Механизмы питания для штучных заготовок

Загрузка производится с помощью бункерных или магазинных механизмов питания, автооператоров и манипуляторов.

Магазинные загрузочные устройства.

Бесперебойная работа станка требует, чтобы заготовки подавались в рабочую зону сразу же после съема готовых деталей. Таким образом, необходимо создать устройство с запасом заготовок, ориентированных в пространстве относительно приспособления у рабочей зоны машины.

Магазинным загрузочным приспособлением (МЗП) называется устройство, в котором заготовки находятся в ориентированном положении в один ряд.

Ориентированным называется определённое одинаковое положение всех деталей, например, все валики в горизонтальном или все в вертикальном положении.

В магазин заготовки загружает рабочий. Запас заготовок должен обеспечивать бесперебойную работу станка в течение 20-25 мин. В этом случае рабочий сможет обслуживать несколько станков.

Магазинное загрузочное устройство только механизирует загрузку, так как каждую заготовку рабочий вручную ориентирует и устанавливает в магазин. Автоматически производятся лишь подача заготовки из лотка-накопителя в шпиндель станка и выгрузка обработанной детали.

Чаще всего МПЗ применяются в массовом и крупносерийном производстве, но иногда и при малых объёмах выпуска, т.к. они имеют простую конструкцию и недороги по сравнению с бункерами. Загружают в них заготовки сложной формы, когда их ориентация без участия рабочего затруднена, или если при автоматической ориентации их поверхности могут повреждаться. Также их используют в случае, если на сборку нужно подать много разных деталей, а размещение более габаритных бункеров невозможно из-за размеров сборочного автомата. Применяются при обработке заготовок, захват и ориентация которых затруднены из-за их формы, размеров или веса, а также при малых партиях деталей, когда экономически нецелесообразно использовать более дорогие устройства.

Магазин – ёмкость определённой формы. В него загружают ориентированные заготовки в один ряд. Магазин располагают горизонтально, вертикально или наклонно. Заготовки перемещаются по магазину от зоны загрузки до выхода под действием собственного веса (в магазинах с углом к горизонтали не менее 45 градусов) или принудительно толкателем.

Магазинное загрузочное устройство имеет магазин (лоток-накопитель) и автооператор. Лоток предназначен для укладки заготовок и транспортирования их в автооператор. Назначение автооператора – загрузка ориентированных заготовок в шпиндель станка, а также съём и выведение из зоны обработки готовых деталей.

На слайде № 1 показан вертикальный магазин 1, по которому заготовки 2 перемещаются под действием собственного веса. Механизм поштучной выдачи заготовок – отсекатель с приводом 4 расположен около магазина. Питатель 5 передаёт заготовки из магазина в зону обработки 11. Привод питателя бывает механическим, пневматическим и гидравлическим, как на рисунке. В этом случае он состоит из штока 6, цилиндра 8, поршня 7 и пружины 9. Подпружиненная планка 10 удерживает заготовки в гнезде питателя.

Питатель подаёт заготовку в рабочую зону станка, где она устанавливается и закрепляется в приспособлении 12. Затем питатель движется в обратном направлении, к магазину. Подпружиненная планка 10 отгибается, чтобы не сдвинуть заготовку в приспособлении 12 и не сломаться самой. В исходное положение она возвращается благодаря пружине 9. После раскрепления детали кулачками или другими зажимными элементами приспособления, чаще всего под действием пружины, выталкиватель 13 удаляет готовую деталь из приспособления.

Конструкции лотков

Конструктивные формы лотков зависят от конфигурации заготовок и метода транспортирования. Транспортирование заготовок может осуществляться под действием собственного веса и принудительно.

На слайде № 3 показан ряд лотков с подачей заготовок под действием собственного веса. Они могут выполняться вертикальными, горизонтальными, наклонными, спиральными, что определяется конструкцией загрузочного устройства.

Трубчатые магазины вертикальные и наклонные применяют, как правило, для подачи шариков и цилиндрических заготовок, перемещаемых в направлении оси вращения. Заготовки типа дисков, колец, цилиндрических (перемещение перпендикулярно оси вращения), прямоугольных и других транспортируют по прямоугольным лоткам.

