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

Изобретение относится к области станкостроения и может применяться в гибких автоматических линиях спутникового типа и гибких производственных системах в условиях машиностроительного производства.

В качестве аналога принята автоматическая линия спутникового типа а.с. N 1302574, МКИ B 23 Q 41/02, ДСП, в которой спутник для базирования и крепления обрабатываемых деталей выполнен в виде призмы с внутренней полостью, и имеются сменные каретки, являющиеся спутниками (носителями) обрабатывающих узлов. Спутник обрабатываемых деталей состыкован по меньшей мере с двумя спутниками обрабатывающих узлов. Недостатками аналога являются невозможность многоместного закрепления и обработки деталей с наружных сторон корпуса спутника, ограничены возможности повышения концентрации процесса обработки за счет применения многоинструментальных обрабатывающих узлов.

Признаками предлагаемого технического решения, совпадающими с известными техническими решениями и аналогами, являются: перекомпонуемая автоматическая линия содержит боковые станины или основания, спутники (носители) обрабатываемых деталей, спутники (носители) сменных обрабатывающих узлов, межпозиционный транспорт перемещения спутников деталей, транспорт перемещения спутников обрабатывающих узлов.

Задачей изобретения является увеличение уровня автоматизации смены узлов в автоматических линиях и гибких производственных системах. Применение автоматически сменных спутников обрабатывающих узлов и сменных обрабатывающих узлов позволяет получить перекомпануемую автоматическую линию с достижением максимальной концентрации процесса многосторонней обработки на рабочих позициях линии деталей различной номенклатуры.

Существенные признаки перекомпануемой автоматической линии. Спутник деталей в виде куба с деталями в приспособлениях на наружных гранях закреплен на спутниках обрабатывающих узлов и внутри рамы межпозиционного транспорта устройствами крепления. На штоках гидроприводов устройств крепления имеются фланец крепления и установочный палец. Спутник со сменным обрабатывающим узлом, выполненный в виде призмы с внутренней полостью, установлен на боковой станине, имеет на передней грани на продолжении ребер корпуса четыре выступа с карманами между ними. По центру выступов, на всю длину корпуса спутника обрабатывающего узла выполнены отверстия. Внутри каждого отверстия расположена штанга. Из отверстий со стороны передней грани штанги выдвинуты за пределы выступов, на концевой части штанги имеют опорный фланец и базирующий палец. Со стороны задней грани каждая штанга соединена с приводом ее перемещения. Обрабатывающий узел закреплен на торцах кареток, размещенных в направляющих на боковых гранях спутника обрабатывающего узла. Корпус обрабатывающего узла выполнен в виде крестовины и расположен выступающими частями крестовины внутри карманов между выступами со штангами на спутнике обрабатывающего узла. На боковых выступающих частях корпуса крестовины выполнены сверху и снизу установочные отверстия. На каждой грани спутника деталей выполнены две группы отверстий: четыре отверстия во взаимно пересекающихся по центру граней плоскостях и четыре отверстия в углах граней. В одну группу отверстий при закреплении спутника деталей введены базирующие пальцы на штангах спутника обрабатывающих узлов, в другую группу отверстий введены установочные пальцы устройств крепления на раме. В углах боковых граней спутника деталей размещены базирующие пальцы на штангах спутников обрабатывающих узлов, по центру нижней и верхней граней размещены установочные пальцы устройств крепления в плоскости вертикальной оси симметрии рамы. Фланцы штанг спутника обрабатывающего узла и фланцы устройств крепления на раме прижаты к корпусу спутника деталей.

Рама межпозиционного транспорта, перемещаемая в направляющих по нижним и верхним рельсам, установлена нижними рельсами на промежуточных стойках, которые расположены между позициями автоматической линии. На каждой рабочей позиции линии крестовины на спутниках обрабатывающих узлов установлены против всех деталей в приспособлениях с двух сторон спутника деталей без применения центральной станины. Обрабатывающий узел в состоянии автоматической смены установлен при выдвинутом положении кареток в вертикальной плоскости оси симметрии рамы. Верхние и нижние выступающие части крестовины размещены в окне между устройствами крепления на раме. Установочные пальцы устройств крепления расположены в отверстиях боковых выступающих частей крестовины и фланцы прижаты сверху и снизу к боковым выступающим частям.

