Зажимные элементы механизированные для сборки сварных конструкций

Категория:
Автоматизация сварочного производства


Зажимные элементы механизированные для сборки сварных конструкций

Прижимы с механизированным приводом, несмотря на большую сложность и стоимость, имеют следующие преимущества по сравнению с ручными: создание значительно больших прижимных усилий; быстрота действия; освобождение рабочего от тяжелого ручного труда и повышение культуры производства; возможность дистанционного управления; возможность расположения прижимов в труднодоступных местах; возможность одновременного включения нескольких прижимов.

Механизированные прижимы делятся по роду привода на пневматические, гидравлические, пне-вмогидравлические, электромагнитные, с постоянными магнитами.

Наиболее распространены прижимы с пневматическим приводом, имеющие следующие преимущества: доступность благодаря наличию на заводах сети сл<атого воздуха, сравнительная простота конструкции, надежность в работе, удобство управления.

Недостатки пневмопривода: трудность регулирования скорости хода прижима (рывки) и требование хорошей очистки воздуха от влаги во избежание коррозии цилиндров. Кроме того, усилия, создаваемые пневмоприжимами, ограничены величиной порядка 2000—3000 кгс (20—30 кН).

Сжатый воздух на заводах вырабатывается на компрессорных установках. При движении поршня вниз открывается всасывающий клапан и в цилиндр поступает воздух из атмосферы: при движении поршня вверх всасывающий клапан закрывается, вошедший воздух сжимается поршнем и через напорный клапан поступает в воздухосборник (ресивер) — резервуар для хранения сжатого воздуха, соединенный воздухопроводом с пневматическим оборудованием. В заводских воздушных сетях обычно поддерживается давление 5 кгс/см2 (0,5 МПа), Ь последнее время на отдельных предприятиях используется давление воздуха до 10 кгс/см2 (1 МПа). Это расширяет возможности применения пневмопривода благодаря увеличению развиваемых усилий и уменьшению размеров приводных узлов. Широкое 3 А применение воздуха повышенного давления ограничено необходимостью установки специальных компрессоров и пневмосетёй, использования специальной аппаратуры, а также шлангов повышенного давления.

Рис. 1. Схема работы компрессора

Для нормальной работы пневмопривод оснащен аппаратурой для подготовки воздуха, регулирующей и направляющей (распределительной).

Основными элементами аппаратуры подготовки воздуха являются фильтр ы-влагоотделител и. Их установка необходима в приводах с пневмоцилиндрами и желательна при применении всех других пневмоприводов. Фильтры-влагоотдели-тели предназначены для очистки воздуха от содержащейся в нем влаги, частиц пыли и грязи.

Для смазки трущихся поверхностей в устройствах с поршневыми пневмоцилиндрами применяют маслораспылители, которые периодически заливают отфильтрованным маслом (обычно индустриальным 20). При прохождении воздушного потока через масло-распылитель масло распыляется в сжатом воздухе. Для мембранных пневмоцилиндров и пневмошлангов маслораспылители не устанавливают.

К регулирующей аппаратуре относятся обратные клапаны, редукционные клапаны, дроссели и другие аппараты.

Обратный клапан служит для пропускания воздуха только в одном направлении и перекрытия его в обратном. Установка обратных клапанов в сборочных приспособлениях необходима в случаях, если падение давления воздуха в сети может вызвать ослабление и отвод прижима от изделия, т. е. при отсутствии в прижиме самотормозящих элементов, предотвращающих раскрепление изделия. Необходимо помнить, что часто (например, в поворотных приспособлениях) это может служить причиной несчастного случая или аварии. Обратный клапан при внезапном падении давления воздуха в сети перекрывает поток воздуха в обратном направлении (от прижима) и в течение нескольких минут удерживает давление в приводе прижима.

Редукционные клапаны (регуляторы давления) предназначены для понижения давления сжатого воздуха и автоматического поддержания его на заданном уровне. В сборочных приспособлениях редукционные клапаны используют в случаях, если требуется обеспечить постоянное усилие прижима независимо от колебания давления в цеховой воздушной сети, а также при необходимости снижения давления воздуха по сравнению с давлением в этой сети.

