Оборудование для автоматизации сборки резьбовых соединений

150 

Описание

Оборудование для автоматической сборки
резьбовых соединений.

            В условиях серийного и особенно массового производства достаточно эффективно используется оборудование для автоматизации сборки резьбовых соединений, которое позволяет существенным образом снизить трудоемкость и за счет исключения человеческого фактора обеспечить получение стабильного качества выполняемой операции. Оборудование для автоматической сборки резьбовых соединений можно разделить на три вида:
– многошпиндельные автоматы и полуавтоматы для установки и затяжки        крепежных деталей (болтов, гаек, винтов и шпилек)
– оборудование автоматического действия для комплектования крепежных     элементов (болтов и винтов с шайбами, шпилек с гайками),
– оборудование для автоматизации сборочных операций с использованием     крепежных деталей.
При этом первый и второй вид оборудования может в качестве агрегата входить в состав второго. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения перечисленных типов автоматизированного сборочного оборудования

Многошпиндельные автоматы
для установки и затяжки крепежных деталей

          Если многошпиндельные гайковерты в основном применяются для механизации процесса накручивания и затяжки болтов и гаек (реже винтов), то многошпиндельные автоматы для сборки резьбовых соединений используются для ориентированной подачи, наживления и закручивания крепежных деталей, поэтому они оснащаются загрузочными устройствами, отсекателями и питателями, конструкции которых приведены в работе [1]. Поэтому конструкция многошпиндельных автоматов и полуавтоматов намного сложнее, чем конструкция многошпиндельных гайковертов. Кроме того необходимо отметить, что многошпиндельные гайковерты обладают определенной степенью универсальности, а многошпиндельные автоматы являются узкоспециальным сборочным оборудованием и в основном применяются для сборки резьбовых соединений в конкретном узле или механизме. Рассмотрим несколько конструкций многошпиндельных автоматов для сборки резьбовых соединений.
На Рис. 1 показана конструкция сборочной головки двухшпиндельного автомата для установки, завинчивания и затяжки гаек. Сборочная головка автомата содержит станину 1, установленные на ней накопители (на Рис. 215 не показаны) с подающими лотками, пневмоцилиндр для вертикального возвратно – поступательного перемещения траверсы 2 (на Рис. 219 не показан), на которой закреплены гайковерты 3 и 4, со шпинделями, оснащенными подпружиненными пружинами 6 насадками 5 с ключами, а также пневмоцилиндры 8 с подпружиненными пружинами 10 штоками 9, на которых закреплена плита 11, кроме того на траверсе 2 закреплена штанга 7 с конусным концом. При этом, ключи насадок 5 на своих нижних торцах имеют внутренние и наружные заходные конусы и центральное отверстие, в котором нижний цилиндрический поясок переходит в шестигранное отверстие под закручиваемую гайку 23. Плита 11 имеет окно с направляющими 12, по которым скользит ползун 13, выполненный в виде двух губок, на каждой из которых имеется выборка в виде полуотверстий и боковые пазы, которые при сведенном положении губок образуют гнездо под шайбу 24, гайку 23 и нижнюю часть насадки 5, а также канал для подачи гаек и шайб. Для удержания ползунов 13 в направляющих 12 к ним снизу крепятся планки 14, имеющие полуотверстия, которые при сведенном положении губок образуют отверстие несколько большее, чем резьбовое отверстие в гайке. Плита 11 имеет ориентирующие упоры 15, а губки ползуна 13 прижимаются друг к другу пружинами 16, установленными на штырях 17, располагаясь при этом в пазу плиты 11 и упираясь в трубки 18, по которым подаются шайбы и гайки. Трубки 18 имеют прямоугольное сечение и входят в канал выполненный в ползунах 13. Для выталкивания

Рис. 1. Конструкция сборочной головки двухшпиндельного
автомата для закручивания гаек.

          Работает сборочная головка двухшпиндельного автомата следующим образом. Собираемые детали 20, 21 с предварительно установленными и затянутыми шпильками 22 подаются конвейером в рабочую зону автомата. Цикл работы автомата начинается с того, что штоки 9 пневмоцилиндров 8 выдвигаются вниз, при этом, насадки 5 гайковертов 3 и 4 входят в гнездо, образованное губками ползуна 13, исключая, таким образом, выпадение гайки 23 и шайбы 24 из гнезда при их выдаче из трубок 18. После этого траверса 2 с гайковертами 3 и 4 опускается вниз до соприкосновения упора 15 с деталью 21 и шпильки 22 входят в отверстия планок 14, проходят сквозь шайбы 24 и прижимают гайки 23 к торцам насадок 5 с ключами. При дальнейшем опускании траверсы 2 штоки 9 втягиваются в пневмоцилиндры 8, а насадки 5 своим внутренним конусом ориентируют гайку 23 относительно губок ползуна 13 расположенных в направляющих 12 и прижатых друг к другу пружинами 16 установленными на штырях 17. Сориентированная таким образом гайка 23 входит в цилиндрический поясок на нижнем торце ключа насадки 5, а затем и в щестигранное отверстие ключа и при этом прижимается к верхнему торцу шпильки 22 пружиной 6, что ориентирует гайку относительно оси шпильки 22 и создает условия для ее гарантированного наживления. В это время штанга 7 опускаясь вниз, раздвигает губки ползуна 13, освобождая пространство вокруг гаек 23, создавая тем самым возможность для вращения насадки 5. После этого включается привод гайковертов 3 и 4 и обе гайки 23 накручиваются на шпильки 22 и затягиваются необходимым моментом, после чего вращение шпинделей гайковертов 3, 4 прекращается. Затем воздух подается в штоковые полости пневмоцилиндров 8, штоки которых втягиваются, в результате чего, при последующем подъеме траверсы 2 исключается захват насадок 5 губками ползуна 13, поскольку они остаются в раскрытом положении. После возврата траверсы 2 с гайковертами в верхнее исходное положение, воздух подается в поршневые полости пневмоцилиндров 8 штоки которых, выдвигаются и возвращают плиту 11 в нижнее исходное положение. На этом цикл работы автомата заканчивается, собранные детали удаляются конвейером из его рабочей зоны, а на их место поступают новые и процесс сборки повторяется.