На фиг. 1 показана рабочая позиция перекомпануемой автоматической линии; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 рабочая позиция перекомпонуемой автоматической линии вид сверху; на фиг. 4 боковые станины и нижняя часть рамы на промежуточные стойках; на фиг. 5 рабочая позиция автоматической линии в положении смены обрабатывающего узла; на фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5.

Перекомпонуемая автоматическая линия (фиг. 1) имеет сменные спутники (носители) 1 обрабатываемых деталей 2, сменные спутники (носители) 3, 4 со сменными обрабатывающими узлами 5, 6, мезпозиционный транспорт рамочного типа перемещения спутников, боковые станины 7, 8. Автоматическая линия выполнена без центральных станин. Спутники 3, 4 с обрабатывающими узлами 5, 6 размещены на боковых станинах 7, 8.

Спутник 1 деталей имеет корпус в виде прямоугольной призмы. На корпусе спутника 1 в центральной части боковых граней закреплены приспособления 9 с обрабатываемыми деталями 2. Каждое приспособление 9 с деталью 2 занимает зону обработки, соответствующую граням корпуса спутника 1. В корпусе спутника 1 выполнены центрально расположенные установочные отверстия 10, равностоящие от центра корпуса спутника 1. Отверстия 10 расположены попарно вокруг приспособления 9 на каждой грани во взаимно перпендикулярных и пересекающихся по центу грани и с боковыми гранями плоскостях. В корпусе спутника 1 деталей 2 кроме отверстий 10 имеются базирующие отверстия 11 в углах граней корпуса.

Межпозиционный транспорт перемещения спутников 1 выполнен рамочного типа. На стойках 12 с углублением 13, расположенных между позициями линии, жестко закреплены параллельно друг другу два опорных рельса 14, 15, по которым перемещается рама 16 межпозиционного транспорта перемещения спутников 1. Рельсы 14, 15 имеют напротив расположенные направляющие 17 в виде пазов. Рама 16 вдоль автоматической линии имеет проем. Рельсы 14, 15 вместе с рамой 16 расположены вдоль автоматической линии с возможностью перемещения рамы от привода. Выше расположения спутников 1 аналогично рельсам 14, 15 установлены поддерживающие рельсы 18, 19. Они могут быть закреплены на отдельных стойках (не показаны).

С боковых сторон рамы 16 имеются ролики 20, которые установлены в направляющих 17 рельсов 14, 15 и 18, 19. Вертикальная ось симметрии рамы 16 совпадает с центральной осью расположения спутников 1. В связи с чем спутники 1 размещены в проеме рамы 16 на всей длине расположения позиций автоматической линии.

Сверху и снизу рамы 16 расположены устройства 21 крепления спутников 1 на межпозиционном транспорте. Устройство 21 имеет гидропривод со штоком 22. На концевой части штока 22 имеется опорный фланец 23 с выступающим пальцем 24.

Устройства 21 на раме 16 расположены соосно с установочным отверстиям 10 в плоскости вертикальной оси симметрии рамы 16, со стороны нижней и верхней граней корпуса спутника 1. В состоянии крепления спутника 1 на межпозиционном транспорте пальцы 24 на штоках 22 введены в установочные отверстия 10 на корпусе спутника 1, а опорный фланец 23 прижат к корпусу спутника 1.

