Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

61 

Способ захвата предметов используется для классификации бункерных за-

грузочных устройств: крючковые; штыревые; зубчатые; карманчиковые; с ори-
ентирующей трубой; щелевые (рис. 14 … 16). 

Рис.16. Щелевой способ захвата (варианты) [9] 

Привод захватных органов производится механическими передачами (рис. 

17):  фрикционными,  зубчатыми,  червячными.  Посредством  кривошипных,  ку-
лачковых, кулисных, рычажных и др. механизмов передачи связывают с воро-
шащими  звеньями  для  обеспечения  возвратно-поступательного  или  колеба-
тельного движения.  

Рис.17. Приводы ворошащих звеньев [9] 

а –  фрикционные и зубчатые передачи; б –  червячные передачи; в –  червячный вибратор,  

г –  кривошипный вибратор; д –  кулачковый вибратор; е –  кулисный вибратор 

62 

Для деталей  большей  массы, большой серийности или с высокими требо-

ваниями к качеству наружных поверхностей применяют транспортеры, обеспе-
чивающие поштучную доставку предметов в бункеры, лотки магазинов или по-
зиции  захвата промышленных роботов. Это позволяет организовать автомати-
ческий производственный процесс и составляет третий этап автоматизации. 

3 этап автоматизации – применение транспортеров различного типа.  
Ленточные – лента, натянутая на тяговые и опорные ролики. 
Пластинчатые – пластины закреплены на цепях, натянутых на приводные 

и опорные звездочки.  

Цепные – тележки, люльки с деталями или сами детали крепятся к привод-

ной цепи. 

Шнековые – вал с прикрепленными к нему винтовыми пластинами враща-

ется в лотке или трубе и перемещает детали, находящиеся между пластинами. 
Сскорость перемещения равна V=t n, где t – шаг винтовых пластин, n – частота 
вращения шнека.  

Винтовые – вращающиеся винты перемещают уложенные между витками 

детали; 

Инерционные  –  качающиеся  или  вибрирующие  лотки  перемещают  нахо-

дящиеся на них детали. 

Роликовые – установленные последовательно приводные и промежуточные 

ролики перекатывают лежащие на них изделия.   

Повышение  производительности  автоматических  линий  достигается  сов-

мещением операций по времени и концентрацией в пространстве.  

4.5. Роторные линии 

Максимальная  производительность  АЛ  достигается  при  совмещении  тех-

нологических и транспортных операций. Этот принцип реализован в роторных 
АЛ, созданных коллективом, возглавляемым академиком Львом Николаевичем 
Кошкиным.  

РЛ особенно эффективны в массовом производстве для обработки деталей 

несложной формы и сборки изделий, состоящих из небольшого числа деталей.  

РЛ  независимо  от  содержания  технологического  процесса  имеют  общую 

структуру  включающую:  приводы,  питатели,  рабочие  роторы,  контрольные  и 
транспортные роторы. 

Приводы обеспечивают согласованное вращение роторов, технологические 

движения инструментов и предметов, а также передачу деталей с одного ротора 
на другой.  

РЛ  могут  быть  как жесткими  – согласованное  вращение  роторов,  обеспе-

чивающее перегрузку деталей, так и гибкими  – с промежуточными бункерами 
и накопителями. 

Транспортные  роторы  представляют  собой  вращающиеся  револьверные 

головки с захватами для предметов. 

Рабочие роторы представляют собой вращающиеся барабаны с закреплен-

ными на них инструментальными блоками. Инструментальные блоки связаны с 

63 

подвижными толкателями, ролики которых движутся в неподвижных копирах, 
задающих  движение  подачи  инструментов и/или предметов.  При необходимо-
сти инструментальным блокам сообщается вращение посредством планетарных 
механизмов. Рабочие роторы относятся к квазинепрерывным технологическим 
машинам (см. выше табл. 14). 

Рис.18. Схема роторной линии [10] 

Приводы обеспечивают согласованное вращение роторов, технологические 

движения инструментов и предметов, а также передачу деталей с одного ротора 
на  другой.  РЛ  могут  быть  как  жесткими  –  согласованное  вращение  роторов, 
обеспечивающее перегрузку деталей, так и гибкими  – с промежуточными бун-
керами и накопителями. 

Транспортные  роторы  представляют  собой  вращающиеся  револьверные 

головки с захватами для предметов. 

Рабочие роторы представляют собой вращающиеся барабаны с закреплен-

ными на них инструментальными блоками. Инструментальные блоки связаны с 
подвижными толкателями, ролики которых движутся в неподвижных копирах, 
задающих  движение  подачи  инструментов и/или предметов.  При необходимо-
сти инструментальным блокам сообщается вращение посредством планетарных 
механизмов. Рабочие роторы относятся к квазинепрерывным технологическим 
машинам (см. выше табл. 14). 

Как правило, рабочие роторы выполняют по одному технологическому пе-

реходу. Это определяет необходимость множества роторов и значительные га-
баритные размеры РЛ. 

Время обработки заготовок на роторной линии составляет:  

ω

α

Обр



t

,                                                     (53) 

где  



 – угол исполнения перехода;    



  –  угловая скорость. 

64 

Радиус расположения инструментальных блоков выбирают исходя из тре-

буемого профиля копира: на малых радиусах сложно обеспечить необходимые 
углы подъема и небольшие скорости подачи без снижения производительности. 
Поэтому РЛ имеют большие размеры, что снижает их привлекательность. 

