устройство автоматического выравнивания криволинейных панелей на клепальном и сварочном оборудовании

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫРАВНИВАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ НА КЛЕПАЛЬНОМ И СВАРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ, содержащее смонтированную на основании раму с продольными направляющими, смонтированную на продольных направляющих балку с гидроподвесками, соединенные с гидроподвесками гидролинией следящие золотники, включенные в гидролинии, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем обеспечения последовательного автоматического перемещения панелей при повороте и выравнивании панелей, оно оснащено установленной на раме с возможностью перемещения перпендикулярно продольным направляющим поперечной балкой с гидроподвеской, введенной в гидролинию подвесок продольно перемещающейся балки, гидролинией поворота панелей, соединенной со штоковыми и внештоковыми полостями равного поперечного сечения двух гидроподвесок, введенной в гидролинию гидроподвесок продольно перемещающейся балки пневмогидрораспределителями, управляемыми следящими золотниками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения последовательного автоматического перемещения трех гидроподвесок при выравнивании панелей в продольном направлении, оно оснащено соединенными с пневмогидрораспределителями дополнительными гидролиниями с дополнительными гидрокранами и параллельными дополнительным гидролиниям гидролиниями с обратными клапанами.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического подъема панелей после выравнивания в положение их обработки, оно оснащено гидродозаторами и гидролинией с гидрокраном подъема панелей, при этом штоковые полости гидродозаторов соединены с штоковыми полостями гидроподвесок, а внештоковые полости - с гидролинией гидрокрана подъема панелей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вспомогательным робототехническим устройствам для выравнивания значительного размера и веса панелей на сверлильно-клепальных автоматах, прессах и сварочных машинах, применяемых в авиастроении, судостроении, ракетостроении и других отраслях машиностроения. Выравнивание в предлагаемом устройстве может производиться от числового программного управления (ЧПУ), а также от электропульта или гидропульта управления (ПУ).

Известно поддерживающее устройство к прессу для панелей двойной кривизны (авт. св. СССР N 316304, кл. B 23 K 37/047, 1969).

Недостатком известного устройства является необходимость поочередного выравнивания панели сначала в продольном, а затем в поперечном направлениях, что увеличивает время выравнивания, а соответственно, уменьшает его производительность и точность.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение производительности за счет автоматизации последовательности перемещения гидроподвесок при повороте и выравнивании панелей.

На фиг. 1 показана компановка устройства с ЧПУ автоматического выравнивания криволинейных панелей с клепально-сварочным оборудованием и механизмом позиционирования с ЧПУ; на фиг. 2 - пневмогидравлическая схема устройства с ЧПУ автоматического выравнивания криволинейных панелей на клепальном и сварочном оборудовании; на фиг. 3 - компановка устройства с управлением от электро- или гидропульта управления с клепально-сварочным оборудованием и механизмом автоматического перемещения панели; на фиг. 4 - пневмогидравлическая схема устройства с управлением от электропульта автоматического выравнивания криволинейных панелей на клепальном и сварочном оборудовании; на фиг. 5 - пневмогидравлическая схема устройства с управлением от гидропульта автоматического выравнивания криволинейных панелей на клепальном и сварочном оборудовании.

Устройство с ЧПУ (фиг. 1 и 2) включает три гидроподвески 1,, 2 и 3 технологической рамы 4 с установленной на ней обрабатываемой панелью 5. Пневматические следящие золотники 6 и 7 установлены на оборудовании для обработки панелей. Все три гидроподвески установлены и перемещаются в горизонтальной плоскости на подвижных каретках верхней рамы механизма позиционирования панелей. Гидроподвески 1 и 2 вместе с каретками их навески перемещаются по балке 8, а гидроподвеска 3 - по балке 9 в поперечном направлении. Каждая из этих балок установлена на каретках 10 и 11 продольного перемещения.