Спутники 3, 4 (фиг. 5, 6) имеют корпус 25 с внутренней полостью 26. Корпус 25 выполнен в виде призмы. С боковых сторон корпуса 25 спутника 3, 4 вдоль ребер корпуса имеются четыре выступа 27, направленные в сторону спутника 1, а между выступами 27 карманы 28. Вдоль боковых ребер корпуса 25 по центру выступов 27 имеются сквозные отверстия 29. В них размещены штанги 30 базирования и крепления спутников 1 деталей. Штанги 30 выступают со стороны выступов 27 и имеют в концевой части опорный фланец 31 и базирующий палец 32. Штанги 30 соединены с гидроприводами 33 на задней грани корпуса спутника 3, 4. В выдвинутом положении штанг 30 фланец 31 прижат к корпусу спутника 1, а пальцы 32 введены в базирующие отверстия 11 с противоположных боковых сторон корпуса спутника 1.

На верхней и двух боковых гранях вдоль корпуса 25 спутника 3, 4 закреплены направляющие 34. По длине направляющие 34 равны длине корпуса спутника 3, 4 вместе с выступами. Между направляющими 34 установлены каретки 35, 36, 37 для спутника 3 и 38, 39, 40 для спутника 4. На каретках имеется механизм базирования и крепления 41 корпуса обрабатывающих узлов 5, 6.

Обрабатывающими узлами 5, 6 являются многошпиндельные коробки многоинструментальной одновременной обработки деталей 2 инструментами 42. Обрабатывающий узел 5, 6 выполнен крестообразным и имеет четыре выступающих части корпуса: верхнюю 43, нижнюю 44 и боковые 45, 46 (фиг.2). Выступающие части 43, 44, 45, 46 обрабатывающего узла расположены между выступами 27 в карманах 28 корпуса 25 спутников 3, 4. Выступы 43, 44, 45, 46 вместе с центральной частью корпуса обрабатывающего узла 5, 6 расположены против соответствующих обрабатывающих деталей 2, закрепленных на всех, боковых гранях спутника 1. На верхнем выступе 43 установлен электропривод 47 вращения инструментов 42. На боковых выступах 45, 46 сверху и снизу (выступов) выполнены установочные отверстия 48.

С левой стороны рабочей позиции (фиг. 1) обрабатывающий узел 5 стыкуется одновременно к торцам всех трех кареток 35, 36, 37, базируется и закрепляется механизмами 41. Аналогично с правой стороны рабочей позиции обрабатывающий узел 6 закреплен одновременно на трех каретках 38, 39, 40.

С задней стороны на корпусе 25 спутников 3, 4 закреплены сменные узлы 49 и 50 с электроприводами 51, 52 и парами винт гайка 53, с левой стороны рабочей позиции (фиг. 1) на корпусе 25 спутника 3 установлен узел 49 с индивидуальными приводами 51 для синхронного перемещения кареток 35, 36, 37. С правой стороны рабочей позиции на корпусе 25 спутника 4 установлен сменный узел 50 общего перемещения кареток 38, 39, 40 одним центрально расположенным приводом 52.

Для спутника 3 в выдвинутом положении кареток 35, 36, 37 обрабатывающий узел 5 или аналогично для спутника 4 кареток 38, 39, 40 обрабатывающий узел 6 установлен в вертикальной плоскости оси симметрии рамы 16, верхние и нижние выступающие части 43, 44 корпуса размещены между устройствами крепления 21 сверху и снизу рамы 16. Штоки 22 гидроприводов устройств 21 выдвинуты. Ориентирующие пальцы 24 на штоках 22 расположены в отверстиях 48 боковых выступов 45, 46, фланцы 23 прижаты к боковым выступам 45, 46 сверху и снизу обрабатывающего узла 5, 6.

Снизу корпуса 25 спутников 3, 4 расположена группа отверстий: отверстия 54 для базирования на боковых станция 7, 8 и отверстия 55 ориентации на штангах 56, 57 транспорта перемещения спутников 3, 4. В нижней части корпуса 25 спутников 3, 4 имеются пазы 58 крепления спутников на боковых станциях 7, 8.