Лотки обычно изготовляют из листовой стали, трущиеся поверхности шлифуют и подвергают термической обработке. В закрытых коробчатых лотках две стенки выполняют с пазами для наблюдения и выборки застрявших заготовок.

При использовании наклонных лотков угол их наклона устанавливают таким, чтобы заготовки в нём не останавливались и не застревали. Для заготовок, перемещающихся скольжением, угол наклона лотка должен быть больше угла трения между лотком и заготовкой – обычно его берут не менее 25-30 градусов, а для заготовок, перемещающихся качением – не менее 7-10 градусов.

Слайд № 4. В практике широко при­меняются самотечные магазины, представляющие со­бой устанавливаемые под углом от 15° до 90° прямые простые лотки (рис. а, б). Эти магазины используют также для межстаночной транспортировки заготовок. Прямые роликовые лотки (рис. в) применяются в тех же случаях, что и первые, но заготовки перемещаются на них при меньших углах наклона лотка. Винтовые простые лотки (рис. г) и винтовые роли­ковые (рис. д) лотки используют для деталей, которые не мо­гут катиться. Спирально-овальные лотки (рис. е) применяют для деталей, имеющих головки. Змейковые лотки (рис. ж) применяют в качестве магазина или транспортного приспособления для деталей, имеющих плохую проходимость. Зигзагообразные (рис. з) и ду­гообразные лотки (рис. и) позволяют увеличить ёмкость лотка. Каскадные лотки (рис. к) служат для перемещения деталей вниз с одновременным за­медлением движения во избежание соударения деталей и повреждения их поверхностей.

Слайд № 5. При проектировании лотка важным является выбор ширины лотка в зависимости от длины перемещаемой заготовки. Минимальный зазор обычно берут в пределах от 0,5 до 1 мм, однако при малой длине заготовки или при большом зазоре возможно заклинивание заготовки в лотке. В этом случае при расчёте необходимо проверить условие незаклинивания.

Заготовка в лотке вследствие зазора может повернуться и касаться стенок в двух точках. Линия, проведённая через точки касания, образует с горизонталью угол γ. Если этот угол равен или меньше углу трения (угол, при котором происходит равномерное скольжение тел по наклонной плоскости; тангенс этого угла равен коэффициенту трения), то происходит заклинивание заготовки в лотке.

Назначением автооператора является загрузка ориентированных штучных заготовок в шпиндель станка, а также съём и выведение из зоны обработки готовых деталей. Автооператор имеет следующие механизмы: отсекатель или питатель, заталкиватель, выталкиватель, съёмник или отводящее устройство.

В отличие от бункерно-ориентирующего устройства, которое, как правило, не имеет жёсткой кинематической связи со станком, автооператор работает в ритме работы станка согласно с остальными механизмами – прежде всего, с механизмом зажима.

В большинстве случаев для удобства подачи заго­товки из накопителя в зону обработки через опреде­ленное время ее необходимо отделить от общей мас­сы деталей. Для этой цели служат так называемые отсекатели. Они позволяют отделить от по­тока одну или несколько деталей и отправить в пи­татель для установки в зажимное устройство станка.

В некоторых конструкциях загрузочных приспособ­лений отсекатель отсутствует, и его функции выпол­няет сам питатель. Отсекатели работают синхронно с питателем приспособления и получают движение от самостоятельного привода или от других механизмов загрузочного приспособления.

- Отсекатель (механизм поштучной выдачи), расположенный в нижней части лотка, отделяет одну из находящихся в лотке-накопителе заготовок, которая затем самотёком поступает к рабочей зоне.

Отсекатель обычно работает в два такта: при первом освобождается нижняя заготовка и под действием собственного веса перемещается к питателю, остальные заготовки при этом удерживаются на месте. При втором такте оставшиеся заготовки перемещаются на один шаг.

Отсекатели по характеру действия бывают с возвратно-поступательным, колебательным, вращательным и со сложным движением.

