7 Примеры конструкций средств механизации производственных процессов, которые подлежат модернизации

При разработке конструкторской части дипломного проекта дипломник должен показать, что он владеет методикой разработки рационализаторских предложений – самого массового объекта технического творчества, которое должен будет культивировать у своих подчинённых. Рационализаторские предложения играют большую роль в совершенствовании техники и технологий. С помощью рационализаторских предложений вносятся усовершенствования в уже известные технические решения, осуществляется модернизация действующего оборудования и его приспособление к конкретным условиям производства, устраняются отдельные ошибки конструкторов и проектировщиков, совершенствуются организация и охрана труда.

Ниже приведены примеры конструкций существующих средств механизации производственных процессов в ВЧД, ПТО, АКП, которые при выполнении дипломного проекта, можно взять за основу дальнейших разработок. Используя приведённые выше типичные приёмы поиска новых конструкторских решений, дипломник может выявить недостатки принятой для разработки конструкции и провести её модернизацию, за счёт новых конструктивных элементов. Полученную новую конструкцию необходимо рассчитать на прочность и обосновать целесообразность её применения на Вашем производственном объекте. Также следует поступать и с конструкциями других устройств, которые Вы определили главными для модернизации (реконструкции) того или иного подразделения депо, согласно техническому заданию на дипломный проект.

7.1 Средства механизации в вчд

На рис. 7.1. приведена эстакада для ремонта крытых вагонов в вагонном депо Брянск. В настоящее время она модернизируется.

Рисунок 7.1. Эстакада для ремонта крытых вагонов в вагонном депо Брянск.

Для размещения и передвижения по позициям соответствующих механизмов с гидроприводами, сварочного оборудования, инструмента, приспособлений, запасных частей служит ароч­ная эстакада. Она состоит из рамы 10 цельносварной конструкции, к стойкам которой прикреплены подвижные пло­щадки 1 с узлами и механизмами 8 для их подъемки и опуска­ния. На эстакаде размещены на определенной высоте стеллажи-полки 5 для хранения деревянных деталей и сварочной ап­паратуры 7 с материалами и приспособлениями для сварочных работ при ремонте цельносварной крыши вагона 4, имеются специальные ящики-ячейки 6 и 9 для хранения крепежных де­талей. Эстакада опирается на ведущие 2 и ведомые 11 катки и перемещается по колее 3. Габаритные размеры (высота — 4500 мм, ширина — 14000 мм и длина 15000 мм) позволяют обеспечить безопасное перемещение эстакады. Рабочие места на арочной эстакаде оборудованы розетками для подключения пневматического, электрического инструмента, сварочной аппа­ратуры н переносных ламп. В ящиках-ячейках на стеллажах хранятся приспособления, запасные крепежные изделия, об­шивка кузова, доски пола и стальные листы, необходимые для ремонтных столярных и сварочных работ.

Производительность труда в результате внедрения и полного освоения мощности поточных линий увеличилась па 35%, а производственная мощность вагонного депо возросла на 40%.

На рисунке 7.2. приведена подъёмная площадка с гидроприводом, которая по результатам работы, требует модернизации.

Рисунок 7.2. Подъемная площадка с гидро­приводом.

Некоторые вагонные депо, специализированные на ремонте крытых вагонов, оснащаются подъемными площадками. На ремонтной позиции подъемные площадки устанавливаются попарно вдоль цеха. Отличительной особенностью таких площа­док является наличие торцовой, откидной части, которая в ра­бочей позиции занимает положение 3. В момент передвижения вагонов откидная часть подъемной площадки занимает положе­ние 6.

Подъемная площадка 2, ее откидная концевая часть крепятся к двум стойкам 4, в которых смонтированы гидравли­ческие подъемники. Стойки-подъемники устанавливаются на опоры 1. Установка откидной части площадки в рабочее (опу­щенное) и нерабочее (поднятое) положение осуществляется при помощи гидропривода 7. Грузоподъемность площадки составля­ет 1500 кг. Допускаемая нагрузка на откидную часть площадки 1,5 кН (150 кгс). Платформа может подниматься на высоту от 550 до 3300 мм. Платформа площадки имеет ограждение 5. На площадках располагаются съемные механизмы, приспособления и оборудование, предназначенные для выполнения ремонтных работ на кузове и крыше вагона, в том числе и сварочное обо­рудование для ремонта деталей электросваркой. В отдельных случаях для производства электросварочных работ на крыше вагона применяется специальная установка.

На рисунке 7.3 приведена площадка-пресс для устранения деформаций торцевых стоек, которая требует модернизации.

Рисунок. 7.3. Площадка-пресс для устранения деформаций торцевых стоек, верхней торцовой балки кузова и концевой балки рамы вагона (вид сверху).

На позициях поточной линии, где устраняют деформации металлического каркаса кузова, устанавливают подъемные площадки с откидными торцовыми частями, каждая из двух площадок оснащается гидравлическим прессом. В рабочем положе­нии откидная часть площадки закрепляется специальными упо­рами с площадкой, установленной с другой стороны вагонов. В таком поло­жении площадки 3, 6 жестко скреплены с откидной торцовой частью 4. Это позволяет выпол­нять работы по правке металлического каркаса торцовой части кузова и рамы вагона при помощи гидропресса 2, перемещаю­щегося вдоль торцовой части кузова по направляющим в бал­ке 5. Перемещение гидропресса в вертикальной плоскости про­изводится при помощи гидропривода.

Техническая характеристика подъемной площадки приведена ниже:

Грузоподъемность откидной консольной части ................... 200 кг

Ход площадки по вертикали .............................................. 2700 мм

Наибольшее усилие гидропресса ............................. 50 кН (5000 кгс)

Рабочее давление масла в гидросистеме…….12,5 МПа (125 кгс/см²)

Рисунок 7.4. Схема конвейера в тележечном отделении

На рисунке 7.4. приведена схема конвейера в тележечном отделении, который требует модернизации. Сборка тележек производится на конвейере поточным методом. Конвейер в зависимости от программы ремонта вагонов рассчитывается на различную одновременную передвижку тележек, чаще всего четырех тележек при скорости передвижения 9,6 м/мин. Длина конвейера 24 м, ход 6 м и мощность его электро­двигателя 4,5 кВт.

