ПР с четырьмя ма-
нипуляторами 2, обеспечивающий прием с транспортно-накопительной
системы 6 одновременно двух заготовок и снятие с двух шпинделей со-
ответственно двух обработанных изделий. Кроме того, наличие четырех
загрузочных манипуляторов, каждая пара которых имеет различные зах-
ватные устройства, позволяет кантовать заготовки, перебазировать их на
вспомогательном поворотном столе 5, где одновременно заготовки
контролируются. Это позволяет свести к минимуму потери вспомога-
тельного времени при снятии изделия и установке заготовки. Наличие
инструментального магазина 3 и устройства автоматической смены ин-
струмента 2 обеспечивает работу модуля в течение значительного интер-
вала времени (в идеале это две смены) без участия обслуживающего
персонала.
При изнашивании или поломке инструмента ПР одним захватным
устройством извлекает его из суппорта, а другим берет новый инстру-
мент из магазина 3, вращающегося вокруг вертикальной оси, и устанав-
ливает в суппорт, После смены инструмента он подводится к щупу дат-
чика касания для контроля положения режущих кромок, после чего
вводится коррекция в программу обработки следующей заготовки, тем
самым обеспечивается контроль размеров режущего инструмента.
Фрезерно-сверлильно-расточные многоцелевые станки входят в ГПМ
и позволяют создавать ГПС для обработки корпусных деталей с мини-
мальным числом обслуживающего персонала. Оснащение ГПМ магазина-
ми с приспособлениями-спутниками позволяет обрабатывать в рабочем
цикле разнообразные корпусные детали сложной формы без участия об-
служивающего персонала. На рис. 11, а показан сверлильно-фрезерно-
расточный многоцелевой станок 1 с ЧПУ, оснащенный транспортно-нако-
21
Рис. 10. Токарный модуль
6
пительной системой 9 приспособлений-спутников (рис. 11,6) на восемь
позиций, имеющих коды, и инструментальным магазином 4, Связь до-
полнительного инструментального магазина станка с основным 2 осу-
ществляется с помощью автооператора 3.
Транспортно-накопительная система ГПМ представляет собой цепной
конвейер 8 с двумя перегрузочными позициями: на позиции 7 - движе-
S)
Рис. 11. Сверлильно-фрезерно-расточный модуль
а - общий вид; б - приспособление-спутник
23
ние с загрузочной позиции непосредственно на цепной конвейер 5,на по-
зиции 6 — с цепного конвейера на рабочий стол 5 станка. В модуль вхо-
дит конвейер 10 для отвода стружки и тележка 11 для ее сбора и пере-
дачи на цеховой сборочный пункт,
Большое распространение получили приставочные транспортные сис-
темы типа тактового стола, используемые в качестве устройств для пере-
мещения приспособлений-спутников с деталями или непосредственно де-
талей (как правило, типа тел вращения).
Особенности построения транспортно-загрузочных систем гибких ав-
томатизированных участков. Гибкий автоматизированный участок
(ГАУ) — ГПС, состоящая из нескольких гибких производственных моду-
лей, объединенных автоматизированной системой управления, функцио-
нирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена
возможность изменения последовательности использования технологи-
ческого оборудования.
В условиях ГАУ особое значение приобретает транспортно-загрузоч-
ная и накопительная системы. На рис. 12 показана схема ГАУ для изго-
товления деталей и сборки гидравлических обратных клапанов, включа-
ющий механический и сборочный участки. В механический участок вхо-
дят многоцелевой 3 и токарный 1 станки, ПР 2 с шестью степенями под-
вижности, оснащенный сменными захватными устройствами для загруз-
ки заготовок и выгрузки готовых деталей. Кроме того, ПР настраивает
на размер кулачки патрона токарного станка и после обработки заготов-
ки с двух сторон (без промежуточного складирования) устанавливает ее
на стандартное многоместное транспортное приспособление-спутник.
После обработки на многоцелевом станке детали очищают от струж-
ки и устанавливают на приспособление-спутник. Затем приспособление-
24
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 ца приспособление-спутник.
Между механическим и сборочным участками курсирует тележка 4 с
индуктивным управлением, она перемещается по трассе 10. Всей систе-
мой управляют несколько микроЭВМ, связанных с общей ЭВМ цеха.
В ГАУ применяют как конвейерные системы, так и автономно уп-
равляемые тележки. При увеличении серийности производства стремят-
ся использовать конвейерные транспортные системы, а при уменьше-
нии - автономные тележки.
Почти во всех ГАУ для обработки корпусных деталей заготовки
устанавливают на приспособления-спутники.
Спутниковая транспортная система обеспечивает выполнение следу-
ющих функций: загрузки-разгрузки с конвейера; загрузки-разгрузки
ГПМ или станков с ЧПУ, накопителя.
В транспортных системах применяют автоматические тележки, в том
числе рельсовые (для деталей больших размеров) и безрельсовые. Та-
кие тележки управляются от ЭВМ и перемещаются по заданному марш-
руту между ГПМ вдоль уложенных в полу проводов.
Составными элементами ГАУ являются автоматизированные склады
(см. рис. 12) для хранения заготовок, инструментов, многошпиндель-
ных головок и тд.
ГЛАВА!!
ЗАГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Классификация загрузочно-разгрузочных устройств, особенности и
технические требования, предъявляемые к ним, были приведены в гл. 1.
В общем виде загрузочно-разгрузочные устройства включают ем-
кость для накопления заготовок в виде бункера или магазина, захват-
но-ориентирующий механизм, руку с захватным устройством, кантова-
тель, ворошитель (при необходимости), отсекатель, приводной и переда-
ющий механизмы.
Бункер предназначен для накопления заготовок в неориентирован-
ном положении (навалом).
Магазин служит для накопления заготовок в ориентированном по-
ложении. Во многих случаях функцию магазина выполняет прямой или
спиральный наклонный лоток.
Захватно-ориентирующий механизм осуществляет захват заготовки
25
из бункера, ее ориентацию и подачу в станок. При использовании в заг-
рузочном устройстве магазина захватно-ориентирующий механизм от-
сутствует, В этом случае заготовки поступают к станку по лотку или с
помощью промежуточного механизма.
Рука — механизм, служащий для подачи заготовки (заготовок) из
бункера или магазина в зажимное приспособление (приспособления)
станка, снятия обработанной детали (деталей) и передачи в отводящее
устройство.
Кантователь — механизм для поворота заготовки в процессе транс-
портирования, при обработке ее на станке.
Отсекатель — механизм для поштучного отделения заготовок (дета-
лей) от общего потока.
На рис. 13 показаны типовые механизмы загрузочных устройств. В
бункере, представленном на рис. 13, а, захват заготовок 2, уложенных
навалом в чаше 2 и подача их в лоток 5 (в ориентированном положении)
осуществляется вращающимся конусным дном 3 с шипами 4. В бунке-
рах, приведенных на рис. 13, б, в, захват заготовок 1 из чаши 2 и выдача
в лоток 5 производятся посредством замкнутой ленты 7 с выступающи-
ми стержнями 6 или диском 8 с отверстиями, куда падают заготовки 1
Накопление заготовок 1 в ориентированном положении (стопкой) в ма-
газине (рис. 13, е) происходит в кассете 10, а выдача в рабочую зону
РЗ — шиберным питателем 11. Накопление и перемещение заготовок 1 в
РЗ в прямом 5 (рис. 13, г) и спиральном 9 (рис. 13, д) наклонных лот-
ках происходят самотеком. Передача заготовок 1 из лотка 5 в РЗ осуще-
ствляется шиберным 11 (рис. 13, ж) или дисковым 12 (рис. 13, з) пита-
телями. Передача заготовок из подводящего лотка 13 (рис. 13, и) к пат-
ронам 17 станка и обратно к лотку 14 осуществляется рукой с захват-
ным устройством 16, совершающей возвратно-качательное движение в
сочетании с возвратно-поступательным движением вдоль оси 15. Для пе-
редачи заготовок 1 из загрузочной позиции ЗП вРЗв выгрузки обрабо-
танных деталей (рис. 13, к) служит рука с двумя захватными устрой-
ствами 18 и 19. Такие загрузочные устройства применяются в порталь-
ных автооператорах (см. ниже). Перемещение заготовки 1 из лотка 23 в
лоток 24 выполняется кантователем в виде поворотной руки 22 (рис. 13,
л) с приемником для закатывания (выкатывания) заготовки, совер-
шающей возвратно-качательное движение от гидроцилиндра 20 через ре-
ечную передачу 21. В анкерных (рис. 13,л<, и) и кулачковых (рис. 13,о)
отсекателях работа заключается в поочередном действии двух штифтов
25 (или кулачков 26), из которых один выпускает очередную заготовку
1, выкатывающуюся из лотка 5, а другой — задерживает все остальные.
Дисковые отсекатели (рис. 13, п, р) представляют собой диски 27 с
выемками для заготовок 1. При повороте диска на некоторый угол он
захватывает заготовку и подает ее в лоток 5, одновременно удерживая
остальные. Вращение диска может быть непрерывным (см. рис. 13, п)
или периодическим (см. рис. 13, р) при помощи храпового меха-
низма 28.
Требования к точности работы загрузочно-разгрузочных устройств.
При загрузке деталей (типа вал, фланец) в зажимное приспособление
26
Рис. 13. Типовые механизмы загрузочных устройств
27
станка загрузочное устройство должно обеспечить точную, установку
(позиционирование) заготовки в приспособлении.
Точность позиционирования оценивается отклонением, мм, центра
рабочего органа с захватными устройствами от заданного положения при
многократном повторении устройством рабочего цикла. Точность пози-
ционирования заготовки при этом зависит 01 размерных отклонений ее
положений на промежуточных операциях, а также от погрешностей ра-
боты загрузочного устройства. Таким образом, допустимая погрешность
установки заготовки 6 определяется суммой составляющих погрешнос-
тей:
6 = 6 ц + 53 + Sfi + 6^,
где 6Н ~ погрешность позиционирования, связанная с нежесткостью от-
дельных движущихся узлов загрузочного устройства и зависящая от их
размера и величины инерционных сил (дйя загрузочных устройств, ра-
ботающих по жестким упорам, погрешность позиционирования состав-
ляет ± 0,2 мм); 53 — погрешность положения заготовки в захватном уст-
ройстве; захватные устройства, действующие от самостоятельных при-
водов, обеспечивают более точную и надежную фиксацию заготовки
(63 %0). При использовании для зажима пружины (резины) точность по-
зиционирования заготовки уменьшается, особенно при больших силах
инерции и сложных траекториях движения заготовки при загрузке в ста-
нок. Погрешность положения заготовки 6П на промежуточных позициях
зависит от конструкции подводящих устройств.
В самотечных или полусамотечных лотках стабильное положение пе-
ред загрузкой в станок занимают только обработанные заготовки. Заго-
товки и частично обработанные заготовки с большими допусками на раз-
меры и с высоким параметром шероховатости поверхности занимают на
промежуточных позициях нестабильное положение.
Неконцентричность базы заготовки 6К относительно поверхности
захвата зависит от вида заготовки и способа ее обработки. Наименьшая
погрешность по этому параметру обеспечивается при возможности зажи-
ма заготовки по обработанной базовой поверхности на всех операциях
технологического процесса.
§ 2. ЗАГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Ниже приведены некоторые (типовые) конструкции загрузочно-раз-
грузочных устройств (автооператоров), используемые в металлорежу-
щих станках-автоматах, автоматических линиях и в ГПС. Захватные уст-
ройства автооператоров описаны в гл. IX.
Автооператоры, встроенные в станки-автоматы. Автооператор пос-
ледовательного действия /рис. 14) для многошпиндельного горизонталь-
ного токарного автомата 1 может автоматически кантовать заготовку 2.
Устройство имеет магазин с подводящим лотком 3 и отсекателем 11,
28
кантователем 8 и отводящим лотком 7, Кантователь может поворачи-
ваться на оси 4 (на 180°) с помощью гидроцилиндра 5 и реечной переда-
чи 6. Ниже магазина размещен-орган, состоящий из оси 14. руки76 с за-
хватными устройствами 10.»фиксирующими заготовку 2. который
приводится в действие гидронцлиндром 15. Руке 16 сообщается возврат-
но-поступательное перемещенье от гидроцилиндра 17 и вращательное —
от гидроцилиндра 19 через реечную передачу 18. После поворота шпин-
дельного блока 12 автомата на загрузочные позиции становятся патроны
13 с готовой деталью — позиция V, с полуфабрикатом (заготовкой,
обработанной с одной стороны) — позиция VI. При перемещении питате-
ля вперед разжимаются патроны автомата 1 и заготовки 2 оказываются
зажатыми в захватных устройствах 10 руки 16. Рука отходит назад,
вынимая детали из патронов, поворачивается к кантователю и снова
движется вперед, при этом готовая деталь входит в открытую полость А
кантователя 8. а полуфабрикат — в закрытую полость Б. Подпружинен-
ные собачки 9. имеющиеся на лицевой стенке кантователя, при отходе
Рис. 14. Автооператор для многошпиндельного токарного автомата
29
питателя снимают с захватных устройств полуфабрикат и готовую
деталь, которая выкатывается из кантователя в отводящий лоток 7.
Кантователь поворачивается на 180°, нажимая на выступ отсекателя 11.
и очередная заготовка из лотка 3 вкатывается в полость А. Далее пита-
тель движется по циклу: вперед-назад, к кантователю, поворот к
станку, вперед—назад, в результате чего заготовка оказывается в
позиции VI, полуфабрикат — в позиции V.
Загрузка заготовок колец на внутришлифовальный автомат проис-
ходит через лоток 6 автооператора (рис. 15, а). При перемещении толка-
теля 13 вверх, с помощью реечной передачи 2 и гидроцилиндра 7, проис-
ходят поворот руки 12 из положения А в верхнее положение Б и выг-
рузка обработанного кольца 10 в отводящий лоток 3. В конце подъема
руки толкатель 13 поворачивает рычаг 4 с регулируемым клиновым упо-
ром 7 (из положения В в положение Г), который отсекает очередную за-
готовку 5 от остальных. Заготовка перемещается вперед и задерживает-
ся на эксцентриковом пальце в. При возвращении толкателя 13, руки 12
и рычага 4 в исходное положение заготовка 5 соскальзывает с пальца 8.
по качающейся планке 9 поступает в руку 12, далее на радиальные опоры
11 базирующего устройства автомата, затем прижимается торцом к маг-
нитному патрону шпинделя.
Загрузку-выгрузку заготовок (деталей) на зубофрезерном (зубо-
долбежном) станке осуществляют с помощью автооператора с двумя ру-
ками 2, 3 на осях 4. которые расположены вертикально (рис. 15,6). За-
готовка 5 из кассеты 6 передается на зажимное устройство 8 станка 9 ру-
кой 2 с захватными устройствами. После нарезания зубьев фрезой 1
обработанная деталь 7 рукой 3 переносится в кассету 6. Необходимые
30
повороты и возвратно-поступательные вертикальные перемещения рук
осуществляются с помощью гидравлического привода.
Устройство для автоматической загрузки прутков (труб) на токар-
но-отрезной автомат 5 показано на рис. 16. Подобную конструкцию заг-
рузочного устройства применяют также на многошпиндельных прутко-
вых токарных автоматах и труборезных станках. Устройство состоит из
наклонного стеллажа 2 с винтом 1 для регулирования угла наклона (в
пределах 5 ... 25°), дискового механизма 7 поштучной выдачи прутка 39
конвейера с приводными роликами 8 9 механизма 14 подачи прутка в ра-
бочую зону автомата 5 для разрезания и командоаппарата б, обеспечи-
вающего наладку автомата на обработку прутков различной длины. Под
действием силы тяжести пруток 3 скатывается к механизму 7 поштуч-
ной выдачи, где захватывается выемкой 16 (одной из четырех) ,предус-
/2
Рис. 16. Устройство для автоматической загрузки прутков
31
мотренной на образующей дисков» и при повороте механизма на 90° от
привода 18 переносится на приводные ролики 8 конвейера. При враще*
нии роликов (от привода 17) пруток .перемещается в горизонтальном
направлении к механизму подачи 13 (до упора с рычагом путевого
переключателя 11). Далее включаются само центрирующиеся тиски 10
механизма подачи 13, которые зажимают пруток и посредством подвиж-
ной каретки 14 перемещают пруток в рабочую зону автомата. Управле-
ние циклом работы устройства производится путевыми переключателя-
ми 4, 9, 11, 12, 15, подающими команды: для поворота дисков с прут-
ком механизма 7 на 90° - переключатель 4*, для включения конвейера с
приводными роликами 8 (подачи прутка в механизм 13), а также на
загрузку нового прутка в тот момент, когда конец предыдущего прутка
разомкнет его контакты, — переключатель 9; на зажим прутка тисками
10 и перемещение каретки 14 на отрезку — переключатель 11. Крайние
положения хода каретки фиксируются переключателями 12,15.
Автооператоры, расположенные отдельно от станков-автоматов. В
автоматических линиях с поперечным (при необходимости и с продоль-
ным) расположением станков широко применяют портальные автоопе-
раторы. Агрегатно-модульный принцип построения указанных автоопе-
раторов, в зависимости от заданного технологического процесса и типа
станков, определяет компоновку различных их модификаций, обеспечи-
вающих загрузку заготовок и выгрузку деталей в любых направлениях,
при движении рабочих органов автооператора с двумя — пятью степеня-
ми свободы с различными циклами работы. Время автоматической сме-
ны детали занимает 5—15 с. Точность установки заготовки на станок
± 0,25 мм.
На рис. 17 показаны наиболее распространенные модификации пор-
тальных автооператоров, предназначенных для перемещения разнообраз-
ных по форме и размерам валов, фланцев, колец и пр. Расположение
рабочих органов относительно портала каретки автооператора может
быть симметричным (рис. 17, а), а также консольным (рис. 17, б-г).
Число рабочих органов в автооператоре может быть:один (рис. 17, б),
два (см. рис. 17, а, в, г) и три, а также одна пара (см. рис. 17, а, в, г) и
две пары. Автооператор состоит из портала 4 со стойками 2, по которому
перемещается каретка 8 (с помощью гидромотора и реечной передачи 6),
рук для загрузки 9 и разгрузки 5, имеющих захватные устройства 3 для
зажима-разжима детали 1. Вертикальное перемещение рук, изменение уг-
ла наклона загружающего органа (см. рис. 17, а, г), поворот руки относи-
тельно оси (см. рис. 17,4 б, в) осуществляются с помощью гидроцилиндров,
встроенных в автооператор. В системе предусмотрен предохранительный
механизм для удержания детали при падении давления в сети, а также
механизм, фиксирующий поршень в верхнем положении. Подача масла
к гидроцилиндрам автооператора производится от гидростанции 10 по
гибким шлангам, закрепленным в подводящей цепи 7. Заданный цикл
работы управляется электрическим устройством (по программе). Име-
ются портальные автооператоры с электромеханическим приводом.
На рис. 18 показаны руки 9, 11 автооператора, укрепленные на ка-
32
ретке 1. Рука 9 расположена относительно вертикальной плоскости под
углом 7° и служит для удаления обработанной детали 20 из зоны обра-
ботки и передачи (при перемещении каретки 1 по порталу) на конвейер.
Рука 11 наклонена относительно оси руки 9 под углом 30° и предназна-
чена для загрузки станка заготовкой 19. При подаче масла под давле-
нием в полость А в гидроцилиндре 3 перемещаются вниз поршень 4 и
упор 5, воздействующий на вал 6, благодаря чему сжимается пружина
8 и захватные устройства 10, поворачиваясь на осях 18, раскрываются. В
дальнейшем перемещается в нижнее положение шток 7 с ‘раскрытыми
захватными устройствами (полость В при этом открыта для слива
масла). При пуске масла в полость В вначале упор 5 немного отходит от
торца вала 6, пружина 8 разжимается и захватные устройства 10 зажима-
ют заготовку 19. Управление перемещениями рук 9, 11 (вниз — вверх)
Рис. 17. Портальные автооператоры
2 Зак. 1459
33
происходит посредством путевых переключателей 12,13 от кулачков 14,
17 через рычаги 15, 16 (до упора гайки 2 в торец Т). Различные конст-
рукции захватных устройств к автооператорам и роботам описаны в
разделе II,
На рир. 19, а показан пример использования портального автоопера-
тора для загрузки заготовок и выгрузки обработанных деталей с фрон-
тального одношпиндельного токарного автомата, когда его рабочая зо-
на сверху открыта и руки 1, 2 автооператора могут непосредственно под-
34
Рис. 19. Примеры использования портального автооператора на одношпиндельном
(а) и многошпиндельном (б) токарных автоматах
ходить к шпинделю 3 автомата. В случае» если рабочая зона многошпин-
дельного токарного автомата закрыта сверху траверсой 7 (рис. 19, б),
портальный автооператор располагают перед автоматом, при этом пере-
дача заготовки из захватных устройств 4 рук 1, 2 автооператора в шпин-
дель 6 автомата осуществляется посредством дополнительной поворот-
ной руки 5, установленной на автомате.
Последовательность отдельных элементов цикла совместной работы
портального автооператора, станка и конвейера для перемещения заго-
товок и обработанных деталей на последующие операции показана на
циклограмме (табл. 2). Длительность цикла работы портального авто-
оператора (как и любого другого загрузочного устройства) Т3у склады-
вается из времени несовмещенных элементов цикла работы устройства
Тн, используемых на загрузочные операции, и времени совмещенных эле-
ментов цикла работы устройства Тс, используемых на транспортные опе-
рации: Т3у = Тн + Тс. Во избежание простоев станка необходимо, чтобы
Тс < 7Ьсн> *де ТЬсн - основное (машинное) время обработки детали.
Для работы портального автооператора по циклограмме необходи-
мо, чтобы (табл. 2)
тн = t\ + '2 + 'з + '4 + 's + 'б + '7 + h + h + 'io + 'i i,
Tc = '13 + '14 + '15 + '16 + ' 1 7 + '18 + '19 + '2 0 + '21 •
2*
35
2. Циклограмма работы портального автооператора
Исходное положение!:
Каретка 6 на траверсе 4
находится над станкам 1.
Рука 7 разгружена.
Рука 8 загружена заготовкой 9.
Механизм	Элемент цикла	Время, с																						
		1	2	3	❖	5	6	7	8	9	10	11	12	13		to	15	16	17	18	19	20	21	22
Станок 1	Включение станка																		$2					
																								
	Выключение станка																							
Патрон 2 станка	Зажат									tt	>													
	Разжат			t																				
Каретка 6 портального манипулято- ра	Подвод к станку 1																					Jf	Ь	
	Подвод к конвейеру 11												ti											
	Ввод заготовки 9 в патрон 2								J															
	Вывод детали 3 из патрона 2				J																			
Руки 7,8 манипуля- тора	Подъем руки 7						Ъ											tf6						
	Опускание руки 7		tz													tl4								
	Подъем руки 8											Tn									I	ao		
	Опускание руки 8							t?											t					
Захватные устройства 5 рук 7,8	Зажимл детали 3			"7	5																			
	Разжим детали 3																4							
	Зажим заготовки 9																				tf9			
	Разжим заготовки 9										tio													
Конвейер 11	Перемещение спу- тника Юна шаг																		tf7					
Продолжительность цикла работы портального автооператора (как и
другого загрузочного устройства) с одним рабочим органом (см.
табл. 2) больше цикла работы автооператора с двумя рабочими органа-
ми на дополнительное несовмещенное время, затрачиваемое на повтор-
ные перемещения рабочего органа в горизонтальном и вертикальном нап-
Рис. 20. Примеры загрузки заготовок в станки автоматических линий непосредст-
венно конвейерами (без загрузочных устройств)
37
равнениях и срабатывание его захватных устройств, из-за этого увеличи-
ваются простои станка.
В автоматических линиях с поперечным расположением станков и
сквозным перемещением деталей через рабочую зону обычно загрузоч-
ные устройства отсутствуют. Их функцию выполняют конвейеры.
На рис. 20, а показана схема загрузки заготовки 5, установленной в
приспособлении-спутнике 2, на станки 4. Перемещение спутников по нак-
лонным направляющим 1 в рабочие зоны станков до упора в убирающи-
еся отсекатели 5 происходит под действием силы тяжести спутников с
захватными устройствами. Необходимое вертикальное перемещение
спутников осуществляет подъемник 6. Заготовки вала 11 загружают на
станок 10 принудительно с помощью шагового конвейера (рис. 20,6), в
котором штанги 9 с призмами 8, для удержания заготовок, совершают
продольное перемещение (вперед - назад) от привода 13 и вертикальное
(вверх - вниз) с помощью подъемников 7. При работе конвейера заго-
товки последовательно перекладываются по неподвижным призмам 12.
На рис. 20, в загрузка заготовки корпусной детали 75 в приспособление
14 осуществляется штангой 7 7 конвейера с убирающимися собачками 16.
§ 3. ЗАГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ГПС
Для загрузки-выгрузки деталей, обрабатываемых в приспособле-
ниях-спутниках, используется агрегат, показанный на рис. 21, а. Он сос-
тоит из основания 72 с направляющими 6 (в верхней части), по которым "
перемещается каретка, состоящая из двух секций 9, 77 и прокладки 10.
На каждой секции каретки предусмотрены две пары направляющих ро-
ликовых планок 5 для размещения одного или двух спутников 7.Пере-
мещение каретки по основанию осуществляется от привода 7, а спутника
по секциям 9, 77 каретки — от привода 8. Спутник передается в рабочую
зону агрегатного станка 3 с помощью кронштейна 2 с промежуточными
направляющими роликовыми планками 4. Пуск устройства в работу
происходит от пульта 16. Подача спутника (с обрабатываемой заготов-
кой) с загрузочного устройства на рабочий стол станка 3 и обратно прои-
сходит посредством цепи 14 с захватным устройством 75 (рис. 21, 6),
приводимой в движение звездочкой 13, вращаемой от привода 8 (элект-
родвигателя с червячным редуктором). Цепь 14 может работать в тяну-
щем и толкающем режимах. В начале работы агрегата на первой секции
77 каретки установлен один спутник 7 (с заготовкой), вторая секция 9 с
парой направляющих планок 5 свободна.
По окончании обработки цепь 14 перемещается вперед и захватным
устройством 75 при обратном ходе перемещает спутник с обработанной
деталью на секцию 9. Далее каретка с секцией 9 движется по основанию
72 вправо, а напротив цепи 14 располагается спутник 7 с заготовкой. При
движении цепи вперед спутник с заготовкой устанавливается на стол
многоцелевого станка 3. Затем цикл работы агрегата повторяется. Заг-
рузка спутников с заготовками на агрегат и выгрузка могут осуществ-
ляться вручную, конвейером или автоматической транспортной тележкой.
38
Рис. 21. Агрегат для загрузки-выгрузки Рис. 22. Штабелер для загрузки (раз-
спутников	грузки) тары с заготовками в стел-
лаж
В ГПС широко применяют штабелер для загрузки (разгрузки) мно-
гоярусного стеллажа для хранения тары с заготовками или приспособ-
лений-спутников, а также для подачи последних к станкам. Штабелер сос-
тоит из корпуса 10 (рис. 22) рамной конструкции, каретки 6 с телеско-
пическим столом 7 и выдвижной платформой 8 9 на которую устанавли-
вается тара 5 или спутник. На верхней части 1 корпуса расположены при-
воды для перемещения штабелера на приводных роликах по рельсовому
пути 3, смонтированному в верхней части стеллажа 2, а также для верти-
кального перемещения каретки 6 по направляющим корпуса 10. В ниж-
ней части штабелер опирается роликами на двутавр 4, закрепленный у ос-
нования стеллажа. На выдвижной платформе 8 телескопического стола
предусмотрены направляющие планки 9 для фиксирования тары 5 и
удержания ее при перемещении штабелера. Работа штабелера рассмотре-
на в гл. IV.
Для передачи различного инструмента, закрепленного на оправках, с
двухрядного магазина-накопителя к загрузочному устройству многоце-
левого станка 25 с ЧПУ и обратно в ГПС применяют специальные авто-
операторы, одна из конструкций которых показана на рис. 23. Авто-
оператор состоит из платформы 23 с роликами 4 для перемещения по
направляющим Г9 стола 9, смонтированного на двух стойках 21, 24,
на котором размещена каретка 10 для загрузки-выгрузки оправок 15 с
инструментом 14. На каретке 10 предусмотрены два захватных уст-
ройства 12,18, перемещаемых в горизонтальной плоскости (вперед — на-
зад) с помощью гидроцилиндров 11/19. Каретка с захватными устрой-
ствами может поворачиваться относительно вертикальной оси на 180° с
39
помощью гидроцилиндра 8 и реечной передачи 7, а также подниматься и
опускаться с помощью гидро цилиндра 22,
Платформе 23 сообщает движение по направляющим 1 (вперед —
назад) электродвигатель 6 через редуктор 5 и колесо 2, находящееся в
зацеплении с длинной рейкой 5, привинченной к направляющим. Работа
гидро цилиндров 8,11,19, 22 осуществляется от гидростанции 20,
Автооператор размещается между полками 16 магазина, на которых
в гнездах 13 размещены оправки 15 с инструментом. Автооператор мо-
жет выполнять различные циклы автоматической работы по командам от
ЭВМ. Так, например, цикл ’’Взять инструмент из инструментального
гнезда” первого, ряда магазина происходит в следующей последователь-
ности: автооператор перемещается по заданному ’’адресу’” на исходную
позицию и останавливается; выдвигается захватное устройство 12 и
своей прорезью 17 входит между лысками, сделанными на цилиндричес-
40
кой части оправки 75; захватное устройство (с кареткой 10) поднимает-
ся и зажимает оправку с инструментом; захватное устройство с оправ-
кой и инструментом возвращается в исходное положение; автооператор
перемещается к месту назначения. При необходимости каретка 10 может
повернуться на 180° для переноса инструмента с одного ряда стеллажа
на другой.
