Промышленные роботы

Промышленными роботами называют программируемые манипуляторы, способные автоматически вы­полнять комплекс действий, предусмотренных программой, и предназначенные для промышленного применения. Роботы должны применяться в тех случаях, когда нельзя обеспечить механизацию или автоматизацию традиционными средствами.

Одним из основных достоинств роботов служит за­ложенная в их конструкцию возможность быстрой переналадки для выполнения различных по сложности задач. Их применение может обеспечить больший; эффект в условиях частой смены объектов производ­ства, а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда, т. е. в условиях серийного и мелкосерийного производства. При использовании роботов для автоматической установки и снятии деталей возможно многостаночное обслуживание. Наиболее перспективно применение роботов в сочета­нии со станками с ЧПУ.

На рис.29 показан целевой промышленный робот мод. РВ-50Ф2, предназначенный для загрузки одного станка токарной группы. Робот состоит из колесного основания 1, на кото­ром установлены двухкоординатный программный крестовой стол 2 и колонна 8. На колонне смонтиро­вана рука робота 7 со сменными захватными устройствами 5. На крестовом столе уста­новлено приспособ­ление 3, обеспечиваю­щее базирование и установку специальной тары-полетты 4, в углу­блениях которой — ло­жементах — в определенном порядке располагаются заготовки. Стол и тара составляют магазин, имеющий шаговое движение на один такт. Положение робота у станка фиксируется механизмом 10, подви­жный штырь которого входит в зацепление с рейкой 11, расположенной рядом с рельсом. Робот может перемещаться к автоматизированному складу 9, где происходит смена специальной тары с заготов­ками.

Рисунок 29 – Специальный Рисунок 30 – Кинематическая схема робота

промышленный робот

Продольное и поперечное перемещение крестового стола обеспечивает установку заготовки в положение, необходимое для захвата ее рукой робота. Качание руки вокруг оси 6, захват детали и повороты руки обеспечиваются гидроцилиндрами.

На рис.30 показана кинематическая схема анало­гичного робота мод. РВ-50, предназначенного для об­служивания металлорежущих станков-полуавтоматов с горизонтальной осью, на которых осуществляется обработка деталей типа тел вращения. Робот уста­навливают у станка боком; он имеет четыре степе­ни свободы: перемещение руки с захватом вдоль оси 2; перемещение руки с захватом вдоль центров станка — ось X, поворот руки с захватом вокруг оси X (к таре и к станку), вращение пиноли руки с захватом вокруг оси 2 (кантование). Перемещение руки вдоль оси 2 производится гидроцилиндром ЦЗ (рис.30), конец штока которого выполняется в виде зубчатой рейки. Рейка находится в зацеплении с шестерней z4, и через систему шестерен z3, z2, z1 движение передается на зубчатую рейку пиноли го­ловки руки. Привод поворота руки относительно оси 2 (кантование) осуществляется гидроцилиндром Ц2 через зубчатую рейку и шестерню. Поворот руки вокруг оси X осуществляется гидроцилиндром Ц4 че­рез зацепление зубчатая рейка — шестерня z5.

Изменение величины хода руки вдоль оси Z и по­ворота относительно оси X осуществляется с по­мощью специальных барабанов-упоров, ограничи­вающих величину хода штоков гидроцилиндров ЦЗ и Ц4. Гидроцилиндр Ц1, связанный со штоком, прохо­дящим внутри пиноли головки, осуществляет зажим и разжим захватов. Гидроцилиндр Ц5 перемещает руку, вдоль оса X.

Один, из возможных циклов работы робота со стан­ком, состоит в следующем. От начальной команды, на пуск работа, шток гидроцилиндра ЦЗ опускается вниз, тем самым перемещая пиноль головки руки с раскрытый, захватам вниз на тару, где в ложементах находятся заготовки. Перемещение штока гидронилиндра происходит до его соприкосновения с упором, расположенным в барабане хода руки. При этом сра­батывает конечный выключатель, подающий команду гидроцилиндру зажима Ц1 на зажим захвата заготовки. При зажиме заготовки срабатывает реле да­вления и подается команда на гидроцилиндр ЦЗ хода вверх. В верхнем положении гидроцилиндра ЦЗ ус­танавливается конечный выключатель. При нажиме на него подаются команды на поворот барабана упо­ров хода руки и на включение гидроцилиндра Ц4. Движением штока цилиндра рука с захватом и зажа­той заготовкой поворачивается к станку и выносит зажатую заготовку на линию центров станка. Шток гидроцилиндра Ц4 подходит к барабану с упорами, настройка которого определяет величину перемещения руки вдоль оси.

