14. Способы и средства транспортирования, автоматической подачи и ориентирования заготовок и деталей

Транспортирование заготовок и деталей. Способы и автоматической подачи деталей на сборку аналогичны способам и средствам подачи заготовок деталей к станкам и другому автоматизированному оборудованию. Такая же аналогия характерна для подачи режущих инструментов, приспособлений, спутников с заготовками и т.д. На автоматическую сборку или дальнейшую обработку детали и заготовки могут подаваться поштучно и партиями в ориентированном или дезориентированном положении.

Ориентированном считается определенное одинаковое положение всей детали, например всех валиков в горизонтальном положении или всех валиков в вертикальном положении. Дезориентированным считается случайное, хаотическое положение деталей, например валиков, ссыпанных в бункер. Каждый валик (в бункере) ориентирован в пространстве случайным образом. При обработке на станках заготовки ориентированы определенным образом относительно приспособления, шпинделя, инструмента. Это же относится, как правило, и к последней операции технологического процесса обработки заготовок, после которой детали подаются на сборку. Ориентированное положение деталей после последней операции целесообразно сохранить при транспортировании на сборку, поскольку на сборку деталей должны поступать к рабочим органам сборочного автомата в предварительно ориентированном положении. Если же после изготовления деталей их ориентация будет нарушена, то на сборке детали снова понадобится ориентировать, на что необходимо будет затратить дополнительное время и средства. Вместе с тем сохранение ориентированного положения деталей при транспортировании их на сборку также требует специальных средств. Поэтому целесообразно ориентированного или неориентированного транспортирования деталей определяется в итоге стоимостью варианта. Таким образом подача деталей на сборку или на склад после последней операции изготовления может осуществляться как с сохранением, так и с потерей ориентации. Поштучно передаются, как правило, крупные детали в ориентированном положении, а также средние и мелкие детали, если расстояние между последним станком и сборочным позицией невелико.

Транспортирования деталей каким-либо конвейером: ленточным, штанговым или другим, оснащенным базирующими элементами, например призмами, которые позволяют транспортирующим системам сохранить положение деталей при транспортировании к сборочной машине или к другому станку. Поштучная перевозка деталей может осуществляться транспортной тележкой рельсовой или безрельсовой. У сборочной машины деталь перегружается с конвейера или тележки каким-либо загрузочным устройством, в качестве которого может использоваться робот или манипулятор. Поштучное транспортирование деталей на короткое расстояние может осуществляться роботом и, или манипулятором напольным или портальным. Иногда сборочная позиция и позиция обработки заготовки могут быть объединены в одном автомате. Тогда перенос детали с одной позиции на другую может осуществляться тактовым поворотным столом, роботом, манипулятором. Очевидное преимущество указанных способов состоит в сохранении ориентированного, упорядоченного положения детали, которое она занимает на станке, и отсутствии необходимости в ее повторной ориентации у сборочного автомата. Это важное преимущество может быть обеспечено и при транспортировании деталей партиями по несколько штук, в магазинах, кассетах, паллетах и другой транспортной таре, обеспечивающей сохранение ориентации деталей при транспортировании. 

Хранение или транспортирование неориентированных заготовок и деталей проще, поскольку не требует применения специальных магазинов или кассет, а также упорядоченной укладки деталей. Вместе с тем неупорядоченному хранению и транспортированию деталей в ящиках и бункерах присущи существенные недостатки, основные из которых следующие: детали могут быть повреждены в результате постоянных соударений друг о друга и о стенки тары при разгрузке, транспортировании в неупорядоченном состоянии и при пересыпании из тары в бункер ориентирующего устройства; некоторые детали могут сцепиться друг с другом, что затрудняет последующее автоматическое транспортирование деталей. Характерными примерами таких сцепляющихся деталей являются разрезные пружинные шайбы (гроверные шайбы) или пружины.

Для автоматической подачи в рабочую зону сборочного автомата детали должны быть ориентированы требуемым образом, для чего необходимо специальные ориентирующие устройства.