В данном разделе полной версии статьи приведены примеры конструктивного исполнения многошпиндельных автоматов для установки
и затяжки крепежных деталей (см. таб)

Оборудование для комплектования крепежных деталей.

В условиях крупносерийного и массового производства производительность процесса сборки с использованием крепежных деталей может быть существенно повышена если на позицию сборки подается комплект крепежных деталей (болт с наживленной шайбой, шпилька с наживленной гайкой). В этом случае комплектование крепежных деталей выполняется в автоматическом режима на отдельном сборочном оборудовании. Рассмотрим конструктивное исполнение такого оборудования.

Рис 7 Конструкция автомата для комплектования болтов с шайбой гровер, выполненного на основе вибрационного бункера

          На Рис 7 показана конструкция автомата для комплектования болтов с шайбой гровер, выполненного на основе вибрационного бункера, со встроенными устройствами для их вторичной ориентации и сочленения. Он состоит из вибробункера с двумя чашами: чаща 1 для загрузки болтов 2 и чаша 3 для загрузки шайб 4. На верхнем участке 5 лотка для подачи болтов выполнен паз 6, для ориентации болтов 2 стержнем вперед, при этом выходная часть паза 6 имеет расширение, большее чем головка болта и снабжена упором 7 в виде отогнутой планки с пазом. Для ориентирования шайбы 4 в положение разрезом назад и на ребро предназначена спиральная направляющая 8, постепенно сближающаяся со стенкой 9 лотка 10, имеющей угловой вырез 11. Для первичной ориентации и сброса неправильно ориентированных и сцепившихся шайб на определенной высоте над лотком 10 установлен козырек 12. Подача болтов к сборочной позиции осуществляется лотком 13 а шайб лотком 10, который имеет П – образную форму. Сборочная позиция наклонена в плоскости, перпендикулярной направлению транспортирования, к горизонтальной плоскости под углом γ, равным углу трения материалов болта и направляющих 14 и 15, под которыми расположен лоток 16 для шайб, снабженный пазом 17. При этом проекция m расстояния между началом выступов направляющих 14 и 15 и началом паза 17 в лотке 16 составляет 0,5 – 0,6 l (l – длина болта), а выступы направляющих для улучшения условий ориентирования деталей при сборке выполнены со скосом 45 град в сторону транспортирования болтов. Для контроля наличия несобравшихся болтов вибробункер снабжен контрольным устройством 19, которое возвращает их в соответствующую чашу вибробункера по склизу 18, при этом несобравшиеся щайбы поступают на склиз через окно 22 в лотке 16. Вибробункер имеет традиционную конструкцию, которая предусматривает наличие в нем пружин 20, выполненных в виде круглых стержней и электромагнитного вибратора 21.
Работает автомат следующим образом. Засыпанные навалом в соответствующие чаши болты 2 и шайбы 4 под действием вибраций движутся по лоткам и постепенно ориентируются требуемым для сочленения образом, болты, посредствам упора 7 – стержнем вперед, а шайбы посредствам спиральной направляющей 8 и стенки 9 лотка 10 с угловым вырезом 11 – на ребро разрезом назад. Сориентированные таким образом крепежные детали по лоткам 13 и 10 соответственно, поступают на сборочную позицию. При этом болты 2 ограниченные направляющими 14 и 15 достигают паза 17, и за счет взаимного расположения паза 17 и начала направляющих 14 и 15 занимают относительно шайб 4 расположение под углом 30 – 35 град, после чего их стержни встречаются с шайбами, движущимися по лотку 16. В этом месте выступы направляющих 14 и 15 обеспечивают болтам и шайбам требуемую для их сочленения ориентацию и последующую сборку, которая происходит под действием их собственного веса и колебаний создаваемых в вибробункере. Несобравшиеся шайбы 4 через окно 22 в лотке 16 по соответствующему склизу 18 возвращаются в чашу 3, а болты после проверки контрольным устройством 19 – в чашу 1.