В конце поворота руки около оси центров подается команда гидроцилиндру Ц5, который осуществля­ет движение руки с зажатой заготовкой вдоль оси центров станка, тем самым устанавливая заготовку в патрон станка. В конце хода штока гидроцилиндра Ц5 подается команда на зажим заготовки, после чего захваты раскрываются, и рука выводится из рабочей зоны станка. Автоматически сдвигается кожух станка, закрывая зону обработки. Происходит обработка детали. После окончания обработки кожух станка открывается, и рука с раскрытыми захватами снова выходит на линию центров станка, зажимает обра­ботанную деталь, выводит её из патрона, перемещает к таре, поворачивает и укладывает в свободный ложе­мент. Затем пиноль головки руки с раскрытыми за­хватами поднимается вверх. Срабатывает тактовый стол, тара с заготовками перемещается на один шаг, и в зону захвата подается очередная заготовка. За­тем цикл работы повторяется. Таким образом, величина хода руки вдоль оси 2 и угол поворота руки относительно оси X определяются настройкой бараба­нов упоров. На боковой поверхности барабанов упоров находятся кулачки управления конечными выключателями команд.

Робот может осуществлять различные циклы с различной последовательностью всех имеющихся перемещений. На рис.31 представлены варианты примене­ния роботов данного типа: а — для обслуживания первой позиции переналаживаемой автоматической линии; б — для обслуживания отдельного станка с подачей заготовок на спутниках; в—для загрузки заготовок типа фланцев с тактовым столом с большим шагом; г — с подачей деталей на специальных тележках.

Рисунок 31 – Схемы применения промышленного робота

МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Задача автоматизации парка действующих станков является не менее важной, чем создание новых авто­матов и автоматических линий. Автоматизация по­зволит повысить коэффициент использования обору­дования и в ряде случаев интенсифицировать режим его работы, полуавтоматические и простые станки превратить в автоматы, снизив тем самым время на обработку.

Автоматический цикл работы станка складывается из циклов отдельных рабочих органов, т. е. прямо­линейных, круговых или криволинейных перемеще­ний в прямом и обратном направлениях.

Наибольшее применение находят следующие циклы: рабочая подача — быстро назад — стоп; быстро вперед — рабочая подача — быстро назад — стоп и т. д.

Для осуществления автоматического цикла станок должен быть оборудован такими устройствами, кото­рые позволяли бы автоматически управлять рабочи­ми и холостыми ходами, а также мгновенно останав­ливать рабочие органы или выключать приводы. Наибольшее распространение получили механиче­ские, электромеханические, пневматические, гидрав­лические и комбинированные устройства.

МЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ХОДОВ

В автоматизированном механическом приводе (рис.32,а) рабочий орган 7 движется при помощи ходового винта 9. При рабочем ходе винт вращается от вала 3, связанного с электродвигателем, через червячную передачу 4—5. Червячное колесо 4 сво­бодно установлено на конце винта 9 и сцепляется с ним при помощи кулачковой муфты 6. При быстром ходе винт 9 получает вращение от вала 3 через коническую 1—2 и цилиндрическую 10— 8 зубчатые передачи. Колесо 8 сцепляется с винтом также при помощи муфты 6, переключателем которой управляют кулачки-упоры.

При этой схеме можно осуществить автоматиче­ский рабочий цикл: рабочая подача — быстро назад — стоп.

Для автоматического цикла быстро вперед — ра­бочая подача — быстро назад — стоп в схему встраи­вается реверсивный механизм (рис.32,6). Быстрое вращение винт получает при помощи зубчатых передач 5—4 или 6—7—2. Прямой или обратный ход включается муфтой 3, рабочая подача включается муфтой 1. Как схема, так и механизм переключения в этом случае значительно усложняются.

Органы автоматического управления могут быть несколько упрощены при замене кулачковой муфты включения рабочей подачи муфтой обгона 1 (рис.32,в). При включении быстрого хода зубчатое колесо 2, начиная вращаться, автоматически расцеп­ляет с помощью муфты обгона червячное колесо с ходовым винтом 3.