Подача ориентированных заготовок и деталей. Для подачи заготовок и деталей из магазинов, кассет, лент к сборочным, обрабатывающим или другим системам используют разнообразные устройства, отличающиеся в том числе степенью универсальности и гибкости. Наиболее гибким устройством является промышленный робот, который, например, может поочередно брать заготовки в заданном программой порядке из ячеек кассеты и устанавливать их в патрон станка для обработки, а после обработки снова ставить в кассету на свободное место и так до тех пор, пока все заготовки не будут обработаны. Абсолютное большинство современных роботов может брать деталь или заготовку только в предварительно ориентированном виде и в заданном месте пространства, что требует применения кассет, магазинов или бункеров с ориентирующими устройствами. Известны роботы, оснащенные техническим зрением, которые могут различать детали и брать их в различном положении, как и человек.              Автоматические манипуляторы имеют постоянную программу работы, которая не может так быстро меняться, как у роботов. Поэтому манипулятор может брать деталь или заготовку только в одном определенном месте, на которое он настроен. Манипулятор не может без посторонней помощи последовательно брать заготовки из ячеек кассеты, как робот. Чтобы манипулятор мог брать детали из ячеек кассеты, необходимо дополнительное устройство - тактовый стол, который должен перемешать кассету с деталями гак, чтобы они оказывались по очереди в зоне захвата манипулятором. Часто детали без кассеты устанавливают на тактовые столы, периодически падающие детали в рабочую зону. В массовом и крупносерийной производстве манипуляторы при простых программах перемещений, характерных для загрузки оборудования, более предпочтительны, чем роботы, поскольку значительно дешевле, а для изменения программы работы не требуется продолжительное время. Для работы манипулятора ему должны быть поданы предварительно ориентированные детали в одном месте рабочего пространства. С этой целью могут использоваться не только тактовые столы, но и вибробункеры с ориентирующими устройствами, магазины с отсекателями. Роботы и манипуляторы могут быть использованы как универсальное оборудование для подачи различных деталей с допустимыми массой, размерами в пределах обслуживаемой зоны. В отличие от роботов и манипуляторов специальные устройства для подачи ориентированных деталей, как правило, создаются для подачи деталей только конкретного типа или нескольких близких по форме деталей в условиях массового и крупносерийного производств. Примером является устройство для подачи дисков или других плоских деталей. Устройство представляет собой поворотный стол с отверстиями, диаметр которых чуть больше диаметров транспортируемых дисков. Диски уложены стопкой в трубчатом магазине. Нижний диск опирается на поверхность поворотного стола. Стол может вращаться непрерывно или поворачиваться дискретно на определенный фиксированный угол. Как только отверстие при вращении стола занимает положение под трубчатым накопителем, стопа дисков в накопителе опускается вниз, так как нижний диск падает в отверстие стола.Стол при повороте перемещает диск по неподвижной плите, имеющей вырез. Под вырезом установлен склиз. Когда при повороте стола его отверстие с диском оказывается над вырезом, диск падает на склиз и, перемещаясь по наклонной плоскости склиза, попадает в рабочую зону сборочного автомата. Лотки - наиболее простые устройства, предназначенные для подачи ориентированных деталей самотеком. Лотки могут иметь различный поперечный профиль (прямоугольный, круглый и др.), различное расположение в пространстве: (лотки прямые, наклонные, вертикальные и т.д.). Детали перемещаются по лоткам, как по наклонным поверхностям, под действием собственного веса. Лотки могут быть открытыми и закрытыми. В открытых лотках можно в любом месте вынуть или вставить деталь. В закрытых лотках выпадение детали не может произойти. Лотки используют в основном в комплекте с другими загрузочными устройствами в массовом и крупносерийном поточном производстве. При расчете лотков необходимо выбрать зазор между деталью и стенками лотка, такой, чтобы детали не заклинивались при скольжении или качении по лотку. Угол наклона лотков для неперекатывающихся деталей выбирают таким, чтобы при качении не было проскальзывания детали в лотке, потому что это может вызвать ее повреждение. Лотки часто используют в автоматических линиях для транспортирования деталей от станка к станку. Лотки могут быть переналаживаемой конструкции, что позволяет их использовать в крупносерийном производстве на переналаживаемых поточных линиях. В лотках детали могут накапливаться. Для поштучной выдачи деталей из наклонных и вертикальных лотков применяют отсекающие устройства. Схемы отсекающих устройств двух типов. Отсекающие устройства обеспечивают поштучную выдачу деталей из потока.                           