ГЛ АВ А III
КОНВЕЙЕРЫ, ПОДЪЕМНИКИ
§ 1.	КОНВЕЙЕРЫ
Конвейером называют машину для непрерывного транспортирова-
ния изделий. Отличительной особенностью многих конструкций конвейе-
ров, наряду с выполнением функций по перемещению заготовок, явля-
ется возможность образования небольших межоперационных заделов,
обеспечивающих независимую работу сложных станков в составе АЛ.
Имеются конструкции конвейеров, которые при транспортировании
производят распределение заготовок на несколько потоков (см. ниже) .
Транспортные средства бывают стационарные, т.е. неподвижно уста-
новленные на полу цеха, и подвижные. К первому виду относят различ-
ные конвейеры, ко второму — различные тележки (электрокары, само-
ходные тележки, работающие по автоматическому циклу, и др.) .
По способу транспортирования конвейеры делят на непрерывного и
прерывистого (дискретного) действия.
Конвейеры непрерывного действия. Наиболее распространены лен-
точные (рис. 24, а) и цепные (рис. 24, б) конвейеры. Грузонесущим и
тяговым органом для перемещения заготовок 3 в таких конвейерах слу-
жит лента 4 (обычно металлическая) или втулочно-роликовая цепь 7, ко-
торые натянуты на барабаны 7 или звездочки 6, смонтированные в кор-
пусе 5. Для предотвращения их провисания предусмотрены направляю-
щие планки 2, Такие конвейеры применяют для относительно легких
заготовок 5, допускающих изнашивание поверхности из-за проскаль-
зывания ленты (цепи) под заготовками. Кроме того, конвейеры с металли-
ческой лентой используют для транспортирования стружки (см. гл. VI) .
Роликовые конвейеры состоят из роликов 2, укрепленных на осях в
корпусе 5 (рис. 24, в) .Роликам сообщается вращение от привода 7 через
замкнутую цепь 6 и звездочки 4, закрепленные на осях роликов. Пере-
мещение заготовок 3 или приспособлений-спутников происходит под
действием сил трения, возникающих между образующей роликов и заго-
товками, что позволяет подавать их с подпором. Ролики посажены на оси
с небольшим натягом через фрикционные втулки, запрессованные в ро-
лики, что позволяет им проскальзывать в момент нахождения под оста-
новленными заготовками.
Конвейер^распределитель состоит из корпуса 2, внутри которого на
41
звездочках 7 натянута замкнутая цепь 8 с консольно укрепленными (че-
рез шаг) пальцами 4, перемещающими детали 3 (кольца, фланцы) по
направляющей 5 (рис. 24, г). Заготовки подаются в конвейер через ме-
ханизм приема 1 (с отсекателем), а выдаются через механизмы выдачи
6. Такой конвейер применяют для распределения катящихся заготовок
между параллельно действующими станками.
Двухвалковые конвейеры используют для перемещения с подпо-
ром цилиндрических заготовок 3 (рис. 24, д) ,например, колец, втулок,
дисков. При перемещении заготовки вращаются, что позволяет приме-
нить указанные конвейеры для загрузки — выгрузки бесцентровых
круглошлифовальных станков. Валковые конвейеры имеют разные
исполнения в зависимости от формы валков 5. Наиболее распространен-
ной конструкцией является конвейер с коническими валками, с углом
конуса при вершине до 2°. Вращение двум валкам, укрепленным в
корпусе 4, сообщается от привода 1 через цепную передачу 2 и звездочки
6, установленные на осях валков.
Винтовые конвейеры- используют для перемещения заготовок попе-
рек и вдоль оси. В первом случае (рис. 24, е) спирали 4 винтов 5,нахо-
дящихся в корыте 6, расположены так, чтобы заготовка 3 лежала между
ними без перекоса. Винтам сообщается синхронное вращение от при-
вода 7 через цепную передачу 1 и звездочки 2. Для перемещения загото-
вок вдоль оси винты установлены таким образом, чтобы выступы одно-
го винта свободно входили бы во впадины другого. В этом случае заго-
товка перемещается по наружной поверхности спиралей между вин-
тами.
42
Вибрационные конвейеры используют в тех случаях, когда затрудни-
тельно перемещать заготовки 3 другими способами (например, из-за их
сцепляемости). Основным недостатком указанных конвейеров является
возможность вибрации соседних металлорежущих станков. Конвейер
состоит из лотка 2 (рис. 24,ж), пружин 1 и основания 6, Лоток получает
движение от электромагнитного вибратора 4 (или от эксцентрикового
механизма) с упругим звеном 5.
Пневматический полусамотечный конвейер (рис. 24, з). Перемеще-
ние заготовок 3 в корпусе 4 конвейера, расположенного наклонно под
углом, меньшим угла трения, осуществляется сжатым воздухом (давле-
ние 0,01-0,02 МПа), подаваемым через отверстия 5 или 2, просверлен-
ные под углом на опорной 4, а иногда и на боковых 1 поверхностях. За-
готовки двигаются в корпусе под действием струй сжатого воздуха,
образующих воздушную прослойку толщиной 0,01—0,02 мм между за-
готовками и поверхностью 4.
Лотковые самотечные конвейеры предназначены для гравитационно-
го перемещения заготовок качением по роликам или скольжением по
наклонной (в большей части прямой) поверхности длиной 2—5 м и более
(рис. 24, и, к). Угол наклона конвейеров устанавливается в зависимости
от способа перемещения заготовок, их массы и материала. При переме-
щении деталей качением а = 5 ... 10° (рис. 24, и), а при скатывании по
роликам а = 3 ... 5° (рис. 24, к). Для каждой конкретной заготовки и
способа ее перемещения производится подбор угла наклона конвейера с
учетом допустимой скорости соударения деталей, при которой на повер-
хности их (при ударах) не образуются дефекты в виде забоин, вмятин и
пр. (см. § 4). Конвейер для перемещения заготовок 4 качением состоит
из опорной 3 и двух боковых 2 стенок (рис. 24, и). Для предотвращения
самопроизвольного выпадания заготовок 4 (особенно при большом
угле наклона) предусмотрена предохранительная полоса 1. В конвейе-
рах для перемещения заготовок 4 по свободно, вращающимся роликам
6 (рис. 25, к) последние устанавливают на осях 8, укрепленных в боко-
вых стенках 2, которые между собой жестко соединяют стяжками 7. В
качестве ролика используют шарикоподшипник или два шарикоподшип-
ника, запрессованные во втулку. Для уменьшения скорости перемещения
заготовок в лотковых конвейерах применяют амортизаторы 5 (см.гл. V) ,
свисающие ремни, а также разные конструкции спусков (см. § 4).
Конвейеры прерывистого действия. Шаговые конвейеры наиболее
распространены и бывают двух типов: с убирающимися собачками
(рис. 25,а) или поворачивающимися захватными устройствами (рис.25,б).
У первого типа конвейеров заготовки 3 (спутники) перемещают по нап-
равляющим 2 захваты в виде подпружиненных храповых собачек 4, ук-
репленных на осях в штанге 1, совершающей возвратно-поступательное
движение с помощью гидравлического цилиндра 5. При движении штанги
вперед собачки упираются в заготовки и перемещают их на шаг. При
обратном ходе собачки утапливаются в штангу и проходят под заготов-
кой, не передвигая ее. Основным недостатком конвейера является за-
сорение стружкой храповых собачек.
У второго типа конвейеров (см. рис. 25, б) заготовки 3 перемещают по
43
Рис. 25* Конвейеры прерывистого действия
направляющим 2 захватные устройства в виде флажков 4, укрепленных
неподвижно на круглой штанге 7, совершающей последовательно возв-
ратно поступательное и вращательное движения с помощью гидравличес-
ких цилиндров 5 и 7 и рычага 6, При движении штанги вперед флажки
упираются в заготовки и перемещают их на шаг. Затем штанга поворачи-
вается на угол (при котором флажки не задевают детали) и возвращают-
ся в исходное положение. Далее флажки опускаются, и цикл повторяется.
Вероятность засорения стружкой флажков в этом конвейере меньше.
Перекладывающие планочные конвейеры обычно применяют для пе-
ремещения заготовок 3, для которых не допускается повреждение обра-
ботанной поверхности при скольжении по направляющим 2 (рис, 25, в) .
Заготовки движутся по направляющим последовательным перекладыва-
нием посредством планки 7, совершающей движение от вращающихся
эксцентриков 4 по сложному циклу: подъем, движение вперед, опуска-
ние, движение назад.
Пилообразные конвейеры применяют для перемещения заготовок
типа вал поперек оси. Конвейер одинарного действия (рис. 25,г) состоит
из двух неподвижных пилообразных реек 2, между которыми размеще-
ны две подвижные рейки 7, перемещаемые вверх — вниз от кулачкового
(кривошипного) механизма 4. В результате этого движения подвижные
рейки перебрасывают заготовки 3 через вершины неподвижных реек.
Для увеличения, производительности в конвейерах двойного действия
44
(рис. 25, д) подвижные рейки 1 смещены относительно неподвижных 2
на полшага. Принцип работы конвейера аналогичен предыдущему. Де-
тали скатываются по наклонной части реек под действием силы тяжести.
Гребенчатые конвейеры предназначены для перемещения заготовок
с заплечиками, типа шатун, (рис. 25, е) и имеют две направляющие 7,
между которыми размещена гребенка 2, совершающая движение вверх —
вниз (с амплитудой 8—10 мм) с помощью приводного механизма 4. В
процессе перемещения шатун 3 заплечиками большой головки опирает-
ся на гладкие направляющие 7, а нижней частью малой головки — на зуб-
цы гребенки при наклоне шатуна на угол 6—10° от вертикальной плос-
кости по ходу движения. При подъеме гребенки шатун смещается боль-
шой головкой по направляющим в сторону наклона, а при опускании
гребенки он смещается малой головкой в ту же сторону; в результате
шатуны перемещаются вперед.
Шаговый конвейер -накопитель с управляемыми собачками. Рассмот-
ренные выше шаговые конвейеры (см. рис. 25, а, б) не обеспечивают
использование запаса заготовок, поэтому они не могут быть накопи-
телями. Конвейер с управляемыми собачками, помимо перемещения
деталей, выполняет функцию их накопления. Он включает две направ-
ляющие 3, по которым движутся детали 7 (рис. .25, ж) с помощью
двойной штанги 7 с собачками 77 (действующими от гидроцилиндра 9),
размещаемой между направляющими. На одной из направляющих 3 на
осях 14 установлены поворотные рычаги 5 контроля наличия заготовки
7. При отсутствии заготовки короткий конец рычага поднимается, а
длинный опускается.
Собачки на штанге закреплены на осях 10, Над одной штангой ус-
тановлены планки 4, каждая из которых шарнирно, через ось 6, связана с
собачкой 77, а также со штангой 7 через звено 13, несущее ролик £.Та-
кое соединение образует систему параллелограммов, обеспечивающих
управление положением собачек. При движении штанги 7 влево крайняя
левая планка 4, наталкиваясь на неподвижный упор 2 на направляющей
3, поворачивает все звенья 13 и собачки 77 (по часовой стрелке) в
нерабочее положение. При перемещении штанги вправо ролик 8 звена 13
одного из параллелограммов наталкивается на опущенный длинный
конец рычага 5 на свободной позиции II. В результате этого при даль-
нейшем передвижении штанги происходит поворот звена 13 и собачки 77
данного параллелограмма, а также (через планки 4) звеньев и собачек
последующих параллелограммов против часовой стрелки. Собачки
принимают рабочее положение, опираясь на упоры 72 (см. рис. 25, ж,
штриховая линия) . Штанга, двигаясь вперед, захватывает на позиции I
собачками заготовки 7, расположенные до позиции II, и перемещают их
па шаг. Если позиция II окажется занятой, то постепенно весь конвейер
заполнится заготовками. При освобождении позиции II все заготовки на
конвейере передвинутся на шаг.
Для перемещения деталей с окончательно обработанной опорной по-
верхностью применяют также проходной конвейер-накопитель с управ-
ляемыми подъемными собачками, в котором детали транспортируются
перекладыванием.
45
§ 2.	СИСТЕМЫ КОНВЕЙЕРОВ
ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
Рассмотренные выше конвейеры при использовании в АЛ соединяют
в транспортные системы, состоящие из нескольких конвейеров и (при
необходимости) подъемников, лотков и загрузочных устройств для на-
копления заготовок и выполнения различных транспортных и загрузоч-
но-разгрузочных операций.
Транспортная система роликовых конвейеров для перемещения и на-
копления крупногабаритных колец подшипников (рис. 26,а) состоит из
двухъярусных продольного А и поперечного Б конвейеров для пере-
мещения на торцах колец крупных подшипников 7 (гильз, поршней дви-
гателей и тл.). Особенностью системы является возможность распреде-
ления заготовок по станкам 4 в технологической последовательности.
Подача заготовок* к загрузочному устройству 3 станка 4 происходит по
нижнему ярусу 6 поперечного конвейера Б, а отвод обработанных дета-
Рис. 26. Система роликовых конвейеров для перемещения и накопления крупно-
габаритных колец подшипников
46
6	в 1	8
Рис. 27. Система пилообразных и шаговых конвейеров для перемещения и накоп-
ления валиков
лей — по верхнему ярусу 5. Вращение роликов 2 конвейера Л осуществ-
ляется с помощью звездочек 10 (рис. 26, б), посаженных на оси 12.
Звездочки всех роликов связаны через замкнутую втулочно-роликовую
цепь 9, приводную звездочку, редуктор 1 с электродвигателем. Движе-
ние цепи 15 роликов поперечного конвейера Б получает от цепи 9 про-
дольного конвейера А посредством пары конических зубчатых колес 14,
смонтированных в корпусе конвейера. Необходимый переход заготовок
(деталей) с продольного конвейера на поперечный и обратно происходит
с помощью вращающихся коротких роликов 13, находящихся в местах
стыка поперечных и продольных конвейеров. Перпендикулярное распо-
ложение коротких роликов 13 к длинным 2 обеспечивает поворот
заготовок на 90° (см. рис. 26, б) . При заполнении заготовками нижнего
яруса поперечного конвейера Б первого станка следующие заготовки
перемещаются роликами 2 по продольному конвейеру ко второму
станку. Вращение ролику 2 передается от оси 12 силой трения через
втулки 11, изготовленные из фрикционного материала. При заполнении
работающего конвейера заготовками и их остановке (на упоре) проис-
ходит проскальзывание роликов 2 на осях, что предохраняет поверхность
заготовок от повреждений. Ширина каналов конвейеров может изме-
няться в зависимости от диаметра заготовок перемещением ограничите-
ля 8. Аналогичная система применяется для перемещения гильз, поршней
и др. В этом случае перемещение заготовок между конвейерами А и Б
осуществляется пневматическими толкателями.
47
Рис. 28. Система роликовых конвейеров для перемещения и накопления заготовок
или спутников
Транспортная система пилообразных и шаговых конвейеров для
перемещения и накопления валиков показана на рис. 27. Система состо-
ит из двух разделителей потока I, И валиков 7, подаваемых на них шаго-
вым конвейером 10. Пилообразный конвейер имеет две неподвижные 7
и две подвижные 6 пилообразные рейки, которым сообщается возврат-
но-поступательное движение от гидроцилиндра 9 (или механического
привода) через рычаги 2, 4 и тяги 3. Во время хода подвижных реек 6
вверх - вниз валики 7 перемещаются (от центра к краю конвейера) за
счет их переноса через вершины неподвижных реек 7 и дальнейшего ска-
тывания по наклонной части зубьев. С пилообразных конвейеров валики
забираются шаговыми конвейерами 5, 8.
Транспортная система роликовых конвейеров для перемещения и
накопления заготовок, применяемая в ГПС, состоит из одноярусных
(рис. 28) роликовых конвейеров для перемещения корпусных загото-
вок 7 или заготовок, неудобных для транспортирования,установленных
в приспособлениях-спутниках 13. Система состоит из центрального кон-
вейера 72 замкнутого типа, П-образных конвейеров 3 у каждого станка 5
и П-образного конвейера 10, служащего для загрузки-разгрузки спутни-
ков 13. Передача спутников с продольных ветвей конвейера на попереч-
ные и обратно осуществляется поворотными приемно-передающими уст-
ройствами 7 с помощью вращающихся роликов 2 (от привода). Передача
спутников с конвейеров 3 на поворотный стол 4 станков 5 и обратно вы-
полняется загрузочными устройствами 6, расположенными напротив
48
1
станков. Загрузка спутников на конвейер и разгрузка их предусматри-
вается соответственно на позициях 9 и 11. Остановка спутников на кон-
вейере в требуемом положении осуществляется отсекателями 8 (упора-
ми) , которые включаются при подходе спутника к позиции останова по
команде от. ЭВМ. Считывание кодов спутников для адресбвания их по
станкам происходит специальными устройствами, находящимися около
отсекателей 8.
Подвижные транспортные устройства. Для выполнения транспорт-
ных и загрузочно-разгрузочных операций со спутниками с заготовками в
процессе их обработки в ГПС широко используют автоматические само-
ходные транспортные тележки. Тележка (рис. 29) состоит из сварной ра-
мы 11 с двумя осями (в нижней части), несущими две пары ходовых
колес 12. С торцов рамы смонтированы подвижные бамперы 8 для авто-
матического включения системы торможения и остановки тележки в
случае наезда ее на посторонние предметы или людей. Приводом тележ-
ки является электродвигатель постоянного тока с редуктором 13, переда-
ющим движение на колеса 12. На раме установлен также механизм фик-
сации 10 тележки, состоящий из электродвигателя с редуктором, осуще-
ствляющего через винтовую пару перемещение фиксаторов в отверстие
колодок, установленных в местах останова тележки. При обратном вра-
щении вала электродвигателя происходит расфиксация тележки.
В верхней части рамы смонтирована плита 2 с роликовыми направля-
ющими планками 5 для базирования спутника 1 и защелка 4 для предот-
вращения смещения спутника при движении тележки. Для перемещения
спутника с направляющих планок 5 на агрегат загрузки или на ячейку
оперативного накопителя и обратно предусмотрен привод 6, работа ко-
торого рассмотрена выше (см. рис. 21). Электропитание к электрообо-
рудованию тележки подводится посредством кабелейесущей цепи 3. Не-
49
обходимые наладочные движения тележки (по элементам цикла рабо-
ты) осуществляются с пульта управления 7. Перемещение тележки по
трассе происходит по рельсам 14, смонтированным в полу цеха. Имеются
конструкции самоходных тележек, в которых траектория задается кабе-
лем, проложенным в полу цеха в канавке, залитой эпоксидной смолой. В
этом случае создается замкнутый контур переменного тока с магнитным
полем, обеспечивающим индуктивное управление тележки. Используют
также самоходные тележки, управляемые лазерным лучом (см. гл. VII).
§ 3.	ПОДЪЕМНИКИ
Подъемником называют машину для вертикального транспортиро-
вания изделий. По способу транспортирования подъемники разделяют на
подъемники непрерывного и прерывистого действия.
Подъемники непрерывного действия. Цепные подъемники для
колец, фланцев (рис. 30,а) изготовляются в различных исполнениях: од-
но- и многоканальные, с приемом и выдачей деталей в одном и разных
направлениях, без распределения (сбора) деталей на несколько потоков
и с распределением (сбором) , без мойки деталей и с мойкой и др. Подъ-
емники собирают из унифицированных узлов и могут переналаживать
по высоте и диаметру на другой тип детали в определенном диапазоне.
Подъемник включает корпус 2, в котором на валах установлены
звездочки 4, 77, несущие замкнутую втулочно-роликовую цепь 8, с прик-
репленными (через шаг) поводками 9 для удержания деталей 10. Верх-
ней звездочке 4 сообщается вращение от привода 6 через цепную переда-
чу. В корпусе предусмотрены направляющие 7, образующие канал для
перемещения деталей. Поступают детали в подъемник (под действием
силы тяжести) через наклонный лоток приема 7, а выходят по наклон-
ному лотку выдачи 5 при наталкивании детали на скошенную сторону
копира 3, закрепленного в корпусе.
Цепные подъемники (для поршней, гильз, колец и т.п., перемещае-
мых на торцах (рис. 30, б) для удержания деталей 6 имеют крестообраз-
ные люльки 2, подвешенные через оси 77 к двум цепям 7, натянутым на
звездочки 8, 12, которые смонтированы в корпусе 7. Поступление дета-
ли 6 происходит по наклонному лотку 4 с роликами, с которого деталь
толкателем 5 (поочередно) заталкивается на приемную полку 3 корпуса
7, имеющую крестообразную прорезь для прохода люльки 2. При выходе
деталей из подъемника каждая люлька проходит через крестообразную
прорезь, сделанную в наклонном лотке 10, установленном на корпусе в
верхней части. При опускании люльки через лоток деталь остается на ро-
ликах 9 и под действием силы тяжести выкатывается из подъемника.
Вибрационные подъемники (рис. 30, в) используют для перемеще-
ния мелких деталей 2 по винтовому лотку 3, прикрепленному к верти-
кальной трубе 4, установленной на основании 7. Трубе сообщаются кру-
говые колебания (с небольшой амплитудой) от дисбалансового вибра-
тора 5. Основными недостатками подъемника являются: необходимость
заполнения всей трассы лотка деталями, а также появление при работе
сильного шума и вибрации пола.
50
Рис. 30. Подъемники

Подъемники прерывистого действия. Толкающие подъемники
(рис. 30, г) применяют для перемещения деталей типа колец, фланцев
столбом на небольшую высоту (до 1 м). Детали 4 перемещает в шахте
3 подъемника ползун 7, совершающий возвратно-поступательное движе-
ние с помощью криво шипно-шатунного механизма 6. Детали в шахте при
опускании ползуна задерживаются подпружиненной защелкой 2. Посту-
пают детали в подъемник по наклонному лотку 5. Подъемник имеет не-
достатки: по окончании работы в шахте остается задел деталей; возврат-
но-поступательное движение механизмов не позволяет подъемнику рабо-
тать с большой производительностью.
Шаговый подъемник исполь-
зуют для перемещения крупных
деталей типа колец подшипни-
ков, гильз, поршней на торце. В
корпусе 3 подъемника (рис. 30,д)
размещена замкнутая цепь 8,
натянутая на звездочки 2,7. Ниж-
няя звездочка 2 получает враще-
ние qt электродвигателя через ре-
дуктор 7. На лицевой стороне
корпуса на направляющих укреп-
лена подвижная каретка 4 с при-
водными роликами 72. Каретка
соединена с цепью 8 и при ее
перемещении может занимать
нижнее А и верхнее Б положения.
В верхней части корпуса преду-
смотрено приводное устройство
для вращения роликов' 72 карет-
ки в положении Б, состоящее из
электродвигателя с редуктором
6 и звездочки 5. Ролики на карет-
ке через оси и звездочки 7 0 (рис..
30, д вид Р) соединены замкну-
той цепью 9. В положении А на
ролики каретки устанавливается
деталь 13. При пуске электродви-
гателя цепь 8 поднимает каретку
4 с деталью в положение 2> поста-
навливается , при этом вращающа-
яся звездочка 5 редуктора 6 со-
Рис. 31. Цепной подъемник-распределитель
52
единяется с цепью 9. Благодаря этому ролики 12 начинают вращаться и
перемещать деталь из каретки 4 на конвейер 11.
Цепной подъемник-распределитель для колец, фланцев и пр. (рис. 31).
Перемещение деталей 1 в подъемнике происходит на образующей их
наружной поверхности. Отличительной особенностью подъемника явля-
ется возможность распределения одного потока деталей на несколько
потоков. Подъемник состоит из каркаса, сваренного из двух швеллеров
4, 27, основания 28 и крышки 12. Между швеллерами на звездочках 10,
26 натянута двухрядная втулочно-роликовая цепь 25 с прикрепленными
(через шаг 300—500 мм) поводками 16 для подъема деталей 1. Цепь по-
лучает движение от электродвигателя с редуктором 19 через звездочку
14 и цепную передачу 75, натяжение которой регулируется винтом 22
при перемещении кронштейна 20 с редуктором. Натяжение цепи 25 про-
изводится при перемещении каретки 13 от винта 11, в которой размещен
вал верхней звездочки 10. Для предотвращения выпадения при переме-
щении деталей 7 с поводков 16 предусмотрены две боковые направляю-
щие 21, закрепленные на винтах 3, ввинченных в планки 23, которые
приварены к швеллерам 27. В зависимости от диаметра деталей направ-
ляющие могут регулироваться. С лицевой стороны каркаса предусмот-
рены две скалки 5, установленные на поворотных рычагах 24. В зависи-
мости от ширины деталей скалки могут перемещаться ближе к цепи и
дальше от нее.
Детали поступают в подъемник по лотку 2, а выходят по лоткам 7 7,
18, число которых может быть один, два, три, в зависимости от коли-
чества потоков деталей. Выдача детали с поводка 16 в верхний лоток 77
происходит при наталкивании детали 7 на скошенную часть неподвиж-
ного копира 9. Выдача детали во второй лоток 18 осуществляется пово-
ротным копиром 6, действующим от электромагнита 8 через рычаг 7.
§ 4.	ЛОТКИ, СПУСКИ
Помимо лотковых конвейеров для самотечного перемещения дета-
лей в АЛ применяют различные наклонные лотки и спуски (рис. 32). В
основном лотки используют для передачи заготовок и деталей между
транспортными устройствами, технологическим (контрольным) обору-
дованием на небольшие расстояния (до 2-2,5 мм). Чаще всего приме-
няют лотки для самотечного перемещения деталей. Лотки для полусамо-
течного (с применением сжатого воздуха) перемещения используют
редко для легких деталей, когда угол наклона к горизонту невозможно
установить больше угла трения. Дополнительные средства для уменьше-
ния силы трения между поверхностями скольжения применяют те же,
что и для лотковых конвейеров полусамотечного перемещения деталей
(см. рис. 24, з). Наряду с перемещением лотки сохраняют ориентиро-
вание деталей.
Спуски применяют для вертикального перемещения деталей под дей-
ствием силы тяжести. С целью исключения свободного падения деталей
в прямых вертикальных спусках и уменьшения конечной скорости спус-
53
ки выполняют зигзагообразной (рис. 32, г), винтовой (рис. 32, д) или
ступенчатой формы. Во всех спусках при изменении направления движе-
ния детали, при повороте, скорость спуска сокращается:
Угол поворота,® ...	10 20	30	40	50	60	70	80	90
Потеря скорости,% ... 1,5 6	13,4	23,4	35,7	50	65,8	82,6	100
Лотки разделяют на жесткие прямые, сваренные из полос 8, 9
(рис. 32, б), гибкие прямые (рис. 32,ж, и) и изогнутые (рис. 32,а, е, з), отк-
рытые (рис. 32, б, в,ж, и) и закрытые (рис. 32,а, е, з) . Опорной наклон-
ной плоскостью для деталей в лотках может быть полоса 6 (см. рис. 32,
а, б, ж) , стенка 20 (см. рис. 32, е, з) , прутки 16 (см. рис. 32, в) , шарико-
подшипники 24 (см. рис. 32, и) или ролики 22 (см. рис. 32, в). При
перемещении деталей в лотках часто производится кантование (поворот)
детали3 (рис. 32, е, з).
Угол наклона может быть рассчитан по формулам, приведенным ни-
же (для лотковых конвейеров) в зависимости от принятой предельной
скорости самотечного перемещения деталей. При качении на наружной
поверхности круглых деталей (колец, дисков и пр.) в лотках с опорны-
ми полосами угол наклона лотков составляет 10—15° (см. рис. 32, а, б,
ж); при скольжении клапанов 17 и других деталей (поршней,гильз) на
торце в лотках с опорными полосами, прутками угол наклона увеличи-
вается до 25-30° (см. рис. 32,в) .
При перемещении плоских деталей в лотках (см. рис. 32, е, и) по
роликам или шарикоподшипникам угол наклона уменьшают до 3—5°. В
спиральной части гибких лотков угол наклона обычно увеличивается на
20-30%.
Лотки собирают из унифицированных деталей. Особенностью гибких
лотков является возможность подгонки их (в том числе и радиуса 7?Ср
изгиба лотка) по месту в зависимости от местоположения оборудования
в пределах ± 5-10 мм, что упрощает монтаж. Гибкий лоток изготавлива-
ется из стальной ленты, поставляемой в бунтах. В ленте заранее (с одной
или с двух сторон) выштампованы прорези для прохода соединительных
шпилек 2. В лотках (см. рис. 32,а, ж) полоса 6 соединяется с боковыми
стенками 4, 8 с помощью промежуточных втулок 7, шпилек 2 с гайками
5 и предохранительными шайбами. Для предотвращения выпадения де-
талей из лотков сверху предусматривается предохранительная полоса 1
(см. рис. 32, а) или стенка 19 (см. рис. 32, е, з). Ролики 22 (см. рис. 32,
е) или шарикоподшипники 24 (рис. 32, и) укрепляют на боковых
стенках 23 на осях 27 с помощью гаек 5. Боковые стенки этих лотков
соединяют между собой посредством длинных втулок 25,через которые
проходят шпильки 2. После сборки на шпильки навинчивают гайки 5.
Радиус 7?Ср изгиба лотка (см. рис. 32, а, е, з) обычно устанавливают
в пределах трех - пяти диаметров транспортируемой детали 3. Зигзаго-
образные спуски (рис. 32, г) собирают из опорных полос 75, 74, прива-
ренных к наружным стенкам 75 и соединенных с боковыми стенками 18
посредством шпилек 2 с гайками. Винтовые спуски изготовляют одно- и
двухзаходными (рис. 32,0) из трубы 70, установленной на основании
72, к которой приваривают винтовые спирали 77.
54
Рис. 32. Наклонные лотки и спуски
Проходимость деталей в лотках (лотковых конвейерах). Проходи-
мостью деталей называют свойство перемещаться в лотках и лотковых
конвейерах без задержки и потери ориентации (самовольного перевора-
чивания) . Плавность и скорость перемещения деталей зависит от их мас-
сы, соотношения размеров детали и лотка, параметров шероховатости
поверхности скольжения и прогиба лотка, степени загрязнения лотка и
деталей (стружкой, маслом, СОЖ и пр.) и др. Тяжелые детали при всех
прочих равных условиях перемещаются лучше легких. На выпуклых
и вогнутых участках лотка скорость перемещения замедляется. Для
55
уменьшения конечной скорости перемещения деталей часто лотки вы-
полняют из двух участков, с разными углами наклона. При этом угол
наклона участка лотка на выходе детали берется меньше угла трения.