Управление либо автоматическое, либо ручное. Конвейер со­стоит из приводного механизма 1, натяжного механизма 2, коробки 3 и электрического гайковерта 4. Ремонтные позиции оснащаются: переносным станком для расточки отверстий в кронштейнах литых боковин тележек грузовых вагонов. В расточенное отверстие запрессовы­вается втулка, чем восстанавливается первоначальный размер от­верстия. Станок состоит из двух частей: кронштейна, укрепленного на боковине, и механизма с приводом, установленного на двух шты­рях кронштейна станка.

Привод станка — пневматическая сверлильная машинка мощ­ностью 1,7 л. с. Механизм обеспечивает: вращение фрезы со ско­ростью 135 об/мин, рабочую подачу режущего инструмента 0,0745 мм на один оборот шпинделя и быстрый возврат инструмента — 8 мм на один оборот. Наибольшая длина расточки 165 мм. Вес станка 40 кг.

В процессе эксплуатации вагонов рабочие поверхности подпят­ника тележек изнашиваются и их восстанавливают наплавкой. Для обработки наплавленного металла подпятника применяется станок, который дает возможность с одной установки произвести: торцовку наружного выступа, расточку вертикальной поверхности подпятника, проточку (заторцовку) горизонтальной поверхности, проточку горловины и ряд других операций.

Станок состоит из станины, механизма горизонтальной подачи с резцедержательной головкой, направляющего корпуса, коробки скоростей, механизма вертикальной подачи и электродвигателя с приводом. В корпусе коробки скоростей размещены два самостоя­тельных механизма дифференциального типа: один для изменения скорости вращения шпинделя, другой для автоматической подачи резца.

Включение станка производится с помощью кнопочного маг­нитного пускателя, а реверсивность вращения шпинделя обеспечи­вается пускателем. Включение скоростей вращения шпинделя осу­ществляется рукояткой фиксатора, а переключение производится при выключении двигателя. Устанавливается станок на надрессорную балку с помощью установочной скобы.

На рисунке 7.5. приведена передвижная установка для окраски и сушки вагонов, которая требует модернизации.

Рисунок 7.5. Передвижная установка для окраски и сушки грузовых вагонов

Установка для наружной окраски и сушки грузовых вагонов состоит из портальной рамы 1, верхней передвижной пло­щадки 2, панелей 3 для сушки, механизмов передвижения 5, ок­расочных агрегатов 6, кабельного барабана 4, панелей 7 и 9 для сушки крыши и боковых стен вагона и воздухопровода 8.

Окрасочный агрегат состоит из бачка емкостью 20 л, насоса с электродвигателем мощностью 1,7 кВт для подачи растворителя. Краска наносится на поверхность вагона специальным приспособ­лением, на конце которого имеется форсунка с четырьмя прорезя­ми. Производительность агрегата 200 м²/ч. Таких агрегатов уста­навливается два, по одному на каждую сторону вагона.

Окрашенные поверхности сушатся электронагревателями, смон­тированными на панелях. Всего имеется восемь панелей: четыре бо­ковые по 15 электронагревателей общей мощностью 63 кВт; две по 15 нагревателей для сушки крыши мощностью 39 кВт; две по 10 нагревателей также для сушки крыши мощностью 12 кВт. Об­щая мощность электронагревателей составляет 114 кВт.

Газы, образующиеся в зоне сушки, удаляются наружу двумя вентиляторами.

Передвижение всей установки осуществляется от электродви­гателя мощностью 1 кВт через систему редукторов. Электроэнергия подводится от кабеля, намотанного на барабан. На установке могут работать одновременно два или четыре маляра.

Рисунок 7.6. Транс­бордер для пере­мещения вагонных тележек

Трансбордер разработанный ПКБ ЦВ МПС, слу­жит для перемещения вагонных тележек из вагоносборочного участка в тележечный. Он состоит из стальной рамы 6, которая подвешена на две пары опорных колес 5, вращающихся от электропривода 4 через редуктор и приводной вал. На раме трансбордера размещены четыре гидравлических домкра­та 1 попарно с каждой стороны. В рабочем положении штоки цилиндров домкратов через фигурные прокладки упираются в оси колесных пар вагонной тележки 2 и поднимают последнюю на высоту, обеспечивающую свободный проход гребней ободов колес тележки над головой рельса 7. Привод гидродомкратов осуществляется от гидронасоса 3;

При подготовке к ремонту крытых вагонов используются уборочные и моечные машины, различные приспособления для обмывки наружных и внутренних поверхностей вагона и тран­спортировки дверей, подъемные краны. Уборочная машина для очистки внутренних поверхностей кузова от остатков перевозимых грузов показана на рисунке 7.7.

Рисунок 7.7. Уборочная машина: 1- щетка; 2 — вертикальная щетка: 3 — подгребной шнек; 4 — транспор­тер элеватора: 5 — фара; 6 — пульт управле­ния; 7 — разгружающий бункер; 8 — редук­тор: 9 —кабель: 10 — электродвигатель: 11 — гусеничная тележка; 12 — механизм.

Заборное устройство машины выполнено в виде ковшового эле­ватора с подгребающим шнеком ленточного типа, а ходовая часть — в виде гусеничной тележки. Механизм подъема забор­ного устройства имеет гидравлический привод. Управляется машина дистанционно.

Работа уборочной машины осуществляется в определенной последовательности. С платформы, уровень пола которой сов­падает с уровнем пола крытого вагона, машина щетками впе­ред перемещается в дверной проем вагона и разворачивается в требуемую сторону. Приводной электрокабель с помощью на­тяжного устройства постоянно находится в подвешенном состо­янии. Вначале очищаются стены и поверхность пола около стен. Стены очищаются на высоте 1 м по мере передвижения машины поочередно правой и левой вертикальными щетками, а горизонтальная щетка при этом очищает пол и собирает остатки грузов к подгребному шнеку. Подгребной шнек подает груз через ковшовый элеватор в бункер машины. Наполненный бункер разгружается на продольный ленточный транспорт непосредственно или через направляющий бункер, соединенный с ленточным транспортером.

Через систему транспортеров остатки груза передаются на транспортировочные средства и направляются для утилизации.