Односторонние обгонные муфты позволяют осуще­ствлять быстрое движение только в одном направлении. При рабочей подаче вал 1 (рис.32, г) вращается против часовой стрелки от червячного колеса 2, рас­положенного на ступице корпуса 3 муфты, которая свободно вращается на валу и связывается с ним ро­ликами 4, находящимися в вырезах диска 5. Вырезы диска и внутренняя поверхность корпуса 3 образуют клиновое пространство. При рабочей подаче трение между роликами, корпусом и диском увлекает роли­ки, которые заклиниваются и передают рабочее вра­щение валу 1. При быстром вращении вал 1 получает движение от зубчатого колеса 6 против часовой стрелки. При этом трение между роликами 4 и эле­ментами муфты действует в обратном направлении, и ролики откатываются в более широкую часть вы­реза диска 5, не препятствуя быстрому вращению вала 1, который обгоняет медленно вращающийся корпус 3. Однако быстрое вращение вала в противо­положном направлении невозможно, так как ролики будут в этом случае заклиниваться.

Двусторонняя муфта обгона (рис.32,д) дает воз­можность осуществлять быстрое вращение вала 1 в обоих направлениях. Она отличается тем, что зубча­тое колесо 6 ускоренного хода установлено на ступи­це поводковой муфты, которая свободно посажена на вал 1. Торцовые пальцы 8 поводковой муфты входят в вырезы диска. При вращении зубчатого колеса 6 против часовой стрелки пальцы 8 муфты увлекают диск, а вместе с ним и вал; механизм работает также, как и в предыдущем случае. При вращении зубча­того колеса 6 по часовой стрелке поводковая муфта в первый момент немного поворачивается относи­тельно вала 1 и своими пальцами выбрасывает ро­лики 4 из клинового пространства, передавая дви­жение диску 5 через ролики 4, тем самым не давая им заклиниваться. Пружины при этом остаются сжа­тыми.

Рисунок 32 – Механические автоматические устройства

Подобная муфта позволяет осуществить быстрый ход в обоих направлениях и ограничить движение рабочей подачи одним направлением. Если механизм реверсирования подачи расположен до муфты, кон­струкция муфты должна обеспечить передачу рабо­чего движения также в обоих направлениях. В этом случае (рис.32,е) диск имеет две группы вырезов, направленных в противоположные стороны. При рабо­чем движении против часовой стрелки ролики 4 заклиниваются между диском и корпусом, получа­ющим вращение от червячного колеса, при этом ролики 9 откатываются. При рабочем вращении по часовой стрелке заклиниваются ролики 9, а ролики 4 откатываются. Таким образом обеспечивается рабо­чая подача в обоих направлениях. При быстром вра­щении против часовой стрелки ролики 9 отжимаются пальцами муфты, а ролики 4 — силами трения. При быстром вращении по часовой стрелке пальцами муф­ты отжимаются ролики 4, а силой трения — ролики 9, чем и достигается расцепление муфты при быстром вращении в обоих направлениях.

Системы с муфтами обгона не обеспечивают высо­кой точности перемещения рабочих органов станков и могут быть использованы, когда это допустимо по характеру производимых технологических операций, например при фрезеровании «на проход».

На рис.32,ж показан рабочий орган 4 с упором 1, закрепленным в таком месте, который обеспечит остановку рабочего органа в заданном положении. В процессе перемещения рабочего органа упор, на­жимая на рычаг 2, постепенно выключает муфту 3. В конце хода сила передается только концами зубьев муфты, которые от этого изнашиваются. Точность останова рабочего органа станка в этом случае со­ставляет 0,5—0,7 мм.

На рис.32,з показан механизм с жестким упором. Муфта 1, свободна установленная на валу 3, с одной стороны сцепляется скошенными кулачками с муф­той червячного колеса; с другой стороны с кулачко­вой муфтой 2, сидящей на валу на скользящей шпон­ке. Муфта 1 прижата к муфте червячного колеса пружиной 4, перемещающей вилку 5. При остановке рабочего органа жестким упором муфта 1 за счет скоса движением вправо перемещает кулачковую муфту 2. При дальнейшем вращения червячного ко­леса муфта Г под действием пружины 4 снова за­цепляется с муфтой червячного колеса и перемещает­ся влево. При этом зубья муфты 1 расцепляются с зубьями муфты 2, и вращение вала 3 прекращается. Расцепление происходит в ненагруженном состоя­нии, что является большим достоинством данной схемы.

