ГИБКАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B23Q41/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании гибких автоматических линий и гибких производственных систем.

В качестве прототипа принята спутниковая гибкая автоматическая линия для групповой обработки деталей (Вороничев Н.М. и др. Автоматические линии из агрегатных станков. М. Машиностроение, 1979, с.424, рис.20.3, с.425, рис. 20.4). На рабочих позициях линии установлены стационарно станки. При переналадке линии осуществляется последовательная смена положения обрабатывающих узлов. Имеются спутники для одноместной установки деталей.

Недостатками прототипа являются невозможность многоместного закрепления и многосторонней обработки деталей на одной рабочей позиции. Существенно ограничены возможности повышения концентрации процесса обработки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение производительности гибких производственных систем и автоматических линий в условиях гибкого производства, а также увеличение жесткости системы для многоместной и многосторонней обработки. Последнее достигается за счет соединения спутника обрабатываемых деталей с обрабатывающими узлами в технологический комплект.

Техническим результатом в процессе решения поставленной задачи является создание гибких автоматических линий, которые обеспечивают многономенклатурную, многоместную, многоинструментальную обработку деталей с возможностью повышения производительности и жесткости системы узлов в процессе обработки.

Предлагаемая гибкая автоматическая линия помимо спутников деталей содержит дополнительно многоместные спутники обрабатывающих узлов, корпус которых выполнен в виде полой многогранной призмы. Вдоль параллельных ребер корпуса спутника узлов закреплены консольно расположенные угольники. Между угольниками на боковых гранях корпуса спутника узлов размещены обрабатывающие узлы. На попарно выступающих угольниках со стороны спутника деталей закреплены верхняя и нижняя полозья в виде направляющих. Полозья расположены в пазах снизу и сверху корпуса спутника деталей. На угольниках закреплены механизмы базирования и крепления спутника деталей на спутниках узлов. Полозья установленных в ряд спутников узлов имеют расположенные на всей длине приводные опоры и сопряжены между собой с возможностью перемещения по ним спутников деталей. Спутники узлов установлены на промежуточные основания и соединены попарно со спутником деталей в технологические комплекты спутников с возможностью перемещения спутников узлов по направляющим. Автоматическая линия содержит дополнительно вертикально расположенные в несколько рядов стойки, на каждой из которых размещено приводное зубчатое колесо с приводом вращения. Между стойками расположены короба размещения коммуникация и каналы отвода стружки и смазочно -охлаждающей жидкости. Промежуточное основание, на котором закреплен спутник узлов, выполнено П-образным с боковыми продольными ребрами и днищем. Спутник узлов установлен на ребрах промежуточного основания так, что во внутренней полости основания вдоль ребер размещен нижний обрабатывающий узел спутника узлов. Между ребрами основания расположена зона обработки со стороны нижней грани корпуса спутника деталей. В днище основания между ребрами выполнено окно сообщения зоны обработки с каналом отвода стружки и смазочно -охлаждающей жидкости. На днище снизу закреплены зубчатые рейки, по длине равные полозьям и сопряжены с приводными зубчатыми колесами стоек.

На фиг. 1 показана гибкая автоматическая линия, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -технологический комплект спутников с применением узлов ЧПУ; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2 и 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2 и 3.

Предлагаемая гибкая автоматическая линия содержит спутники 1 деталей, корпус упомянутых спутников выполнен в виде многогранной призмы; многоместные спутники 2 узлов; направляющие 3 перемещения спутников 2 узлов.

Со стороны различных граней на спутнике 1 деталей закреплены обрабатываемые корпусные детали 4, приспособления крепления деталей 4 на спутнике 1 условно не показаны. На корпусе спутника 1 деталей, на наружных его гранях имеются пазы 5, параллельно расположенные граням, и элементы базирования 6, например базирующие втулки.