Техническая характеристика уборочной машины:

Производительность ............................................................................... 30 м³/ч

Вместимость бункера . ................. …………………………………. ..0,34 м³

Ширина захвата за один проход ............. ……………………………..1800 мм

Частота вращения ковшей элеватора .................................................... 0,5 об/с

Мощность электродвигателя привода щеток ........ …………………..7,5 кВт

Скорость перемещения машины ………………………………….. 3,8 м/мин

Мощность двигателя электропривода перемещения машины……1,1 кВт Высота подъема заборного устройства . ...............................................200 мм

Мощность двигателя гидропривода ....................................................... 0,6 кВт

Род потребляемого тока ..............................................трехфазный, переменный

Напряжение .......................................................................................... 380 В

Напряжение в цепи управления ...............................................................36 В

Габаритные размеры: длина - 2300 мм; ширина - 1800 мм; высота -1800 мм

Наружные поверхности кузова крытого вагона обмывают с помощью приспособления, которое выполнено из трубы в виде П-образной рамы. С внутренней стороны рамы установлены направляющие сопла, через которые под давлением от насоса или общего водопровода поступает вода и обмывает поверхность кузова в момент прохождении вагона через раму. Давление воды из направляющих сопел должно быть не менее 0,1 МПа (1 кгс/см²). Направление струи воды должно быть перпен­дикулярным к поверхностям кузова вагона. Двери вагона обмываются струей воды, направленной, вниз под углом 30⁰. Для промывки внутренних поверхностей кузова крытого вагона применяется вагономоечная машина типа ММД. Вода подогрева­ется до температуры 60 —80°С. Давление струй воды при выхо­де из сопла 1,2—1,4 МПА (12—14 кгс/см²). Для направления водяных струй на стены, пол и потолок вагона используется прибор ОК ЦНИИ и др. Машина управляется дистанционно, что позволяет приводить в движение рабочие органы машины с рабочего места оператора, осуществляющего пуск и останов­ку в заданных режимах всего комплекса механизмов, применяемых при очистке вагонов. Для приклёпывания пятников, кронштейнов мёртвых точек предохранительных угольников и других деталей применяется пресс-скоба, которая требует модернизации (рис.7.8.). Усилие, развиваемое при клепке, состав­ляет 5 т. Пресс-скоба состоит из корпуса 1, цилиндра 2, поршня 3, приводимого в движение сжатым воздухом при давлении 6—7 ат, поступающего через золотниковую коробку 4.

Рисунок 7.8. Пневматическая пресс-скоба для клепальных работ

Рисунок 7.9. Универсальная пневматическая шлифовальная машинка:

1—корпус машинки; 2 —роторный двигатель; 3 — ведомая шестерня; 4 — кран; 5 —планшайба; 6 —резиновый диск; 7 — шлифовальная шайба

Для шлифования шпаклеванной поверхности наружных стен вагонов применяется универсальная пневматическая машинка со сменным инструментом, которая требует модернизации. При мокром шлифовании ставится резиновый диск, на поверхности которого нанесен слой мелкого карборундового порошка, а при сухом — войлочный круг. Если машинки используются для очистки металла от коррозии, то ста­вится металлическая щетка.

Эта машинка работает при давлении воздуха 5 ат. Мощность ее двигателя 0,75 л.с. Число оборотов вала под нагрузкой 1800 в ми­нуту. Расход воздуха при нагрузке составляет 1,5 м ³/мин. Производительность 7—10 м ²1ч. Вес машинки 3,2 кг.

Рисунок 7.10. Элементы вакуумных и электромагнитных захватных устройств:

а — эжектор; б — электромагнит; в — пневмоприсоска с шаровой опорой: г — устройство для крепления удерживающих элементов электромагнитных или вакуумных захватов; 1 — предохранительный лист; 2 — катушки электромагнита: 3 — корпус элект­ромагнита; 4 — корпус удерживающего устройства; 5 — винты; 6 - держатели; 7 — вакуумные присоски; 8 — втулки: 9 — электромагниты.

На рисунке 7.10 – 7.24 приведены различные захватные устройства (ЗУ), которые могут быть модернизированы и применены в различных средствах механизации в депо или ПТО. Основными элементами вакуумных ЗУ являются присоски и устройства для создания вакуума. Простой и рас­пространенный способ создания вакуума — с помощью эжекторов. Раз­режение получается за счет энергии сжатого воздуха, поступающего из пневмосети депо. Одна из известных конструкций эжектора представлена на рис. 7.10. Основа эжектора — тройник, в который вклеены или впая­ны пробки с отверстиями малого диа­метра. Подъемные электромагниты состоят из корпуса 3, внутри кото­рого размещены катушки магнита 2, защищенные от повреждений листом 1 из марганцовистой стали или латуни. Присоски изготовляют из резины или пластика. На рис. 7.10. показана конструкция присоски с шаровой опо­рой, которую можно закреплять к па­трубку в любом положении. Обычно для захвата детали применяют не­сколько присосок. Устройство для крепления удерживающих элементов содержит корпус 4 с отверстиями, в которые помещены резьбовые втулки 8 с попе­речно высверленными отверстиями, ку­да вставляют держатели 6, несущие вакуумные присоски 7 или магниты 9. К плоскости корпуса 4 держатели 6 прижимаются винтами 5, проходя­щими через втулки 8. Передвигая дер­жатели в отверстиях втулок 8 и пово­рачивая их на нужные углы относи­тельно корпуса 4, можно в широких пределах менять относительное рас­положение захватных элементов. Захватные устройства с эластичными камерами применяют для переноса хрупких из­делий небольшой массы, имеющих не­правильную форму или значительные отклонения формы и размеров. Дей­ствие ЗУ основано на деформации эла­стичной камеры под действием давления воздуха или жидкости. Центрирующие ЗУ с расширяющи­мися эластичными камерами показаны на рисунке 7.11. Камеру 4 крепят к корпусу 1 через промежуточное кольцо 3 (или шайбу 6) гайкой 2 и винтом 5. Сжатый воздух подается в камеру через про­сверленные отверстия в корпусе 1. При подаче воздуха камера раздува­ется и удерживает деталь за внутрен­нюю или за наружную поверхность.

Рисунок 7.11. Центрирующие захватные устройства с расширяющимися эластичными ка­мерами фирмы Simrit (ФРГ): а — для удержания деталей за внутреннюю поверхность; 6 — для удержания деталей на наружную поверхность; I — корпус; 2 — гайка; 3 — промежуточное кольцо; 4 — эластичная камера; 5 — винт; 6 — шайба.

