Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие положения, понятия, классификация и структура транспортно-накопительных систем



1. Общие положения

В производственном технологическом процессе согласованное поступление деталей друг за другом на обработку - называется потоком, а последовательную их обработку - поточным производством. При этом оборудование располагается в соответствии с технологической последовательностью операций, а комплект расставленного таким образом оборудования называется поточной линией. В процессе пооперационной обработки каждая деталь совершает межоперационное перемещение от станка к станку и кроме того, в зону и из зоны обработки. Операции обработки чередуются с транспортными, накопительными, загрузочными и разгрузочными и др. операциями, которые на неавтоматических линиях производят вручную, или с использованием тележек, тельферов, кранов и т.п. а на автоматических поточных линиях с помощью автоматических транспортно-накопительных систем(ТНС).

Создание машин для комплексной механизации, и автоматизации производства, повышение эффективности использования трудовых ресурсов, последовательное сокращение применения ручного, тяжелого и неквалифицированного труда во всех отраслях народного хозяйства, представляют собой важнейшие задачи машиностроения. Одним из наиболее эффективных путей решения этих задач является создание машин, способных заменить рабочих. выполняющих на производстве вспомогательные и основные процессы.

При размерной обработке деталей на станках необходимо выполнять большое количество разнообразных вспомогательных операций, связанных с перемещением деталей, их ориентацией, зажимом, фиксацией, поворотом, захватом и т.д. Устройства, предназначенные для выполнения на станках вспомогательных технологических операций над заготовками или инструментами, носят название манипуляторов.

По мере повышения степени автоматизации обработка деталей в машиностроении роль манипуляторов возрастает. Особенно велико их значение в полностью автоматизированном производстве деталей машин . поскольку именно манипуляторы обеспечивают автоматизацию потока деталей при их проходе через все технологические процессы производства. Система автоматического производства деталей (рис.) может быть разделена на несколько основных подсистем манипулирования обрабатываемыми деталями. Они как правило выполняют лишь одну вспомогательную операцию: транспортирование, ориентирование, поворот, зажим, фиксацию и т.д. Иногда несложные однооперационные манипуляторы объединяют в один механизм, обслуживающий две-три элементарные вспомогательные операции.

Рис. - Схема автоматического производства деталей

Однооперационные манипуляторы нашли широкое применение в крупносерийном и массовом производстве, а также в серийном производстве, когда автоматизации производства предшествует типизация технологических процессов или разработка групповых методов обработки.

Комплекс однооперационных манипуляторов применяемых в отдельной автоматической линии называют транспортно -накопительной системой (ТНС)

ТНС условно состоит из:

-Транспортной подсистемы - устройств выполняющих в основном транспортные операции;

-Накопительной подсистемы - устройств выполняющих в основном накопительные операции;

-Вспомогательной подсистемы - устройств выполняющих ориентацию, поворот, фиксацию, зажим и другие операции

Конструкции манипуляторов, а часто и сами способы манипулирования в значительной мере зависят от основных параметров обрабатываемых деталей - формы, габаритов, массы а также твердости и шероховатости поверхности. Подавляющее большинство деталей машиностроения можно классифицировать. Пример такой классификации для деталей типа тел вращения и призматических деталей приведён в табл.

Классификация транспортируемых деталей

Таблица1

Деталь	Соотношение размеров	Эскиз	Деталь	Соотношение размеров	Эскиз
Шар	-		Стакан	L?D
Шар со скосом или с отверстием	-		Шайба со скосом	L<D
Вал	L/D > 1		Кольцо со скосом
Ролик	-		Болт с головкой	L>D
Втулка	L?D		Призма	B?H?L
Шайба	L<D		Коробка
Кольцо			Брус	B?H<L
Вал с упором	L>D		Пластина	B<L>>H
Ролик с уступом	L?D		Пластина с отверстием

На основании разработанной классификации были разработаны рекомендации и классификация транспортных систем. Таблицы 2. и 3.

Рекомендуемые транспортирующие устройства для заготовок

Таблица 2.