На рис.33,а дана конструкция механизма автома­тического останова. В процессе рабочей подачи вра­щение передается от зубчатого колеса 9 валу 1. Ку­лачки колеса сцепляются с кулачками муфты 5. На другом конце муфты имеются У-образные вырезы, в которые входят ролики 2, сидящие на оси 3, уста­новленной в отверстии шарнира 4. Вследствие наличия шарнира ось ролика может самоустанавливаться, что обеспечивает нормальный контакт обоих роликов с У-образными вырезами муфты 5. При одно­стороннем контакте условия работы механизма ухудшаются. Муфта 5 прижата к роликам 2 пружи­ной 10. Последняя перемещает плунжер 6, который связан штифтом 8 с кольцом 7, передающим силу пружины 10 муфте 5. При выключении ролики 2 перемещают муфту 5, а вместе с ней и зубчатое ко­лесо 9 вправо. После поворота на 180° муфта 5 возвращается в исходное положение, а зубчатое ко­лесо 9 остается на месте. Кулачки муфты 5 расцеп­ляются с кулачками зубчатого колеса, и движение подачи прекращается. Пробка 11 регулирует жест­кость пружины 10.

Рисунок 33 – Механизмы: а – автоматического останова; б, в – управления циклом

обработки

Механизм автоматического управления циклом об­работки рабочая подача — быстро назад — стоп по­казан на рис.33,6. В начале цикла кулачковая муф­та 9 вручную поворотом рукоятки сцепляется с червячным зубчатым колесом 1. В конце рабочего хода кулачок 7 нажимает на рычаг 5, поворачива­ющийся около неподвижной оси 6. Так как между сухарем рычага и выточкой муфты 9 имеется зазор, то раньше чем муфта выйдет из зацепления с чер­вячным колесом, башмак 10 рычага перейдет на скос качающейся планки 4, которая под действием пру­жины 3 повернет рычаг, в результате муфта 9 вый­дет из зацепления и сцепится с зубчатым колесом 8 быстрого хода. Планка 4 с пружиной 3 обеспечивает перевод муфты 9 через нейтральное положение. В конце быстрого хода кулачок 2 повернет рычаг 5 в обратном направлении и расцепит муфту 9 с зуб­чатым колесом 5.

На рис.33,в показан механизм для автоматизации цикла обработки быстро вперед—рабочая подача, быстро назад — стоп. Для включения рабочей подачи служит муфта 13, для включения, реверсирования и выключения быстрого хода — муфта 11. В начале цикла (при выключенной рабочей подаче) быстрый ход включают вручную, перемещая поворотом ру­коятки муфту 11 влево. Под действием пружины 9 рычаг 8 стремится повернуться вправо и выключить быстрый ход. Во включенном положении рычаг удер­живается ступенчатым сектором 7. В конце быстро­го хода вперед кулачок 6 нажимает на сектор 7 и опускает его вниз, сжимая пружину 5. При этом ры­чаг 8, поворачиваясь под действием пружины 9, переходит на вторую ступень сектора и выключает муфту 11. Одновременно с выключением быстрого хода кулачок 2 поворачивает рычаг 3, управляющий муфтой 13 рабочей подачи. Включение рабочей по­дачи происходит под действием остроконечного под­пружиненного кулачка 1, нажимающего на баш­мак 12 рычага 3. В конце рабочего хода кулачок 4 поворачивает рычаг 3 в обратном направлении и вы­ключает рабочую подачу. Одновременно кулачок 10 нажимает на ступенчатый сектор 7 и, утапливая его глубже, освобождает рычаг 8, который, поворачи­ваясь против часовой стрелки, перемещает муфту 11 вправо и включает быстрый обратный ход. В конце быстрого обратного хода кулачок 14 поворачивает рычаг по часовой стрелке и выключает движение ра­бочего органа.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ХОДОВ

Электромеханические автоматизирующие устрой­ства имеют механическую часть, подобную тем кон­струкциям, которые рассмотрены в предыдущем разделе.