Рисунок 7.12. Базирующие захватные устройства с изгибающимися камерами для захватывания объектов за наружную поверхность:

1 — эластичная камера; 2 — базирующая призма; 3 — патрубок воздухопровода;

4 — корпус; 5 — резьбовой держатель.

Базирующие ЗУ с изгибающимися эластичными камерами фирмы Simrit (ФРГ) для захватывания объектов за наружную поверхность показаны на рисунке 7.12. На корпусе 4 закреплены базирующая призма 2 и пара эластич­ных камер 1, соединенных с пневмоприводом посредством патрубков 3. У профиля камер жесткость перемен­ная, поэтому при подаче сжатого воз­духа камеры изгибаются и прижи­мают захваченную деталь к базиру­ющей призме. Переналаживают ЗУ на другой типоразмер изделия пере­становкой камер в пазах корпуса 4. Высоту расположения призмы 2 ре­гулируют резьбовым держателем.

При установке трех и более эластич­ных камер на общем корпусе можно получить различные базирующие ЗУ, позволяющие удерживать объекты произвольной формы: шары, электролампы, корпуса телефонных аппаратов и др.

Адаптивные захватные устройства. В ряде случаев ЗУ требуется оснащать датчиками внеш­ней информации: о наличии объекта манипулирования, его форме, разме­рах, массе, состоянии поверхности, усилии его удержания, степени износа фасонных, круглых, ребристых и решетчатых поверхностей, заметить которые вакуумными ЗУ затрудни­тельно или невозможно. Иногда при­меняют ЗУ с постоянными магнитами, но в этом случае необходимы устрой­ства для удержания детали на позиции разгрузки или оснащение ЗУ специальными сбрасывателями.

Захватные устройства и инструмент дли выпол­нения сборочных опера­ций. Захватные устройства обеспе­чивают присоединение деталей, изме­нение положения, а также перенос деталей и собранного изделия.

На рис. 7.13. показано ЗУ для работы с дета­лями типа корпусов и фланцев. К кор­пусу 3 сверху крепят хвостовик 1 с фланцем 2 — элементы системы авто­матической смены ЗУ, а сбоку — пневмоцилнндр 5, предназначенный для раскрытия губок 9, которые для зажима детали сводятся пружи­ной 10.

Рисунок 7.13. Широкодиапазонное захватное устройство для выполнения сборочных опе­раций с деталями типа валов, колец, корпу­сов или фланцев:

а — с реечным передаточным механизмом; б — с клиновым передаточным механизмом; 1 — хвостовик; 2 — фланец; 3 — кор­пус; 4 — поворотная плита; 5 — пневмоцилиндр раскрытия губок: 6 — шестерня; 7 — тяга; 8 — болт; 9 — зажимные губки; 10 — пружина; 11, 12 — рейка; 13 — клин; 14 — пневмодатчик; 15 — ролик; 16 — зуб­чатый сектор.

Губки свободно поворачи­ваются на осях, установленных в вил­ке, смонтированной на поворотной плите 4. Поворот плиты вокруг оси х—х на 90 и 180° осуществляется благодаря передаче шестерня 6 — рей­ка 11, причем рейка нарезана на конце тяги 7, соединенной болтом 8 со што­ком гидро- или пневмоцилиндра, раз­мещенного внутри руки ЗУ. Губки поворачиваются либо с помощью рееч­ной передачи либо с по­мощью клина. На рейке 12 или на клине 13 смонтирован струй­ный датчик 14, подающий команду на останов руки при подходе к де­тали, расположенной в магазине в виде стопы. Пневмоцилиндр 5 и датчик 14 подключаются к силовой и измери­тельной сетям и к пневмоэлектро-преобразователю с помощью пневморазъема, ответная часть которого уста­новлена на фланце 2.

Инструмент для выполнения сбо­рочных операций достаточно разно­образен. Ниже приведены примеры отдельных конструктивных решений.

Соединение деталей по цилиндриче­ским поверхностям — операция, наи­более часто встречающаяся в вагоно­строении (установка подшипников, ва­лов, вкладышей и манжет в корпус). Требуется высокая точность взаимного расположения сопрягаемых поверх­ностей и траектории перемещения или компенсации погрешностей взаимного расположения деталей.

Погрешности взаимного расположе­ния компенсируют, двумя принципи­ально различными способами.

1. Активный способ — с примене­нием датчиков, измеряющих усилия и моменты, возникающие при сопря­жении деталей, и выдающих команды на дополнительные перемещения ис­полнительных узлов ЗУ.

2. Пассивный способ — с примене­нием кинематических элементов и при­способлений, устанавливаемых обычно непосредственно на сборочном ЗУ или инструменте, которые обеспечивают «автопоиск» сопрягаемых поверхно­стей. Для «автопоиска» на сопрягае­мых деталях необходимо иметь соот­ветствующие вспомогательные поверх­ности: фаски,скосы и т. п. Первый способ наиболее универсален, но требует оснащения сбороч­ного оборудования широким набором средств адаптации. Второй способ менее универсален, но требует меньших затрат времени на выполнение сборочной операции, а сенсорное осна­щение ограничивается устройствами поиска детали и контроля ее наличия на сборочной позиции.

Рисунок 7.14. Инструмент для захватывания и монтажа подшипников в отверстие базовой детали

На рис. 7.14. показан инструмент для захватывания и монтажа подшипника качения в базовый корпус, на примере которого можно проиллюстрировать возможность ком­пенсации погрешностей по второму способу при сопряжении жестких де­талей. В корпусе 6 по направляющим скольжения 7 и 9 перемещается рабо­чий шток 10, головка 11 которого связана со штоком гидроцилиндра привода, расположенного внутри руки промышленного робота (ПР). Пневмодатчик 19, установленный на стакане 4, подключен к пневморазъему 6 воздухопровода 5. Он кон­тролирует наличие в сборочном ин­струменте монтируемой детали (под­шипника).