Скорость транспортирования и такт работы РЛ не ограничиваются скоро-

стями  технологических  движений,  что  позволяет  иметь  высокую  производи-
тельность даже при  небольших  технологических  скоростях.  Это благоприятно 
сказывается на стойкости инструмента.  

РЛ могут быть рентабельны в массовом производстве при обработке дав-

лением,  спеканием,  прессованием,  термической  и  химико-термической  обра-
ботке, а также в сборке, дозировке, расфасовке, упаковке, окраске, клеймении и 
т.п.. 

Недостатки  РЛ  –  большие  размеры,  низкая  универсальность,  малая  жест-

кость, простое возвратно-поступательное движение инструмента. 

4.6. Циклические, рефлекторные и самонастраивающиеся  

автоматические машины 

С точки зрения уровня автоматизации различают следующие разновидно-

сти автоматических машин: 

1. Циклические автоматические машины выполняют жестко заданные про-

граммы технологического цикла без контроля в процессе ее выполнения. Здесь 
человек  освобождается  от  функций  управления,  но  за  ним  остаются  функции 
контроля, наблюдения, регулирования и программирования цикла.  

Циклические автоматические машины были первенцами автоматизации. В 

них средства управления ведут процесс по установленной программе, не изме-
няя  количественные  или  качественные  характеристики  в  связи  с  изменяющи-
мися  условиями  протекания  процесса.  Широкое  применение  такие  автоматы 
нашли в металлообработке (токарные автоматы, автоматические прессы и т. п). 
Подавляющее большинство действующих автоматических линий, в том числе и 
роторные линии, также относятся к этому типу машин. В наиболее совершен-
ных  циклических  автоматах  имеется  возможность  быстро  менять  программы 
(станки с программным управлением), что расширяет область их применения и 
позволяет использовать автоматизацию в серийном производстве. 

2.  Рефлекторные  автоматические  машины  выполняют  технологический 

цикл в соответствии с заданной оператором постоянной программой. Здесь че-
ловек освобождается  не  только  от  функций  управления, но и от  контроля над 
качеством продукции. Рефлекторные машины в металлообрабатывающих про-
изводствах  позволяют  контролировать  обработку  изделий  с  необходимой  точ-
ностью путем подачи инструмента в соответствии с его износом. Рефлекторные 
автоматы используются также для контроля и сортировки изделий и начинают 
находить применение при сборке. 

3.  Самонастраивающиеся  автоматические  машины  выполняют  технологи-

ческие операции в соответствии с текущими параметрами процесса, а человек 

65 

освобождается полностью или частично и от программирования. Эта наиболее 
высокая ступень развития автоматических машин.  

5. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕРИЙНОГО 

И МЕЛКОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА 

5.1. Гибкие производственные системы, их структура и особенности 

Начиная с 80-х годов ХХ века, одним из основных направлений автомати-

зации  производственных  процессов  стали  гибкие  производственные  системы 
(ГПС).  В  соответствии  с  ГОСТ  26228-90,  ГПС  –  "…управляемая  средствами 
вычислительной техники совокупность технологического оборудования, состо-
ящего  из  разных  сочетаний  гибких  производственных  модулей  и  (или)  гибких 
производственных  ячеек,  автоматизированной  системы  технологической  под-
готовки производства и  системы обеспечения функционирования, обладающая 
свойством автоматизированной переналадки при изменении программы произ-
водства изделий".  

Гибкий  производственный  модуль  (ГПМ)  –  автоматизированная  единица 

технологического оборудования с программным управлением, обладающая ав-
тономностью и приспособленная к взаимодействию с другими модулями и си-
стемами управления. 

Для  работы  в  составе  ГПС  могут  использоваться  модернизированные  се-

рийные полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ или специально разработанные 
модели автоматизированного оборудования.   

Станки  ГПМ,  включаемые  в  состав  ГПС,  должны  обеспечивать  высокую 

производительность,  предельный  уровень  концентрации  и  совмещения  опера-
ций, а также быть унифицированы по основным узлам, комплектующим изде-
лиям, крепежу, инструменту и режимам эксплуатации.  

В станках должны быть предусмотрены: автоматическая смена инструмен-

та,  совмещенная  по  времени  с  выполнением  вспомогательных  ходов,  отвод 
стружки из зоны резания, устройства обдува или обмыва под давлением бази-
рующих  поверхностей  и  мест  крепления  заготовок.  В  системах  управления 
должна быть предусмотрена возможность обмена сигналами  с взаимодейству-
ющим оборудованием  ГПС и системой диагностики. 

Система  обеспечения  функционирования  –  совокупность  автоматизиро-

ванных  систем,  обеспечивающих  проектирование  изделий,  технологическую 
подготовку их производства, управление гибкой производственной системой с 
помощью ЭВМ и автоматическое перемещение предметов производства и тех-
нологической оснастки.  

В общем случае в систему обеспечения функционирования ГПС входят все 

доступные  гибкие  СТО  (см.  табл.  3):  автоматизированная  транспортно-
складская  система  (АТСС),  автоматизированная  система  инструментального 
обеспечения  (АСИО);  система  автоматизированного  контроля  (САК);  автома-
тизированная система удаления отходов (АСУО); автоматизированная система 
управления технологическими процессами  (АСУ ТП); автоматизированная си-