Хорошая проходимость деталей в лотках гарантируется зазором
Д7 между деталью и стенками лотка в пределах допустимого перекоса.
Этот зазор обеспечивается правильно установленными допусками на
размеры заготовки (детали) и на размеры изготовленных лотков По ши-
рине.
Для катящихся деталей (колец, роликов и т.п.) с плоскими тор-
цами и небольшими фасками в местах перехода на образующую
Vi*/’
где D — диаметр детали, мм; I — длина детали, мм; f — коэффициент
трения, f = 0,24 ... 0,26. Обычно зазор Д/ (среднее значение) берут в пре-
делах 2-4 мм. Более подробно расчет лотков для различных деталей
приведен в работе [2].
§ 5.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
В общем виде производительность, шт/мин, транспортного устройства
Пср=Яц/(1 -Кп),
где /7ц - цикловая производительность оборудования (станка) или нескольких
единиц параллельно работающего оборудования, обслуживаемого транспортным
устройством, шт/мин; Кп - коэффициент нестабильности работы устройства, /Сп =
= 0,2 ...0,3.
Производительность транспортного устройства определяется скоростью пере-
мещения деталей. Ниже приведены формулы для расчета скорости перемещения де-
талей и частоты вращения барабана, звездочки и прочих деталей в приводах конвей-
еров и подъемников непрерывного действия, а также числа двойных ходов в при-
водах конвейеров и подъемников прерывистого действия. В табл. З приведены
рекомендуемые скорости принудительного перемещения деталей конвейерами и
подъемниками, а в табл. 4 предельные скорости самотечного перемещения загото-
вок и обработанных деталей в лотковых конвейерах (лотках). При использовании
указанных скоростей можно определить угол наклона опорной плоскости лотковых
конвейеров (см. ниже). Скорость, мм/с, перемещения деталей ленточным, цепным,
роликоприводным, вибрационным конвейерами, цепным и вибрационным подъем-
никами v д = (77Ср Ьд)/ (60 К3) , частота вращения, об/мин, приводного барабана
(звездочки, ролика) п = (1000 Уд)/ (nd) , где /7ср - производительность транспорт-
ного устройства; шт/мин; £д - размер детали в направлении движения, мм; К3 -
коэффициент заполнения транспортного устройства.деталями (для ленточных, цеп-
ных и вибрационных конвейеров К3 = 0,95 ... 0,98; для цепных подъемников: с
поводками К3 = 0,4 ... 0,5; с люльками К3 = 0,2 ... 0,3); d - дааметр приводного
барабана, начальной окружности звездочки, мм.
Для двухвалкового конвейера скорость движения детали берется из карты об-
5
работки детали или из табл. 3. Частота вращения валков, об/мин, «цад —-,
«/cptg(M
где S - подача при обработке детали на бесцентровых круглошлифовальных стан-
ках, мм/мин; с/Ср - средний диаметр валка, мм; а - угол наклона валков; -
56
3. Рекомендуемые скорости принудительного перемещения деталей
конвейерами и подъемниками
Тип	Рису- нок	Скорость, м/мин	Применение
		Конвейер	
Ленточный	24, а	40-60	Для деталей с т = 2 кг
Цепной	24, б	4-15	Для колец D = 24 ... 160 мм
Роликоприводной	24, в	8-12	Для деталей с т < 40 кг
		4-8	Для деталей с т =40 ... 60 кг
Распределительный	24, г	4-12	Для колец/) = 24 ... 160 мм
Двухвалковый	24, д	0,5-0,8	Для колец/) = 24 ... 160 мм
		1,2-1,5	Для валиков D = 10 ... 30 мм
Винтовой	24, е	0,6-6.	В зависимости от такта обработки детали
Вибрационный	24, ж	2-5	Для колец/) — 24 ... 35 мм
Пне вматический Шаговый:	24,з	6-20	Для деталей с т = 1 ... 2 кг
с убирающимися собачками	25,а	До 10-12	Для деталей с т < 100 кг
с поворотными захватными устройствами с управляемыми	25,0	До 30-40	Для деталей с т < 60 кг
собачками	25, ж	6-8	Для деталей с т < 100 кг
Перекладывающий	25, в	5-10	Для деталей с т < 40 кг
Пилообразный	25, г, д	4-10	Для валиков D = 10 ... 20 мм
Гребенчатый	25,е	4-10	Для шатунов
Подъемрик
Цепной:
с поводком	30,а	7-20	Для колец/) = 24 ... 160 мм
с люлькой	30,0	7-10	Для деталей D = 90 ... 200 мм
Вибрационный	30, в	4-10	Для деталей с т = 0,1 ... 0,3 кг
Толкающий	30,г	3-6	Для колец/) =40 ... 100 мм
Шаговый	30,0	7-10	Для деталей D = 100 ... 290 мм
Примечание./) - диаметр детали; т- масса
57
 Uh
00
4. Предельные скорости, м/мин, самотечного перемещения
деталей в лотковых конвейерах и лотках
Материал детали	Масса, кг	Скольжение	
		заготовки	детали
Чугун	0,1-0,5	93-66	51-36
Бронза	1-4	48-24	30-15
Латунь, сталь	0,2-1	105-78	51-36
незакаленная	2-8	54-27	30-15
Сталь закаленная	0,3-1,5	114-90	72-51
	3-12	72-36	36-18
Медь	0,1-0,5	78-57	45-30
Алюминий	1-4	42-21	21-9
Качение		Скатывание на роликах		
заготовки	детали	заготовки	детали
60-42	39-30	72-51	51-36
33-15	21-9	36-18	30-15
72-51	51-36	78-57	60-42
36-18	30-15	42-21	33-15
78-57	60-42	90-75	72-51
42-21	33—15	60-24	36-18
51-36	36-27	60-42	39-30
24-15	18-9	33-15	21-9
коэффициент скольжения, = 0,85 ... 0,9. Для винтового конвейера скорость
движения детали выбирают из табл. 3. Частота вращения, об/мин, винтов «вИн~
= (1000 Уд) / Р, где Р - шаг винта, мм. Скорость перемещения деталей шаговыми
конвейерами определяется скоростью движения штанги, которая указана в табл. 3,
и устанавливается дросселем гидропривода. Шаг движения штанги - установкой
упоров управления.
Скорость перемещения деталей перекладывающим, пилообразным, гребен*
штым конвейерами, толкающим и шаговым подъемниками выбирают из табл. 3.
1000 уд
Число двойных ходов в минуту приводного механизма иш =---------— , где L -
2L
ход планки (гребенки, ползуна, каретки), мм.
Г Л А В А IV
НАКОПИТЕЛИ. БУНКЕРНЫЕ И МАГАЗИННЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Сведения о назначении и классификации накопителей приведены в
гл. I.
Накопители используют в АЛ и в ГПС. Для отдельных станков
обычно накопители не применяют, а ограничиваются бункерными за-
грузочными устройствами, в которых имеются емкости для хранения
заготовок (деталей). В отдельных случаях, в несинхронных АЛ, межо-
перационные заделы организуются на транспортных устройствах, в пер-
вую очередь, на конвейерах (см. гл. III). Следует иметь в виду, что на-
личие накопителей в АЛ и в ГПС оказывает существенное влияние на
повышение коэффициента технического использования оборудования
за счет сокращения общих простоев. Моделирование АЛ из пяти участ-
ков с коэффициентом технического использования каждого 0,95 пока-
зало, что коэффициент использования линии в целом равен 0,79 при ну-
левом запасе каждого межучасткового накопителя и 0,93 при запасе на
15 мин.
Вместимость межоперационных накопителей АЛ обычно выбирают
из расчета 0,5—2-часового запаса, исходя из надежности встраиваемого
оборудования, технологических и организационных предпосылок. При
неодинаковой сменности работы оборудования АЛ вместимость межли-
нейных накопителей может быть значительно больше (запас на 8 ч и бо-
лее). По мере ухудшения показателей надежности оборудования эф-
фективность Линии от введения межоперационных накопителей увели-
чивается. Увеличение вместимости накопителя оказывает положитель-
ное влияние на эффективность линии только до определенного предела.
При коэффициенте технического использования оборудования 0,95 уве-
личение запаса заготовок в накопителе на работу с 15 до 120 мин да-
ет повышение коэффициента технического использования линии'всего
на 1 %, а при 0,7- на 8 %.
59
В синхронных АЛ транспортная система не может быть использова-
на в качестве накопителя задела. Заготовки, находящиеся на холостых
позициях линии, не относят к заделу, так как не могут быть использо-
ваны в период простоя отдельных станков.
§ 2.	НАКОПИТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Автоматический бункер (рис. 33, а) состоит из основания 7, чаши 2
с открытым верхом и скошенным дном, наклонного подъемника 5,
лотка 7 выдачи деталей 6 и лотка 77 возврата в чашу деталей (типа ко-
лец) , не успевших скатиться в лоток выдачи. В подъемнике имеются
две замкнутые цепи 5, натянутые на верхние и нижние пары звездочек,
из которых верхним звездочкам сообщается вращение от электродви-
гателя с редуктором 12 через цепную йередачу 10. Для предотвращения
заклинивания деталей 6 в чаше 2 нижняя часть цепей 5, установленных
на звездочках 14, изогнута для образования подвижного дна.
Угол наклона а подъемника 3 может изменяться за счет поворота
его на оси 13 при навинчивании гаек 9 (с правой и левой резьбами) на
тяги 8. На цепях 5 укреплены наклонные планки 4 для захвата деталей
из чаши и подъема их к лотку выдачи. Наклон планок 4 может быть
различным, в зависимости от исполнения бункера (I, II, III).
Автоматический магазин со спиральным лотком для поршней,
крупных колец, гильз (рис. 33, б) представляет собой каркас, сварен-
ный из четырех швеллеров 13, основания 14 и двух дисков 7, 8. На дис-
ках жестко укреплены вертикальные стяжки 2 с.кронштейнами 77, не-
сущими один или несколько наклонных спиральных лотков 7, образу-
ющих однозаходную или многозаходную спираль (по числу лотков).
На рис. 33, б показан однозаходный лотковый магазин. Конструкция
роликового лотка 10 рассмотрена в гл. III § 4. На лотке предусмотрен
отсекатель 12 для поштучной выдачи поршней 9 (или других деталей).
Аналогичная конструкция магазина применяется для приема, хра-
нения и выдачи клапанов 5. В этом случае спиральный лоток изготов-
ляют из проволоки 6 (диаметром 8-10 мм) , прикрепляемой к крон-
штейну 3 скобами 4 (см. рис. 33, б, исполнение IV) . Для скольжения
головок клапанов 5 по спиральному проволочному лотку угол наклона
равен 15-20°. С целью увеличения вместимости выпускают магазины
для клапанов с вращающимся барабаном, на котором смонтированы
несколько спиральных лотков, образующих многозаходную спираль.
Автоматический многодисковый магазин для колец, фланцев
фис. 33, в) состоит из каркаса, сваренного из четырех швеллеров 5, основа-
ния 72 и крышки 9. На швеллерах на уголках 7 установлены диски 3
с лотками 4, выполненными из полос в виде архимедовой спирали. В
центре магазина проходит вал 8, закрепленный в подшипниках крыш-
ки 9 и основания 72. На валу, над каждым диском, установлены че-
тыре щеткодержателя 6, несущие щетки 7 с капроновыми нитями. Ва-
лу 8 через коническую пару зубчатых колес 14 сообщается вращение
60
61
от электродвигателя с редуктором 13, смонтированным на основании.
Детали 11 поступают в магазин через наклонный лоток 10, соединенный
с лотком 4 верхнего диска. Выходят детали по лотку 15 из лотка ниж-
него диска. Все лотки дисков соединены между собой соединительны-
ми лотками 2 таким образом, что обеспечивается связь конца спирали
верхнего лотка (через отверстие у центра) с началом спирали нижеле-
жащего диска (у периферии). Детали 11 в канале лотка верхнего дис-
ка перемещаются от периферии к центру под действием вращающихся
щеток. Дойдя до отверстия в диске, детали проваливаются в соедини-
тельный лоток и по нему поступают к началу спирального лотка вто-
рого диска, где движение деталей повторяется.
Автоматический лотковый магазин для колец, фланцев представ-
ляет собой сварной каркас 5 с установленными в несколько рядов
наклонными лотками 2 зигзагообразной формы (рис. 33, г) . Переме-
щение деталей 1 по лоткам производится под действием силы тяжести.
Подача деталей в магазин происходит с помощью механизма распреде-
ления 3 деталей по лоткам, а выдача — с помощью механизма соеди-
нения 6 деталей в один поток, действующих от пневматических цилин-
дров 4 и 7.
Автоматический бункер с дисковым захватным устройством для
шариков, пальцев, шайб (рис. 33, д) состоит из чаши 2 с открытым
верхом, на дне которой на оси размещен диск 4 с карманами по его пе-
риферии для захвата деталей 3, Диск приводится в движение от элект-
родвигателя через червячную передачу 5. В диске укреплен ворошитель
1 для перемешивания деталей. На дне чаши 2 предусмотрено отверстие
для прохода детали из кармана диска 4 в трубу выдачи 6.
Автоматический бункер с ножевым захватным устройством для ро-
ликов (рис. 33, е) имеет шшу 3 с открытым верхом и боковыми нак-
лонными стенками, между которыми располагается плоский нож 6 с
призматическим углублением на верхней рабочей части. Нож закреплен
на оси 7 и может совершать относительно чаши 3 качательное движение
от привода 2. Против переднего края ножа расположена трубка 1 выда-
чи деталей 5. При подъеме ножа в верхнее положение некоторые роли-
ки оказываются в призматическом углублении вдоль ножа и по нему
соскальзывают к отверстию сбрасывателя 4 и, пройдя его, поступают в
трубку 7. При неправильном положении на ноже ролик 5 сбрасывате-
лем 4 отбрасывается в чашу. Угол а наклона рабочей части ножа в верх-
нем положении составляет 30—35°.
Автоматический магазин с барабанным захватным устройством для
валиков (рис. 33, ж) представляет чашу 6 со скошенными к центру
стенками, между которыми размещен барабан 8 с тремя продольными
прорезями, выполненными по окружности валика 7. В левой скошен-
ной стенке чаши предусмотрено отверстие для прохода валика 7 при за-
грузке его с помощью шибера 2, действующего от гидравлического ци-
линдра 1. Напротив отверстия находится защелка 5, предотвращающая
выпадение деталей из чаши в то время, когда шибер находится в ниж-
нем положении. Барабану 8 сообщается при необходимости (при заг-
рузке деталей) вращение от привода 9, Загрузка магазина валиками
62
Рис. 34. Вибрационный бункер
может осуществляться юти сверху, в чашу, или с подводящего конвейера
3 через наклонный лоток 4 и шибер 2. Выдача валиков из магазина на
отводящий конвейер 10 происходит при повороте барабана 8.
Вибрационный бункер для мелких деталей (шайб, колпачков и
др.) (рис. 34) состоит из чаши S, подвешенной с помощью верхних
2 й нижних 14 башмаков на трех наклонных стержнях 1 к плите 12.
Между стержнями на плите смонтирован вибратор 4, состоящий из
катушки электромагнита 11 с сердечником 10 и якорем 9, связан-
ный через алюминиевую прокладку 3 с дном чаши. Внутри чаши имеется
спиральный лоток 7 (в виде полки), а наверху — приемник 5 Выдачи
деталей. Бункер на трех пружинах 15 установлен на основании 13, кото-
рое опирается на три резиновые амортизатора 16. При включении бун-
кера чаша под воздействием вибратора совершает вибрационное (круго-
вое) движение, в результате чего засыпанные в чашу детали 6 начинают
перемещаться по спиральному лотку 7 вверх к приемнику выдачи.
Основным недостатком работы бункера является повышенный
шум, а также вибрация, передающаяся соседнему оборудованию.
§ 3.	АВТОМАТИЧЕСКИЕ НАКОПИТЕЛИ ГПС
ГПС предъявляют особые требования к вместимости накопителей
для каждого типа деталей, хранению и транспортированию заготовок к
станкам и обработанных деталей к накопителям.
Указанным требованиям отвечают стеллажи-накопители, роли-
ковые конвейеры-накопители замкнутого типа и кассетные магазины.
Стеллажи-накопители в ГПС чаще всего располагают вдоль станков.
Они различаются между собой числом ячеек для хранения тары или
приспособлений-спутников, которое зависит от длины и высоты стелла-
жей, количества параллельно расположенных стеллажей, и числом шта-
белеров, обслуживающих стеллажи и станки. На рис. 22 показана часть
63
Рис. 35. Система накопителей заготовок в поддонах
стеллажа со штабелером. Стеллаж 2 состоит из сварного каркаса, уста-
новленного на основание — двутавр < Наверху смонтирован рельсовый
путь 39 по которому перемещается штабелер 19 опирающийся роликами
на двутавр 4. Стеллаж трехъярусный и по длине разбит на 12 секций. В
каждой секции предусмотрены по три ячейки для хранения тары 5 (или
приспособлений-спутников) . Работа штабелера при загрузке (разгрузке)
тары 5 с деталями в автоматическом цикле осуществляется от автоном-
ного пульта управления или ЭВМ, При получении требуемой команды на
разгрузку включаются приводы горизонтального перемещения штабеле-
ра и вертикального перемещения каретки 6. При подходе к заданному
’'адресу” штабелер и каретка останавливаются и включается привод
телескопического стола 7. Стол входит в заданную ячейку стеллажа и
своей выдвинутой частью подходит под тару 5. Далее каретка немного
перемещается вверх, и тара зависает на столе 7 . При обратном ходе
телескопического стола и каретки тара оказывается в нижнем положе-
нии в штабелере, после чего последний передает тару на самоходную
тележку или непосредственно на загрузочное устройство станка. Загруз-
ка тары в стеллаж происходит в обратной последовательности.
При обрабоке различных деталей средних размеров типа вал в
ГПС для межоперационного накопления применяют накопители в виде
64
поддонов 4, собранных в штабеля 13,14 (рис. 35). Особенностью накоп-
ления заготовок 5 и обработанных деталей 3 в поддонах является воз-
можность тесного складирования, что предопределяет получение наи-
большей вместимости по сравнению с вместимостью других конструк-
ций накопителей. Работа ГПС с использованием системы поддонов для
накопления, с управлением ЧПУ, происходит в следующей последова-
тельности: в зависимости от вида обработки выбирается требуемый
штабель 14 поддонов с заготовками. С помощью выдвижного (подъем-
ного) стола 16 самоходной тележки 17, перемещаемой по рельсам 18,
штабель 14 устанавливают на приемную позицию Г. Эта позиция, как и
позиция В, где расположен штабель с обработанными деталями, нахо-
дится в зоне обслуживания портальным автооператором (штабелеуклад-
чиком) 10. По окончании обработки и полного заполнения деталями
3 поддона 4, установленного на каретке 2 в позиции Л, каретка с под-
доном перемещается по направляющей 1 на позицию Б. Рабочий орган
автооператора 10 опускается, и его захватные устройства 11 заскакивают
в углубления 15, сделанные в стенках поддона 4. Далее рабочий орган с
поддоном поднимается, автооператор 10 по траверсе 12 перемещается на
позицию В, и поддон с деталями устанавливается на штабель 13. Авто-
оператор 10 перемещается на позицию Г, забирает верхний поддон с
заготовками со штабеля 14 и устанавливает на каретку 2, ожидающую
поддон на позиции Б. Далее каретка возвращается в позицию А, обслу-
живаемую автооператором 9. Здесь рука 6 автооператора забирает
крайнюю по порядку заготовку 5, а на ее место рука 7 устанавливает
обработанную деталь 5. После этого автооператор 9 перемещается к стан-
ку для снятия рукой 7 обработанной детали и загрузки станка рукой 6
новой заготовки. Затем автооператор перемещается на позицию Л,
В поддонах заготовки (детали) могут располагаться в два ряда
или в один (длинные заготовки). При использовании двухрядных под-
донов после обработки заготовок первого ряда каретке 2 сообщается
перемещение для обработки заготовок второго ряда. Фиксирование
поддонов в штабеля происходит на направляющим 19.
Для улучшения использования многоцелевых станков с ЧПУ их
оснащают магазинами-накопителями и загрузочными устройствами
для возможности их использования в третью смену в режиме ’’безлюд-
ной” технологии. Конструкции указанных магазинов могут быть различ-
ными : цепными замкнутого овального типа, роликовыми замкнутого
прямоугольного типа, в виде однорядного небольшого стеллажа для
спутников или деталей, обслуживаемого самоходной тележкой.
На рис. 36 показан роликовый накопитель для корпусных деталей
(спутников), имеющий наибольшее распространение. Он состоит из
четырех роликовых ветвей А, Б, В, Г и четырех круглых столов 1 для
поворота деталей 6 (спутников) на 90° в местах перехода с одной ветви
на другую. Вращение роликов 3 осуществляется от привода с помощью
замкнутых втулочно-роликовых цепей через звездочки, посаженные на
оси роликов. Движение с одной ветви на другую передается с помощью
конической передачи 4. Перемещение детали 6 на стол 1 и со стола на
конвейер осуществляется роликами 2, установленными на рабочей
3 Зак. 1459	65
Рис. 36. Роликовый накопитель корпусных заготовок (спутников)
поверхности стола и вращаемыми от самостоятельного привода. Заго-
товки в магазин загружают на позиции Д вручную или с помощью само-
ходной тележки. Передача заготовки на станок осуществляется загру-
зочным устройством 5 (см. рис. 21) . Ветвь Г в магазине предусмотрена
для возврата деталей, не попавших на станок (см. рис. 36).
Кассетные магазины предназначены для хранения, главным образом,
крупных деталей (гильз, поршней, колец и пр.), перемещаемых на
торцах. Особенностью такого магазина (рис. 37, а) является наличие
съемной кассеты 5, что позволяет (для увеличения общей вместимости
магазина) складировать кассеты с деталями вне магазина и выдавать из
этого запаса детали 4 через магазин. Магазин, работая в режиме выдачи,
автоматически выгружает детали 4 из кассеты 5, а в режиме приема -
загружает детали с конвейера 9 в кассету 5. Магазин состоит из сварного
корпуса 7, в верхней части которого расположены направляющие 7 с
выточками 6 для установки деталей (гильз) 4. На левой стороне кар-
каса установлена кассета 5, имеющая в основании такие же направляю-
щие 27, как на корпусе. Между направляющими 7 (27) размещаются
опорные планки 21 с выступами, укрепленными на подвижной раме
22. Под действием гидроцилиндров 26 и 24 раме 22 сообщается гори-
зонтальное и вертикальное (через угловые рычаги 25, 2) движения по
траектории, показанной на рис. 37, б. Благодаря этому гильзы имеют
возможность последовательно перемещаться (перекладываться) по
выточкам направляющих 7 и 27 из кассеты 5 к шаговому конвейеру,
смонтированному на поворотной плите 76, и обратно. Заполнение мага-
зина деталями и его разгрузка производятся шаговым конвейером,
состоящим из круглой штанги 75 с пальцами 70, установленной на
поворотной плите 76 на двух парах роликов 20. Плита 76 с шаговым
конвейером может поворачиваться относительно оси 7 7 стойки 18 с
66
Рис. 37. Кассетный магазин (а) и траектория (d) рамы
помощью гидроцилиндра 19 и принимать два положения: вертикальное и
наклонное (под углом а) . Горизонтальное движение штанге 15 с паль-
цами 10 (вперед — назад) сообщается от гидроцилиндра 13.
При работе магазина в режиме приема гильзы 4 (поочередно) по-
даются с конвейера 9 гидравлическим толкателем 8 на приемный непод-
вижный лоток 11. Поворотная плита 16 с шаговым конвейером в это
время находится в цаклонном положении, его штанга 15 передвинута в
правое крайнее положение, при этом ее пальцы 10 не касаются гильз. При
поступлении очередной гильзы на приемную позицию лотка 11 плита 16
поворачивается в вертикальное положение и пальцы 10 устанавливаются
между гильзами, при этом упорные винты 14 плиты 16, наталкиваясь на
поворотные щупы 23, утапливают их верхие концы, это позволяет
гильзам передвинуться на шаг на лотке 11 при перемещении штанги 15 с
пальцами влево. При полном заполнении лотка гильзами и нажатии
первой загруженной гильзы на крайний щуп 23 производится перенос
собранного на лотке 11 ряда гильз в выточки 6 направляющих 7 с по-
мощью подвижной рамы 22. Освободившиеся от гильз щупы 23 дают
команду на набор следующего ряда гильз. Работа магазина продолжается
до тех пор, пока первый ряд гильз не коснется щупа 3, установленного
на левом верхнем крае каркаса (в прорези кассеты) . Работа магазина в
режиме выгрузки выполняется в обратной последовательности, при этом
выталкивание гильзы с приемного лотка 11 на конвейер 9 производится
гидротолкателем 12.
3*
67
§ 4.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
МЕХАНИЗМОВ НАКОПИТЕЛЕЙ
Производительность механизмов накопителя (бункера), шт/мин,
Лср=^-.
где Пц - цикловая производительность технологического оборудования, шт/мин;
Кп — коэффициент нестабильности работы накопителя,/Сп =0,2 ... 0,3.
Сз Г бз ТЧр
Объем бункера 0Н =-----=--------— ,
tq Q
где 03 - объем детали (заготовки), см3; Т - период времени непрерывной работы
загрузочного устройства при одной заправке бункера (без дополнительного запол-
нения) , мин; t - штучное время обработки детали, мин; q - коэффициент объем-
ного заполнения, зависящий от конфигурации и размера детали и определяемый
экспериментально (для простых по форме деталей q = 0,4 . . .0,6);	- частота
вращения механизма, об/мин.
Средняя производительность механизмов ориентации бункера должна
несколько превышать потребность станка в заготовках.
При поштучной выдаче = Kzn. При порционной выдаче П^ =Kzmn. При
, N
непрерывной выдаче/7Ср — , где/Г- коэффициент захвата; z - число захвдты-
вающих элементов (крючков, карманов и т.п.), принимающих участие в одном
цикле работы (один оборот, двойной ход) ; п — число циклов (оборотов, двойных
ходов) в минуту; m - число заготовок, которые могут быть захвачены одним
элементом; v - средняя скорость движения заготовки, м/мин; I - длина заготов-
ки в направлении ее движения, мм.
ГЛАВАV
ВСПОМОГ А ТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 1. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОВОРОТА, ОРИЕНТИРОВАНИЯ
ЗАГОТОВОК И ДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ
К вспомогательным устройствам транспортно-загрузочных систем
относятся столы для поворота заготовок в горизонтальной плоскости,
барабаны для поворота в вертикальной плоскости, кантователи для
вращения заготовок относительно наклонной оси, устройства для ориен-
тации (фиксации) заготовок, для деления потока перемещаемых загото-
вок на два — три или для соединения нескольких потоков в один, уст-
ройства для торможения заготовок в транспортно-загрузочных систе-
мах.
Поворот заготовки в горизонтальной, вертикальной плоскостях
вводится для возможности обработки с разных сторон с одной установ-
ки в приспособлении-спутнике, что повышает точность изготовления.
Устройства для деления (соединения) потоков применяют в тех случаях,
68
Рис. 38. Автоматические поворотные устройства
когда встроенное в АЛ оборудование работает с разной производитель-
ностью и для некоторых операций приходится использовать два — три
параллельно работающих станка. Например, в АЛ после обработки на
высокопроизводительном станке (бесцентрово-круглошлифовальном)
производится деление одного потока перемещаемых заготовок в транс-
портном устройстве на два — три потока для подачи их на менее произ-
водительные станки (внутришлифовальные). Далее два — три потока
соединяются в один для обработки на высокопроизводительной машине
(например, для мойки). Основным требованием, предъявляемым к
данным устройствам, является заданная точность поворота или фиксации
заготовки относительно инструмента.
На рис. 38, а показан стол для поворота валов (обычно на 90 или
180°) в горизонтальной плоскости. Стол состоит из стойки 5, наверху
которой на оси 7 укреплена поворотная планка 4 с призматическим
углублением, служащим для удержания вала 2. Вал на планку 4 заталки-
вается с направляющей 8 до поворота и выталкивается на направляю-
щую 3 после поворота шаговым конвейером (на рис. 38 не показан).
Поворот планки 4 осуществляется смонтированным на стойке 5 гидро-
цилиндром ( пневмоцилиндром) 6 с помощью шток-рейки, находящейся
в зацеплении с реечным колесом, жестко соединенным с осью 7. Для
безопасной эксплуатации с наружных сторрн стола предусмотрены
круговые щитки 1, закрепленные на стойке.
Барабан для поворота корпусных заготовок в вертикальной плос-
кости (рис. 38, б) представляет собой основание^, наверху которого на
69
свободно вращающихся роликах 15 установлен барабан 14 с закреплен-
ными направляющими планками 2 для удержания транспортируемой
заготовки 3. Заготовка заталкивается на планки барабана и выталкива-
ется на направляющие 13 следующего транспортного устройства с по-
мощью шагового конвейера 7. Поворот барабана происходите помощью
гидроцилиндра 4 через шток-рейку 5, реечное колесо 7, зубчатое колесо
6 и связанный с ним зубчатый сектор 8, привинченный к барабану.
Контроль положения барабана осуществляют путевые переключатели 72,
срабатывающие от упоров 77, которые укреплены в Т-образном пазу
планки 9, синхронно перемещаемой со шток-рейкой 5 через соеди-
нительный уголок 10.
Точность корпусных деталей, обработанных в приспособлении-
спутнике или без него, зависит от фиксации заготовок относитель-
но инструмента. На рис. 39 показана типовая конструкция устройства
для фиксации заготовки, встраиваемого в транспортную систему. Обра-
батываемая заготовка 7 перемещается по направляющим 3 посредством
штанги 2 конвейера. Крепление заготовки на позиции производится
двумя фиксаторами 4, входящими в отверстия заготовки 7 (спутника),
Фиксаторы перемещаются вверх—вниз с помощью рычагов 5, закреп-
ленных на оси 69 и составной тяги 8, соединенной с гидроцилиндром 7.