Детали, подлежащие установке (ди­ски, кольца, подшипники и т. п.), устанавливают на начальной позиции в кассетах. Сборочный инструмент, установленный в руке ПР, разме­щается над первой верхней деталью соосно с ней и опускается ходом руки ПР вниз. При этом рабочий шток 10 находится в крайнем верхнем поло­жении, а прессующий шток 16 висит на упоре 14. Между монтируемой деталью (подшипником) и фланцем прессующего штока расположен сепа­ратор (диск 21 с шариками 20), прикрепленный к штоку эластичной струной 22. Монтируемая деталь 23 цен­трируется и захватывается тремя под­пружиненными губками 1 с усилием выбираемым в соответствии с массой детали. При движении инструмента вниз деталь 23 перемещает прессующий шток до тех пор, пока его фланец не перекроет датчик 19. По команде датчика движение инструмента вниз прекращается и инструмент вместе с деталью 23 поднимается и перемещается на сборочную позицию. Стакан 4 располагается соосно отверстию в корпусе и прижимается к его торцу. Усилие прижима контролируется си­ловым датчиком, встроенным в руку ПР. По команде на выполнение соединения встроенный в руку ПР гидро­цилиндр перемещает рабочий шток 10, который через гайку 12 со сферическим торцом передает усилие на шаровую поверхность упора 13, укрепленного на прессующем штоке 16. Прессующий шток по направляющим 15 и 17 пере­мещается внутри стакана 4, который на сферической опоре 2 вмонтирован в корпус 8 и предохранен от осевого перемещения стопорным кольцом 3, а от проворота — штифтом 18. Пере­мещаясь вниз, прессующий шток устанавливает (запрессовывает) деталь 23 в отверстие базовой детали (корпуса).

Компенсация смещения осей сопря­гаемых деталей происходит при ра­диальном перемещении присоединяе­мой детали под действием усилий, возникающих при контакте заходных фасок сопрягаемых поверхностей. Сепа­ратор (20—21) уменьшает сопротивле­ние радиальному перемещению детали.

Для надежного соединения деталей несовпадение их осей не должно пре­вышать 0,5 размера радиусной и 0,8 размера прямолинейной заходной фа­ски (на той детали, где фаска боль­шего размера). Отклонение от пер­пендикулярности торца (по которому базируется рабочая часть сборочного инструмента) оси отверстия в базовой детали (корпусе) должно быть не более 0,1—0,2 мм на 100 мм. Самоустановка инструмента по торцу базовой детали (корпуса) допускает значительные (до 1,5 мм на 100 мм) перекосы монти­руемой детали в приспособлении.

Переналадка инструмента, показан­ного на рис. 4.14. заключается в регу­лировке положения губок 1, усилий их сжатия и положения датчика 19, а также в установке сепаратора соот­ветствующих размеров.

При монтаже деталей, одна из которых является нежесткой, несовпа­дение их осей компенсируется упругой деформацией присоединяемой (нежест­кой) детали или ее элементов.

На рис. 7.15. показан инструмент для за­прессовки армированной резиновой уплотнительной манжеты с пружиной в гнездо базового корпуса.

Инструмент состоит из цилиндрического корпуса 1 с хвостовиком и фланцем для подсоединения к руке ПР. Внутри корпуса расположена подпружиненная оправка 2, вылет которой ограничен упо­ром 3. . На оправке на двух полуосях 4, проходящих через пазы 9 в корпусе 1, смонтирован рычаг 6, представляющий собой полувтулку, несущую с одной стороны щуп 5, а с другой — кула­чок 7, взаимодействующий с закреплен­ным на оправке 2 пневмодатчиком 8.

Рисунок 7.15. Инструмент для запрессовки резиновой уплотнительной манжеты до (а) и в момент (6) запрессовки. Положение оправки инструмента относительно манжеты до (в) и после (г) насадки.

При опускании инструмента в нако­питель манжета 10 надевается на оправку 2, диаметр которой соответ­ствует диаметру уплотняемого вала, и удерживается на ней силой трения. При этом манжета отжимает щуп 5. Рычаг 6 поворачивается, перекрывает кулачком 7 сопло датчика 8, и дви­жение вниз руки ПР прекращается. Затем инструмент с захваченной ман­жетой перемещается на сборочную позицию. Упор 11 уста­новленный в приспособлении 13 на сборочной позиции, центрирует базо­вую деталь 12, а также служит напра­вляющей для манжеты. При запрес­совке манжеты оправка 2 упирается торцом в упор 11, а корпус 1, про­должая двигаться вниз, сжимает пру­жину и запрессовывает манжету в гнездо. Затем инструмент переме­щается вверх и удаляется из зоны сборки.

При присоединении манжета цен­трируется наружной (монтажной) по­верхностью по заходной фаске 1, выполненной в отверстии базовой детали. Смещение осей оправки и манжеты не должно превышать раз­мера фаски С на оправке. Вылет оправки выбирают в зависимости от конструкции манжеты.

Применяя соответствующие насад­ки на корпусе 1 и оправке 2, можно применять инструмент, показанный на рис.7.15. для запрессовки армирован­ных резиновых уплотнительных ман­жет с наружным диаметром 32— 123 мм в гнезда базовых деталей типа корпусов, крышек, стаканов и т. п. Для уменьшения деформации манжет и облегчения входа в них оправок, манжеты и гнезда можно смазывать минеральным маслом, что облегчает монтаж и предотвращает поврежде­ние манжет.

Установка плоских прокладок из листового материала производится с помощью электромагнитных или вакуумных ЗУ. Вакуумные ЗУ обеспечивают большую точность установа и их работа не зависит от материала прокладок. На рис. 7.16. показано ва­куумное ЗУ, выполненное в виде цилиндрического корпуса 1, где за­креплен сменный диск 5, в пазах которого установлены присоски 6 с эжекторами 12 и струйный датчик 7. Число присосок выбирают в зависимости от формы, размеров и массы прокладки. Воздух подается от сило­вой пневмосети через ответную часть пневморазъема 2, патрубок 3, труб­ки 9 в корпус 1, где размещен распре­делитель 4. К струйному датчику 7 воздух подается через патрубки 8 и 10. Струйный датчик 7 формирует команды на останов руки ПР при кон­такте присосок ЗУ с прокладкой и на перемещение руки на сборочную позицию. На исходной позиции про­кладки располагаются стопой в ори­ентирующем магазине.

Рисунок 7.16. Широкодиапазонное вакуумное захватное устройство для установки прокладок из листового материала.

Инструмент пе­реналаживается сменой дисков 5, уста­новкой соответствующего числа при­сосок и регулировкой их положения в пазах дисков, а также перенастрой­кой положения датчиков 7. При смене дисков (три типоразмера) подобные ЗУ могут быть использованы для работы с картонными и текстолитовыми прокладками, имеющими размеры: D равный 28-37, 40-95, 100-220 мм и соответственно D₁ равный 42—48, 54—110, 120—250 мм, а D₂ равный 55—65, 70—130, 145—280 мм.

Установка наружных и внутренних плоских пружинных колец. Инстру­мент для захватывания и установки наружных плоских пружинных колец в канавки деталей типа валов показан на рис. 7.17.

Рисунок 7.17. Сборочный инструмент для автоматической установки на вал наружных плоских пружинных колец по ГОСТ 13912—80 (конструкция ЭНИМС).

Внутри корпуса 1 прохо­дит тяга 2, связанная с приводом, размещенным в руке ПР. Там же размещена втулка 5, прижимаемая пружинами 5 к подшипнику 3. На диаметрально противоположных сто­ронах втулки 5 вырезаны два фигур­ных окна 6, имеющие наклонный 12 и два горизонтальных (13 и 14) уча­стка, а в корпусе 1 вырезаны продоль­ные пазы 4. Концы штифта 7, соеди­ненного с тягой 2, через фигурные окна 6 входят в пазы 4. На торце втулки 5 закреплена насадка 9, несу­щая подвижный упор 23, два регули­руемых толкателя колец 15 и подпру­жиненный штырь 16 для установки монтируемого пружинного кольца 17. Регулирование толкателей 15 осуще­ствляется их передвижением в пазах детали 20. Планка 22 служит ограни­чителем поворота втулки 5.

Инструмент располагают над кас­сетой с ориентированными пружин­ными кольцами 17. Он опускается, касаясь торцами насадки 9 и планки 19 на кольце 17. При этом установочные штыри 16 и 18 входят в отверстия проушин кольца 17. Пневмодатчик, зафиксировав наличие монтируемой детали, формирует сигнал, включается привод ЗУ, и тяга 2 движется вверх. Штифт 7 поворачивает втулку 5 отно­сительно корпуса 1, разжимая мон­тируемое кольцо 17 и возвратную пружину 21, прикрепленную одним концом к планке 22, установленной на корпусе ЗУ, а другим — к насадке 9. При разжиме монтируемое кольцо 17 фиксируется в углублении на устано­вочных штырях 16 и 18 подпружинен­ным упором 11, который установлен на выдвижной скобе 10 и подводится под два регулируемых толкателя 15. Затем инструмент перемещается соосно валу, закрепленному в сборочном при­способлении, и опускается, надевая разжатое кольцо 17 на вал до тех пор, пока изменится сигнал пневмо-датчика, что свидетельствует о нали­чии канавки. При опускании тяги 2 штифт 7 освобождает фигурные окна 6, вследствие чего втулка 5 разворачи­вается под действием возвратной пру­жины 21 и монтируемого кольца 17, которое охватывает канавку сопря­гаемого вала. Продолжая опускаться, штифт 7 доходит до горизонтальных участков фигурных окон 6 и смещает втулку 5 вместе с насадкой Р, которая с помощью двух регулируемых тол­кателей 15 сталкивает монтируемое кольцо 17 в канавку вала, освобождая установочный штырь 18. Другой штырь 16, высота которого превышает тол­щину кольца 17, упирается в торец упо­ра, смонтированного в сборочном при­способлении, и утапливается. При дви­жении инструмента вверх все его элементы занимают исходное положение.

Инструмент для захватывания и установки внутренних плоских пру­жинных колец в выточки отверстий базовых деталей (корпусов, крышек и т. п.) показан на рис. 7.18.

Рисунок 7.18. Сборочный инструмент для автоматической установки в выточки отверстий деталей плоских пружинных колец по ГОСТ 13943 — 80.

Внутри корпуса 1 проходит тяга 2 со штиф­том 6, в верхней части которой ввер­нут наконечник 13, соединяющий тягу с приводом. Концы штифта 6 через два противоположных продольных па­за 12, прорезанных в корпусе 1, входят в фигурные окна 5 внешней втулки 4, установленной через упор­ный подшипник 3 коаксиально отно­сительно корпуса 1. Между втулкой и корпусом установлено пружинное кольцо 7, аналогичное монтируемому пружинному кольцу 9 так, что один конец кольца 7 закреплен на кор­пусе, а другой — на втулке 4. На боковой стороне корпуса 1 снизу закреплен пружинный упор 8, а на торце с противоположной стороны — установочный штырь 10. Второй штырь 11, подпружиненный пружи­ной 14, смонтирован на торце втулки 4.

Расстояние между штырями равно межосевому расстоянию отверстий в проушинах недеформированного коль­ца 9 и задается пружинным кольцом 7. Длина штырей больше толщины мон­тируемого кольца 9. На установочных штырях выполнены углубления 15. длина которых равна толщине мон­тируемого кольца. На концах штырей имеются конусные участки 16, облег­чающие введение их в отверстия коль­ца 9.

Монтируемые кольца 9 расположены стопой в ориентирующем магазине на начальной позиции. Инструмент перемещается соосно стопе и опускает­ся до касания торцом втулки 4 плоскос­ти верхнего кольца. При этом устано­вочные штыри 10 к 11 входят в отвер­стия в проушинах монтируемого коль­ца. При движении тяга 2 вверх штифт 6 поворачивает внешнюю втулку 4 отно­сительно корпуса 1, сжимая пружин­ное кольцо 7 и монтируемое кольцо 12 (посредством штырей 10 и 11), которое фиксируется углублениями 15 этих штырей. Пружинный упор 8 препят­ствует провисанию и срыву монти­руемого кольца. Затем инструмент перемещается соосно отверстию в базовой детали и опускается в него, не доходя до выточки на высоту устано­вочного штыря 10. При движении тяги 2 вниз штифт 6 высвобождает внешнюю втулку 4 так, что она про­ворачивается относительно корпуса 1. Установочные штыри 10 и 11 расхо­дятся, а пружинное кольцо 9 расхо­дится до тех пор, пока не коснется стенок отверстия базовой детали. При дальнейшем движении вниз тяги 2 штифт 6 опускает втулку 4, которая сталкивает монтируемое кольцо 9 в вы­точку, освобождая при этом установоч­ный штырь 10. Штырь 11 утапливается специальным упором, расположенным в сборочном приспособлении и выхо­дит из контакта с кольцом 9, которое, разжимаясь, устанавливается в вы­точке внутреннего отверстия базовой детали. При движении инструмента вверх втулка 4 под действием пружин­ного кольца 7 поворачивается и занимает исходное положение. Инструмент для сборки резьбовых соединений показан на рисунке 7.19.