При этом необходимо учесть, что давление в сети обычно составляет 4—5 кгс/см2 (0,4—0,5 МПа), но часто колеблется от 3 до 6 кгс/см2 (0,3—0,6 МПа). Поэтому усилия прижимов следует рассчитывать исходя из давления н.е более 4 кгс/см2 (0,4 МПа). Если повышение давления не вызывает поломки механизма или деформации изделия, устанавливать редукционный клапан необязательно,

Дроссель (регулятор скорос-л) предназначен для регулирования расхода воздуха, что обеспечивает плавный ход прижима. В сборочных приспособлениях обычно требуется замедленный ход только в одном направлении (прямей ход при прижатии). При обратном ходе не требуется уменьшения скорости. Для этого применяют дроссели с сСратным клапаном, регулирующие расход воздуха в одном направлении и обеспечивающие свободный проход воздуха в обратном направлении. Скорость воздуха регулируется изменением сечения Щели в дросселе, через которую проходит воздушный поток.

Направляющая (распределительная) пневмоап-паратура состоит из крановых, золотниковых, клапанных пневморас-пределителей и аппаратов, изменяющих направление воздушного потока и распределяющих его между элементами пне-вмосистемы. Кроме простых пневмораспределите-лей (двух- и четырехходо-вых кранов), применяют пневмораспределители, обеспечивающие включение различных приводов в определенном порядке, а также пневмораспределители, обеспечивающие различные блокировки в пневматических схемах, т. е. включающие привод только при определенных условиях. Это значительно расширяет возможности и диапазон применения пневмоприводов.

Кроме ручного управления, в пневмоприводах используют электрическое управление, которое легко автоматизируется. При этом вместо ручных пневмораспределителей применяют электропневматические, переключаемые с помощью электромагнитов. На рис. 38 показан пример расположения пневмоаппаратуры на пневматической схеме.

Основной частью пневматического привода является силовой элемент (пневматический двигатель). В качестве силового узла применяют в основном поршневые и мембранные пневмоцилиндры (одностороннего или двустороннего действия), а также воздушные рукава — пневмошланги.

В поршневых пневмоцилиндрах одностороннего действия сжатый воздух перемещает поршень только в одну сторону; обратный ход обеспечивается возвратной пружиной. В этих пневмоцилиндрах требуется одностороннее уплотнение поршня и не требуется уплотнение штока. Их недостаток — необходимость расходования части усилия при рабочем ходе на сжатие возвратной пружины. Такие пневмоцилиндры можно применять в прижимах, где требуется короткий ход поршня, а обратный ход не требует больших усилий, например при отсутствии самотормозящих элементов. При ходе поршня более 30—40 мм ухудшается работа возвратной пружины и увеличивается ее сопротивление. При наличии самотормозящих элементов усилие пружины, необходимое для возврата механизма в исходное положение, значительно возрастает; в результате почти все усилие при рабочем ходе будет затрачиваться на сжатие пружины.

Рис. 2. Пневматическая схема:
1 — компрессор; 2 — ресивер; 3 — пневмосеть; 4 — фильтрвлагоотделитель; 5 — маслораспылитель; 6 обратный клапан; 7 — пневмораспре-делитель; 8 — пневмоцилиндр

Рис. 3. Способы крепления поршне-еых пыевмоцилиндров

В пневмоцилиндрах двустороннего действия поршень перемещается сжатым воздухом в обе стороны. По конструкции крепления к корпусу приспособления различают поршневые цилиндры с креплением на удлиненных стяжках, на лапах, на переднем или заднем фланце, на проушине, на цапфах. На рис. 4 показано устройство цилиндра с креплением на проушине. Поршень выполнен из двух половин для облегчения установки манжет. В цилиндрах с внутренним диаметром D больше 100 мм поршни изготовляют цельными. Для уплотнения неподвижных соединений между крышками и гильзой пневмоцилиндра, а также между штоком и поршнем используют круглые резиновые кольца. Воздух в обе полости цилиндра подводится через отверстия в крышках. Для уплотнения штока в передней крышке установлена резиновая манжета воротникового типа, прижимаемая крышкой. Для уменьшения трения и предотвращения задиров на штоке в переднюю крышку запрессовывают бронзовую втулку. Крышку соединяют с гильзой длинными стяжками.

Манжеты уплотняют пневмоцилиндр за счет сжатого воздуха, распирающего кромки и прижимающего их к гильзе пневмоцилиндра и к поршню.

Рис. 4. Поршневой пневмоцилиндр

Мембранный пневмоцилиндр (диафрагменная камера) представляет собой замкнутую полость, разделенную эластичной перегородкой — мембраной (диафрагмой) на две части. Мембранные пневмоцилиндры имеют ряд преимуществ перед поршневыми. Они проще в изготовлении, дешевле, долговечнее, так как диафрагма работает дольше, чем уплотнения; отсутствуют утечки воздуха, так как обе полости цилиндра не соединяются между собой; в них может быть использован сжатый воздух более влажный и загрязненный, так как он не соприкасается с трущимися частями. Недостатком мембранных пневмоцилиндров является малый ход штока, обычно составляющий 30—40 мм.

