Способы и средства транспортирования, автоматической подачи и ориентирования заготовок и деталей
Транспортирование заготовок и деталей. Способы и автоматической подачи деталей на сборку аналогичны способам и средствам подачи заготовок деталей к станкам и другому автоматизированному оборудованию. Такая же аналогия характерна для подачи режущих инструментов, приспособлений, спутников с заготовками и т.д.
На автоматическую сборку или дальнейшую обработку детали и заготовки могут подаваться поштучно и партиями в ориентированном или дезориентированном положении.
Ориентированном считается определенное одинаковое положение всей детали, например всех валиков в горизонтальном положении или всех валиков в вертикальном положении. Дезориентированным считается случайное, хаотическое положение деталей, например валиков, ссыпанных в бункер. Каждый валик (в бункере) ориентирован в пространстве случайным образом. При обработке на станках заготовки ориентированы определенным образом относительно приспособления, шпинделя, инструмента. Это же относится, как правило, и к последней операции технологического процесса обработки заготовок, после которой детали подаются на сборку. Ориентированное положение деталей после последней операции целесообразно сохранить при транспортировании на сборку, поскольку на сборку деталей должны поступать к рабочим органам сборочного автомата в предварительно ориентированном положении. Если же после изготовления деталей их ориентация будет нарушена, то на сборке детали снова понадобится ориентировать, на что необходимо будет затратить дополнительное время и средства. Вместе с тем сохранение ориентированного положения деталей при транспортировании их на сборку также требует специальных средств. Поэтому целесообразно ориентированного или неориентированного транспортирования деталей определяется в итоге стоимостью варианта. Таким образом подача деталей на сборку или на склад после последней операции изготовления может осуществляться как с сохранением, так и с потерей ориентации. Поштучно передаются, как правило, крупные детали в ориентированном положении, а также средние и мелкие детали, если расстояние между последним станком и сборочным позицией невелико. Так, например, средние и мелкие детали могут быть поданы от станка СТ к сборочной машине СМ по наклонному лотку, промышленным роботам или другим транспортным устройствам, например повторным столом многопозиционного сборочного автомата, на котором может осуществляться и изготовление некоторых деталей, например пружин. Во всех этих случаях ориентированная деталь со станка без потери ориентации либо подается на транспортную систему разгрузочным устройством, либо непосредственно переносится на сборочную позицию. При этом детали могут быть ориентированы иначе, чем на станке; валы, например, могут находиться на станке в горизонтальном положении, а транспортироваться роботом или устанавливаться в кассету в вертикальном положении. Управляемое изменение положения деталей в пространстве не означает потери ориентации. Деталь, например, зажатая в захвате робота, может переналаживается им по различным запрограммированным траекториям, но это не имеет ничего общего с потерей ориентации и занятием производительного случайного положения, как, например, тогда, когда детали скатываются в ящик, бункер или другую тару, где располагаются хаотически. Транспортирования деталей каким-либо конвейером: ленточным, штанговым или другим, оснащенным базирующими элементами, например призмами, которые позволяют транспортирующим системам сохранить положение деталей при транспортировании к сборочной машине или к другому станку. Поштучная перевозка деталей может осуществляться транспортной тележкой рельсовой или безрельсовой. У сборочной машины деталь перегружается с конвейера или тележки каким-либо загрузочным устройством,в качестве которого может использоваться робот или манипулятор. Поштучное транспортирование деталей на короткое расстояние может осуществляться роботом и, или манипулятором напольным или портальным. Иногда сборочная позиция и позиция обработки заготовки могут быть объединены в одном автомате.Тогда перенос детали с одной позиции на другую может осуществляться тактовым поворотным столом, роботом, манипулятором. Очевидное преимущество указанных способов состоит в сохранении ориентированного, упорядоченного положения детали, которое она занимает на станке, и отсутствии необходимости в ее повторной ориентации у сборочного автомата.
Это важное преимущество может быть обеспечено и при транспортировании деталей партиями по несколько штук, в магазинах, кассетах, паллетах и другой транспортной таре, обеспечивающей сохранение ориентации деталей при транспортировании. Тара может быть специальной, рассчитанной только на определенный вид заготовки или детали, универсальной для транспортирования изделий различных наименований без переналадки, а также перелаживаемой – для транспортирования различных изделий.
Характерной особенностью кассеты для автоматизированного производства является: во-первых, наличие постоянных основных баз Б для точной установки кассеты около станки или сборочной машины; во-вторых, наличие определенного нормированного расстояния между комплектами вспомогательных баз, ориентирующих детали во всех кассетах; в-третьих, наличие определенных размеров Аy, Бус допусками, определяющих положение вспомогательных баз относительно основных баз кассет. Это необходимо для автоматической загрузки и разгрузки тары с помощью манипуляторов или роботов. Робот может брать детали, находящиеся в определенном положении в ячейках кассеты в заранее известных координатах пространства, закодированных в управляющей программе. Транспортирование магазинов, паллет, кассет может осуществляться теми же средствами, что применяются при транспортировании единичных деталей (конвейерами, тележками и т.п.), включая транспортирование мелких кассет роботом. Транспортирование деталей в кассетах, магазинах может осуществляться не только в пределах цеха, завода, но и между заводами.
Заготовки и некоторые изделия могут транспортироваться в неупорядоченном положении в соответствующей таре. Тара в этом случае представляет собой железный или пластмассовый ящик. Ориентированная на станке заготовка или деталь, попадая в этот ящик, теряет ориентацию, и для последующей сборки или продолжения обработки должна быть снова ориентирована с помощью ориентирующего устройства.
Хранение или транспортирование неориентированных заготовок и деталей проще,поскольку не требует применения специальных магазинов или кассет, а также упорядоченной укладки деталей. Вместе с тем неупорядоченному хранению и транспортированию деталей в ящиках и бункерах присущи существенные недостатки, основные из которых следующие: детали могут быть повреждены в результате постоянных соударений друг о друга и о стенки тары при разгрузке, транспортировании в неупорядоченном состоянии и при пересыпании из тары в бункер ориентирующего устройства; некоторые детали могут сцепиться друг с другом, что затрудняет последующее автоматическое транспортирование деталей. Характерными примерами таких сцепляющихся деталей являются разрезные пружинные шайбы (гроверные шайбы) или пружины.
Для автоматической подачи в рабочую зону сборочного автомата детали должны быть ориентированы требуемым образом, для чего необходимо специальные ориентирующие устройства.
Подачаориентированных заготовок и деталей. Для подачи заготовок и деталей из магазинов, кассет, лент к сборочным, обрабатывающим или другим системам используют разнообразные устройства, отличающиеся в том числе степенью универсальности игибкости. Наиболее гибким устройством является промышленный робот, который, например, может поочередно брать заготовки в заданном программой порядке из ячеек кассеты и устанавливать их в патрон станка для обработки, а после обработки снова ставить в кассету на свободное место и так до тех пор, пока все заготовки не будут обработаны. Причем, если известны постоянные шаги и расположения гнезд в кассете под детали, то нет необходимости задавать в программе робота координаты каждого гнезда. Достаточно задать положение первого гнезда, шаги а также число рядов и ячеек в одном ряду и порядок выемки. Координаты каждого гнезда УЧПУ робота вычислит автоматически. Если кассеты или детали будут другими или по-другому расположены, то достаточно поменять программу и захват робота и он сможет работать в новых условиях. Смена программы и захвата на многих современных роботах может осуществляться автоматически.
Однако и стоимость такого загрузочного робота с системой управления на базе ЭВМ значительно превышает стоимость многих других устройств, не имеющих такой гибкости и универсальности. Абсолютное большинство современных роботов может брать деталь или заготовку только в предварительно ориентированном виде и в заданном месте пространства, что требует применения кассет, магазинов или бункеров с ориентирующими устройствами. Известны роботы, оснащенные техническим зрением, которые могут различать детали и брать их в различном положении, как и человек. Но такие роботы пока очень дороги, потому что реализация технического зрения требует использования ЭВМ для анализа полученного изображения, принятия соответствующего решения и выработки управляющего воздействия.
Автоматические манипуляторы имеют постоянную программу работы, которая не может так быстро меняться, как у роботов. Поэтому манипулятор может брать деталь или заготовку только в одном определенном месте, на которое он настроен. Манипулятор не может без посторонней помощи последовательно брать заготовки из ячеек кассеты, как робот. Чтобы манипулятор мог брать детали из ячеек кассеты, необходимо дополнительное устройство – тактовый стол, который должен перемешать кассету с деталями гак, чтобы они оказывались по очереди в зоне захвата манипулятором. Часто детали без кассеты устанавливают на тактовые столы, периодически падающие детали в рабочую зону.