Спутник 2 узлов содержит корпус 7, который выполнен в виде полой многогранной призмы. Вдоль ее параллельных ребер 8 на корпусе 7 размещены и закреплены консольно расположенные угольники 9. На боковых гранях корпуса 7 спутника 2 узлов закреплены по периметру корпуса 7 обрабатывающие узлы 10. В состав обрабатывающих узлов 10 1 входят шпиндельные узлы 11 14. Шпиндельные узлы могут быть выполнены многошпиндельными 11, например многоинструментальные шпиндельные головки, или одношпиндельными, например фрезерная головка с фрезой 15, с применением чаще всего нерегулируемого привода главного движения 16. На фиг. 3 спутник 2 узлов выполнен со шпиндельными узлами с ЧПУ 13 и шпиндельными узлами 14 со сменным инструментом. Шпиндельные узлы 13 и 14 имеют регулируемый электропривод главного движения 17. На спутнике 2 узлов для каждого шпиндельного узла 14 имеются инструментальный магазин 18 и автооператор 19 смены инструмента. Шпиндельные узлы 11 14 закреплены на столах подачи 20 для продольного перемещения с помощью приводов подачи 21. Электроприводы подачи 22 (фиг. 3) шпиндельных узлов 13 и 14 являются регулируемыми. Шпиндели узлов 13 и 14 имеют трехкоординатное пространственное перемещение, помимо приводов подачи 22 применены регулируемые электроприводы подачи 23 и 24 поперечного и вертикального перемещений шпинделя.

На торцах попарно выступающих угольников 9 со стороны спутника 1 деталей закреплены верхняя и нижняя полозья 25 и 26 соответственно, выполненные в виде направляющих. Полозья 25 и 26 своей выступающей частью входят в пазы 5 снизу и сверху корпуса спутника 1 деталей. Полозья 25 и 26 имеют равнорасположенные на всей длине приводные опоры 27 с возможностью перемещения по опорам 27 спутников 1 деталей. На угольниках 9 в консольной части закреплены механизмы 28 базирования и крепления спутника 1 деталей. Механизмы 28 выполнены в виде гидроприжима, шток 29 которого выполнен с возможностью базирования и крепления спутника 1 деталей через полозья 25 и 26. Для чего конечная цилиндрическая часть штока 29 выполнена ступенчатой (не показана), цилиндрическая часть меньшего диаметра расположена в отверстии базовой втулки 6 корпуса спутника 1 деталей.

Спутник 2 узлов содержит дополнительно промежуточное основание 30, которое выполнено П-образным. Основание 30 имеет боковые ребра 31 и днище 32. Спутник 2 узлов установлен на ребрах 31 основания 30. Во внутренней полости 33 (фиг. 4) основания 30 вдоль ребер 31 размещен нижний обрабатывающий узел 10 со шпиндельным узлом 34 для рабочей позиции линии (фиг. 2) и обрабатывающий узел со шпиндельным узлом с ЧПУ 35 для рабочей позиции (фиг. 3). Между ребрами 31 во внутренней полости 33 основания 30 расположена зона обработки деталей 4 со стороны нижней грани корпуса спутника 1 деталей. В днище 32 между ребрами 31 выполнено окно 36. На днище 32 снизу закреплены в несколько рядов зубчатые рейки 37, по длине равные полозьям 26. Спутник 2 узлов вместе с основанием 30 установлен на направляющих 3 с возможностью перемещения по ним и позиционирования. Направляющие 3 закреплены на вертикально расположенных стойках 38 40. Имеются и промежуточные стойки 41 и 42. Стойки 38 42 расположены в несколько рядов. На этих стойках размещены приводные зубчатые колеса 43 с приводом 44 вращения колес 43. Зубчатые колеса 43 сопряжены с зубчатыми рейками 37. В углублении между парами стоек 38, 41 и 42, 40 расположены короба 45, а между парами стоек 41, 39 и 39, 42 каналы 46 отвода стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Гибкая автоматическая линия работает следующим образом.

Автоматическая линия компонуется из многоместных спутников 2 узлов и спутников 1 деталей в виде технологических комплектов (фиг. 2 и 3 в) несколько рабочих позиций автоматической линии (фиг. 1). Спутники 2 узлов установлены на промежуточные основания 30 и имеют возможность перемещения по группе направляющих 3 и последующего позиционирования. Для перемещения спутников 2 узлов применены вращающиеся зубчатые колеса 43 с приводами вращения 44. Зубчатые колеса 43 с приводами 44 находятся на расположенных в несколько параллельных рядов индивидуальных стойках 38 42 и сопряжены с зубчатыми рейками 37, закрепленными на спутниках 2 узлов снизу основания 30. Зубчатые колеса 43 с зубчатыми рейками 37 образуют реечное зацепление. Реечные зацепления с зубчатыми колесами 43 на стойках 38, 41 и 39 обеспечивают перемещение левого ряда спутников 2 узлов по направляющим 3, а реечные зацепления с зубчатыми колесами 43 на стойках 39, 42 и 40 перемещение правого ряда спутников 2 узлов. По длине зубчатые рейки 37 выполнены равными расстоянию между рабочими позициями линии так, что спутники 2 узлов размещены на направляющих 3 в один ряд. Зубчатые рейки 37 сопряжены между собой с расположением места стыка между спутниками 2 узлов одного ряда.

Попарно и напротив расположенные спутники 2 узлов на параллельных рядах направляющих 3 совместно со спутником 1 деталей образуют технологический комплект спутников 2 и 1 каждой рабочей позиции линии. Технологический комплект спутников с применением одношпиндельных и многошпиндельных узлов 12 и 11 с нерегулируемыми приводами главного движения 16 показан на фиг. 2. Шпиндельные узлы с ЧПУ 13 и 14 с регулируемыми приводами 23 и 24 применены в технологическом комплекте спутников (фиг. 3).

На время обработки в технологических комплектах (фиг. 2 и 3) спутники 2 узлов соединены со спутником 1 деталей. Верхние 25 и нижние 26 полозья, являющиеся направляющими спутника 2 узлов и закрепленные на угольниках 9, расположены соответственно в верхних и нижних пазах 5 спутника 1 деталей. С помощью механизмов 28, закрепленных на консольной части угольников 9, осуществляется базирование и крепление спутника 2 узлов со спутником 1 деталей. Для чего механизмы 28, например, выполнены в виде гидроприжимов, у которых ступенчатые штоки 29 базирующей цилиндрической частью введены со стороны соединения спутников 2 и 1 в базирующие втулки 6 на боковой грани корпуса спутника 1 узлов. Одновременно штоки 29 давят ступенчатой торцевой частью на корпус спутника 1 деталей в местах размещения базирующих втулок. При наличии поперечного люфта спутника 2 узлов на направляющих 3 штоки 29 при выдвижении прижимают корпус спутника 1 деталей торцами верхнего и нижнего пазов 5 к верхним 25 и нижним 26 полозьям, базируя и фиксируя спутники 2 со спутником 1 деталей между собой.

Полозья 25 и 26 по длине выполнены равными длине зубчатых реек 37 и расстоянию между рабочими позициями линии. Полозья 25 или 26 установленных в ряд спутников 2 узлов сопряжены в местах стыка между технологическими комплектами и образуют соответственно верхний и нижний ряды направляющих вдоль всей линии. Нижние полозья 26 дополнительно установлены и закреплены на боковых ребрах 31 основания 30.

Многоместные спутники 2 узлов обеспечивают обработку шпиндельными узлами одновременно не более 5-ти деталей 4 на спутнике 1 деталей. Сверлильные шпиндельные узлы 11 и фрезерные узлы 12 (фиг. 2) осуществляют обработку с продольным перемещением силовых столов подачи 20 от приводов 21. Шпиндельные узлы 13 и 14 (фиг. 3) обрабатывающих узлов с ЧПУ обеспечивают трехкоординатное перемещение инструмента при обработке деталей 4. Деталь 4 со стороны нижней грани корпуса спутника 1 деталей подвергается обработке нижним шпиндельным узлом 34 (фиг. 2) и узлом 35 (фиг. 3), расположенными между боковыми ребрами 31 основания 30. Между верхними и нижними парами консольно расположенных угольников 9 спутника 2 узлов осуществляется обработка детали 4 на боковых гранях корпуса спутника 1 деталей со стороны мест базирования и крепления спутников 1 и 2.

Стружка во время обработки деталей 4 падает вместе со стекающей смазочно-охлаждающей жидкостью в каналы 46 между вертикальными стойками 41, 39 и 39, 42 через окно 36 в днище 32 основания 30. Два канала 46 обеспечивают централизованную уборку стружки и отвод отработанной смазочно-охлаждающей жидкости. В коробах 45 между вертикальными стойками 38, 41 и 42, 40 расположены коммуникации, шинопроводы систем питания и управления узлов технологических комплектов.

После завершения одновременной обработки деталей 4 на спутнике 1 деталей штоки 29 механизмов 28 выводятся из базовых втулок 6, происходит раскрепление корпуса спутника 1 деталей. Спутники 1 деталей своими пазами 5, располагаясь на полозьях 25 и 26, перемещаются на следующую рабочую позицию с помощью приводных опор 27 на нижних полозьях 26. При межпозиционном перемещении спутников 1 деталей и креплении их на рабочих позициях верхние 25 и нижние 26 полозья постоянно находятся в пазах 5 корпуса спутника 1 деталей. После завершения межпозиционного перемещения спутников 1 деталей происходит повторение рабочего цикла обработки деталей 4. При межпозиционном перемещении спутника 1 деталей деталь 4 на нижней грани проходит между основаниями 30 спутников 2 узлов. После завершения обработки деталей 4 на всех технологических комплектах рабочих позиций линии спутник 1 деталей имеет кантование по двум осям и отводится после смены пространственного положения по отводящей ветви транспорта к первой рабочей позиции для последующей многосторонней обработки деталей 4. После завершения выполнения технологических операций обработки деталей 4 одной номенклатуры осуществляется смена спутников 2 узлов, смена или переналадка обрабатывающих узлов 10.

Использование: машиностроение, в частности гибкие автоматические линии со спутниками, корпус которых имеет многогранную форму и выполнен в виде призмы с многоместным размещением обрабатывающих деталей на боковых гранях корпуса спутника. Сущность изобретения: гибкая автоматическая линия содержит дополнительно многоместные спутники 2 обрабатываемых узлов 10. Вдоль параллельных ребер корпуса спутника 2 узлов закреплены угольники. Между угольниками на боковых гранях корпуса спутника 2 узлов размещены обрабатывающие узлы 10. На попарно выступающих угольниках со стороны спутника 1 деталей закреплены верхняя 25 и нижняя 26 полозья в виде направляющих. Полозья 25 и 26 расположены в пазах снизу и сверху корпуса спутника 1 деталей. На угольниках закреплены механизмы базирования и крепления спутника 1 деталей на спутниках 2 узлов. Полозья 25 и 26 имеют приводные опоры и сопряжены между собой с возможностью перемещения по ним спутников 1 деталей. Спутники 2 узлов установлены на промежуточные основания и соединены попарно со спутником 1 деталей в технологические комплекты с возможностью перемещения и смены спутников 2 узлов по направляющим 3 линии. Автоматическая линия содержит вертикально расположенные в несколько рядов стойки с размещенными на них зубчатыми колесами для перемещения спутников 2 узлов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гибкая автоматическая линия, содержащая станки с обрабатывающими узлами и спутники деталей, отличающаяся тем, что станок, установленный на направляющих, содержит многоместные спутники обрабатывающих узлов, на которых размещен многоместный спутник деталей в виде призмы и пазами на нем, при этом на спутнике обрабатывающих узлов установлены выступающие угольники, на которых закреплены механизмы крепления спутника деталей и полозья с приводными опорами снизу и сверху спутника деталей так, что обрабатывающие узлы расположены между угольниками, а полозья на нескольких станках сопряжены между собой вдоль автоматической линии и с пазами на спутниках деталей. 2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что под станком расположены в несколько рядов вдоль линии стойки, на которых закреплены направляющие, и имеются шестерни с приводами перемещения, а между стойками расположены короба коммуникаций и каналы отвода стружки, при этом спутник обрабатывающих узлов закреплен на П-образном основании с боковыми ребрами, внутри которого между ребрами размещен нижний обрабатывающий узел и выполнено окно сообщения с каналом отвода стружки, а снизу основания параллельно полозьям закреплены зубчатые рейки, по длине равные полозьям, так, что основания сопряжены с направляющими, а зубчатые рейки на основании через шестерни с приводами перемещения на стойках.