Название	Схема	Шары	Валы, штанги	Ролики	Шайбы, кольца	Болта с головкой	Призмы, коробки	Брусья	Пластины
Лоток-скат (а)		Х		Х	Х
Лоток-склиз (б)			Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
Роликовый транспортер			О	О	Х		Х	Х	Х
Ленточный транспортер		О	О	Х	Х		Х	Х	Х
Вибро-транспортер			О	О	Х		О	Х	Х
Цепной транспортер			Х	Х	Х		Х	Х	Х
Штанговый транспортер			Х	Х	О		Х	Х	Х
Элеватор		Х	О	Х	Х	Х	Х	Х	Х
Х - применяются часто; О - применяются редко.

Классификация деталей и транспортных устройств



Используя предложенную классификацию и анализируя наличие и относительное расположение осей вращения, осей и плоскостей симметрии можно также систематизировать и унифицировать средства манипулирования, что повысит как эффективность их разработки, так и внедрение.

Транспортные подсистемы АЛ делят на два класса: синхронные (жёсткие) и несинхронные (гибкие).

Синхронные ТС перемещают обрабатываемые детали между всеми станками АЛ одновременно, обеспечивая жёсткий режим работы АЛ.

Несинхронные ТС перемещают обрабатываемые детали от станка к станку линии неодновременно, по мере окончания обработки, с использованием накопителей, обеспечивая гибкий режим работы.

Существует общая классификация таблица 4.:

Общая классификация транспортной подсистемы

Таблица 4.

По классам подразделяются на:
Синхронная	Несинхронная
По типам:
Спутниковые	Бесспутниковые
По способу транспортирования:
Сквозные	Несквозные
(непосредственно из зоны в зону и ТС проходит через раб. зону, выполняя функции межоперационного перемещения и загрузки)	(из зоны обработки манипулятором на межоперационный конвейер и с него манипулятором на др. станок (за 3 прохода))
По разновидностям:
Ветвящиеся	Неветвящиеся
(в них присутствует несколько потоков с устройством деления потока)	(поток один)
По способу исполнения, (по принципу использования сил по перемещению деталей):
принудительные системы- автооператоры(манипуляторы) и конвейеры (шаговые,орбитные,ленточные,роторные,цепные,вибрационные,роликопривод-ные, и т.д.)
самотечные системы - используется сила тяжести перемещаемых деталей.
полусамотечные системы - используется сила тяжести деталей и устройства уменьшающие силу трения.
Все исполнения делятся на два варианта:
Прерывные	Непрерывные

Эти устройства применяют в различных комбинациях в синхронных и несинхронных ТС. Рассмотрим некоторые варианты структурно компоновочных схем ТС.



2. Структурные и компоновочные схемы ТС

2.1 Синхронные принудительные транспортные системы

Синхронные ТС создают на базе шаговых конвейеров, которые перемещают детали принудительно от всех станков одновременно.

Наиболее распространёнными шаговыми конвейерами являются шаговые штанговые в которых штанга с захватами совершает возвратно- поступательные движения на определённый шаг, равный расстоянию между станками или кратный этому расстоянию.

Менее распространены переносящие грейферные шаговые конвейеры. В них детали преподнимаются вместе с грейферами с помощью роликов, перемещаются на шаг, опускаются вместе с рамой (грейфером) на базовые опоры; при этом рама опускается ещё ниже и уходит назад.

Очень редко применяются цепные шаговые конвейеры. В них захваты размещены на цепи, которые перемещаются периодически на шаг.

Так же редко применяются непрерывно действующие ролико-цепные конвейеры. В них на звеньях цепи вместо захватов расположены свободно вращающиеся ролики, на которых располагаются детали, удерживаемые упорами(ролики при этом прокатываются под деталями). При удалении упоров детали перемещаются вместе с роликами до следующих упоров.

Особое место занимают роторные и роторно-цепные непрерывно действующие конвейеры. В них детали передаются от от загрузочного ротора на рабочий, а с рабочего на транспортный и далее на аналогичный загрузочному. Здесь в качестве Транспортного средства используют вращаэщиеся конвейеры-роторы с гнёздами расположенными на определённом расстоянии друг от друга соответствующем позициям рабочего ротора для синхронизации перемещений.

Могут быть варианты сочетаний ТС

синхронная безспутниковая сквозная неветвящаяся транспортная система - часто применяется для обработки корпусных деталей и применяются шаговые штанговые синхронные конвейеры.

синхронная безспутниковая не сквозная неветвящаяся применяется для перемещения валов вдоль наклонного лоткового накопителя в котором заготовки валов уложены в один ряд вплотную друг к другу.

спутниковые ТС отличаются друг от друга расположением конвейера возврата спутника , по отношению к межоперационному конвейеру и станкам. Конвейер возврата может быть:

в горизонтальной плоскости;

вертикальной плоскости над станками;

наклонной плоскости за станками;

вертикальной плоскости под станками.

Ветвление потока в синхронной ТС производится с помощью делителей потоков или особых конвейеров. Если оборудование линии можно расположить по 2-м ветвям (как показ. на рис 6а), то применяют делители потоков перераспределяющих по потокам равномерно и синхронно всем движениям на общей ТС (как пример гидроцилиндр с толкателем). Если оборудование линии расположено в ряд , то применяют, например конвейеры с различным рычагом (когда в ряд стоят по два или более одинаковых станка). Там где в потоках один станок шаг конвейера выбирают равным между станками а там где два выбирают шаг большим. Как только на позицию приходят два изделия конвейер подаёт их параллельно работающим станкам. Таким образом ТС делится на два участка с согласованным синхронным перемещением.



2.2 Несинхронные принудительные транспортные системы

Несинхронные принудительные ТС строят на базе различных видов конвейеров.

В машиностроении распространены ленточные (рис.2, а) и цепные (рис.2, б) конвейеры. Грузонесущим и тяговым органом для перемещения заготовок 3 в таких конвейерах служит лента 4 (обычно металлическая) или втулочно-роликовая цепь 7, которые натянуты на барабаны 1 или звездочки 6, смонтированные в корпусе 5. Для предотвращения их провисания предусмотрены направляющие планки 2. Такие конвейеры применяют для относительно легких заготовок 3, допускающих изнашивание поверхности из-за проскальзывания ленты (цепи) под заготовками. Кроме того, конвейеры с металлической лентой используют для транспортирования стружки .Роликовые конвейеры состоят из роликов 2, укрепленных на осях в корпусе 5 (рис 2, в). Роликам сообщается вращение от привода 1 через замкнутую цепь б и звездочки 4, закрепленные на осях роликов. Перемещение заготовок 3 или приспособлений-спутников происходит под действием сил трения, возникающих между образующей роликов и заготовками, что позволяет подавать их с подпором. Ролики посажены на оси с небольшим натягом через фрикционные втулки, запрессованные в ролики, что позволяет им проскальзывать в момент нахождения под остановленными заготовками. Конвейер-распределитель состоит из корпуса 2, внутри которого на звездочках 7 натянута замкнутая цепь 8 с консольно укрепленными (через шаг) пальцами 4, перемещающими детали 3 (кольца, фланцы) по направляющей 5 (рис.2, г). Заготовки подаются в конвейер через механизм приема 1 (с отсекателем) , а выдаются через механизмы выдачи 6. Такой конвейер применяют для распределения катящихся заготовок между параллельно действующими станками. Двухвалковые конвейеры используют для перемещения с подпором цилиндрических заготовок (рис.2, д), например, колец, втулок, дисков. При перемещении заготовки вращаются, что позволяет применить указанные конвейеры для загрузки - выгрузки бесцентровых круглошлифовальных станков» Валковые конвейеры имеют разные исполнения в зависимости от формы валков 5. Наиболее распространенной конструкцией является конвейер с коническими валками, с углом конуса при вершине до . Вращение двум валкам, укрепленным в корпусе 4, сообщается от привода 1 через цепную передачу 2 и звездочки 6, установленные на осях валков.

Винтовые конвейеры используют для перемещения заготовок поперек и вдоль оси. В первом случае (рис.2, е) спирали 4 винтов 5, находящихся в корыте 6, расположены так, чтобы заготовка 3 лежала между ними без перекоса. Винтам сообщается синхронное вращение от привода 7 через цепную передачу 1 и звездочки 2. Для перемещения заготовок вдоль оси винты установлены таким образом, чтобы выступы одного винта свободно входили бы во впадины другого. В этом случае заготовка перемещается по наружной поверхности спиралей между винтами. Вибрационные конвейеры используют в тех случаях, когда затруднительно перемещать заготовки 3 другими способами (например, из-за их сцепляемости ). Основным недостатком указанных конвейеров является возможность вибрации соседних металлорежущих станков.