На рис.34,а представлена простейшая схема тако­го устройства. Быстрое вращение винт получает от отдельного электродвигателя 3 через зубчатую пере­дачу 4—1. Изменение направления быстрого хода осуществляется реверсированием электродвигателя. Включением, выключением и реверсированием бы­строго хода управляют упоры рабочего органа с помощью конечных выключателей 2. Включение бы­строго хода сблокировано с выключением рабочей подачи. При включении рабочей подачи рычаг 6 переключения муфты нажимает на конечный выклю­чатель 5, управляющий включением электродвигате­ля быстрых ходов.

Электромеханический привод имеет сравнительно простую конструкцию, так как наличие электродви­гателя быстрых ходов позволяет упростить механи­ческую передачу, в частности отпадает механизм реверса. Упрощается также и система управления, так как ряд переключений производится при помощи конечных выключателей, осуществляющих включение и выключение двигателя быстрых ходов.

Дальнейшего совершенствования устройства можно достигнуть применением муфты обгона 1 (рис.34,6). В этом случае отпадает необходимость в управлении включением и выключением рабочей подачи, а все необходимые переключения осуществляют конечные выключатели 2, управляющие электродвигателем быстрого хода.

Для мгновенного останова рабочего органа приме­няется электромеханическое устройство (рис.34,в). Муфта выключается под действием пружины 2, по­ворачивающей рычаг 1. Во включенном положении рычаг удерживается собачкой 3. В конце рабочего хода упор рабочего органа поворачивает собачку, сжимая пружину 4, и освобождает рычаг 1, который, поворачиваясь под действием пружины 2, выключает подачу. Для подачи сигнала включения быстрых хо­дов применяется конечный выключатель 5.

Рисунок 34 – Электромеханические автоматические устройства

Другой тип механизма автоматического останова мгновенного действия показан на рис.34,г. При по­вороте рычага кулачок 1 сжимает пружину 3 и утапливает вниз плунжер 2. Как только кулачок перей­дет через острие плунжера, его скос под действием пружины давит на кулачок и мгновенно поворачи­вает рычаг вправо. Для подачи сигнала включения быстрого хода применяется конечный выключа­тель 4, на который нажимает рычаг выключения муфты.

Если непосредственная связь упоров рабочего ор­гана с механизмом выключения оказывается кон­структивно сложной, применяется электрическая си­стема передачи команд. Так же как и в предыдущем случае, рычаг 1 (рис.34,д) стремится выключить под действием пружины 3 рабочую подачу. Во вклю­ченном положении рычаг удерживается собачкой 5, поднятой пружиной 4. В конце рабочего хода упор рабочего органа замыкает с помощью конечного вы­ключателя 2 цепь питания обмотки электромагни­та 6, который, поворачивая собачку, освобождает рычаг.

Системы автоматического останова мгновенного действия обеспечивают точность, при которой поло­жение рабочего органа в момент останова колеблет­ся в пределах 0,12—0,15 мм, что для отклонений, назначаемых на длины, является достаточно прием­лемым.

Автоматический останов рабочего органа с жест­ким упором и конечным выключателем показан на рис.34,е. При достижении рабочим органом жестко­го упора 1 движение подачи прекращается, а чер­вячное колесо продолжает вращаться. Скосы кулач­ковой муфты, связанной с червячным колесом, нажимают на скосы кулачковой муфты 2 и сдвигают ее вправо. При перемещении муфты поворачивается рычаг 3. Остроконечный кулачок рычага, действуя на остроконечный кулачок плунжера 6, отодвигает его право, сжимая пружину плунжера. Как только вершина кулачка рычага опустится ниже вершины кулачка плунжера, последний под действием пружи­ны 4 перемещается влево и, нажимая на скос рыча­га, принудительно поворачивает его в направлении часовой стрелки. При этом зубья муфты окончатель­но расцепляются с зубьями червячного колеса. Ко­нечный выключатель 5 используется для включения привода быстрых перемещений.

Точность останова рабочего органа при использо­вании приведенной выше конструкции находится в пределах 0,05—0,06 мм.

Другая схема электромеханического устройства показана на рис.34,ж. Рычаг 2, переключающий муфту 1, связан с якорем электромагнита 7. Муфта выключается с помощью электромагнита, включает­ся пружиной 8. Замыкание цепи питания обмотки электромагнита осуществляется с помощью контак­тов реле. При быстром ходе вперед рабочего органа муфта 1 выключена. В конце быстрого хода кула­чок 4 размыкает контакты конечного выключате­ля 3 (КВ1), цепь питания обмотки реле замыкается, электромагнит выключается, и пружина 5 включает муфту 1 рабочей подачи. В конце рабочего хода упор 6 замыкает контакты конечного выключате­ля 5 (КВ2), который замыкает цепь питания элек­тромагнита и выключает муфту рабочей подачи.