Рисунок 7.19. Инструмент для автоматической сборки резьбовых соединений (конструкция ЭНИМС).

Ин­струмент предназначен для захвата, наживления и завинчивания винтов. В корпусе 9 размещен пневмодвигатель с ударным механизмом. Корпус прикреплен к хвостовику 5. Пневморазъем 22 и трубопровод 21 служат для подачи воздуха из сети к пневмодвигателю, который вращает шпин­дель 11. На шпинделе установлен с возможностью осевого перемещения торцовый ключ 12, подпружиненный пружиной 13. На корпусе закреплен кронштейн 10, несущий датчик 15 контроля положения торцового клю­ча 12 относительно корпуса. В корпусе расположены переключатель реверса со штоком 24 и кольцо реверса 8 с каналами 7. В зависимости от поло­жения кольца 5 воздух подается в один из каналов, обеспечивая «правое» или «левое» вращение шпинделя. Тяга 2 фиксируется в хвостовике от проворота винтом 26, скользящим по пазу 25 при осевом перемещении тяги. На тяге также выполнен винтовой паз 4. При осевом перемещении винта 1 и тяги 2 штифт 3 скользит по винтовому пазу, поворачивая шток 24 на угол 90° и тем самым реверсируя вращение шпинделя. Осевое перемещение тяги выполняется с помощью штока гидро- или пневмоцилиндра, который распо­лагается внутри руки ПР. На торцо­вом ключе выполнено гнездо 18, соответствующее по форме головке винта, и кольцевой выступ 19, напротив которого помещен датчик 15, соединенный посредством шлангов 14 и 16 с расположенной на фланце 6 нижней частью 23 пневморазъема. Завинчи­вание винта контролируется по отно­сительному положению торцового клю­ча и корпуса.

Винт захватывается из накопителя магнитным элементом 17 и подно­сится к базовой детали. Сжатый воз­дух через пневморазъем 22 и трубопро­вод 21 поступает к пневмодвигателю. Шпиндель 11 начинает вращаться, осциллируя при этом вдоль оси. Про­исходит наживление винта. При за­винчивании шпинделю сообщают рабо­чее движение вдоль оси резьбового соединения. Оправка 20 с базиру­ющим элементом 17 утапливается в гнезде 18 завинчиваемым винтом, входящем в это гнездо. Перемещение руки ПР и шпинделя в осевом напра­влении продолжается и тогда, когда вследствие каких-либо причин соеди­нения не произошло, например винт заклинило. В этом случае торцовый ключ, оставаясь неподвижным в осе­вом направлении, кольцевым высту­пом 19 взаимодействует с датчиком 15. При этом давление в измерительном канале пневмодатчика повышается и подается команда на прекращение осевого перемещения шпинделя в се­чение заданного времени. Если по прошествии определенного времени си­гнал исчезнет (прокручивающийся тор­цовый ключ сместится вместе с болтом и кольцевой выступ 19 «откроет» датчик), то поступит команда на даль­нейшее осевое перемещение на задан­ную глубину свинчивания. Если после выдержки времени пневмодатчик оста­нется включенным, то от системы упра­вления роботом поступит сигнал на реверс и отвод инструмента.

На рис. 7.20. показаны клещевые ЗУ с гидроприводом и системой ломающихся рычагов, дающей значитель­ное увеличение усилия зажима де- тали.

Рисунок 7.20. Клещевые механические захватные устройства с рычажными передаточны­ми механизмами

а — с системой ломающихся рычагов и сменными губками, обеспечивающими зах­ват детали за внутреннюю поверхность; б — по типу «а» со сменными губками, зажимающими деталь за наружную поверхность: в — с системой ломающихся рычагов, в ко­тором одна из зажимных губок установле­на на качающейся планке (ее угловое поло­жение регулируется винтом); г — с упру­гими (пружинными) «пальцами».

В конструкциях, показанных на рис. 7.20. а, б, гидроцилиндр располо­жен между шарнирно закрепленными планками, связанными с рычажным механизмом. Зажимные губки сменные и крепятся к этим планкам. Путем смены губок обеспечивается захват детали за внутреннюю (рис.7.20. а) или за наружную (рис. 7.20. б) поверхность. В ЗУ, показанном на рис. 7.20.в, одна из губок установлена на кача­ющейся планке, угловое положение которой относительно рычага может регулироваться винтом, что позволяет изменять взаимное расположение гу­бок. На рис. 7.20. г, приведена конструк­ция ЗУ, где для удержания детали используется усилие упругой дефор­мации «пальцев».

Рисунок 7.21. Широкодиапазонные механические захватные устройства с рычажными передаточными механизмами и пневматическим приводом:

а - со сменными рабочими губками; б - для фланцев и колец; в - центрирующее

с па­раллельным перемещением рабочих губок.

На рис. 7.21. а показана схема пневматического рычажного ЗУ со смен­ными рабочими губками, что позволяет использовать его для работы с объек­тами различной формы. Аналогич­ное ЗУ для фланцев и колец показано на рис. 7.21. б. На штоке 4 пневмоцилиндра 1 установлена планка 5, на которой шарнирно закреплены тяги 2, связанные с поворотными рычагами 3. К рычагам крепятся держатели 6, несущие сменные губки 7. Переналад­ка на другой диапазон захватываемых поверхностей осуществляется путем перестановки осей тяг 2 в дополнитель­ные отверстия планки 5, сдвига дер­жателей 6 по рычагам 3 и смены дер­жателей 3 или губок 7.

На рис. 7.21. в показано центрирующее широкодиапазонное ЗУ с параллельным перемещением губок. К корпусу 3 шарнирно крепятся рычаги 1. В направляющих корпуса пере­мещается тяга 4, связанная с приводом, на которой закреплены оси рыча­гов 2 и 5. К средним точкам рыча­гов 2 присоединены концы рычагов 1. Длина рычагов 2 вдвое больше длины рычагов 1, и шарнирные треугольники, образованные этими рычагами, являются равнобедренными, чем и обес­печивается прямолинейность перемещения губок 6, которые составляют вместе с тягой 4 и рычагами 2 и 5 шарнирные параллелограммы.

В конструкциях механических ЗУ широкое применение нашли реечные передачи. По сравнению с рычажными они имеют меньшие габаритные раз­меры, обеспечивают большее раскрытие губок, но не дают выигрыша в усилии зажима объекта.