Исходное и конечное положения фиксаторов контролируют бесконтакт-
ные путевые переключатели 9, 70, на которые воздействуют экраны 77,
72, установленные в пазу тяги 8.
В АЛ часто применяют устройства (конвейеры, подъемники, см.
70
рис. 27,32), которые наряду с выполнением основной функции по переме-
щению деталей распределяют их на два — три лотка. К специальным
устройствам для деления потока относят стрелки, показанные на рис. 40.
Стрелка 1 (рис. 40,а), прикрепленная на оси 2 к основанию лотка 5, под
воздействием электромагнита 4 может принимать два положения. Бла-
годаря этому перемещаемые заготовки 5 потока А направляются в
поток Б или В. При обратном перемещении заготовок происходит соеди-
нение потоков Б и В в один поток А. На рис. 40, б показан делитель
потока А на три - Б, В, Г, при этом роль стрелки выполняет поворотный
лоток 7, который работает от пневматического привода 3 и может
принимать три положения (для потоков Б, В, и Г). Заготовки2подают-
ся в делитель по свободно вращающимся роликам 4, 5, укрепленным в
стенках лотков, поштучно или порционно, для предотвращения заклини-
вания.
4
Рис. 40. Устройства для деления (соединения) потоков
71
§ 2. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТОРМОЖЕНИЯ
Устройства для торможения используют для уменьшения скорости
самопроизвольного перемещения деталей в транспортных устройствах,
чтобы избежать ударов деталей и появления дефектов на их поверхности.
Средства для торможения (амортизаторы) бывают двух видов: нерегули-
руемые и регулируемые (соответственно с постоянной и изменяющейся
тормозной характеристикой).
К нерегулируемым амортизаторам относят прокладки из эластично-
го материала (резины, нейлона и тл.), а также пружины. Такие аморти-
заторы применяют для торможения деталей и механизмов с небольшой
массой, перемещаемых с малыми скоростями.
Регулируемые гидроамортизаторы используют в случае необходи-
мости точной настройки длины хода торможения, обеспечивающей
оптимальное рассеяние кинетической энергии при торможении быстро-
двигающейся детали (механизма). Гвдроамортизатор (рис. 41,а) состо-
ит из наружного 6 и двух внутренних 4, 5 цилиндров, смонтированных
один в другой, и штока-поршня 7. На образующей внутреннего цилиндра
5 предусмотрены несколько узких поперечных прорезей 11, а на цилинд-
ре 4 имеются более широкие прорези 10, расположенные над узкими
прорезями цилиндра 5. На наружном цилиндре 6 установлено кольцо 2,
соединенное через штифт 1 с пазом 3 внутреннего цилиндра 4. Для
прохождения штифта 1 через наружный цилиндр 6 в последнем сделана
радиальная прорезь. При повороте кольца 2 поворачивается внутренний
цилиндр 4, благодаря чему регулируется величина перекрытия прорезей
внутренних цилиндров 4, 5, заполненных маслом. Под действием силы
торможения шток-поршень 7 перемещается внутри цилиндра 5 (полости
высокого давления) и вытесняет через его прорези масло в цилиндр 4
(полость низкого давления), что замедляет перемещения штока-поршня
7. Вытесняемое из цилиндра 5 масло может попадать или в наружный 12
(рис. 41,6), или внутренний 13 аккумуляторы (рис. 41, в). В первом
случае возврат штока-поршня 7 осуществляется с помощью сжатого
воздуха, подаваемого из пневматической сети, во втором случае —
пружиной 74, находящейся на штоке. При возврате штока-поршня 7 в
исходное положение А масло из наружной полости цилиндра 6 возвраща-
ется в полость цилиндра 4 через отверстие 9 и клапан 8.
Торможение деталей (колец, фланцев и тл»), перемещаемых в
наклонных лотках 18 поочередно, может осуществляться с помощью
гидрозамедлителей (с пружиной), установленных на лотках (рис. 41,
г, е). Соприкосновение штока-поршня 7 с деталью 75 может произво-
диться или непосредственно через скошенный торец штока 7 (см.
рис. 41, г), или через промежуточную подвешенную на оси планку 17 (для
легких деталей, см. рис. 41, е). Для торможения колец в наклонных
лотковых конвейерах в отдельных случаях используют длинную полосу
16 из эластичного материала (резины, нейлона и тл.), подвешенную к
верхней части лотка 18 (рис. 41 ,д),
Все движения, совершаемые вспомогательными устройствами
АЛ за цикл работы станков, можно условно разделить на несовме-
72
щенные (основные по времени, составляющие один цикл) и совмещен*
ные, выполняемые одновременно с основными движениями* К
несовмещенным движениям относят движения устройств для фик-
сации заготовок (спутников), время осуществления которых, как
и время работы конвейера (движение вперед), зажима (разжима)
заготовки в приспособлении, обработки ее, входит в общее время цик-
ла АЛ. К совмещенным движениям относят движения устройств пово-
рота, торможения и кантования заготовок, деления потоков и их соеди-
нения. Сокращение времени на срабатывание указанных устройств
Рис. 41. Устройства для торможения заготовок
73
АЛ обеспечивается уменьшением длины хода и увеличением скорости
перемещения движущихся частей (без недопустимых ударных нагру-
зок) , а также ускорением срабатывания аппаратов управления.
Время срабатывания устройств поворота, деления (соединения) по-
токов, торможения устанавливают минимальным.
Г Л А В А VI
УСТРОЙСТВА ДЛЯ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СТРУЖКИ
§ 1. КОНВЕЙЕРЫ ДЛЯ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СТРУЖКИ
Такие устройства применяют в станках, на автоматических уча-
стках, в АЛ и ГПС, а также в цехах. В станках для сбора и удаления
стружки из станины используют винтовые (реже ленточные) конвейеры,
на участках - обычно винтовые или скребковые конвейеры, в АЛ и ГПС —
винтовые, скребковые, реже вибрационные и гидравлические кон-
вейеры и системы из них. В цехах для сбора стружки и транспортирова-
ния ее к местам переработки применяют чаще всего системы из ленточ-
ных и реже гидравлических конвейеров. Стружку часто перемещают на
значительное расстояние (70—100 м и более) от станков до отделения
переработки стружки. Переработка стружки в брикеты (удобные для
перевозки) осуществляется гидравлическими прессами.
На рис. 42 показаны конвейеры для удаления стружки из стан-
ков. Наиболее удобным в эксплуатации является винтовой конвей-
ер (рис. 42, а) с одним винтом 5, свободно (без опор) лежащим в жело-
бе 2, который прикреплен к станине 7 станка. Вращение винту сообщает-
ся от привода 6 через муфту 5. Стружка на конвейер поступает через люк
4, сделанный в станине. С конвейера собранная стружка выбрасывается
или в сборник 1 (когда станок не обслуживается цеховой системой
удаления стружки), или на цеховый конвейер для удаления стружки.
Ленточный конвейер (рис. 42, б) состоит из короба 7, в котором на
двух валиках 2 натянута стальная или прорезиненная лента 3 с прикреп-
ленными скребками 4. Ленте сообщается движение от привода 5.
Для сбора и удаления стружки на участке используют обычно скреб-
ковые или двухвинтовые конвейеры. Скребковый цепной конвейер
(рис. 43, а) имеет желоб 75, смонтированный в бетонированном канале
14 и закрытый сверху крышкой 6. На боковых стенках желоба прива-
рены угольники 2, 3, по ним перемещаются ролики 5, укрепленные на
осях 4 звеньев двух пластинчатых цепей 10. Замкнутые цепи 10 натянуты
на две пары звездочек 8 и 77, первой из которых сообщается вращение
от электродвигателя через редуктор 7. Через шаг в 1—1,5 м на осях 4
цепей закреплены скребки 7. В нижнем положении скребки, двигаясь по
желобу 75, перемещают стружку, поступающую на конвейер от станков
9, на поперечный шаговый скребковый конвейер 72,-смонтированный в
бетонном канале 13 (или непосредственно в сборник). От станков
74
Рис. 42. Конвейеры для удаления стружки из станков
9 стружка в конвейер поступает вместе с СОЖ, которая стекает по
желобу 75 через сетку 18 в шахту 77, откуда по трубе 16 отводится в
централизованную циркуляционную цеховую систему подачи СОЖ к
станкам.
Скребковый штанговый конвейер (рис. 43, б) состоит из штан-
ги 7, совершающей возвратно-поступательное движение в желобе 5.
На штанге на осях 4 подвешены скребки 6. Сверху желоб закрыт крыш-
кой 3. При рабочем ходе штанги (вправо) скребки врезаются в стружку
7 и, поворачиваясь вокруг своих осей до упора 2 в штанге, занимают
вертикальное положение, при котором перемещают стружку в желобе на
шаг. При обратном ход^ скребки поворачиваются в обратную сторону и
скользят по поверхности стружки.
Двухвинтовой конвейер (рис. 43, в) состоит из чугунных сек-
ций, собранных в желоб 7, в котором свободно (без опор) вращаются (в
разные стороны) два винта 2, 10 (с левым и правым направлением
витков) от привода 4 через шарнирную муфту 3. Винтовые конвейеры
75
Рис. 43. Конвейеры для удаления стружки на участке станков
являются наиболее эффективными для перемещения как мелкой (дроб-
леной) , так и витой стружки. Стружка в желобе не вращается вместе с
винтом (винтами) из-за трения о стенки и поэтому передвигается вдоль
желоба. Конвейер может быть одно- и многовинтовым (с четным числом
винтов). При работе двухвинтового (четырехвинтовогю) конвейера
мелкая стружка, проваливаясь между винтоми, движется по дну желоба.
Крупная вшЪя стружка отбрасывается и перемещается по верхней части
желоба. При поступлении большого спутанного клубка стружки она
разбивается витками винтов на мелкие клубки и транспортируется по
средней части и бокам желоба.
В цехе конвейеры для удаления стружки от АЛ и ГПС обычно
устанавливают в бетонированных каналах (см. рис. 43, а) или, при
наличии подвала, под станками, в подвешенном положении, при креп-
лении к плитам 7 перекрытия здания (рис. 43, в). В последнем случае в
плитах предусматривают отверстия 8 для прохода стружки, транспорти-
руемой одновинтовыми конвейерами 5 от станков 6 на конвейер 11.
Отверстия в плите закрывают съемными коробами 9.
Для перемещения мелкой стружки на небольшие расстояния приме-
няют вибрационные конвейеры, принцип действия которых аналогичен
работе вибрационного конвейера для небольших деталей (см. рис. 24,
76
Рис. 44. Гидравлический конвейер
Рис. 45. Магнитный конвейер
1
ж}, а также гидравлические и магнитные конвейеры. Гидравлический
конвейер (рис. 44) состоит из желоба 7, установленного с уклоном в 1°
под станками или впереди их, специальных сопл 3 и решеток 2, закры-
вающих желоб сверху. Перемещение стружки происходит с помощью
струи СОЖ, подаваемой к соплам под давлением от насосной установки.
Гидравлический конвейер особенно эффективен для удаления алюмини-
евой стружки.
Магнитный конвейер (рис. 45) состоит из замкнутой цепи 4, натяну-
той на звездочки 7, 7. Звездочке 7 сообщается вращение от электродви-
гателя через редуктор 9 и цепную передачу 8. На цепи, через шаг, смон-
тированы постоянные магниты 5. Над магнитами (с небольшим зазором)
расположен короб 3, изготовленный из коррозионно-стойкой листовой
стали. При перемещении цепи с магнитами последние увлекают за собой
стружку из станков 2, падающую на рабочую поверхность короба, и
транспортируют ее к воронке 6, Поступая в воронку, стружка выходит
из зоны магнитного поля (в зоне звездочки 7) и ссыпается из воронки в
тару, Магнитные конвейеры применимы только для стружки из ферро-
магнитных материалов (сталь, чугун).
В качестве примера цеховых средств транспортирования струж-
ки от станков к местам ее переработки на рис. 46 показан ленточный
конвейер, представляющий собой короб 7, в котором на барабанах 2 и 8
натянута стальная лента 3 с прикрепленными (через шаг) скребками 4.
Барабану 8 сообщается вращение от привода 7. Для предотвращения
провисания ленты предусмотрены опорные ролики 5. Стружка поступает
на конвейер через воронку 6, а выходит через наклонную часть 10 ко-
роба. Натяжение ленты регулируется устройством 9. Такие конвейеры
устанавливают в подвале (туннеле) или (реже) на полу цеха.
На рис. 47 показана цеховая система удаления стружки. Систе-
77
Рис. 47. Цеховая транспортная система удаления стружки
ма состоит из двух продольных двухвинтовых конвейеров 2, 7, рас-
положенных в каналах пола, на которые поступает стружка от стан-
ков 8 при помощи одновинтовых коцвейеров 1, находящихся в станинах
станков. Стружка 5 с продольных конвейеров передается на поперечный
двухвинтовой конвейер 4 для дальнейшего перемещения с помощью
наклонного четырехвинтового конвейера 6 в автомобиль. Продольные и
поперечный конвейеры работают непрерывно (в режиме станков), а
наклонный - периодически, по мере накопления стружки. Наклонный
конвейер 6 приводится в движение от электродвигателя с редуктором 5,
расположенным вне рабочей зоны,
78
§ 2. СИСТЕМЫ ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ
МЕЛКОЙ СТРУЖКИ И ГРАФИТОВОЙ ПЫЛИ
Сбор и удаление мелкой чугунной стружки и графитовой пыли
лучше всего осуществляется с помощью воздуха. Применяются наг-
нетательная, всасывающая и всасывающе-нагнетательная системы.
В нагнетательной системе (рис. 48, а) воздушный поток, пере-
мещающий стружку и пыль в трубопроводе 4, создается воздуходувной
установкой 7, работающей с избыточным давлением 0,03—0,04 МПа.
Скорость воздушного потока составляет 25 м/с. На трубопроводе 4 для
подачи стружки от станков предусмотрены воронки 2 со шлюзовыми
затворами 3. Шлюзовой затвор обеспечивает подачу из боронки стружки
в трубопровод порциями во время перекрытия прохода воздуха в
воронку.
Во всасывающей системе (рис. 48, б) поток воздуха создается
разрежением до 0,055 МПа с помощью вакуум-насоса или вентиля-
тора 7. Скорость потока в трубопроводе 3 равна 25—65 м/с. Струж-
ка от станков засасывается через ответвления 2.
Во всасывающе-нагнетательной системе (рис. 48, в) засасывание
стружки из воронки 2 в трубопровод 3 осуществляется потоком, нагне-
таемым от воздуходувки или компрессорной станции 7. При этом ско-
рость потока достигает 30—40 м/с, что обеспечивает отсасывание струж-
ки из труднодоступных мест посредством труб небольшого диаметра (до
60 мм).
На рис. 49 показана схема часто применяемой всасывающей центра-
лизованной системы для удаления мелкой чугунной стружки и графи-
товой пыли. При включении вентилятора 6 в магистральных трубопро-
водах 7 создается разрежение, в результате чего стружка и пыль через
отводы 2 отсасываются от станков 7 и по трубопроводам 7 поступают в
гидроциклоны 3 (для удаления СОЖ) , где осаживаются в нижней части и
высыпаются в бункеры 4, Бункеры размещены на эстакаде 5 для удоб-
ства загрузки стружки и пыли в транспортные устройства. В трубопро-
водах в местах закруглений, перегибов и расширяющихся частей обычно
скапливается стружка и пыль, поэтому здесь предусмотрены люки для
очистки. Вентиляционное отсасывание часто оказывается недостаточным
для удаления стружки из труд-
нодоступных мест, поэтому до-
полнительно к магистральному
трубопроводу подключают тру-
бу со сжатым воздухом, посту-
пающим от пневматической се-
ти завода.
Рис. 48. Пневматические системы
транспортирования мелкой струж-
ки и пыли
79
Рис. 49. Схема централизован*
ной пылеотсосной системы
Для всасывающе-нагнетательной системы (см. рис. 48, в) при потоке
воздуха постоянной плотности и установившемся движении уравнение
неразрывности имеет вид: Ft vx = F2 v2 = Q9ne F19F2 — площади
поперечного сечения всасывающей и нагнетательной труб, м2; Vx, v2 —
средние скорости потока в трубах, м/с; Q — расход воздуха, м3/с.
Fr
Скорость потока воздуха во всасывающей трубе v2 = vx -=—.
^2
§ 3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
КОНВЕЙЕРОВ ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ СТРУЖКИ
В общем виде производительность, м3/мин, ленточных конвейеров для удале-
ния стружки вл ~ F/K, где F - поперечное сечение желоба конвейера, по которому
перемещается стружка, ма (ширина желоба X высота среднего слоя стружки, м);
v - скорость движения ленты, м/мин; К - коэффициент заполнения желоба
стружкой, К = 0,4 ... 0,5.
Производительность винтовых конвейеров 0В = FnB Рв К, где «в - частота
вращения винтов, об/мин (обычно берется не выше 10 об/мин); *РВ - шаг, м.
Остальные показатели приведены выше.
Производительность скребковых конвейеров Qc = Fnc Lc К, где — число
двойных ходов в минуту; Lc - ход штанги конвейера, м; остальные показатели
приведены выше.
5. Насыпная масса стружки
Материал	Вид стружки	Насыпная масса, т/м3
Чугун	Мелкая	1,7-1,9
Сталь	Элементная	1,0-1,5
_м_	Комкообразная	0,4-0,7
• ээ	Спиральная в виде пружин	0,3-0,6
			Сливная в виде спиральных витков	0,1-0,25
80
Удельная масса стружки, кг/мин, А =-----, где М - масса сплошного ме-
60
талла, уходящего в стружку при обработке одной детали, кг; В - количество
деталей, обработанных на станке за час; С - количество станков в линии, шт.
Объем стружки в зависимости от ее массы, вида и материала выбирают из
табл. 5 или устанавливают с учетом плотности.
Г Л А В А VII
ПРИВОДЫ И УПРАВЛЕНИЕ ЗАГРУЗОЧНЫМИ
И ТРАНСПОРТНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
§ 1.	ПРИВОДЫ
В транспортных и загрузочных устройствах необходимо приме-
нять приводы, обеспечивающие возвратно-поступательные прямолиней-
ные или круговые (угловые) перемещения. Для осуществления этих
функций используют гидро- или пневмоцилиндры и различные механи-
ческие устройства: кулисные, кривошипно-шатунные, цепные и др. В
качестве привода используют электро-, гидро- и пневмодвигатели с
редуктором или без него.
Гидро- и пневмоцилиндры (рис. 50, а) состоят из цилиндра 2 с
крышками 7 и 8, через которые поступает масло или сжатый воздух из
гидро- или пневмосистемы. В цилиндре размещен поршень 6, насаженный
на шток 3 и фиксируемый кольцами 4. Для герметизации подвижного
соединения предусмотрены резиновые уплотнения 5, 9 и 7. Уплотнение 1
одновременно предохраняет от поступления в цилиндр 2 грязи по штоку
3. Движение поршня контролируется путевыми переключателями.
Такие приводы применяют для штанговых конвейеров и для других
устройств при ходе не более 1,5 м. Более часто используют гидроприво-
ды, так как они обеспечивают высокую надежность и равномерность
работы (благодаря малой упругости масла) . Кроме того, они работают
при давлении масла 4—5 МПа, что позволяет применять небольшие
диаметры цилиндров при значительных тяговых силах.
Для угловых перемещений (до 280°) штанг, платформ, канто-
вателей и других устройств применяют пластинчатые поворотные гидро-
двигатели (рис. 50, б). В корпус,герметизированный торцовыми крыш-
ками, помещен вал, несущий пластину 7. Кольцевая полость между
корпусом и валом разделена перемычкой 2; зазоры между перемычкой
и валом, а также между пластиной и корпусом герметизированы уплот-
нениями 3. Масло, поступая в левую или правую полость, оказывает
давление на пластину и приводит вал в движение,
Для преобразования прямолинейного движения во вращатель-
ное иногда применяют поршневые поворотные гидродвигатели (рис. 50,
в). В цилиндр 7 помещен прунжер 2 с поршнями. На плунжере нарезана
зубчатая рейка, которая входит в зацепление с зубчатым колесом 3 и
приводит его в движение.
81
Гидравлический привод в загрузочных устройствах применяет-
ся в сочетании с электрическим управлением. Это обусловлено, во-
первых, тем, что ряд автоматов имеет гидропривод для зажима за-
готовки в патроне; во-вторых, тем, что с помощью гидроцилиндров
можно обеспечить большой ход рабочих органов, что позволяет вынести
магазин далеко из рабочей зоны; в-третьих, тем, что гидропривод позво-
ляет легко регулировать ход рабочего органа, его скорость и получать
плавные безударные движения. Гидравлический привод применяют при
циклах свыше 8 с.
Пневмоцилиндры применяют реже из-за упругости воздуха. Пневмо-
приводы работают при давлении воздуха не более 0,4—0,5 МПа, при
значительных тяговых силах необходимы большие цилиндры. Кроме
того, загрузочные устройства с пневмоприводом часто работают с удара-
ми. Применение пневмопривода оправдано там, где нет гидропривода и
при циклах работы оборудования до 12 с.
Механические приводы применяют при высоких скоростях пе-
ремещения (до 40 м/мин) , когда не требуется регулирование. На рис. 51,
а показан кулисный привод, в котором кулиса 1 верхним концом соеди-
нена со штангой 4. Кулиса приводится в движение через редуктор 2 от
двигателя 5. Совершая возвратно-качательные движения, она перемещает
штангу. В крайних положениях кулиса останавливается с помощью
механического тормоза.
На рис. 51, б показан привод конвейера с кривошипно-шатунным
механизмом, состоящий из шатуна 1, соединенного со штангой 4. При-
вод — от вращающегося кривошипа, приводимого через редуктор 2 от
двигателя 3. Принцип работы такого привода аналогичен кулисному.
При длине конвейера более 1,5 м применяют цепной привод (рис. 51,
в). В нем применена бесконечная цепь 5, натянутая на две звездочки 6. К
цепи приклеплена кулиса 2, ползун 4 которой направляется специальным
рельсом 7. Кулиса движется вместе с цепью в направлении верхней или
Рис. 50. Элементы гидроприво-
да и пневмопривода транспорт-
ных и загрузочных устройств
82
Рис. 52. Схема простого дросселирования
Рис. 51. Элементы механических приво-
дов транспортных и загрузочных уст-
ройств
нижней ветви и тащит при этом ползун
то влево, то вправо. Цепь приводится в
движение через редуктор 2 двухскорост-
ным двигателем 3. При большом шаге
(20-30 м) двигатель при подходе ползу-
на к конечным точкам замедляет частоту
вращения.
В транспортных механизмах скорос-
ти регулируются на следующих перехо-
дах: разгоне от скорости, равной нулю, до скорости установившегося
движения, определяемой подачей насоса или регулировкой дросселя; пе-
ремещение со скоростью установившегося движения и замедление ско-
рости (торможения) перед остановкой в конечном положении. Рассмот-
рим регулирование скорости с помощью дросселей - регулируемых гид-
равлических сопротивлений. Схема простого дросселирования при
использовании насосов с постоянной подачей показана на рис. 52. По-
лость 3 цилиндра сообщается с баком. Количество масла, поступающего
через дроссель 1 в полость 2, а следовательно, и скорость перемещения
поршня определяется проходным сечением дросселя и перепадом дав-
лений между магистральной трубой 4 и полостью 2. Избыток масла,
нагнетаемого насосом 7, сливается в бак 6 через предохранительный
клапан 5.
83
§ 2.	УПРАВЛЕНИЕ
Основой современного управления транспортными и загрузоч-
ными устройствами являются электрические системы, которые в от-
дельных случаях работают в сочетании с гидравлическими и пневмати-
ческими системами. Схемы управления призваны обеспечить: последо-
вательность работы отдельных узлов, механизмов и транспортных
устройств, остановку всех взаимосвязанных устройств, в том числе
технологйческого оборудования при отсутствии заготовок или перепол-
нении накопителей. В основе управления лежит путевой и временной
контроль: применяют путевые командоаппараты, реле времени, в от-
дельных случаях фотодатчики. В современных конструкциях находят
применение бесконтактные логические схемы управления, а также
специализированные системы электронного управления на базе прог-
раммируемых командоконтроллер.
Транспортные и загрузочные устройства имеют общую систему
управления и блокировки с технологическим оборудованием. Связь
агрегатов транспортной системы с технологическим оборудованием
осуществляется преимущественно при помощи электросигналов, посту-
пающих от станков к транспортным и загрузочным механизмам и наобо-
рот. При этом используют дискретные релейно-контактные аппараты
(контактные переключатели и бесконтактные датчики, датчики времени
и др.), связь между которыми и их взаимодействие основаны на приме-
нении путевого и временного контроля, обеспечивающего четкую после-
довательность технологических и транспортно-складских операций и
взаимосвязь между ними.
Электрические схемы управления всеми видами транспортных
и загрузочных устройств во взаимодействии с технологическим обору-
дованием обеспечивают автоматический, полуавтоматический и наладоч-
ный режимы работы. В автоматическом режиме загрузка-выгрузка
Заготовок, их транспортирование осуществляются с учетом требований
технологического оборудования. В полуавтоматическом режиме начало
очередного автоматического цикла обработки определяет оператор,
осуществляющий загрузку-выгрузку заготовок. В наладочном режиме
наладчик управляет (по выбору) отдельными устройствами или узлами
устройства в целях проверки их работоспособности. Каждый из указан-
ных режимов работы имеет свою световую сигнализацию.
Транспортные устройства (конвейеры, подъемники и др.) представ-
ляют собой автономные, автоматически действующие агрегаты. Их
электроаппаратура и органы управления располагаются в отдельных
шкафах, часто непосредственно на самом устройстве. Автоматическая
работа транспортных устройств сигнализируется светофорами. Загрузоч-
ные устройства, как правило, не имеют автономных систем управления,
вся электроаппаратура располагается в шкафу управления технологи-
ческ им оборудованием.
Рассмотрим работу системы загрузочного устройства — автооперато-
ра во взаимодействии с его механизмами. На рис. 53,а показан автоопера-
тор. Он выполнен в виде поворотного крана и состоит из привода 2,
84
расположенного в основании, на котором установлена поворотная
колонка 2 с подвижным рукавом 3. К кронштейну крепят захватное
устройство 4. Сбоку колонны установлен магазин, состоящий из трех
стержней 5 и 6. На стержень 5 нанизаны заготовки, а на стержни 6 —
обработанные детали. Работа автоопдэатора (от привода 7) заключается
в следующем. Рукав 3 опускается вместе с захватным устройством 4 и
берет заготовку. После этого захватное устройство поднимается, колон-
ка 2 поворачивается вместе с рукавом 3 на 90°, захватное устройство
снова опускается и кладет заготовку на рабочую позицию станка (на
рисунке не показана). Привод автооператора состоит из электродвигате-
ля 7 с тормозом 2, действующим от электромагнита 3 (рис. 53, б).
85
Электродвигатель передает вращение приводному валу через червячную
передачу 4. На Валу свободно посажены два конических зубчатых ко-
леса 5 с зубчатыми муфтами. Между ними на скользящей шпонке
находится реверсивная зубчатая муфта 6, сцепляющаяся с одним из
колес посредством рычага 7. Зубчатые колеса сцеплены с колесом 12,
сидящим на приводном валу звездочки 14 цепной передачи. Приводной
вал звездочки соединен с валом конического зубчатого колеса муфтой
13. Цепная передача 75 находится внутри колонны, один конец цепи
переброшен через звездочку и соединен со втулкой 77, другой конец
соединен с этой же втулкой с противоположной стороны. На втулке 77
насажена втулка 16, на которой крепится кронштейн 18 с патроном 19.
Неподвижная часть колонны охватывается подвижной колонной 20.
Цикл всех движений определяется копирным барабаном 8, который
вращается через две пары шестерен 10. Барабан состоит из двух частей:
одна а жестко закреплена на валу, а другая б поворачивается относитель-
но а на угол 29°. Этот поворот обеспечивает переключение питателя
с режима загрузки на режим разгрузки и наоборот. На барабане 8 име-
ются спиральный паз для движения рычага 77, который поворачивает
колонну на угол 90°, и кулачки 9, поворачивающие в нужные моменты
времени рычаг 7, который переключает реверсивную муфту.
Автооператор работает по циклу, показанному на рис. 53,в.Цифра-
ми 1-6 показана последовательность и направление перемещения патро-
на 19 (см. рис. 53, б). Работа системы управления показана на рис. 53,г.
Для привода автооператора служит реверсивный электродвигатель М,
включаемый контактами КВ-КН. Быстрая остановка электродвигателя
после его отключения осуществляется электромагнитным тормозом ЭТ.
За исходное положение устройства принимается верхнее положение
патрона в загрузочной позиции, которое обозначено точкой Л на рис. 53,
в, чему соответствует нажатое состояние путевого выключения ШВ. Для
осуществления цикла загрузки от технологического оборудования или
транспортного устройства поступает команда Г, вследствие которой
включается контактор КВ. Последний включает электродвигатель М, и
через редуктор приводятся в движение цепь и поворотный механизм
стойки, осуществляя перемещение патрона по схеме загрузки, В начале
вращения электродвигателя Д распределительный механизм редуктора
освобождает путевой выключатель ШВ и контактор КВ самоблокирует-
ся. Через некоторое время нажимается путевой выключатель 2ПВ,
который включает промежуточное реле РП. Последнее при этом также
самоблокируется и одновременно размыкает свои контакты в цепи
включения контактора КВ. После окончания цикла загрузки патрон
вернется в точку А, соответствующую его исходному положению, путе-
вой выключатель ШВ будет нажат вторично и отключит контактор КВ и
электродвигатель Д. Отключение промежуточного реле РП и, следова-
тельно, подготовка устройства к новому циклу работы произойдет после
снятия с линии команды Г.