Эти цилиндры могут быть одностороннего и двустороннего действия.

Рис. 5. Мембранный пневмоцилиндр:
1 — крышка; 2 — диафрагма; 3 — корпус; 4 — опорная шайба; 5 — шток; 6 — крепежные болты; 7 — штуцер для привода воздуха

Рис. 6. Схемы рычажных прижимов с пневмоцилиндрами

Рис. 7. Прижимы с пневмоцилиндрами

Пневмошланги в качестве силового элемента применяют при большом числе прижимов, распололженных на одной прямой и требующих одновременного включения. В качестве шлангов обычно используют прорезиненные пожарные рукава. Преимущество таких прижимов — простота устройства, отсутствие трущихся частей в силовом узле привода, значительное упрощение пневмо-разводки, так как подвод воздуха к каждому прижиму заменеу подводом к одному шлангу. Возврат прижима может осуществляться возвратным шлангом или пружиной. Шланги должны быть уложены в коробы и надежно защищены от грязи и сварочных брызг.

Рис. 8. Прижим с пневмошлангами:
1 — возвратный шланг; 2 — рычаг; 3 — прижимной шланг; 4 — пята; 5 — собираемые листы; 6 — подкладка

Гидропривод, в настоящее время успешно внедряемый в сборочно-сварочном производстве, обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими механизированными приводами: возможность создания очень больших усилий (в 10 раз и более по сравнению с пневмоприводом); компактность конструкции привода; плавность и бесшумность работы; основные элементы гидроприводов (цилиндры) не требуют смазки и не подвержены коррозии, так как их рабочие поверхности все время соприкасаются с маслом.

Наряду с этим для работы гидропривода требуется более сложная и дорогая аппаратура. Точность изготовления и чистота рабочей поверхности гидравлических цилиндров должна быть выше, чем пневматических. При применении гидропривода необходим также более тщательный монтаж гидроразводки и высокая культура обслуживания, так как даже небольшие утечки масла вызывают загрязнение рабочего места. Недостаток гидропривода — замедленная скорость движения поршня, особенно у цилиндров большого диаметра. Для увеличения скорости требуется значительное повышение мощности двигателя насоса.

В качестве рабочей жидкости в гидроприводе используют минеральное масло (индустриальное или турбинное). Давление масла в гидроцилиндрах обычно составляет 50 или 100 кгс/см (5 или 10 МПа), но может достигать и больших величин. Основные элементы гидропривода — гидроцилиндры отличаются от пневмо-цилиндров большей прочностью. Крышки цилиндра, как правило, укрепляются на резьбе.

Гидроцилиндры аналогично пневмоцилиндрам могут быть на лапах с фланцевым и с шарнирным креплением — на проушине илй на цапфах. Расчет их аналогичен расчету пневмоцилиндров двустороннего действия. Для работы гидропривода требуется специальная насосная установка — станция, состоящая из масляного резервуара (маслобака) и насоса (шестеренчатого или лопастного) с приводным электродвигателем.

Обязательной принадлежностью любой гидравлической установки является регулирующая аппаратура, направляющая (распределительная) аппаратура и фильтры. К регулирующей аппаратуре относятся обратные и предохранительные клапаны и дроссели.

Обратные клапаны предназначены для пропуска масла в одном направлении и перекрытия его в обратном. Устройство гидравлического обратного клапана в принципе не отличается от пневматического. Разница состоит в большей прочности и точности изготовления, что относится и ко всей гидравлической аппаратуре.

Предохранительные клапаны служат для поддержания постоянного давления в гидросистемах, а также для предохранения гидросистем от перегрузки. Для этой же цели применяют и напорные гидроклапаны. Дроссели

служат для регулировки скорости потока масла, а следовательно, и скорости движения исполнительных органов гидропривода.

Направляющая (распределительная) аппаратура включает в себя гидрораспределители различных типов, предназначенные для реверсирования движения поршня в цилиндре, а также для остановки поршня в любом положении. Гидрорац-пределители выпускают с ручным, гидравлическим и электрическим управлением в различном конструктивном исполнении, обеспечивающем разные варианты соединений цилиндров с насосной установкой.

На рис. 9 показана принципиальная гидравлическая схема с одним гидроцилиндром, управляемым ручным гидрораспределителем золотникового типа. На схеме золотник гидрораспределителя показан в среднем положении, при котором обе полости цилиндра изолированы и заперты. Масло от насоса в этом случае сливается в бак через предохранительный клапан.