Слайд № 6. Отсекатель с возвратно-поступательным движением (а): Два штифта, совершающие возвратно-поступательное движение, отделяют по одной заготовке от общего потока заготовок, находящихся в лотке-накопителе.

(б) Отсекатель с колебательным движением.

Отсекатель с вращательным движением (в): выполнен в виде диска с профильными канавками; заготовки попадают в них из магазина и переносятся к питателю; в этот момент наружная поверхность диска перекрывает щель лотка-накопителя, исключая дальнейшее движение заготовок.

Отсекатели с вращательным движением обеспечивают большую производительность и плавность работы по сравнению с отсекателями первого и второго типа.

В некоторых конструкциях загрузочных приспособлений отсекатель отсутствует, и его функции выполняет питатель.

Питатель – механизм, осуществляющий подачу заготовок из лотка-накопителя к шпинделю станка. Имеет зажимное или иное устройство, которое фиксирует заготовку в определённом положении как во время переноса к шпинделю, так и во время вывода обработанной детали из рабочей зоны. Конструкции питателей разнообразны и зависят от конструкции станка и его компоновки, формы и размеров заготовки. (Слайд № 7)

При обработке заготовок в патроне их загрузка требует более сложного движения, чем это может обеспечить обычный питатель. Питатель может подать заготовку на линию центров станка. При установке заготовки в патрон необходим дополнительный механизм-заталкиватель для перемещения её вдоль линии центров.

Заталкиватель служит для передачи заготовок из питателя в шпиндель станка, т.е. производит непосредственную установку заготовки. Применяются два типа: с буферной пружиной и жёсткие. Если заготовка устанавливается в приспособление на жёсткий упор, то заталкиватели должны быть подпружинены. Пружина позволяет устанавливать заготовки разной длины, обеспечивая надёжное поджатие к жёсткому упору. Если заготовка устанавливается без упора и фиксируется в осевом направлении со стороны обработки, применяют жёсткий регулируе­мый заталкиватель.

При обработке заготовок в центрах обработанную деталь удалить просто. Для этого следует отвести задний центр, и деталь падает в корыто или в приём­ное устройство. Для удаления обработанной дета­ли из патрона предусматривают специальные вы­талкиватели. Так же как и заталкиватели, они быва­ют пружинные и жёсткие.

Выталкиватель (съёмник) предназначен для удаления обработанных деталей из патрона станка. Бывают двух типов: пружинные и жёсткие.

Жёсткий выталкиватель представляет собой подвижный стержень, смонтированный внутри шпинделя, который совершает возвратно-поступательное движение от кулачкового механизма. Когда производится загрузка заготовки, подвижный стержень отведён назад. После обработки заготовки зажимная цанга раскрывается, стержень выталкивает деталь и снова отходит назад.

Наибольшее распространение автооператоры получили в автоматах для обработки тел вращения. Ими оснащают токарные, шлифовальные, полировальные, зуборезные станки.

Бункерные устройства.

Это более развитые механизмы по сравнению с магазинами. В отличие от магазинов, где каждую деталь ориентируют в пространстве и загружают в магазин вручную, в бункерном приспособлении рабочий просто высыпает заготовки из тары в бункер, где они автоматически ориентируются и подаются на обработку. То есть если магазинное устройство только механизирует обработку, то бункерное – автоматизирует.

Бункерные за­грузочные приспособления применяются для загрузки станков различными заготовками: пальцами, втулка­ми, кольцами, болтами, винтами, колпачками и т. д. Их часто используют при обработке заготовок сравнительно несложной конфигурации, небольших размеров и с непродолжительным циклом обработки.

Слайд 9

Бункерное устройство состоит из бункерно-ориентирующего устройства и автооператора, между которыми расположен лоток-накопитель (магазин).

Бункер представляет собой ёмкость определённой формы и размера. В него насыпают навалом неориентированные заготовки, откуда их выбирают из общей массы, ориентируют и подают в накопитель.