Подача неориентированных заготовок и деталей. Устройства для подачи заготовок или деталей, расположенных хаотично, содержат обычно бункера, подающие механизмы, ориентирующие устройства. На выходе подающего устройства детали принимают требуемое для дальнейшей работы определенное пространственное положение. К устройствам для подачи деталей из неориентированного положения относятся вибробункера различного исполнения, скребковые бункера, бункера с ножевыми захватами и др. Основной частью вибробункера является бункерная чаша, которую обычно выполняют из алюминиевого сплава и покрывают внутри тонким слоем стали для повышения износостойкости. Чаша имеет конусную форму. Внутренняя поверхность чаши имеет спиральный выступ такой ширины, чтобы подаваемые детали в каком-либо одном или нескольких положениях могли подниматься по спиральному выступу со дна чаши вверх. Внизу в чаше установлен конус, обеспечивающий подачу засыпанных деталей к периферии чаши. Чаша вибробункера установлена на пружинных подвесках на основании и совершает крутильные колебания. Вибрация чаши создается обычно механически либо с помощью асинхронного электродвигателя, на валу которого установлен эксцентрик, либо с помощью электромагнита, питающегося переменным напряжением промышленной частоты 50 Гц. Электромагнит периодически с частотой в 100 Гц притягивает якорь, прикрепленный к периферии чаши. В результате бункер совершает колебания, амплитуда которых может составлять доли миллиметра. В чашу бункера засыпают детали или заготовки, которые требуется подать в ориентированном виде к лотку. На выходе бункера перед лотком, как правило, устанавливают ориентирующее устройство, которое пропускает в лоток только детали, ориентированные на спиральном выступе в строго определенном положении. Детали, оказавшиеся в других положениях на выступе, сбрасываются устройством вниз, в чашу, и проходят повторный путь по спиральному выступу. Движение деталей по спиральному выступу вверх внутри чаши вибробункера осуществляется благодаря вибрации чаши. С помощью вибробункеров удается ориентировать миниатюрные детали часовых механизмов в сборочных автоматах, метизы и даже детали массой в несколько килограмм. Бункера с элеваторным подъемником могут использоваться для подачи деталей малых и средних размеров, например, для подачи заготовок валов. Наклонная стенка бункера способствует перемещению заготовок к передней стенке. Около передней стенки смонтирован скребковый конвейер.Непрерывно перемещающаяся лента конвейера с укрепленными на ней скребками может поднять из бункера только заготовку, расположенную горизонтально. Заготовки вала далее перегруппируются на лоток. Далее заготовки могут транспортироваться шаговым конвейером автоматической линии. Ножевой захват перемещается вдоль стенки бункера вверх и вниз возвратно-поступательно с помощью, например, кулисного механизма или гидроцилиндра. При этом захват проходит через массу наваленных хаотически заготовок. Заготовки, оказавшиеся в положении, показанном на рисунке, поднимаются захватом. Ножевой захват имеет наклонный верхний торец. Но заготовки, поднимаемые торцом захвата, не могут скатиться, так как упираются в стенки бункера. Как только захват поднимет их до положения, заготовки скатятся в лоток, расположенный сбоку бункера.

Все описанные загрузочные устройства могут быть использованы и для загрузки заготовок на станки и для загрузки деталей на сборочный автомат. Специальные подающие устройства могут подавать, как правило, детали только одного наименования и типоразмера, в ряде случаев нескольких близких по размерам и форме. Поэтому они могут применяться там, где требуется подача одних и тех же изделий в течение нескольких лет, т.е. в массовом и крупносерийном производстве.

Ориентирование заготовок и деталей. Детали должны быть поданы к рабочим органам сборочного автомата или к захвату робота в определенном требуемом, ориентированном положении. Если детали попадают на сборку в ориентированном положении, то дополнительных средств ориентации, как правило, не требуется за исключением тех случаев, когда положение детали, в котором ока находится в кассете, должно быть изменено. Если летали подаются на сборку или заготовки на обработку в неупорядоченном положении, то для их установки необходимо прежде всего придать им требуемое положение в пространстве. Для этой цели используют различные ориентирующие устройства.   Различают два метода ориентации: пассивный и активный. При пассивном методе из потока разнообразно ориентированных деталей пропускаются только детали с требуемой ориентацией. Остальные детали вновь возвращаются в бункер, откуда снова подаются на вход ориентирующего устройства в случайных положениях. При активном  собираемые детали подаются на сборочную позицию автомата в определенных положениях, удобных для их последующего соединения. Однако для того, чтобы установить одну деталь на другую, необходимо расположить одну деталь относительно другой определенным образом с заданной точностью. Так, например, чтобы установить вал во втулку, необходимо обеспечить соосность вала с отверстием втулки. Предельно допустимое отклонение от соосности вала с отверстием, определяется лишь шириной зазора: чем больше зазор, тем больше предельно допустимое отклонение от соосности.