Гидроцилиндры 12 и 13 (фиг. 2, 3) предназначены для подвода к поверхности панели следящих золотников. Из пневмоисточника 14 сжатый воздух через жиклеры 15 и 16 подается к следящим пневматическим золотникам и в полости пневмомембран переключения пневмогидравлических распределителей 17 и 18, потребная скорость переключения которых определяется размерами этих жиклеров. В свою очередь, по жиклерам 15 и 16 подбираются жиклеры в следящих пневмозолотниках из условия, чтобы во время установки их в среднем положении управляемые ими распределители 17 и 18 также устанавливались в среднем положении. Распределители устанавливаются в среднем положении при значительных перепадах пневмодавления в их мембранных полостях, что упрощает этот подбор.

Распределители 17 и 18 предназначены для управления последовательностью перемещения всех трех гидроподвесок, на общем штоке каждого из которых имеются гидрокраны. Нижние основные гидрокраны предназначены для управления перемещением гидроподвесок 1 и 2. Верхние краны этих распределителей и обратные клапаны 19 и 20 в параллельных гидролиниях служат для устранения возможности поломки следящих золотников во время выравнивания панели в случае ее значительного предварительного перекоса и увеличения за счет этого скоростей выравнивания. Средний кран распределителя 17 служит для открытия гидролинии поворота панели в установленном по высоте ее положении. Узел двух дозаторов 21 (фиг. 2) служит для автоматического подъема панели в рабочее положение обработки после ее выравнивания в продольном направлении. Датчики 22 обратной связи (ДОС) ЧПУ (фиг. 1) установлены на всех гидроподвесках и служат не только для установки панели от ЧПУ при обработке, но также для установки технологической рамы на опорные поверхности после окончания работы.

Технологическая рама 4 в продольном направлении соединяется двумя съемными штырями с шарнирными опорами 23 (фиг. 1), свободно перемещающимися по вертикальным стойкам 24 и 25, расположенным на каретках 26 и 27 поперечного позиционирования, направляющие которых установлены на каретках 28 и 29 продольного перемещения механизма позиционирования панели. Обе каретки поперечного и одна каретка 29 продольного позиционирования имеют электропроводы 30 и датчики 31 их обратной связи. Каретка 28 продольного перемещения свободно перемещается вместе с технологической рамой в продольных направляющих, установленных на нижней части рамы 32 этого механизма. Гидрозамки 33 - 36 (фиг. 2 и 4) служат для совместных или раздельных перемещений и стабилизации положения гидроподвесок 1 и 2. Гидрозамок 37 фиксирует гидродавление в шланге, соединяющем его с гидрозамком 36 для устранения его пружинения в последующих командах.

Гидрозамки 38 и 39 предназначены для гидравлической фиксации положения гидроподвески 3 после окончания выравнивания панели. Жиклеры 40 - 42 служат для установки потребной скорости перемещения гидроподвесок 1, 2 и 3, а жиклеры 43, 44 и 45 - для замедления этой скорости перед точной их остановкой от ЧПУ. Электрогидравлические краны 46 - 57 предназначены для перемещения и стабилизации положения гидроподвесок в различных режимах работы устройства.

Краны 58 (фиг. 5) служат для подъема и опускания панели, а кран 59 - для ее поворота в поперечном направлении.

Электрогидравлические краны показаны на схемах (фиг. 2 и 4) в обесточенном положении стабилизации гидроподвесок 1, 2 и 3.

Пневматические следящие золотники 6 и 7 отведены гидроцилиндрами 12 и 13 вверх от обрабатываемой панели, которая вместе с технологической рамой установлена в положение ее обработки (при этом верхняя ее поверхность опирается в верхнюю опорную втулку автомата). Пневмозолотники 6 и 7 открывают или закрывают сжатый воздух, поступающий из пневмополости пневмогидрораспределителей 17 и 18.

Перечень команд с ПУ и ЧПУ перемещения гидроподвесок панели в различных режимах работы устройства следующий.

1. Поворот панели в поперечном направлении за счет подъема или опускания гидроподвески 1.

Включается кран 50 при подъеме гидроподвески 1, а при ее опускании краны 52 и 54.

При работе от ЧПУ направление ее перемещения определяется ДОС.

2. Перемещение гидроподвески 3.