Рис. 9. Гидравлическая схема с одним цн« линдром и ручным гидрораспределителем

При левом положении золотника масло от иасоса по нагнетательному трубопроводу поступает через гидрораспределитель в правую полость цилиндра, а левая полость при этом соединяется со сливным трубопроводом, по которому масло поступает в бак. Шток при этом втягивается в цилиндр.

При правом положении золотника, наоборот, нагнетательный трубопровод соединяется с левой полостью, а сливной — с правой, и шток движется в обратную сторону. Неподвижность золотника в каждом из трех положений обеспечивает пружинный фиксатор. На схеме изображен гидрораспределитель так называемого четвертого исполнения, отличающийся тем, что при своем среднем положении он перекрывает обе полости цилиндра.

Рис. 10. Схема пневмогидроприпода

Приспособления с магнитами получают широкое распространение в различных отраслях машиностроения, в том числе и в сварочном производстве. Различают два вида приспособлений: с электромагнитами и с постоянными магнитами. Преимущество этих приспособлений — универсальность, быстрота действия, отсутствие движущихся частей (у электромагнитов) или громоздких коммуникаций — шлангов (у постоянных магнитов), простота устройства и обслуживания, компактность.

Особенно перспективны постоянные магниты, так как они полностью автономны и не требуют внешних источников энергии, в то время как для питания электромагнитов требуется постоянный ток.

Рис. 11. Схема управления постоянными магнитами:
а — включенное положение; б — выключенное Положение

В сборочных устройствах магнитные приспособления выполняют одновременно функции установочных и зажимных элементов (упора и прижима), располагаясь при этом с одной стороны изделия. Это значительно упрощает конструкцию сборочного устройства и полностью освобождают одну сторону изделия. В результате повышается чистота и культура рабочих мест, улучшаются условия для сварки. Широкое распространение получили магниты в приспособлениях для сборки листовых полотнищ. Приспособление располагается с нижней стороны свариваемых листов, а верхняя сторона полностью открыта для сварочной аппаратуры и сварщика.

Управление электромагнитами осуществляется включением и отключением тока обычными электрическими выключателями, управление постоянными магнитами — путем изменения пути магнитного потока. Приспособление с постоянными магнитами состоит из подвижной части, неподвижной части и основания, являющегося магнитопроводом. На подвижной части имеются магниты и магнитопроводы, разделенные немагнитными перегородками. Неподвижная часть состоит из магнито-проводов, разделенных немагнитными перегородками. При включении немагнитные перегородки обеих частей расположены друг против друга и магнитные потоки проходят от северных полюсов магнитов через магнитопроводы, рабочий зазор, закрепляемую деталь, магнитопроводы к южным полюсам магнитов. Более коротким путем магнитный поток пройти не может из-за немагнитных перегородок, представляющих собой значительные магнитные сопротивления.

Для отключения магнита достаточно сдвинуть подвижную часть на величину при этом магнитный поток получит возможность замыкаться более коротким путем — от северного полюса магнитов через магнитопроводы к южному полюсу. Таким образом, магнитный поток минует деталь, которая легко снимается с приспособления. Подвижная часть перемещается ручным эксцентриком, кривошипным или винтовым механизмом. Так отключаются крупные магниты с большой величиной притяжения. Небольшие приспособления с постоянными магнитами отрываются от изделия обычно резким рывком.

Как известно, усилие притяжения магнита пропорционально квадрату магнитной индукции и площади контакта магнита с деталью. Магнитная индукция в электромагнитах зависит от числа ампер-витков катушки магнита, а в постоянных магнитах — от размеров и магнитных свойств материала магнита. Величина воздушного зазора влияет на усилие притяжения: чем больше зазор, тем труднее получить в нем необходимую магнитную индукцию. Поэтому величина зазора должна быть минимальной, желательно в пределах до 0,5 мм. В качестве материалов для постоянных магнитов используют или специальные сплавы, в которые, кроме железа, входит никель, алюминий, кобальт, медь (так называемые литые магниты), или керамические (оксидно-бариевые) магниты.

Литые магниты обладают большей прочностью и развивают удельное усилие притяжения до 7 кгс/см2 (70 Н/сма). Недостатком их является дефицитность исходных материалов и высокая стоимость. Оксидно-бариевые магниты сравнительно дешевы, недефицитны и развивают удельное усилие притяжения до 4 кгс/см? (40Н/см2). Усилие сдвига составляет 20—25% усилия притяжения.

Примером применения зажимов с электромагнитами может служить установка для сборки обечаек с донышками.

К установочным и зажимным элементам близки по назначению и устройству переносные сборочные приспособления, отличающиеся от элементов тем, что не закрепляются на основаниях сборочных устройств, а используются самостоятельно.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум