Машины и оборудование

    Промышленный  робот УМ160Ф2.81.01

    Универсальный промышленный робот УМ160Ф2.81.01 с ПУ предназначен для группового обслуживания оборудования, в основном металлорежущих станков с горизонтальной осью шпинделя или горизонтальным столом. ПР производит установку-снятие деталей и их межстаночное транспортирование. Промышленный робот  может обслуживать токарные, фрезерно-центровальные, шлифовальные, зубообрабатывающие и  другие станки. Промышленный робот  оснащен широкодиапазонными быстросменными хватными устройствами, возможна автоматическая смена захватных устройств.

    Техническая характеристика робота УМ160Ф2.81.01

    Грузоподъемность 160 кг; число захватных устройств 1, число обслуживаемых технологических  единиц 4; число степеней подвижности 4; линейные перемещения X (при скорости 1,2 м/с) 16 000 мм; угловые перемещения  θ1, θ2 (при скорости 30°/с) 90°, α (при  скорости 90°/с) 90-180°.

    Система управления - позиционная  типа УПМ 33

    От  устройства ЧПУ управляются три  координаты. Способ программирования - обучение. Погрешность позиционирования ±0,5 мм. Программоноситель - накопитель на магнитной ленте.

    Основные  механизмы, движения и кинематика

      Промышленный робот УМ160Ф2.81.01 (рис. 3.1) имеет портальную конструкцию. Каретка 1 перемещается по монорельсу 2, состоящему из трех секций длиной 6000 мм каждая, закрепленных на четырех колоннах. Ролики каретки катятся по двум направляющим прямоугольного сечения, прикрепленным к монорельсу.

    Рис. 3.1. Кинематическая схема робота УМ160Ф2.81.01 

    Привод  каретки робота УМ160Ф2.81.01 осуществляется от шагового электродвигателя M1 типа ШД5-Д1 с гидроусилителем через зубчатую пару z = 18-60, реечное колесо z = 18 и  рейку z = 30. Привод имеет дополнительную кинематическую цепь от гидродвигателя М2 с зубчатыми колесами z = 18-60 и  реечным колесом z = 18. Эта цепь служит для устранения зазора в реечном  зацеплении. Гидроусилитель двигателя M1 и гидромотор М2 гидравлически  связаны в единую систему, что  обеспечивает беззазорное зацепление ведущего реечного колеса z=18 c рейкой z = 30.

    Привод  плеча 27 осуществляется шаговым двигателем М3 типа ШД5-Д1 с гидроусилителем через  зубчатую пару z =51-85. Плечо 27 шарнирно закреплено на каретке 1 на оси I, привод плеча установлен на кронштейне 3. При вращении винта  качения 5 гайка 6, шарниром 11 связанная  с плечом, перемещается по винту, поворачивая  плечо 27. Кулачковая тормозная муфта  М1 с гидроприводом запирает винт 5 при падении давления в гидросистеме. Максимальный угол поворота плеча составляет 90°.

    Предплечье 12 шарнирно закреплено на оси V плеча. Поворот  предплечья относительно оси V осуществляется от шагового двигателя М4 типа ШД5-Д1 с гидроусилителем через зубчатую пару z= 51-85 и винт-гайку качения z=29-28. Гайка 28 шарнирно закреплена на плече. Муфта М2 - кулачковая тормозная. Максимальный угол поворота предплечья 12 относительно плеча 27 составляет 90°, в исходном же положении звенья расположены под  углом 30° друг к другу, что обеспечивает выгодную форму рабочей зоны. Головка 22 шарнирно крепится на диске 25 предплечья 12. Головка песет шпиндель 21, в  котором закрепляются сменные захватные  устройства 19. В корпусе головки  расположен гидроцилиндр Ц1 привода  движения захватов захватного устройства. Перемещение захватов происходит через  тягу 20 с закрепленной на ней рейкой, находящейся в зацеплении с зубчатыми  секторами привода захватов.