В случае работы устройства в цикле ’’разгрузка” электродвигатель
М должен вращаться в обратном направлении, Это достигается подачей с
соответствующего оборудования команды И и включением контактора
86
Рис. 54. Схема системы управления
тележкой с помощью лазерного луча
КН. Переключение контактов пу-
тевых выключателей 1ПВ и 2ПВ
происходит как и в предыду-
щем случае. Снятие-промежуточ-
ного реле РП с самоблокировки
при разгрузке происходит также после снятия с линии внешней коман-
ды И. Для ручного управления устройством схема имеет кнопки управ-
ления 2КУ и ЗКУ.
Система управления транспортными устройствами в ГПС является
более сложной, построенной на базе ЭВМ. Рассмотрим принцип работы
системы управления транспортной тележкой (рис. 54), управляемой
лазерным лучом. Управление ее движением осуществляется бортовой
ЭВМ, связанной с центральной ЭВМ ГПС. Бортовая ЭВМ тележки выпол-
няет следующие функции: ввод данных и вывод на дисплей возможных
траекторий тележки; ввод информации о позиции панели управления
лазером; составление графиков движения нескольких тележек и их
изменение в случае возникновения аварийных ситуаций; вывод на
дисплей положения транспортной тележки, траектории движения, рабо-
чих параметров и аварийных ситуаций; предотвращение столкновений
тележек, составление протокола для системы связи. Система управления
ГПС и транспортной тележкой имеет двунаправленную связь: от те-
лежки на ЭВМ и от ЭВМ на тележку и осуществляется радиоволна-
ми, ультразвуком или инфракрасными лучами. Приемно-передающее
устройство располагается в крыше цеха, а приемное устройство на
транспортной тележке. В память бортовой ЭВМ введены алгоритмы для
детального расчета траектории движения, включая повороты, ограниче-
ние скорости, ширину пути, а также определенную последовательность
положения тележки. Управление заключается в контроле перемещения
тележки на заданной траектории в пределах установленных допусков и
обеспечения заданного направления движения, В системе управления
тележки 3 используется принцип определения местоположения, базиру-
ющийся на обнаружении с помощью лазерного луча 1 неподвижных
маячков 2, относительно которых тележки перемещаются по любому
маршруту, задаваемому системой управления ГПС. Фактическое поло-
жение тележки измеряется с помощью встроенных датчиков-резольве-
ров, сигналы которых поступают в бортовую ЭВМ, и оттуда поступают
команды на управление скоростью и положением отдельных колес. На
тележке расположено лазерное скан>фующее устройство 4, которое
считывает информацию с кодовых пластинок маячков, расположенных
на различной высоте. Система управления тележкой работает в реальном
масштабе времени.
87
§ 3.	КОНТРОЛЬ НАЛИЧИЯ ДЕТАЛЕЙ В ЗАГРУЗОЧНЫХ
И ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВАХ И СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ
Важнейшим элементом функционирования загрузочных и транс-
портных устройств является контроль наличия деталей на соответст-
вующих позициях. На основании этой информации происходит включе-
ние или отключение технологического оборудования, загрузочных и
транспортных устройств.
Для контроля наличия деталей используют датчики двух видов —
контактные и бесконтактные, среди последних чаще других применяют
фотодатчики. Контактный датчик (рис. 55, а) — устройство для ощупы-
вания изделий как неподвижных, так и проходящих по транспортным
средствам. Датчик устанавливается, например, на лотке так, чтобы его
щуп входил в зону лотка, где проходит изделие. Щуп для контроля за
мелкими изделиями устанавливается в нижней части лотка, а для конт-
роля за крупными изделиями — в верхней части. Отклонение щупа
приводит к размыканию одних и замыканию других контактов, уста-
новленных в корпусе датчика. Бесконтактный щелевой датчик (рис. 55,
б) выполнен в капроновом корпусе 2, внутренняя полость которого
(вместе с магнитными и другими элементами) залита эпоксидной смо-
лой. Из выключателя выведены три провода 1 для присоединения к
источнику тока и подключения к реле. Выключатель срабатывает при
введении алюминиевого лепестка (экрана) 5, установленного на под-
Рис. 55. Датчики контроля наличия заготовок:
а - контактный: 1 - корпус; 2 - контактная группа; 3 - пружина; 4 - щуп;
5 — рамка; 6 - ось; 7 - элемент транспортного или загрузочного устройства; б -
бесконтактный датчик; в - фотореле*; г - конструкции осветителя и датчика фото-
реле
88
вижном элементе транспортного или загрузочного устройства, в щель
датчика. Фотоконтроль применяют: 1) когда получить информацию о
наличии (или отсутствии) изделий и сосчитать число прошедших че-
рез лоток изделий сложно; 2) для контроля правильности положе-
ния изделия. На рис. 55, в показана схема фотореле, предназначен-
ного для контроля наличия мелких изделий. Фотореле состоит из фото-
сопротивления RH (меняющего величину сопротивления под действием
света) , осветителя Н и промежуточного реле К. Если на фоТосопротивле-
ние не падает луч света от осветителя, то реле отключено, так как сопро-
тивление RH велико и сила тока в катушке реле не может удержать его
во включенном состоянии. При освещении сила тока в цепи резко (в
несколько десятков раз) увеличивается (вследствие уменьшения сопро-
тивления RH) 9 что приводит к включению реле. Если нужно, чтобы
промежуточное реле К не реагировало на быстропроходящее изделие, то
в схему включают конденсатор С, задерживающий отклонение реЛе при
кратковременном затемнении фотосопротивления. На рис. 55, г показа-
ны конструкции осветителя и фотодатчика. Осветитель состоит из кор-
пуса 5, патрона 1 для лампы 2, уплотнение 4 и линзы 5. Фотодатчик
представляет собой корпус 9, в кдтором находится фотосопротив-
ление 7, укрепленное в панели 8. Световой поток от осветителя проходит
через линзу 6. Для обеспечения надежной работы осветитель и фотодат-
чик нужно содержать в чистоте.
Для эффективного использования транспортных и загрузочных
устройств в составе технологического оборудования используют систему
технической диагностики. Это прежде всего световая сигнализация,
которая выполняет роль ’’адресной” сигнализации аварийных ситуаций, а
также информирует о работе оборудования. Сигнализация команд в
основном осуществляется в соответствии с тактовыми позициями цикла
работы технологического оборудования, например в АЛ команды ’’Кон-
вейер вперед”, ’’Конвейер назад” и др. Свечение этих ламп свидетельст-
вует о подаче управляющего воздействия на исполнительные органы
транспортных и загрузочных устройств. Сигнализация положений ме-
ханизмов отмечает их нахождение в контрольных точках.
В транспортных системах АЛ и ГПС используют для диагностики
фактического положения элементов световые табло в форме мнемо-
схемы, а в отдельных случаях для этих целей используют ЭВМ, необхо-
димая информация выводится на дисплей.
89
ГЛАВА VIII
ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА, НАЛАДКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ТРАНСПОРТНЫХ И ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
§ 1.	ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА
ТРАНСПОРТНЫХ И ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
Монтаж транспортных и загрузочных устройств для наладки и
испытания в составе АЛ (ГПС) проводят на заводе-изготовителе и
заводе-потребителе. Устройства 2, 3, 4, 5 относительно основного техно-
логического оборудования 1, 20 устанавливают по размерам, указанным
на установочном (фундаментном) чертеже АЛ или ГПС, привязанным к
колоннам 33 и др. (рис. 56) . Точность установки устройств для несин-
хронных АЛ обычно в пределах ± 3—5 мм, если нет особых указаний. В
этом случае соединение основного оборудования с конвейерами 2, 3,
подъемниками 5 и др. осуществляют поперечными конвейерами 32 или
гибкими лотками 31. Точность установки транспортных, загрузочных и
накопительных устройств относительно основного оборудования в
синхронных АЛ значительно выше (особенно по шагу) . Для установки
используют специальные контрольные линейки (см. ниже) .
Монтаж производят в следующей последовательности: расстав-
ляют вначале основное оборудование 7, а затем транспортные, загрузоч-
ные, накопительные устройства 4, 8 с последующей выверкой их взаим-
ного расположения в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
осуществляют монтаж трубопроводов и станций гидропривода, трубо-
проводов пневмосети, а также электропроводки с относящимися к ней
электрошкафами; присоединяют электропровода к приводам транс-
портных и других устройств и .к электросети; заземляют; очищают
устройства от противокоррозионного покрытия и промывают движу-
щиеся части керосином; смазывают все узлы устройств согласно их
картам смазывания; проверяют работу устройств на холостом ходу.
Транспортные, накопительные и загрузочные устройства обыч-
но монтируют на общую бетонную плиту 14 (пол) первого этажа здания.
Толщина бетонной плиты устанавливается в зависимости от характера
грунта, типа оборудования и составляет в среднем 200—250 мм. Уста-
новка конвейеров 2, 3 на стойках 72 производится на сварных подстав-
ках 13, залитых в бетонную плиту 14 (см. рис. 56, сечение А-А) . Для
сбора из конвейера (подъемника) вытекающей СОЖ часто используется
поддон 27, находящийся между стойками 72 и подставкой 13 (см. рис.
56, сечение В-В) . Подъемники 5, стойки 9 устанавливают на подколен-
никах 75, залитых в специально подготовленный бетонный фундамент 30
(местное утолщение общей плиты), поскольку длина подколенника
обычно превышает толщину бетонной плиты (см. рис. 56, сечение Б-Б).
Эта длина устанавливается в зависимости от высоты подъемника (стой-
ки) и размера его опорной поверхности. Для подъемников высотой 3—4
м и размером опорной поверхности 0,4 X 0,4 м длина подколонника
составляет 0,7—0,8 м. Подъемники (конвейеры)крепят к подколенни-
кам (подставкам) болтами 77. Необходимое регулирование подъемни-
90
ков в вертикальной плоскости выполняется опорными винтами 16 или
втулками 18, с последующей затяжкой болтами 19 (см. рис. 56, сечения
Б-БиГ-Г).
Выверку накопителей (бункеров, магазинов) 4, допускающих
отклонение от вертикальной плоскости в пределах 0,4—0,5 мм на 1 м
длины, обычно производят с помощью прокладок 24 (см. рис. 56, сече-
ние Д-Д). Далее их закрепляют фундаментными болтами 22, предва-
рительно заведенными в заранее предусмотренные в полу углубления
(размером 100 X 100 мм) и залитыми бетоном 23. Для более точной
выставки накопителя 4, стеллажа 8 со штабелером 6, для установки
стоек 9 применяют опорные башмаки 26. Высоту регулируют болтами 25
с последующим закреплением болтами 27 (шпильками) к подставкам
15, залитым в бетонную плиту (см. рис. 56, сечение Е-Е).
Рис. 56. Установочный чертеж участков автоматической линии и ГПС
91
При монтаже оборудования ГПС для перемещения самоходных
тележек 7, 10 в бетонной плите в заранее приготовленном углубле-
нии устанавливают рельсы 29, приваренные к опорным планкам 2S,
точно выверяют в горизонтальной плоскости, а затем заливают бетоном
23 (см. рис. 56, сечение И—И). Траектория перемещения тележки задает-
ся кабелем 20, проложенным в плите цеха, в канавке глубиной 20 мм и
шириной 10 мм, залитой эпоксидной смолой (см. рис. 56, сечение Ж-Ж).
Для проверки качества монтажа транспортных и загрузочных уст-
ройств используют контрольные линейки, угольники, щупы для опре-
деления величины зазора, брусковые и рамные уровни для проверки
правильности выставки устройств в горизонтальной и вертикальной
плоскостях.
§ 2.	ОСОБЕННОСТИ НАЛАДКИ ТРАНСПОРТНЫХ,
ЗАГРУЗОЧНЫХ И НАКОПИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Общие сведения по наладке. Наладку и испытание транспортных и
загрузочных устройств проводят в два этапа: на заводе-изготовителе,
после сборки каждого устройства (если это возможно сделать) и в
составе АЛ и ГПС; на заводе-потребителе, после их монтажа и проверки
правильности взаимного расположения устройств и основного оборудо-
вания. Наладку устройств рекомендуется выполнять в следующей
последовательности.
1.	Внимательно изучить руководство по обслуживанию устрой-
ства обратив особое внимание на раздел ’’Наладка”. Установить ограж-
дение и выполнить требования техники безопасности, оговоренные в
руководстве.
2.	В процессе пуска устройства проверить: поступление масла в
достаточном количестве во все предусмотренные картами смазывания
точки; работу насоса на отсутствие утечек масла; отсутствие утеч-
ки масла из мест присоединений трубопроводов; давление масла в
смазочных системах.
В случае повышенного нагрева трущихся частей (выше 50 °C)
из-за отсутствия (недостаточности) смазочного материала или зак-
линивания работа устройства должна быть немедленно прекращена
для выявления причин и устранения дефекта.
3.	При наличии в устройстве (портальном автооператоре, промыш-
ленном роботе, шаговом конвейере и пр.) гидравлического привода
проверить направление вращения вала электродвигателя гидростанции,
заполнить маслом трубопровод, удалив из него воздух, настроить кла-
паны, реле, проверить чистоту фильтров и т.п.
4.	Установить по паспорту сменные зубчатые колеса, шкивы, отрегу-
лировать скорости движения отдельных механизмов устройств, приво-
димых гидро- или пневмоприводом, обеспечивающих работу устройства
с требуемой производительностью.
5.	Установить механизмы устройства (штангу конвейера, рабо-
чие органы загрузки и т.п.) в исходные положения; расставить гидрав-
лические и электрические упоры управления; отрегулировать длину
92
хода механизмов, время перемещения механизмов до заданных величин
согласно циклограмме. Перед пуском устройств тщательно проверить
аварийные блокировки.
6.	Включить и проверить устройство на холостом ходу и устра-
нить выявленные недостатки (неплавный ход, заклинивание, удары,
чрезмерный нагрев подшипников и т.п.),
7.	Проверить устройство на рабочем ходу, обратив особое вни-
мание на надежность (безотказность) их перемещения и остановки
в требуемых местах, удержания в захватных устройствах и правильности
передачи заготовок в станок в автоматическом цикле, Выявленные
недостатки устранить. При получении положительных результатов ра-
боты устройств, последние считаются годными для испытания совместно
с основным оборудованием в составе АЛ, ГПС и др.
Особенности наладки конвейеров и подъемников. Наладка цеп-
ных конвейеров. При наладке необходимо: отрегулировать натяже-
ние цепей 8, 14 (рис. 57) с помощью устройств 1, 15 и винтов 2, 12.
Проверить надежность перемещения втулочно-роликовой цепи
8 на направляющих роликах 10 (планках) и звездочках 3,16, отсутствие
самопроизвольного соскальзывания с них цепи. При соскальзывании
цепи установить направляющие ролики и звездочки по одной линии с
отклонением ± 0,2 мм; отрегулировать положение поворотной планки 5
перемещением груза 4 на винтовой части рычага, обеспечивающей плав-
ное перемещение детали 11 из лотка 6 на цепь 8 (без удара); отрегули-
ровать ширину канала в зависимости от ширины детали 11 перемеще-
нием направляющей 9 в корпусе 7; установить сменные зубчатые колеса
в редукторе 13 для получения требуемой скорости перемещения цепи 8.
Наладка натяжения ленты, цепи и их скорости перемещения в ленточных
и роликоприводных конвейерах производится аналогично.
Наладка лотковых самотечных конвейеров (лотков), При наладке и
испытании их на проходимость деталей необходимо пропустить через
конвейер (лоток) подряд несколько партий деталей 4 (см. рис. 24, к,
32) и проверить безотказность их прохождения через рабочую часть кон-
вейера. При заклинивании деталей выявить причины и устранить их. На
спиральной части лотков радиус изгиба (см. рис. 33,а) должен быть
не менее трех диаметров детали 3. При необходимости (из-за недостатка
Рис. 57. Схема наладки цепного конвейера (а) и механизма блокировки (б)
93
места) допускается уменьшение ЯСр за счет изгиба внутренней боковой
стенки по большему радиусу и внешней полосы по меньшему радиусу.
Размеры рабочей внутренней части конвейера (лотка), по которой
катятся детали (кольца, фланцы), устанавливают в зависимости ст их
размеров с прибавлением необходимого зазора: 5—10 мм по диаметру и
2—4 мм по ширине. Во избежание заклинивания в гибких лотках, напри-
мер внутренних колец конических роликоподшипников, зазор в лотках
должен быть минимальным, особенно в спиральной части. Этот зазор уста-
навливают опытным путем. Стенки лотков должны располагаться верти-
кально и не заваливаться на бок.
В лотковых конвейерах (лотках) с подшипниками качения (см.
рис. 24, к; 33, и) необходимо обеспечить положение наружной поверх-
ности опорных шарикоподшипников 6 (24) в одной плоскости в преде-
лах 0,2 мм.
Для всех видов конвейеров и лотков стыки полос выполняют с
пологими фасками. Стыки опорной полосы должны быть собраны
заподлицо или с небольшим просветом. В лотках, где это возможно,
необходимо установить поддоны для сбора стекающей СОЖ. Указанные
рекомендации по наладке аналогичны и для лотков, служащих для
кантования деталей (см. рис. 32, е,з) .
Для предотвращения самопроизвольного развинчивания гаек 5
на шпильках 2 (см. рис. 32,а, е-и) соединяющих стенки лотков,гайки,
болты тщательно законтрить с помощью корончатых пружинных шайб.
Наладка шагового конвейера. При наладке необходимо отсое-
динить штангу конвейера от каретки привода и произвести вывер-
ку взаимного положения конвейера и станков (другого основного обо-
рудования) . Окончательную выверку положения обычно осуществляют
по ленте конвейера, т.е, относительно рабочих поверхностей собачек,
служащих для перемещения деталей, или по штанге конвейера относи-
тельно ее контрольных отверстий, в которые устанавливаются пальцы.
При вывдже взаимного положения по ленте (рис. 58, а) в тех-
нологические отверстия корпуса приспособления 7 вставить штыри
4 и от них с помощью мерной плитки 3 проверить расстояние / до рабо-
чей поверхности собачки 2 штанги 1 конвейера, вручную придвинутой к
плитке 5, Координаты & технологических отверстий задаются от рас-
точек под фиксаторы 5, действующие при повороте вала 8 и предназна-
ченные для установки детали 6 в приспособление 7. При расстоянии L
между технологическими отверстиями смежных приспособлений 7 и 9,
кратном шагу t конвейера, используются мерные плитки 3 одинаковой
длины I. При расстоянии L между приспособлениями, не кратном шагу
t, применяют плитки разной длины (рис. 58,6). При выверке взаимного
положения по штанге 10 ее контрольные отверстия совместить соосно
(ручным перемещением штанги) с двумя технологическими отверстиями
в корпусе приспособления 12, а затем в отверстия вставить пальцы 11.
Выверку взаимного положения штанги 13 конвейеров с откид-
ными собачками 14, используемых для перемещения деталей 17 типа
вал (рис. 58, в), и конвейеров с поворотными захватными уст-
ройствами 18 (рис. 58, г) производить с помощью контрольного штыря
94
Рис. 58. Выверка шаговых конвейеров прерывистого действия
95
16, вставленного в базовое отверстие опорной плиты базового станка
(другого основного оборудования) через мерную плитку /5. Коорди-
наты базового отверстия должны обеспечить требуемое положение
детали в зажимном приспособлении при обработке.
В конвейере с поворотными захватными устройствами (см.
рис 58, г) отрегулировать угол поворота флажков 18 при обратном хо-
де штанги 20 таким образом, чтобы они не задевали перемещаемых
деталей 19 в лотке 21. Проверить правильность выставки опорных
роликов 22 (рис. 58, д, е) относительно прямоугольной 1 или круг-
лой 20 штанги. Зазор между опорными поверхностями штанг и роликов
не должен быть более 0,1 мм. При большем зазоре (или заклинивании
штанги) передвинуть опоры 23 и зафиксировать.
Проверить параллельность штанг направляющим каретки гидропри-
вода. Отклонение от параллельности не должно превышать 0,08 мм на
длину хода каретки. Проверяется индикатором, перемещаемым по
горизонтальной и вертикальной направляющим каретки. Соединить
штангу конвейера с кареткой гидропривода и установить длину ее хода.
Наладка конвейеров для удаления стружки. В цепных скреб-
ковых конвейерах при движении скребков 1 (см. рис. 43, а) обеспе-
чить беспрепятственное равномерное перемещение стружки в желобе,
устранив щели в местах стыка секций желоба 15, за которые может цеп-
ляться стружка и создавать заторы. Установить заданную скорость пе-
ремещения цепи 10 сменными зубчатыми колесами в редукторе 7 при-
вода. В штанговых скребковых конвейерах (при необходимости) отла-
дить надежный поворот каждого скребка 7 (см. рис. 43,6) в вертикаль-
ное положение до упора 2 на штанге 1 при ее ходе вправо (при переме-
щении стружки 7). Отладить ход штанги расстановкой упоров в гидрав-
лическом (пневматическом) приводе.
В винтовых конвейерах отладить подвижные кулачковые муфты 3
(см. рис. 43, в), передающие движения от привода 4 к винтам 2, 10
и обеспечивающие равномерное вращение винтов в желобе 1. При нали-
чии неравномерного вращения разобрать муфты и подогнать зазор в па-
зах. При вращении винтов биение на их концах (лежащих без опор
в желобе) не должно превышать 1—1,5 мм. При большей величине бие-
ния проверить прямолинейность установки секций винтов и желоба и
устранить изогнутость.
Наладка цепных подъемников. При наладке необходимо отрегули-
ровать натяжение цепей 25 и 15 (см. рис. 31) , перемещая натяжные уст-
ройства винтами 11 и 22. Установить размеры канала, по которому пе-
ремещаются детали 1 (на 2—3 мм больше их размера) , передвигая нап-
равляющие 21 и 5 соответственно винтами 3,23 и поворотом планок 24.
Проверить свободное прохождение деталей 1 через канал подъемника и
при необходимости устранить в нем выступы и искривления, особенно
по ходу перемещения деталей. Отрегулировать положение неподвижного
9 и поворотного 6 копиров для безотказного сбрасывания деталей 1 с
площадок 16 цепи 25 в наклонные лотки 17 и 18. Поворотный копир 6
должен поворачиваться от электромагнита 8 (через рычаг 7). Требуе-
мое положение кошфа 6 установить соответствующим поворотом его на
96
оси с последующей фиксацией. Проверить надежность захватного устрой-
ства площадками 16 цепи 25 деталей /, покупаемых в подъемник по
наклонному лотку 2. При задевании площадок за края прорези, при про-
ходе через лоток, несколько переместить последний на корпусе или
увеличить прорезь. При неправильной установке детали на площадке
отрегулировать положение планки 21 винтом 5. Установить заданную
скорость перемещения цепи 25 сменными зубчатыми колесами в ре-
дукторе 19.
Наладка автоматического бункера (см, рис. 33,а). Винтами отрегу-
лировать натяжение обеих цепей 5, обратив особое внимание на обес-
печение плавного перемещения (без заклинивания) планок 4, укреплен-
ных на цепях. Проверить и при необходимости отрегулировать положе-
ние (наклон) всех планок 4 на цепях с целью обеспечения надежного
выкатывания деталей 6 с планок в отводящий лоток 7. Отрегулировать
усилие пружины в кулачковой муфте редуктора привода 12 до величи-
ны, при которой надежно срабатывает муфта в момент заклинивания це-
пей и выключается электродвигатель привода, В случае выпадения де-
талей 6 с планок 4 из-за недостаточного наклона подъемника отрегули-
ровать угол его наклона а вращением гайки 9 на стяжках 8. Проверить и
при необходимости установить положение лотка 11, обеспечивающее на-
дежный отвод и сброс в чашу 2 деталей, не сошедших с планок 4.
Наладка автоматического магазина со спиральным лотком (см.
рис.ЗД6). Проверить проходимость полотку 7 партии деталей 5 9, которые
должны без остановок перемещаться свдэху вниз под действием силы тя-
жести. При принудительной задержке нижней детали верхние должны
соприкасаться друг с другом с легким ударом без повреждения поверх-
ности. При быстром перемещении и сильных ударах необходимо умень-
шить угол наклона лотка путем вертикального пдэемещения кронштей-
нов 3, 11 с лотками 7, 10 на стойке 2. Отрегулировать положение шари-
коподшипников в лотке 10 таким образом, чтобы обеспечить располо-
жение наружной поверхности смежных шарикоподшипников в одной
•плоскости в пределах ±0,1 мм (контролируется шаблоном и щупом).
Проверить свободное вращение шарикоподшипников по всему лотку и в
случае заедания снять их и промыть в керосине. Проверить по всей длине
.лотка ширину между стенками лотка 10, которая должна быть на 1—2
мм больше диаметра детали 1.
Особенности наладки загрузочных устройств. В качестве примера
рассмотрена наладка портального автоопдэатора. Перемещение карет-
ки 11 автооператора по траверсе 7 (рис. 59) в горизонтальном и рук б,
19 с захватными устройствами 5 в вертикальном направлении относи-
тельно станка 3 и конвейера 22 осуществляется по заданной программе.
Программоносителями для автоматического управления совместной
работой автооператора, станка и конвейера используются кулачки, а так-
же перфорированные и магнитные ленты. Ниже даны рекомендации по
наладке автооператора, цикл движения которого управляется в функ-
ции пути посредством кулачков, действующих на путевые переключа-
тели, дающие команды на срабатывание двухпозиционных гидрораспре-
делителей с помощью электромагнитов.
4 Зак. 1459
ft
Рис. 59. Схема портального автооператора
Наладку автооператора следует производить в последовательности
цикла его работы (см. табл. 2) . Исходное положение принимается, когда
руки 6, 19 находятся над конвейером 22, при атом рука 19 загружена
заготовкой 20, а рука 6 — разгружена (см. рис. 59). Требуемые местопо-
ложения и ходы горизонтальных перемещений каретки 11 автооператора
по траверсе 7 по элементам цикла t 21, 5, 8,13 ограничить расстановкой
кулачков 8, 9, 12 на траверсе, воздействующих на переключатели 10.
Местоположения и ходы вертикальных перемещений рук 6, 19 по эле-
ментам цикла t 2, 6, 7, 77, 14, 16, 18, 20 установить: при опускании —
кулачком 76 и при подъеме — кулачком 18, воздействующими через ры-
чаги 17, 14 на переключатели 13, 15. Проверить правильность подавае-
мых команд на разжим и зажим гидравлического патрона 2 и станка 3
на отвод и подвод пиноли 7 с центром по элементам t 4,9 цикла, а также
на выключение из работы станка 3 и его пуск, по элементам цикла 11,
112, при нажатии соответственно кулачков 76,18 на выключатели 13, 15
(через реле времени). Проверить работу отсекателя 23 по элементу цик-
ла Г17 на перемещение приспособления-спутника на шаг.
Проверить правильность перемещения рук 9, 11 (см. рис. 18)
вверх — вниз и поворот захватных устройств 10 для зажима заготовки
79 и обработанной детали 20 (по элементам цикла t: 3, 10, 15,19) при
последовательном пуске масла в полости А и В гидроцилиндра 3. Для
предотвращения поломки рук 9, 77 в нижнем крайнем положении
из-за несрабатывания переключателя 13, довести гайки 2 на направляю-
щей до соприкосновения с верхним торцом гидроцилиндра 3. Проверить
98
надежность работы предохранительного механизма для удержания дета-
ли в руках 9,11 при падении давления в сети, а также механизма, фик-
сирующего поршень 5 в верхнем положении.
Проверить работу автооператора совместно со станком и конвейе-
ром по всему циклу с загрузкой заготовок и выгрузкой деталей.
§ 3.	ОСОБЕННОСТИ НАЛАДКИ ТРАНСПОРТНОНАКОПИТЕЛЬНЫХ
И ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ГПС
Общие сведения по наладке. Последовательность наладки произво-
дится с учетом рекомендаций, изложенных выше в общих сведениях по
наладке аналогичных по назначению устройств АЛ. Кроме того, при
наладке выполняют дополнительные работы, связанные с конкретной
конструкцией устройств, а также с наладкой (отработкой) системы
программного обеспечения ГПС, включая управление станками р ЧПУ,
транспортно-загрузочными устройствами подачи заготовок и инструмен-
та, складами-накопителями, контролем деталей и системой информа-
ции о правильности работы станков и устройств. Указанная система су-
щественно отличается от системы управления станков и устройств АЛ.
В общем виде для каждого устройства отработка системы заключается
в проверке, в наладочном режиме, в заданной последовательности стан-
дартных циклов программного обеспечения и устранения выявленных
недостатков (сбоев), включая при необходимости корректировку
кадров в программоносителе (перфорированной карте или магнитной
ленте).
Наладка системы программного обеспечения является весьма слож-
ной, трудоемкой работой, выполняемой обычно технологами-програм-
мистами. Невозможно представить ее последовательность в разверну-
том виде, поэтому ниже рассмотрена наладка одного стандартного цик-
ла работы агрегата загрузки спутников на станок (см. рис. 21) в поло-
жении, когда на каретке 11 агрегата установлен один спутник /, а вторая
пара направляющих 6 свободна. В процессе наладки следует проверить
правильность следующих элементов цикла: включение электродвигате-
ля привода подачи 8 и перемещение цепи 14 к рабочему столу 3 станка;
перемещение цепи в обратном направлении с захваченным спутником с
обработанной деталью (при помощи захватного устройства 15) и уста-
новкой его на направляющие планки каретки 9; включение привода
подачи 7 и перемещение кареток 11 и 9 в правое исходное положение;
включение привода подачи 8 и перемещение цепи 14 со спутником 1
и заготовкой на рабочий стол 3 станка; фиксация и зажим спутника 1 на
станке и возвращение цепи 14 в исходное положение. Если, например,
произошел сбой во время загрузки спутника на стол станка, то требуется
сверить модели агрегата загрузки программы с истинным расположе-
нием спутников на агрегате по сигналам от датчиков, фиксирующих
положение спутников, а затем произвести корректировку модели или
выдать сообщение оператору ЭВМ о рассогласовании модели с кодом
спутника.
Особенности наладки транспсфтне-накопигелъных систем. В цепных
99
роликоприводных конвейерах А и Б двухъярусной системы (см.