Рис.2. Конвейеры непрерывного действия

Конвейер состоит из лотка 2 (рис 2, ж), пружин 1 и основания 6. Лоток получает движение от электромагнитного вибратора 4 (или от эксцентрикового механизма) с упругим звеном 5.Пневматический полусамотечный конвейер (рис. 2, з). Перемещение заготовок 3 в корпусе 4 конвейера, расположенного наклонно под углом, меньшим угла трения, осуществляется сжатым воздухом (давление 0,01 - 0,02 МПа), подаваемым через отверстия 5 или 2, просверленные под углом на опорной 4, а иногда и на боковых 1 поверхностях. Заготовки двигаются в корпусе под действием струй сжатого воздуха, образующих воздушную прослойку толщиной 0,01--0,02 мм между заготовками и поверхностью 4.Лотковые самотечные конвейеры предназначены для гравитационного перемещения заготовок качением по роликам или скольжением по наклонной (в большей части прямой) поверхности длиной 2--5 м и более (рис. 2, и, к). Угол наклона конвейеров устанавливается в зависимости от способа перемещения заготовок, их массы и материала. При перемещении деталей качением = 5...10⁰ (рис. 2, и), а при скатывании по роликам = 3...5⁰ (рис.2, к). Для каждой конкретной заготовки и способа ее перемещения производится подбор угла наклона конвейера с учетом допустимой скорости соударения деталей, при которой на поверхности их (при ударах) не образуются дефекты в виде забоин, вмятин и пр. Конвейер для перемещения заготовок 4 качением состоит из опорной 3 и двух боковых 2 стенок (рис. 2, и). Для предотвращения самопроизвольного выпадения заготовок 4 (особенно при большом угле наклона) предусмотрена предохранительная полоса В конвейерах для перемещения заготовок 4 по свободно, вращающимся роликам 6 (рис.2, к) последние устанавливают на осях 8, укрепленных в боковых стенках 2, которые между собой жестко соединяют стяжками 7. В качестве ролика используют шарикоподшипник или два шарикоподшипника, запрессованные во втулку. Для уменьшения скорости перемещения заготовок в лотковых конвейерах, применяют амортизаторы 5, свисающие ремни, а также разные конструкции спусков.

Несинхронные принудительные неветвящиеся ТС могут состоять из цепных, роликовых и виброконвейеров и др. Во всех случаях первый станок загружается из накопителя. Обработанные детали сходят со станка на конвейер, где и накапливаются в количествах, достаточных для независимой работы каждого станка в течении непродолжительного времени.

Часто между станками в таких ТС устанавливают различной конструкции накопителей, рассчитанных на большой запас деталей перед каждым станком, чем на конвейере. В этом случае система станка обеспечивает независимую работу каждого станка в течение более продолжительного времени. Ёмкость накопителя в линии выбирают из расчёта допустимого времени простоя самого ненадёжного станка.

В ветвящихся несинхронных ТС когда из каждой операции на линии работают несколько станков в систему вводят конвейеры-распределители, отводящие конвейеры, делители потоков и подъёмники. Такие системы применяются широко на ГПЗ.

Применяются также лотковые делительные устройства которые делят один поток на необходимое количество потоков. Они состоят из последовательно разветвляющихся лотков на 2 потока и более (рис. 3.)

В точке каждого разветвления имеется свободно вращающаяся стрелка или устанавливается делитель потока.

Рис. 3. -Схема ветвящейся линии.

В роботизированных ТНС загрузку и разгрузку технологического оборудования осуществляют роботы, а межоперационные перемещения - различные конвейеры (рис. 2).

На основе ПР и конвейеров компонуют как синхронные так и несинхронные ТНС без спутников и со спутниками. В последнем случае спутники возвращаются по возвратным конвейерам.

2.3 Синхронные и несинхронные, самотёчные и полусамотёчные ТНС

Это системы в которых детали совершают межоперационное перемещение под действием собственной силы тяжести(самотёком) (рис 2.з,и,к.).