Для бесперебойной работы станка необходимо обеспечить подачу на обработку очередной заготовки через строго определённый интервал времени. Одна­ко все бункеры подают детали неравномерно, так как захват правильно ориентированной детали происхо­дит случайно, и это приводит к тому, что выдача из бункера осуществляется неравномерно. Средняя про­изводительность бункера обеспечивается за длитель­ный промежуток времени его работы. Так, если за 10 мин бункер обеспечивает выдачу 600 деталей, то это не значит, что ежесекундно выдаётся одна деталь. В некоторые моменты в секунду будут выданы не­сколько деталей, в другие — ни одной. Поэтому между бункером и питателем, подающим детали на обработ­ку, приходится устанавливать накопитель, в котором всегда имеется запас заготовок, компенсирующий неравномерность их подачи из бункера.

Для этой же цели производительность бункера вы­бирается несколько выше производительности станка (на 10-15%). Однако это приводит к необходимости принимать специальные меры в случае переполнения накопителя заготовками. Во избежание поломок и заклинивания заготовок в накопителе, когда он переполняется, предусматриваются устройства для отвода лишних заготовок из накопителя в от­дельную тару или обратно в бункер либо для прек­ращения подачи заготовок из бункера.

Так, в крючковом бункере при переполнении от­водного лотка прекращается вращение крючков и по­дача заготовок, в вибробункере — лишние детали сбрасываются в бункер, в бункере для подачи кол­пачков — отводятся из лотка в тару. Накопи­тели часто выполняют в виде лотков.

Накопитель предназначен для создания запаса заготовок между бункером и автооператором из-за неритмичности подачи заготовок из бункера.

По способу поштучной выборки заготовок из общей массы бункеры делятся на две группы: с захватными органами и без них.

В устройствах с захватными органами используют механические захватные приспособления, которые производят выборку заготовок с помощью возвратно-поступательных и вращательных движений механических захватных органов (крючков, штырей, шиберов и т.д.)

Способы ориентации заготовок – Слайд 10, 11

Ориентация заготовок в виде колпачков или трубок, у которых длина больше диаметра, может выполняться надеванием на крючок или штырь. Крючки располагаются на периферии, внутренней поверхности диска (а) или на непрерывной ленте. Этот способ ориентации используется в крючковых, штыревых и цепных загрузочных устройствах.

Ориентация западанием в трубку (б) применяется для мелких заготовок типа шариков, роликов или стержней, у которых длина составляет 1,2-1,5 диаметра. Данный способ ориентации используется в бункерных загрузочных устройствах с возвратно-поступательным или вращательным движением ориентирующей трубки.

Ориентация заготовок с головками (болты, винты и пр.), а также деталей типа дисков или пластин (шайбы, гайки...) может производиться щелью, выполненной в секторе (в). Секторные загрузочные устройства применяют с секторами, которые получают прямолинейное или качательное движения.

Ориентация заготовок по профильным карманам применяется для деталей типа низких колпачков или дисков, имеющих различную форму торцовых поверхностей (г). Этот способ ориентации используется в карманчиковых загрузочных устройствах.

Ориентация заготовок со смещённым центром тяжести может производиться на ноже, который выполняется в кармане диска (д) или в специальном ориентирующем устройстве, установленном за окном выдачи заготовки из диска (е). Этот способ ориентации используется в дисковых загрузочных устройствах.

Дисковые загрузочные устройства используются также для подачи стержневых заготовок, концы которых выполнены с различным профилем (ж). Ориентация заготовок осуществляется после их выдачи из кармана диска на профильных губках.

Виды загрузочных устройств (Слайды 12-17)

К бункерно-загрузочным приспособлениям с воз­вратно-поступательным движением захватного орга­на могут быть отнесены бункеры с ножевым захватом. Захват деталей производится ползуном-ножом при его движении вверх. Проходя сквозь массу беспорядочно лежащих заготовок, нож своим скошен­ным участком захватывает одну или несколько заго­товок, которые оказываются на его пути и находятся в ориентированном положении, и выносит их наверх. В верхнем положении нож останавливается на неко­торое время достаточное для того, чтобы заготовки могли переместиться в отводной лоток. Заготовки, расположенные по отношению к ножу неправильно, остаются в бункере либо падают с ножа, так как не могут пройти в лоток. Для удаления таких загото­вок предусмотрены специальные механизмы — сбра­сыватели. Во время движения ножа происходит ин­тенсивное ворошение заготовок, что создает условия для захвата заготовки, расположившейся в необходимом положении.