рис. 26) отрегулировать расстояние между ограничителями# в зависимос-
ти от диаметра (ширины) заготовки 7. Проверить положение всех привод-
ных роликов 2 в одной плоскости. Допустимый зазор между роликами
не более 0,1 мм (проверить щупом по линейке). Проверить проскальзы-
вание всех роликов 2 на осях 12 при искусственном задерживании
находящихся на роликах деталей 7. Если в этом случае ролик вращается
вместе с осью, то следует снять ось и слегка прошлифовать ее цилиндри-
ческую поверхность. Отрегулировать натяжение цепи 9 на звездочках 10
натяжным устройством. Проверить безотказность перехода заготовок 7
в местах стыковки поперечных Б и продольных А конвейеров. При за-
держках движения заготовок произвести подгонку длинных 2 и корот-
ких 13 роликов, перемещая по высоте опоры роликов.
В накопительной системе (при складировании деталей в поддонах,
см. рис. 35) проверить работу самоходной тележки 16, обеспечивающей
безотказную загрузку и разгрузку штабелей 13, 14 поддонов 4 в местах
их установки В, Г, Д, вначале в наладочном, а затем в автоматическом
режиме. Проверить работу портального автооператора 10 по разгрузке
поддонов 4 с заготовками 5 из штабеля 14, находящегося в позиции Г,
на позицию Б, а также загрузки поддонов с обработанными деталями
3 из позиции Б в штабель 13, находящийся на позиции В. При испыта-
нии обратить особое внимание на надежность захвата рабочим органом
11 автооператора 10 поддонов 4 (за углубления 15 в стенках). Прове-
рить установку поддона 4 на каретку 2 и ее перемещение по направля-
ющей 1 из позиции 5 в А, а также разгрузку на позиции Л из поддона
4 заготовок 5 и загрузку в поддон 4 обработанных деталей 3 рабочими
органами 6, 7 портального автооператора 9.
Особенности наладки штабелера. Проверить перемещение штабелера
1 по рельсовому пути 3, проложенному по верхней плоскости стелла-
жа 2 (см. рис. 22) и каретки 6 по вертикальным направляющим корпуса
10 штабелера, с помощью трособлочной системы, приводимой в дей-
ствие двухскоростным электродвигателем. Проверить перемещения
на телескопическом столе 7 выдвижной платформы 8 для приемки
и выгрузки спутника 5 (детали) , тары.
Произвести проверку работы штабелера в автоматическом режиме
от системы автономного управления (пультов) с загрузкой и выгрузкой
спутника (детали) в разные ячейки стеллажа 2.
Наладка самоходной автоматической тележки (см. рис. 29) заклю-
чается в проверке надежности срабатывания подвижного бампера 8 на
немедленный останов тележки при наезде ее на посторонние предметы.
Устанавливается и контролируется заданная скорость перемещения те-
лежки по трассе цеха.
Проверяется надежность перемещения спутника 2 с платформы
тележки по направляющим планкам 5 на агрегат загрузки либо в ячейку
оперативного накопителя и обратно с помощью цепи привода 6, работа-
ющей в толкающем и тянущем режимах. Контролируется работа меха-
низма фиксации 10 и чувствительных элементов 9 системы торможения
тележки, обеспечивающих ее точный останов в заданных местах трассы.
100
Проверка работы тележки производится вначале от автономного пульта
7 управления, находящегося на тележке, а затем в автоматическом ре-
жиме по команде, поступающей от ЭВМ ГПС.
§ 4.	АНАЛИЗ ЦИКЛОГРАММ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ СТАНКОВ И
ТРАНСПОРТНО-ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
В процессе наладки и эксплуатации автоматического оборудования необхо-
димо контролировать выполнение комплексной циклограммы работы оборудова-
ния, включающей процессы загрузки - разгрузки, обработки, контроля и управ-
ления. По циклограмме проводится увязка во времени работы транспортных,
загрузочно-разгрузочных устройств и механизмов станка. Рациональность цикло-
граммы станка определяется минимальными затратами времени на получение
изделия. Поэтому взаимодействие узлов транспортно-загрузочных устройств
должно строиться так, чтобы совместить во времени транспортирование с обра-
боткой. Этим достигается повышение производительности станка или'линии.
Анализ циклограммы транспортной системы станка-автомата или АЛ является
типовой задачей, зависящей от конструкции. Однако ряд общих требований сохра-
няется для всех типов оборудования.
В однопоточных синхронных АЛ рабочие механизмы (силовые головки, столы
и др.) работают параллельно от общей команды. При равенстве номинального
времени цикла каждого механизма происходит увеличение цикла АЛ на некоторую
величину вследствие нестабильности отдельных циклов. Так как цикл АЛ повторя-
ется после окончания работы всех механизмов, то вероятность удлинения времени
цикла линии всегда выше вероятности его сокращения. Время цикла возрастает с
увеличением числа параллельно работающих механизмов линии.
Для уменьшения цикла следует при наладке оставить резерв времени между
окончанием циклов лимитирующего механизма и всех остальных. Если лимитиру-
ющий механизм выделить невозможно, то номинальную длительность группового
цикла следует увеличивать настолько, чтобы компенсировать величину его уд-
линения.
В однопоточных многоучастковых линиях увеличение цикла участка склады-
вается из задержек, рассмотренных выше, и задержек, обусловленных нестабиль-
ностью цикла смежных участков (наложенных задержек). На рис. 60, а показана
схема работы линии из двух участков. При окончании хода вперед конвейера Т1 и
доставке заготовки на стыковую позицию СП дается команда на продолжение
цикла первого участка и разрешается ход конвейера Т2. При окончании цикла обра-
ботки на первом участке дается команда на следующий ход конвейера Т1. При
Рис. 60. Схема работы участков однопоточной автоматической линии
101
окончании хода конвейера Т2 вперед дается команда на продолжение цикла второ*
го участка и разрешается ход конвейера Т1, Таким образом, участки линии имеют
движения, после окончания которых продолжается цикл только своего участка, и
связанные движения, после окончания которых даются команды на повторение
цикла смежного участка и на выполнение следующего движения своего участка.
В ряде случаев на стыковой позиции СП (рис. 60, б) устанавливается
непроходное поворотное устройство П (см. рис. 38, б), в которое конвейер
Т1 вводит заготовку. Затем конвейер возвращается в исходное положение, после
этого происходит поворот устройства П с введенной заготовкой. Далее конвейер
Т2 назад за заготовкой, потом вперед, после чего поворотное устройство
возвращается в исходное положение. Рассмотрим работу транспортной системы той
же линии при использовании проходного поворотного устройства П (рис. 60, в) . В
этом случае конвейер Т1 одним движением вводит заготовку в поворотное устрой*
ство П, поворачивает ее и выталкивает повернутую заготовку на позицию СП, Ра-
бота участков, показанная на рис. 60, в, позволяет сократить потери, связанные
с нестабильностью цикла отдельных агрегатов линии. Поэтому рекомендуется при-
менять независимые конвейеры, которые включаются только по признаку наличия
или отсутствия заготовок на конечных позициях и.подача команды не зависит от
взаимного положения смежных конвейеров.
В многопоточных линиях скрытые простои в транспортных системах еще
более существенны. Анализируются они с помощью моделирования на ЭВМ работы
АЛ (рис. 61, л). Участок А имеет два параллельных потока. Участок Б однопоточ-
ный. Известна вместимость накопителя и показатели надежности оборудования. За
каждым потоком линии закреплен наладчик и простои ожидания обслуживания от-
сутствуют. Потери, связанные с нестабильностью цикла обработки, времени сраба-
тывания конвейеров, структуры стыка транспортных устройств, расположения и
схемы включения накопителя, снижают производительность АЛ.
На рис. 61, б показана схема АЛ, на которой накопитель подключен к стыко-
вой позиции СП потока участка А и поперечного конвейера. Последний состоит из
Уаколление
Участок А	Участок 5
а)	Участок А	Участок У
*)
Участок А	Участок б	Участок А	Участок б
8}	г)
Рйс. 61. Схемы работы участков многопоточной автоматической линии
102
двух толкателей, один из которых перемещает заготовку с позиции / на позицию 2,
а второй забирает ее оттуда и выдает на загрузочную позицию 3 участка £>. Накопи-
тель работает в автоматическом цикле и выдает заготовку по окончании цикла ра-
боты участка Б при отсутствии заготовок на позициях Д 2, и Л Наличие заготовок
на всех трех позициях по окончании цикла участка А служит признаком работы
транспортной системы с отбором заготовок в накопитель.
Время срабатывания конвейера и накопителя (вперед и назад) равно 8 с. Сред-
нее квадратичное отклонение длительности цикла 5 с. Моделирование работы ли-
нии показало, что при такой структуре происходит снижение коэффициентов го-
товности: потока I участка А - на 0,96; потока II участка А - на 0,68; участка Б -
на 0,80. В данном случае расположение накопителя неудачно, что отражается
больше всего на работе потока II участка А, который часто не может выдавать за-
готовку на позицию 2, так как туда же отправляют заготовку поперечные толкате-
ли позиций Д 2 и накопитель.
В схеме, показанной на рис. 61, в, накопитель 4 вынесен со стыковой позиции.
Все параметры предыдущей схемы сохранены и в результате моделирования были
получены значения коэффициентов готовности :0,95 для потока 1,0,75 для потока
II участка Л; 0,80 для участка Б. В ряде случаев необходимы специальные* конст-
руктивные меры для уменьшения гфостоев, например встраивают специальный пе-
рекладчик, забирающий детали с потока II и передающий их на позицию 2 (рис.
61,г).
§ 5.	НАДЕЖНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ И ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
Эксплуатация оборудования в автоматизированном производстве происходит
без постоянного контроля и наблюдения со стороны рабочего, поэтому надежности
работы загрузочных и транспортных устройств уделяется особое внимание. Повы-
шение надежности работы транспортных систем достигается организацией квалифи-
цированного обслуживания, проведением планового ремонта оборудования. Надеж-
ность транспортных систем станочного оборудования характеризуют безотказность,
ремонтопригодность, долговечность систем. Безотказность - это свойство транс-
портной системы сохранять работоспособность в течение некоторого времени.
Нарушение работоспособности транспортного устройства называют отказом. По
внешним проявлениям отказы делят на явные и скрытые. К явным относят отка-
зы, которые можно обнаружить визуально, например поломка отсекателя. Скры-
тым называют отказ, причина которого требует тщательного выяснения и анализа.
По причинам возникновения отказы делят на конструкционные, производ-
ственные и эксплуатационные.
У транспортных устройств бывают отказы функционирования и отказы по па-
раметру. Отказы функционирования характеризуются тем, что какой-либо узел
оборудования выходит из строя и работа оборудования прекращается. Отказы по
параметру характеризуются тем, что после отказа какого-либо узла транспортного
устройства работа его может продолжаться, однако функции не выполняются. Нап-
ример, в бункерном устройстве нестабильно работает механизм ориентации, про-
пуская периодически в рабочий орган неориентированные заготовки. В качестве
примера рассмотрим причины отказов транспортных систем АЛ для обработки ко-
лец подшипников.
Отказы автооператора. При включении его в работу одна из функций оказы-
вается невыполненной. Например, заготовка не входит в патрон. Причинами
отказа являются увеличенные размеры заготовки, наличие заусенцев,, попада-
ние стружки в лоток. Заготовка с большими заусенцами не попадает в захватный
орган автооператора или перекашивается в нем. Из-за зажима в перекошенном сос-
тоянии заготовка не входит в патрон. Заклинивание заготовки в отводном лотке
происходит в основном из-за попадания стружки.
В процессе эксплуатации происходит разрегулирование хода автооператора,
снижение его жесткости, загрязнение рабочих поверхностей, появление забоин,
вмятин и другие явления. Эти отказы проявляются достаточно быстро и устраня-
ются при обслуживании и ремонтах.
103
Рис. 62. Отказы в подъемниках
Отказы подъемников. Примеры застревания колец в подъемниках толкаю-
щего типа показаны на рис. 62. На рис. 62,а показано стопорение ползуна 1 толкаю-
щего подъемника или несрабатывание отсекателя 2, в результате в окно загрузки
могут поступить два кольца - I и II. Заклинивание кольца в шахте подъемника из-
за деформации и изнашивания ее стенки показано на рис. 62, б. При опускании пол-
зуна столб колец 2 значительной массы задерживается отсекателем 5, нижнее
кольцо в этом случае разворачивается, ударяет о стенку 1 шахты от создавшегося
момента сил и образует вмятину А, со временем достигающую значительных раз-
меров. При отклонении зазора от заданного между кольцом и буртиком канала
подъемника происходит западание колец (рис. 62,в) или их перекос, что приводит
к заклиниванию.
Отказы лотковых самотечных конвейеров (рис. 63) . Застревание в них дета-
лей происходит прежде всего из-за засорения стружкой и загрязнения, увеличения
зазоров, приводящих, например, к западанию буртиков внутренних колец под-
шипников (рис. 63, а и б). В месте слияния двух потоков (рис. 63, в) происходит
стопорение колец I и II. В процессе эксплуатации гибкие лотки изгибаются в плос-
кости наименьшей жесткости и дополнительно поворачиваются вокруг продольной
оси; кольца выдавливаются, заклиниваются и застревают.
Отказы цепных конвейеров. Буртики колец 3 (рис. 64, а) защемляются плас-
тинами тяговой цепи конвейера 1 при разрегулировании направляющих 2. На
рис. 64, б показано стопорение двух потоков колец I и II в местах из загрузки в кон-
вейер 1. При скоплении колец в канале конвейера сила движущихся цепей вытес-
няет их из ряда, и они выпадают из канала.
Безотказность работы транспортных устройств оценивают следующими по-
казателями.
Среднее время безотказной работы (наработка на отказ) :
N
*н= (2 ^н)/^.
1=1
где S Г/н — сумма интервалов времени безотказной работы Г/н за определенный
промежуток времени; N — число отказов (восстановлений) за тот же промежуток
времени.
104
Рис. 64. Отказы в отводящих устройствах
105
Физический смысл гн - это среднее время или число циклов, отрабатываемых
транспортной системой (отдельным устройством) между двумя соседними отка-
зами при условии выполнения предусмотренного обслуживания. Чем меньше
средняя наработка на отказ, тем менее надежна в работе транспортная система и
тем чаще необходимо вмешательство наладчика. Среднее время восстановления
работоспособности
_ N
^в=2 Zfe / N,
t=l
где S QB - сумма интервалов времени восстановления Г/в за определенный проме-
жуток времени.
Долговечность транспортной системы - свойство сохранять работоспособность
до выхода из допустимых норм (наступление предельного состояния) при условии
проведения установленного технического обслуживания и ремонта. Долговечность
связана, главным образом, с изнашиванием подвижных соединений, усталостью и
старением материала элементов транспортной системы.
Важным показателем работоспособности транспортной системы является срок
службы. Срок службы транспортной системы - это календарная продолжитель-
ность ее эксплуатации. Различают срок службы до среднего, капитального ремонтов
и до списания.
Техническое обслуживание - работы, направленные на поддержание тран-
спортной системы в работоспособном состоянии путем предупреждения возмож-
ных причин отказов.
§ 6.	ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕМОНТЕ ТРАНСПОРТНЫХ И
ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА
К системе ремонта оборудования, встроенного в автоматические ли-
нии, включая транспортные и загрузочные устройства, предъявляют по-
вышенные требования. Простои и отказы любого оборудования в линиях
приводят к большим потерям, что объясняется высокой стоимостью
единицы времени простоя, обусловленной высокой производительно-
стью АЛ, большой трудоемкостью нахождения и устранения отказов
из-за сложности конструкций связанного между собой оборудования.
Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправности или
работоспособности станков, транспортных и загрузочных устройств и
другого оборудования.
Ремонт транспортных и загрузочных устройств производят в соот-
ветствии с единой системой планово-предупредительного ремонта (ППР)
и рациональной эксплуатации оборудования машиностроительных пред-
приятий. Система ППР охватывает техническое обслуживание и плано-
вые текущий, средний и капитальный ремонты.
Текущий ремонт (Т) осуществляют для обеспечения или восстанов-
ления работоспособности детали. Он состоит в замене и (или) восстанов-
лении отдельных частей (узлов и деталей).
Капитальный ремонт (К) выполняют для восстановления исправнос-
ти и полного или близкого к полному восстановлению ресурса деталей с
заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые эле-
менты.
Для вспомогательного оборудования линий, включая транспортные
и загрузочные устройства, обычно применяют текущий и капитальные ре-
106
монты, между которыми производят плановые осмотры (О). Осмотр —
проверка работоспособности устройств с регулировкой и заменой, при
необходимости, отдельных деталей и узлов запасными.
Ремонт оборудования выполняют с принятым оптимальным ремонт-
ным циклом, обеспечивающим проведение плановых ремонтов через
периодически повторяющиеся интервалы времени и в определенной пос-
ледовательности. Для транспортных и загрузочных устройств обычно ре-
комендуется ремонтный цикл с шестью текущими, одним капитальным
ремонтом и четырнадцатью осмотрами. Структура (последовательность)
такого цикла имеет вид: О-О-Т—О-О-Т—О— О—Т-О-О-Т—О-О-Т-
О-О—Т-О-О-К. Продолжительность ремонтного цикла 3-7,5 лет.
Основные сведения о технике безопасности.
1.	Транспортные и загрузочные устройства должны быть изготовле-
ны в соответствии с положениями техники безопасности для грузоподъ-
емных средств и отвечать санитарно-техническим нормам.
2.	Верхняя транспортная система должна быть обеспечена антресоля-
ми с лестницами для обслуживания, а также защитными сетками.
3.	Нижняя транспортная система должна быть ограждена и снабже-
на переходными мостиками.
4.	Все автооператоры (роботы) должны иметь предохранительные
устройства на случай аварийного отключения энергии; при этом их зах-
ватные устройства должны удерживать детали.
5,	В подъемниках и устройствах для поворота не должно быть са-
мопроизвольных опусканий и поворотов.
6.	Все вращающиеся и движущиеся узлы устройств в зоне доступнос-
ти рабочего должны иметь стационарные или откидные ограждения,
сблокированные с оборудованием, которое должно автоматически отк-
лючаться при возникновении аварийной ситуации.
7.	Синхронная транспортная система должна быть снабжена легко-
доступным общим тросовым или бугельным аварийным стопом на слу-
чай отключения ее в любом месте.
8.	Применение вибробункеров и вибрационных конвейеров не до-
пускается при суммарном Шуме, превышающем установленные нормы.
9.	Верхние лотки должны иметь сплошное дно (или поддоны),
чтобы стружка и СОЖ, захватываемые деталями, не попадали на рабо-
чих.
10.	Все движущие части устройств, выступающие при работе наружу,
должны быть окрашены в красный цвет.
107
РАЗДЕЛ II
РОБОТОТЕХНИКА
ГЛАВА IX
ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РОБОТАХ
В настоящее время сложились такие условия, что практические пот-
ребности в роботах совпали с научно-техническими возможностями их
создания и применения. Современные роботы, число которых с каждым
годом увеличивается, широко применяют в различных отраслях про-
мышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в торговле и сфере
обслуживания. Роботы стали незаменимыми помощниками человека при
выполнении научных исследований в космосе, в глубинах океана, под
землей, т.е. в условиях, где пребывание человека связано с опасностью
для жизни или невозможно.
Подавляющее большинство современных роботов — промышленные
роботы, предназначенные для эксплуатации в различных отраслях про-
мышленности, и в первую очередь в машиностроении.
В настоящее время роботы принято делить на три поколения.
Основную часть применяемых роботов составляют роботы первого
поколения, которые часто называют роботами с числовым программным
управлением. Эти роботы не способны адаптироваться к изменяющейся
внешней обстановке, поэтому они работают лишь по жесткой программе
и способны выполнять сравнительно простые производственные задачи.
В настоящее время создаются адаптивные ПР второго поколения,
обладающие способностью к восприятию информации о внешней среде
с помощью сенсорных датчиков и работающие по гибкой программе, Бо-
лее высокое конструктивное совершенство роботов второго поколения
(по сравнению с роботами первого поколения) позволяет использовать
их для сложных производственных задач.
Роботы третьего поколения — интегральные или интеллектные робо-
ты, способные решать наиболее сложные производственные задачи.
Отличие роботов третьего поколения от роботов второго поколения
состоит в том, что роботы третьего поколения должны обладать элемен-
тами искусственного интеллекта и полностью адаптироваться к услови-
ям производства.
Промышленный робот — автоматическая машина, стационарная или
передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипу-
лятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограмми-
руемого устройства программного управления для выполнения в про-
изводственном процессе двигательных и управляющих функций.
По характеру выполняемых операций ПР подразделяют на три груп-
пы: 1) производственные роботы, предназначенные для автоматизации
основных операций технологического процесса (сборка, сварка, окраска
и т.п.) ; 2) подъемно-транспортные роботы, предназначенные для автома-
тизации вспомогательных операций (установка-снятие заготовок и ин-
108
Информационная система
Подсистема
внешней
информации
Подсистема
обеспечения
техники
безопасности
Механическая система
Объект
манипу’
пирования
Технологи ческое оборудование
Подсистема
внутренней
информации
Система
программного
управления
человек-
оператор
Рис. 65. Структурная схема промышленного робота
струмента, удаление стружки и т.п.); 3) универсальные роботы, пред-
назначенные для выполнения как основных, так и вспомогательных опе-
раций.
Структурная схема промышленного робота показана на рис. 65.
Основным элементом любого промышленного робота является механи-
ческая система, которая предназначена для выполнения двигательных
функций и реализации технологического назначения робота. Например,
назначением большинства транспортных промышленных роботов являет-
ся установка и снятие объектов манипулирования (заготовок) на пози-
ции обработки технологического оборудования. Конструктивно меха-
ническая система состоит из следующих основных узлов: несущих кон-
струкций, приводов, исполнительных механизмов и захватных уст-
ройств. Захват и удерживание объекта манипулирования осуществля-
ются с помощью захватного устройства, которое устанавливается на ис-
полнительном механизме, часто называемом рукой робота.
Система программного управления предназначена для программиро-
вания движений робота и, как правило, технологического оборудования,
сохранения управляющей программы, ее воспроизведения и отработки.
Подготовка и ввод управляющей программы в систему управления
обычно выполняются человеком-оператором, который также контроли-
рует правильность отработки программы в режиме наладки.
Информационная система обеспечивает сбор, первичную обработ-
ку и передачу в систему программного управления данных о функци-
онировании узлов и механизмов робота (в том числе и блоков системы
управления) и о состоянии внешней среды (объекта манипулирования,
технологического оборудования и др.),
Информационные системы ПР по функциональному назначению ус-
ловно можно разделить на три подсистемы: 1) восприятия и переработки
информации о внешней среде, в которой функционирует робот; 2) внут-
109
Рис. 66. Промышленный ро-
бот с пятью степенями под-
вижности
ренней информации о состоянии узлов, механизмов и систем робота; 3)
обеспечения техники безопасности,
Условность такого разделения определяется тем, что одни и те же
датчики и блоки обработки информации могут на основе взаимодейст-
вия участвовать как в восприятии внешней информации, так и контроле
собственного состояния робота, а информационная подсистема обеспече-
ния техники безопасности функционирует в результате взаимодействия
двух первых подсистем.
Модель ПР для использования в конкретных условиях производ-
ства выбирают по техническим показателям, основными из которых яв-
ляются следующие.
Номинальная грузоподъемность ПР — наибольшее значение массы
предметов производства или технологической оснастки, включая массу
захватного устройства, при которой гарантируются их удержание и обес-
печение установленных значений эксплуатационных характеристик. При
исполнении робота с несколькими руками наряду с суммарной грузо-
подъемностью важна грузоподъемность одной руки. В отдельных слу-
чаях важным показателем является также усилие зажима (захвата,
удержания) объекта минипулирования захватным устройством.
Число степеней подвижности ПР — сумма возможных координатных
движений объекта манипулирования относительно основания промыш-
ленного робота (рис. 66),
Рабочая зона ПР— пространство, в котором может находиться
исполнительное устройство при функционировании ПР. Рабочая зона
характеризуется формой и геометрическими размерами.
Погрешность позиционирования ПР - отклонение положения рабоче-
го органа ПР от заданного управляющей программой.
Мобильность — способность робота совершать движения. По мобиль-
ности роботы подразделяют на две группы: стационарные (обеспечиваю-
щие ориентирующие и транспортирующие движения) и передвижные
(обеспечивающие дополнительно к названным еще и координатные дви-
жения) .
110
§2. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПР
Исполнительный механизм ПР, который часто называют манипуля-
тором, представляет собой совокупность подвижно соединенных звень-
ев, предназначенных для воздействия на объект манипулирования или
обрабатываемую среду.
Соединение звеньев манипулятора в кинематическую цепь осущест-
вляется с помощью кинематических пар. В большинстве конструкций
манипуляторов ПР используются кинематические пары класса V —
вращательные или поступательные, обеспечивающие одну степень сво-
боды в относительном движении каждого из подвижно соединенных
звеньев. Условные обозначения элементов структурных кинематичес-
ких схем манипуляторов ПР приведены в табл. 6.
Важной характеристикой манипулятора является число степеней
подвижности, которое определяется числом степеней свободы кине-
6. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем манипуля-
торов ПР
Элемент, соединение	Эскиз	Характеристика
Звено (стержень)	।	1	—
Неподвижное закреп-
ление звена
Движение отсутствует
Жесткое соединение
звеньев
Подвижное соединение
с перемещением вдоль
прямолинейных направ-
ляющих
Во зв ратно-по сту пател ьное
движение (поступательная
пара класса V)
Винтовое подвижное
соединение
Во зв ратно-по сту пател ьное
движение и взаимосвязан-
ное вращательное движе-
ние (поступательно-вра-
щательная пара класса V)
Плоское шарнирное
соединение
Вращение вокруг попереч-
ной оси (вращательная па-
ра класса V)
Захватное уст-
ройство
Зажимные элементы под-
вижны
111
7. Примеры структурных кинематических схем
и формы рабочих зон ПР
Система
координат
Структурная кине-
матическая схема
Форма рабочей
зоны
Модель робо-
та (страна)
Полярная
цилиндри-
ческая
Полярная
сферическая
Ангулярная
цилиндричес-
кая
Прямоугольная
плоская
РО/1В (СССР);
’’Autohand
АН-60-3”
(Япония)
Прямоугольная
пространствен-
ная
Ритм - 05.01
(СССР);
’’Autohand
АН-40/40-2”
(Япония)
КМ 0,63 Ц. 42.12
(СССР)
СМ 40 Ц. 40.11
(СССР);
’’Versatran”
(США)
”Универсал-5”
(СССР)
’’Универсал-
50М” (СССР);
’’Unimate”
(США)
MTL-60 (ЧССР)
112
Продолжение табл. 7
Система	Структурная кине-	Форма рабочей	Модель робо-
координат	матическая схема	зоны	та (страна)
матической цепи относительно неподвижного звена. В открытых ки-
нематических цепях, к которым относятся манипуляторы ПР, число
п подвижных звеньев всегда равно числу кинематических пар р. Д1я ки-
нематической цепи, образованной только кинематическими парами
класса V, число степеней подвижности W = 6п — 5р.
В большинстве случаев звенья манипуляторов ПР образуют поступа-
тельные и вращательные пары класса V. В тех-случаях, когда кинемати-
ческая цепь состоит только из вращательных пар, манипулятор имеет
антропоморфную схему, подобную человеческой руке.
Для обеспечения перемещения захватного устройства в любую точ-
ку рабочего пространства манипулятор должен иметь три степени под-
вижности. Еще три степени подвижности необходимы для того, чтобы
обеспечить захватному устройству любую ориентацию в этой точке. В
зависимости от условий производства манипуляторы промышленных ро-
ботов имеют, как правило, от двух до семи степеней подвижности.
Двигательные возможности манипулятора могут быть оценены коэф-
фициентом сервиса, который характеризует способность подхода захват-
ного устройства к заданной точке с разных направлений. Совокупность
возможных положений оси захватного устройства, при которых центр его
находится в заданной точке рабочего пространства, определяет угол ^-про-
странственный угол обслуживания, или угол сервиса. Отношение £ = #/ 4я
называют коэффициентом сервиса в данной точке. Он может изме-
няться от нуля, на границе рабочего пространства (где ось захватного
устройства может занимать только одно положение), до единицы, для то-
чек так называемой зоны 100 %-го или полного сервиса (в этих точках
ось захватного устройства может занимать любое пространственное поло-
жение) . Коэффициент сервиса £ дает возможность качественной оценки
кинематических свойств манипулятора промышленного робота в целом.
В зависимости от конструктивной схемы захватное устройство ма-
нипулятора ПР может находиться в рабочей зоне, имеющей ту или иную
форму, а его движения осуществляться в различных системах коорданат.
Системы координат бывают двух видов: прямоугольные и криволи-
нейные. В прямоугольной системе координат (плоская и пространствен-
ная) объект манипулирования помещается в определенную точку Прост-
ранства путем прямолинейных перемещений звеньев манипулятора по
двум (или трем) взаимно перпендикулярным осям.
5 Зак. 1459	! 13
В криволинейной системе координат наиболее распространены по-
лярные плоские, цилиндрические и сферические координаты. Разновид-
ностями криволинейной системы являются ангулярная плоская и прост-
ранственная (цилиндрическая и сферическая) координаты, характерные
для многозвенных манипуляторов.
В табл. 7 приведены структурные кинематические схемы и формы
рабочих зон некоторых ПР отечественного и зарубежного производства.
§ 3.	ПРИВОДЫ
Для перемещения рабочих органов ПР применяют пневматические,
гидравлические, электрические и комбинированные приводы.
Приводы могут быть классифицированы по ряду признаков. По чис-
лу двигателей различают групповой, одно двигательный и много двига-
тельный привод. Групповой привод обеспечивает одновременное пере-
мещение нескольких звеньев одного робота либо может обеспечивать
согласованное перемещение звеньев нескольких роботов. Для передачи
соответствующей мощности на несколько звеньев и ее распределения
между ними используют трансмиссии, поэтому такой привод называют
также трансмиссионным. Одно двигательный или индивидуальный при-
вод обеспечивает движение только одного звена исполнительного меха-
низма робота, что существенно упрощает механические передачи, а в
ряде случаев позволяет полностью отказаться от них. У многодвигатель-
ного привода двигатели совместно работают на общий вал, что позволя-
ет распределить потребляемую мощность между отдельными двигателя-
ми и улучшить условия работы механической передачи.
