3.10. Автоматизация загрузки заготовок в зажимные приспособления

Автоматизация загрузки заготовок в зажимные приспособления металлорежущих станков − актуальная задача для современного машиностроения. В первую очередь это относится к небольшим по массе деталям типа тел вращения, а также корпусным деталям. Особо важно решение этой задачи в связи с широким внедрением в машиностроение ЧПУ и промышленных роботов.

Роботизация оказывает большое влияние на конструкции станочных приспособлений. Характерными дополнительными свойствами при совместной работе промышленного робота и зажимного приспособления на станке являются:

• автоматический цикл работы зажимного приспособления без какого-либо вмешательства обслуживающего персонала;

• общая система управления (циклового или ЧПУ) зажимным приспособлением и промышленным роботом; автоматический и наладочный режимы работы оборудования;

• построение функциональной зоны зажимного приспособления таким образом, чтобы в процессе наладки и технического обслуживания (уборка стружки, шлама и т.д.) была обеспечена безопасность труда персонала;

• высокая точность расположения базовых поверхностей зажимных приспособлений для металлорежущих станков, обслуживаемых одним роботом;

• стабильность характеристик наладки зажимных приспособлений (расположение базовых поверхностей и др.) по времени работы системы.

На рис. 3.110 приведены примеры загрузки-разгрузки зажимных приспособлений металлорежущих станков с помощью промышленных роботов. Стационарный промышленный робот 1 (рис. 3.110, а) служит для загрузки-разгрузки одного металлорежущего станка 3, в котором заготовка 2 неподвижна при обработке. Обычно в таких случаях рядом со станком устанавливают две тары: одна для заготовок, другая для обработанных деталей (на рисунке они не показаны).

На рис.3.110, б показана схема загрузки-разгрузки заготовок 5 на агрегатный станок 6 с четырёхпозиционным поворотным столом с помощью стационарного промышленного робота 4. Сложность загрузки-разгрузки заготовок в зажимные приспособления станка заключается в том, что необходимо установить фиксированное положение заготовки в приспособления 7 уже не на одной, а на всех четырёх позициях станка, так как при работе на станке с поворотным столом промышленный робот должен обслужить каждое зажимное приспособление отдельно. У станка так же должны быть установлены две тары: одна для заготовок. другая для обработанных деталей (на рисунке они не показаны).

На рис. 3.110, в представлена технологическая система, состоящая из двух металлорежущих станков 8 и 11, между которыми установлен стационарный промышленный робот 12. С помощью промышленного робота происходит загрузка зажимного приспособления 10 станка 8, затем заготовка 9 обрабатывается на станке. Далее промышленный робот захватывает полуфабрикат и передает его в зажимное приспособление на станок 11. Требования к точности взаимного положения зажимных приспособлений в этом случае возрастают, так как необходима точностная увязка зажимных приспособлений на обоих станках. На этом рисунке также не показана тара для заготовок, обработанных деталей и полуфабрикатов. Наличие тары для полуфабрикатов позволяет работать в двух режимах: передача станок − станок, передача станок − тара для полуфабрикатов − станок. Вторая схема обеспечивает независимую работу каждого из станков при отказе соседнего.

Рис. 3.110. Автоматизация загрузки заготовок в зажимные приспособления с помошью промышленных роботов:

а − однопозиционный металлорежущий станок с одним роботом; б − агрегатный станок с четырехпозиционным поворотным столом, оснащенный одним роботом; в − два металлорежущих станка, обслуживаемых одним роботом; г − фрагмент автоматической линии с подвесными роботами и монорельсовой системой; д − система «металлорежущий станок − подвесной робот»; 1, 4, 12 − стационарные промышленные роботы; 2, 5, 9 − заготовки; 3, 8, 11, 13− металлорежущие станки; б − агрегатный станок; 7, 10 − зажимные приспособления; 14 − монорельсовая система; 15, 16 − транспортеры; 17 − тара; 18 – начальный магазин заготовок

На рис. 3.110, г приведен фрагмент автоматической линии для обработки деталей типа валов, в которой транспортная система выполнена в виде подвесных роботов, перемещающихся по монорельсовой системе 14. Разные роботы устанавливают в автоматическом режиме заготовку в зажимное приспособление каждого станка 13, затем обработанную и измеренную деталь (измерительная позиция на рисунке не показана) передают в тару 17, на транспортеры 15 и 16 отвода деталей, разделенных на группы «+» и «−». На первой позиции показан начальный магазин 18 заготовок автоматической линии, в котором они находятся в ориентированном виде.

На рис. 3.110, д приведена система «металлорежущий станок − подвесной промышленный робот» и тары, в которых установлены в ориентированном виде заготовки и обработанные детали.

Загрузка-разгрузка крупных заготовок в приспособления на станках типа обрабатывающего центра происходит вне рабочей зоны. Это достигается совмещением времени смены заготовок со временем работы станков. Совместить время установки и закрепления заготовок небольших габаритов со временем работы станка позволяет маятниковый (челночный) способ подачи заготовок под обработку. При этом способе на столе станка устанавливают два приспособления. Съём и установку заготовок производят в одном из приспособлений, находящемся в загрузочной позиции, во время обработки заготовки, установленной в другом приспособлении, находящемся в рабочей позиции. Неперекрываемое работой станка время смены заготовок затрачивается лишь на перемещение стола из одной позиции в другую.

Зажимные приспособления могут быть приспособлениями-дублерами. В этом случае у заготовок, установленных в каждом приспособлении, обрабатываются с одного установа аналогичные поверхности по одной и той же программе.

При использовании на столе станка двух различных приспособлений в первом приспособлении обрабатывается одна группа поверхностей заготовки по одной программе, затем обработанная в первом приспособлении заготовка переустанавливается во второе приспособление, и по второй программе обрабатывается другая группа поверхностей (рис. 3.111).

При маятниковом методе обработки, несмотря на повышение дополнительных затрат, связанных с изготовлением и эксплуатацией приспособления-дублера, стоимость обработки заготовки снижается.

Рис. 3.111. Приспособления для смены заготовок вне рабочей зоны станка (траектория движения инструмента показана штрихпунктирной линией)