Включаются краны 48 и 55 при подъеме гидроподвески 3, а при ее опускании краны 48, 53 и 55.

3. Синхронное перемещение гидроподвесок 1 и 2.

Включается кран 51 при подъеме гидроподвесок 1 и 2, а при их опускании краны 47, 51, 52 и 53.

Эта команда используется при загрузке и выгрузке панели с технологической рамы.

4. Выравнивание панели в продольном направлении.

Включаются краны 51, 52, 55 и 57.

Выравнивание панели в продольном направлении всегда предшествует обработке панели. Эта команда всегда включается после поворота панели для дополнительной корректировки ее положения по высоте в зоне обработки, необходимой в связи с продольной нежесткостью, а соответственно, и нестабильностью контура технологической рамы по ее длине и установленной на ней панели, имеющих значительные размеры.

Выравнивание панели в продольном направлении осуществляется от двух следящих золотников 6 и 7 через распределители 17 и 18 за счет совместного перемещения гидроподвески 3 и синхронного перемещения гидроподвесок 1 и 2 от распределителей 17 и 18. Синхронизация необходима для стабилизации положения панели в поперечном направлении во время продольного выравнивания и достигается вследствие равенства площадей соединенных между собой полостей гидроподвесок 1 и 2.

Эта команда используется также после загрузки панели на технологическую раму для ее подъема в зону выравнивания. В этом случае панель останавливается в верхнем положении золотниками 6 и 7.

5. Замедление перемещения гидроподвесок 1 - 3.

Включаются краны 46, 49 и 56.

Эта команда дополнительная и может включаться вместе с каждой из команд. При работе от ЧПУ включение этой команды производится от ДОС гидроподвесок 1 - 3 за 5-10 мм перед их точной установкой. В этом случае направление перемещения, последовательность перемещения и остановка гидроподвесок определяется от ЧПУ через их ДОС.

6. Поворот панели в поперечном направлении за счет подъема или опускания гидроподвески 1 и перемещения гидроподвесок 2 и 3.

Включаются краны 50, 51, 55 и 57 при подъеме гидроподвески 1, а при ее опускании краны 51, 52, 54, 55 и 57.

Команда на подъем или опускание гидроподвески 1 проходит через распределитель 17 в его среднем положении. Поэтому поворот панели в поперечном направлении совмещается с ее выравниванием в продольном направлении. Поворот панели осуществляется только во время перемещения гидроподвески 1 с небольшими колебаниями панели. После каждого последующего перемещения гидроподвески 1 следует выравнивание панели в точном соответствии с командой 4, так как в это время перекрывается средний кран гидрораспределителя 17.

Величина поворота панели в поперечном направлении определяется разницей координат ЧПУ гидроподвесок 1 и 2, которая определяется их ДОС 22. Момент выключения команды 6 в случае ее управления от ПУ определяется визуально при помощи дополнительных ориентиров положения панели в поперечном направлении: плоскости верхней опорной втулки, дополнительных щупов, поверхности нижнего штампа и т.д.

Таким образом, команда 6 поворота панели производится фактически последовательными, автоматически чередующимися включениями вначале команды 6, а затем команды 4. Это связано с необходимостью сохранить в момент окончания каждой из этих команд постоянное гидродавление в полостях равной площади гидроподвесок, зависящее только от их расположения относительно центра тяжести технологической рамы и установленной на ней панели. Это давление четко сохраняется при отмеченной выше последовательности выполнения команд 6, 4 и 5, так как все три гидроподвески в предлагаемом устройстве автоматически почти одновременно подводятся к своим конечным положениям их точной установки.

В этих условиях краткое по времени включение от ЧПУ или ПУ команды 5 при небольшой корректировке положения гидроподвесок 1 и 2 для точной их остановки не способно изменить гидродавление в их полостях равной площади.

Опасность в этих условиях нарушения стабилизации положения панели в поперечном направлении незначительна потому, что она связана с пружинением в случае изменения этого давления короткого и жесткого гидрошланга, соединяющего полости равной площади гидроподвесок 1 и 2, незначительное изменение давления в котором практически никак не отражается на его пружинении. Стабилизации этого пружинения способствует медленная скорость гидроподвесок перед их остановкой.