Рисунок 7.22. Широкодиапазонные центрирующие захватные устройства с реечными передаточными механизмами для деталей типа тел вращений:

а - однопозиционное клещевое для гладких и ступенчатых валов; б —двухпозиционное для гладких и ступенчатых валов, обеспечивающее одновременное манипулирование заготовкой и изделием; в — клещевое для дисков и фланцев; г — клещевое с укороченным пальцем для деталей типа тел вращения.

На рис. 7.22 пред­ставлены примеры конструкций рееч­ных широкодиапазонных ЗУ для дета­лей типа тел вращения (разработка ЭНИМС).

На рис. 7.22. а показано однопозиционное ЗУ, предназначенное для гладких и ступенчатых валов. Профиль губок обеспечивает центрирование ва­лов в широком диапазоне размеров. Две пары поворотных губок 1 свободно сидят на осях 7. На губках закреп­лены зубчатые секторы 8, входящие попарно в зацепление с рейками 3, которые связаны рычагами 4, образу­ющими шарнирный параллелограмм. Рычаги 4 шарнирно связаны с тягой 2 привода. Такое устройство обеспечи­вает независимую работу каждой пары губок, что необходимо для захватыва­ния и центрирования ступенчатых валов. Участки 5 профиля губок имеют меньшую толщину по сравнению с тол­щиной участков 6. Это обеспечивает подхватывание и центрирование дета­лей, расположенных с угловым смеще­нием, а также гарантирует центриро­вание ступенчатой детали.

На рис. 7.22. б показано двухпозиционное центрирующее широкодиапазон­ное ЗУ для валов, сокращающие цикл установки-снятия заготовок и обра­ботанных деталей. ЗУ с заготовкой 11, зажатой губками 10, сомкнутыми под действием пружины 8, переносится на линию центров станка. При этом губки ЗУ на позиции 11 под действием тол­кателя 3, имеющего свой привод 4, рас­крыты (пружина 8 на позиции 11 сжата). При перемещении толкателя вверх пружина разжимается, приводя в действие рычаги 1 и рейки 9, вслед­ствие чего губки позиции 11 сжимаются, захватывая обработанную де­таль. После высвобождения детали из патрона (центров) станка вращением шпинделя 5 через коническую шестер­ню 6 и зубчатый сектор 2 корпус 7 с губками поворачивается вокруг оси 12 так, что позиция 1 занимает поло­жение позиции 11, и заготовка 11 может быть установлена в патрон или центра станка.

На рис. 7.22. в, г показаны двухпальцевые центрирующие широкодиапазонные ЗУ, принцип действия которых аналогичен описанному выше. Устрой­ство на рис. 7.22. г отличается тем, что одна из его губок укороченная, чем обеспечивается компактность конструк­ции и достигаются меньшие зазоры между деталями, лежащими в ориенти­рующей таре. Однако для таких кон­струкций требуется более точное совмещение осей симметрии ЗУ и детали перед ее зажимом. Центрирующее широкодиапазонное ЗУ (рис. 7.23. а) оснащено тремя рабочими губками специального профи­ля, на которых выполнены зубчатые секторы. Две губки 1 и 3 свободно сидят на общей оси. Зубчатые секторы губок 1 и 4 сцеплены с одинаковыми шестернями 6 и 5, которые находятся в зацеплении с рейкой 7, соединенной с тягой 2 привода ЗУ. Зубчатый сектор губки 3 связан с промежуточным ко­лесом 9 сцепленным с шестерней 8. При перемещении тяги 2 и рейки 7 все три губки поворачиваются к центру ЗУ на равные углы, центрируя деталь.

Рисунок 7.23. Центрирующие захватные устройства с реечными передаточными механизмами для деталей типа фланцев, дисков, зубчатых колес и т. п.:

а — широкодиапазонное однопозиционное; б — узкодиапазонное двухпозиционное последовательного действия.

Центрирующее узкодиапазонное двухпозиционное ЗУ последовательного действия для фланцев (рис. 7.23, б) имеет удлиненный прямоугольный кор­пус 5, у которого с двух сторон выпол­нены две пары направляющих. В на­правляющих перемещаются линейки 6, 10, 13, 14 с рифлениями, к которым винтами крепятся призмы 1, 2, 3, 4. На каждой стороне линейки попарно сцеплены между собой посредством реек и срезанных шестерен 7 и 12. Такое соединение обусловливает встречное движение призм и центри­рует детали. Линейки 6 и 10 приво­дятся в движение гидроцилиндрами 8 и 9 встроенными в ЗУ. Ход призм, ограниченный ходом цилиндров, опре­деляет диапазон ЗУ в пределах одной размерной наладки. Переналадка с раз­мера на размер производится перезакреплением призм. Одна из пози­ций ЗУ применяется в качестве загрузочной, вторая — в качестве разгрузочной. Места позиций меняют по­воротом ЗУ на 180°. К руке робота ЗУ подвешено на цапфах 11 так, что может отклоняться на небольшой угол. Это обеспечивает благодаря специаль­ным пружинам или другим приспособ­лениям прижим торца детали к зер­калу патрона станка.

Рисунок 7.24. Захватное устройство манипулятора

Наибольшую трудоемкость при ремонте тележек вагонов представляет операция смены пружин. Для автоматизации этой операции разра­ботаны манипуляторы со специальными захватными устройствами (рис. 7.24.). С целью обеспечения входа захватных рычагов 1 и 2 между витками наружной пружины их рабочие поверхности выпол­нены неодинаковой длины и имеют срезы с внутренней стороны ры­чагов под углом, равным углу наклона витка наружной пружины.

При взаимодействии захватного устройства манипулятора с на­ружной пружиной создается крутящий момент, который передается через длинный захватный рычаг на вращающуюся опору 5. Под дей­ствием крутящего момента вращающаяся опора 5 поворачивается в подшипнике 6 относительно продольной оси захватного устройства 7 в пределах окон, и соединенные с ней захватные рычаги устанавли­ваются в положение, обеспечивающее их вход между витками наруж­ной пружины. Управление распорным конусом 8 осуществляется пневмоцилиндром 9, а регулировка рычагов — связью 4 и пружи­ной 3. Под действием усилия распорного конуса на захватные рычаги производится зажим внутренней пружины. Далее манипулятор пере­мещается и вынимает комплект.