Механизированное и автоматическое сборочное оборудование

Под средствами механизации и автоматизации сборки пони­мают оборудование и технологическую оснастку, предназначен­ные для выполнения всех операций производственного процес­са сборки. По типу выполняемых операций сборочное оборудо­вание подразделяют на основное и вспомогательное. Основное оборудование выполняет процессы соединения деталей и их фик­сацию в сборочной единице в соответствии с требованиями кон­струкции изделия, вспомогательное — обслуживает процессы сборки: удаление готовых изделий, перемещение объектов сбор­ки между операциями, ориентацию деталей, контроль процес­сов сборки.

Для выполнения операции сборки двух деталей необходимо переместить детали в зону сборки, соориентировать их, распо­ложить сопрягаемые поверхности одну относительно другой, со­единить их и зафиксировать положение.

Перемещение деталей и сборочных единиц между операция­ми осуществляют конвейерами, поворотными столами, манипу­ляторами или роботами. При ручной сборке деталей в массовом и серийном производстве применяют напольные конвейеры. Тип конвейера выбирают по конструктивным и организационным признакам.

В зависимости от расположения рабочих мест конвейеры бывают распределительные и рабочие. У распределительного кон­вейера рабочее место расположено рядом с ним, и для осуще­ствления сборки объект снимают с него вручную, манипулято­ром или сталкиванием на ответвление конвейера. Распредели­тельные конвейеры применяют для сборки небольших изделий. В отличие от распределительных рабочие конвейеры использу­ют непосредственно в качестве рабочих мест сборки. Для этого на несущем органе могут быть установлены приспособления.

Поворотные столы используют при ручной и автоматизиро­ванной сборке изделий массой до 50 кг. Как правило, поворот­ные столы совершают циклическое движение. Их конструкции унифицированы, и имеется нормализованный ряд габаритных размеров с соответствующим числом рабочих мест.

Передача деталей с помощью манипуляторов в процессах руч­ной сборки применяется при использовании распределитель­ных конвейеров или поворотных столов. Манипуляторы имеют строго заданную траекторию перемещения, осуществляемого, как правило, от пневмопривода. Регулировка перемещения воз­можна только по каждой из координат, смена траектории пе­ремещения не предусмотрена. Для съема изделия манипулято­ры снабжают захватными органами различной конструкции. Ма­нипуляторы, имеющие одно линейное или круговое движение, называют шиберными механизмами. Их относят к технологической оснастке и проектируют индивидуально. Выпускаемые ти­повые конструкции манипуляторов имеют грузоподъемность до 20 кг.

Роботы являются наиболее универсальным технологическим оборудованием для сборочных процессов. Они могут осуществ­лять как основные, так и вспомогательные операции. Область применения роботов — автоматизированная сборка для группо­вых ТП.

К типовым механизмам, осуществляющим ориентацию дета­лей и фиксацию их в зоне сборки, относят бункерные устрой­ства, лотки, накопители, кассеты.

Наибольшим разнообразием характеризуется основное сбо­рочное оборудование. Его конструкция и технические характе­ристики зависят от вида сборочного соединения, конструктив­ных особенностей соединяемых деталей, требований к качеству соединения и других факторов. Проектирование типовых меха­низированных и автоматических устройств, выполняющих со­единение деталей, основано на принципах типизации ТП сбор­ки и агрегатирования сборочного оборудования на основе при­менения унифицированных узлов. Наиболее полно эти принципы нашли применение в приборостроении, автомобильной и трак­торной промышленности.

Для создания типовых сборочных механизмов проводят ти­пизацию ТП. Например, для сборки резьбовых соединений при­меняют типовую схему базирования резьбовой детали в испол­нительном механизме. Применяемые в конструкциях изделий приборостроения винты от М2 до М5 с различными типами го­ловок базируют в винтоверте по резьбовой поверхности и торцу головки. Такая схема позволила создать серию сменных насадок на винтоверт, обладающих возможностью автоматической пода­чи винтов под отвертку (рис. 6.19).

В процессе ручной сборки винтоверт используют в компо­новке с вибробункером 1 (рис. 6.20) или без него. Отвертка вин­товерта вращается от электродвигателя 2 через гибкий или кар­данный вал 3. Винтоверт 4 либо перемещается по направляю­щей 5, либо подвешен свободно и перемещается рабочим. Возможна многошпиндельная компоновка механизма. Такая кон­струкция позволяет завинчивать различные винты от М2 до М5 двумя типами винтовертов со сменными насадками и электро­двигателями различной мощности.