В данном разделе приведены примеры конструктивного
исполнения оборудование для комплектования
крепежных деталей (см. таб)

Оборудование для автоматической и полуавтоматической сборки
деталей с использованием резьбовых соединений.

               Оборудование для автоматической и полуавтоматической сборки посредствам установки крепежных деталей помимо станины или рамы, на которой крепятся все агрегаты и механизмы, общем случае содержит:
– бункерные загрузочные устройства для ориентированной поштучной подачи крепежных деталей в зону сборки,
– накопитель для базовой детали, который в ряде случаев может быть оснащен манипулятором для их подачи в зону сборки,
– гайковерт (ты) для закручивания крепежных деталей с необходимыми насадками для их удержания и установки,
– приспособление для установки базовой детали,
– поворотный стол или шаговый транспортер (в многопозиционном оборудовании)
– привод и систему управления механизмами автомата (полуавтомата)
Рассмотрим несколько конструкций сборочных автоматов для сборки резьбовых соединений, содержащих перечисленные конструктивные элементы.

Рис 13 Конструкция роторного автомата для сборки планки с двумя винтами и шайбами

        На Рис 13 показана конструкция роторного автомата для сборки планки с двумя винтами и шайбами. Он содержит неподвижное основание 4, ротор 5, вращающийся на подшипнике 6 и шариковой направляющей 7, а также механизм подачи планок 3, состоящий из наклонного лотка 8, ползушек 9 с роликами 11 установленными на осях и соединенных между собой пружиной 10. На основании 4 закреплен кулачок 12, а на верхнем диске 13 ротора 5 установлена сборочная головка 14, внутри которой расположены два шпинделя 15 с упругими головками 16, выполненными в виде резиновых втулок армированных стальными пластинками, самоустанавливающихся в шлицах винтов 1. Шпиндели 15 посредствам шестерени17 и 18, а также валика 19, несущего обрезиненный ролик 20, который при определенном угле поворота ротора 5 – имеют возможность взаимодействовать с сегментами 21 и 22, что обеспечивает их правое и левое вращение. Кроме того, шпиндели 15 связаны со штоком 23, который контактирует с кулачком 24 закрепленным на основании 4 и таким образом сообщает им осевое перемещение. Для центрирования осей резьбовых отверстий в планке 3 с осями шпинделей 15 на роторе 5 установлены пальцы 25, взаимодействующие с кулачком 26 закрепленном на основании 4. Для подачи винтов 1 лоток 27 оснащен вибратором 28, а на роторе 5 установлена плоская пружина 29, изогнутая под углом к лотку 27 и имеющая две радиусные канавки. Для предохранения винтов 1 от выпадения из радиусных канавок плоской пружины 29 служит заслонка 30, а для удаления собранных деталей из ротора 5 – сбрасыватель 31.
Работает автомат следующим образом. Ротор 5 от привода (на Рис 13 не показан) через клиноременную передачу приводится во вращение. При этом ползушки 9 за счет взаимодействия роликов 11 с кулачком 12 совершают возвратно – поступательное движение и при подходе к лотку 8 своим ложементом захватывают планку 3. При дальнейшем вращении ротора 5 пальцы 25 набегают на кулачок 26, и поднимаясь вверх, входят в резьбовые отверстия планки 3, центрируя их относительно оси шпинделей 15. Далее, поворачиваясь вместе с ротором 5, ползушка 9 подходит к лотку 27, и при совмещении отверстий планки 3 с радиусной канавкой плоской пружины 29 и пазом лотка, два винта 1 с шайбами 2 последовательно входят в соответствующую радиусную канавку пружины 29, чему способствует вибратор 28. В таком виде детали резьбового соединения входят в заслонку 30, которая предохраняет винты 1 от выпадения. Затем шток 23 набегает на кулачок 24 и под действием пружины головки 16 шпинделей опускаются на головки винтов 1. Затем ролик 20 входит в контакт в сегментом 21 и через шестерни 17 и 18 сообщает шпинделю 15 вращательное движение против часовой стрелке, в результате чего происходит совмещение заходов витков резьбы планки 3 и винтов 1. При последующем вращении ротора 5 ролик 20 входит в контакт с сегментом 22 и через шестерни 17 и 18 сообщает шпинделям 15 вращение по часовой стрелке, в результате чего происходит наживление и последующее закручивание винтов 1 в планку 3. Продолжая движение ротор 5 подводит собранные детали к сбрасывателю 31, который осуществляет их съем с ротора и сброс в тару.

В данном разделе приведены примеры конструктивного
исполнения оборудование для автоматической и
полуавтоматической сборки деталей с
использованием резьбовых соединений (см. таб)

В полной версии статьи содержится 31 страницы
текста и 18 рисунков

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Справочно – методическое пособие. Проектирование сборочной ос-настки и оборудования. Азов 2014 г.
2. Новиков М. П. Основы технологии сборки М.: Машиностроение 1980г

В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора «Проектирование сборочной оснастки и оборудования» изданной в 2014 г.

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 150 руб