По способу управления приводы делят на нерегулируемые, обеспе-
чивающие движение звеньев с одной рабочей скоростью; регулируемые,
обеспечивающие изменение скорости’движения звеньев под воздействи-
ем управляющих устройств; следящие, обеспечивающие отработку пе-
ремещения с определенной точностью в соответствии с произвольно ме-
няющимся задающим сигналом; адаптивные - автоматически избираю-
щие параметры управления при изменении условий работы с целью вы-
работки оптимального режима.
Пневматический привод. В настоящее время такой привод имеет на-
иболее широкое применение в робототехнике и им оснащено около 45 %
общего мирового парка промышленных роботов. Преимуществами
пневматического привода являются: простота конструкции, низкая
стоимость изготовления и эксплуатации, высокая надежность, взрыво- и
пожаробезопасность. К недостаткам следует отнести низкие регулировоч-
ные свойства (отсутствие возможности непрерывного регулирования
скорости) , низкий КПД (0,15-0,2) , ограниченная мощность. Указанные
свойства предопределили преимущественное использование пневмати-
ческого привода в ПР с цикловым управлением, имеющих, как правило,
упрощенную кинематику с двумя - четырьмя степенями подвижности
и грузоподъемность до 10—15 кг.
Привод пневматического робота с одной степенью подвижности
состоит из исполнительного двигателя, распределительного устройства,
114
Рис. 67. Схема пневматического при-
вода с цикловым управлением
дросселей — регуляторов скорос-
ти, редуктора давления ц демпфи-
рующих устройств.
В качестве исполнительных
приводов пневматических роботов
применяют длинноходовые цилин-
дры типа ЦРГП или поворотные
пневмодвигатели типа ПДП и др. Конструкция цилиндров ЦРГП обеспе-
чивает повышенную герметичность и возможность регулирования тормоз-
ного режима в крайних положениях хода штока благодаря встроенным
демпфирующим устройствам. Поршневые поворотные двигатели типа
ПДП конструктивно выполнены на базе двух соосно установленных
пневмоцилиндров и пары рейка — шестерня, где роль рейки выполняют
жестко соединенные штоки цилиндров. Для осуществления неполнопо-
воротных вращательных движений используют также лопастные пневмо-
двигатели типа ЦДЛ.
На рис. 67 приведена схема робота с пневматическим приводом и
цикловым управлением. Привод включает пневмоцилиндр 7 со штоком
7, на котором жестко закреплена скалка 5 с регулируемыми упорами
3 и 6, неподвижный упор 4 с демпфирующим устройством 2, а также
воздухораспределитель 8 и устройство управления УУ. Сигнал от уст-
ройства управления, несущий логическую информацию о направлении
перемещения штока 7, поступает на управляющий электромагнит воз-
духораспределителя S, который в соответствии с управляющим воз-
действием соединяет одну из полостей пневмоцилиндра с гидростанцией,
а другую с окружающей средой. Шток 7 пневмоцилиндра при этом будет
перемещаться в требуемом направлении до соприкосновения упора 3
или упора 6 с неподвижным упором 4. Положение регулируемых упо-
ров 3 и 6 определяет величину перемещения штока 7 при прямом и об-
ратном ходе. Для исключения жесткого удара упоров 3 и 6 о неподвиж-
ный упор 4 в последний вмонтировано демпфирующее устройство 2,
обеспечивающее торможение штока 7 с заданным ускорением при нажа-
тии упорами 3 и 6 на кнопки демпфера. В пневмоприводах роботов
наибольшее распространение получили гидравлические демпферы, хотя
применяют также пружинные и пневматические демпфирующие уст-
ройства.
Роботы с пневматическим приводом и цикловым управлением име-
ют, как правило, две точки останова по каждой координате, что снижает
функциональные возможности таких роботов. Поэтому, учитывая
эксплуатационные достоинства таких роботов, в последнее время ведут-
ся работы по созданию приводов, обеспечивающих неограниченное чис-
ло точек останова. Решение этой проблемы позволит использовать
пневмопривод в роботах с позиционным управлением.
5*
115
Существует большое число разновидностей конструктивных схем
пневмоприводов роботов с цикловым и позиционным управлением.
Гидравлический привод. Широкое распространение роботов с гид-
равлическим приводом (около 40 % общего мирового парка роботов)
обусловлено такими преимуществами гидропривода, как высокая удель-
ная мощность на единицу массы, быстродействие, малая инерционность,
относительно высокая жесткость статических нагрузочных характерис-
тик, возможность реализации автоматического управления и регулиро-
вания скорости исполнительных механизмов. Недостатками гидравличес-
кого привода являются: конструктивная сложность, необходимость
автономного энергетического блока, пожароопасность и загрязнение ок-
ружающей среды вследстие утечек рабочей жидкости.
Гидравлический привод может применяться в ПР с позиционным ц
контурным управлением, а также в ПР с цикловым управлением грузо-
подъемностью свыше 15 кг.
В качестве исполнительных двигателей гидравлических приводов
применяют специализированные длинноходовые цилиндры типа ЦРГ,
поворотные лопастные двигатели типа ДПГ с ограниченным углом пово-
рота выходного вала, гидромоторы.
В гидравлических приводах ПР используются гидростанции, конт-
рольно-регулирующая и распределительная аппаратура, фильтры и дру-
гие комплектующие элементы общемашиностроительного применения.
В качестве рабочей жидкости применяют минеральные масла, температу-
ра которых при эксплуатации должна находиться в диапазоне 0—60 °C.
В ПР с цикловым управлением используют релейные гидравличес-
кие приводы, управляемые с помощью золотников дискретного дейст-
вия. Регулирование скорости таких приводов осуществляется путем
настройки дросселей, а позиционирование обеспечивается перемещае-
мыми упорами и демпфирующими устройствами.
В ПР с позиционным и контурным управлением применяют следя-
щие электрогидравлические приводы. Непрерывное управление ско-
ростью перемещения штока (вала) осуществляется, как правило, дрос-
сельным методом с помощью электрогидравлических усилителей, обес-
печивающих изменение расхода
рабочей жидкости пропорциональ-
но электрическому сигналу.
Схема электрогидравлическо-
го усилителя показана на рис. 68.
Отклонение заслонки 1 от средне-
го положения пропорционально
силе тока, протекающего через об-
мотки 2 двигателя постоянного
тока с поворачивающимся яко-
Рис. 68. Схема электрогидравличес-
кого усилителя
116
Рис. 69. Функциональная схема следящего электрогидравлического привода
рем 5, концы которого помещены в магнитный зазор между верхним
и нижним полюсными башмаками 4. Сила тока управления создает маг-
нитное поле, которое вызывает изменение положения якоря вместе с
заслонкой. При смещении заслонки от нейтрального положения изменя-
ется входное поперечное сечение сопл 5, а возникающая при этом раз-
ность давлений масла действует на торцы управляющего золотника 6
и вызывает его перемещение. Золотник, смещаясь от нейтрального поло-
жения, соединяет соответствующие трубопроводы 7, связанные с полос-
тями гидромотора, с напорным 8 и сливным 9 трубопроводами. При
этом величина сечений и расход жидкости в каналах питания и слива
будут пропорциональны отклонению заслонки, т.е. силе тока управле-
ния, и шток гидромотора будет перемещаться в требуемом направле-
нии. Из напорного трубопровода рабочая жидкость поступает в гидро-
мотор через фильтры 10 и дроссель 11.
На рис. 69 показана функциональная схема следящего электрогид-
равлического привода, работающего по замкнутой схеме. Поток жид-
кости Q электрогидравлического усилителя ЭГУ подается на гидромотор
ГД, перемещающий звено манипулятора ЗМ. Положение штока гидромо-
тора X регистрируется с помощью датчика положения ДП, преобразуется в
электрический сигнал обратной связи Яос и сравнивается с заданным
значением сигнала И3. Разность этих сигналов Д#усиливается электрон-
ным усилителем ЭУ и подается в электрогидравлический усилитель в
качестве входного сигнала t/y.
Шаговые электрогидравлические приводы работают по разомкнутой
схеме, что создает опасность потери информации о положении выходного
звена. Поэтому при их применении необходимо предусматривать осна-
щение звеньев ПР дополнительными датчиками положения.
Электрический привод. В последние годы появилась тенденция уве-
личения доли ПР, оснащенных электрическими приводами. Основными
достоинствами электрического привода являются: удобство управления,
высокий КПД (0,5-0,7), простота подвода электроэнергии, быстродей-
ствие, удобство стыковки с другим оборудованием. Существенным
недостатком электропривода при использовании его в робототехнике
является низкая удельная мощность, что обусловливает возрастание
массовых и габаритных показателей ПР с электрическим приводом при
грузоподъемности свыше 50—60 кг.
Характеристики электрического привода определяются, в первую
117
Рис. 70. Схема комбинированного
электропневматического привода
очередь, типом используемых эле-
ктродвигателя и усилителя мощ-
ности. Наибольшее распростране-
ние получили электродвигатели
постоянного тока различного кон-
структивного исполнения: с пазовым якорем (имеющие якорную обмот-
ку, заложенную в пазы) и малоинерционные с гладким, полым и диско-
вым якорем. Двигатели с пазовым якорем отличаются высокой надеж-
ностью и малой чувствительностью к изменениям параметров нагрузки
вследствие большого значения собственного момента инерции якоря. К
недостаткам этих двигателей следует отнести низкое значение удельной
мощности, а также невысокую перегрузочную способность по моменту.
Малоинерционные двигатели способны развивать значительные кратко-
временные ускорения и обладают высокой перегрузочной способностью
по моменту. При необходимости их используют в сочетании с волновы-
ми редукторами. Существенным недостатком двигателей этого типа
является высокая чувствительность к колебаниям нагрузки, что затруд-
няет стабилизацию системы и согласование с силовым преобразователем.
Широкое распространение получил шаговый привод, имеющий две
разновидности: привод с управляющим шаговым двигателем и промежу-
точным усилителем момента, выполненным в виде следящей гидравли-
ческой системы; привод с силовым шаговым двигателем, соединенным
с исполнительным механизмом через механическую передачу. Принцип
действия применяемых в настоящее время шаговых двигателей основан
на дискретном изменении электромагнитного поля в рабочем зазоре за
счет импульсного возбуждения обмоток.
Характерными особенностями развития электроприводов роботов
является выполнение блоков управления на микропроцессорах. Микро-
процессоры обеспечивают расчет сигналов рассогласования по положе-
нию ширниров манипулятора и выработку управляющих воздействий ре-
гуляторов скорости в соответствии с принятыми алгоритмами. В зави-
симости от сложности заложенных алгоритмов используется или один
микропроцессор для управления всеми подвижными звеньями робота,
или каждое звено управляется от отдельного микропроцессора.
Использование комбинированных приводов позволяет в ряде случа-
ев объединить достоинства и полностью или частично устранить недостат-
ки отдельных типов приводов. Интересен комбинированный электроп-
невматический привоя обеспечивающий позиционное управление
(рис 70). Он состоит из нерегулируемого пневмоцилиндра7, реечной зубча-
той передачи 2, дискового электромагнитного тормоза 3 и датчика переме-
щения 4. Он замкнут через импульсный датчик перемещения и работает
следующим образом. При поступлении задающего воздействия пневмо-
цилиндр обеспечивает перемещение в требуемую сторону, а при подходе
118
к заданной точке и получении команды на торможение включается тор-
моз и создается момент торможения, который может регулироваться
за счет изменения магнитного поля. Тормозной момент увеличивается
постепенно таким образом, что диски тормоза сначала проскальзывают
и привод снижает скорость. При снижении скорости на 5—10 % от макси-
мального значения тормоз обеспечивает максимальный момент, и привод
останавливается.
§ 4.	ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Захватные устройства ПР служат для захватывания и удержания в
определенном положении объектов манипулирования (заготовок или
инструментов). Конструкция, размеры и форма захватных устррйств
зависят от характеристик объекта манипулирования, конструктивных
особенностей ПР и производственных условий. Как правило, ПР комп-
лектуют набором типовых захватных устройств, которые можно менять
в зависимости от конкретного рабочего задания.
К захватным устройствам предъявляют требования общего характе-
ра и специальные, связанные с конкретными условиями работы. К чис-
лу обязательных требований относятся надежность захватывания и удер-
живания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреж-
дений или разрушения объекта. К захватным устройствам ПР, работаю-
щим в условиях серийного производства, предъявляют дополнительные
требования: широкодиапазонность (возможность захватывания и бази-
рования деталей в широком диапазоне массы, размеров и формы), лег-
кость и быстрота замены (вплоть до автоматической смены), изменение
усилия удерживания объекта в зависимости от его характеристик.
Расширение возможностей ПР может быть обеспечено за счет приме-
нения адаптивных захватных устройств, оснащенных различными датчи-
ками внешней информации для определения формы поверхности, разме-
ров, массы и других свойств объекта.
Захватные устройства можно условно классифицировать по принци-
пу действия и способу управления, характеру базирования объекта,
степени специализации и др.
По принципу действия различают следующие основные типы захват-
ных устройств: механические, магнитные, электромагнитные, вакуум-
ные, с эластичными камерами.
По способу управления различают неуправляемые, командные, жест-
копрограммируемые и адаптивные захватные устройства.
Неуправляемые захватные устройства — устройства с постоянными
магнитами или с вакуумными присосками без принудительного разре-
жения, в виде разрезных упругих валиков, подпружиненных клещей и
тл. Для снятия объекта с таких захватных устройств требуется усилие
большее, чем усилие его удержания. Этот тип захватных устройств при-
меняют в массовом производстве при манипулировании с объектами не-
большой массы и габаритных размеров» На рис. 71 показаны примеры
неуправляемых механических захватных устройств, в которых удержа-
119
Рис. 71. Неуправляемые механические зах-
ватные устройства
ние детали осуществляется за счет
упругого воздействия зажимных эле-
ментов, а удаление производится с по-
мощью дополнительных приспособле-
ний. Недостатком таких устройств яв-
ляется возможность повреждения кон-
тактирующих поверхностей зажимных
элементов и детали.
Командные захватные устройства управляются только командами
на захватывание или отпускание объекта. Наибольшее распространение
получили механические командные устройства клещевого типа, в кото-
рых перемещение захватных губок обеспечивается пневматическим, гид-
равлическим или электрическим приводами. На рис. 72 показано клеще-
вое командное захватное устройство с рычажными передаточными меха-
низмами, обеспечивающими выигрыш в усилии зажима детали. В ПР с
малой грузоподъемностью для привода захватных губок обычно исполь-
зуют пневматический привод, а в ПР с большой грузоподъемностью на-
иболее предпочтителен гидравлический привод. Электропривод ввиду
сравнительной сложности пока применяют ограниченно.
В жесткопрограммируемых захватных устройствах, управляемых
системой управления ПР, усилие зажима и величина перемещения губок
могут изменяться в зависимости от заданной программы. Более широки-
ми возможностями обладают адаптивные захватные устройства, для ко-
торых программирование движений может осуществляться с учетом
получаемой информации о свойствах объекта манипулирования. Приме-
ром могут служить адаптивные захватные устройства, способные захва-
тывать и базировать неориентированно расположенные объекты.
Важной характеристикой захватного устройства является способ
базирования объекта манипулирования.
Существуют, например, способные к перебазированию объекта зах-
ватные устройства, в которых осуществляется изменение положения
удерживаемой детали благодаря управляемым действиям элементов.
Этим свойством обладают захватные устройства с управляемыми шар-
нирными пальцами.
Центрирующие захватные устройства фиксируют положение оси или
плоскости симметрии захватываемого объекта. К ним прежде всего от-
носятся механические захватные устройства, имеющие захватные губки
в виде призм или плоских параллельных губок, а также захватные уст-
ройства с эластичными камерами.
На рис. 73 показано широкозахватное центрирующее захватное уст-
ройство со сменными губками. Сменные губки позволяют использовать
его для работы с объектами различной формы. На штоке 4 пневмоци-
линдра 1 установлена планка 5, на которой шарнирно закреплены тяги
2, связанные с рычагами 3. К рычагам крепятся держатели 6, несущие
120
Рис. 72. Устройство клещевого командного захвата
Рис. 73. Широкозахватное центрирую-
щее устройство со сменными губками
Рис. 74. Захватное устройство для ус-
тановки заготовок в патрон токарного
станка
Рис. 75. Центрирующее захватное уст-
ройство с эластичной камерой
121
Рис. 76. Устройство эжектора (а) и вакуумного захвата (б)
сменные губки 7. Переналадка на другой тип деталей осуществляется
путем перестановки осей тяг 2 в дополнительные отверстия планки 5,
сдвига держателей 6 по рычагам 3 и смены держателей 6 или губок 7.
При загрузке токарных станков с ЧПУ используют центрирующие зах-
ватные устройства (рис. 74), снабженные подпружиненными упорами
для фиксации объекта по торцу в момент смены баз.
Центрирующее захватное устройство с расширяющейся эластич-
ной камерой показано на рис. 75. Эластичную камеру 2 крепят к корпу-
су 7 с помощью пружинных колец 3. При подаче сжатого воздуха через
отверстия в корпусе камера раздувается и удерживает детали за счет
силы трения.
Фиксирующие захватные устройства обеспечивают сохранение поло-
жения объекта, которое тот имел в момент захватывания. Примером мо-
гут служить вакуумные и магнитные захватные устройства.
В вакуумных захватных устройствах для захвата изделий использу-
ют различные виды присосок из резины или пластмасс. Преимуществами
таких захватных устройств являются: простота конструкции, небольшая
масса, равномерно распределенная по поверхности нагрузка, возмож-
ность захватывания объектов из любых материалов и отсутствие опас-
ности повреждения их поверхности. Недостатками вакуумных устройств
являются: ограниченная сила притяжения, пониженная точность базиро-
вания и небольшой срок службы. Для создания вакуума используют
насосы различных типов, в большинстве случаев эжекторные, работаю-
щие под действием сжатого воздуха. На рис. 76 показано устройство
эжектора и вакуумного захвата. Для захвата вращающихся деталей,
например обработанной детали из вращающегося патрона токарного
станка, часто используют вакуумные захватные устройства с вращаю-
щейся присоской.
Электромагнитные захватные устройства по конструкции и облас-
тям применения примерно аналогичны вакуумным захватным устройст-
вам, но они более просты по конструкции и обладают более высокими
122
скоростью захвата изделий и силой притяжения на единицу площади по-
верхности. Однако возможность их использования для изделий только
из магнитных материалов и наличие остаточного магнетизма сужают об-
ласть их применения.
§ 5.	ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Конструкция механической системы ПР зависит, главным образом,
от его служебного назначения, типа привода, системы управления и тл.
Важными конструктивными параметрами ПР являются система
координат и число степеней подвижности механической системы. Анализ
отечественных и зарубежных моделей показывает, что около 70 % робо-
тов работают в цилиндрической и сферической системах координат. До
60 % современных моделей ПР имеют упрощенную конструкцию с чис-
лом степеней подвижности до четырех.
Рассмотрим наиболее перспективные типовые конструкции промыш-
ленных роботов.
Напольные роботы с качающейся выдвижной рукой. Роботы этой
группы работают в сферической и цилиндрической системах координат.
Характерным представителем ПР этой группы может служить робот
’’Unimate” (США), показанный на рис. 66. Робот работает в сферичес-
кой системе координат и в стандартном исполнении имеет пять степеней
подвижности, привод основных узлов гидравлический, привод захват-
ного устройства пневматический.
Другим представителем этой группы является робот ”Универсал-15”
(СССР), отличительной особенностью которого является дополнительное
перемещение, параллельное оси качания руки. Робот имеет электр©гид-
равлический привод.
Напольные роботы с горизонтальной выдвижной рукой и консоль-
ным механизмом подъема. Роботы данной группы в настоящее время
составляют большинство как по числу моделей, так и по числу выпу-
щенных машин. Консольный механизм подъема, в силу ограниченной
длины направляющих, обеспечивает сравнительно малый ход руки по
высоте, поэтому большинство разработанных конструкций относится к
специальным и специализированным моделям, предназначенным для
выполнения простейших загрузочных операций и работающим в прямо-
угольной или цилиндрической системах координат. В основном эти ро-
боты имеют пневматический или электромеханический привод, осна-
щены простейшими позиционными системами управления, а перемеще-
ния их узлов ограничиваются жесткими упорами.
На рис. 77 показана наиболее распространенная компоновка робота
с пневматическим приводом и выдвижной рукой, работающего в цилин-
дрической системе координат. Рука 2 робота представляет собой пнев-
моцилиндр с выдвижным штоком, на конце которого закреплено зах-
ватное устройство 5. На основании 1 установлены механизм поворота
вокруг вертикальной оси и механизм вертикального подъема руки. По-
ворот вокруг вертикальной оси осуществляется двумя пневмоцилиндра-
123
Рис. 77. Промышленный робот с
ми, соединенными цепной передачей с блоком звездочек, установленным
на поворотной колонне. Плавный подход к заданной точке при пово-
роте колонны обеспечивается гидродемпферами, в которые упираются
концы штоков пневмоцилиндров. Такие роботы выпускают в одно-,
двух- и трехруком исполнении.
Напольные роботы с горизонтальной выдвижной рукой, установ-
ленной на подъемной каретке. При установке руки на подъемной карет-
ке, перемещающейся по направляющей, существенно возрастает величи-
на хода вверх (до 2000 мм). В ПР такого типа применяют все виды
приводов рабочих органов и их комбинации, а также все известные виды
систем управления. Указанные ПР работают в плоской и пространствен-
ной системах координат, но наиболее распространены модели с карет-
кой, перемещающейся по направляющим поворотной колонны (цилин-
дрические координаты). Грузоподъемность различных конструкций
ПР — от 1 до 1000 кг, число степеней подвижности от трех до семи.
На рис. 78 показана компоновка ПР с горизонтальной выдвижной
рукой, расположенной на подъемной каретке. ПР работает в цилиндри-
ческой системе координат и предназначен для обслуживания одного или
двух станков.
Напольные роботы с многозвенной рукой. Основными преимуще-
ствами многозвенной руки являются ее компактность и возможность об-
служивания большой зоны при малых габаритах механизма. Однако
эти преимущества достигаются за счет усложнения механической систе-
мы и системы управления ПР.
Как правило, рассматриваемые ПР работают в ангулярной системе
координат, оснащаются гидравлическим или электромеханическим при-
водом и управляются с помощью позиционной или контурной системы.
На рис. 79 показан ПР с многозвенной рукой, предназначенный для
шовной и точечной сварки и окраски.
Портальные роботы. Преимущества портальных роботов состоят в
экономии производственной площади и удобстве обслуживания. Приме-
нение опорных систем большой длины позволяет компоновать участки
с групповым обслуживанием станков одним роботом при линейном
расположении оборудования. По компоновке узлов ПР промышленные
роботы аналогичны портальным автооператорам.
Сокращение сроков проектирования и изготовления новых мо-
делей ПР может быть достигнуто за счет их агрегатно-модульного пост-
124
Рис. 78. Промышленный ро-
бот с выдвижной рукой,
расположенной на подъем-
ной каретке
роения. В этом случае новые модели создаются на базе унифицирован-
ных агрегатных узлов и блоков, что обеспечивает широкий диапазон
конструкций роботов с техническими параметрами, наиболее полно со-
ответствующими конкретным требованиям производства.
Одним из важных принципов агрегатно-модульного построения
ПР является требование конструктивного формирования отдельных эле-
ментов по функциональному признаку, Поэтому агрегатные узлы явля-
ются, как правило, законченными и конструктивно самостоятельными
механизмами,
В составе гаммы агрегатных узлов механической системы предус-
матривается унифицированный ряд базовых кинематических модулей,
под которыми понимается агрегатный узел, включающий привод, аппа-
ратуру управления и коммутационные элементы для присоединения
к устройству управления. Конструкции узлов удовлетворяют требовани-
ям динамики, прочности,жесткости в пределах отдельных типоразмеров,
установленных соответствующими нормативами. Агрегатные узлы меха-
нической системы ПР обеспечива-
ют взаимную компоновку в раз-
личных сочетаниях и положениях.
На рис. 80 показаны вариан-
ты принципиальных схем компо-
новок ПР, построенных на основе
использования девяти различных
модулей.
Недостатки агрегатно-модуль-
ных конструкций обусловлены
Рис. 79. Промышленный робот с много-
звенной рукой
125
Руна
выдвижная
Рука
ддухшарнирная
Рука
трехшарнирная
Механизм
поворота
Механизм
подъема
Наретна
Монорельс
стол
тактовый
Захватное
устройство
Рис. 80. Варианты принципиальных схем компоновок различных промышленных
роботов
126
необходимостью разработки механической системы конкретных моду-
лей ПР из ограниченной номенклатуры деталей, узлов и кинематических
модулей, что иногда может привести к технологически неоправданному
снижению функциональных возможностей машины или к увеличен-
ному набору этих модулей.
§ 6.	СИСТЕМЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПР
В зависимости от назначения роботов структуры систем програм-
много автоматического управления отличаются как по составу, так и
по организации взаимодействия между отдельными элементами. Каждую
из типовых систем управления можно рассматривать как частный случай
системы, структурная схема которой показана на рис. 81.
Информацию о требуемой траектории движения захватного уст-
ройства робота записывают с помощью задающего устройства ЗДУ.
Эту операцию называют программированием систем управления робота.
Важнейшие функции в рассматриваемой системе выполняет управляю-
щее устройство УУ, в котором реализуются алгоритмы управления, обес-
печивающие исполнение программных движений с заданным качеством;
синхронизируется работа всех подсистем робота совместно с внешним
оборудованием ВО; ведется контроль состояния системы и выдается ин-
формация в блок индикации БИ.
Сигналы, выработанные УУ, преобразуются в устройствах сопряже-
ния УС и поступают на подсистему привода манипулятора ПМ, которые
перемещают по заданной программе звенья манипулятора М. Истинное
положение звеньев манипулятора определяется с помощью датчиков
внутренней информации, называемых иногда датчиками обратной связи
ДОС. Информация от ДОС, преобразованная УС, поступает в УУ и ис-
пользуется для организации процесса управления. При некоторых спосо-
бах программирования эта информация передается в запоминающее уст-
ройство ЗУ.
Система управления может работать в одном из двух основных
режимов: программирование и автоматическое воспроизведение прог-
раммных движений.
Программирование движений манипулятора может осуществляться
различными методами. Первый метод состоит в том, что исходя из ре-
шаемых роботом задач рассчитываются координаты точек требуемой
траектории захватного устройства манипулятора, информация о кото-
рых передается через задающее устройство системы. При таком способе
|—|
IШ L-J зу | | w пн LJ н |
Рис. 81. Структурная схема системы
программного управления роботом
127
программирования в управляющем устройстве системы решается обрат-
ная задача кинематики манипулятора — по заданному изменению во
времени координат захватного устройства определяются координаты
звеньев манипулятора, Решение обратной задачи кинематики в реальном
масштабе времени возможно в управляющих устройствах с очень высо-
ким быстродействием. Поэтому чаще эту задачу решает оператор до на-
чала програмирования, и в запоминающее устройство записывается ин-
формация только о требуемых перемещениях звеньев манипулятора.
Два других метода программирования часто называют обучением
робота. Сущность этих методов заключается в организации оператором
однократного образцового выполнения программируемой операции с
одновременной записью в запоминающее устройство сигналов о текущих
значениях координат звеньев манипулятора. Оператор, программирую-
щий вручную, перемещает захватное устройство манипулятора по необ-
ходимой траектории в рабочей зоне робота. Информация о проходящих
при этом изменениях положения звеньев считывается с датчиков обрат-
ной связи и поступает в запоминающее устройство. Такой метод обуче-
ния возможен для роботов, оснащенных механизмами компенсации ста-
тических моментов сопротивления и устройствами, обеспечивающими
свободное перемещение выходных валов приводов в режиме обучения.
Второй метод обучения состоит в том, что оператор с помощью ру-
коятки или кнопочного пульта добивается требуемого перемещения зах-
ватного устройства манипулятора, при этом информация о перемещении
его звеньев поступает в запоминающее устройство. В отличие от первого
способа обучения данный метод не требует какой-либо особой конструк-
ции манипулятора и его приводов, но применять его может только опера-
тор высокой квалификации.
Процесс ввода программы в систему управления включает также ор-
ганизацию записываемой в запоминающем устройстве информации в оп-
ределенную структуру, ввод сигналов о взаимодействии робота с внеш-
ним оборудованием и т.п..
Простейшей единицей программной информации является число
(команда), представленное в дискретной или аналоговой форме и со-
ответствующее единичной операции, выполняемой роботом. Например,
перемещение одного звена манипулятора, открытие или закрытие захват-
ного устройства и т.п. Группа единичных операций, имеющих закончен-
ный смысл (например, перемещение захватного устройства манипуля-
тора в заданную точку в результате движения всех его звеньев), соот-
ветствует группе команд, называемых кадром. Кадры, в свою очередь,
могут объединяться в подпрограммы, определяющие законченную не-
большую последовательность действий робота.
Работа системы управления в режиме автоматического воспроиз-
ведения программных движений может происходить по замкнутому или
разомкнутому циклу. В первом случае информация о требуемых движе-
ниях считывается с запоминающего устройства и сравнивается в. управ-
ляющем устройстве с сигналом о текущем положении звеньев манипу-
лятора. Сигналы рассогласования между требуемыми и истинными ха-
рактеристиками движения звеньев, т.е. сигналы* ошибок, преобразуют-
128
ся в управляющем устройстве во входные воздействия, обеспечивающие
коррекцию положения звеньев манипулятора. Управляющее устройство
решает также задачу синхронизации работы робота и внешнего оборудо-
вания.