Боковые станции 7, 8 выполнены призматической формы и имеют полость 59 внутри станины, ребра продольные 60 с выступами 61 спереди и 62 сзади станины 7, 8 (фиг. 4), поперечные ребра 63. Между выступами 61, 62 расположены вертикальные углубления 64, 65. Ребра продольные 60 выполнены по высоте ниже ребер поперечных 63. Между нижней плоскостью корпуса спутника 3, 4 и заниженными продольными ребрами 60 боковой станины 7, 8 имеется сквозное окно 66. В окне 66 между поперечными ребрами 63 через боковые станины 7, 8 вдоль автоматической линии расположены штанги 56, 57 подъема и перемещения спутников 3, 4. Штанги 56, 57 попарно расположены с двух сторон автоматической линии под спутниками 3 и 4 (приводы перемещения штанг 56, 57 не показаны).

На поперечных ребрах 63 боковых станин 7, 8 установлены устройства крепления 67 спутников 3, 4 и базирующие пальцы 68, которые входят в базовые отверстия 54 с нижней стороны корпуса спутников 3, 4. На штангах 56, 57 закреплены ориентирующие пальцы 69, последние введены в отверстия 55 корпуса спутников 3, 4.

Автоматическая линия работает следующим образом. На спутнике 1 осуществляется одновременная обработка всех деталей 2 в приспособлениях 9. При общем количестве граней 6 на корпусе спутника 1 с деталями 2, закрепленными в приспособлениях 9, одновременно на всех шести гранях, детали 2 подвергаются обработке с двух сторон многоинструментальными узлами 5 и 6.

Возможность доступа инструмента 42 на обрабатывающих узлах 5, 6 к обрабатываемым деталям 2 на гранях корпуса спутника 1 обеспечивается свободной зоной подвода инструмента с применением обрабатывающих узлов 5, 6, выполненных в виде крестовины, без применения центральных станин.

Имея группу отверстий 10 и 11 на боковых гранях, спутник 1 на рабочей позиции получает установочное ориентирование по отверстиям 10 и креплением со стороны нижней и верхней граней на раме 16 межпозиционного транспортера, а также базирование по отверстиям 11 и закрепление со стороны боковых граней со спутниками 3, 4 обрабатывающих узлов. В состоянии крепления спутника 1 деталей 2 с 4-х сторон выполняется обработка деталей 2, закрепленных в приспособлениях 9 на всех гранях корпуса спутника 1.

Во время обработки на рабочих позициях автоматической линии штанги 30 на выступах 27 в корпусах спутников 3, 4 выдвинуты, базирующие пальцы 32 введены в отверстия 11 и осуществляют базирование корпуса спутника 1 совместно со спутниками 3, 4 а фланцы 31 на штангах 30 обеспечивают крепление спутника 1 со стороны двух боковых граней. Дополнительно осуществляется крепление спутника 1 устройствами 21 на раме 16 межпозиционного транспорта. Штоки 22 гидроприводов устройств 21 выдвинуты, базирующие пальцы 24 на штоках 22 размещены в установочных отверстиях 10, а фланцами 23 передается усилие крепления на корпус спутника 1 от устройств 21 сверху и снизу рамы 16.

Обрабатывающие узлы 5, 6 осуществляют группой инструмента 42, расположение которых на крестовине корпуса узлов 5, 6 соответствует подводу и обработке деталей 2 со всех сторон на спутнике 1. В исходном, отведенном положении корпус обрабатывающих узлов 5, 6 выступающими частями 43, 44, 45, 46 установлен и перемещается между выступами 27 на корпусе спутника 3, 4, а нижним выступом 44 в вертикальном углублении 64 боковой станины 7, 8.

Приводы 51 на спутнике 3 осуществляют одновременное перемещение кареток 35, 36, 37 по направляющим 34 и закрепленного на каретках обрабатывающего узла 5, а привод 52 на спутнике 4 осуществляет совместное перемещение кареток 38, 39, 40 и закрепленного на них обрабатывающего узла 6. Корпус обрабатывающих узлов 5, 6 своими нижними выступами 44 выходит из углубления 64 и всеми выступами 43, 44, 45, 46 перемещается в карманах 28 к обрабатывающим деталям 2 в направлении обработки.

В конце обработки деталей 2, во время отвода обрабатывающих узлов 5, 6 в исходное положение спутник 1 остается закрепленным фланцами 31 на штангах 30 а штоки 22 с фланцами 23 гидроприводов устройств крепления 21 на раме 16 отводятся от корпуса спутника 1. Рама 16 получает возвратное перемещение на шаг между рабочими позициями. В отведенном положении рамы 16 устройства 21 обеспечивают крепление в проеме рамы 16 всех спутников 1, соответственно установочные пальцы 24 на штоках 22 вводятся в отверстия 10, а фланцы 23 прижимают к корпусу спутника 1 со стороны верхней и нижней граней.

Обрабатывающие узлы 5, 6 возвращаются в отведенное от деталей 2 положение, а нижний выступ 44 корпуса узла 5, 6 в углубление 64. Гидроприводы 33 перемещают штанги с фланцами 31 и пальцами 32 от корпуса спутника 1. При отведенных штангах 30 и обрабатывающих узлах 5, 6 рама 16 перемещается по направлению технологического потока и перемещает все спутники 1, закрепленные устройствами крепления 21.

Подводятся штоки 22 устройств 21 на раме 16, пальцы 24 устанавливают в отверстиях 10 корпуса спутника 1, а фланцы 23 осуществляют крепление корпуса спутника 1 с противоположных сторон. В состоянии закрепления спутника 1 штангами 30 с фланцами 31 и устройствами крепления 21 цикл выполнения движений и обработки деталей повторяется.

На автоматической линии при смене обрабатываемых деталей осуществляется автоматическая смена обрабатывающих узлов 5, 6 (фиг. 5). На время смены обрабатывающих узлов 5, 6 спутники 1 с приспособлениями 9 и деталями 2 выводятся из рамы 16 на параллельную ветвь транспортирования, а в проем рамы устанавливается сменный обрабатывающий узел 5 или 6 на отдельной рабочей позиции. Каретки 35, 36, 37 от приводов 51 для спутника 3 или каретки 38, 39, 40 от привода 52 перемещают закрепленный на них механизмами крепления 41 обрабатывающий узел 5 или 6 и устанавливают в проеме, в вертикальной плоскости симметрии рамы 16. Своими верхними 43 и нижними 44 выступами обрабатывающий узел 5, 6 размещают между устройствами крепления 21 в окне (фиг. 6), опускают штоки 22 гидроприводов устройств 21, вводят установочные пальцы 24 на штоках 22 в отверстия 48 на боковых выступах 45 и корпус в виде крестовины обрабатывающего узла 5, 6 закрепляют сверху и снизу фланцами 23.

После установки и закрепления обрабатывающих узлов 5, 6 в проеме рамы 16 механизмы 41 осуществляют раскрепление узлов 5, 6 на соответствующих каретках спутников 3, 4. Рама 16 перемещается и выводит многошпиндельные обрабатывающие узлы 5, 6 с возможностью последующего снятия и смены узлов 5, 6. Установленные вновь замененные узлы 5, 6 в проемах рамы 16 выставляются на рабочих позициях, осуществляется закрепление замененных узлов 5, 6 на каретках спутников 3, 4 механизмами 41. После раскрепления узлов 5, 6 в проеме рамы 16 устройствами 21 обрабатывающий узел каретками отводится в исходное положение для осуществления процессов обработки.

Во время смены спутников 3, 4 прижимы 74 устройств крепления 67 выведены из пазов 58 в спутнике 3, 4, штанги 56, 57 поднимают спутник 3, 4 над боковой станиной 7, 8, при этом пальцы 69 на штангах 56, 57 введены в отверстия 55 снизу корпуса спутника 3, 4, а базирующие пальцы 68 на поперечных ребрах 63 боковых станин 7, 8 выведены из отверстий 54 спутника 3, 4. В поднятом положении штанги 56, 57 вместе со спутниками 1 перемещаются вдоль автоматической линии на шаг, равный расстоянию между позициями. Штанги 56, 57 опускаются вместе со спутниками 3, 4. Спутники 3, 4 устанавливаются на боковых станинах 7, 8 соседних позиций. При опускании штанг 56, 57 ориентирующие пальцы 69 выходят из отверстий 55 снизу корпусов спутников 3, 4. В нижнем опущенном положении штанги 56, 57 получают от привода (не показан) возвратное продольное перемещение. Движение штанг 56, 57 повторяются и осуществляется перемещение спутников 1 от позиции к позиции.

Использование: станкостроение, в частности гибкие автоматические линии и гибкие производственные системы. Сущность изобретения: спутник детали в виде куба с деталями в приспособлениях на наружных гранях закреплен на спутниках обрабатывающих узлов и внутри рамы межпозиционного транспорта. Спутник обрабатывающего узла, выполненный в виде призмы, установлен на боковой станине, имеет выступы с карманами, штанги с устройствами базирования и крепления. Корпус обрабатывающего узла выполнен в виде крестовины и расположен выступающими частями крестовины внутри карманов между выступами со штангами на спутнике обрабатывающего узла. На гранях спутника деталей имеются две группы отверстий, в которые введены базирующие и установочные пальцы на штангах спутников обрабатывающих узлов и устройств крепления на раме межпозицонного транспорта. Обрабатывающий узел в состоянии смены установлен в вертикальной плоскости оси симметрии рамы и закреплен устройствами крепления на раме. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Перекомпонуемая автоматическая линия спутникового типа, имеющая боковые станины, спутники обрабатываемых деталей и межпозиционный транспорт перемещения спутников деталей, отличающаяся тем, что она снабжена спутниками обрабатывающих узлов, а спутник деталей, выполненный в виде куба с деталями в приспособлениях на наружных гранях, закреплен на спутниках обрабатывающих узлов и внутри рамы устройствами крепления с установочными пальцами и фланцами крепления на них так, что спутник обрабатывающего узла в виде призмы с внутренней полостью, установленный на боковой станине, имеет на передней грани на продолжении ребер корпуса четыре выступа с карманами между ними и по центру выступов на всю длину корпуса выполнены отверстия с расположенной внутри штангой, из которых со стороны передней грани выдвинуты штанги за пределы выступов, на концевой части имеющие опорный фланец и базирующий палец, а со стороны задней грани каждая штанга соединена с приводом перемещения, обрабатывающий узел закреплен на каретках, выполнен в виде крестовины и расположен выступающими частями внутри карманов между выступами со штангами спутника обрабатывающего узла, на боковых выступающих частях крестовины выполнены сверху и снизу установочные отверстия, при этом на каждой грани спутника деталей выполнено сочетание четырех отверстий во взаимно пересекающихся по центру граней плоскостях и четырех отверстий в углах граней, в которых установлены пальцы: в углах боковых граней базирующие пальцы на штангах спутников обрабатывающих узлов, по центру нижней и верхней граней
установочные пальцы устройств крепления в плоскости вертикальной оси симметрии рамы, а фланцы штанг и устройств крепления прижаты к корпусу спутника деталей. 2. Автоматическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что рама межпозиционного транспорта, перемещаемая в направляющих по нижним и верхним рельсам, установлена нижними рельсами на промежуточных стойках, которые расположены между позициями линии так, что крестовины на спутниках обрабатывающих узлов установлены против всех деталей в приспособлениях с двух сторон спутника деталей. 3. Автоматическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что обрабатывающий узел с возможностью смены установлен при выдвинутом положении кареток в вертикальной плоскости оси симметрии рамы так, что верхняя и нижняя выступающие части крестовины размещены в окне между устройствами крепления на раме, а установочные пальцы устройств крепления расположены в отверстиях боковых выступающих частей крестовины и фланцы прижаты сверху и снизу к боковым выступающим частям.