Рис. 6.19. Сменные насадки на механизированные (а, б) и автоматичес­кие (в) винтоверты

Рис. 6.20. Компоновка механизмов на рабо­чем месте сборщика

 

В условиях серийного производства эффективно применение типовых полуавтоматов. На рис. 6.21 показана схема полуавто­мата для сборки резьбовых соединений, сконструированного из типовых исполнительных механизмов. Механизм завинчивания, состоящий из винтоверта 1, муфты контроля момента 2, кар­данной передачи 3, редуктора 4 и двигателя 5, расположен на колонне 8 и может перемещаться по ней.

 

Рис. 6.21. Схема полуавтомата для установки винтов

 

Рабочее движение винтоверта с муфтой вдоль оси сборки осуществляется с помощью пневмоцилиндра 6 через рычажную передачу. Положение меха­низма завинчивания на колонне относительно стола регулируют винтом 7. Винты ориентируются в вибробункере 10 и подаются в винтоверт по лотку 9. Загрузка изделия на полуавтомат может быть ручной или механизированной. Переналадку полуавтомата на другой размер винтов осуществляют путем замены лотков и винтоверта. Если размер винта меняется незначительно, напри­мер с М2 на М3, то заменяют только насадку винтоверта.

Дальнейшее развитие типовые сборочные механизмы полу­чили при создании автоматического переналаживаемого сбороч­ного оборудования для условий серийного производства. Сбо­рочные автоматы для серийного производства должны иметь воз­можность быстрой переналадки при смене объекта сборки. Переналадку сборочных автоматов осуществляют тремя спосо­бами: заменой исполнительных механизмов, регулировкой ис­полнительных механизмов с помощью специальных звеньев кон­струкции или перепрограммированием оборудования с ЧПУ (в основном в роботизированном производстве). Во всех трех слу­чаях, как правило, меняется технологическая оснастка. Наибо­лее быстро осуществляется переналадка на программируемом обо­рудовании. Однако роботизированная сборка имеет меньшую про­изводительность по сравнению с традиционными автоматами и поэтому не всегда эффективна.

Эффективность использования переналаживаемых сборочных автоматов возрастает при правильном проектировании процес­сов сборки на них. Минимального времени переналадки и мак­симальной универсальности оборудования добиваются тщатель­ным подбором объектов сборки по конфигурации и размерам. Для этого проводят анализ типов соединений и схем базирова­ния деталей на сборочной позиции, группируют изделия по ко­личеству и типу соединений.

Рассмотрим в качестве примера сборку четырех узлов, при­веденных на рис. 6.22. Последовательность сборки каждого из них и типы соединений приведены в табл. 6.1.

Из таблицы следует, что групповые ТП сборки сборочных единиц II и III имеют одинаковое число переходов: установку базовой детали, установку при­соединяемой детали и закреп­ление детали. Однако методы их закрепления требуют различ­ных механизмов. Следователь­но, групповой ТП может быть осуществлен на переналажива­емом автомате, имеющем четы­ре позиции: установка базовой детали (деталей), установка присоединяемой детали, зак­репление деталей и снятие сбо­рочной единицы. На автомате при смене сборочной единицы необходима переналадка: на по­воротном столе — смена при­способлений, на позиции за крепления — смена механизмов и на всех позициях — смена захватных устройств на механизмах перемещения.

Рис. 6.22. Сборочные единицы (I — IV) для автоматической сборки на переналаживаемом оборудовании: 1 — базовая деталь; 2 — присоеди­няемая деталь; 3 — шайба

 

Групповой ТП сборки сборочных единиц I и IV, имеющих одинаковое число переходов, можно осуществить на перенала­живаемом автомате, имеющем пять позиций: установка базовой детали, установка присоединяемой детали, установка шайбы, за­крепление деталей и снятие собранного изделия.

Сравнивая структуры автоматов для сборки сборочных еди­ниц II, III и I, IV, можно спроектировать групповой ТП сборки всех сборочных единиц на переналаживаемом пятипозиционном автомате, у которого третья позиция будет загружена на 50 %, что допустимо при серийном выпуске изделий.

Сборочные переналаживаемые автоматы компонуют на базе унифицированных поворотных столов с расположением меха­низмов вокруг них на штифтах или по направляющим для обес­печения требуемой точности их положения.

На поворотных сто­лах устанавливают приспособления. Компоновка механизмов на сборочных позициях аналогична компоновке полуавтомата для установки винтов, приведенного на рис. 6.21.

При проектировании ТП роботизированной сборки необхо­димо провести аналогичный анализ. Технолог также должен ре­шить задачу рациональной концентрации позиций сборки на од­ном рабочем месте. Переналадка роботизированного сборочного оборудования связана со сменой схватов роботов и приспособ­лений.

Типовые конструкции схватов и приспособлений для робо­тизированной сборки разрабатывают по тем же принципам, ко­торые характерны для автоматов и полуавтоматов.

 

Таблица 6.1