Для управления двусторонней муфтой может быть использована схема, показанная на рис.34,з. Муфта переключается двумя электромагнитами 1 и 2. В нейтральное положение муфта устанавливается пружиной 3 при выключенных электромагнитах. Ра­бочая подача включается электромагнитом 1, быст­рый ход — электромагнитом 2.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ХОДОВ

На рис.35,а показана схема пневмопривода для автоматизации возвратно-поступательного перемеще­ния рабочих органов. При рабочей подаче рабочий орган 3 получает движение через зубчато-реечную передачу 2, при быстрых хо­дах — от пневмоцилиндра 4. При быстром перемеще­нии рабочего органа вращаются зубчатое колесо 2 и конические колеса 5 и 6. Чтобы червячная переда­ча не мешала вращению звеньев привода, связанных с рейкой, она выключается муфтой 1.

На рис.35,б,в и г показаны различные пневмоме­ханические и пневмоэлектрические схемы для авто­матизации станков.

Рисунок 35 – Пневматические устройства для автоматических металлорежущих

станков

В конце быстрого хода вперед (рис.35,6) кула­чок 5 нажимает на рычаг крана 3, который повора­чивается и направляет сжатый воздух от трубопро­вода 7 сети в трубопровод 8, откуда он поступает в правую полость цилиндра 9. Поршень перемещается и шток включает муфту. В конце рабочего хода кулачок 6 отпускает рычат крана вниз- и поворачивает его в обратном направлении. Трубопровод 7 соеди­няется с трубопроводом 2, и поршень пневмоцилиндра перемещается назад, выключая муфту 1. Из левой полости цилиндра 9 воздух выходит через тру­бопроводы 8 и 4.

Для управления двусторонней муфтой может быть применена схема, изображенная на рис.35,в. При среднем положении поворотного крана с окружа­ющей средой одновременно сообщаются трубопрово­ды 1,2 ч соответственно правая и левая полости ци­линдра. Пружина 3 служит для установки муфты в нейтральное положение.

Пневмоэлектрическая схема показана на рис.35,г. Поворот крана 5 в одну сторону осуществляется с помощью электромагнита 3, в противоположную — пружиной 4. Цепь питания обмотки электромагнита замыкается при помощи упоров, закрепленных на ра­бочем органе станка, и конечных выключателей 1 и 2.

Кроме систем управления станками при помощи пневмомеханических и пневмоэлектрических устройств, применяют также автоматизирующие устройства с непосредственным пневматическим управлением. Пневматическое автоматизирующее устройство (рис.36) имеет распределитель 1, направляющий сжатый воздух в правую и левую полости цилиндра 13, и два путевых пневматических выключателя 11 и 12. Шток 14 непосредственно связан с рабочим органом станка и сообщает ему возвратно-поступательное перемещение. Сжатый воздух из сети через отверстие 15 распределителя поступает в полость 5. Через дросселирующие отверстия 16, просверленные в плунжере 6, сжатый воздух проходит в полости 3, образованные крышками 4 и вну­тренними поверхностями втулок 7, образованные крышками 4 и внутренними поверхностями втулок 7, запрессованных в корпус 8. Так как давление в поло­сти 3 больше, чем давление в полости 5, плунжер 6 начинает перемещаться, увлекая за собой золотник 9. Последний открывает или перекрывает отверстия, через которые сжатый воздух направляется в ту или другую полость цилиндра 13. Если шток 14 перемещается вправо, он нажимает на клапан выключателя 12, сообщая полость крышки 4 (левой) с атмосферой. Сжатый воздух из полости 5 поступает к правой крышке 4, и, поскольку путевой выключатель 11 закрыт, плунжер, а вместе с ним и золотник перемещаются в крайнее левое положение. Происходит реверсирование поршня и штока. Вкладыш 2 перекрывает центральное отверстие в крышке 4, в результате исключается утечка воздуха в атмосферу. Кран 10 служит для прекращения работы привода.

Рисунок 36 – Схема автоматического устройства

Рассмотренная схема позволяет посредством одно­го распределителя управлять несколькими звеньями станка или другого устройства, кинематически жест­ко между собой не связанными. Для этого необходи­мо применить несколько путевых выключателей.

Для автоматизации нескольких агрегатов полу­чают распространение системы с блокированными приводами (рис.37).

Рисунок 37 – Схема системы с блокированным пиводом

Штоки приводов 3 и 6 связаны с рабочими орга­нами станков (на рисунке не показаны), и поэтому перемещение их соответст­вует перемещению рабочих органов. При повороте кра­на 4 по часовой стрелке в положение «Пуск» в трубо­провод поступает сжатый воздух, который попадает в распределитель 5. В рас­пределителе под давлением сжатого воздуха переме­стится золотник 13, что вы­зовет перемещение рабочего органа влево. В конце его хода шток нажмет на выступ путевого переклю­чателя 7, откуда воздух по трубопроводу 2 поступит в распределитель 1. Золотник распределителя 1 пере­местится влево и заставит переместиться влево шток привода 3. В конце его хода выступ на штоке наж­мет на клапаны путевого выключателя 12, тогда сжа­тый воздух по трубопроводу 10 поступит в распре­делитель 5 и заставит золотник 13 переместиться, чтобы пропустить воздух в левую полость цилинд­ра 6, что заставит шток и рабочий орган переместит­ся вправо. В конце хода шток нажмет на клапан путевого выключателя 8, тот откроет путь воздуху в трубопровод 9, откуда он поступит в распредели­тель 1, где передвинет золотник 11. В результате пневмораспределитель переместится вправо и заста­вит переместиться в крайнее правое положение пор­шень, шток и соответственно связанный со штоком рабочий орган тоже вправо. Цикл будет автомати­чески продолжаться до тех пор, пока кран 4 не будет установлен в положение «Стоп».

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ХОДОВ

Гидравлические, пневмогидравлические и электро­гидравлические устройства получили широкое применение вследствие следующих преимуществ: долговечности и надежности, самосмазываемости ме­ханизмов привода, организации цикла обработки с использованием упоров и электрической аппаратуры; равномерности хода и т. п.

Для автоматизации цикла обработки быстро впе­ред — рабочая подача — быстро назад применяется гидравлическая система, изображенная на рис.38. От насоса по трубопроводу 13 масло поступает в гидрораспределитель 11. При нажиме на кнопку «Пуск» включается соленоид и ставит плунжер гидрораспределителя 14 в такое положение, при ко­тором трубопровод 16 будет сообщаться с трубопро­водом 17, а трубопровод 15 — со сливом. Плунжер гидрораспределителя И ставится в крайнее правое положение, и рабочий поток жидкости проходит в полость Л цилиндра 3 привода. Так как плунжер гидрораспределителя 21 занимает верхнее положе­ние, при котором жидкость, вытесняемая из по­лости Б цилиндра 3, может свободно проходить через этот гидрораспределитель по трубопроводу 19 и через гидрораспределитель 21 на слив, то происхо­дит быстрое перемещение стола вправо с поршнем 4 и связанным с ним штоком 2.

Рисунок 38 – Гидросхема для

автоматического цикла обработки металлорежущего станка

Движение стола 1 продолжается до тех пор, пока уступ линейки 23, прикрепленной к столу, не ото­жмет плунжер гидрораспределителя 21 вниз. Теперь трубопровод 5 отсоединен от трубопровода 19, и вы­ход жидкости из полости Б цилиндра 3 на слив воз­можен только через дроссель 9 с регулятором 8, об­ратный клапан 10 и гидрораспределитель 1. Проис­ходит медленное перемещение стола вправо, причем величина подачи регулируется изменением величины щели дросселя.

В конце рабочего хода упор (на рисунке не пока­зан), закрепленный на столе станка, нажимает на путевой датчик, размыкающий электрическую цепь соленоида 18. Пружина гидрораспределителя 14 под­нимает его плунжер вверх. Теперь жидкость под давлением попадает по трубопроводу15 в правую торцовую полость гидрораспределителя 11, а левая торцовая полость связана со сливом. Плунжер гидрораспределителя 11 перемещается влево, и рабочий поток направляется по трубопроводу 19 через обрат­ный клапан 20, гидрораспределитель 21, трубопрово­ды 5 и 6 в полость Б цилиндра 3. Жидкость из по­лости А вытесняется на слив по трубопроводу 22 и гидрораспределитель 11. Когда стол 1 придет в ис­ходное положение, поршень, двигаясь влево, откроет выход из полости Б на слив через обратный кла­пан 7 и гидрораспределитель 11. Система разгру­жается от жидкости, и стол останавливается, хотя насос продолжает работать. Во время рабочего хода избыток жидкости, подаваемый насосом, сливается через напорный клапан 12.