Единственным необходимым в этих условиях требованием для сохранения постоянного давления в указанных полостях гидроподвесок равной площади в момент переключения от ЧПУ поворота панели в поперечном направлении на ее выравнивание в продольном направлении является строгая последовательность команд: 6, 1 и затем 4. При этом команда 6 выключается с вводом в координату ЧПУ гидроподвески 2, а команда 1 - с вводом гидроподвески 1.

В этом случае, как было отмечено выше, перемещение от команды 1 гидроподвески 1 очень небольшое, что не изменяет давления в отмеченных полостях равной площади гидроподвесок 1 и 2 во время действия команды 4. За счет стабилизации этого давления стабилизируется положение панели в поперечном направлении.

7. Поворот панели в поперечном направлении за счет подъема или опускания гидроподвески 1 и перемещения гидроподвески 2 после предварительной установки от ЧАУ команды 2 гидроподвески 3.

Включаются краны 50, 51 и 57 при подъеме гидроподвески 1, а при ее опускании краны 51, 52, 54 и 57.

Команда используется для поворота от ЧПУ зоны панели, находящейся на небольшом расстоянии (100 - 200 мм) от плоскости, проходящей через вертикальные оси гидроподвесок 2 и 3. В этой зоне перемещение гидроподвески 2 очень небольшое и поэтому остановка ее от ЧПУ может потребовать значительных перемещений гидроподвески 1. В этих условиях предварительная установка от ЧПУ гидроподвески 3 производится таким образом, чтобы уменьшить до минимума ход гидроподвески 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении технологическая рама находится в нижнем горизонтальном положении на каких-либо опорах, стойках, ложементах или просто в нижнем положении ее гидроподвесок. Установка панели на технологическую раму может производится в самых различных положениях последней рамы. Поэтому последовательность команд ЧПУ при работе на устройстве следующая.

Включаются одновременно две команды 2 и 3 для установки технологической рамы на определенной высоте для загрузки и установки на нее обрабатываемой панели. Если загрузку панели удобно проводить при повернутой в поперечном направлении технологической раме, то для этого используется команда 1.

После загрузки и установки панели включается команда 6 поворота панели. В соответствии с этой командой вначале панель поднимается в стабилизированном в поперечном направлении положении за счет синхронного перемещения гидроподвесок 1 и 2, а также гидроподвески 3 до контакта ее поверхности со следящими золотниками, после чего происходят ее поворот в поперечном и выравнивание в продольном направлениях. Выключение этой команды производится от двух пар фотодатчиков, расположенных в корпусах распределителей 17 и 18, в два этапа.

Вначале во время перемещения штоков распределителей 17 и 18 один из этих фотодиодов дает сигнал окончания выравнивания панели, который включает дополнительную команду 5 замедления перемещения гидроподвесок 1 - 3. При этом колебание в выравненном положении панели резко снижается. Команда на выключение выравнивания происходит через 0,5-1,5 с от двух пар этих же фотодиодов во время движения панели вверх для более точной установки панели по высоте. Одновременно с выключением команд 4 и 5 происходит переустановка панели по высоте от двух гидродозаторов в рабочее положение ее обработки. Затем производится обработка панели или по участкам, в которых рабочее положение панели по высоте сохраняется, или эти команды повторяются перед постановкой каждой заклепки или сварной точки, например при обработке имеющих значительную кривизну поперечных швов панелей.

На фиг. 4 в пневмогидравлической схеме предлагаемого устройства с управлением от электропульта значительно меньше элементов пневмо- гидро- и электроавтоматики, но назначение оставшихся в этой схеме элементов то же, что и в схеме, представленной на фиг. 2. Поэтому в этой схеме номера позиций кранов, выполняющих одни и те же функции, совпадают со схемой на фиг. 2. В связи с отсутствием в этой схеме ЧПУ в ней нет необходимости в командах 1, 2 и 7.

На фиг. 5 в пневмогидравлической схеме предлагаемого устройства с управлением от гидропульта кран 58 управляет подъемом, опусканием панели и выравниванием ее в продольном направлении.