Основным классификационным признаком систем программного
управления, определяющим их структуру и во многом конструктивное
решение отдельных элементов, является характер движения манипулято-
ра по заданной траектории. В соответствии с этим признаком различают
три группы систем: цикловые, позиционных и контурные. В первых двух
группах систем программное движение задается и реализуется в виде
конечной последовательности точек, называемых позициями, а в треть-
ей — в виде непрерывной траектории или контура. Цикловая система яв-
ляется простейшим случаем позиционной системы с минимальным чис-
лом программируемых по каждому приводу манипулятора позиций
(обычно две — начальная и конечная). Возможны комбинации систем уп-
равления, например позиционной и контурной, что придает роботу более
широкие технологические возможности.
Устройство циклового управления типа УЦМ-663-предназначено ддя
управления ПР с позиционированием по упорам и сопутствующим тех-
нологическим оборудованием. Устройство включает блок управления,
запоминающее устройство, блок выходных усилителей, блок питания,
блок оператора и переносной пульт ручного управления. Блок управ-
ления, выполненный в виде микропрограммного автомата, синхронизи-
рует работу узлов устройства, осуществляет обработку информации по
заданной программе и формирует управляющие сигналы на промыш-
ленный робот и технологическое оборудование. Блок выходных усили-
телей выполнен на оптронных тиристорах. На пульте оператор с по-
мощью клавиатуры осуществляет набор и запись в запоминающее уст-
ройство управляющей программы: режимы работы устройства, номера
и содержания отрабатываемого кадра программы, управление движени-
ем звеньев робота в режиме ручного управления. Устройство имеет вид
металлического шкафа, сверху которого наклонно расположен пульт уп-
равления.
Устройства позиционного управления серии УПМ построены по прин-
ципу синхронного микропрограммного автомата с конечным числом сос-
тояний и жестким циклом управления. Устройства унифицированы по
структурно-алгоритмическому и конструкторско-технологическому
принципам. Операционно-логический блок совместно с микропрограм-
мным автоматом обеспечивает взаимодействие всех блоков устройства
и выполняет функции центрального управления и логической обработ-
ки информации. Устройства предназначены для управления ПР с шаго-
выми электрическими приводами разомкнутого типа и следящими элек-
троприводами замкнутого типа. Программоноситель выполнен в виде
накопителя на магнитной ленте. Основной метод программирования -
обучение.
Устройства контурного управления промышленными роботами
серии УКМ разработаны на базе микроЭВМ ”Электроника-60”. Устрой-
ства обеспечивают обучение по рабочим операциям, задаваемом в виде
129
микрокоманд, и работают в ангулярной системе координат. В режиме
обучения возможно задание условных и безусловных переходов по
признакам времени, сигналам от оборудования и т.п.
Основными режимами работы являются ручное управление, обуче-
ние, выполнение программы, пошаговая обработка, коррекция, обслу-
живание, ЭВМ автоном. Режимы ’’Обслуживание” и ’’ЭВМ автоном”
обеспечивают ввод и вывод программ, тестов диагностирования, а также
автономную работу ЭВМ при отладке, настройке и т.п.
В настоящее время создаются перспективные модели систем управ-
ления магистрально-модульной структуры на микропроцессорах и мик-
роЭВМ. Эти системы имеют высокий уровень унификации элементной
базы и по существу представляют собой набор конструктивно закон-
ченных проблемно-ориентированных модулей (включая модули приво-
дов), позволяющих реализовать целую гамму устройств управления
циклового, позиционного и контурного типов.
В ближайшие годы широкое распространение получат системы
управления ПР на базе мини- и микроЭВМ. Это вызвано возрастающей
сложностью задач, которые выполняют ПР. Использование ЭВМ позво-
лит сделать роботехнические системы более гибкими, легко переналажи-
ваемыми и расширить возможности общения человека-оператора с ро-
ботом в диалоговом режиме.
§ 7.	ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Информационная система в значительной мере определяет функци-
ональные возможности ПР, сложность решаемых им задач, эксплуатаци-
онную надежность, а также является важным звеном в обеспечении безо-
пасности обслуживающего персонала.
Подсистемы внешней и внутренней информации с помощью различ-
ных датчиков обеспечивают сбор данных о состоянии окружающей сре-
ды и робота. Подсистема обеспечения техники безопасности формирует-
ся сочетанием и взаимодействием отдельных элементов указанных выше
подсистем.
Для обеспечения выполнения сборочных операций робот содержит
комплекс датчиков внешней и
внутренней информации (рис. 82):
тактильный датчик 1 зоны каса-
ния; ультразвуковой дальномер?;
датчики положения, скорости и ус-
корения 3\ резервный датчик безо-
пасности 4; ультразвуковой дат-
чик безопасности 5, срабатываю-
щий если какой-либо посторонний
Рис. 82. Схема размещения датчиков
информации на сборочном роботе
130
Датчики внешней информации	|
------------------ -------Г.....1
Контактные
Дистанционные
| Визуальные | [
Локационные |
Струйные |
Телекамеры |
-| Фотоматрицы | -j Магнитные
Индукционные |
-| Светолокационные\
-| Ультразвуковые |
-| Лазерные |
~| Тактильные "]
-| Перемещения |
"I Усилия |
Давления |
Ри£. 83. Классификация датчиков внешней информации
предмет попадет в заранее заданную зону вокруг манипулятора; теле-
визионный датчик 6 для анализа условий сборки; силомоментные
датчики 7 с несколькими степенями подвижности; датчик 8 усилия
захвата; датчик 9 с контактной пружиной для определения касания
захвата. Указанная схема не исчерпывает всего многообразия существую-
щих датчиков информации и возможных вариантов их размещения.
Датчики внешней информации можно классифицировать на две
большие группы (рис. 83): дистанционные и контактные. В свою оче-
редь дистанционные датчики можно разделить на визуальные и локаци-
онные.
Визуальные системы (системы технического зрения) относятся к
числу наиболее сложных, но и наиболее универсальных средств очувст-
вления роботов. В качестве датчиков используют телекамеры и фото-
матрицы. В настоящее время созданы матричные и линейные приборы
с зарядной связью и на их базе образцы черно-белых и цветных видеока-
мер, разработаны алгоритмы и аппаратура фильтрации, преобразования
и сжатия видеоинформации, а также алгоритмы и аппаратура для после-
дующей обработки информации с целью распознавания объектов.
В ближайшем будущем предстоит широкое применение на практи-
ке систем технического зрения для решения сложных задач по клас-
сификации и распознаванию реальных объектов.
Локационные системы можно условно разделить на два класса:
дальней и ближней локации. Первые могут быть построены с использо-
ванием ультразвуковых, лазерных и светолокационных датчиков.
Ультразвуковые дальномеры измеряют расстояние до объекта в
диапазоне 0,2—2 м с погрешностью 2 %. Точность определения угловых
131
Рис. 84. Функциональная схема ультра-
звукового дальномера
координат, т.е положения объек-
та, значительно ниже, ‘поскольку
облучается большая часть поверх-
ности предмета. В связи с этим
ультразвуковые системы исполь-
зуют для обнаружения объекта
и грубого определения его поло-
жения в пространстве.
Принцип действия ультразвукового датчика заключается в акусти-
ческой локации пространства вблизи захватного устройства. Генератор
Г (рис. 84) вырабатывает одиночные короткие электронные импульсы
высокого напряжения, поступающие через коммутационное устройство
КУ на электрод электростатического капсюля ЭК, Под действием элект-
ростатического поля мембрана М капсюля деформируется, излучая
в воздух ультразвуковой импульс, который после отражения от объекта
воспринимается тем же капсюлем. Усиленный и сформулированный с по-
мощью устройства формирования УФ импульс поступает далее на преоб-
разователь ПР, формирующий импульс, длительность которого пропор-
циональна расстоянию до отражающей поверхности. Время срабатывания
датчика не превышает 10 мс.
Широкое применение имеют светолокационные -системы, обеспечи-
вающие определение расстояния до объекта на удалении до 1—2 м с
погрешностью до 0,1 %.
Лазерные системы превосходят ультразвуковые и светолокационные
системы по дальности и точности измерения расстояния, но пока не на-
ходят широкого применения на практике вввду высокой стоимости и
больших габаритных размеров.
Системы ближней локации базируются на применении струйных,
индукционных и магнитных датчиков. Струйные датчики просты по уст-
ройству и обладают высокими эксплуатационными характеристиками.
С помощью струйных датчиков позиционирование дателей определя-
ется с точностью 0,02-0,04 мм в рабочем диапазоне расстояний 0—5 мм.
Струйные датчики позволяют приводить в действие без дополнитель-
ных усилительных устройств элементы автоматики и управлять меха-
ническими узлами.
Работа струйных датчиков основана на взаимодействии потока, вы-
текающего из питающего (формирующего) сопла, с объектом. Датчик
типа сопло — заслонка включает питающее сопло 7, межсопловую каме-
ру 2, выходной канал 3 и измерительное сопло 4 (рис. 85, а). Диаметр
<7П питающего сопла, как правило, значительно меньше диаметра с1и из-
мерительного сопла, и поэтому давление Рк в камере 2 определяется
зазором 5 между торцом сопла 4 и объектом 5, выполняющим роль
заслонки. Расход воздуха через выходное сопло 3 является нагрузкой
датчика. При* перемещении объекта 5 вдоль оси сопла струйный пре-
132
Рис. 85. Схемы струйных датчиков
образователь может работать как аналоговый измеритель расстояния, а
при перемещении заслонки в перпендикулярном направлении — как
датчик положения (наличия объекта).
Другой датчик типа сопло — сопло состоит из питающего 1 и при-
емного 2 сопл и объекта 5, выполняющего роль прерывателя (рис. 85, б).
К соплу 1 подводят сжатый воздух под давлением рп, а приемное сопло
2 соединяют с пневмоусилителем или преобразователем выходного сиг-
нала в электрический импульс. В результате периодического прерывания
воздушной струи на выходе возникает сигнал 0 или 1. При наличии в
прерывателе отверстия на выходе можно получить сигнал различного
уровня в зависимости от диаметра d0 отверстия и его положения отно-
сительно оси сопл. В этом случае датчик сопло — сопло можно использо-
вать для распознавания положения изделий.
Особенностью работы систем искусственного осязания является на-
личие на захватном органе ПР различных типов контактных датчиков,
вступающих во взаимодействие с поверхностью объекта. С помощью
контактных датчиков могут быть решены задачи поиска и обнаружения
объектов, манипулирования неориентированными объектами, определе-
ния физических свойств объектов и др,
Тактильные контактные датчики служат для сигнализации о сопри-
косновении захватного устройства манипулятора с объектами внешней
среды, а также используются при решении некоторых задач распознава-
ния и определения размеров объектов. Эти датчики могут быть выполне-
ны на конечных выключателях, герметизированных магнитоуправляе-
мых контактах, пьезокристаллических преобразователях или токопро-
водящей резине. На основе одиночных тактильных датчиков могут быть
построены матричные тактильные чувствительные элементы.
Процесс распознавания образа объекта с помощью тактильного ана-
лизатора включает количественное определение размеров и формы
объекта, качественное определение характера поверхности объекта, опи-
сание объекта по полученной информации. Тактильный анализатор сос-
тоит из рецептора Р и преобразователя давления ПД в электрические
133
Объект
t)
Рис. 86. Тактильный анализатор:
а - модель; б - схема
сигналы (рис. 86). Рецептор, представляющий собой блок пьезоэлек-
трических элементов, реагирует только на распределение давлений,
причем конструкция его такова, что он допускает возникновение
больших деформаций при низких значениях напряжений. Для этого
область, окружающая пьезоэлектрический элемент, заполняется полу-
эластичным материалом. В анализаторе происходит выделение контуров
тактильного образа аналогично тому, как это происходит при восприя-
тии зрительного образа. Внутренний потенциал рецептора в устройстве
управления порогом УП сравнивается с заданным уровнем, и в случае его
превышения выход рецептора становится выходом генератора функ-
ций ГФ.
Датчики усилий и давлений применяют в роботах, осуществляющих
манипулирование хрупкими и легкодеформируемыми предметами или
выполняющих простые операции сборки. Для измерений усилий приме-
няют два способа: по упругой деформации чувствительного элемента и
по перемещению подвижной части чувствительного элемента.
Для измерения малых усилий применяют различные конструктив-
ные решения с использованием проволочных и полупроводниковых
тензометрических датчиков и токопроводящих полимеров, Для измере-
ния больших усилий применяют магнитоупругие элементы, а для точных
измерений — градуированные пружины и другие упругие элементы.
Датчики внутренней информации представляют собой в основном
преобразователи механических параметров в электрические сигналы.
Для ПР со следящим приводом в состав системы внутренней инфор-
мации входят датчики обратной связи по положению, скорости и ускоре-
нию, В качестве датчиков обратной связи по положению широко исполь-
зуют проволочные потенциометры, индуктивные и индукционные дат-
чики, Все большее распространение получают кодовые датчики, осуще-
ствляющие преобразование угла поворота в дискретный код.
Схема фотоэлектрического преобразователя считывания углового
перемещения в код показана на рис. 87. На валу 2, угловое перемещение
которого преобразуется в цифровой код, жестко закреплен кодирован-
134
Рис. 87. Фотоэлектрический преобразо-
ватель считывания
ный диск 7. Этот диск представля-
ет собой стеклянное основание, на
которое нанесена кодовая маска,
образованная определенным чис-
лом концентрических кодовых до-
рожек с прозрачными и непрозрач-
ными для светового потока сегментами. Кодовая маска является отобра-
жением того двоичного кода, который используется в преобразователе.
Осветитель, состоящий из лампы 3 и конденсатора 4, формирует свето-
вой поток, проходящий через прозрачные сегменты кодовых дорожек
диска и диафрагму 5 и освещающий фотоприемники 6. В результате каж-
дому углу поворота соответствует определенная комбинация единиц и
нулей (освещенные и неосвещенные фотоприемники), являющаяся циф-
ровым кодом данного угла. Разрешающая способность фотоэлектричес-
кого преобразователя углового пер смещения составляет от 5Г до 20".
В качестве датчиков обратной связи по скорости используют та-
хогенераторы постоянного тока.
§ 8.	АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Роботы первого поколения, работающие по жесткой программе,
могут эксплуатироваться лишь в строго определенной и неизменной
производственной среде. Любые отклонения в состоянии этой среды,
выходящие за рамки допустимых погрешностей, приводят к сбоям
в работе этих роботов. Это существенно ограничивает область приме-
нения ПР с управлением по жесткой программе даже в технологически
организованной среде, не говоря уже о тех случаях, когда в процессе
управления движением ПР необходимо использовать оперативную ин-
формацию о состоянии внешней среды.
В условиях меняющейся внешней среды ПР должен оперативно конт-
ролировать внешнюю обстановку и свое состояние, распознавать изме-
нения внешней и внутренней ситуации и при необходимости корректи-
ровать программу своей работы вплоть до перехода к новым оператив-
но синтезированным программам. Для этого робот должен быть оснащен
информационной системой и адаптивной системой, реализованной в виде
соответствующих программных и аппаратных средств на основе микро-
процессоров.
Обеспечение работоспособности ПР в заранее неизвестных услови-
ях — это лишь одна из целей адаптивного управления. Другая, не менее
важная цель, заключается в создании роботов, способных выполнять
сложные технологические операции, требующие автоматизации функций
планирования и программирования движений, т,е, обладающих свойст-
вом самопрограммирования. Примерами таких операций в промышлен-
ности служат: работа с предварительно неориентированными и движу-
135
щимися объектами, работа с объектами неопределенной формы и разме-
ров, захват хрупких объектов с регулированием усилия сжатия на
уровне проскальзывания, сварка по сложному контуру, окраска и
нанесение лакокрасочных покрытий, механическая сборка.
В зависимости от характера выполняемой операции ПР оснащается
соответствующей информационной системой и адаптивной системой уп-
равления.
Адаптивная система управления робота имеет иерархическую струк-
туру, включающую ряд уровней. Иерархия — это такой многоуровне-
вый набор взаимодействующих подсистем (называемых уровнями ие-
рархии системы), каждая из которых ответственна за решение строго
определенной для подсистемы части задачи и имеет доступ к ограничен-
ной информации, необходимой для решения только одной задачи. Каж-
дый уровень иерархии находится в подчиненном положении по отноше-
нию к вышестоящему уровню, являясь в то же время источником ко-
манд для стоящего ниже уровня. Для верхнего уровня иерархии источ-
ником команд, как правило, является человек-оператор,формирующий
цели на языке, понятном для данного уровня,
ГЛАВАХ
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
§ 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Возрастающие темпы научно-технического прогресса требуют все
более частого изменения конструкций и свойств выпускаемых изделий,
что обусловливает необходимость качественно нового подхода к вопро-
су комплексной автоматизации производственных процессов. На первый
план выдвигается проблема создания гибких производственных систем
(ГПС) , предназначенных, в первую очередь, для автоматизации единич-
ного и серийного производства, доля которого в общем объеме произ-
водства достигает 80 %.
Основой организационной структуры ГПС является гибкий произ-
водственный модуль, представляющий собой единицу технологического
оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в
установленных пределах значений их характеристик. При этом техноло-
гическое оборудование должно быть оснащено программным управле-
нием, автоматически выполнять все функции, связанные с изготовлени-
ем изделий, и иметь возможность встраивания в ГПС.
В свою очередь, роботизированный технологический комплекс
(РТК) представляет собой совокупность единицы технологического обо-
136
рудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно
функционирующую и осуществляющую многократные циклы. РТК,
предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную
переналадку и возможность встраивания в систему.
Общую структуру РТК можно представить в виде пяти основных
систем: основного технологического оборудования; межоперационного
транспортирования и складирования; манипулирования; измерения и
контроля; удаления технологических отходов. Применительно к РТК
механической обработки указанные системы должны отвечать ряду тре-
бований.
Основным требованием к металлорежущему оборудованию, рабо-
тающему в комплексе с ПР, является необходимость его работы в
автоматическом или полуавтоматическом режиме. Для обеспечения
совместной работы ПР и металлорежущего оборудования необходимо
согласовать работу систем управления роботом и станком. Станки долж-
ны быть оснащены автоматизированными устройствами с регулируемым
усилием зажима для закрепления заготовки. Для обработки заготовок
несимметричной формы в оборудовании следует предусмотреть воз-
можность останова шпинделя в заданном положении.
Компоновка и параметры рабочей зоны металлорежущего оборудо-
вания, а также конструкция приспособлений должны обеспечивать бес-
препятственный доступ руки робота в зону резания для установки
заготовки и снятия детали. Конструкция станины, компоновка станка и
точки крепления станочных приспособлений должны обеспечивать воз-
можность загрузки и разгрузки станка с фронтальной или тыльной сто-
роны (в зависимости от конкретной планировки РТК).
Важное значение имеет решение проблемы автоматизации стружко-
удал ения. Короткая и дробленая стружка должна удаляться из зоны
резания активно (путем выдувания, отсоса или смывания) или пассивно
(под действием силы тяжести).
Управление автоматизированными перемещениями пинолей, прижи-
мов, зажимных приспособлений и других приспособлений подобного
назначения должно иметь блокировку, допускающую перемещение
этих элементов только при исходном положении инструмента и при от-
сутствии вращения заготовки, поддерживаемой этими элементами.
Автоматические устройства для контроля должны выполнять изме-
рения в процессе обработки и управлять ^режимом работы основного
технологического оборудования. Применение тех или иных методов ав-
томатического контроля должно зависеть от следующих основных
факторов: требуемой точности обработки; формы и размеров измеряе-
мых деталей; требуемой производительности и экономичности.
При прямом методе измерения параметров обрабатываемой заго-
товки наконечник контрольного устройства должен находиться в кон-
такте с поверхностью обрабатываемой заготовки. По достижении задан-
ного размера устройство автоматически должно подавать сигнал об окон-
чании обработки или необходимости изменения режима обработки. Уст-
ройства подобного рода применяют при контроле диаметров заготовок
на операциях наружного точения и шлифования.
137
При косвенном методе измерения устройства контролируется пере-
мещение рабочего органа станка. Этот метод применяется, например,
при контроле глубины сверления, растачивания и т.д.
Транспортные устройства должны обеспечивать накопление заго-
товок для обеспечения работы РТК в течение определенного времени,
транспортирование полуфабриката между последовательно расположен-
ными РТК, формирование заделов для РТК. В некоторых случаях транс-
портные устройства РТК могут выполнять, функции внутрицехового
транспорта.
Подающие устройства предназначены для размещения заготовок и
выдачи их на позицию захвата роботом в ориентированном положении.
Выбор типа транспортных и подающих устройств должен определять-
ся организацией производства и условиями подачи заготовок на РТК.
Выбранный для применения в РТК ПР не всегда в полном объеме удов-
летворяет всем предъявляемым к нему требованиям. Поэтому часто
возникает ряд задач по доработке конструкций некоторых узлов робо-
та. В первую очередь это относится к захватному устройству, которое
Рис. 88. Общий вид РТК и циклограмма работы робота
138
должно соответствовать параметрам конкретных обрабатываемых
заготовок. Помимо функций захвата и удержания заготовки, в некото-
рых случаях захватное устройство должно реализовать установочные
перемещения заготовки (например, при досылке зоготовки в приспо-
собление станка).
На этапе проектирования РТК решаются организационно-технологи-
ческие и конструкторские задачи. Организационно-технологические за-
дачи включают разработку: компоновки РТК, алгоритма функциони-
рования ПР, детализированной циклограммы функционирования РТК,
технологического процесса и карты обучения, а также определение
надежности работы РТК.
При разработке циклограммы РТК необходимо так запланировать
работу робота, чтобы обеспечить наиболее полную загрузку станка.
На рис. 88 показан пример циклограммы работы РТК, включающего ста-
нок С, питатель П и накопитель Я. Из циклограммы видно, что =
= 2fyp + ГзаГ + ^раз> ^ц = ^^тр +'2^заг + где Т*маш — машинное
время обработки заготовки; ГТр — время транспортирования; Гзаг —
время загрузки; Гра3 - время разгрузки; Тц - длительность цикла
изготовления детали.
§ 2. ТИПОВЫЕ РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
В настоящее время серийно выпускаются РТК типа станок — робот
на базе станков токарной, сверлильной, фрезерной и шлифовальной
групп, а также станков с ЧПУ.
На рис. 89 показана структура РТК на базе токарного станка. Комп-
лекс состоит из токарного станка 12, оснащенного автоматическими
зажимными и базирующими приспособлениями 2 и устройством 10 для
автоматической смены инструмента, ПР 9 с устройством 8 для автомати-
ческой смены захватного устройства 4 и устройством 3 для очистки базо-
вых поверхностей обрабатываемых заготовок, а также системы управ-
ления 1 ПР и станком. РТК оснащен ячейками 6 автоматизированного
склада и ориентирующими магазинами 5 для обрабатываемых заготовок.
В токарном станке предусмотрено ограждение 11 рабочей зоны и кон-
вейер 7 для удаления стружки.
На рис. 90 показана планировка РТК для токарной обработки загото-
вок типа вал в условиях серийного производства. РТК включает ПР 1
портального типа, токарные станки 2 с ЧПУ, магазин 3, промежуточную
позицию 4, систему светозащиты 6 и системы управления 5 и 7 ПР и стан-
ком. ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: загрузку
станков заготовками, выгрузку, межоперационное транспортирование,
перебазирование заготовок и деталей, поиск заготовок и укладку де-
талей в магазин.
На рис. 91 показана планировка РТК для сверления, обтачивания и
фрезерования заготовок типа корпус и фланец в условиях мелкосерий-
ного производства. РТК включает ПР напольного типа 7, агрегатные стан-
ки 2 и 3, устройство выдачи заготовок 4 из магазина 5, механизм раз-
139
Рис. 89. Структура РТК на базе токарного станка
Рис. 90. РТК для механической обработки заготовок типа вал
3S50
140
Рис. 91. РТК для изготовления деталей
типа корпус и фланец:
а - деталь; б - планировка ком-
плекса
грузки 6, систему управления комплексом 7. ПР загружает станки заго-
товками из магазина и передает заготовки со станка на станок.
Конструкторские задачи включают разработку нестандартного вспо-
могательного оборудования, модернизацию основного технологического
оборудования и доработку технологической оснастки. Работы по внедре-
нию и эксплуатации РТК представляют собой комплекс мероприятий
по монтажу, отладке и техническому обслуживанию РТК в производ-
ственных условиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Бобров В.П., Чеканов Л.И. Транспортные и загрузочные устройства авто-
матических линий. М.: Машиностроение, 1980.119 с.
2.	Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение,
1983. 376 с.
3.	Конструкции, наладка и эксплуатация агрегатных станков и автоматических
линий / Л.С. Брон, С.Н. Власов, Г.М. Годовичи др. М.: Высшая школа, 1985. 384 с.
4.	Справочник металлиста. М.: Машиностроение, 1978. Т.5. 672 с.
5.	Усенко Н.А., Б ряхи ров И.С. Автоматические загрузочные и ориентирующие
устройства. М.: Машиностроение, 1984.112 с.
6.	Черпаков Б.И. Загрузочные и транспортные устройства в автоматизирован-
ном производстве. М.: Высшая школа, 1977.55 с.
7.	Юревич Е.И. Основы робототехники. Л.: Машиностроение, 1985. 271 с.
141
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.............................................................3
Раздел I. Транспортные и загрузочные устройства......................5
Глава I. Общие сведения о транспортных и загрузочных устройствах и их
использовании в металлорежущих станках и автоматических линиях......5
§ 1.	Автоматизация грузовых потоков на предприятии.............5
§ 2.	Классификация штучных деталей и способов их транспортиро-
вания ..........................................................7
§ 3.	Основные определения и классификация транспортных систем ... 8
§ 4.	Требования к металлорежущему станку, загрузочно-разгрузоч-
ному устройству, заготовкам и комплексной наладке для обеспече-
ния автоматического цикла ......................................14
§ 5.	Транспортно-загрузочные системы и устройства станочного обо-
рудования ......................................................16
§ 6.	Особенности построения транспортно-загрузочных систем гиб-
ких производственных модулей....................................21
Глава II. Загрузочно-разгрузочные устройства .........................25
§ 1.	Общие сведения.............................................25
§ 2.	Загрузочно-разгрузочные устройства автоматических линий...28
§ 3.	Загрузочно-разгрузочные устройства ГПС.....................38
Глава III. Конвейеры, подъемники......................................41
§ 1.	Конвейеры..................................................41
§ 2.	Системы конвейеров для перемещения и накопления заготовок ... 46
§ 3. Подъемники.................................................50
§ 4.	Лотки, спуски..............................................53
§ 5.	Общие сведения о расчете производительности................56
Глава IV. Накопители. Бункерные и магазинные устройства...............59
§ 1.	Общие сведения.............................................59
§ 2.	Накопители автоматических линий........................... 60
§ 3.	Автоматические накопители ГПС..............................63
§ 4.	Общие сведения о расчете производительности механизмов нако-
пителей .......................................................  68
Глава V. Вспомогательные устройства...................................68
§ 1.	Устройства для поворота, ориентирования заготовок и деления
потоков.........................................................68
§ 2.	Устройства для торможения..................................72
Глава VI. Устройства для сбора и транспортирования стружки...........74
§ 1.	Конвейеры для сбора и транспортирования стружки...........74
§ 2.	Системы для сбора и удаления мелкой стружки и графитовой
пыли	79
§ 3.	Общие сведения о расчете производительности конвейеров для
сбора и удаления стружки .......................................80
Глава VII. Приводы и управление загрузочными и транспортными устройст-
вами ..........................................................8.1
§ 1.	Приводы....................................................81
§ 2.	Управление.................................................84
§ 3.	Контроль наличия деталей в загрузочных и транспортных уст-
ройствах и система диагностики..................................88
Глава VIII. Особенности монтажа, наладки и эксплуатации транспортных и
загрузочных устройств...........................................90
§ 1.	Особенности монтажа транспортных и загрузочных устройств .... 90
142
§ 2.	Особенности наладки транспортных, загрузочных и накопительных
устройств....................................................... 92
§ 3.	Особенности наладки транспортно-накопительных и загрузочных
устройств ГПС ...................................................99
§ 4.	Анализ циклограмм совместной работы станков и транспортно-
загрузочных устройств ......................................... 101
§ 5.	Надежность транспортных и загрузочных устройств ............ЮЗ
§ 6.	Основные сведения о ремонте транспортных и загрузочных уст-
ройств. Безопасность труда......................................106
Раздел П. Робототехника..............................................108
Глава IX. Основы робототехники....................................108
§ 1.	Общие сведения о роботах................................108
§ 2.	Исполнительные механизмы ПР.............................111
§ 3.	Приводы.................................................114
§ 4.	Захватные устройства....................................119
§ 5.	Типовые конструкции.....................................123
§ 6.	Системы программного управления ПР......................127
§ 7.	Информационные системы . ...............................130
§ 8.	Адаптивное управление...................................135
Глава X. Роботизированные технологические комплексы механообраба-
тывающего производства ......................................136
§ 1.	Принципы построения роботизированных технологических комп-
лексов ......................................................136
§ 2.	Типовые роботизированные технологические комплексы......139
Список литературы.................................................141
143
УЧЕБНИК
СЕРАФИМ НИКОЛАЕВИЧ ВЛАСОВ, БОРИС МИХАЙЛОВИЧ ПОЗДНЕЕВ,
БОРИС ИЛЬИЧ ЧЕРПАКОВ
ТРАНСПОРТНЫЕ И ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
И РОБОТОТЕХНИКА
Редактор Л.Н. Корякина
Художественный редактор В.В. Лебедев
Технический редактор С.Ю. Синякова
Корректор ЕЛ» Самсонова
ИБДО5228
Сдано в набор 20.02.87.	Подписано в печать 14.06.88.	Т-05264.
Формат 60 X 901 /\	Бумага офсетная № 2.	Гарнитура Пресс Роман.
Печать офсетная. Усллеч.л. 9Д Усл.кр.-отт 9,25. Уч.-издл. 10,0.
Тираж 33400 экэ.	Заказ 1459	Цена 30 коп.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство ”Машиностроение”, 107076,
Москва, Стромынский пер., 4
Отпечатано в московской типографии № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли 129041, Москва, Б. Переяславская, 46,
с оригинала-макета, изготовленного в издательстве ’’Машиностроение”
на наборно-пишущих машинах