          Ротация шпинделя 21 головки 22 на 90° и 180° осуществляется лопастным гидроцилиндром Ц2 через  реечную передачу. Гидроцилиндр управляется  следящим гидрораспределителем 15, щуп  которого через рычаг 17 контактирует с кольцевым копиром 16, закрепленным на шпинделе 21 головки. Ось рычага 17 закреплена на тяге 14, которая опирается  на ступенчатый шток 18 вспомогательного гидроцилиндра Ц3. В зависимости  от положения штока ось рычага 17 может устанавливаться на один из трех уровней, что приводит к изменению  положения щупа следящего гидрораспределителя 15 по отношению к копиру, и, соответственно, вызывает поворот лопастного гидроцилиндра.

    Шарнирно-рычажный спрямительный механизм  промышленного  робота УМ160Ф2.81.01  крепится к руке и служит для сохранения вертикального  расположения шпинделя головки и  соответственно захватного устройства при любом положении звеньев  руки. Механизм включает палец 4, жестко закрепленный на каретке, свободный  диск 9, несущий пальцы 8, 10 и 11, а также  диск 25, жестко соединенный с цапфой головки 22. На диске 25 закреплены пальцы 23 и 24. Пальцы 4 и 8 соединены рычагом 7, пальцы 10, 23 и 11, 24 соответственно связаны  рычагами 13, 26. Образованные рычагами 7, 13, 26 и звеньями руки 27 и 12 шарнирные параллелограммы обеспечивают вертикальное положение шпинделя 21 головки.

    Сенсорный модуль, которым оснащен промышленный робот УМ160Ф2.81.01, служит для поиска, опознавания, измерения и захватывания деталей типа тел вращения. Имеется  электромеханический тактильный датчик (рис. 3,2а) в виде штыря 4, перемещающегося в вертикальном направлении, Подпружиненное коромысло 6 закреплено на основании штыря 4. Перемещение штыря 4 и коромысла 6 фиксируется датчиками положения 5. Датчик используется следующим образом: захватное устройство промышленного робота перемещается над позициями ориентирующего магазина 1 на уровне, обеспечивающем контакт коромысла 6 с лежащей в позиции заготовкой 2. При совпадении оси датчика с плоскостью оси заготовки датчик дает сигнал в систему управления на перемещение руки на величину шага L и вверх и на взятие заготовки захватным устройством 3. Расстояние между осью захватного устройства и коромысла устанавливается равным шагу позиций магазина. Последовательность захвата заготовки показана на рис. 3.2 б. С помощью электролинейки можно измерить длину заготовки, установить положение захватного устройства относительно ее торцов и ввести соответствующую коррекцию в программу. 

    Рис. 3, 2. Сенсорное оснащение ПР УМ160Ф2.81.01 
 
 
 
 
 
 

     Гибкие  производственные модули

    Общее представление о  гибких производственных модулях

    Гибкие  производственные модули (ГПМ), объединяя  в своем составе совокупность технических систем и устройств, функционально необходимых для  выполнения сложных технологических  операций, являются ГПС нижнего структурного уровня.

    В состав ГПМ для механической обработки  входят одна или две единицы основного  технологического оборудования с устройствами ЧПУ и вспомогательное оборудование для смены заготовок и инструмента (накопитель, автооператор или ПР), удаления стружки, контроля качества обработки, контроля и подналадки технологического процесса. ГПМ, предназначенный для  автономной работы, в автоматическом режиме выполняет многократно заданные циклы обработки, имеет возможность  встраиваться в ГПС более высокого уровня.

    В зависимости от конкретных целей  производства применяются различные  по составу оборудования и его  расположению ГПМ. Типовые компоновки ГПМ, в состав которых входит один станок

      ГПМ на базе токарного станка с передним расположением робота

    Робот, имеющий схват, закрепляется на передней части токарного станка. Рядом  со станком расположен накопитель, в гнезда которого оператор устанавливает  заготовки (ось детали вертикальна). При включении станка робот захватывает  из гнезда накопителя заготовку и  переносит ее в патрон шпинделя. После зажима заготовки кулачками  патрона и отвода рабочего органа робота в позицию ожидания производится обработка заготовки по программе. По завершении обработки снова включается в работу робот, его рабочий орган  вводится в зону обработки, схват  захватывает деталь; разжимается  патрон, деталь выводится из патрона, транспортируется к накопителю и  устанавливается в свободное  гнездо. Схват разжимается, рабочий  орган отводится в позицию  ожидания, а накопитель перемещается на шаг. Затем цикл повторяется.

    При использовании робота с двумя  схватами цикл перемещения заготовки  следующий.

    В позиции I дверца рабочей камеры станка открывается и схват А перемещается для удаления обработанной детали. В позиции II деталь выводится из патрона, схваты А и В поворачиваются на 180° для смены положений. В  позиции III заготовка схватом В  помещается в патрон: схват А перемещает деталь из зоны обработки; дверца камеры закрывается и начинается обработка  детали. В позиции IV схват А помещает деталь на позицию «а» накопителя; схват В захватывает следующую  заготовку на позиции «в», накопитель перемещается на следующую позицию  и цикл повторяется. В результате при использовании робота с двумя  захватными устройствами сокращается  вспомогательное время и повышается производительность работы модуля.

ГПМ на базе токарного  патронного станка высокой  точности (ТПК-125-ВА)

    Модуль  предназначен для патронной обработки  высокоточных деталей из сталей и  цветных сплавов: расточки и обточки  цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб, подрезки торцов, проточки канавок и др.

    Станок  обладает высокой стабильностью  положения режущего инструмента  при его автоматической смене, обеспечиваемой специальной конструкцией револьверной головки.

    Установка и смена деталей автоматизированы с помощью пневматического робота.

    За  один установ модуль может производить  предварительную и финишную обработку  большого количества поверхностей.

    Компенсация износа инструмента осуществляется с помощью системы электронной  коррекции.

    ГПМ на базе токарного  станка 16К20ФЗ

    Этот  модуль построен, и предназначен для  обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения. Он включает в себя токарный станок 16К20ФЗ с ЧПУ, робот для автоматической загрузки и тактовый стол, выполняющий  одновременно функции накопителя и  транспортера деталей.

    ГПМ на базе токарного  станка с фронтальным (передним) расположением рабочего органа робота

    Этот  модуль предназначен для обработки  в патроне сравнительно коротких заготовок. При обработке деталей  типа валов и необходимости захвата  заготовки одновременно двумя схватами применяют модули на базе токарного  станка с верхним портальным расположением  робота.

    Подобный  модуль разработан Владимирским станкостроительным заводом на базе токарного многооперационного станка. Над станком располагаются  двухрельсовые направляющие, по которым  перемещается каретка, несущая два  рабочих органа с схватами. Заготовки  валов помещаются в таре на столе. Специальные подставки стола  предназначены для размещения коротких заготовок, обрабатываемых в патроне. Цикл работы модуля аналогичен рассмотренному ранее. Верхнее расположение робота позволяет надежно транспортировать длинные детали типа валов, улучшить обзор рабочей зоны в процессе загрузки-разгрузки, связать тару с  автоматизированным складом цеха. При  обработке коротких заготовок один рабочий орган робота служит для  забора заготовки из тары (устройства загрузки-разгрузки) и загрузки в  патрон шпинделя станка. После обработки  одной стороны рабочий орган  извлекает заготовку, разворачивает  ее на 180° и ставит ее вторым концом в патрон шпинделя; второй рабочий  орган робота служит для извлечения из патрона шпинделя готовой детали и ее доставки в тару.

    ГПМ на базе станка типа «обрабатывающий центр»

    Этот  модуль представлен состоит из накопителя (магазин) спутников цепной конструкции  совершает потактовые односторонние  перемещения от привода. С помощью  механизма подачи спутник из магазина передается на трехпозиционное челночное  устройство, обеспечивающее автоматическую смену спутников на станке. Когда  стол находится в рабочем положении (позиция В) и ведется обработка  очередной заготовки, челночное  устройство смещается вправо. Спутник  с заготовкой из магазина перемещается сначала на позицию А, а затем, при возврате челночного устройства в исходное положение, — на позицию  Б. После завершения обработки детали на станке стол перемещается на позицию  А, спутник с обработанной деталью перемещается на позицию Г. На стол устанавливается следующий спутник с заготовкой (с позиции Б). После возврата стола в рабочее положение спутник с обработанной деталью с позиции Г последовательно переходит на позицию А, а затем возвращается в магазин. Такая схема обеспечивает согласованность работы станка и магазина спутников при изготовлении деталей с различным машинным временем их обработки.

    По  аналогичной схеме работают ГПК  на базе обрабатывающих центров ИР-500, которые входят в состав автоматизированного  станочного комплекса АСК-20, разработанного Ивановским станкостроительным производственным объединением.