Кран 59 предназначен для поворота панели в поперечном направлении. В исходном положении гидроподвески стоят на гидрозамках и панель находится в фиксированном положении. Кран 58 имеет еще четыре фиксированных положения : опускание гидроподвески 3, синхронное опускание гидроподвесок 1 и 2 с одновременным опусканием гидроподвески 3, отдельно синхронное опускание гидроподвесок 1 и 2 и выравнивание панели в продольном направлении.

Кран 59 имеет еще два нажимных положениях: поворот панели в поперечном направлении за счет подъема гидроподвески 1 и поворот в другом направлении за счет опускания этой же подвески. Эти повороты совмещены с выравниванием панели в продольном направлении.

В отличии от устройства, показанного на схеме 2, в устройствах, представленных на схемах 4 и 5, нет ЧПУ и поэтому контроль окончания исполнения всех команд производится визуально. Эти устройства значительно проще и во многих случаях более целесообразны в эксплуатации. Они могут быть в компановке как с устройствами позиционирования, представленными на фиг. 1, так и с позиционирующими устройствами, которые во многих случаях более удобны в эксплуатации, надежны и просты в изготовлении, силовые приводы которых расположены выше гидроподвесок.

В предлагаемом устройстве, как это показано на фиг. 2, 3 и 4, уровень автоматизации определяется лишь количеством деталей и узлов, что позволяет по мере расширения производства увеличивать этот уровень, добавляя в них лишь новые силовые узлы и элементы автоматики без остановки производства, что создает благоприятные условия их стандартизации на высоком техническом уровне, так как предлагаемое направление развития и совершенствования устройств для выравнивания обрабатываемых панелей на сверлильно-клепальном оборудовании и машинах точечной сварки является наиболее перспективным.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для выравнивания в устройствах, имеющих три гидропривода в стойках типа ВУП-3 и ВУП-6К и др, но в основном оно предназначено для использования в устройствах для выравнивания с гидроподвесками, шарнирно подвешенными и свободно перемещающимися в горизонтальной плоскости. Такая подвеска технологической рамы на трех гидроподвесках в отличие от двух опорных стоек в известных устройствах подобного назначения позволяет уменьшить металлоемкость технологической рамы, так как центр тяжести ее загрузки всегда расположен между гидроподвесками и сокращает металлоемкость силовых узлов механизмов позиционирования за счет того, что гидроподвески полностью снимают с этих узлов вес технологической рамы и установленной на ней панели. За счет снижения металлоемкости уменьшается инерционность этих узлов при их позиционировании, что значительно повышает скорость позиционирования, производительность и одновременно сокращает потребную энергоемкость, трудоемкость и стоимость их изготовления.

Предлагаемое изобретение, во-первых, позволяет значительно увеличить скорость поворота и выравнивания панелей за счет совмещения по времени перемещения всех трех гидроподвесок панели, которое производится за счет постоянного контакта ее поверхности с щупами двух следящих золотников, поворот вокруг которых в поперечном направлении производится введением гидролинии управления в две гидрополости равного поперечного сечения двух гидроподвесок синхронного перемещения при выравнивании панели в продольном направлении; во-вторых, за счет введения двух дополнительных кранов и параллельных им гидролиний с двумя обратными клапанами полностью устранена опасность поломки следящих золотников при значительном перекосе панели во время ее выравнивания от этих золотников, что позволяет значительно увеличить скорость выравнивания; в третьих, введена также автоматическая переустановка панели по высоте в рабочее положение ее обработки за счет введения двух гидродозаторов.

Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить скорость и производительность выравнивания панелей по сравнению с известными устройствами подобного назначения, а также значительно увеличить объем и эффективность использования имеющегося и вновь создаваемого сверлильно-клепального и сварочного оборудования, конструкция которого неотделима от устройств для выравнивания и позиционирования на нем панелей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решать в наиболее перспективном направлении весь спектр проблем потребной механизации и автоматизации клепки и сварки панелей в самолетостроении, начиная от создания опытных изделий до серийного их производства.