Ножевой захват может располагаться так, что представляет собой продолжение отводного лотка (а – в) или параллельно отводному лотку (г – е). В этом, случае может быть один или два ножевых захвата.

На слайде 13 показано бункерно-загрузочное приспособление с возвратно-качательным движением захватного органа в виде сектора 2. В бункер 1 засыпаются детали. При движении сектора 2 захватываются и поднимаются вверх те заготовки, которые ориентированы правильно. В верхнем положении сектора детали сползают в отводной лоток. Сбрасыватель 3, установленный у выхода заготовок в лоток, не пропускает заготовки, расположенные неправильно, и возвращает их в бункер.

На слайде 14 показано бункерно-загрузочное приспособление с поступательным дви­жением захватного органа в виде механизма со штырями, укрепленными на бесконечном ремне или транспортере. Устройство применяют для подачи заготовок типа колец, шайб, колпачков, у которых высота меньше половины диаметра. Из бункера 3 заготовки захватываются шты­рями 4, установленными на ремне 1, и транспорти­руются в отводной лоток 5. Для привода ленты служат шкивы 2.

На слайде 15 показано крючковое приспособление, предназначенное для подачи деталей типа втулок, трубок, колпачков, длина которых больше диаметра. Засыпанные в бункер 1 заготовки скатываются по наклонному дну и попадают в углубление 2, где встречаются с движущимися навстречу крючками 4, закрепленными во вращающемся диске 3. Заготовки, которые расположатся поперек углубления, будут отбрасываться движущимся крючком в сторону. За­готовки, расположенные продольно, будут захвачены крючком, подняты вверх, поданы в приемник 5 и сброшены в отводной лоток 6. Если отводной лоток будет переполнен, то с помощью специального устройства вращение диска прекращается, и он получит возвратно-качательное движение, В результате заготовка будет прижиматься крючком к стенке лотка и периодически освобождаться. Когда эта заготовка продвинется дальше, вращение крючков восстано­вится.

(Слайд 16) Дисковые бункерные загрузочные устройства с захватными органами типа карманов представляют из себя емкость – бункер 2, в котором размещаются все необходимые рабочие органы и создается определенный запас заготовок.

Захват, т.е. отделение одной или порции заготовок от общей массы, производится карманами 11, причем заготовка может быть захвачена в двух положениях, показанных на рисунке штриховыми линиями. Захваченные заготовки должны быть сориентированы, т.е. переведены из двух положений в одно требуемое.

В данном бункере ориентирование происходит в специальном ориентаторе, расположенном в захватном органе и представляющем призму 7 и два радиальных кармана 8, в один из которых в зависимости от расположения центра масс и попадает ориентируемая заготовка. Для подготовки к ориентированию из захватного органа удаляются все лишние заготовки с помощью пружин 12, установленных на стенке бункера, а также опускаются заготовки, скользящие по торцевому кулачку 1 переменной высоты опорного диска 5 на ориентирующую призму, расположенную в другой плоскости.

Шиберные бункерные загрузочные устройства (слайд 17). В этих устройствах ориентация и захват заготовки производится шибером, совершающим возвратно-поступательные движения. Примером может служить бункерное загрузочное устройство, применяемое для крупногабаритных заготовок (массой до 100 кг).

Заготовки в большом количестве (до 6 тонн) загружаются в предбункер 1, откуда они благодаря работе вибропривода 2 медленно ссыпаются в бункер 5, образованный двумя наклонными полками 6. Полки, а так же шибер 4 расположены с некоторым наклоном, что обуславливает подготовку заготовки к захвату. Кроме того, шибер, проходя через массу деталей, содействует их ворошению и таким образом также приводит подготовку к захвату. Захват осуществляется шибером в дорожку расположенную на верхнем срезе шибера

Дорожка имеет особую форму для того, чтобы заготовка при подъеме шибера не занимала устойчивого положения на верхних кромках шибера. Захватывая заготовку, шибер выносит ее из общей массы и переносит вперед. Опускаясь ниже уровня полок, шибер оставляет деталь в щели между полками. Затем цикл повторяется. В дальнейшем шибер транспортирует заготовку до лотка магазина 3.

Бункер обеспечивает самовосстановление: если лоток переполнен, то заготовка остается на дорожке шибера до тех пор, пока не появится возможность дальнейшего движения; конструкция исключает заклинивание детали. Недостатком шиберных бункерных загрузочных устройств является то, что они обеспечивают только первичное ориентирование.

Шиберные бункерные загрузочные устройства относятся к классу многоместных загрузочных устройств, т.к. на шибере могут сразу находиться по нескольку деталей, в зависимости от отношения длины шибера или полки к длине детали

Недостатки устройств с захватными органами – большое количество движущихся деталей и трущихся поверхностей, интенсивное перемещение заготовок и связанные с этим большие усилия, приводящие к износу и возможности поломки захватных органов и повреждения поверхности заготовок.

В устройствах без захватных органов выборка заготовок из бункера производится за счёт сил трения. Здесь наиболее распространены вибрационные бункеры. В них заготовки перемещаются по лоткам за счёт сил трения и инерции, возникающих при колебании лотков.

К бункерно-загрузочным приспособлениям с коле­бательным движением захватного органа относятся вибробункеры, в которых колебания заготовок ис­пользуются для их принудительного перемещения по лотку и последующей ориентировки в требуемое по­ложение.

(слайд 18)

Основными узлами вибрационного бункерного загрузочного устройства являются основание 2, установленное на станине на амортизаторных пружинах 1, электромагнитный привод 3 и чаша 5, установленная на трех плоских наклонных пружинах 4. Чаша состоит из обечайки с винтовыми дорожками 7 и 9, которые могут быть смонтированы как внутри обечайки, так и снаружи. Обечайка соединена с дном, имеющим конусный профиль. Заготовки засыпаются массой в нижнюю часть 6 чаши и под действием вибрации перемещаются по конусу дна.

В процессе этого движения они подготавливаются к захвату, который осуществляется дорожкой. Заготовки двигаются в произвольном положении по дорожке вверх. Лишний слой деталей удаляется установленными над дорожкой планками, детали в неустойчивых положениях падают в чашу. Ориентирование детали осуществляется по трафаретам, функции которых в данном бункере выполняют окна 13 (для разных деталей). Сориентированные детали подготавливаются к выдаче в специальных накопительных наружных витках 9 и 10, из которых через окна 11 и 12 выдаются в лотки-магазины. Постоянно действующая вибрация способствует устранению препятствий, возникающих при движении деталей, обеспечивая самовосстановление загрузочного устройства.

Способы ориентации деталей в вибробункере: Слайды 19-21

Заготовки типа дисков, колец, квадратных и прямоугольных пластин можно ориентировать и подавать в один слой с использованием спирального лотка, выполненного с наклоном к центру бункера на угол β = 3-5 градусов (а).

Буртик лотка выполняется меньше высоты заготовки. При перемещении заготовок детали второго слоя соскальзывают в бункер.

Ориентация колпачков, высота которых равна диаметру или меньше его, может осуществляться выполнением на плоском лотке выреза с язычком (б). Заготовки, перемещающиеся отверстием вверх, проходят над язычком, а заготовки, расположенные отверстием вниз, выпадают в вырез лотка.

Способ ориентации заготовок типа роликов или трубочек с диаметром меньше длины показан на рисунке (в). Заготовки, перемещающиеся вертикально, сбрасываются козырьком в чашу бункера.

(г) – способ ориентации двухступенчатых заготовок. Заготовки, расположенные большим диаметром вниз, перемещаются по лотку, а заготовки, расположенные большим диаметром вверх, сбрасываются козырьком.

Заготовки с головками (болты, винты), а также колпачки можно ориентировать на выходе со спирального лотка на прямолинейном участке (д, е).