В таких системах в качестве транспортирующего и направляющего органа используются всевозможные лотки, устанавливаемые под определённым углом к горизонту. Угол лотков выбирают в зависимости от способа перемещения деталей скольжением 10-25⁰ , качением 5-10⁰ , скатыванием на роликах 3-5⁰.

Если такие углы невозможно получить из-за габаритных размеров конструкции, то применяют полусамотёчные лотки-механические или пневматические которые допускают установку под небольшим углом наклона (0,5-3⁰). В этом случае лотки снабжают маломощным приводом или используют сжатый воздух для уменьшения сил трения между деталью и плоскостью скольжения.

Самотёчные ТНС могут работать со спутниками.

В зависимости от вида деталей и условий транспортировки выбираются различной конструкции лотки; лоток-склиз; лоток-скат; роликовый лоток; и т.д. Конструкции и расчёт см. далее раздел.2.6.

Кроме выполнения транспортной операции они выполняют и функцию накопления. Расчёт см. в разделе накопители.

2.4 Состав и классификация ТНС

Классификация по видам и конструктивным особенностям.

При выполнении операций манипулирования (транспортировке, ориентации, поворотах, фиксации, загрузки, разгрузки, накоплению и т.п.) проводятся определённые, в зависимости от техпроцесса, манипуляции с обрабатываемыми деталями. Устройства выполняющие данные вспомогательные операции называются манипуляторами. Роль манипуляторов в АПП возростает по мере увеличения степени автоматизации. Поскольку они определяют автоматизацию потока прохождения детали по АЛ и составляют подсистему манипулирования деталями в системе АПП. Ещё их называют ТНС (однооперационными манипуляторами) - и они выполняют лишь одну вспомогательную операцию: - транспортирование, ориентирование, поворот, зажим, фиксацию, накопление и т.д. Иногда несложные однооперационные манипуляторы объединяют в один механизм обслуживающий 2-3 вспомогательные операции. автоматический транспортный сопротивление деталь

Конструкция устройств ТНС (манипуляторов), а часто и сами способы манипулирования в значительной мере зависят от основных параметров обрабатываемых деталей - формы, габаритов, массы, твёрдости и шероховатости повти.

Классификация устройств ТНС (однооперационных манипуляторов) в зависимости от назначения и выполняемых функций (см. таблицу5) делится на:

- транспортирующие устройства:

1 по виду транспартировки: - лотки; -питатели; -транспортёры.

2.по принципу транспортирования:

2.- лотки: -скаты; -склизы; -роликовые; -пневматические.

2.2. - питатели.

2.3.- транспортёры: -пластинчатые; -скребковые; -подвесные;

- грузоведущие напольные; -тележечные; -элеваторы;

- ленточные; -роликовые; -шаговые; -винтовые;

- вибрационные.

2.- накопители: - по принципу накопления:

- бункеры; -магазины; -лотки.

3.- отсекатели: - по принципу действия:

- вращающиеся; -возвратно-поступательные; -качающиеся.

4.- делители потока.

5.- ориентирующие устройства: - активной или пассивной ориентации.

6. - поворотные устройства: - многопозиционные столы; - многопози

ционные барабаны; - револьверные головки; - блоки многопозици

онных автоматов; - дисковые магазины; - делительные устройства.

7.- фиксаторы: - неподвижные; -подвижные.

8. - зажимные устройства: - клиновые; - винтовые; - эксцентриковые;

- цанговые; - пружинные; - гидравлические; - пневматические; - ваку

умные; - электромеханические; - магнитные; - примораживаемые.

Классификация транспортно-накопительных систем.

Таблица 5.

Манипуляторы однооперационные ТНС

Зажимные устройства

клиновые

винтовые

эксцентриковые

цанговые

пружинные

гидравлические

пневматические

вакуумные

электромеханические

магнитные

примораживающие

Фиксаторы

подвижные

неподвижные

Поворотные устройства

многопозиционные столы

многопозиционные барабаны

револьверные головки

Блоки многошпиндельны автоматов

дисковые магазины

Транспортирующие устройства

транспортеры

пластинчатые

скребковые

подвесные

грузоведущие накопители

тележечные

элеваторные

ленточные

роликовые

шаговые

винтовые

вибрационные

гидродинамические

питатели

лотки

скаты

склизы

роликовые

вибрационные

Ориентирующие устройства

с активной ориентацией

с пассивной ориентацией

Делители потока

Отсекатели

возвратно-поступатель ные

качающиеся

вращающиеся

Накопители

бункеры

магазины

лотки

магазины транспортеры

адресные магазины

3. Конструктивные особенности и расчёт транспортных систем

3.1 Общие вопросы теории расчёта конвейеров

Сила общего сопротивления на транспортирующем устройстве определяют как силу сопротивления на отдельных участках. В общем случае замкнутый тяговый элемент двигается исправно или с периодическими остановками на прямолинейных участках, которые сопрягаются между собой криволинейными переходами. Рассмотрим сопротивление сил на отдельных участках (рис 2.).

Тяговые усилия, необходимое для перемещения груза, движущегося по прямолинейному участку под углом к горизонту составляет

где - суммарный вес части транспортёра и груза;

“+” при движении вверх;

“-” при движении вниз;

W_c - сила вредных сопротивлений

её относят к величине силы нормального давления на опорные устройства:

где

- коэффициент сопротивлению движения зависящий от конструкции транспортера.

В случае когда груз перемещается на тележке по направляющим то представляется:

где f - коэффициент трения в цапфах колёс;

d_Y - диаметр цапфы;

- коэффициент трения качения на направляющих;

D_k - диаметр колёс.

В случае если перемещение груза по настилу, то коэффициент трения скольжения f= и зависит от конструкции транспортера.

Рис. 2. - Определение сил сопротивления на прямых учаcтках.

На криволинейных участках любой гибкий тяговый элемент при своём движении огибает различные барабаны, блоки, звёздочки, неподвижные криволинейные направляющие и т.д. (рис 2.2.).

Рис 2.2. - Определение сил сопротивления на кривых участках.

Общее сопротивление криволинейного участка складывается от жёсткости сгибаемого при набегании и разгибаемого при сбегании тягового элемента и сопротивления от трения в подшипниках огибаемой детали.

При огибании приводного барабана, звёздочки или блока (рис 2.2.а) сила сопротивления определяют как долю от суммы натяжений в набегаемой и сбегаемой ветвях, и тогда:

При огибании неприводного барабана, звёздочки, блока, силу сопротивления принимают пропорциональной натяжению набегаемой ветви

при угле обхвата 180⁰ _нп=0,05…0,07

а при 90⁰ _нп=0,03…0,05

При скольжении тягового элемента по криволинейной направляющей (рис 2.2.б)

где - центральный угол в радианах

f - коэффициент трения скольжения тягового элемента.

При наличии тягового элемента на ходовых роликах(рис в) и при качении по батарее стационарных роликов (рис 2.2.г) с коэффициентом сопротивления .

Таким образом можно определить натяжение в каждой точке транспортёра (рис 2.3.) по его ходу начиная с точки, в которой натяжение наименьшее.

Чаще всего - это точка сбега с приводного барабана, который устанавливается так, чтобы на него набегали наиболее нагруженные ветви.

Рис. 2.3. Схема определения натяжения несущего элемента транспортера.

Этот метод носит название обхода по контуру.

где: q_T - погонный вес тягового эелемента

q_ГР - погонный вес груза

W_НП - сила сопротивления движению на неприводном барабане

- коэф. сопротивления движению

Силу S₁=S_НМ выбирают так чтобы обеспечить сцепление ленты с барабаном, а так же ограничить провисание тягового элемента. Для этого

S₁e S₄ или S_нмe S_вш

При очень больших расчётных S₁ и с целью повышения тяговой способности привода задаются значения S₁=100…300 кгс.

Конвейер с гибкими тяговыми элементами рассчитываются в следующей последовательности:

1. Определяются габариты транспортёра на основании заданной

производительности, компоновки и условии эксплуатации;

2 Определяется натяжение тягового элемента в различных точках транспортёра методом обхода по контуру;

3. Проводится проверка провисания тягового устройства;

4. Определяется статическая мощность электродвигателя привода;

5. Рассчитывается усилие необходимое для перемещения натяжного

барабана, звёздочки, блока;

6. Производится расчёт тягового элемента;

7. Составляется схема привода и производится кинематический расчёт;

8.Осуществляется проверка электродвигателя привода на перегрузку при пуске.

Размещено на Allbest.ru

...