Электрогидравлические устройства чаще всего оформляются в виде панели. Преимуществом пневмогидравлических устройств являются небольшие габариты, отсутствие насоса и возможность получения больших сил.

Как при быстрых, так и при рабочих ходах рабо­чий орган 11 (рис.39,а) получает движение от пневмоцилиндра 13. При ходе вперед сжатый воздух, поступающий по трубопроводу 16, направляется при помощи крана 15 в полость М цилиндра и поршень, шток которого связан с рабочим органам, переме­щается влево. В конце быстрого хода вперед упор 10 приходит в контакт со штоком гидроцилиндра 9. При дальнейшем движении рабочего органа поршень гидроцилиндра будет выдавливать масло из по­лости 8 и дал ее к, редукционному клапану 4 по каналу 5 через дроссель 3 в бак Л. Изменением проход­ного сечения дросселя 3 регулируется скорость про­текания масла и соответственно скорость рабочей подачи.

Рисунок 39 – Пневмогидравлические схемы для автоматических

металлорежущих станков

Редукционный клапан 4 обеспечивает постоянство скорости рабочей подачи независимо от величины сопротивления. С изменением величины рабочего со­противления изменяется давление в полости 8, а так­же давление в полости редукционного клапана. Что­бы обеспечить постоянство давления перед дроссе­лем, последний соединен каналом с полостью 6, в которой находится мембрана, связанная с плунже­ром редукционного клапана 4. При повышенном дав­лении в полости 6 мембрана перемещает плунжер вверх и уменьшает сечение, через которое масло по­ступает к дросселю и давление падает. Если давление в полости 6 падает ниже установленного уровня, пружина 7 опускает плунжер вниз, сечение для про­хода масла увеличивается, и давление перед дроссе­лем повышается. При быстром обратном ходе сжа­тый воздух направляется краном 15 в полость 12 ци­линдра. Одновременно сжатый воздух поступает через трубопровод 17 и глушитель 18 в бак 1. Из бака масло выдавливается через обратный клапан 2 в полость 8 гидроцилиндра. Глушитель 18 предупре­ждает вспенивание масла.

Большое распространение имеет схема, при кото­рой масло поступает из задней полости 3 цилиндра в переднюю 4 (рис.39,б). Скорость хода также ре­гулируется дросселем 1, который может быть выпол­нен в форме дроссельного регулятора скорости с ре­дукционным клапаном 2. Поршень цилиндра возвра­щается при помощи упора 5 рабочего органа.

Если величина рабочего хода мала по сравнению с общим ходом рабочего органа станка, обе схемы позволяют использовать короткий гидроцилиндр, при этом упрощается технология его изготовления и уменьшается стоимость. Обе схемы по своим каче­ствам примерно равноценны, и выбор той или иной из них зависит от требований конкретной конструк­ции и условий размещения элементов пневмогидравлического привода.

Если величина рабочего хода мало отличается от общей величины перемещения рабочего органа, целе­сообразно применить третью схему (рис.39,в). При ходе вперед сжатый воздух, направляемый краном 9, поступает в правую полость 8 пневмогидравлического цилиндра. В полости 7 цилиндра находится мас­ло. При быстром ходе вперед масло из полости 7 через трубопровод 6, гидрораспределитель 4 и трубопровод 3 вытесняется в бак. В конце быстрого хода кулачок 5, связанный с рабочим органом, нажи­мает на шток гидрораспределителя 4 и закрывает проход масла в канал 3. В дальнейшем масло посту­пает в бак 1 через редукционный клапан и дрос­сель 2. При быстром обратном ходе сжатый воздух направляется краном 9 в бак 1. Из бака 1 масло по­ступает в полость 7 цилиндра через обратный кла­пан 10.

Пневмогидравлические приводы нашли примене­ние при автоматизации фрезерных и сверлильных станков и имеется практический опыт применения та­ких приводов для автоматизации зубофрезерных, то­карных и других станков.