Mocan.cristina94@yahoo.com 830 Curs Proiectarea Dispozitivelor 2014 . Text

Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 5 CUPRINS CAPITOLUL 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 8 INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 8 1.1. DEFINIȚIE – LOCUL ȘI ROLU L DISPOZITIVELOR ÎN SISTEMELE DE FABRICA ȚIE ………………………….. 8 1.2. CONDIȚII CERUTE DISPO ZITIVELOR ………………………….. ………………………….. ………………………… 10 1.3. CLASIFICAREA DISPOZIT IVELOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 12 1.4. STRUCTURA DISPOZITIVE LOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 14 CAPITOLUL 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 15 ROLUL DISPOZITIVULUI DE ORIENTARE ȘI FIXARE A SEMIFABRICATULUI Î N SISTEME FLEXIBILE DE FABRICA ȚIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 15 CAPITOLUL 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 22 METODOLOGIA GENERALĂ DE CONCEPȚIE, PROIECTARE ȘI EXECUȚ IE A DISPOZITIVELOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 22 3.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 22 3.2. ALGORITMUL DE PROIECT ARE A DISPOZITIVELOR ………………………….. ………………………….. …….. 23 3.3. ANALIZA ECONOMICĂ A U TILIZĂRII DISPOZITIV ELOR ………………………….. ………………………….. . 235 CAPITOLUL 4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 29 PRINCIPII DE ORIENTARE A SEMIF ABRICATELOR (OBIECTE LOR) ÎN DISPOZITIVE …. 29 4.1. ORIENTAREA ȘI BAZELE DE ORIENTARE ………………………….. ………………………….. ………………….. 29 4.2. NATURA GEOMETRICĂ A ELEMENTELOR CARE D ETERMINĂ BAZELE DE O RIENTARE ………………… 31 4.3. ORIENTAREA SEMIFABRIC ATELOR PE PRINCIPALE LE TIPURI DE BAZE ………………………….. ……….. 31 4.3.1 Or ientarea semifabricatelor pe suprafețe plane ………………………….. ………………………….. .. 32 4.3.2 Orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice ………………………….. ………………………. 35 4.3.3. Orientarea s emifabricatelor pe suprafețe conice ………………………….. ………………………….. 43 4.3.4. Orientarea semifabricatelor pe suprafețe sferice exterioare și interioare …………………….. 45 4.4. SIMBOLIZAREA ORIENTĂR II SEMIFABRICATELOR ÎN DISPOZITIVE ………………………….. …………….. 47 CAPITOLUL 5 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 54 TIPURI DE ELEMENTE D E ORIENTARE A SEMIFA BRICATELOR ………………………….. ……… 54 5.1. REAZEME PRINCIPALE PE NTRU SUPRAFEȚE PLANE ………………………….. ………………………….. ……. 54 5.1.1. Reazeme fixe ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 54 5.1.2. Reazeme principale reglabile ………………………….. ………………………….. ………………………… 58 5.1.3. Reazeme principale autoreglabile ………………………….. ………………………….. ………………….. 60 5.2. REAZEME PRINCIPALE PE NTRU SUPRAF EȚE CURBE ………………………….. ………………………….. ……. 64 5.2.1 Prisme de orientare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 64 5.2.2. Controlul prismelor de orientare ………………………….. ………………………….. …………………… 67 5.2.3. Bolțuri și dornuri cilindrice de orientare ………………………….. ………………………….. ………… 69 5.3. ELEMENTE DE ORIENTARE PE SUPRAFEȚE CONICE ………………………….. ………………………….. …….. 72 CAPIT OLUL 6 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 76 PRECIZIA ORIENTĂRII SEMIFABRICATELOR ÎN DISPOZITIVE ………………………….. …………. 76 6.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 76 6.2. CALCULUL ERORILOR DE ORIENTARE A SEMIFABR ICATELOR ÎN DISPOZIT IVE …………………………. 76 6.3. CALCULUL ERORILOR DE ORIENTARE A SEMIFABR ICATELOR PE SUPRAFEȚ E PLANE ………………… 77 6.3.1. Influența abaterilor dimensionale asupra erorilor de orientare ………………………….. ……… 77 6.3.2. Influența abaterilor de la poziția relativă a suprafețelor asupra ero rilor de orientare. ….. 81 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 6 6.4. CALCULUL ERORILOR DE ORIENTARE A SEMIFABR ICATELOR PE SUPRAFEȚ E CILINDRICE EXTERIOARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 82 6.4.1. Orien tarea pe prisme ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 82 6.4.2. Orientarea în bucșe ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 85 6.5. CALCULUL ERORILOR DE ORIENTARE PE SUPRAFE ȚE CILINDRICE INTERI OARE ……………………….. 86 6.6. CALCULUL ERORILOR DE ORIENTARE A SEMIFABR ICATELOR PE SUPRAFEȚ E CONICE ………………. 90 CAPITOLUL 7 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 91 PRINCIPII DE FIXARE A SEMIFABRICATELOR Î N DISPOZITIVE ………………………….. ……….. 91 7.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 91 7.2. FORȚE DE REGLARE UTIL IZATE ÎN CONSTRUCȚIA DISPOZITIVELOR ………………………….. …………… 91 7.3. FORȚELE ȘI MOMENTELE DIN PROCESUL DE PREL UCRARE ………………………….. ………………………. 93 7.4. FORȚELE DE FIXARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 95 7.7. SCHEME CARACTERISTICE DE FIXARE ………………………….. ………………………….. …………………….. 96 CAPITOLUL 8 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 101 TIPURI DE MECANI SME DE FIXARE A SEMI FABRICATELOR ÎN DISP OZITIVE ………….. 101 8.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 101 8.2. PROIECTAREA ȘI CONSTR UCȚIA MECANISMELOR D E FIXARE CU PANĂ ………………………….. …….. 102 8.2.1. Pana ca element de fixare și autofrânare ………………………….. ………………………….. ………. 103 8.2.2 Ti puri de mecanisme de fixare cu pană ………………………….. ………………………….. …………. 105 8.4. TIPURI DE MECANISME D E FIXARE CU EXCENTRI C ………………………….. ………………………….. …… 107 8.4.2 Excentrici circulari ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 107 8.5. TIPURI DE MECANISME D E FIXARE CU FILET ………………………….. ………………………….. …………… 116 8.5.1.Calculul mecanismelor de fixare cu filet ………………………….. ………………………….. ………… 116 8.5.2.Elemente specifice fixării cu filet ………………………….. ………………………….. ………………….. 119 8.5.3.Tipuri de mecanisme de fixare cu filet ………………………….. ………………………….. …………… 124 8.5.4. Mecanisme de fixare cu fil et și bridă L ………………………….. ………………………….. ………. 129 8.5.5. Proiectarea mecanismelor de fixare simultană în mai multe puncte cu filet și pârghii …. 131 CAPITOLUL 9 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 135 TIPURI DE DISPOZITIV E DE ORIENTARE ȘI FI XARE A SEMIFABRICATE LOR ÎN DISPOZITIVE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 135 9.1. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE Ș I FIXARE CU PRISME ………………………….. …………………. 136 9.2. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU PÂRGHII ………………………….. ……………….. 140 9.3. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXARE CU PÂRGHII ȘI FĂLCI MOBILE …………………….. 145 9.4. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU PENE ȘI PLUNJE RE ………………………….. ….. 147 9.5 PROIECTAR EA ȘI CONSTRUCȚIA DI SPOZITIVELOR DE ORIE NTARE ȘI FIXARE CU P ENE ȘI LAMELE , PENE ȘI SEGMENȚI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 149 9.6. PROIECTAREA ȘI CONSTR UCȚIA DISPOZITIVELOR DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU BUCȘE ELASTICE .150 9.7. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU BUCȘE ELASTICE CU PEREȚI SUBȚIRI ……… 156 9.8. PROIECTAREA ȘI CONSTR UCȚIA DISPOZITI VELOR DE ORIENTARE Ș I FIXARE CU BUCȘE EL ASTICE DE TIP BURDUF (GOFRATE ) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 159 9.9. TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU INELE ELASTICE ………………………….. …….. 160 9.10. PROIECTAREA ȘI CONSTR UCȚIA DISPOZITIVELOR DE ORIENTARE ȘI FIXA RE CU MEMBRANE PLANE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 163 CAPITOLUL 10 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 166 LOCUL ȘI ROLUL DISPO ZITIVELOR DE MANIPUL ARE AUTOMATĂ ÎN SIST EMELE FLEXIBILE DE FABRICA ȚIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 166 10.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 166 10.2. PROCESE DE FABRICAȚIE ȘI SISTEME DE FABRIC AȚIE………………………….. ………………………….. 167 CAPITOLUL 11 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 171 FUNCȚIILE ȘI STRUCTU RA DISPOZITEVELOR DE MANIPULARE AUTOMATĂ (DMA) 171 11.1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 171 11.2. DEPOZITE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 175 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 7 11.2.1. Struct uri de depozite ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 175 11.2.2. Buncăre ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 178 11.2.3. Acumulatoare (stivuitoare) ………………………….. ………………………….. ………………………… 181 11.2.4. Magazine ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 185 11.2.5. Palete ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 187 11.2.6. Containere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 189 11.3. DISPOZITIVE ȘI ELEMEN TE DE CAPTARE -EXTRAGERE ………………………….. …………………………. 190 11.4. DISPOZITIVE DE TRANSF ER ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 201 11.4.1. Dispozitive de transfer scurt (DTS) gravitaționale ………………………….. ……………………. 202 11.4.2. Dispozitive de transfer scurt cu aport de energie ………………………….. ………………………. 208 11.5. DISPOZITIVE ȘI ELEMEN TE DE ORDONARE ………………………….. ………………………….. ……………. 228 11.6. PRINCIPIILE CONSTRUCȚ IEI DISPOZITIVELOR (ELEMENTELOR ) DE ORDONARE …………………….. 231 11.6.1. Dispozitive de ordonare care lucrează după principiul selectării ………………………….. .. 231 11.6.2. Dispozitive (elemente) de ordonare cu injecție de energie ………………………….. ………….. 234 11.6.3. Dispozitive (elemente) de ordonare gravitaționale (cu modificarea orientării) …………. 237 11.6.4. Dispozitive de ordonare inteligente ………………………….. ………………………….. …………….. 243 11.7. DISPOZITIVE (ELEMENTE ) DE NUMĂRARE /DOZARE ………………………….. ………………………….. .. 243 11.8. DISPOZITIVE (ELEMENTE ) DE SEPARARE /REUNIRE ………………………….. ………………………….. …. 247 11.9. DISPOZITIVE DE MĂSURA RE ȘI CONTROL ………………………….. ………………………….. ……………… 252 11.10. DISPOZITIVE DE SORTAR E ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 265 11.11. CONVEIOARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 267 BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 273 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 8 PARTEA I NOȚIUNI GENERA LE PRIVIND DISPOZITI VELE MECANICE CAPITOLUL 1 INTRODUCERE 1.1. Definiție – locul și rolul dispozitivelor în sistemele de fabricație Dispozitivul poate fi definit ca un component auxiliar al unui sistem tehnic, constituind o unitate din punct de vedere teh nologic, constructiv și funcțional, alcătuit din elemente cel puțin în parte solide, ale căror legături le permite o mobilizare limitată și care rămân în serviciu în repaus relativ, care stabilește și menține orientarea semifabricatelor sau sculelor, putân d prelua și funcții ale mașinilor -unelte sau ale operatorului uman. În construcția de mașini sistemul tehnic este sistemul tehnologic M.D.S.P: mașină -unealtă -dispozitiv, sculă semifabricat, (piesă). Semifabricatul este elementul care suferă transformări, p reluând forme și dimensiuni, cerute în scopul utilizării lui. Scula reprezintă elementul primar, care acționează în mod nemijlocit asupra semifabricatului. Mașina -unealtă realizează forțele și mișcările necesare sculelor (sau semifabricatului). Ținând con t de formele și dimensiunile variate ale pieselor din construcția de mașini, precum și cerințele ce se impun privind respectarea acestora, caracteristicile sistemului tehnologic vor trebui mereu schimbate, adaptate la condițiile impuse de piesa de prelucra t. Această modificare a caracteristicilor și performanțelor sistemului tehnologic este foarte bine realizată de dispozitive. Se poate spune că dispozitivele constituie verigi de legătură în orice sistem tehnic, cu o parte, sau cu totalitatea elementelor c omponente. Locul dispozitivului în sistemul tehnologic elastic M.D.S.P. și legăturile cu ace sta este reprezentat în fig.1.1. Din analiza fig.1.1 care reprezintă locul dispozitivelor folosite la prelucrări pe mașini -unelte, rezultă că acestea au legături b iunivoce cu toate elementele sistemului. Din aceasta rezultă că rolul dispozitivelor în principal este de a orienta suprafețele de prelucrat ale semifabricatelor în raport cu traiectoriile tăișurilor principale ale sculelor și de a menține orientarea în t ot timpul acțiunii sculei asupra semifabricatului. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 9 Pe lângă acest principal rol a dispozitivelor, în cadrul unui proces tehnologic, folosirea unor dispozitive proiectate, construite și exploatate rațional conduce la următoarele roluri ale dispozitivelor. a) creșterea productivității muncii Studiile întreprinse de unele instituții de specialitate au arătat că în ultimii ani regimurile de așchiere au crescut foarte mult (viteza de a șchiere de 3 -5 ori și timpii de bază au fost reduși aproximativ de 3 -5 ori), în timp ce productivitatea muncii în aceiași perioadă a crescut de numai două ori. Neconcordanța dintre cele două elemente, creșterea regimului de așchiere și productivitatea munc ii, rezultă ca o consecință de reducere numai a timpilor de bază. Nu s -a dat suficientă atenție asupra fenomenelor care condiționează reducerea timpilor auxiliari. Din analiza normei de timp rezultă că în cazul diferitelor tipuri de mașini -unelte că timpul de bază variază între 22 -60%, restul de 40 – 78% reprezentând timpii consumați în special cu activități de orientare , fixare și desfacerea semifabricatelor pe și de pe mașinile -unelte și alte activități auxiliare. Dispozitivele au rolul de a reduce sau a e limina parțial acești timpi auxiliari, conducând la creșterea productivității muncii și implicit la reducerea prețului de cost al prelucrării. Acest lucru se va realiza în principal prin:  eliminarea parțială sau totală a operațiilor de trasare, care sunt operații scumpe, necesitând un volum mare de muncă înalt calificată;  reducerea timpilor necesari pentru orientarea și fixarea semifabricatelor și a sculelor așchietoare;  reducerea timpilor auxiliari prin fixarea simultană a unui semifabricat în mai multe lo curi sau a mai multor semifabricate în același dispozitiv;  suprapunerea timpilor auxiliari cu cei de mașină utilizând dispozitive multiple;  mecanizarea activităților necesare orientării, fixării și desfacerii semifabricatelor. b) mărirea preciziei de prel ucrare Acest rol al dispozitivelor trebuie dat la concepția de ansamblu a dispozitivului, de eliminare a erorilor subiective ale elementelor acestora. Dispozitivele îndeplinesc acest rol datorită următorilor factori:  orientarea suprafețelor de prelucrat fa ță de tăișul sculei se obține în mod automat. Piesa de prelucratLegătura prin interac țiunea din procesul de așchiere Legătura prin elemente de orientare și fixare DISPOZITIV MAȘINA UNEALT ĂLegătura prin elemente de orientare și fixare Legătura prin elemente de orientare și fixareSCULA AȘCHIETOARELegătura prin elemente de reglare sau ghidare Figura 1.1 – Legătura dispozitivului cu sistemul tehnologic de fabricație Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 10  sunt eliminate erorile de trasare și de verificare a orientării suprafețelor de prelucrat. Acest lucru asigură o interschimbabilitate totală a pieselor prelucrate în dispozitive, conducând la creșterea producti vității muncii la operațiile de asamblare. c) reducerea efortului fizic; prin mecanizarea și automatizarea operațiilor de fixare și desfacere a semifabricatelor:  se elimină efortul necesar verificării poziției suprafețelor de prelucrat în raport cu traiec toriile tăișurilor principale ale sculelor;  prin introducerea în cadrul dispozitivelor a unor sisteme de ridicare, rotire, blocare;  prin asigurarea condițiilor corespunzătoare de muncă, din punct de vedere al normelor de tehnica securității muncii. d) lăr girea posibilităților tehnologice ale mașinilor -unelte Existența dispozitivelor face posibilă lărgirea gamei de exploatare a mașinilor – unelte, reduce timpul de asimilare a unor produse noi în fabricație, cu cheltuieli minime de investiții, îmbunătățește pr ecizia și rigiditatea precum și randamentul unor mașini -unelte uzate moral sau fizic. Acest rol al dispozitivelor este foarte eficient în condițiile economiei de piață, nou create, când au apărut o serie de societăți comerciale mici și mijlocii, unde număr ul redus de mașini -unelte și starea lor, în majoritate cu o înaintată uzură morală, unde introducerea unor dispozitive corespunzătoare le pot aduce la parametrii tehnologici performanți. 1.2. Condiții cerute dispozitivelor Orice dispozitiv, pentru a coresp unde rolului pentru care a fost proiectat și executat trebuie să îndeplinească următoarele condiții de bază:  să fie concepute și realizate cu un grad de mecanizare sau automatizare corespunzător, pentru a asigura o creștere a productivității muncii, în rap ort cu efectuarea fără dispozitive a acelorași operații;  să fie concepute și realizate astfel încât să asigure piesei prelucrate precizia corespunzătoare condițiilor impuse prin desenul de execuție;  să fie realizate suficient de rigide, pentru a permite ap licarea unor regimuri de așchiere corespunzătoare, prevenind apariția vibrațiilor și păstrând în timp precizia prescrisă;  să contribuie la reducerea efortului fizic și la asigurarea securității muncii în timpul exploatării;  să fie comode, ușor de transport at, de depozitat și de orientat și de fixat pe mașinile -unelte;  să fie de construcție simplă, ușor de executat, întreținut și reparat, cu cheltuieli minime;  să permită scoaterea și introducerea ușoară și comodă a semifabricatelor, să permită evacuarea așch iilor și a lichidului de răcire – ungere;  să cuprindă în ansamblul lor cât mai multe elemente normalizate sau standardizate, reutilizabile la schimbarea fabricației. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 11 Analiza corectă a tuturor acestor condiții ridică, la proiectarea dispozitivelor, o seamă de probleme deosebit de importante privind alegerea soluțiilor constructive ale dispozitivelor. Aceste soluții, trebuie să răspundă deopotrivă condițiilor de calitate, de cost, de productivitate, fiabilitate, precizie, protecția muncii etc., impuse în mod d iferențiat la fiecare caz de prelucrare. Modelul sistemului structural al dispozitivului este prezentat în fig. 1. 2. 4 3 2 GO-IV EO ES EOF EF ELMU ERGS C 5 5 5 5 5 5 GO-V GO-VI SA SF GO-III M-U GO-VII DOF GO-I 1 8 GO-II 7 6 Fig. 1. 2 – Sistemul structural al dispozitivului Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 12 1.3. Clasificarea dispozitivelor Clasificarea dispozitivelor se face după urm ătoarele criterii :  destinație : după rol; după funcții (fig. 1.3 )  după gradul de specializare;  după modul de acționare;  după tipul prelucrărilor. Figura 1. 3 – Clasificare dispozitivelor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 13 După cum rezultă din schemă, dispozitivele se clasifică, în func ție de destinație, în trei mari categorii:  dispozitive de lucru – care se utilizează direct în procesul de prelucrare pe mașini -unelte;  dispozitive de asamblare – utilizate la asamblarea pieselor;  dispozitive de control – utilizate la efectuarea controlulu i pieselor prelucrate. După rolul pe care -l îndeplinesc, dispozitivele se clasifică astfel :  dispozitive de orientare și fixare a semifabricatului sau a sculei, care au rolul de a asigura acestora o poziție bine determinată față de direcțiile unor mișcări date (mișcările de generare a suprafețelor );  dispozitive de divizare, care deplasează liniar, circular sau după o traiectorie complexă semifabricatul sau scula, permițând efectuarea repetată a prelucrării în mai multe puncte, situate de regulă echidistant ;  dispozitive de manipulare, care preluând funcțiile operatorului uman, asigură realizarea automată a tuturor operațiilor de manipulare, reclamate de sistemul de producție;  dispozitive de prelucrare -care realizează singure mișcarea de generare a suprafețel or de prelucrat sau contribuie la acesta, preluând astfel funcții ale mașinii -unelte. Aceste dispozitive pot asigura și funcții de orientare și fixare a semifabricatelor sau a sculelor, După tipul prelucrării, complexitate, grad de specializare, modul de a cționare, dispozitive le se clasifică conform fig. 1.4 . Figura 1.4 – Schema de clasificare a dispozitivelor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 14 1.4. Structura dispozitivelor Structura dispozitivelor este influențată de tipul de dispozitiv și variază în limite foarte largi de la dispozitiv la dispozitiv. Cu toate acestea se întâlnesc la toate dispozitivele o serie de elemente principale comune. O structură a dispozitiv elor este prezentată în fig. 1.5 . Ținând cont de rolul dispozitivelor și condițiile cerute acestora pentru realizarea lor s unt necesare o serie de elemente cum sunt:  elemente necesare orientării semifabricatelor (EO), numite reazeme;  elemente și mecanisme necesare menținerii orientării în timpul procesului de prelucrare numite elemente de fixare (EF);  elemente și mecanisme de orientare și fixare (EOF);  elemente de legătură a dispozitivului cu mașina -unealtă (ELMU); Figura 1.5 – Schema structurii dispozitivelor  elemente de reglare, ghidare sau conducere a sculelor așchietoare, care condiționează poziția reciprocă dintre dis pozitiv și sculă (ERGS);  elemente de bază pe care sunt asamblate toate elementele și mecanismele din structură, denumit corpul dispozitivului (C);  elemente de asamblare;  elemente speciale (ES), mecanizare, automatizare, protecție. La dispozitivele rotitoar e sau deplasabile intervin și elemente sau mecanisme specifice, pentru ridicarea, rotirea, deplasarea, indexarea și blocarea elementelor. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 15 CAPITOLUL 2 ROLUL DISPOZITIVULUI DE ORIENTARE ȘI FIXA RE A SEMIFABRICATULUI ÎN SISTEME FLEXIBILE DE FABRICAȚIE În pr ezent, pe plan mondial, în întreaga economie apare fenomenul de schimbare frecventă a produselor, fenomen impus de evoluția rapidă a cercetării științifice. Acest fenomen a produs creșterea ponderii seriei producției de serie mică și medie în defavoarea pr oducției de serie mare și masă. Pentru realizarea rapidă a adaptabilității sistemului de producție la noile cerințe s -a impus realizarea unor celule și sisteme flexibile de fabricație. Pe plan mondial sunt utilizate diferite concepții privind instalațiile flexibile de producție, de la centre de prelucrare până la sistemul flexibil de fabricație cu flux de piese și scule asistate de calculator. Structura unui sistem flexibil de fabricație se compune dintr -o anumită specificație de module tipizate și dintr -un număr de părți specifice care pot fi componente cu rol funcțional sau interfețe. De exemplu în cazul unui sistem robotizat, mașinile unelte și robotul industrial reprezintă modulele tipizate, iar părțile specifice cu rol funcțional sunt reprezentate de d ispozitivul de apucare al robotului, dispozitivele de orientare și fixare a semifabricatelor pe mașinile – unelte și dispozitivele de intrare și ieșire din sistem. Panourile de concentrare a diferiților senzori introduși în sistem au rol de interfețe. Dispozitivul de orientare și fixare a semifabricatelor (DOF Sf.), ca parte componentă cu rol funcțional al sistemelor flexibile de fabricație trebuie să fie conceput, proiectat și realizat în condițiile integrării optime a funcțiilor sale de bază în ansamblul general informațional, informatic și constructiv al acestuia. În schema din figura 2.1 sunt prezentate sisteme operaționale tehnologice (SOT) clasice și anume: de prelucrare (P), de controlul pasiv (CP), de controlul activ (CA), de asamblare (A) de unde re zultă complexitatea unei asemenea abordări. La nivel de structură (SOT) este alcătuit din două componente, componenta umană (OM) și componenta tehnologică (STH), STH este alcătuit din subsistemul obiectivului procesului (OP) care poate fi: semifabricatul c e se prelucrează (S f), piesa ce se controlează (PC) sau produsul ce se realizează în procesul de asamblare (PR). Din sistemul tehnic (ST) , în funcție de tipul (SOT), face parte : mașina unealtă (MU), dispozitivul de orientare și fixare al semifabricatului (DOF Sf), scule așchietoare (SA), dispozitivul de control activ (DCA), de control pasiv (DCP), dispozitivul de asamblare (DA) și din alte componente în funcție de gradul de mecanizare și automatizare. Dacă reținem din sistemul tehnologic de prelucrare cup lele organologice care stabilesc legăturile constructiv funcționale între componentele sistemului respectiv, precum și fluxurile energetice de bază (FE), fluxul energetic al semifabricatului (FE Sf) și fluxuri ce se întâlnesc în cadrul procesului de așchier e (PA) și localizând analiza (DOF Sf), conform figurii 1.5. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 16 Figură 2.1 – Sisteme operaționale tehnologice clasice Se remarcă șapte grupe organologice componente ale sistemului structural constructiv, având funcțiile prezentate în tabelul 2.1. Tabelul 2. 1. Grupa organologică Cod Funcția în sistemul structural de dispozitive I EO Elemente și mecanisme de orientare II EOF Elemente și mecanisme de orientare și fixare III EF Elemente și mecanisme de fixare IV EPSA Elemente de poziționare (ghidare) a scule lor așchietoare V ELI(C) Elemente de legătură. Corpul dispozitivului. VI ELMU Elemente de legătură cu mașina – unealtă VII ES Elemente speciale : mecanizare, automatizare, indexare, protecția muncii. Utilizarea DOF Sf în cadrul sistemelor flexibile de fabricație impune necesitatea de mecanizare și automatizare a acestora. Pentru analiza nivelului de mecanizare și automatizare a dispozitivului de orientare și fixare se precizează principalele faze prin care trece semifabricatul în cadrul unui proces tehn ologic de prelucrare. Procesul tehnologic se consideră ca fiind alcătuit dintr -o succesiune logică de segmente de proces, iar un segment de proces fiind sistemic alcătuit din patru module de bază. În figura 2.2. se prezintă structura modulară a segmentelo r de proces tehnologic evidențiindu -se (SPT) k și cele două segmente de continuitate (SPT) k-1 și (SPT) k+1. Din (SPT) k, modulul (M 1) reprezintă modulul de intrare (IUK) cu funcția de alimentare a (STH) k, reprezentând în același timp și faza (FO 1) prin care trece semifabricatul. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 17 Figura 2.2 – Structură modulară a segmentelor de proces tehnologic Modulul (M 2) este modulul în care S f trece succesiv prin următoarele faze : (FO 2) – orientare în dispozitiv, (FO 3) – fixarea de reglare și principală în dispozitiv , (FO 41) – prelucrarea S f într-o anumită poziție, (FO 51) – schimbarea poziției S f, (FO 42) – prelucrarea S f în noua poziție, etc. Modulul (M 3) – modulul de ieșire (I ek) eliberează S f din dispozitiv (FO 8) și îl scoate din (STH) k , faza (FO 7). Modulul (M 4) este modulul de transfer (TR kk+1) realizând funcția (FO 8) trecerea Sf de la segmentul (SPT) k la (SPT) k+1. Nivelul de automatizare al unui dispozitiv se apreciază după numărul fazelor cuprinse în sistemul automat. Automatizarea completă a unui dispozitiv înca drată în ansamblul general de automatizare a ciclului de lucru al mașinii – unelte și al sistemului de transfer conduce la automatizarea complexă a STH, cu salturi importante în domeniul calității și productivității muncii. Totuși acest tip de automatizar e are un mare dezavantaj, necesitându -se reglaje specifice S f pentru totalitatea segmentelor din proces. Deci rigiditatea tehnologică este mare sau flexibilitatea tehnologică mică. În schema din figura 2.3. este prezentată caracteristica de flexibilitate a unui SOT de prelucrare din construcția de mașini (SOT – P – CM). Figura 2.3 – Caracteristica de flexibilitate a unui SOT Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 18 Pentru un grad de flexibilitate mărit din punct de vedere al S f (GF Sf) presupune un set de mărimi de intrare specificate pe schem a bloc ( x 1…x n), pentru care mașinile – unelte, sculele așchietoare și sistemele de transfer (MU – SA – TRSf) trebuie să răspundă printr -un grad corespunzător de flexibilitate (GF MU-SA-TR). Acest grad de flexibilitate este asigurat de centrele de prelucra re, celulele și sistemele flexibile de prelucrare deservite de manipulatoare și roboți industriali cu diferite nivele de inteligență artificială. Apare necesitatea asigurării și de către (DOF Sf) a unui grad de flexibilitate (GF D) corespunzător, cerință pos ibilă prin trecerea de la (DOF Sf) clasice la (DOF Sf) flexibile. Apar astfel modificări structurale deosebit de importante în SOT, prezentate în figura 2.4. Legăturile structurale sunt reprezentate cu linie continuă și cele funcționale cu linie discontinuă. În acest caz, componenta umană (OM) din (SOT) clasic devine sistemul operator (SO) în SISFLEX (sisteme flexibile), cu două componente: sistemul operator uman (SOU), cu funcții de instalare a S f în (DOF Sf) la un post de încărcare sau funcția de supravegher e. Figura 2.4 – Sisteme operaționale tehnologice automatizate Și sistemul tehnologic de prelucrare și control se modifică radical (STH), obiectul procesului devenind un sistem paletizat (SP), compus în varianta maximală din (S f), (DOF Sf), dispozitiv de mișcare (DM) și paleta P. Legăturile indicate în figura 1.5. indică succesiunea operațiilor de formare a sistemului paletizat în diferite variante. (ST) suferă și el transformări. Apare centrul de prelucrare (CP) care de regulă conține o mașină – unealtă cu comandă program, un depozit de scule așchietoare cu cod de adresare, de unde sunt manevrate de o mână mecanică (MM) și instalate în capetele de lucru de la (MUCP). Legătura dintre (CP) și (SP) este realizată de un robot industrial de Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 19 alimentare cu siste me paletizate (RIA), un robot industrial de transfer (RIT) și un robot industrial de deservire a centrului de prelucrare (RID). Figura 2.5 Acceptând concepția arhitecturală potrivit căreia un act de funcții generează structurile specifice, în figura 2.5. se prezintă aplicarea acestei concepții în cadrul (DOS f) din sistemele flexibile. Astfel au fost generate 31 de grupe organologice care formează sistemul structural al dispozitivului în SFF, sistem paletizat prezentat în figura 2.6. Figura 2.6 – Grupe o rganologice care formează sistemul structural al dispozitivului în SFF Sistemul paletizat este un ansamblu de componente bine definite realizat în conformitate cu un plan structural, cu fluxuri de materiale, energie și informații specifice, integrate în si stemul flexibil de fabricație . Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 20 În figura 2.7. a, b, c sunt redate trei variante posibile ale lucrului în sistemul de transfer. Variantele II și III acceptă ca sistem flotant sistemul paletizat (SP). Figura 2.7.a Figura 2.7.b Figura 2.7.c Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 21 În tabelu l 2.2 se prezintă problematica orientării și fixării precum și a controlului acestei orientări la diferite nivele de structură a sistemului paletizat. Tabelul 2.2 Sistemul de O și F Sistemul de C. al O și F Sf DOF Recunoaștere Sf GR – ED GR – FOF Sf + DOF DM Recunoaștere DOF Sf + DOF + DM P Recunoaștere DM Senzori de orientare rα; tβ; (x,y,z+ -) Sf + DOF + DM P MU (CP) Recunoaștere P Senzori de orientare și fixare rα; tβ; (x,y,z+ -) sr; sp Sf + DOF P Recunoaștere DOF GR – EF Sf + DOF P MU (CP) Recunoaștere P Senzori de fixare Sr; sp Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 22 CAPITOLUL 3 METODOLOGIA GENERALĂ DE CONCEPȚIE, PROIEC TARE Ș I EXECUȚIE A DISPOZITI VELOR 3.1. Introducere Privind dispozitivele ca o parte componentă a sistemului tehnologic elastic M.D.P.S., se constată că diversitatea mașinilor, a pieselor și a sculelor, precum și varietatea acționărilor folosite, au condus la necesitatea și existența unei mari diversități de dispozitive, de la cele mai simple până la ansambluri de mare complexitate, mecanizate sau automatizate. Mulțimea tipurilor de dispozitive, în diverse variante constructive, realizate evident în variante discutabile și fără stăpânirea unor baze teoretice de proiectare sau fără respectarea unor principii clare de proiectare au frânat multă vr eme abordarea aspectelor de fond ale proiectării dispozitivelor. Potrivit unor metode vechi, bazate pe rutina proiectantului, dispozitivele se proiectează fără efectuarea unor calcule ale erorilor de orientare, ale forțelor de fixare, ai parametrilor funcț ionali, ceea ce face ca de multe ori acestea să nu -și realizeze rolul funcțional privind asigurarea preciziei, sau se obțin dispozitive subdimensionate sau supradimensionate, ceea ce mărește gabaritul și prețul de cost al acestora. În ultima perioadă, proi ectarea și realizarea dispozitivelor trece printr -o radicală transformare. Problemele care se pun la proiectarea și realizarea dispozitivelor, privind precizia obținută la orientarea semifabricatelor (a sculelor), la stabilirea poziției punctului (punctel or) de aplicație, direcția, sensul și mărimea forțelor de fixare, la alegerea mecanismelor optime de acționare etc., precum și preocupările privind realizarea pe baze științifice, a celor mai avantajoase soluții const ructive ale dispozitivelor, demonstreaz ă tendințe în continuă creștere de formare a unei noi baze în proiectarea dispozitivelor. Toate aceste activități metodice trebuie să conducă la o soluție optimă de dispozitiv, prin aceasta înțelegând soluția care are eficacitatea tehnică și economică maxi mă posibilă, în condiții reale impuse. Calitatea unui dispozitiv depinde de metoda de concepție, dar în egală măsură și de cunoștințele teoretice, de experiența în domeniu, de spiritul analitic și creativ al proiectantului. Un bun proiectant de dispozitiv e trebuie să posede o matrice clară și completă a soluțiilor tehnice (“schemele morfologice specifice”) în limbajul metodelor analitice de creativitate tehnică, care pot realiza funcțiile dispozitivelor, să posede cunoștințe teoretice și practice în tehnol ogia prelucrării, să aibă o bună informare pe teren, privind condițiile în care vor lucra dispozitivele, să fie informat la zi cu realizările în domeniul dispozitivelor etc. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 23 3.2. Algoritmul de proiectare a dispozitivelor Practica de proiectare a dispozitiv elor poate fi concepută în două situații distincte, și anume:  dispozitive reprezentând un produs al societății comerciale, produs în serie și destinat desfacerii – în acest caz, dispozitivele având în general caracter universal, vor fi concepute, proiectat e și omologate de serviciile concepție, care vor urmări obținerea originalității și performanțe care să asigure cererea pieț ei de desfacere în condiții corespunzătoare de rentabilitate.  dispozitive având caracter special sau specializat – face parte din echipamentul tehnologic al societății comerciale; în acest caz concepția și proiectarea revin serviciilor tehnologice, iar execuția având caracter de unicat, revine sculăriilor. Obiectivele principale ale concepției sunt legate de siguranța funcțională a soluțiilor adoptate, precizia și productivitatea prelucrării pentru care este destinat dispozitivul, tehnologicitatea, costul, termenul de execuție, etc. În acest caz originalitatea soluțiilor nu reprezintă un scop în sine, preferându – se utilizarea unor sol uții tehnice, parțiale sau chiar globale, verificate, concretizate în elemente, subansamble și ansambluri tipizate care au funcționalitate și performanțe tehnologice sigure. Analogia – extrapolarea, generalizarea prin folosirea și combinarea soluțiilor tehnice cunoscute reprezintă metoda de creație care se recomandă în primul rând la concepția echipamentului tehnologic special. În practică, calitatea unui proiect se apreciază și după ponderea elementelor tipizate pe care le conține. În cazul cel mai general , etapele ce se necesită a fi respectate la concepția și proiectarea unui dispozitiv sunt prezentate în fig. 3.1., care reprezintă o variantă a unei secvențe a metodologiei SEFA [B1] (stadii, etape, faze, activități), completată cu elemente de ingineria va lorii [2], prelucrate în mod corespunzător pentru obținerea unei operativități sporite în activitatea reală de proiectare. De la caz la caz, ordinea etapelor poate fi schimbată iar parte din ele pot fi suprimate. În practica curentă de concepție și proiec tare a dispozitivelor speciale, documentația tehnică este rareori însoțită de partea scrisă sau breviar de calcul; de obicei ea este concretizată în desenele de ansamblu și detaliu ale pieselor netipizate, acestea sintetizând rezultatele parcurgerii de cel e mai multe ori mintal , al etapelor menționate în schemă. Temele de proiectare ale dispozitivelor rezultă din procesul tehnologic, respectiv din planurile de operații în care se găsesc și majoritatea datelor inițiale. Ele pot fi formulate și separat, în c are caz se indică semifabricatul de prelucrat, suprafețele de prelucrat, mașina -unealtă, programul de fabricație, tipul acționării, etc. Analiza temei de proiectare are drept scop înțelegerea condițiilor impuse dispozitivelor și stabilirea în ansamblu a po sibilităților de realizare a acestora (precizie, productivitate, termene etc.). În acest caz proiectantul studiază și își însușește procesul tehnologic de prelucrare a piesei, se pune de acord cu constructorul și cu tehnologul, propunând eventuale modifică ri a formei piesei, moduri de cotare, toleranțe, tehnologie, etc. Datele inițiale se referă la :  desenele piesei finite și ale semifabricatului; materialul acestuia, starea (recopt, normalizat, etc.). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 24  proprietăți fizico -mecanice, dimensiuni, toleranțe, etc .; itinerarul tehnologic; planurile de operații din care să rezulte parametrii regimului de așchiere, timpii de bază, auxiliari, tipul sculelor, verificatoarelor, mașina – unealtă, secția; programul anual de fabricație etc. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 25 Fig. 3.1 – Etapele concepției, p roiectării și construcției dispozitivelor Studiul tehnico -economic și stabilirea soluției de ansamblu cuprinde : analiza pe baza programului anual de fabricație, perspectivele de producție în viitor (serie unică, repetabilă), tipul fabricației (individuală , serie mică, mijlocie, mare), timpul de pregătire al fabricației, ponderea timpilor ajutători, precizia de prelucrare impusă, frecvența fixărilor, etc., după care proiectantul decide :  validarea temei de proiectare propusă de tehnolog; sau modificarea ei;  numărul pieselor care se vor prelucra simultan;  tipul dispozitivului: special (serie mare), specializat (tehnologie de grup), universal normal (unicat, serie mică), sau reglabil (serie mijlocie) și de asemenea posibilitatea folosirii directe sau prin adău gare și completare a dispozitivelor, accesoriilor mașinilor -unelte, sau alte dispozitive existente (obținându -se economii de timp, de materiale, de energie);  gradul de mobilitate : fix, mobil, cu divizare liniară, unghiulară, etc.;  tipul mecanismului de ac ționare a fixării;  În capitolele următoare se prezintă modul de abordare a principalelor etape de proiectare a dispozitivelor. 3.3 Analiza economică a utilizării dispozitivelor Analiza economică a dispozitivelor se face de regulă la dispozitivele de complexitate mai ridicată, când există mai multe soluții conturate, sau când un dispozitiv universal sau special trebuie înlocuit cu altul, precum și la pregătirea unei fabricații noi. Analiza economică a dispozitivelor poate fi făcută în două modur i: a) -prin verificarea condiției de rentabilitate și calc ulul economiilor anuale rezultate în urma introducerii dispozitivelor b) -prin determinarea lotului optim de produse pentru mai multe variante de dispozitive care pot realiza aceași operație de fab ricație. a. Analiza economică prin verificarea condiției de rentabilitate Condiția de rentabilitate a introducerii unui dispozitiv poate fi exprimată prin relația : DQ NaE (3.1) iar economiile anuale se pot calcula cu relația : D a Q NaE E  (3.2) în care: E=eficacitate a economică (economia lei/buc.) ; Na=programu l anual de fabricație (buc./an) ; QD=cheltuieli anuale (lei/an ) – ocazionat de introducerea și exploatarea dispozitivelor considerate; Na=reprezintă una d in datele initiale de proiectare dată in tema de proiectare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 26 Eficiența econom ică se poate calcula cu relația :             2 22 2 2 1 11 1 1 01,01 EDCS N EDCS NR ET T (3.3) în care: R=reprezintă regia secției de fabricație în care se va utiliza dispozitivul ; NT1 și N T2 = normele de timp pentru operație, înainte și d upă introducerea dispozitivelor ; S1 și S 2 = retribuțiile tarifare orare ale muncitorilor, înaine și d upă introducerea dispozitivelor ; C1 și C 2 = costurile mașinii -unelte, înainte și dupa echipare cu dispozitiv ; D1 și D 2 = duratele normate în ore ale mașinii unelte pâna la amortizare ; E1 și E 2 = costurile energiei consumate (după puterile instilate); La calculul normelor de timp N T1 și N T2, se ia în considerare pe lângă reducerea timpilor de bază ca urmare a intensificăr ii regimurilor de așchiere, a prelucrării simultane a mai multor piese, și reducerea timpilor auxiliari pentru fixarea și defixarea pieselor , pentru com enzile manuale, pentru măsuratori și reglări la dimensiune, etc., aceștia fiind afectați substanțial d e dispozitive. Trebuie să se țină cont de retribuțiile tarifare orare S 1 și S 2, care se diferențiază și anume, cu cât dispozitivul este mai bun, cu atât S 2 scade în raport cu S1, întrucât ele realizează în mod automat anumite faze care reclamă muncă mai calificată. Cheltuielile Q D ocazionate de introducerea și exploatarea dispozitivelor constau în cheltuieli de proiectare, execu ție, întreț inere, exploatare și amortizare. Ele se exprimă prin relația:  D E A P D C K K K Q  (3.4) în care: KP= 0,1…0, 5-reprezintă coeficien tul cheltuielilor de proiectare ; KA= 1/D ex-reprez intă coeficientul de amortizare ; Dex= durata estimată de exploatare a dispozitivelor măsurată în ani ; Dex= 1 an –pentru dispozitive simple ; Dex= 2 ani -pentru dispozitive d e complexitate medie ; Dex= 5 ani – pentru dispo zitive de complexitate ridicată ; KE= coeficient de exploatare ; KE 0,005 -0,3 CD= costul dispozitivului Costul dispozitivului poate fi determinat pe bază de deviz antecalculat, postcalculat, asimilări d e prețuri de la dispozitive asemănatoare, a preț urilor de catalog. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 27 Costul dispozitivului se poate calcula și aproxima cu relația : CD= r rcn (3.5) în care: rn = total de repere ale dispozitivului (din tabelul de compon ență al desenului de ansamblu) ; rc = costul mediu al unui reper component; Costul mediu al unui reper component poate fi determinat static, pe baza costurilor postcalculate ale unor dispozitive asemănătoare, sau prin adoptarea unor valori aproximative. X-lei/reper pentru dispozitive simple ; 1,30X -lei/reper pentru di spozitive de complexitate medie ; 2X-lei/reper pentru dispo zitive de complexitate ridicată ; Analiza economică prezentată are avantajul că eficacitatea economică rezu ltă direct în lei/an, după ce obligă proiectantul la un studiu valoric, al tuturor elemenelor de ordin tehnic, organizatoric și economic ale dispozitivelor introduse. b.Analiza economică prin determinarea lotului optim de produse Determinarea eficienței economice s e va face cu urmatoarea formulă :  j Tj i Ti ji SNSNRE   1001, (lei/an) (3.6) unde : R -reprezintă regia secției de fabricație în care se va utiliza dispozitivul ; NTi și N Tj – timpi normați în cele doua variante comparate (ore) ; Si și S j – retribuțiile tarifare orare în cele dou a variante comparate (lei/buc.) ; Determinarea lotului critic de piese, pentru care variantele comparate au aceeași eficiență eco nomică, se determină cu relația : jij i crEC CN ji ,, (buc/an) (3.7) în care: Ei,j = este eficiența economică determinată cu relația ( 3.6); Ci și C j –se determină cu relația : D e exp i C KDKC    1 (lei/an) (3.8) și sunt cheltuielile anulate pentru dispozitiv, unde : Kp=0,1…0,5 -reprezintă coeficien tul cheltuielilor de proiect are; KE=coefi cient de exploatare(=0,005…0,3) ; Dex=durata de amortizare a dispozitivului, conform celor prezentate anterior; Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 28 Pentru dispozitivele universale K P=0 deoarece costul proiectării dispozitivelor universale se includ în costul dispozitivului C D exprimat de relația ( 3.5). Norma de timp se determină cu relația : 0ttttNtNd a b Ppi T  (3.9) unde : tpi=timp de pregătire – încheiere ; tb=timp de bază ; ta=timp auxiliar necesar fixării și defixării semifabricatului în dispozitiv, timp de reglare, măsurare, etc. td=timp de dese rvire tehnică și organizatorică ; t0=timp de o dihnă și necesități fiziologice ; Np=numărul de piese din lot ; Concluzii Se vor trage concluzii necesare cu privire la modul de proiectare a dispozitivelor, astfel încât să se asi gure prin introducerea unui dispozitiv nou o creștere a productivității muncii și o sporire a eficienței economice. Figura 3.2 Reprezentare grafică a variația eficienței economice (E) În figura 3.2 se prezintă grafic variația eficienței economic e (E) în funcție de numărul de piese ( NP), în variantele comparate (i) și (j). La un număr de piese egal NxNcr  Ei (3.11) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 29 CAPITOLUL 4 PRINCIPII DE O RIENTARE A SEMIFABRI CATELOR (OBIECTELOR) ÎN DISPOZITIVE 4.1. Orientarea și bazele de orientare Pentru a prelucra un semifabricat acesta poate fi instalat direct pe masa mașinii -unelte, sau în dispozitiv, într -o anumită orientare univoc determinată față de direcția de deplasare a sculei de prelucrare. În acest fel scula poate fi reglată la cotă fie după trasaj, fie după elementele de reglare ale dispozitivelor, astfel încât, teoretic, toate semifabricatele (obiectele) fixate în dispozitiv vor avea suprafețe le prelucrate la aceleași dimensiuni, sau pe aceleași suprafețe. Operația prin care i se stabilește semifabricatului o poziție bine determinată în dispozitiv, față de direcțiile unor mișcări date ale sculei impuse de cerințele procesului de generare a supr afețelor de prelucrat, poartă denumirea de orientare. Reglarea dispozitivului pe mașina -unealtă, sau pe un sistem de transport, într – o poziție univocă în raport cu scula, în conformitate cu condițiile impuse procesului de prelucrare, poartă denumirea de po ziționare. Cele două faze orientarea și poziționarea determină situarea semifabricatului (obiectului) la un anumit moment. Orientarea se compune din mai multe faze distincte, care în funcție de geometria semifabricatului și cerințele procesului de preluc rare, pot fi: așezări, ghidări, sprijiniri, centrări, poziționări unghiulare. Elementele geometrice ale semifabricatului (obiectului) față de care se determină poziția suprafețelor ce urmează a fi generate poartă denumirea de baze. Având în vedere funcțion alitatea unora dintre acestea, sau contribuția lor la realizarea orientării, se disting următoarele categorii de baze: a) Baze de cotare sau de măsurare , reprezentate prin plane, drepte sau puncte față de care se determină poziția suprafețelor ce urmează a fi prelucrate. Astfel la prelucrarea găurii de diametru d, în semifabricatul din fig.4.1, suprafețele A și B reprezintă baze de cotare. Aceste baze pot fi reale (fig.4.1 a), sau imaginare (fig.4.1 b), unde baza de cotare este axa de simetrie a unei găuri exi stente în semifabricat; b) Baze de orientare – formate din suprafețe, muchii sau puncte după care se face orientarea semifabricatului în dispozitiv, pornind direct sau indirect de la condițiile funcționale. Aceste baze pot coincide total sau parțial cu cele de cotare sau pot fi complet distincte. Astfel, dacă pentru orientarea semifabricatului din fig.4.1 a se folosesc ca baze de orientare suprafețele A și B, în vederea prelucrării găurii de diametru d, bazele de cotare coincid cu bazele de orientare. Un caz particular de suprapunere a bazelor de cotare cu cele de orientare îl reprezintă semifabricatele la care poziția suprafeței de generat este dată față de un element geometric imaginar (fig. 4.1 b). Pentru orientare, în acest caz trebuie să se folosească su prafețele reale E, ale găurii prelucrate anterior, a cărui axă de simetrie este bază de cotare a găurii de Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 30 prelucrat; deci baza de orientare fiind imaginară este materializată prin suprafețe reale, dispuse simetric în raport cu baza teoretică considerată. Alegând pentru orientare suprafețele D și B, avem o coincidență parțială a celor două tipuri de baze, iar dacă alegem suprafețele C și D pentru orientare, bazele de cotare și orientare sunt complet distincte. Dacă bazele de orientare se suprapun peste ce le de cotare, ele se numesc baze principale și prin intermediul lor se asigură precizia maximă de orientare; când sunt altele decât cele de cotare, ele se numesc baze secundare, iar folosirea lor introduce erori de orientare. Elementele de dispozitiv care vin în contact cu baze de orientare, anulând grade de libertate poartă denumirea de reazeme principale. Figura 4.1 – Schemă pentru definirea bazelor c) baze auxiliare – nu participă la orientarea semifabricatului, nefiind legate funcțional prin cote de acestea; bazele auxiliare leagă grade de libertate determinate de închiderea circuitului forțelor de fixare a semifabricatului, de preluare a forțelor de inerție, de eliminare a vibrațiilor etc. Elementele de dispozitiv care vin în contact cu aceste baze se numesc reazeme auxiliare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 31 4.2. Natura geometrică a elementelor care determină bazele de orientare Cu toate că există o varietate foarte mare de forme și dimensiuni a semifabricatelor care se prelucrează în dispozitive, se constată că în procesul de orientare rolul bazelor reale îl dețin, de regulă elementele geometrice de tip suprafață și mai rar elementele geometrice de tip linie sau punct. În procesul de orientare interesează raportul dintre dimensiunile suprafețelor de orientare, raport care define ște sub aspect dimensional două categorii de suprafețe: suprafețe lungi și suprafețe scurte. În figura 4.2 sunt prezentate tipurile de elemente geometrice care definesc bazele de orientare, clasificate după formă și dimensiuni. Figura 4.2 – Clasificarea elementelor geometrice ale bazelor de orientare 4.3. Orientarea semifabricatelor pe principalele tipuri de baze Prin orientarea semifabricatelor în dispozitiv se realizează preluarea totală sau parțială a gradelor de libertate ale acestora, cu scopul de a le asigura o poziție bine determinată în vederea prelucrării sau verificării. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 32 4.3.1 Orientarea semifabricatelor pe suprafețe plane Orice corp în spațiul tridimensional dispune de șase grade de libertate, care raportate la sistemul de axe se reduc la trei t ranslații de -a lungul axelor și trei rotații în jurul axelor (figura 4.3). Pentru a asigura o poziție univocă a semifabricatului față de acest sistem de coordonate, care reprezintă și sistemul axelor de coordonate ale mașinilor – unelte este necesar să -i anulăm semifabricatului șase grade de libertate. Prin așezarea semifabricatului pe planul xoy se anulează acestuia trei grade de libertate și anume: o translație T z și două rotații R x, Ry, figura 4.4.a. Suprafața care asigură preluarea a trei grade de libe rtate se numește bază de așezare. Dacă semifabricatul vine în contact cu planul xoz , fig.4.4.b, se preiau încă două grade de libertate și anume: o translație T y și o rotație R z. Suprafața care asigură preluarea a două grade de libertate se numește bază de ghidare. Prin contactul semifabricatului cu planul yoz, fig.4.4.c, se preia acestuia ultimul grad de libertate și anume translația T x. Această suprafață se numește bază de sprijin sau rezemare. Alăturând toate planele de referință ale sistemului și orientând semifabricatul simultan pe ele se obține o poziție univocă a acestuia în spațiu. La orientarea în dispozitive însă contactul dintre semifabricat și dispozitiv nu se face pe plane perfecte ci pe suprafețele r eale ale semifabricatului și dispozitivului. care, prezentând abateri de la planeitate, pot determina așezarea incorectă a semifabricatului. Figura 4.4. – Stabilirea bazelor de orientare Figura 4.3 – Situarea unui corp în spațiu Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 33 Din acest motiv contactul dintre semifabricat și dispozitiv este b ine să se facă practic pe zone mici, teoretic considerate puncte. În cazurile considerate este suficient pentru determinarea bazei de așezare trei zone de contact pentru a determina un plan, două zone de contact pentru a determina baza de ghidare, adică o dreaptă și o zonă de contact pentru a determina baza de sprijin. Elementele dispozitivului care materializează aceste zone de contact se numesc reazeme (de așezare, de ghidare, d e sprijin), figura 4.5: Numărul punctelor (reazemelor) pe care semifabricat este orientat în dispozitiv nu este obligatoriu să fie numai trei pentru așezare, două pentru ghidare și unul pentru sprijin. În cazul pieselor rigide orientarea se poate face pe mai multe zone sau chiar pe suprafețe întinse dacă acestea sunt îngrijit prelucrate. Practica a demonstrat că orientarea în dispozitiv a semifabricatelor depinde de mai mulți factori legați în primul rând de condițiile impuse suprafețelor de generat (de pr elucrat), rigiditatea semifabricatului, calitatea prelucrării bazelor acestuia și de poziția punctului de aplicare a forței de așchiere și de fixare în raport cu poziția reazemelor. Bazele de orientare a semifabricatului se simbolizează în schemele de orientare ținând cont de tipul suprafeței de orientare, numărul gradelor de libertate anulate, tipul elementului de orientare (reazemului). Astfel pentru suprafețe plane: suprafețele sunt simbolizate prin segmente de dreaptă ( ). Pe aceste segmente se vor de sena cerculețe pline în număr egal cu numărul gradelor de libertate anulate, complectate cu tipul reazemului. De exemplu: ( ) bază de așezare; (  ) bază de ghidare; (  ) bază de sprijin (de rezemare). Ținând cont de condițiile impuse suprafețel or de generat se pot obține scheme de orientare complete (toate gradele de libertate anulate) sau cu orientări simplificate (nu toate gradele de libertate sunt anulate). Aceste scheme de orientare sunt prezentate în tabelul 4.1. a – Orientarea completă – se obține atunci când în procesul de orientare se impune anularea totală a gradelor de libertate ale semifabricatului, ca urmare a condițiilor liniare și unghiulare impuse suprafețelor de prelucrat. De exemplu pentru prelucrarea suprafețelor hașurate la semifabricatul din tab. 4.2.a, se necesită realizarea cotelor a, b, c, determinate de trei mărimi liniare. Modul de preluare al gradelor de libertate este prezentat în tabelul alăturat. Numărul planelor pe care se face orientarea este egal cu numărul cond ițiilor impuse prelucrării. b – Orientarea simplificată – se obține atunci când în procesul de orientare nu se necesită anularea tuturor gradelor de libertate ale semifabricatului. Figura 4.5 – Materializarea bazelor de orientare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 34 La prelucrarea suprafețelor plane ale semifabricatului din tab.4.2.b, determinate de două mărimi liniare a și b, sunt necesare anularea numai a cinci grade de libertate, iar la semifabricatul din tab.4.2.c, unde se impune o singură mărime liniară a, se elimină trei grade de libertate, necesare și suficiente pentru realizarea pr elucrării în condițiile impuse. Tabelul 4.1. Orientări corecte pe suprafețe plane Tipul orientării Schema orientării Tabel centralizator Orientări complete Cond. Grade anulate Modul de anulate a(Ta) Rx Ry Tz așezare pe planul xoy b(Tb) Rz Ty ghidare pe planul xoz c(Tc) Tx sprijin pe planul yoz Total 6 gr. Orientări simplificate ( 1 grad de libertate) Cond. Grade anulate Modul de anulate a(Ta) Rx Ry Tz așezare pe lanul xoy b(Tb) Rz Ty ghidare pe planul xoz Total 5 gr. Orientări simplificate ( 3 grade de libertate) Total 3 gr. Cond. Grade anulate Modul de anulate a(Ta) Rx Ry Tz așezare pe planul xoy Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 35 4.3.2 Orientar ea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice Semifabricatele (obiectele) cilindrice pot fi prevăzute cu suprafețe exterioare sau interioare, fiecare la rândul său putând fi lungi sau scurte. Orientarea lor diferă în fiecare caz în parte. Orientarea semifabr icatelor pe suprafețe exterioare cilindrice lungi Întocmai ca și semifabricatele cu suprafețe plane, semifabricatele cilindrice dispun în sistemul de axe triortogonal de șase grade de libertate, reduse la trei translații în lungul axelor și trei rotații în jurul acestora. Pentru asigurarea unei poziții bine determinate a semifabricatului se necesită eliminarea acestor grade de libertate. Pentru eliminarea acestor grade de libertate se procedează astfel: se leagă semifabricatul de planul xoy (fig.4.6), cont actul se face după o dreaptă, adică o generatoare, determinată de două puncte teoretice de reazem, ceea ce conduce la anularea a două grade de libertate și anume: o translație în lungul axei oz (T z) și o rotație în jurul axei oy (R y). Suprafața xoy devine bază de ghidare. Legând semifabricatul de planul xoz, contactul se face tot după o dreaptă generatoare, anulându -se alte două grade de liberta te și nume: o translație de -a lungul axei oy (T y) și o rotație în jurul axei oz (R z). Suprafața xoz devine bază de ghidare, iar împreună cele două suprafețe formează o bază dublă de ghidare. Materializarea bazei duble dispozitiv ghidare este realizată în construcția dispozitivelor din elemente de tipul prismelor. Prin legarea semifabricatului de planul yoz se anulează acestuia un grad de libertate, adică translația în lungul axei ox(T x), suprafața yoz devenind bază de sprijin. Pentru anularea ultimului grad de libertate, rotația în jurul axei ox, se ia un punct de sprijin, determinat de un alezaj sau un canal de pană prelucrat anterior în care se introduce un bolț sau o pană. Preluarea totală sau parțială a gradelor de libertate este dictată de condiții le impuse suprafețelor de prelucrat. În funcție de aceasta se face și clasificarea orientărilor. În tab. 4.2 sunt prezentate câteva tipuri de orientări, în funcție de condițiile impuse și modul de anulare al gradelor de libertate. Pentru prelucrarea supraf eței plane determinate de cotele axb și poziția unghiulară , față de canalul de pană (tab. 4.2.a) se necesită anularea tuturor gradelor de libertate. În fig.4.7 se prezintă modul de orientare completă a acestui semifabricat pe o prismă. Figura 4.6 – Stabilirea bazelor de orientare pe suprafețe cilindrice exterioare lungi Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 36 Tabelul 4.2 – Orientări pe suprafețe cilindrice exterioare lungi Tipul orientării Schema orientării Tabel centralizator Completa Simplificata ( 1 grad de libertate) Simplificata ( 2 grade de libertate) Pentru prelucrarea canalului de pană determina t de cotele axb sunt necesare anularea a cinci grade de libertate, rămânând o rotație R x, care nu influențează condițiile impuse. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 37 Pentru prelucrarea canalului de pană determinat de cota a (tab. 4.2.c), pe toată lungimea semifabricatului, este necesară preluarea numai a patru grade de libertate, rămânând o rotație R x și o translație T x care nu influențează condițiile impuse. Orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice scurte În construcția de mașini se în tâlnesc foarte multe tipuri de semifabricate cu suprafețe cilindrice exterioare scurte, de forma inelelor, segmenților, flanșe, etc., la care se necesită prelucrarea diferitelor suprafețe exterioare sau interioare. Orientarea acestor semifabricate este prezentată în fig. 4.8. Prin legarea semifabricatelor de planul xoy, contactul se realizează după o dreaptă scurtă, teoretic un punct, anulând un grad de libertate T z. Prin legarea de planul xoz se anulează translația T y. Suprafața cilindrică scurtă orie ntată pe două plane care se intersectează reprezintă o bază dublă de sprijin. Elementele dispozitivului care materializează cele două plane sunt prismele înguste. Orientarea semifabricatelor cilindrice scurte pe prisme este cuplată, de regulă, cu orientare a pe suprafețe plane. Astfel, prin legarea semifabricatului de planul yoz, contactul se realizează pe o suprafață plană, anulându -se trei grade de libertate și anume: T x, Ry, Rz. Planul yoz devine bază de așezare. Acest plan este materializat în dispoziti v de către un perete frontal (fig. 4.9). Figura 4.8 – Orientarea pe prismă îngustă Figura 4.9 – Orientarea pe prismă îngustă Prismele realizează orientarea semifabricatelor numai într -un singur plan, corespunzător planului bisector al acestora. Orientarea acestor semifabricate se poate face și după două plane perpendiculare, utilizând bucșe de ghidare, lungi sau scurte, rigide sau elastice (fig.4.10) sau utilizând un sistem de prisme autocentrante (fig.4.11). Figura 4.7 – Orientarea completă pe prismă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 38 Figura 4.10 – Orientarea semifabric atelor în bucși rigide: a. – scurte; b. – lungi Figura 4.11 – Orientarea în sisteme autocentrante Orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice interioare În construcția de mașini se întâlnesc foarte des semifabricate prevăzute cu suprafe țe cilindrice interioare lungi sau scurte, de tipul bucșelor, inelelor, șaibelor, segmenților, volanți, roți dințate, etc., la care se necesită prelucrarea diferitelor suprafețe exterioare. În acest caz este necesară orientarea lor pe bazele (suprafețele) cilindrice interioare. Elementele de reazem care servesc la orientarea pe suprafețe cilindrice interioare sunt bolțurile și dornurile, care pot fi rigide sau elastice. În principiu, orientarea pe suprafețe cilindrice interioare, lungi sau scurte, pe dornu ri și bolțuri, păstrează aceleași caracteristici ca și orientarea în bucșe a suprafețelor cilindrice exterioare, asigurând orientarea după două plane perpendiculare. Suprafețele cilindrice lungi devin baze duble de centrare, preluând patru grade de libert ate, iar cele scurte devin baze simple de centrare, preluând două grade de libertate. Orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice interioare se asociază, de regulă, cu orientarea pe suprafețe plane. Se obțin în acest caz următoarele moduri de orien tare: Orientarea pe suprafață cilindrică interioară și o suprafață plană perpendiculară pe aceasta Acest mod de orientare se impune atunci când se limitează suprafața de prelucrat (fig. 4.12.a). În acest caz orientarea se face pe un dorn rigid (fig. 4.12. b), care devine bază dublă de centrare pentru suprafața cilindrică și bază de sprijin prin gulerul acestuia, preluând în total cinci grade de libertate. Această orientare pe suprafața cilindrică interioară se realizează cu joc. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 39 Figura 4.12 – Scheme pentr u orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice interioare lungi Se poate realiza orientarea fără joc, utilizând un dorn elastic (fig. 4.12.c). La orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice scurte și o suprafață plană perpendiculară pe ace asta se obține schema din fig. 4.13. Gulerul dornului scurt devine bază de așezare. Orientarea pe două suprafețe cilindrice interioare cu axe paralele și o suprafață plană perpendiculară pe acestea La prelucrarea semifabricatului din fig. 4.14 trebuie respectate cotele a, b, c. Elementele de referință față de care trebuie să se facă orientarea sunt: planul 1 planul 2, ce trece prin axele celor două alezaje și axa de simetrie 3, a alezajul ui D 1. Elementele de reazem care asigură această orientare sunt: două bolțuri, din care unul frezat, care asigură rezemarea iar împreună determină planul 2 ce anulează rotirea. Figura 4.13 – Orientarea semifabricatelor pe dornuri rigide scurte Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 40 Fig. 4.14 – Schemă de orientare pe două suprafețe cilindrice și o suprafață plană Gulerele bolțurilor determină planul 1, devenind baza de așezare. Frezarea unuia din bolțuri se datorează faptului că atât distanța dintre axele alezajelor cât și cea dintre axele bolțurilor este executată în câmpuri de toleranță (fig. 4.15), care conduc la posibilitatea intersectării contururilor acestora. Rezultă din schemă necesitatea realizării unei secțiuni eliptice pentru unul din bolțuri. Această formă a bolțului este netehnologică, motiv pentru care s -a înlocuit cu alte forme tehnologice, u șor de realizat pe mașinile -unelte uzuale. Figura 4.15 – Schemă de evitare a interferenței Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 41 În fig.4.16.a, b, c, sunt prezentate câteva forme de bolțuri frezate. Figura 4.16 – Forma secțiunii bolțurilor frezate Lățimea frezării (b) care cuprinde supra fața cilindrică a bolțului se calculează în funcție de precizia de execuție a semifabricatului și a dispozitivului. Calculul se face pe baza schemei din fig.4.17. Figura 4.17 – Schemă pentru calculul lățimii retezate la bolțuri Se aproximează lungimea arcului EB, ca egal cu lungimea coardei EB. Din triunghiul O 2CB rezultă: OC OB BCD J 2b 222 22 2 2 min 2 min2 2      (4.1) Din triunghiul O 2CA rezultă: OC OA ACD 2b 222 22 2 2 min2 2     2 (4.2) Egalând expresiile (4.1) și (4.2) rezultă: D J 2b 2D 2b 222 min 2 min2 2 2 min2 2         (4.3) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 42 2 2 2 min 22 2 min 2 min 2 min 22 min 2 2 2b 2b 2D2b 2J 2J D 2D                (4.4) neglijând termenii cu valori mici și reducând termenii asemenea rezultă: D J 2b 22 min 2 min sau bD J2 min 2 min  (4.5) unde:  = T p + T d – J1 min (numit joc de compensație) (4.6) J1 min = D 1 min – d1 max (4.7) Valoarea lățimii b expri mată de relația (4.5) are sens numai pentru valorile pozitive ale lui , adică atunci când:  = T p + T d – J1 min > 0 (4.8) respectiv: T p + T d > j1 min (4.9) Calculul lățimii b se face, de regulă, atunci când jocul dintre bolțul frezat și alezajul semifabri catului este impus de o anumită valoare limită a unghiului de rotire a semifabricatului în dispozitiv. În caz contrar, bolțurile se adoptă normalizate, iar jocul minim se calculează cu relația : jb D2 min 2 min (4.10) Orientarea pe două suprafețe pl ane, perpendiculare și pe o suprafață cilindrică interioară, paralelă cu una din acestea. Figura 4.18 – Schemă de orientare pe suprafețe plane și cilindrice interioare Dacă la semifabricatul din fig. 4.19 se execută operația de frezare la cota a și găuri re la cotele b, c, semifabricatul se așează pe planul 1 (obținând cota c), pe planul 2 (obținând cota a), iar pentru realizarea cotei b (simetrie față de axa alezajului Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 43 prelucrat) acesta se poziționează în raport cu planul de referință 3, ce conține axa găurii, folosind un bolț frezat. Calculul cotei b a bolțului frezat se face cu relația: bD Jmin min 1  (4.11) în care: 1 = T p + T D (4.12) 4.3.3. Orientarea semifabricatelor pe suprafețe conice Suprafețele conice care servesc la orientarea semifabri catelor în dispozitive se împart la fel ca și cele cilindrice în suprafețe exterioare și interioare, care la rândul lor pot fi lungi sau scurte. Schema de orientare se aseamănă cu cea a suprafețelor cilindrice, cu deosebire că împănarea pe suprafețele coni ce determină anularea unui grad de libertate în plus. Figura 4.19 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice exterioare lungi Figura 4.20 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice lungi și suprafață plană În figu ra 4.19 este prezentată orientarea pe suprafețe conice exterioare lungi, utilizând o bucșă conică fixă. Sunt preluate semifabricatului cinci grade de libertate și anume: trei translații și două rotații. În fig. 4.20 se utilizează o bucșă conică mobilă, caz în care suprafața conică devine bază dublă de centrare, iar suprafața frontală a gulerului devine bază de sprijin. În figurile 4.21, 4.22 sunt prezentate schemele de orientare pe suprafețe conice exterioare scurte – utilizând o bucșă conică fixă (fig. 4.2 1), caz în care suprafața conică determină o bază de centrare și de sprijin, preluând trei grade de libertate și anume: trei translații, – și o bucșă conică mobilă (fig. 4.22), caz în care suprafața conică determină o bază de centrare, iar gulerul o bază d e așezare, preluând în total cinci grade de libertate și anume: trei translații și două rotații. În figurile 4.23, 4.24 sunt prezentate schemele de orientare pe suprafețe conice interioare lungi. Elementele de dispozitiv utilizate pentru aceste orientări s unt dornurile conice lungi fixe sau mobile. Suprafețele conice interioare devenind baze duble de centrare și bază de sprijin (fig. 4.23) sau numai bază dublă de centrare (fig. 4.24), când suprafața frontală devine bază de sprijin. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 44 Figura 4.21 – Schem ă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice exterioare scurte Figura 4.22 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice scurte și suprafață plană Figura 4.23 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice inte rioare lungi Figura 4.24 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice interioare lungi și suprafață plană În figurile 4.25 și 4.26 sunt prezentate schemele de orientare pe suprafețe conice interioare scurte. Elementele de dispozitiv utili zate pentru aceste orientări sunt dornurile conice scurte fixe sau mobile. Figura 4.25 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice interioare scurte Figura 4.26 – Schemă de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice interioare scurte și suprafață plană Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 45 Un mod specific de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice interioare scurte este orientarea pe vârfuri de centrare, utilizată frecvent la operații de strunjire și rectificare cilindrică. În fig. 4.27 se prezintă schema d e orientare între vârfuri utilizând vârfuri conice fixe iar în fig.4.28 schema utilizând vârf conic mobil. Elementele de dispozitiv care materializează aceste baze de orientare sunt vârfurile de centrare fixe și rotative, vârfurile de centrare și antrenar e. Figura 4.27 – Schema de orientare pe vârfuri conice de centrare fixe În acest caz de orientare rămâne liber un grad de libertate (rotirea în jurul axei) necesar desfășurării procesului de așchiere. Figura 4.28 – Schema de orientare a semifabricatel or pe vârfuri conice mobile 4.3.4. Orientarea semifabricatelor pe suprafețe sferice exterioare și interioare Semifabricatele sferice pot fi orientate în dispozitive pe suprafețe exterioare sau interioare. Pentru orientarea unui semifabricat sferic, acesta este sprijinit simultan pe cele trei plane de referință, având câte un punct de contact cu fiecare. Fiecare plan de referință devine o bază de sprijin și anulează câte un grad de libertate și anume translațiile în lungul axelor (fig. 4.29). Rezultă că sup rafața sferică orientată pe un sistem de trei plane constituie o bază triplă de sprijin. În practică orientarea semifabricatelor se face mai rar pe suprafețe plane, f recvent sunt utilizate suprafețele cilindrice sau conice interioare. În fig. 4.30. a, b, s e prezintă modul de orientare a semifabricatelor sferice utilizând o bucșă cilindrică fixă. Bucșa cilindrică poate să aibă diametrul interior mai mare decât diametrul semifabricatului (fig.4.31.a) caz în care suprafața sferică constituie bază de centrare, sau diametrul mai mic decât diametrul semifabricatului (fig.4.31.b), caz în care suprafața sferică devine bază de centrare și bază de sprijin. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 46 a) b) Figura 4.29 – Orientarea semifabricatelor sferice Figura 4.30 – Orientarea pe suprafețe sferice în bucșe cilindrice rigide În fig. 4.31 se prezintă modul de orientare a semifabricatelor sferice într -o bucșă cilindrică cu element elastic. Suprafața sferică devine bază de centrare. Figura 4.31 – Orientarea în bucșă cilindrică mobilă În fig. 4.32 supr afața sferică a semifabricatului așezată într -o bucșă conică rigidă devine bază de centrare și bază de sprijin, anulând trei grade de libertate. În fig. 4.33 suprafața sferică așezată într -o bucșă conică cu element elastic devine bază de centrare, iar ele mentul fix va determina baza de sprijin. Pentru orientarea suprafețelor sferice exterioare se mai pot utiliza și reazeme cu suprafață sferică interioară (fig. 4.34) având diametrul egal cu cel al semifabricatului. Suprafața sferică devine în acest caz bază de centrare și bază de sprijin, preluând trei grade de libertate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 47 Figura 4.32 – Orientarea în bucșă conică rigidă Figura 4.33 – Orientarea în bucșă conică mobilă Figura 4.34 – Orientarea în calotă sferică Pentru orientarea semifabricatelor pe sup rafețe sferice interioare se utilizează dornuri cu suprafață sferică convexă. În fig.4.35 diametrul semifabricatului este egal cu diametrul dornului, anulând trei grade de libertate. Această orientare este greu de realizat practic. În fig.4.36 diametrul d ornului este mai mare decât diametrul semifabricatului, anulând tot trei grade de libertate. Pentru a asigura o bună stabilitate a semifabricatului, suprafața sferică se va folosi ca bază de centrare, iar o suprafață plană a acestuia ca bază de așezare. Acest lucru se obține utilizând un bolț sferic mobil (fig.4.37). Figura 4.35 – Orientarea suprafețelor sferice interioare (cazul 1) Figura 4.36 – Orientarea suprafețelor sferice interioare (cazul 2) Figura 4.37 – Orientarea pe bolțuri sferice mobil e În afara posibilităților arătate, suprafețele sferice exterioare mai pot fi orientate și în mecanisme autocentrante cu fălci sau conuri, anulându -se astfel unul sau, respectiv trei grade de libertate. Toate reazemele utilizate la orientarea semifabric atelor pe suprafețe sferice sunt nestandardizate, ele construindu -se în funcție de dimensiunile semifabricatelor. 4.4. Simbolizarea orientării semifabricatelor în dispozitive În tabelul 4.3 sunt prezentate modurile de simbolizare ale bazelor de orientare pe diferite tipuri de suprafețe, precum și numărul și natura gradelor de libertate anulate prin folosirea lor și elementele de dispozitiv utilizate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 48 Tabelul 4.3 – Scheme de simbolizare a orientării semifabricatelor în dispozitive Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 1. Orientarea pe o suprafață plană, folosind reazeme fixe Cepuri de reazem plăcuțe de reazem 3 2R + 1T bază de așezare 2 1R + 1T bază de ghidare 1 1T bază de sprijin 2. Orientarea pe o suprafață plană folosind reazeme fixe și un reazem autoregla. Cepuri de reazem. Plăcuțe de reazem. Un reazem autoreglabil dublu. 3 2R + 1T bază de așezare 2 1R + 1T bază de ghidare 3. Orientare pe o suprafață plană folosind un rea – zem autoreglabil Reazem autoreglabil dublu 1 1T bază de sprijin 4. Orientare pe o suprafață plană folosind reazeme reglabile Reazeme reglabile (cu șurub -piuliță șurub -pană ) 3 2R + 1T bază de așezare 2 1R + 1T bază de ghidare 1 1T bază de sprijin 5. Orientarea pe o suprafață plană folosind un rea – zem autoreglabil Reazem autoreglabil triplu 1 1T bază de sprijin 6. Orientare pe o suprafață plană folosind reazem mobil Plăcuțe de reazem, cep de reazem mobil 1 1T bază de sprijin 7. Rezemare auxili – ară pe o suprafa – ță plană folosind reazem auxiliar fix Plăcuțe de reazem, cep de reazem 1 1T bază auxiliară de sprijin 8. Rezemare sup – limentară pe o suprafață plană folos ind reazem suplimentar Reazem suplimentar cu autoașezare – – – Reazem suplimentar cu așezare ulterioară cu blocare – – – Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 49 Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 Reazem supli – mentar cu așezare ulterioară cu melc șurub – piuliță – – – 9. Orientare pe două suprafețe plane lungi,cu joc funcțional folo – sind reazeme fixe Ghidaj lateral scurt. Pană scurtă 2 1R + 2T bază de ghidare 10. Orientare pe două suprafețe plane, fără joc funcțional, folo – sind reazeme mobile cu depla – sare simultană pe aceași direcție Mecanism de centrare cu fălci 2 1R + 1T bază de ghidare 11. Orientare pe trei suprafețe plane lungi, cu joc func – țional folosind re – azeme fixe Ghidaj lung cu așezare 5 3R + 2T Bază de așezar e și ghidare 12. Orientare pe trei suprafețe plane, fără joc funcțio – nal, folosind rea – zeme fixe și auto – centrante Reazeme fixe și mecanism de centrare 5 3R + 2T Bază de așezar e și ghidare 13. Orientare pe mai multe suprafețe plane lungi cu joc funcțional for – mând un contur închis Dorn poligonal lung fix 5 3R + 2T Bază de așezar e și ghidare 14. Orientare pe o suprafață cilind – rică lungă, exte – rioară cu joc funcțional folo – sind reazeme fixe cu contur închis Bucșă lungă fixă Bolț lung fix 4 2R + 2T Bază de așezar e și centrare 15. Orientare pe o suprafață cilindri – că exterioară lun – gă folosind rea – zem fix cu co ntur deschis Prismă normală (sau lungă fixă) 4 2R + 2T Bază dublă de ghidare 16. Orientare pe o suprafață cilind – rică exterioară sau interioară lungă, fără joc funcțional, folo – sind reazeme mobile simultan pe trei direcții sau pe contur Mecanism autocen trant cu bucșă elastică cu fălci, cu bucșă cu pereți subțiri cu inele elastice etc. 4 2R + 2T Bază de așezar e și centrare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 50 Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 17. Orientare pe o suprafață cilind – rică exterioară lungă, fără joc funcțional folo – sind reazeme mobile pe o sin – gură direcție Mecanis m autocentrat cu prisme normale 4 2R + 2T Bază de așezar e și centrare 18. Orientarea pe suprafețe cilindri – ce scurte, exteri – oare sau interioa – re, cu joc funcțio – nal, folosind rea – zeme fixe cu con – tur închis Bucșă scurtă fixă Bolț cilindric scurt 2 2T Bază de centrare 19. Orientare pe suprafețe interio – are scurte, cu joc funcțional, folo – sind reazem fix cu contur închis Bolț cilindric scurt mobil 2 2T Bază de centrare 20. Orientare pe o suprafață cilind – rică exterioară scurtă folosind reazem fix cu contur de schis Prismă scurtă fixă 2 2T bază dublă de sprijin 21. Orientare pe o suprafață cilind – rică exterioară scurtă folosind reazem mobil cu contur deschis Prismă scurtă mobilă 1 1T bază de sprijin 22. Orientare pe o suprafeță cilindri – că interioară scurtă, cu joc funcțional și de compensare, fo – losind reazem fix cu contur închis Bolț scurt fix frezat 1 1R sau 1T bază de sprijin 23. Orientare pe o suprafeță cilindri – că interioară scurtă, cu joc funcțional și de compensare, fo – losind reazem mobil cu contur închis Bolț scurt mobil frezat 1 1R sau 1T bază de sprijin 24. Orientare pe o suprafeță cilindri – că ext. sau int., scurtă, fără joc funcțional folo – sind reazeme mobile simultan pe trei direcții sau pe contur Mecanism autocentrant cu fălci, cu pârghii, cu inele elastice etc. 2 2T bază de centrare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 51 Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 25. Orientare pe o suprafeță cilindri – că ext. scurtă, fără joc funcțional folosind reazeme mobile pe o sin – gură direcție Mecanism autocentrat cu prisme scurte 2 2T bază de centrare 26. Orientare pe suprafețe conice exterioare sau in – terioare lungi, fără joc funcțional folosind reazeme fixe Bucșă conică fixă lungă con exterior fix lung 5 2R + 3T Bază dublă de centrare și bază de sprijin 27. Orientare pe suprafețe conice exterioare sau in – terioare lungi, fără joc func țional folosind reazeme mobile Bucșă conică lungă mobilă con exterior lung mobil 4 2R + 2T Bază dublă de centrare 28. Orientare pe suprafețe conice ext.sau int.scurte, fără joc funcțional folosind reazeme fixe Bucșă conică scurtă fixă con exterior scurt fix 3 3T bază de centrare și sprijin 29. Orientare pe suprafețe conice exterioare sau in – terioare scurte, fără joc funcțional folosind reazeme mobile Bucșă conică scurtă mobilă con exterior scurt fix 2 2T Bază de centrare 30. Orientare pe un contur circular exterior sau inte – rior fără joc func – țional folosind re – azeme fixe Bucșă conică scurtă fixă con exterior scurt fix 3 3T bază de centrare și sprijin 31. Orientarea pe un contur circular exterior sau inte – rior fără joc func – țional folosind reazeme mo bile Bucșă conică scurtă mobilă con exterior scurt mobil 2 2T bază de centrare 32. Orientarea pe un contur circular interior, cu joc de compensare, folosind reazem fix Con exterior frezat fix 2 2T sau 1T + 1R bază dublă de sprijin 33. Orientarea pe un contur circular interior, cu joc de compensare, folosind reazem mobil Con exterior frezat mobil 1 1T sau 1R bază de sprijin Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 52 Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 34. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, fără joc funcțional, folosind reazem conic fix Bucșă conică fixă 3 3T bază de centrare și sprijin 35. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, fără joc funcțional, folosind reazem conic mobil Bucșă conică mobilă 2 2T bază de centrare 36. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, fără joc funcțional, fo – losind reazem cilind ric fix Inel cilindric fix cu Rine  Rsferă 3 3T bază de centrare și sprijin 37. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, fără joc funcțional, folosind reazem cilindric mobil Inel cilindric mobil cu Rine  Rsferă 2 2T Bază de centrare 38. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, cu joc funcțional, folosind reazem cilindric interior Inel cilindric fix cu Rine  Rsferă 2 2T Bază de centrare 39. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, cu joc funcțional, folosind reazem sferic interior Reazem c u suprafață sferică interioară, fix 3 3T bază de centrare și sprijin 40. Orientare pe o suprafață sferică exterioară, fără joc funcțional, folosind reazeme mobile simultan pe aceeași direcție Mecanism de centrare cu fălci 1 1T bază de sprijin Mecan ism autocentrant cu conuri interioare 3 3T bază de centrare și sprijin Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 53 Nr. crt. Denumirea orientării Simbolizarea convențională Elem. de dispozitive definite de simbol Nr. grd. de libertate anulate Natura gradelor anulate Tipul bazei 0 1 2 3 4 5 6 41. Orientare pe o suprafață sferică interioară, fără joc funcțional, fo – losind reazem sferic exterior fix Reazem fix cu suprafață sferică exterioară cu Rreazem  Rsferă 3 3T bază de centrare și sprijin 42. Orientare pe o suprafață sferică interioară, fără joc funcțional, folosind reazem sferic exterior mobil Reazem mobil cu suprafață sferică exterioară Rreazem  Rsferă 2 2T bază de centrare 43. Orientare pe o suprafață sferică interioar ă, cu joc funcțional, folo – sind reazem sferic fix Reazem fix cu suprafață sferică exterioară 3 3T bază de centrare și sprijin 44. Orientare pe o suprafețe cilndri – ce canelate interi – oare sau exterio – are lungi, cu joc funcțional, cu centrare pe diametrul e xt., int. sau pe caneluri Ax canelat lung Bucșă canelată lungă 5 3R + 2T bază dublă de centrare și bază de sprijin 45. Orientare pe o suprafețe cilndrice canelate interioare sau exterioare scurte, cu joc funcțional, cu centrare pe dia-metrul ext., int. s au pe caneluri Ax canelat scurt Bucșă canelată scurtă 3 1R + 2T bază de centrare și sprijin 46. Orientare pe suprafețe conice canelate interioare sau exterioare lungi, fără joc funcțional Ax conic canelat lung Bucșă conică canelată lungă 6 3R + 3T bază dublă de centrare și bază dublă de sprijin 47. Orientare pe suprafețe conice canelate interioare sau exterioare lungi, fără joc funcțional Ax conic canelat scurt Bucșă conică canelată scurtă 4 1R + 3T bază de centrare și bază dublă de sprijin Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 54 CAPIT OLUL 5 TIPURI DE ELEMENTE D E ORIENTARE A SEMIFA BRICATELOR Elementele de orientare materializează bazele de orientare ale semifabricatelor (obiectelor) în dispozitive. Ele se numesc reazeme. Reazemele, indiferent de forma geometrică a suprafețelor pe care l e determină se împart în trei categorii: reazeme principale, auxiliare și suplimentare. Reazemele principale asigură orientarea semifabricatelor (obiectelor) în dispozitive, anulând grade de libertate conform condițiilor impuse. Condiții impuse reazemelor:  suprafețele care vin în contact cu semifabricatul, trebuie să fie rezistente la uzură, rigide, deoarece prin ele se închid în corpul dispozitivului, atât forțele de fixare cât și cele de așchiere. Reazemele se execută din oțeluri rezistente la uzură, trat ate termic. Prin aceasta, precizia dimensională și de formă poate fi menținută în timp, mărind durabilitatea dispozitivelor:  montarea și demontarea trebuie să se facă ușor și rapid, iar în cazul dispozitivelor pentru tehnologii de grup, să fie ușor reglabi le;  să fie de construcție normalizată, pentru a ușura întreținerea și repararea lor în cazul uzării. 5.1. Reazeme principale pentru suprafețe plane În funcție de forma constructivă, reazemele principale pentru suprafețe plane pot fi de mai multe tipuri: f ixe, reglabile și autoreglabile. 5.1.1. Reazeme fixe Reazemele fixe pot fi de forma: cepuri, plăcuțe și mese de reazem. a. Cepurile de orientare: Cepurile de orientare(reazeme) sunt foarte des utilizate la orientarea suprafețelor plane, brute sau prelucra te de dimensiuni relativ mici. Suprafața de reazem a cepurilor poate fi: sferică, plană sau zimțată. Cepurile cu suprafața de reazem sferică fig. 5.1, sunt utilizate pentru orientarea semifabricatelor pe suprafețe neprelucrate, sau prelucrate brut. În timp ul prelucrării în zonele de contact apar presiuni foarte mari, care pot duce la deteriorarea suprafeței semifabricatului. Apariția acestor deformații împiedică deplasarea semifabricatului pe reazeme în timpul prelucrării permițând adoptarea unor regimuri de așchiere mai intense, fără a fi necesară majorarea în aceiași măsură a forțelor de fixare. Cepurile cu cap plan, fig. 5.2. sunt utilizate la orientarea semifabricatelor pe suprafețe prelucrate. Presiunile specifice de contact sunt mai mici în acest caz, deformațiile de contact ale suprafețelor de orientare sunt reduse. Construcția acestor cepuri este reglementată de STAS 8768 -80. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 55 Figura 5.1 – Cep sferic Figura 5.2 – Cep plat Cepurile cu cap zimțat, fig. 5.3. au suprafața de contact zimțată, și se utilizează la orientarea suprafețelor neprelucrate sau prelucrate brut. Contactul cu semifabricatul se realizează în mai multe puncte, astfel presiunea specifică de contact este relativ redusă și nu deteriorează suprafața semifabricatului. Utilizarea lor este mai redusă, datorită prelucrării mai dificile, precum și a acumulării de așchii în canalele suprafeței active. Din această ultimă cauză aceste reazeme se plasează de regulă pe pereții laterali sau superiori ai dispozitivelor. Aceste cepuri nu sunt standardizate și se recomandă de regulă la semifabricatele grele. Tabelul 5.1 – Dimensiunile cepurilor Cota Interval de dimensiuni minime Toleranță D 6 – 40 – H 4 – 50 h6 sau +0,3 +0,2 d 4 – 25 n6 L 10 – 80 – d1 4 – 25 H7 În tabelul 5.1. sunt prezentate domeniile de dimensiuni la aceste elemente de orientare. Materialele utilizate la execuția cepurilor sunt:  pentru cepuri cu D < 12 mm se utilizează OSC 8 STAS 1700 -80, călit-revenit la 55 -60 HRC;  pentru cepuri cu D > 12 mm se utilizează OLC 15 STAS 880 -80, cementat pe adâncimea de 0,8 -1,2 [mm] și călit -revenit la 55 -60 HRC. Figura 5.3 – Cep zimțat Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 56 Cepurile se montează prin presare, fie direct în corpul dispozitivului, fie prin intermediul unor bucșe de uzură, atunci când se necesită schimbarea frecventă a lor (fig. 5.4. a, b). Pentru o schimbare ușoară, găurile se execută de regulă străpunse în corpul dispozitivului. Dacă nu este posibil acest lucru, pentru o schimbare ușoară se practică o suprafață frezată la baza capului cepului fig. 5.5. ia r pentru dimensiunile cozii > 12 mm, se frezează și aceasta. Pentru a asigura precizia poziționării cepurilor la asamblare, suprafețele de asamblare a corpului dispozitivului sunt mai ridicate (suprafețe numite bosaje),permițând rectificarea acestora. Suprafețele active ale cepurilor se pot rectifica fie cu cepurile montate, atunci când este permis accesul discului abraziv, caz în care precizia dispozitivului este mai bună, fie cu cepurile nemontate. Pentru rectificare se lasă un adaos de +0,3; +0,2 mm la cota H. a) b) Figura 5.4 – Moduri de asamblare: a) montarea directă a cepurilor; b) montarea prin bucși de uzură Figura 5.5 – Montarea în găuri inundate În vederea reducerii consumului de materiale, în urma uzurii se recomandă recondiționarea ce purilor prin sudare și readucerea lor la forma și dimensiunilor inițiale. b. Plăcuțe de orientare: Aceste elemente având suprafața activă mai mare decât a cepurilor se utilizează la orientarea semifabricatelor pe suprafețe plane prelucrate de dimensiuni mari, precum și a semifabricatelor grele, cu baze înguste. În fig. 5.6. sunt prezentate trei tipuri de plăcuțe de orientare. În fig. 5.6. a, se reprezintă o plăcuță de orientare la care planul de fixare coincide cu baza de orientare. În zona șuruburilor de fixare pot pătrunde așchii, care înrăutățește precizia orientării. Se recomandă pe pereții laterali sau superiori ai dispozitivelor, când așchiile nu sunt reținute. Acest tip de plăcuță de orientare este reglementat de STAS 8769 – 80. Plăcuța din fig. 5.6. b are planul de fixare sub baza de orientare, dar axa găurilor de fixare este excentrică față de axa de simetrie a plăcuței. Acest lucru produce o rotire a plăcuței la montarea pe corpul dispozitivului înrăutățind precizia acestuia. În fig. 5.6. c, es te prezentată o plăcuță de orientare conform STAS 8745 – 80, la care pe suprafața activă s -au practicat o serie de canale la 45o, cu adâncimea de 2-3 mm, în care sunt executate găurile de fixare. În acest fel planul de fixare este sub Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 57 baza de orientare, ia r așchiile care pătrund în zona capetelor șuruburilor de asamblare nu afectează orientarea semifabricatelor. a) b) c) Figura 5.6 – Plăcuțe de orientare: a) lisă; b) lisă excentric; c) canelată Materialele utilizate pentru confecționare: OLC 15 STA S 880 -80, cementat pe adâncimea de 0,8 – 1,2 mm și călit la 55 – 60 HRC. Suprafața activă a plăcuțelor se rectifică cu acestea montate când este permis accesul discului abraziv caz în care precizia dispozitivului este mai bună, sau nemontate când precizia dispozitivului este mai scăzută datorită erorilor de asamblare. Pentru rectificare se asigură un adaos de prelucrare la cota H de +0,3 – +0,2 mm. Gama dimensiunilor este prezentată în tabelul 5.2. Tabelul 5.2 – Dimensiunile plăcuțelor de orientare Cota Interval de dimensiuni Toleranță H 6,3 – 25 h6 sau +0,3 +0,7 B 10 – 40 STAS L 25 – 250 STAS d1 4,5 – 14 H13 c. Mese de orientare (fig. 5.7.): Sunt elemente de orientare de dimensiuni relativ mari, prevăzute pe suprafața activă cu o serie de canale, în scopul așezării cât mai corecte a semifabricatelor. Se utilizează în cazul orientării semifabricatelor cu rigiditate scăzută și baza de așezare a acestora îngrijit prelucrată. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 58 Figura 5.7 – Masă de orientare 5.1.2. Reazeme principale reglabile Aceste reaz eme sunt utilizate în cazul orientării semifabricatelor cu abateri mari la dimensiuni, sau în cazul aplicării tehnologiilor de grup, când apare frecvent necesitatea reglării înălțimii reazemelor în funcție de dimensiunile semifabricatelor. În aceste situa ții, reazemele fixe se înlocuiesc parțial sau total cu reazeme reglabile. Reazemele reglabile pot fi: cu cep și cu plăcuță. Reazeme principale reglabile cu cep În fig. 5.8. sunt prezentate câteva tipuri de reazeme reglabile cu cep. În general, acționarea a cestora se face cu ajutorul mecanismelor șurub – piuliță. În fig. 5.8. a, b, c, reglarea reazemelor se poate face prin înșurubare sau deșurubare cepurilor (1) în bucșele filetate (3), asigurate cu șuruburile (5). Blocarea în poziția reglată se face cu aju torul piulițelor (2). În fig. 5.8. d, este prezentată un reazem reglabil sub forma unui cric. Pe șurubul de reazem (2), fixat în corpul dispozitivului (3), se înșurubează piulița tip ciupercă cu mâner (1), pe care se sprijină semifabricatul. Figura 5.8 – Reazeme principale reglabile cu cep Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 59 O astfel de construcție se recomandă atunci când între semifabricat si corpul dispozitivului exista un spațiu suficient pentru manevrarea mânerului (1). În fig. 5.8. e și f, cepurile (1) se reglează cu piulițele (2). Ș uruburile (3) introduse în canalele longitudinale ale cepurilor împiedică rotirea acestora , obligându -le să se deplaseze numai pe direcție verticală. În fig. 5.8.e, piulița de acționare (2), este înglobată în corpul dispozitivului. În fig. 5.8.f, piulița de acționare (2) este reținută pe corpul dispozitivului de către semirondelele (5) și șuruburile (6). Construcția reazemelor reglabile nu este standardizată. Standardele 8880 -80 și 8883 -80 reglementează doar construcția cepurilor de reazem. Reazeme prin cipale reglabile cu plăcuță Sunt utilizate atunci când reazemul trebuie să prezinte o suprafață activă relativ mare. Două tipuri de reazeme reglabile cu plăcuță sunt prezentate în fig. 5.9. Plăcuța de reazem (2) (fig.5.9.a) este reținută pe corpul dispozi tivului (4) de șurubul (3), fiind ghidată într -un canal executat în corpul dispozitivului (secțiunea A – A). Aceasta se poate ridica sau coborâ prin acționarea șurubului (1). a) b) Fig. 5.9 – Reazeme principale reglabile cu plăcuță Plăcuța de rea zem (2) din fig. 5.9. b, este acționată cu ajutorul piuliței (3) înșurubată pe capătul prezonului 1. Coborârea plăcuței este asigurată de arcul elicoidal 5. Domeniile de reglare al acestor reazeme este restrâns, deoarece unghiul de înclinare nu trebuie să depășească 11o, pentru a nu încărca șuruburile cu eforturi axiale prea mari. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 60 5.1.3. Reazeme principale autoreglabile Reazemele principale autoreglabile sunt utilizate pentru orientarea semifabricatelor pe suprafețe care prezintă abateri mari de la forma g eometrică, de la poziția relativă sau abateri dimensionale. Aceste reazeme pot înlocui parțial reazemele fixe, atunci când sunt folosite pe baze de așezare sau ghidare, sau total când sunt folosite pe baze de sprijin. Reazemele autoreglabile vin în contact cu semifabricatul în două sau trei puncte înlocuind în ambele cazuri câte un singur reazem fix. În figura 5.10 se prezintă orientarea a două semifabricate de formă stelată. În figura 5.10.a semifabricatul având un multiplu de trei brațe stelate echidistan te poate fi așezat fără dificultăți pe trei reazeme fixe. Semifabricatul din figura 5.10.b având patru brațe, nu permite plasarea convenabilă a celor trei reazeme fixe determinante, ale bazei de așezare, motiv pentru care unul din reazemele fixe se va înl ocui cu un reazem autoreglabil. Acesta susținând semi -fabricatul pe două brațe, înlocuiește prin oscilare reazemul fix care ar fi trebuit să se găsească teoretic pe axa de simetrie y -y. Aceasta reprezintă un mod de utilizare a reazemelor autoreglabile pe baze de așezare. Figura 5.10 – Cazuri de utilizare a reazemelor autoreglabile pe baza de așezare În figura 5.11 se prezintă cazul de utilizare a reazemelor autoreglabile pe o bază de ghidare. Dacă semifabricatul din figura 5.11.a se poate ghida corect p e cele două reazeme fixe A, pentru semifabricatul din figura 5.11.b acest lucru nu este posibil deoarece unul dintre reazemele fixe ar trebui să vină în contact cu semifabricatul în două puncte situate în plane diferite, datorită abaterilor dimensionale. Reazemul fix superior a fost înlocuit cu un reazem autoreglabil oscilant (1), care prin oscilare vine în contact cu semifabricatul în două puncte diferite, indiferent de abaterea dimensională a acestuia. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 61 Figura 5.11 – Cazuri de utilizare a reazemelor aut oreglabile pe baza de ghidare În figura 5.12 se prezintă necesitatea înlocuirii unui reazem fix cu un reazem autoreglabil pe o bază de sprijin. Figura 5.12 – Cazuri de utilizare a reazemelor autoreglabile pe baza de sprijin Figura 5.13 – Reazem autore glabil tip pană disc În figura 5.12, a reazemul fix (A) asigură o sprijinire (rezemare) bună pentru semifabricatul de tip arbore plin, în schimb pentru bucșa sau arborele tubular din figura 5.12, b sunt necesare trei puncte de sprijin , care să poată osc ila în jurul unui punct fix, pentru a compensa abaterile de la perpendicularitate ale suprafeței frontale. În acest scop reazemul fix (A), a fost înlocuit cu un reazem autoreglabil (1), sub forma unei calote sferice, care se poate autoașeza (autoregla) în raport cu poziția suprafeței frontale a semifabricatului. În figurile: 5.13 -5.19, sunt redate câteva tipuri constructive de reazeme autoreglabile la care contactul cu semifabricatul se face în două puncte. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 62 Reazemul din figura 5.13 este construit sub forma unei pene disc 2, reținută într-un canal practicat în corpul dispozitivului 1, de către bolțul 3, introdus într -o gaură alungită practicată în reazemul 2. În figura 5.14 elementele de reazem verticale 2 se sprijină pe fețele înclinate la 450 ale unui plun jer orizontal 3, prin a cărui deplasare se asigură autoașezarea reazemelor pentru a veni în contact cu semifabricatul . Figura 5.14 – Reazem autoreglabil tip pană -plunegere În figura 5.15 este prezentat un reazem auto -reglabil cu două plunjere vertica le 1 și o pârghie oscilantă 2. În acest caz efortul preluat de reazem nu este transmis bolțului articulației, ci prin pârghia 2 se transmite direct corpului dispozitivului. Reazemele verticale sunt ghidate de bucșele 5 șii limitate în deplasarea verticală de plăcuțele 4. În figura 5.16 cele două plungere verticale 1 și 2, sunt ghidate în bucșele de ghidare 3 și 4 si se sprijină pe pârghia oscilantă 5, articulată pe bolțul 6. Bucșele 7 și 8 introduse presat pe plungere și cu joc pe bucșele de ghidare au rol de protecție a suprafețelor de ghidare a reazemelor verticale împotriva pătrunderii impurităților. Arcul lamelor 9 ajută la menținerea echilibrului pârghiei în repaus. Acest reazem prezintă dezavantajul că efortul preluat de la semifabricat se transmite b olțului 6. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 63 Fig. 5.15 – Reazem autoreglabil cu pârghie și plungere Figura 5.16 – Reazem autoreglabil cu pârghie oscilantă și plungere Figura 5.17 – Reazem autoreglabil tip calotă sferică În figurile 5.17, 5.18, și 5.19 sunt prezentate trei tipu ri constructive de reazeme autoreglabile la care contactul cu semifabricatul se face în trei puncte, înlocuind un reazem fix. Reazemul autoreglabil triplu din figura 5.17 este de tip calotă sferică format din corpul 1, calota sferică 3, șurubul de reținer e 2 al calotei sferice . Pentru a evita blocarea reazemului în timpul funcționării cota h se recomandă să îndeplinească condiția: R h32 . Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 64 Figura 5.18 – Reazem autoreglabil tip calotă sferică și plungere Figura 5.19 – Reazem autoreglabi l cu bile role și plungere O altă construcție de reazem autoreglabil triplu este prezentată în figura 5.18. Semifabricatul prevăzut cu alezaj, este introdus pe bolțul (7) și este sprijinit frontal pe trei elemente de reazem (4), susținute de calota sferi că, autoreglabilă (3). Arcurile elicoidale (5) servesc la restabilirea poziției de echilibru a reazemului. Bucșele filetate (6) asigură ghidarea plunjerelor (4) și susținerea arcurilor (5). Cele două semicorpuri (1) și (2) ale reazemului sunt asamblate p rin șuruburi. Reazemul triplu din fig. 5.19 este format din plunjerele verticale (1), care sunt acționate prin intermediul bilei (2), a plunjerelor orizontale (7) și a bilelor intermediare (3) pentru a veni în contact corect cu semifabricatul. Arcurile eli coidale (4) asigură echilibrarea reazemului iar șurubul (5) limitează cursa de lucru. 5.2. Reazeme principale pentru suprafețe curbe Pentru orientarea semifabricatelor pe suprafețe curbe, cilindrice sau conice (exterioare sau interioare) în vederea preluc rărilor mecanice, operațiilor de asamblare și control, se utilizează elemente de construcție corespunzătoare. Aceste reazeme sunt de tipul prismelor, bucșelor și bolțurilor. Acestea sunt folosite ca reazeme principale , în vederea eliminării gradelor de l ibertate, ele eliminând două -trei, sau patru grade de libertate. 5.2.1 Prisme de orientare Prismele de orientare sunt elemente folosite pentru orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice exterioare. Suprafețele active ale prismelor sunt formate din două plane înclinate sub un unghi , care are valorile cele mai utilizate de 600, 900, 1200. Prismele elimină două sau patru grade de libertate. Deci înlocuiește două baze de sprijin sau două baze de ghidare. Dacă lungimea fețelor de lucru ale prismelor e ste mică, prisma se numește îngustă și ea constituie bază dublă de spijin figura 5.20. Prismele cu lungimea fețelor de lucru mare se numesc prisme lungi și ele constituie bază dublă de ghidare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 65 În figura 5.21 este reprezentată o prismă normală care elimină patru grade de libertate (două translații și două rotații). Prismele au practicat un canal care degajează vârful celor două fețe permițând o rectificare corectă a fețelor de orientare. Muchiile sun t teșite, permițând o deplasare ușoară a semifabricatului în lungul prismei și o curățire comodă de așchii fără pericol de accidentare. Prismele înguste pot fi construite monobloc cu placa de bază , figura 5.20 b, ceea ce asigură o precizie de orientare ma i bună, dar necesită un volum mai mare de manoperă și un consum mare de material, sau pot fi construite detașabil, fiind fixate pe placa de bază cu șuruburi, figura 5.20 a. Prismele înguste pot fi utilizate pentru orientarea semifabricatelor scurte, sau s emifabricatelor lungi, când se utilizează prisme înguste duble. Dacă semifabricatele sunt în trepte, prismele sunt inegale. Construcția și dimensiunile prismelor sunt reglementate de STAS 8881 -82. Figura 5.21 – Prismă normală În figura 5.21 se prezint ă construcția unei prisme standardizate, cu elementele caracteristice, fixarea prin găuri de trecere, sau filetate, iar în figura 5.22, se prezintă o prismă cu fixare laterală. Fig. 5.20 – Prisme înguste: a) detașabile; b) monobloc Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 66 Figura 5.22 – Prismă îngustă cu fixare laterală Figura 5.23 – Reazem regla bil cu prismă Dacă prismele fac parte din dispozitive utilizate în tehnologia de grup, acestea se asamblează pe suporți mobili devenind reazeme reglabile cu prisme (fig. 5.23). Există situații când pentru orientarea semifabricatelor sunt necesare prisme mobile. În figura 5.24 a, b sunt prezentate două tipuri de prisme mobile, utilizate în construcția dispozitivelor. Materialul utilizat pentru executarea prismelor cu dimensiuni mici este OSC 8 STAS 1700 -80, călit și revenit la HRC 56 -60, iar pentru prisme mari OLC 15 STAS 880-80, cementat pe adâncimea de 0,8 -1,2 mm și călit la 56 -60 HRC. Fețele active ale prismelor se rectifică. Rectificarea se poate face fie cu prismele montate pe corpul dispozitivului, atunci când este permis accesul discului abraziv, c az în care precizia de orientare este mai bună, fie cu prismele nemontate când precizia scade datorită erorilor de asamblare. Fig. 5.24 – Prisme mobile a b Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 67 Prismele se construiesc dup ă o gamă de diametre evidențiate prin modul de notare. De exemplu “Prisma 20 -25 STAS 8881 -82” arată faptul că pe această prismă se pot orienta semifabricate cilindrice a căror diametru exterior poate fi cuprins între 20 și 25 mm. Lățimea activă a fețelor prismei este calculată în așa fel încât punctul de tangență cu semifabricatul de diametru cuprins în gama de diametre corespunzătoare mărimii prismei, să fie în interiorul punctelor de tangență cu semifabricatul de diametru maxim, respectiv minim. Din figu ra 5.25 se poate calcula lățimea b a feței active a unei prisme. Din triunghiul ABD rezultă: tg2AB b (5.1) sau, bD D 2tg2max min  (5.2) 5.2.2. Controlul prismelor de orientare Pentru proiectarea și controlul prismelor se impune det erminarea unor dimensiuni caracteristice. Proiectantul alege din STAS în funcție de dimensiunile semifabricatului și precizia impusă prelucrării prisma corespunzătoare, sau stabilește constructiv pentru prismele de construcție specială anumite dimensiuni, iar altele le calculează. Elementele geometrice care se iau în considerare la proiectarea și controlul unei prisme sunt: (fig. 5.26)   – unghiul dintre cele două fețe care se alege în funcție de precizia impusă prelucrării;  H – înălțimea prismei, adoptată constructiv, astfel ca suprafața superioară a prismei să se afle sub axa orizontală a semifabricatului sau eventual la aceeași înălțime;  Hv – se alege între 8 – 25 mm, încât să nu apară pericolul fisurării prismei la tratamentul termic, sau în timpul exploatării dispozitivului. Fig. 5.25 – Schemă de calcul a lățimii active Figura 5.26 – Controlul prismelor de orientare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 68  Dc – diametrul dornului de control – se ia egal cu valoarea maximă a diametrului semifabricatului din gama respectivă.  H0 – servește la stabilirea lanțului de dime nsiuni necesar obținerii unei anumite poziții a semifabricatului în raport cu masa mașinii -unelte și cu scula așchietoare.  N – cota de trasaj a prismei. Pentru determinarea dimensiunii de control H c ne folosim de figura 5.26. Hc = H + EO + OB (5.3) EO = V O – VE (5.4) OBDc 2 (5.5) Din triunghiul AOV rezultă: VOAO sin2Dc 2sin2 (5.6) Din triunghiul MEV rezultă: VEEM 2tg2N 2tg2 (5.7) sau: EODc 2sin2N 2tg2 (5.8) Înlocuind în relația (5.3), rezultă: Hc HDc 2sin2N 2tg2Dc 2 (5.9) sau Hc HDc 211 sin2N 2tg2       (5.10) Pentru prismele utilizate în modul cel mai frecvent în construcția dispozitivelor având =600, 900, 1200,se obțin valorile:  = 600; H c =H + 1,5 D c – 0,865 N (5.11)  = 900; H c =H + 1,20 D c – 0,5 N (5.12)  = 1200; Hc =H + 1,087 D c – 0,289 N (5.13) Cota H c poate fi măsurată practic cu ușurință spre deosebire de cota N. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 69 Astfel pentru a cunoaște mărimea de creștere a cotei H c’ în cazul unui semifabricat oarecare de diametru D c’ se face diferența:          Hc’Hc 11 sin2Dc’Dc 2 (5.14) Deci măsurând practic cota H c pentru un dorn de control de diametrul D c, vom putea calcula aceiași cotă pentru oricare alt semifabricat, fără a mai măsura elementele prismei (exceptând unghiul α). În acest mod se evită introducerea de erori de c alcul ca urmare a măsurării cotelor H și N. Pentru calculul cotei de control se pot utiliza și alte relații de calcul: Hc HO OE HoDc 2 (5.15) Hc HoDc 2 (5.16) unde H 0, este distanța de la baza prismei la axa dornului de control, sau: HC=HV + VB (5.17) VB VO OBDc 2sin2Dc 2 (5.18) sau: Hc HvDc 211 sin2       (5.19) unde: Hv, este distanța de la baza prismei la intersecția fețelor prismei. 5.2.3. Bolțuri și dornuri cilindrice de orientare Bolțurile și dornurile cilindrice sunt eleme nte de orientare pentru suprafețe cilindrice interioare, care pot constitui baze de centrare (bolțurile) sau baze duble de centrare (dornurile) Bolțurile și dornurile, din punct de vedere constructiv pot fi: rigide sau elastice. Acestea pot fi realizate c u guler fix, figura 5.27, cu guler detașabil, figura 5.28 sau fără guler, figura 5.29, cu secțiune cilindrică (figura 5.27a; 5.28; 5.29 a), sau rombică, figura 5.27 b și 5.29 b. Bolțurile se execută cu guler în cazul diametrelor mici (până la 18 mm), gulerul servind atât la asamblarea lor pe corpul dispozitivului cât și la orientarea semifabricatului. Bolțurile de dimensiuni mari se execută fără guler, orientarea semifabricatului făcându -se pe elemente de reazem separate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 70 Dacă gulerul bolțului trebuie să aibă suprafață mare, acesta se realizează separat și se asamblează pe corpul dispozitivului cu șuruburi și știfturi, iar bolțul se introduce în guler presat (figura 5.28 a, și b). În figura 5.28 c, este prezentat un bolț cu guler detașabil la care bolțul e ste presat în corpul dispozitivului. Figura 5.27 – Bolțuri de orientare cu guler fix Se utilizează atunci când apar uzuri mari la guler, putându -se schimba ușor. În cazul dispozitivelor utilizate în tehnologia de grup sau la prelucrări care provoacă o uzură rapidă a bolțurilor, se recomandă construcția din figura 5.28 d, când bolțul se asamblează prin intermediul unei bucșe de uzură și se fixează cu o piuliță. Materialul utilizat pentru execuția bolțurilor este OSC 10 STAS 1700 -80, călit, revenit la 55…58 HRC pentru d<15 mm și OLC 15 STAS 880 -80, cementat pe adâncimea de 0,8 -1,2 mm și călit, revenit la 55...58 HRC pentru d>15 mm. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 71 Figura 5.28 – Bolțuri de orientare cu guler detașabil Figura 5.29 – Bolțuri de orientare fără guler În figura 5 .30 se prezintă un dorn rigid, utilizat pentru orientarea semifabricatelor lungi. Dornul se fixează în alezajul arborelui principal al mașinii – unelte. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 72 Figura 5.30 – Dorn cu coadă conică 5.3. Elemente de orientare pe suprafețe conice Elementele de orie ntare a semifabricatelor pe suprafețe conice pot fi de tip bolțuri sau bucși conice. Bolțurile și bucșele conice devin baze de centrare și sprijin, când au lungime mică, sau baze duble de centrare și sprijin când au lungime mare. Boțurile și bucșele conice de dimensiuni mici se execută cu suprafețe active lisă (fig. 5.31 a), iar în caz contrar cu suprafețe active segmentate (fig. 5.31 b, c și d), pentru asigurarea unui contact corect între semifabricat și acesta. Bolțurile conice sunt prevăzute cu coadă în vederea montării prin presare în corpul dispozitivului, iar bucșele conice pot fi prevăzute cu cep de fixare (fig. 5.31 c) sau găuri de fixare (fig. 5.31 d). În figura 5.31 e se prezintă o bucșă conică mobilă. Bucșele și bolțurile se execută din OLC 15, ST AS 880 -80, cementat pe adâncimea de 0,8 -1,2 mm și călit, revenit la 54…58 HRC. În categoria reazemelor pentru suprafețe conice interioare intră și vârfurile utilizate pentru orientarea semifabricatelor la operații de strunjire și rectificare cilindrică exterioară. Vârfurile de orientare a semifabricatelor pot fi fixe sau mobile. Vârfurile sunt prevăzute cu o suprafață conică de orientare de regulă la 600 și o coadă conică pentru fixarea în alezajul arborelui principal sau al păpușii mobile. Datorită efo rturilor mari de frecare la care sunt supuse vârfurile fixe, acestea tind a fi înlocuite cu vârfuri mobile (rotative). Vârfurile fixe pot realiza compensarea axială a abaterilor semifabricatelor, putându -se deplasa axial (fig.5.32) astfel încât se asigură o tamponare frontală a semifabricatelor. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 73 Figura 5.31 – Bolțuri și bucșe conice fixe și mobile Vârfurile rotative universale pot fi adaptate la orice strung sau mașină de rectificat rotund și ele sunt de două tipuri: a) pentru semifabricate prevăz ute cu găuri de centrare; b) pentru semifabricate tubulare. Figura 5.32 – Vârf conic mobil Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 74 În figura 5.33 se prezintă un vârf de orientare rotativ, universal pentru găuri de centrare. Este format din corpul (1), prevăzut cu o coadă conică Morsesau I.S.O vârful conic (2), rulmenții radiali (3), (4) care preiau eforturile radiale, rulmentul axial (5), care preia eforturile axiale și capacul de protecție (6). Figura 5.33 – Vârf conic rotativ Vârful rotativ din figura 5.34 este prevăzut cu o ciupercă (7), pe vârful conic, fiind utilizat pentru orientarea semifabricatelor tubulare. În figura 5.35 este prezentat un vârf rotativ cu indicator pentru înregistrarea forței axiale. Sub acțiunea forței axiale, vârful conic (1), deplasează inelul (2), care apasă cu p orțiunea conică asupra vârfului comparatorului (3), deformând arcurile disc (4) și indicând forța axială. În figura 5.35 este prezentat un vârf de orientare și antrenare, având un antrenor (2), de tip calotă sferică dințată. Figura 5.34 – Vârf conic rot ativ cu ciupercă Vârful conic mobil realizează orientarea semifabricatului, iar deplasarea lui axială permite un contact bun între antrenorul dințat și suprafața frontală a semifabricatului, preluând abaterile găurilor de centrare. Vârful de orientare mobi l (1), este menținut în exterior de către arcul (3), cursa fiind limitată de către știftul (7). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 75 Antrenorul dințat (2) se poate mișca într -un locaș sferic practicat în corpul (4), permițând autoașezarea acestuia și este antrenat prin bolțurile (6). Fig. 5.35 – Vârf conic de orientare și antrenare cu calotă sferică Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 76 CAPITOLUL 6 PRECIZIA ORIENTĂRII SEMIFABRICATELOR ÎN DISPOZITIVE 6.1. Introducere În procesul de prelucrare dimensiunile pieselor se obțin pe un anumit interval, accept at prin toleranțele valorilor nominale ale dimensiunilor. În general abaterile care apar în procesul prelucrării pot fi: abateri dimensionale, de formă, de poziție și de netezime. Asupra apariției erorilor de prelucrare acționează o serie de factori, siste matic sau întâmplător. Printre acești factori o importanță deosebită o prezintă eroarea de instalare a semifabricatului în dispozitiv. Eroarea de instalare a semifabricatului în dispozitiv, depinde de precizia orientării, a fixării, precum și de construcți a dispozitivului și este data de relația: 2 d2 f2 0 i  (6.1) în care: 0 – reprezintă eroarea de orientare a semifabricatului în dispozitiv; d – reprezintă eroarea datorată construcției dispozitivului; f – reprezintă eroarea de fixare a semifa bricatului în dispozitiv. Eroarea de instalare reală trebuie să fie mai mică decât eroarea admisibilă: i iadm a cărei mărime se poate aproxima cu relația: iadm T  1 31 2 (6.2) unde T reprezintă toleranța prescrisă suprafețelor de generat. 6.2. Calculul erorilor de orientare a semifabricatelor în dispozitive Apariția erorilor de orientare au drept cauze principale următoarele:  lipsa coincidenței dintre bazele de cotare și cele de orientare;  existența abaterilor dimensionale la cote le semifabricatelor;  existența abaterilor de la poziția reciprocă corectă a bazelor de orientare;  existența abaterilor de la forma geometrică corectă a bazelor de orientare;  existența abaterilor de la netezime a bazelor de orientare;  existența unor jocuri între bazele de orientare și reazeme etc. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 77 Aceste abateri conduc la o modificare a poziției bazelor de cotare față de bazele de orientare. Mărimea dimensiunii în care are loc dispersia poziției bazei de cotare reprezintă mărimea erorii de orientare (bazare) . Erorile de orientare pot fi liniare sau unghiulare. Erorile de orientare liniare și unghiulare se determină pe baza teoriei lanțurilor de dimensiuni, conform relației:  n 1iil l L (6.3) unde: L – reprezintă dimensiunea de calcul respectiv dis tanța de la baza de orientare la baza de cotare, pe direcția cotei de prelucrat; li – elementele lanțului de dimensiuni. Înlocuind abaterile dimensionale cu toleranțele prescrise se obține câmpul de dispersie a dimensiunii L:  n 1ili li L T T T (6.6) Cunoscând că distribuția abaterilor elementelor componente unui lanț de dimensiuni se supune unei legi normale, rezultă:  n 1i2 li 0 L T T (6.7) în care dispersia dimensiunii L este tocmai eroarea de orientare 0 . 6.3. Calculul erorilor de orientare a semifabricatelor pe suprafețe plane În cazul orientării semifabricatelor pe suprafețe plane apar erori de orientare liniare sau unghiulare, determinate de necoincidența bazelor de orientare cu bazele de cotare, datorită abaterilor d imensionale, datorită abaterilor de la forma geometrică, de la poziția suprafețelor, precum și a abaterilor de la netezimea suprafețelor de orientare. 6.3.1. Influența abaterilor dimensionale asupra erorilor de orientare La prelucrarea semifabricatelor din producția de unicate sau serie mică, nu apar erori de orientare, ele fiind eliminate prin reglarea corespunzătoare a sculei așchietoare față de bazele de cotare pentru fiecare semifabricat în parte. Componenta dimensională a erorilor de orientare apare la producția de serie mare și masă, când se lucrează cu scule reglate la cotă față de elementele fixe ale dispozitivelor, numite baze de reglaj (BR). Fiecare cotă este însoțită de o toleranță dimensională (T), astfel încât perechii cotă-toleranță i se asoci ază părțile componente ale erorii s (sistematică) și  (aleatoare). De exemplu la obținerea cotelor a și b la semifabricatul din figura 6.1. pentru determinarea erorilor de orientare se procedează astfel: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 78 Fig. 6.1 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare (varianta 1) Fig.6.2. .Schemă pentru calculul erorilor de orientare -varianta 2  se identifică bazele de orientare ale semifabricatului (BO).  se stabilesc bazele de reglaj (BR) și cotele de reglaj (CR), unind (BR) cu bazele de prelucrare (BP);  se formează lanțuri de dimensiuni în care intră obligatoriu (CR) și dimensiunile de obținut, pornind de la (BR) elementul fix al dispozitivului. Dacă lanțul de dimensiuni se înscrie pe altă direcție decât cea a dimensiuni i în calcul, aceasta se va proiecta pe această direcție. Pentru exemplul dat, lanțul de dimensiuni va fi: pentru cota „b” :  0AbbCR  (6.6) bCRAb (6.7) Variația cotei b, va depinde de variația cotelor din lanțul de dimensiu ni, respectiv toleranțele cotelor respective. Cum CR, este o cotă fixă fără variații, vom obține: A 0b ;  A bs s (6.8) pentru cota „a” : aaCR deci 0ao (6.9) Baza de orientare, coincide cu baza de cotare. În concluzie eroarea de orientare este dată de toleranța elementului sau elementelor care leagă baza de orientare (BO) cu baza de cotare (BC). Pentru reducerea sau eliminarea erorilor de orientare în exemplul de prelucrare dat se poate schimba sistemul bazelor de orientare conform figurii 6.2., avem: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 79 Fig.6.3 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare -varianta 3 0bo (6.10) 0ao (6.11) La obținerea suprafețelor axd din figura 6.3, vom avea: c 0 0d (6.12) cum aceste abateri apar la valorile maxime cu totul întâmplător, se folosește relația probabilistică:    istematicas eroaress saleatoare eroare d c b d2 c2 b 0 (6.13) La obținerea canalului de dimensiuni bxc, din figura 6.4, se pot utiliza dif erite moduri de orientare și anume: a) pe două suprafețe plane perpendiculare (fig. 6.4), când rezultă: Fig. 6.4 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare (varianta 4) Figura 6.5 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare (varianta 5) 0a0 , deoarece   aBCaBO (6.14) Cota ce se obține prin alegerea corespunzătoare a sculei. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 80        AA 0 sbsbBCbBO deoarece b (6.15) Pentru calculul erorii de la simetrie a cotei c, se observă că baza de cota re BC(c) este tocmai axa de simetrie a piesei, iar baza de orientare este baza de ghidare a piesei, deci:      2scs2c BB 0 (6.16) b) semifabricatul orientat într -un ghidaj cu joc funcțional (fig. 6.5). Datorită jocului existent, când aceasta este maxim apare eroare la cota a:    Bp BD aBp BD a0 s s s (6.17) sau probabilistic: 2 Bp2 BD ao  (6.18) BD și BP reprezintă componentele aleatorii ale erorilor la cota B a dispozitivului, respectiv semifabricatul ui. Scula reglându -se față de axa de simetrie a ghidajului, va apare o eroare la simetrie a canalului c. maxmax maxJ2J 2Jc0  (6.19) considerând că are loc contactul semifabricatului cu ghidajul pe ambele fețe, sau: 2 Bp2 BD c0  (6.20) Eroril e de orientare trebuie să respecte relația (6.2.) Dacă nu este posibil se poate utiliza un mecanism autocentrant (fig.6.8). În acest caz avem: 0c0 (6.21) Fig. 6.6 – Schemă de calcul a erorilor de orientare în sistem e autocentrante Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 81 6.3.2. Influența abaterilor de la poziția relativă a suprafețelor asupra erorilor de orientare. Dacă semifabricatul din figura 6.7, prezintă o abatere unghiulară  a două suprafețe, semifabricatul translatează pe baza de așezare până la atingerea bazei de ghidare sau sprijin lateral, astfel încât la cota c se obține o eroare, a cărui valoare depinde și de abaterea unghiulară. Considerând contactul dintre semifabricat și reazem în punctul B și nu în C (cu aproximare), se obține: Fig. 6.7 – Schemă de calcul al erorilor de orientare datorate abaterilor de la poziție Fig.6.8 – Schemă de calcul al erorilor de orientare datorate abaterilor de la poziție  bThb tghb ca 0  (6.22) Rezultă din această relație că eroar ea cotei C este cu atât mai mare cu cât reazemele se află plasate mai jos. Pentru o distribuire simetrică a erorilor, atunci când este posibil se recomandă plasarea reazemelor laterale la cota: 2bh / . Așezarea semifabricatului în dispozi tiv se poate face atât pe planul M cât și pe planul N, (figura 6.8), astfel încât rezultă eroarea totală la cota c.   bThb2 2a c0 c  (6.23) La orientarea semifabricatelor pe suprafețe plane pot interveni și erori cauzate de rugozitatea acestora. Ace st lucru apare de regulă la suprafețe rugoase, neprelucrate, sau prelucrate prin degroșare. Valoarea erorii de orientare se determină cu relația aproximativă: La0100  , (6.24) unde a este un factor de proporționalitate cu valorile: a = 0,4 – pentru piese turnate în formă de nisip; a = 0,25 – pentru piese turnate în cochile sau forme de ceară; a = 0,15 – semifabricate turnate cu precizie. Abaterea de la forma geometrică a suprafețelor (macro -neregularități) influențează la fel mărimea erorilor de orientare. Dacă se ține cont de toți factorii care determină erorile de orientare se obține relația generală:   N P F D2 N2 F2 p2 D 0 sssss (6.25) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 82 D = componenta aleatoare a erorii dimensionale; F = componenta aleatoare a erorii de formă; P = componenta al eatoare a erorii de poziție; N = componenta aleatoare a erorii de netezime; s = componentele sistematice corespunzătoare. Aceste componente ale erorilor pot să apară în totalitate sau numai parțial funcție de poziția relativă a bazelor de orientare față d e bazele de cotare, poziție care poate să conducă după cum s -a arătat la necoincidență, coincidență parțială, sau coincidență totală a celor două tipuri de baze. 6.4. Calculul erorilor de orientare a semifabricatelor pe suprafețe cilindrice exterioare 6.4.1. Orientarea pe prisme Precizia orientării în acest caz este influențată de mai mulți factori și anume:  toleranța la diametrul semifabricatului (TD);  unghiul prismei;  poziția suprafeței de prelucrat, față de axa prismei ( ), ș.a. Se consideră cazul genera l, în care semifabricatul orientat pe o prismă se prelucrează o suprafață plană care face un unghi  cu axa prismei, figura 6.9. Figura 6.9 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare pe prisme -caz general Datorită variației diametrului, bazele de ori entare (practic, generatoarele de contact dintre semifabricat și prismă) se vor deplasa din punctele A 1 în A, iar bazele de cotare ale dimensiunilor h 0, h1,h2 se vor deplasa din punctele O 1,B1,C1 în punctele O,B,C, determinând pe direcțiile de măsurare ero rile de orientare: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 83 00h ; 10h și 20h egale cu segmentele ‘OO1 ; ‘BB1 ; ‘CC1 . Relațiile de calcul ale acestor erori se determină astfel:  EO’OO h1 00  (6.26) din OEO1 rezultă:  sinOO EO1 (6.27) din OOF1 rezultă 2sin2TOOD 1 (6.28) 2sin2sinTEOD  (6.29)  2sin2sinThD 0 0 (6.30)  ‘BO2D’BOBO’BB h1 1 11 1 10  (6.31) 2d 2sin2sinT 2dsinOO OB EO EB’BOD 1 1  (6.32)  2sin2sinT 2T 2d 2sin2sinT 2DhD D D 1 0 (6.33) de unde:       2sinsin12ThD 10 (6.34)  EC2D’COCO’CC h1 11 1 20  (6.35) 2sin2sinT 2dOE OC ECD  (6.36)  2sin2sinT 2T 2sin2sinT 2d 2DhD D D 2 0 (6.54) de unde: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 84       2sinsin12ThD 2 0 (6.55) De regulă unghiul  ia valorile 00 ; 090 ; 2/ , (figurile 6.10, a, b, c), expresiile luând valorile din tabelul 6.1. a) b) c) Fig. 6.10 – Cazuri particulare la orientarea semifabricatelor pe prisme Tabelul 6.1 – Valorile erorilor de orientare pe prisme 0 0 0 90 /2 2sin2sinT)h(D 0 0 0 2sin1 2T0  2TD      2sinsin12T)h(D 1 0 2TD TD 211 2       sin 0      2sinsin12T)h(D 2 0 2TD      2sin112TD TD b0 2sin2TD  0 2TD Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 85 6.4.2. Orientarea în bucșe În multe situații se necesită orientarea semifabricatelor pe supra fețe cilindrice exterioare în bucși cilindrice în vederea prelucrării unor suprafețe plane sau a unor alezaje radiale sau axiale. Bucșele utilizate pot fi rigide sau elastice. Se consideră semifabricatul din fig. 6.11 de diametru D la care se prelucrează o suprafață plană determinată ca poziție de cotele ,,1 0hh și 2h .Utilizând o bucșă rigidă, între diametrul interior al acesteia și diametrul semifabricatului există un joc funcțional, care conduce la obținerea următoarel or poziții extreme ale semifabricatului față de bucșe (fig. 6.12). Scula așchietoare fiind reglată la cota de reglaj CR, față de axa de simetrie a bucșei, apar următoarele erori de orientare: Fig. 6.11 – Schița semifabricatului cilindric Fig. 6.12 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare în bucși rigide max 0 0 j h (6.39) max 1 0 j h (6.40) max 2 0 j h (6.41) Probabilistic, valorile erorilor maxime de orientare vor fi:  P B 2 1 02 P2 B 2 0 10 0 0 ss hs hs hsh h h  (6.42) unde (B) și (P) reprezintă componenta aleatoare a erorii dimensionale a bucșei, respectiv a semifabricatului. În acest caz poate să apară și o eroare de la simetrie a suprafeței prelucrate (fig. 6.12) dată de relația: P B2 P2 B max ss sj)(  (6.43) Pentru red ucerea acestor erori de orientare se pot utiliza mecanisme cu bucșe elastică, fig. 6.13, rezultând următoarele erori de orientare: 0 h0 0 (6.44) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 86 2ThD 1 0 (6.45) 2ThD 2 0 (6.46) Fig. 6.13 – Schemă de calcul a l erorilor de orientare în bucșe elastice În acest caz de orientare, dacă se impune realizarea cotei l 1, apar erori de orientare la această cotă datorită variației cotei (d) în limita lui (T d) care va produce deplasarea bucșei elastice mai mult sau mai puț in, față de elementul fix al dispozitivului. Deci: ACl10 (6.47) Din triunghiul ABC, rezultă: 2tg2T 2tgBCACD  (6.48) de unde:  2tg2TlD 10 (6.49) 6.5. Calculul erorilor de orientare pe suprafețe cilindrice interioare În multe situații se necesită orientarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice interioare, în vederea prelucrării diferitelor suprafețe. Elementele de orientare pe aceste suprafețe sunt dornurile cilindrice rigide sau elastice. Se consideră semifabricatu l din fig. 6.14, având diametrul alezajului d p , la care se necesită prelucrarea unui canal determinat de cotele 0h , 1h sau 2h , la care se pune în anumite situații și condiția de simetrie a sup rafeței prelucrate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 87 Fig. 6.14 – Schița semifabricatului cu alezaj Pentru orientare se utilizează un dorn cilindric rigid. Datorită jocului funcțional existent între alezaj și dorn apar următoarele poziții ale semifabricatului față de dorn, fig. 6.15. D in această cauză apar la cotele de prelucrat erorile de orientare următoare: max 0 0 j h (6.50) 2Tj hD max 1 0  (6.51) 2Tj hD max 2 0  (6.52) Având în vedere că nu întotdeauna semifabricatele sunt realizate la abaterile maxime, probabilistic erorile de orientare sunt:    db dp 02 db2 dP 0 0 s s hsh (6.53)        2ss s hs2h D db dp 12 D 2 db2 dp 10 (6.54)        2ss s hs2h D db dp 22 D 2 db2 dp 2 0 (6.55) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 88 unde (dp) și (db) reprezintă componentele aleatoare ale erorilor dimensionale ale alezajului respectiv bolțului,(s dp )și (sdb),reprezintă componentele sistematice ale erorilor dimensionale. Eroarea de la simetrie a canalului față de axa semifabricatului (fig.6.15, c, d) este: max 0 ja (6.56) Fig. 6.15 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare pe dornu ri rigide – varianta 1 Pentru micșorarea erorilor de orientare la aceste cote se poate utiliza un dorn elastic, fig. 6.16, când erorile de orientare sunt: 0 h0 0 (6.57) 2ThD 1 0 (6.58) 2ThD 2 0 (6.59) 0a (6.60) Dacă axa alezajului pe care se face orientarea prezintă a abatere de la perpendicularitatea față de suprafața frontală, exprimată prin unghiul , atunci toate cotele raportate la axa alezajului vor fi afectate de această eroare, fig ura 6.17.  BC2)a( h0 0  (6.61) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 89 din triunghiul ABC rezultă: Htg BC Fig. 6.16 – Schemă de calcul al erorilor de orientare pe dorn elastic – varianta 1 Fig. 6.17 – Schemă pentru calculul erorilor de orientare pe dornuri rigi de – varianta 2 Fig. 6.18 – Schemă de calcul al erorilor de orientare pe dorn elastic – varianta 2   Htg2)a( h0 0 (6.62) La cotele raportate la conturul exterior apar erorile: 2 D 2 2 0 102Htg2 h h    (6.63) La utilizarea dornurilor elastice, din această cauză apar erori de orientare la cotele ce se raportează la suprafețele frontale, conform figurii 6.18, date de relația:   sinDlll3 2 10 (6.64) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 90 6.6. Calculul erorilor de orientare a semifabricatelor pe suprafețe conice Datorită toleranței l a diametrul alezajului conic apare eroarea de orientare la cota l dată de relația (figura 6.19): ABl0 (6.65) Din triunghiul ABC avem: )1( ABBC 2tg 02/1D  (6.66) de unde: 2tg2)1(1D 0  L 0 L 10 1 AB1  LD 10 2tg21  Probabilistic avem:            2D 12 l2 D 10 s 2tg2sls2tg2l (6.67) Fig. 6.19 – Schemă de calcul al erorilor de orientare pe suprafețe conice Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 91 CAPITOLUL 7 PRINCIPII DE FIXARE A SEMIFABRICATELOR Î N DISPOZITIVE 7.1. Introducere Pentru a -și rea liza rolul de menținere a orientării semifabricatelor în timpul procesului de prelucrare în dispozitiv, acesta este prevăzut cu o serie de elemente și mecanisme, care realizează forțele de fixare. Elementele și mecanismele de fixare trebuie să creeze forțe de fixare, încât să fie capabile să preia acțiunea tuturor solicitărilor rezultate în procesul de prelucrare. În cazul prelucrării unor semifabricate cu rigiditate mare și configurație simplă, determinarea forțelor de fixare, ca număr, mărime, direcție, sens, se poate rezolva mai ușor. La prelucrarea unor semifabricate complexe, ușor deformabile, problema stabilirii forțelor de fixare este mai dificilă. În timpul procesului de prelucrare asupra semifabricatelor fixate în dispozitiv acționează solicităril e prevăzute în figura 7.1. În vederea stabilirii unui sistem optim de fixare a semifabricatelor în dispozitiv este necesarã analiza tuturor acestor solicitări. Figura 7.1 – Schema bloc a solicitărilor semifabricatului În multe situații înaintea aplicăr ii forțelor de fixare asupra semifabricatelor orientate în dispozitiv, se necesită aplicarea altor forțe, numite forțe de reglare. 7.2. Forțe de reglare utilizate în construcția dispozitivelor În momentul instalării semifabricatelor în dispozitiv, sau pe m asa mașinii – unelte, acestea se găsesc numai sub acțiunea greutății proprii, care poate avea influență pozitivă, sau negativă asupra sistemului de orientare. Acest lucru este redat în figura 7.2. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 92 Figura 7.2 – Scheme de aplicare a forțelor de reglaj Astfe l dacă direcțiile componentelor forței de greutate (G) trec prin planul bazei de așezare, se asigură contactul numai cu o parte din reazeme (fig. 7.2 a), sau cu nici unul (fig. 7.2 b, d). În acest caz sunt necesare forțe exterioare care să asigure un conta ct între semifabricat și reazeme înaintea aplicării forțelor de fixare. Dacă direcțiile și sensul componentelor forței de greutate G trec prin planul bazelor adică 900 >  >  (unde  este unghiul de frecare dintre semifabricat și reazeme), atunci compon entele forței G, asigură contactul între semifabricat și reazeme (fig. 7.2 c) În acest caz nu sunt necesare forțe de reglare. Forțele de reglare pot fi asigurate în unele cazuri de către operator. Dar în procesele de prelucrare mecanizată sau cu ciclu semi automat sau automat, acest lucru nu mai este posibil. Din această cauză se necesită realizarea automată a contactului dintre semifabricat și reazeme. Acest lucru se poate observa la prelucrarea unei biele fixată în dispozitivul din figura 7.3. Figura 7.3 – Schemă de aplicare simultană a forțelor de reglare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 93 La așezarea semifabricatului în dispozitiv, pistonul (1), cu tija (2) se găsesc în poziție maximă la stânga, astfel încât pârghia (7)care oscilează în jurul bolțului (6), sub acțiunea șurubului (5), car e comprimă arcul (8), și coboară plunjerul (10), iar prin șuruburile (9) și (11) retrage culisorul (12). La comanda fixării pistonului (1), împreună cu tija (2) și șurubul (5), se deplasează spre dreapta, eliberând pârghia (7). Arcul (8) se destinde, ridic ă plunjerul (10), care apasă biela pe prisma (16), prin culisorul (12), realizând automat orientarea bielei în planul de așezare si contactul cu reazemele. În continuare planul înclinat al tijei (2) acționează plunjerul (13), iar acesta pârghia (14), reali zând forța de fixare S. 7.3. Forțele și momentele din procesul de prelucrare Forțele din procesul de prelucrare ce acționează asupra semifabricatelor fixate în dispozitive, se iau în considerare la determinarea forțelor și momentelor care solicită ansamblu l dispozitiv -semifabricat. Pentru a putea determina influența diferitelor solicitări asupra legăturilor dintre dispozitiv și mașina -unealtă și dintre semifabricat și dispozitiv se vor defalca procesele de prelucrare pe mașinii -unelte în două perioade:  perioada de regim tranzitoriu (pornire -oprire);  perioada de regim stabil (formarea și desprinderea așchiilor și mersul în gol). D P D S P D MU P D MU Strângere Așchiere Masice D P D S P D MU P D MU Strângere Așchiere Masice Figura 7.4 – Dispozitiv în mișcare de translație Figura 7.5 – Dispozitiv în mișcare de rotație De asemenea, se va ține seama de modul de legătură dintre dispozitiv și mașina -unealtă, astfel:  dispozitivul fixat și orientat pe masa mașinii -unelte descriind împreună cu aceasta în general mișcarea rectilinie alternativă, (fig. 7.4); Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 94  dispozitivul fixat și orientat pe axul prin cipal al mașinii -unelte și care descrie o mișcare de rotație (fig. 7.5);  în regim tranzitoriu ansamblul dispozitiv -semifabricat este supus solicitărilor de strângere și masice. Figura 7.6 – Graficul variației vitezelor de lucru: a – viteză liniară; b – viteză unghiulară În cazul mișcării rectilinii alternative, se produc periodic variații ale vitezei masei ansamblului de la v = 0 la v = v a și invers (fig. 7.6 a). Acest lucru duce la apariția forței de inerție, dată de relația : dtdvmFi (7.1) Pentru ttan consdtdv , adică accelerații constante, rezultă: fd,g a itvmF (7.2) unde: m – masa ansamblului dispozitiv -semifabricat ; vag – viteza de așchiere, respectiv în gol; td,f – timpul de demarare, respectiv de frânare. Pentru cazul fixării ansamblului dispozitiv -semifabricat pe axul principal al mașinii -unelte, având mișcarea de rotație, la pornirea și oprirea mașinii -unelte apare o variație a vitezei unghiulare , în intervalul de timp t (fig. 7.6 b) care duce la apariția un ui moment dat de relația: 22 dtdIM (7.3) unde: 22 dtd – este accelerația mișcării [m/s2]; Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 95 I – moment de inerție masic [kg  m2];  – unghiul de rotație [rad]; În cazul când accelerația unghiulară este constantă, relația devi ne: fd,tIM (7.4) unde:  – viteza corespunzătoare regimului de așchiere. În cazul regimului stabil, principalele forțe care acționează asupra ansamblului dispozitiv -semifabricat sunt forțele și momentele de așchiere. În cazul mișcării de rotație pot apărea forțe centrifuge, dacă centrul de masă nu coincide cu axa de rotație a ansamblului. Forța centrifugă este dată de relația: 2 m c r F  (7.5) unde: m – masa sistemului dezechilibrat; r – excentricitatea elementului de masă;  – viteza unghiulară a ansamblului. Forțele centrifugale pot deveni în unele situații echivalente cu cele de așchiere. 7.4. Forțele de fixare Forțele de fixare se aplică semifabricatelor cu ajutorul mecanismelor de fixare, după ce acestea au fost orientate c orect în dispozitiv prin aplicarea eventuală a forțelor de reglare. Forțele de fixare trebuiesc astfel aplicate încât acțiunea lor să nu conducă la dezorientarea semifabricatului, prin deplasări, rotiri sau deformații ale acestuia, sau altfel spus, să cons erve schema de orientare și să nu o deformeze. incorect corect Figura 7.7 – Scheme de aplicare a forțelor de fixare Figura 7.8 – Schemă de aplicare a forțelor de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 96 În figurile 7.7, 7.8, și 7.9 sunt prezentate câteva scheme tipice, corecte și incorecte de aplicare a forțelor de fixare. La aplicarea forțelor de fixare S în schemele din figura 7.7.a, c semifabricatele au tendința de răsturnare, deoarece h f > h r și ls > lr, fiind incorecte, iar la schemele din figura 7.8 b, d, unde h f < h r și lf < lr, nu apare această tendință, fiind scheme corecte. Figura 7.9 – Scheme de aplicare a forțelor de fixare: a - corect; b – incorect La semifabricatul din figura 7.8 de rigiditate mică, aplicând forța de fixare S între reazeme, apare o deformație a acestuia. Soluția corectă este cea din figura 7.8.b, în care forțele S/2 sunt aplicate în direcția reazemelor. Dacă suprafețele semifabricatelor care determină bazele de orientare prezintă abateri de la poziția reciprocă, aplicarea incorectă a forțelor de fixare S, conduce la modificarea schemelor de orientare corecte din figura 7.9.a în schemele incorecte din figura 7.9.b, prin transformarea unei baze de orientare în alta, având consecințe asupra preciziei de prelucrare. 7.7. Scheme caracteristice de fix are Schema de fixare este schița în care se prezintă simbolic modul de amplasare a forțelor de reglare și fixare în raport cu schema de orientare și cu solicitările semifabricatului în timpul prelucrării. Concepția și proiectarea schemelor de fixare repre zintă o etapă a proiectării dispozitivelor, prin care se urmărește determinarea forțelor de reglare și fixare ca punct de aplicație, direcții, sensuri, valoare. Calculul unei scheme de fixare revine la Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 97 rezolvarea unei probleme de echilibru a forțelor și mo mentelor de așchiere în raport cu forțele de fixare. În tabelul 7.1 sunt prezentate cele mai reprezentative scheme de fixare și relații de calcul ale forțelor de fixare. În relațiile stabilite s -au folosit următoarele notații: A I – model de fixare rigid cu forțe de fixare variabile, ca urmare a elasticității ansamblului dispozitiv - semifabricat, forțele exterioare acționând spre elementele de fixare; A II – model de fixare rigid cu forțe de fixare variabile, ca urmare a elasticității ansamblului dispozitiv - semifabricat, forțele exterioare acționând spre elementele de orientare; B – model de fixare cu forțe constante, indicele având același sens ca și în cazul A; K r – rigiditatea reazemelor; K f – rigiditatea elementelor de fixare; K – coeficient de siguranță (K = 1,5 … 2,5 ); F e – forțele exterioare care acționează asupra semifabricatului; V – reacțiunile forțelor;  – coeficienți de frecare; Z – numărul zonelor de contact cu semifabricatul; f r – deformația elementelor de reazem; f f – deformația elementelor de fixare. În general K f < Kr, rezultă că S A I > SA II, iar S B I > SB II. Modelele AII, BII cu forțele F e îndreptate spre reazeme necesită forțe de fixare mai mici, ele fiind de preferat în concepția mecnaismelor de fixare. Tabelul 7.1 – Scheme de fixare și r elațiile forțelor de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 98 Nr. crt. Schema de fixare Condiții de stabilitate, ecuații de echilibru, forțe de fixare 1. FKS; f rr e I AKKKF S ; f rf e II AKKKF S ; e I BF S ; SB II ‚ oarecare 2. a) Semifabricatul să nu piardă contactul cu elementele de orientare și fixare datorită acțiunii forței F e I. în care: eI eF F ; SKF b) Semifabricatul să nu se deplaseze datorită acțiunii componentei F e II. II e ff rr KFV V  f rf rf 1ef f rr 1er 2e I AI,I AKKKFKKKF KF S   f r1er 2e II B,I BF KFS Dintre valorile forei de fixare S se alege valoarea maximă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 99 3. S S a) Semifabricatul să nu piardă contactul cu elementele de orientare și fixare datorită acțiunii forței F e I și să nu se deplasze dasto rită forței F 2 b) Semifabricatul să nu se răstoarne datorită forței F e 2.  1ff r3 r f 1 f 2e h2KKllKKh21FeGh KF S  4. Semifabricatul să nu se rotească sub acțiunea momentului M e și să nu piardă contactul cu reazemel și elementele de fixare sub acțiunea forței F p. KMd2vd2V rrr fff f rr e rKKKFSv f rf e fKKKFSv    ff rrfff rrr f re d ddKdKKKF KM2S 5. Semifabricatul să nu se rotească sub acíunea momentului M e.  e r f KM2DN2S  2sin2SN      2sin2DKMS r fe Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 100 6. a) Semifabricatul sprijinit axia l: 2dKF Mp z s 02dSZ Ms s  sp z 2,1dd ZKFS  b) Semifabricatul nu este sprijinit axial: 2 x2 sp z FddFK ZS     ZFddFK S2 x2 sp z 2,1     7. a) Semifabricatul sprijinit axial: 2dKF Mp z s 02dSZ Ms s  sp z 2,1dd ZKFS  b) Semifabricatul nu este sprijinit axial: 2 x2 sp z FddFK ZS     ZFddFK S2 x2 sp z 2,1     Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 101 CAPITOLUL 8 TIPURI DE MECANISME DE FIXARE A SEMIFABR ICATELOR ÎN DISPOZITIVE 8.1. Introducere Mecanismele de fixare materializează practic forțele de fixare a semifabricatului în dispozitiv, în vederea menținerii orientării corecte a acestuia în timpul prelucrării. Mecanismele de fixare se pot clasifica după gradul de complexitate și după modul de acționare, conform schemei din figura 8.1. SimpleMECANISME DE FIXARE Combinate Cu un elementCu mai multe elementedupă gradul de complexitate după numărul elementelor de fixare acționate Mecanizate Automatizate ManualeMecanice Mecano-hidraulice Pneumatic Hidraulice Pneumo-hidraulice Electrice Magnetice și electromagnetice Cu vaccum Comandate de organele de mașini Comandate de foțe inerțiale Cu comandă după programdupă modul de acționare după sursa de energie după elementul de comandă Figura 8.1 – Clasificarea mecanismelor de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 102 Mecanismele simple sunt alcătuite în general numai din elemente caracteristice de fixare: pană, excentric, șurub etc., care primesc direct forța de acționare di n exterior și o transmite nemijlocit semifabricatului. Aceste mecanisme de fixare poartă denumirea elementului caracteristic de fixare pe care -l conțin : mecanisme cu pană, cu excentric cu șurub etc. Mecanismele combinate cuprind în afara elementului cara cteristic și elemente intermediare prin care se transmit forțele de fixare semifabricatului. Mecanismele de fixare pot asigura fixarea într -un punct sau mai multe puncte,, succesiv sau simultan. Mecanismele de fixare pot fi acționate manual, mecanizat sau automatizat. În condițiile actuale ale dezvoltării industriei constructoare de mașini, acționările mecanizate și automatizate se extind vertiginos datorită avantajelor pe care le conferă, privind îmbunătățirea condițiilor de muncă, creșterea productivități i prelu -crării, în general modernizarea procesului de fabricație. Orice mecanism simplu este caracterizat de raportul de transmitere a forțelor și a deplasărilor. Notând cu S forța de fixare dezvoltată de mecanism și cu Q forța de acționare exterioară se p oate scrie : QSi sau iQS (8.1) Raportul de transmitere al deplasărilor este: QS dlli sau d Q s iII (8.2) iar randamentul dii , unde I S și I Q reprezintă deplasările ele mentului final de fixare și respectiv a elementului de acționare. Dacă raportul de transmitere i, este mai mare decât unitatea, avem câștig de forță ceea ce se urmărește în construcția dispozitivului, iar i d este de regulă mai mic decât unitatea, reprezent ând pierdere de deplasare. În cazul mecanismelor combinate, formate din mai multe mecanisme simple, raportul de transmitere al forțelor se determină cu relația : n 3 21 i iiii  (8.3) Raportul de transmitere al deplasărilor este : n 3 2 1 d d d d d i iiii   (8.4) iar randamentul total este : n 3 2 1   (8.5) unde indicii n,,3 ,2 ,1 , arată numărul mecanismelor simple. 8.2. Proiectarea și construcția mecanismelor de fixare cu pană Mecanismele de fixare cu pană se caracterizează prin existența în componența lor a uneia sau a mai multor pene, care sub acțiunea unor forțe exterioare fixează semifabricatul. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 103 Transmiterea forțelor exterioare se poate face direct asupra semifabricatului, sau indirect prin elemente intermediare. Pana ca element de dispozitiv se întâlnește în mecanismele cu pene propriu – zise și se reînt âlnește sub aspect teoretic și în mecanismele cu șurub, cu excentric, cu bucșe elastică. 8.2.1. Pana ca element de fixare și autofrânare Pentru a menține fixarea semifabric atului în dispozitiv și după ce forța exterioară încetează de a mai acționa, mecanismele de fixare cu pană trebuie să respecte condiția de autofrânare. a) Determinarea forțelor de strângere Forțele de strângere se calculează considerând pana cu două fețe înc linate, figura 8.2., asupra căreia acționează forța exterioară Q în direcția împănării. Datorită forței exterioare Q pe planele înclinate apar reacțiunile normale N 1 și N2, respectiv forțele de frecare F 1 și F 2 de-a lungul planelor. Din compunerea acestor forțe apar rezultatele R 1 și R 2, pe care le descompunem după direcțiile orizontale și verticale și se obțin forțele P și S. Scriem ecuațiile de echilibru : 2 1PPQ (8.6) unde: 1 1 1 tgSP  (8.7) 2 2 2 tgSP  (8.8) în care: 1 și 2 – sunt unghiurile de înclinare ale penei; 1 și 2 – sunt unghiurile de frecare pe cele două fețe ale penei; 1 1arctg ; 2 2arctg ; unde 1 și 2 sunt coeficienții de frecare pe cele două fețe ale penei. Înlocuind (8.7) și (8.8) în (8.6) vom obține: 2 2 1 1 tg tgSQ  (8.9) adică: ) )S 2 1  2 1 tg( tg(Q (8.10) Dacă pana are o singură față încli nată atunci : 2 = 0 și notând 1 =  vom obține: 2tg tg(Q )S 1 (8.11) Figura 8.2 – Schemă de calcul a elementelor constructive ale penei Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 104 b) Cursa penei Cursa pe verticală a penei h se poate calcula din figura 8.3, considerând deplasarea pe orizontală h 1. Din triunghiul ABC rezultă : 1hhtg (8.12) Fig.8.3. Schema de calcul al cursei penei Fig.8.4 Schema de calcul al condiției de autofrânare  tghh1 (8.13) Deci cursa de lucru a penei este în funcție de unghiul de pantă al acesteia. c) Condiția de autofrânare a penei Pentru determi narea condiției de autofrânare se pune problema găsirii unghiului limită al penei pentru care forța de fixare S se menține și după îndepărtarea forței exterioare Q. Ne folosim de pana din figura 8.4, asupra cărei acționează forța de desfacere Q1, contrar f orței de împănare Q. Scriem echilibrul forțelor pe orizontală. 2 1 1 FP Q (8.14) unde: 1 1 tgSP (8.15) 2 2 tgSF (8.16) Vom obține:  2 1 1 tg tgS Q  (8.17) Făcând aproximare: 2 1 , relația (8.17) devine:   tg tgS Q1 (8.18) Vom calcula pe  din ipoteza: Q 1 = 0, adică atunci când pana se autodesface fără aplicarea forței Q 1 și vom obține:  0 tg tg  (8.19) sau: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 105 0 (8.20) 2 Această condiție este la limită, deci pentru a avea autofrânare, adică a fi necesar o forță Q 1  0 pentru desfacerea penei, trebuie ca: 2 (8.21) Având în vedere faptul că suprafețele penelor se execută îngrijit, coeficienții de frecare  = 0,1……0,15, respectiv :  = 5043, de unde obținem :   100……120 pentru  = 0,1 (8.22)   160……180 pentru = 0,15 (8.23) 8.2.2 Tipuri de mecanisme de fixare cu pană În figura 8.5 se prezintă un mecanism de fixare cu pană și pârghie. Forța exterioară Q se aplică la tija 3 și prin intermediul pârghiei oscilante 2 se transmite la pana 1. Figura 8.5 – Dispozitiv cu mecanism de fixare cu pană – mecanizat Pana 1 se deplasează într -un ghidaj înclinat la unghiul , practicat în corpul dispozitivului realiz ând fixarea semifabricatului pe elementele de orientare. Forța inițială Q se transmite la pană prin pârghia 2, obținând forța Q 1. baQ Q1 (8.24) După cum raportul a/b este , 1, forța Q 1 este mai mică, egală sau mai mare decât forța Q. În figura 8.6 se prezintă un mecanism de fixare cu pană și pârghie. Pana1 acționează prin intermediul rolei 2, asupra pârghiei 3, care se poate roti în jurul Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 106 bolțului 5, realizâd fixarea semifabricatului. Arcul 4 menține contactul între pană și pârghie, eli berând semifabricatul la retragerea presei penei. În fig. 8.6 se prezintă un mecanism de fixare cu pană și pârghie rabatabilă. Figura 8.6 – Mecanism de fixare cu pană și pârghie rabatabilă Mecanismul este format din pârghia rabatabilă 1 în jurul bolțul ui 2, pana3, acționată de maneta 4. Pana 3 pătrunde printr -un locaș practicat în reazemul 5, iar pîrghia 1 înglobează reazemul 5. În figura 8.7 este prezentat un mecanism cu pană și pârghie, acționat mecanizat, la care pana acționează în mod indirect asupr a semifabricatului prin intermediul rolei 6, pârghia 5, sub acțiunea motorului pneumatic sau hidraulic. Figura 8.7 – Mecanism de fixare cu pană în două trepte mecanizat. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 107 8.4. Tipuri de mecanisme de fixare cu excentric În construcția dispozitivelor, mec anismele cu excentric sunt utilizate pentru fixarea semifabricatelor, sau pentru blocarea rapidă. Manevrarea acestor mecanisme se face de regulă manual. Timpul de manevrare este redus, fiind de 5….10 ori mai mic decât în cazul mecanismelor cu filet. Mecan ismele de fixare cu excentrici prezintă o serie de dezavantaje, după cum urmează: a) nu sunt universale, având un domeniu limitat de exploatare; b) forțele de fixare sunt variabile, din care cauză nu se pot folosi în cazul pieselor cu rigiditate mică; c) prin vibra re mecanismul se poate autodesface; d) cursa de lucru fiind mică – nu se pot utiliza în cazul pieselor cu abateri dimensionale mari. Mecanismele de fixare cu excentric au ca element caracteristic excentricul. 8.4.2 Excentrici circulari Acești excentrici se ca racterizează prin simplitatea constructivă, sub forma unor discuri ce se rotesc în jurul unei axe deplasată fața de axa geometrică cu distanța „e”, numită excentricitate. Se poate considera că excentricul este construit dintr-o pană cu o față înclinată, în fășurată pe un cerc de bază, figura 8.8. Pentru ca fixarea să se mențină și după eliminarea forței exterioare Q, excentricii trebuie să îndeplinească condiția de autofrânare. Condiția de autofrânare se deduce din condiția de echilibru a forțelor active și forțele de reacțiune din sistem. Acest lucru este realizat dacă se respectă condiția stabilită la pene:   1+2 în orice punct al profilului, unde: 1 este unghiul de frecare dintre excentric și semifabricat, 2 este u nghiul de frecare dintre excentric și bolț. a) Determinarea cursei de lucru a excentricului Cursa de lucru a excentricului circular se determină cu ajutorul fig. 8.9. Prin rotirea excentricului din poziția I în care centrul discului se găsește în O în pozi ția II, centrul discului coboară ajungând în punctul O. Mărimea cu care coboară centrul discului este cursa de lucru a excentricului h. Se poate scrie : h = MC – OC (8.25) MC = e Din triunghiul O 1OC rezultă: cose OC și înlocuind în (8.53 ), rezultă: Figura 8.8 – Excentric circular Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 108  cos1eh (8.26) unde  este unghiul de rotire al manetei excentricului. Din relația (8.54) se poate deduce dependeța cursei de unghiul de rotire al excentricului arătat în graficul din figura 8.10. b) Determinarea caracteristicii e xcentricului Se deduce din figura 8.26 scriind echilibrul excentricului, după îndepărtarea forței exterioare Q.Se scrie ecuația de momente în raport cu punctul O 1. 02 22 1  eSdFDF (8.27) 1 1SF (8.28) 2 2SF (8.29) Figura 8.9 – Schemă pentru calculul excentricilor circulari Figura 8.10 – Cursa excentricului funcție de rotirea  F2 se neglijează și din înlocuirea lui F 1 în (8.55) rezultă: 12 eD  – carac teristica excentricului. )’455( 20eD1,0o 1  Pentru )’328( 13eD15,0o 1  Deci 20eD13 . Respectând aceste caracteristici, excentricii îndeplinesc condiția de autofrâ nare. Figura 8.11 – Schema de calcul al caracteristicii excentricului Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 109 c) Determinarea forței de fixare Forța de fixare a excentricului circular se determină scriind echilibrul forțelor ce acționează asupra excentricului, conform fig. 8.12. Vom asimila excentricul cu o pană înfășurată pe cercul de bază asupra căreia se a plică forța Q 1. 1QLQ (8.30) Q1 – este forța de împănare având valoarea: 2 1 1 tg tgS Q  , de unde rezultă:  2 1tg tgQLS (8.31) unde:  RKR54L  – lungimea brațului manetei excentricului;  – este raza de ro tire a excentricului care se poate determina din figura 8.9, aplicând teorema lui Pitagora și rezultă: 1 coseR2eRe2     (8.32) daN 1510Q – forța exterioară aplicată. Înlocuind valoarea lui , se obține forța de fixare sub forma: La con strucția excentricului se recomandă :  2 12 tg tg1 coseR2eRkQ eRS    (8.33) În practică se utilizează următoarele relații: 15eD R54L  daN 1510Q 3Dd ceea ce conduce la obținerea unor forțe de fixare: Q21 12S   Din analiza acestei relații rezultă că forțele de fixare pentru aceeași caracteristică a excentricului sunt variabile în funcție de unghiul de rotire „ ”. Excentricii circulari sunt standardizați prin STAS 10657 -80. Figura 8.12 – Schema pentru calculul forței de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 110 Excentricii se execută din oțel de cementare OLC 15 STAS 880 -80, cementat pe o adâncime de 0,8 -1,2 mm, călit și revenit la HRC = 55 -60, sau din OSC 8 STAS 1700 -80. Deoarece partea activă este supusă uzurii, acesta se recondiționează prin rectificare. În cazul în care uzura este prea mare, nerespectându -se caracteristica, se pot obține excentrici de dimensiuni inferioare, printr -o prelucrare redusă, contribuind astfel la reducerea substanțială a consumului de material și manoperă și în final la reducerea prețului de cost. În construcția dispozitivelor, excentricii se utilizează mai rar acționând direct asupra semifabricatului, ei sunt utilizați de regulă în combinație cu elemente de tipul pârghiilor sau bridel or. În figurile 8.13 -8.27 sunt prezentate câteva tipuri de mecanisme de fixare cu excentrici, pârghii sau bride și raportul de transmitere al forțelor de fixare. Figura 8.13 Mecanism cu excentric bridă de translație și reazem reglabil 1. excentric 2. bridă 3. reazem central 4. reazem reglabil 5. arc elicoidal S = S 1 La Figura 8.14 Mecanism cu excentric și două pârghii (semicentrare) 1. excentric 2. reazem 3. plăci de presiune 4. pârghii articulate 5. arc elicoidal 6. șurub central S = S 1 aL Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 111 Figura 8.15 Mecanism cu ax excentric prin tragere 1. ax excentric 2. pârghie 3. șurub ochi 4. arc S = S 1 La Figura 8.16 Mecanism cu excentric și reazem central reglabil 1. excentric 2. pârghie 3. șurub reazem central 4. placă de presiune S = S 1 ba Figura 8.17 Mecanism cu excentric și reazem frontal 1. ax excentric 2. pârghie 3. reazem central 4. plunger 5. arc S = S 1 ba Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 112 Figura 8.18 Mecanism cu excentric și reazem central reglabil 1. ax excentric 2. arc lamelar 3. pârhie 4. reazem central 5. arc elicoidal S = S 1 ba Figura 8.19 Mecanism cu excentric frontal 1. manetă 2. pârghie 3. bucșe uzură 4. excentric frontal Figura 8.20 Mecanism cu excentric înglobat 1. excentric 2. plunger 3. ax 4. șurub 5. pârghie 6. reazem central Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 113 Figura 8.21 Mecanism c u bridă de translație și pană reglabilă 1. excentric 2. bridă 3. reazem 4. pană 5. șurub de reglaj Figura 8.22 Mecanism cu excentric și pârghii cu prefixare (reglare) și fixare 1. bridă 2. șurub cu ochi 3. arc 4. excentric 5. placă de presiune 6. pârghie „L” Figura 8.23 Mecanism cu excentric cu fixare simultană 1. excentric 2,3. pârghii 5. tije de legătură Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 114 Figura 8.24 Mecanism cu excentric cu fixare simultană 1. manetă 2. pârghie de echilibrare 3. arcuri 4. placă presiune 5. placa bază 6. excentric 7. bolț 8. bolț limitator Fixare simultană a trei semif abricate Figura 8.25 Mecanism cu excentric cu fixare simultană 1. excentric 2. șaibă sferică 3. etrier 4. pârghie 5. pârghie 6. eclisă 7. plunger Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 115 Figura 8.26 Mecanism combinat cu excentric și pârghie rotitoare. Mecanismul poate fi reglat cu piulița 1 funcție de dimensiun ile semifabricatului. Se recomandă în cazul tehnologiei de grup, sau în cazul tehnologiei de grup, sau în cazul dispozitivelor de construcție modulară. Figura 8.27 Mecanism cu excentric pentru fixarea frontală 1. excentric 2. șurub cu ochi 3. bridăL 4. reazem 5. arc elicoidal. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 116 8.5. Tipuri de mecanisme de fixare cu filet Elementele și mecanismele de fixare cu filet se caracterizează prin simplitate constructivă, universalitate, siguranță în exploatare, cursă de lucru mare și forțe de fixare relativ mari. Prezintă și dezavantaje ca:  forța de fixare nu este constantă, având variații foarte mari, în raport cu cursa de lucru. Din această cauză nu sunt indicate la fixarea pieselor cu pereți subțiri și în general la fixarea pieselor ușor deformabile ;  timpul necesar pentru manevrarea mecanismelor cu filet este mare, ducând la o productivitate scăzută. Având în vedere aceste dezavantaje nu sunt recomandate în cazul producției de serie mare și de masă. Mecanismele de fixare cu filet se clasifică după forma constructivă în dou ă grupe: a) construcție simplă – șurub piuliță prezon piuliță; b) construcție combinată – cu bride, cu pârghii, cu pene, etc. 8.5.1.Calculul mecanismelor de fixare cu filet Sub acțiunea forței exterioare aplicate la capătul cheii sau mânerului de acționare se obține forța de fixare care se poate calcula cu ajutorul schemei din figura 8.28. Aplicând forța inițială Q asupra mânerului șurubului se obține forța de fixare S a semifabricatului. Pentru determinarea forței de fixare se scrie ecuația de momente în jurul axei șurubului : 2 m 1 MrFLQ  (8.34) unde: tgSF1 (8.35) rm – raza medie a filetului; M2 – momentul de frecare care apare pe fața frontală a șurubului la contactul cu semifabricatul. Momentul de frecare se determină ținând cont de momentul de frecare elementar: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 117 Figura 8.28 – Schemă pentru calculul forțelor de fixare la mecanismul cu filet dM2=dF f2=2dp=2p2d (8.36) unde: p=    4d DS 2 2 r (8.37) Momentul de frecare M 2 se determină integrând relația : M2= 24d Dp232 d p23 3 r2Dr 2d3 2Dr 2d2    = 2 2 r3 3 r 2 3 r3 3 r d Dd DS31 d DS4 24d D2   (8.38) Înlocuind relația (8.80) și (8.83) în (8.79), se obține: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 118 QL=Stg(+)rm+ 31S 2 2 r3 3 r d Dd D  (8.39) sau: 2 23 3 31) (d Dd DtgrQLS rr m  (8.40) unde:  – unghiul el icei filetului ;  – unghiul de frecare la filet ;  – coeficient de frecare între șurub și semi fabricat. În funcție de forma geometrică a suprafeței de contact dintre șurub și semifabricat, figura 8.29, se obțin relațiile de calcul ale forțelor de fixare: Figura 8.29 – Scheme de contact particulare: a) plan; b) punctiform; c) pe suprafață conică a) contact plan d = 0 rezultă: S= r m D31) (tgrQL  (8.41) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 119 b) contact punctiform Dr = 0;d = 0 rezultă: S= ) (tgrQL m (8.42) c) în cazul folosirii unei tălpi de presiune, șurubul de fixare se sprijină într -un locaș conic. În acest caz apare un moment de frecare între șurub și talpa de presiune . M2 = 2Nr1 (8.43) N =    2sin2S (8.44) r1 = Rcos    2 (8.45) rezultă: M2=2Rctg    2 (8.46) Forța de fixare este: S=   2Rctg) (tgrQL m (8.47) Cursa realizată de elementele de fixare cu filet este dată de relația: h =  2p (8.48) unde: p – pasul filetului ;  – unghiul de rotire al piuliței sau șurubului. 8.5.2.Elemente specifice fixării cu filet Cele mai întâlnite elemente de fixare cu filet sunt șuruburile și piulițele. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 120 În figura 8.30 sunt prezentate câteva tipuri de elemente de fixare cu filet de tip șuruburi având diferite forme geometrice ale capului de antrenare, precum și o serie de piulițe și șaibe după cum urmează: Tipuri de elemente de fixare cu filet a). Șurub cu cap pătrat cu guler mărit; b) șurub cu cap și guler; c) șurub cu cap pătrat mic; d) șurub cu cap striat; e) șurub cu cap striat și guler; f) șurub cu cap cilindric și locaș hexagonal interior; g) șurub sau piuliță cu mâner; h) șurub sau piuliță cu mâner mobil; i) șurub sau piuliță cu mâner rabatabil; j) șurub cu cap de antrenare cu mânere , detașabile; k) piuliță cu guler și suprafață plană; l) piuliță cu guler sferic; m) piuliță cu guler sferic și degajare; n) piuliță cu cap de antrenare striat; o) piuliță tip rozetă; p) piuliță cu strângere rapidă; r) bucșe de uzură filetată; s) șaibe sfe rice; t) șaibă sferică cu guler. În vederea creșterii productivității fixării și defixării semifabricatelor se utilizează șaibe frezate simple, figura 8.31. sau rabatabile 8.32. Pentru evitarea contactului direct dintre șurub și semifabricat se pot utiliza tălpi de presiune fig. 8.33.a.b.c. În figura 8.34 se prezintă modul de utilizare a unui șurub de fixare prevăzut cu talpă de presiune și bucșe de uzură. Mecanismele de fixare cu filet se folosesc de regulă împreună cu elemente de tip pârghie, sau bride în vederea prevenirii deplasării semifabricatului pe reazeme în momentul fixării, precum și în vederea evitării contactului direct dintre șurub și semifabricat. În figura 8.35 sunt prezentate câteva tipuri de bride utilizate în construcția dispozitivelor: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 121 k) l) m) n) o) r) ș) s) t) p) Figura 8.30 – Tipuri de elemente de fixare cu filet Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 122 Figura 8.34 – Mecanism cu filet și talpă de presiune Pentru sprijinir ea bridelor se utilizează o serie de reazeme reglabile, sau fixe. În figura 8.36 sunt prezentate câteva tipuri de reazeme: Pentru a evita apariția unui moment încovoietor în șuruburi la realizarea fixării datorită formei geometrice a semifabricatelor, conf orm figurii 8.37 se utilizează piulițe speciale și șaibe sferice (fig. 8.30. k, l, m, s, t) sau șuruburi cu tălpi de presiune, figura 8.33. Figura 8.31 – Șaibă frezată Figura 8.32 – Șaibă rabatabilă Figura 8.33 – Tălpi de presiune Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 123 a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) Figura 8.35 – Tipuri de bride de fixare: a) de translație; b) de rotație; c) cu picior; d) tip U; e) cu cot; f)cu două coturi ; g) cu pivot; h) crenelată; I) cu gaură filetată; j) oscilantă; k) cu e lement sferic; l)curbată a) b) c) d) e) Figura 8.36 – Tipuri de reazeme de sprijin: a) reglabil crenelat ; b) reglabil crenelat oblic; c ) etajat cu pantă dublă; d) etajat cu pantă simplă; e) reglabil cu filet Figura 8.37 – Scheme de ev itat la fixarea cu filet Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 124 8.5.3.Tipuri de mecanisme de fixare cu filet Mecanismele de fixare cu filet și pârghii sunt concepute pe principiul celor trei tipuri de pârghii cunoscute, figura 8.38. În figurile următoare sunt prezentate câteva tipuri de mecan isme de fixare cu filet și pârghii (bride). a) b) c) Figura 8.38 – Sisteme de pârghii Mecanism de fixare cu filet și bridă cu picior, reprezentând un reazem fix, este prezentat în figura 8.39. Fixarea se realizează prin acționarea piuliței 3, ca re înfiletându -se pe prezonul 2, rotește brida 1, realizând forța S. Arcul elicoidal 5, menține brida în poziție ridicată la desfacerea piuliței ușurând introducerea și scoaterea semifabricatului în dispozitiv. Forța de fixare se determină cu relația : S = Qa/L Mecanism de fixare cu filet și bridă de translație cu reazem reglabil cu filet, este prezentat în figura 8.40. Este format din: 1 – bridă de translație ; 2 – reazem reglabil ; 3 – piuliță cu guler ; 4 – prezon ; 5 – șaibe sferice ; 6 – arc elicoidal ; 7 – corp. Forța de fixare se determină cu relația : LaQS . Mecanism de fixare cu filet și pârghii –multiplu (figura 8.40). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 125 Figura 8.39 – Mecanism de fixare cu filet și bridă cu picior Forța de fixare se obține acționând șurubul cu manetă 1, care prin intermediul tijei 8, acționează pârghia 3, respectiv 2, obligându -le să se rotească în jurul reazemelor 4, fixând semifabricatele simultan. Pentru evitarea uzurii bridei, asamblarea șurubului 1 cu brida 2 se face prin interme diul bucșei filetate 5. Revenirea bridelor în poziția inițială este realizată d e către arcurile de întindere 6, ș urubul 7 ajută la reglarea mecanismului. Forța de fixare este dată de relația: b/aQS . Figura 8.40 – Mecanism de fixare c u filet și bridă de translație cu reazem reglabil cu filet Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 126 Figura 8.41 – Mecanism de fixare cu filet și pârghii – multiplu Figura 8.42 – Mecanism de fixare cu filet și bride – multiplu Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 127 Figura 8.43 – Mecanism de fixare cu filet și pârghie raba tabilă: 1 – bridă rabatabilă; 2 – reazem; 3 – tijă filetată; 4 – piuliță cu mâner; 5 – arc elicoidal; 6 – șaibă sferică; 7 – talpă de presiune; 8 –reazem autoreglabil; 9 – corp Figura 8.44 – Mecanism de fixare cu filet și tălpi de presiune oscilante. 1 – piulița de strângere cu brațe de antrenare ; 2 – prezon ; 3 – pârghie ; 4 – tălpi de presiune oscilante ; 5 –prisme ; 6 – arc elicoidal Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 128 Acest mecanism permite fixarea simultană a patru semifabricate. Pentru înlocuirea comodă a semifabricatelor pârghia 3, se poate roti în jurul axei y -y. Forța de fixare este în funcție de forța realizată de piulița de strângere: Q4/1S . Figura 8.45 – Mecanism de fixare multiplu cu filet și pârghie Mecanism de fixare multiplu cu filet și pârghie, este for mat din pârghiile 1, 4, 7, șurubul central 8, piulița de acționare 6, tija de transmitere 8. Prin acționarea piuliței 6, se realizează fixarea simultană a trei semifbricate. Mecanismele de fixare cu filet și bride se pot utiliza în cazul producției de unicate sau serie mică la fixarea semifabricatelor direct pe masa mașinii -unelte, figura 8.46. a) b) c) d) e) f) g) h) Figura 8.46 – Scheme de fixare pe masa mașinii unelte Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 129 În vederea unei reglări rapide a bridelor conform dimensiunil or semifabricatelor mai ales în cazul mașinilor cu comandă program s -au realizat mecanisme reglabile independente, figura 8.47. Pentru reglarea mecanismului din fig.8.47.a, se procedează astfel: f urca 6 se rotește în jurul șurubului 7, prin intermediul căruia este fixată de consolă. Se trage consola spre dreapta până când proeminențele de pe consolă ies din golul dintre dinții coloanelor 4 după care se montează la înălțimea dorită prin împingerea s pre stânga. Pentru împiedicarea deplasării consolei în timpul lucrului, furca 6 se rotește în poziția inițială pătrunzând în golul dintre dinții montantului. Fixarea semifabricatului se face cu ajutorul șurubului 5 care se înfiletează în brida 1 și se spri jină pe consolă. a) b) c) Figura 8.47 – Mecanisme cu reglare rapidă Mecanismul din figura 8.47.c se utilizează la semifabricate tubulare de tipul țevilor. Brida inferioară servește drept reazem și este montat pe aceleași coloane cu brida de fixa re. 8.5.4. Mecanisme de fixare cu filet și bridă L Bridele în formă de „L” lucrează în condiții corespunzătoare dacă au corpul ghidat pe o lungime suficient de mare. Au gabarit mai redus, însă sunt mai dificil de executat. Datorită forțelor de frecare d in ghidaj, prezintă un randament mai scăzut de transmitere a forței. Figura 8.47.i – Scheme de fixare pe masa mașinii -unelte Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 130 Relația de transmitere a forței dezvoltate de șurub S 1, la semifabricat S, se stabilește pe baza ecuațiilor de e chilibru conform figurii 8.48. S1 – S – 2F = 0 Sa – N32b = 0 (8.49) Din 8.49, rezultă: N= baS23 (8.50) F = N – reprezintă forțele de frecare î n ghidaj;  – coeficientul de frecare dintre bridă și ghidaj; N – rezultantele reacțiunii ghidajului asupra bridei. S1=S   ba31 (8.51) S= ba31S1  (8.52) Dacă se ține cont de forța P a arcului, care ține brida sus și de relaț ia forței S 1 (8.50) rezultă relația : S= ba31P d Dd D 31) (tgrba31QL 2 23 3 m        (8.53) a) b) c) Figura 8.49 – Mecanisme de fixare cu filet și bridă „L”: a – cu rotire manuală; b -cu autorotire; c -cu axă înclinată Figura 8.48 – Schemă pentru transmiterea forțelor de fixare la bridă „L” Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 131 În figura 8.49. este prezentată construcția unui mecanism de fixare cu bridă L. Brida este ghidată în bucșa 2, care este centrată în corpul 3 și fixate prin șuruburile 4 de acesta. La acționarea piuliței 5 pentru înșurubare pe prezonul 6, brida 1 coboară realizând fixarea semifabricatului în dispozitiv, brida se poate roti cu 90o în ghidaj, permițând manevrarea comodă a semifabricatului. 8.5.5. Proiectarea mecanismelor de fixare simultană în mai multe puncte cu filet și pârghii Pentru asigurarea unei fixări corespu nzătoare a semifabricatelor în dispozitiv se necesită aplicarea unor forțe perpendiculare pe suprafețele reazemelor, astfel încât să se creeze o presiune uniformă asupra acestora. În caz contrar pot să apară deplasări ale semifabricatelor pe reazeme, care duc la erori de prelucrare. Astfel pentru fixarea semifabricatului din fig.8. 50 pentru asigurarea orientării corespunzătoare față de cele două reazeme se realizează aplicarea unor forțe simultane perpendiculare pe reazeme prin intermediul șurubului 1 și pârghia 3, care este articulată în articulația A. Forțele S 1 și S 2 se echilibrează între ele rezultând : S2 = S 1 ba (8.54) Forța S1 se realizează datorită momentului aplicat șurubului 1. În figura 8. 51, se prezintă schema unui mecanism de fixare simultană cu două bride L. Figura 8.51 – Mecanism fixare cu două bride „L” La acționarea piuliței 6, aceasta acționează pe brida 4, trăgând brida 1, prin șurubul 2 realizând forța de fixare S. În același timp trage tija 5 cu aceiași forță obligând pârghia oscilantă 7 să se rotească în jurul articulației, trăgând în jos șurubul 8 și brida „L” 9 realizând forța S în zona opusă. Figura 8.50 – Schemă de aplicare a simultană a forțelor de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 132 În fig ura 8.52 este prezentat un mecanism de fixare simultană în două puncte cu bride de translație. Acest mecanism se poate utiliza la gabarite diferite de semifabricate datorită reazemelor reglabile. Mecanismul este format din următoarele elemente: 1-2 tija f iletată cu ochi; 3 piuliță de strângere; 4-5 bride de translație: 6 piuliță de reglaj; 7 piuliță de blocare; 8-9 reazeme reglabile; 10-11 arcuri elicoidale; 12 pârghie oscilantă; 13 bolț de articulație. Figura 8.52 – Mecanism de fixare simultan cu filet și bride de translație Aceste mecanisme duc în general la creșterea gabaritelor și complexității dispozitivelor, dar asigură creșterea preciziei de orientare și fixare, precum și creșterea productivități fixării și desfacerii semifabricatelor. Mecanismele de fixare în mai multe puncte pot îndeplinii și funcția de prereglare. În figurile 8.53, 8.54, 8.55, 8.56 sunt prezentate câteva tipuri de mecanisme cu filet din această categorie, utilizând două bride, din care una realizează forța de reglaj, iar a doua f orța de fixare. Figura 8.53 – Mecanism de fixare și reglare – varianta I: 1) piuliță de acționare; 2) bridă; 3) șurub cu ochi; 4) pârghie cotită; 5) mâner; 6) reazem reglabil Figura 8.54 – Mecanism de fixare și reglare varianta II Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 133 Elementele compon ente sunt: 1 – pârghie cotită 2 – pârghie oscilantă (rabatabilă) 3 – pârghie blocare 4 – șurub de acționare 5 – bolț articulație (de legătură) 6 – bolț Figura 8.55 – Mecanism de fixare și reglare varianta III: 1) șurub cu ochi; 2) pârghie rabatabilă; 3) pârghie cotită; 4) piuliță de acționare Figura 8.56 – Mecanism de fixare și reglare varianta IV: 1) șurub cu ochi; 2) pârghie rabatabilă; 3) pârghie cotită; 4) piuliță de acționare Mecanismele din figurile 8.57, 8.58, realizează fixarea simultană a semifabricatelor în două puncte. a) b) Figura 8.57 – Mecanism de fixare și reglare varianta V: 1) piuliță de acționare; 2) șurub cu ochi; 3, 4) pârghii rabatabile; Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 134 Prin acționarea piuliței 1 acesta acționează pârghia 3, iar prin intermediul șurub ului 2, le acționează pârghia 4, realizând fixarea semifabricatului în două puncte. Figura 8.58 – Mecanism pentru fixarea simultană înclinată, cu bride Figura 8.59 – Mecanism de fixare simultană cu bride „L” și pârghii oscilante Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 135 CAPITOLUL 9 TIPURI DE DISPOZITIVE DE ORIENTARE ȘI FIXARE A SEMIFABRICATELOR ÎN DISPOZITIVE Dispozitivele de orientare și fixare a semifabricatelor au rolul de a asigura orientarea și fixarea semifabricatelor în dispozitive simultan, fapt ce permite o creștere a product ivității muncii prin micșorarea timpilor auxiliari necesari prinderii și desprinderii semifabricatelor. Aceste dispozitive asigură o orientare precisă prin aceea ca elimină jocurile necesare introducerii semifabricatelor pe elementele de orientare. Aceste dispozitive sunt utilizate pentru orientarea și fixarea pe suprafețe plane, adică după un plan (fig. 9.1) sau pe suprafețe cilindrice exterioare și interioare, adică după o axă (fig. 9.2) și mai rar pe suprafețe conice sau sferice. Figura 9.1 – Sche mă de semicentrare Figura 9.2 – Schemă de autocentrare Orientarea și fixarea semifabricatelor se execută cu ajutorul unor elemente mobile sau deformabile ceea ce dă și denumirea dispozitivului, cum ar fi: cu fălci, pene, plunjere, pârghii, bucșe elastice , șaibe elastice etc. Acționarea acestor elemente poate fi realizată manual sau mecanizat cu ajutorul șuruburilor simple, șuruburi cu filet stânga -dreapta, pene multiple, came, spirale plane, dornuri și bucșe conice, hidroplast, ulei etc. Prin combinarea elementelor și dispozitivelor de acționare se obține o varietate mare de dispozitive de orientare și fixare, care pot fi împărțite în următoarele categorii: a) menghine sau alte dispozitive, care orientează semifabricatele după plane de simetrie; b) orientează s emifabricatele după suprafețe cilindrice exterioare; c) dornuri care orientează semifabricatele după suprafețe cilindrice interioare. După construcția elementelor care realizează orientarea și fixarea, dispozitivele de acest fel se clasifică astfel: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 136  dispoziti ve de orientare și fixare cu prisme;  dispozitive de orientare și fixare cu pârghii;  dispozitive de orientare și fixare cu pârghii și fălci;  dispozitive de orientare și fixare cu pene plunjere;  dispozitive de orientare și fixare cu bucșe elastice;  dispoziti ve de orientare și fixare cu bucșe elastice cu pereți subțiri;  dispozitive de orientare și fixare cu bucșe elastice tip burduf (gofrate);  dispozitive de orientare și fixare cu șaibe elastice;  dispozitive de orientare și fixare cu bile și role;  dispozitive de orientare și fixare cu membrane elastice. 9.1. Tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu prisme Aceste tipuri de dispozitive au una sau două fălci prismatice care se pot deplasa unilateral sau bilateral. Sunt utilizate la orientarea și fixarea sem ifabricatelor prevăzute cu suprafețe curbe. În fig. 9.3 (a, b, c) sunt prezentate câteva soluții de orientare a semifabricatelor după axa X -X, cu ajutorul unor prisme 1, având mișcare rectilinie sau oscilantă unilaterală. Prismele sau plăcile de presiune 2 se reglează și se fixează cu ajutorul șuruburilor 3 și 4 (fig. 9.3, a, c, d). La dispozitivul din fig. 9.3.b plăcile de presiune 2 sunt fixe iar prisma 1 este oscilantă. Prin strângerea piuliței 4 se asigură orientarea și fixarea semifabricatelor în rapo rt cu planul X -X. Fig. 9.3 – Scheme de orientare și fixare cu o prismă mobilă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 137 Prisma mobilă poate fi acționată manual sau mecanizat. Fig. 9.4 – Dispozitive de orientare și fixare cu prisme și șurub de acționare Fig. 9.5 – Dispozit ive de orientare și fixare cu prisme și excentric de acționare În figurile 9.6, 9.7, 9.8 sunt prezentate câteva tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu prisme cu mișcare bilaterală de tip autocentrant. În fig. 9.6, 9.7, sunt prezentate trei tipur i de astfel de dispozitive care utilizează pentru deplasarea prismelor mobile un șurub cu filet stânga -dreapta. Aceste dispozitive realizează orientarea semifabricatelor după două plane de simetrie x -x și y -y. În fig. 9.6 prismele schimbabile 1 sunt fixate pe fălcile mobile 2, care se pot deplasa în ghidajele practicate în corpul 3, cu ajutorul șurubului cu filet stânga – dreapta 4. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 138 Fig. 9.6 – Dispozitiv de autocentrare cu prisme – fălci și șurub de acționare Reglarea prismelor în raport cu axa y -y se reali zează cu ajutorul tijelor filetate 7, care deplasează furca 5, împreună cu fălcile 2 și prismele 1. În poziția reglată, furca 5 se fixează cu ajutorul șuruburilor 6. În figura 9.7 este prezentat un dispozitiv din această categorie la care prismele 1 sunt a rticulate pe fălcile 2 cu bolțurile 3. Fig. 9.7 – Dispozitiv autocentrant cu prisme rabatabile – fălci și șurub de acționare Orientarea și fixarea semifabricatelor se realizează prin deplasarea simultană a fălcilor 2, cu ajutorul șurubului stânga -dreapt a 4. În stare liberă prismele 1 sunt menținute în poziție rabătută de către plunjerele 8 și arcurile 9, ușurând schimbarea semifabricatu -lui. Reglarea prismelor după axa y -y se realizează identic cu dispozitivul descris în fig. 9.6. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 139 Fig. 9.8 – Dispozit iv autocentrant cu pârghii și prisme acționat mecanizat La dispozitivul din figura 9.8, prismele 1 sunt fixate de pârghiile oscilante 2. Aceste pârghii pot fi acționate prin intermediul excentricului 3, manual sau mecanizat prin angrenajul melc -roată melc ată 4, 5. Menținerea deschisă a prismelor este asigurată de arcurile elicoidale 7, ușurând schimbarea semifabricatului. La toate aceste dispozitive prismele pot fi înlocuite cu bacuri cu suprafețe plane sau de altă formă, caz în care aceste dispozitive dev in menghine de orientare și fixare sau menghine autocentrante. Pentru calculul forțelor de fixare sub acțiunea forței de acționare se utilizează schema din figura 9.9. Fig. 9.9 – Schemă de calcul al forțelor de fixare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 140 Falca mobilă se află în echilibru sub acțiunea forței de acționare Q, a forței de fixare S și a forțelor de frecare care apar în ghidaje. Datorită rotirii fălcii în ghidaj apare o forță de presiune distribuită triunghiular care se reduce la două forțe normale N, aflate la 2/3 din lungimea ghi dajului fălcii. Forțele N determin apariția forțelor de frecare F, care se opun deplasării fălcii. Se scriu ecuațiile de moment și proiecție a forțelor obținând: 0lSl32NlQ1 3 2  (9.1) N F0SF2Q  (9.2) unde:  este coeficientul de fre care dintre falcă și ghidaj. Din prima ecuație rezultă: )lSlQ(l23N1 2 3 (9.3) înlocuind în a doua ecuație rezultă: Q ll31ll31 S 3132    (9.4) Din această relație se observă că randamentul ridicat de transmitere a forței Q se obține atunci când lungimea l 3 a ghidajului este mai mare și dacă consola l 1 și brațul l 2 a forței Q față de ghidaj sunt mai mici. Aceste elemente trebuiesc avute în vedere la proiectarea și exploatarea acestor tipuri de dispozitive. 9.2. Tipuri de dispozitive de o rienta re și fixare cu pârghii În cazul acestor dispozitive orientarea și fixarea se realizează cu ajutorul unor pârghii articulate care au o rotire unghiulară riguros constantă. Au o construcție relativ simplă, randament ridicat și pot fi mecanizate și automatiz ate. Dezavantajul acestor dispozitive constă în faptul că solicitările din procesul de prelucrare sunt preluate în majoritate de articulațiile pârghiilor. Aceste dispozitive pot fi utilizate pentru orientarea semifabricatelor după un plan, când dispun de două pârghii (fig. 9.10, 9.11, 9.12, 9.14); sau după o axă de simetrie, când dispun de trei sau mai multe pârghii (fig. 9.15 a, b, c). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 141 Fig. 9.10 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii și plungere mecanizat Fig. 9.11 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii și excentric de acționare Dispozitivele pentru orientarea și fixarea semifabricatelor după un plan sunt formate din două pârghii articulate, care pot fi deplasate simetric de către: (1) o pană și plunjere acț ionate mecanizat (fig. 9.10); (2) o bucșă conică, acționată cu un excentric (fig. 9.11). La dispozitivul din fig. 9.12, pârghiile 3 și 4 se rotesc sub acțiunea șurubului 2, realizând orientarea și fixarea a două semifabricate. Frecvent aceste tipuri de di spozitive sunt întâlnite în construcția roboților industriali, ca dispozitiv de prehensiune, fiind acționate pneumatic, hidraulic sau electro -magnetic fig. 9.13. Fig. 9.12 – Dispozitiv de orientare și fixare cu două pârghii și șurub Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 142 Fig. 9.13 – Dispo zitive de orientare și fixare cu două pârghii acționate mecanizat Dispozitivul din fig. 9.14 realizează centrarea semifabricatului prin pârghiile 1, sub influența penei 2, acționată de excentricul 3. Fig. 9.14 – Dispozitiv de orientare și fixare cu d ouă pârghii – excentric și pană dublă Dispozitivele cu trei și mai multe pârghii se mai numesc și autocentrante. În fig. 9.15 (a, b, c) sunt prezentate trei tipuri de astfel de dispozitive. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 143 Pârghiile 2 ale dispozitivului din fig. 9.15.a sunt acționate în v ederea orientării semifabricatului de către cursorul 4, acționat la rândul său prin intermediul unui motor. Forța de fixare S realizată de către o pârghie sub acțiunea forței exterioare Q este dată de relația: Qba n1S (9.5) unde: n = număr ul pârghiilor; a, b = brațele pârghiilor Q = forța de acționare. Dispozitivul din fig. 9.15.b asigură rotirea pârghiilor și orientarea semifabricatului sub acțiunea greutății proprii a acestuia, crescând forțele de strângere odată cu creșterea componentei axiale a forțelor de așchiere. Componenta axială a forței de acționare Q este dată de relația: PGFQa Q (9.6) unde: F – forța remanentă din arc; G – greutatea semifabricatului; Fa – forța de așchiere axială; Fig. 9.15 – Dispoz itive de orientare și fixare cu trei pârghii: a – acționat mecanizat prin tijă; b – acționat mecanic de către forțele de așchiere și greutate proprie; c – un motor de acționare înglobat Forța de fixare realizată de către o pârghie este dată de relația: QbnaS1 (9.7) sau FG Fba nSa1 (9.8) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 144 unde: a și b sunt brațele pârghiei; n – numărul de pârghii. Dispozitivul din figura 9.15.c asigură rotirea pârghiilor 1 în vederea orientării și fixării semifabricatului prin intermediul pist oanelor 4 și 5 ale motorului pneumatic sau hidraulic înglobat în corpul 3 al dispozitivului. Fig. 9.16 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii, mecanizat În fig. 9.16 se prezintă un dispozitiv de orientare și fixare cu trei pârghii pentru fixarea pe suprafață frontală acționat mecanizat. Dispozitivul este format din pârghiile 1, articulate prin bolțurile 3, acționate prin intermediul etrierelor 2, flanșa 4 de către tija 6 a motorului de acționare. Întregul sistem este cuprins în corpul 5. În fi g. 9.17 se prezintă un dispozitiv de orientare și fixare din aceeași categorie având motorul pneumatic sau hidraulic de acționare 8 înglobat în interiorul dispozitivului. Dispozitivul este format din pârghiile 1 (2 -3 pârghii) comandate prin sistemul de etr iere 2, 3, 4, discul 6 de către tija 7 a motorului. Bascularea pârghiilor 1 spre exterior permite manevrarea comodă a semifabricatului. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 145 Fig. 9.17 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii, mecanizat, cu motor înglobat Dispozitivele din figura 9.15 a și c pot fi utilizate în poziție verticală sau orizontală, atât staționare cât și de tip rotativ. 9.3. Tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu pârghii și fălci mobile Acest tip de dispozitive pot realiza orientarea și fixarea semifabricatelor d upă un plan de simetrie sau după o axă de simetrie, după cum numărul fălcilor mobile este egal cu două sau trei și mai multe fălci. Aceste dispozitive sunt de tip mandrină, au un randament ridicat și pot fi mecanizate. Neavând proprietăți de autofrânare e ste necesar să fie prevăzute cu sisteme de siguranță care să împiedice desprinderea semifabricatului în timpul prelucrării. În fig. 9.18 se prezintă un dispozitiv de orientare și fixare după o axă de simetrie, având două sau mai multe fălci mobile, cu prof ilul zonei active corespunzătoare formei semifabricatului. Funcționează în felul următor: sub acțiunea tijei 12, prin intermediul manșonului 11, pârghiile 6 se rotesc în jurul articulațiilor 7, obligând fălcile mobile 4 să se de -plaseze radial spre interi or, orientând și fixând semifabricatul. Contactul cu semifabricatul se realizează prin intermediul bacurilor schimbabile și reglabile 2. Reglarea se realizează cu ajutorul șuruburilor 3 și a galeților 5. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 146 Figura 9.18 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii și fălci mobile, acționat mecanizat Dispozitivele cu trei sau mai multe fălci asigură o orientare și fixare mai bună decât cele cu două fălci, având și o siguranță mai mare în funcționare. În 9.19 și 9.20 se prezintă de asemenea două dispozitive de orientare și fixare cu pârghii și fălci mobile, acționate mecanizat. Fig. 9.19 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii și fălci mobile acționat mecanizat – variantă Fig. 9.20 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pârghii și fălci mobile ac ționat mecanizat – variantă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 147 9.4. Tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu pene și plunjere Dispozitivele de orientare și fixare cu pene și plunjere sunt în general de tipul dornurilor, fiind destinate pentru orientarea și fixarea semifabricatelor pe suprafețe cilindrice interioare neprelucrate sau prelucrate brut. Ele pot fi realizate cu un rând de plunjere sau cu două rânduri de plunjere. În fig. 9.21 sunt prezentate două tipuri de dispozitive cu pene plunjere dispuse pe un singur rând. Fig.9. 21.a – Dispozitiv de orientare și fixare cu pene -plunjere, manual Semifabricatul este orientat și fixat de către plunjerele 2, dispuse la 120O, fiind deplasate radial în ghidajele practicate în corpul 6 de către pana 1. Pana 1 este deplasată fie manual cu ajutorul șurubului 3, (fig. 9.21.a), fie mecanizat prin intermediul tijei 3, (fig. 9.21.b). Fig.9. 21.b – Dispozitiv de orientare și fixare cu pene -plunjere, mecanizat Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 148 Aceste dispozitive sunt utilizate pentru orientarea și fixarea semifabricatelor scurte de tip inele sau cave. În fig. 9.22 este prezentat un dispozitiv de orientare și fixare cu plunjere dispuse în două secțiuni. Fig. 9.22 – Dispozitiv de orientare și fixare cu pene -plunjere în două secțiuni, acționat manual Acționarea se realizează manua l, cu ajutorul șurubului 1. Prin acționarea șurubului 1, penele multiple 2 și 3 sunt deplasate spre interior, deplasând plunjerele 4 și 6 spre exterior, realizând orientarea și fixarea semifabricatelor. În fiecare secțiune se pot găsi trei sau patru plunj ere. Acționarea poate fi și mecanizată folosind un motor rotativ care acționează șurubul 1. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 149 9.5 Proiectarea și construcția dispozitivelor de orientare și fixare cu pene și lamele, pene și segmenți Aceste dispozitive pot orienta și fixa semifabricate pe suprafețe cilindrice interioare, când sunt denumite dornuri, sau pe suprafețe cilindrice exterioare, când sunt denumite mandrine. Dispozitivele pot fi acționate manual sau mecanizat. Prezintă avantajul unei precizii ridicate de orientare (până la 5 m). Permit orientarea semifabricatelor mai lungi și cu pereți subțiri. Dezavantajul acestor dispozitive îl prezintă complexitatea ridicată a tehnologiei de execuție. În fig. 9.23 sunt prezentate două tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu pene și lamele de tip dornuri. Semifabricatul 1 (fig. 9.23.a) este orientat și fixat cu ajutorul lamelelor 2, deplasate axial de bucșa 7, fixată de tija 8, care face legătur a cu sistemul de acționare. Lamelele sunt deplasate radial și ghidate de pana multiplă 4. La dispozitivul din fig. 9.23.b., pana multiplă este înlocuită cu dornul conic 1, a cărui tijă se leagă de sistemul de acționare. Acest dispozitiv are specific un rea zem frontal cu autoașezare (basculant) 3 care asigură un contact cert cu suprafața frontală a semifabricatului. Fig. 9.23.b – Dispozitiv de orientare și fixare cu pene și lamele, cu autoașezare În figura 9.24 a, b, c sunt prezentate alte trei tipuri de d ispozitive de orientare și fixare cu pene și lamele acționate mecanizat. Fig. 9.23.a – Dispozitiv de orientare și fixare cu pe ne și lamele, mecanizat Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 150 a b c Fig. 9.24 – Dispozitive de orientare și fixare cu pene și lamele mecanizate – variante 9.6. Proiectarea și construcția dispozitivelor de orientare și fixare cu bucșe elastice . Dispozitivele de orientare și fixare cu bucșe elastice realizează precizii ridicate de orientare, până la 0,02 mm, au în general o construcție simplă, ceea ce a condus la o largă răspândire a acestora. Utilizarea lor conduce la o însemnată econo mie de manoperă auxiliară, datorită rapidității în acțiune. Orientarea și fixarea semifabricatelor se realizează prin deformarea elastică a bucșelor, ceea ce limitează domeniul de lucru. Din această cauză semifabricatele care se orientează și fixează în d ispozitive cu bucșe elastice pe suprafețe interioare sau exterioare trebuiesc prelucrate inițial sau să se utilizeze bare calibrate la care toleranța să nu depășească valoarea: D 05,0TD (9.9) Elementul elastic care realizează orientarea și f ixarea la aceste dispozitive este bucșa elastică. Bucșele elastice utilizate în construcția dispozitivelor pot fi cu con direct figura 9.25.a care în timpul orientării și figurii sunt supuse la eforturi de compresiune, cu con invers figura 9.25.b care în t impul orientării și fixării sunt supuse la eforturi de întindere și cu con bilateral figura 9.2.c. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 151 a b c Fig. 9.25 – Tipuri de bucși elastice: a -con direct; b -con invers; c -con bilateral interior Unghiurile nominale ale suprafețelor conice util izate la aceste dispozitive sunt în general de 300 cu diferențe de 10 între suprafețele conjugate, pentru a evita blocarea lor. Fig. 9.26 – Forme geometrice ale bucșelor elastice: a -cilindric; b -cu profil pătrat; c -cu profil hexagonal; d-cu profil drept unghiular; e -cu suprafață lisă; f, g, h -cu suprafață canelată; i, j -cu suprafață zimțată Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 152 Din punct de vedere al profitului și al formei geometrice a suprafeței de contact cu semifabricatul bucșele elastice por fi de diferite forme, conform figurii 9.26. Din punct de vedere constructiv bucșele elastice pot fi cu fălci fixe, cu fălci fixe și bacuri schimbabile (fig. 9.27 a b); cu fălci libere, detașabile (fig.9.27.c). Fig. 9.27 – Bucșe elastice speciale: a, b -cu bacuri schimbabileș c -cu fălci detașabile Cele mai răspândite tipuri de dispozitive cu bucșe elastice, utilizate în construcția dispozitivelor sunt cele acționate manual sau mecanizat (pneumatic, hidraulic, centrifugal sau electromagnetic). În figura 9.28 sunt prezentate patru tipuri de dispozitiv e de orientare și fixare cu bucșe elastice tip mandrină. În fig. 9.28,a se prezintă un dispozitiv cu bucșe elastică cu con direct. Bucșa elastică cu con direct 1, este centrată și sprijinită axial în corpul dispozitivului 2 și deformată prin înșurubarea m anșonului 3, nu asigură o precizie de centrare ridicată deoarece manșonul filetat, pe care se centrează fălcile, se asamblează cu corpul 2 prin înșurubare . În figura 9.28.b, se prezintă un dispozitiv cu bucșe elastică biconică, bucșa biconică 1 este ghida tă prin două suprafețe conice față de corpul 2 al dispozitivului și față de manșonul de acționare 3 .Manșonul de acționare 3 este ghidat printr -o suprafață cilindrică față de corpul 2 ceea ce asigură o precizie bună de orientare. În figura 9.28.c se prezin tă un dispozitiv cu bucșe elastică cu con invers, care are o precizie de centrare mai bună, deoarece bucșa elastică1, este centrată în interiorul reducției conice2, fixată pe alezajul conic al axului principal 5. Pentru transmiterea momentului de torsiune de la corpul dispozitivului la bucșa elastică se utilizează știftul filetat 4. În figura 9.28.d este prezentat un dispozitiv de orientare și fixare cu bucșe elastică, de tip mandrină acționat mecanizat. Dispozitivul realizează orientarea și fixarea semifa bricatului prin tragerea bucșei elastice 1, cu forța exterioară Q care se deformează datorită reducției conice 2. Manșonul 6 limitează deplasarea axială a bucșei elastice 1. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 153 a b c d Fig. 9.28 – Dispozitive de orientare și fixare cu bucși elastice – tip mandrine În figurile 9.29 a,b,c,d sunt prezentate câteva tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu bucșe elastice de tip dorn pentru orientarea pe suprafața inter ioară. a) b) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 154 c) d) Figura 9.29 – Dispozitive de orientare și fixare cu bucși elastice – tip dorn În fig. 9.29.a bucșa elastică 1, este montată direct pe arborele principal 3 și este deformată de conul 2, acționat manual. Se utilizează pentru semifabricate scurte. În fig. 9.29.b, dispozitivul este format dintr -o bucșă elastică biconică 2, care este deformată de conul corpului 1 și de conul corpului mobil 3, acționat de piulița 4. În fig. 9.29.c, este preze ntat un dorn cu bucșă bilconică cu acționare mecanizată. Dornul este fixat pe arborele principal al mașinii – unelte. Prin acționarea spre stânga a tijei 9, aceasta deplasează dornul rigid 3, prevăzut cu un con, se deformează bucșa elastică 6, care orient ează și fixează semifabricatul. În cazul în care unghiurile suprafețelor conice sunt mai mici de 90 , se poate produce blocarea dispozitivului. Pentru deblocarea dispozitivului se utilizează șurubul 4 montat în nervura bucșei elastice. La deplasarea spre dreapta a dornului rigid 3, șurubul 4 va opri bucșa elastică dacă aceasta s -a blocat în partea dreaptă, sau o va antrena spre dreapta, dacă s -a blocat în stânga pe suprafața conică a corpului 2. În fig. 9.30. se prezintă un dispozitiv de orientare și f ixare cu bucși elastice multiple. Semifabricatele sunt orientate și fixate pe bucșele elastice 1, care sunt deformate elastic prin tijele conice 3, de către arcurile disc 4, cu axul cu excentric 5. În figura 9.31. se prezintă un dispozitiv de orientare și fixare cu bucși elastice multiplu de tip rotativ. Fixarea semifabricatelor se realizează de către bucșele elastice 1, deformate elastic de către forța arcurilor disc 2. La rotirea platoului 3 în jurul axului 4, cama 7, fixată pe discul 6, comprimă arcuril e disc realizând deformarea semifabricatelor. La acest post operatorul încarcă și descarcă dispozitivul. Aceste dispozitive se utilizează la utilaje de tip agregate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 155 Figura 9.30 – Dispozitiv cu bucși elastice multiplu liniar Fig. 9.31 – Dispozitiv cu bucși elastice multiplu -rotativ Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 156 9.7. Tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu bucșe elastice cu pereți subțiri Această categorie de dispozitive realizează orie ntarea și fixarea semifabricate lor datorită deform ației elastice pe direcție radi ală a un or bucșe cu pereți subțiri, compacte, datorită presiunii exercitate de lichide, hidroplast sau cauciuc. În fig. 9.32.a, b, sunt prezentate două tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu ulei, acționate manual(hidrostatice). a) b) Fig. 9.32 – Dispozitive de orientare și fixare cu bucși elastice hidrostatice: a -tip mandrină; b -tip dorn În fig. 9.32.a dispozitivul este tip mandrină, iar în fig. 9.32.b, de tip dorn. Semifabricatele sunt orientate și fixate prin deformarea bucșelor elastice cu pereți subțiri 2, datorită presiunii create în ulei de un element 3, de tip șurub, sau plunjer acționat manual sau mecanizat. Uleiul utilizat este ulei de turbină cu vâscozitate mare sau ulei pentru transmisii mecanice. Aceste dispozitive necesită preluc rări foarte îngrijite și etanșeități corespunzătoare pentru evitarea pierderilor de ulei. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 157 Fig. 9.33 – Dispozitiv de orientare și fixare cu hidroplast mecanizat În fig. 9.33, 9.34 și 9.35 sunt prezentate câteva tipuri de dispozitive de orientare și fi xare cu hidroplast de tip dornuri. Fig. 9.34 – Dispozitiv de orientare și fixare cu hidroplast și bucși elastice în trepte, manual Hidroplastul este un material sintetic cu aspectul unui cauciuc fără pori, translucid, care se comportă ca un lichid cu v âscozitate mare, fiind practic incom – presibil și având capacitatea de a transmite presiuni constante în toată masa, în conformitate cu principiul lui Pascal. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 158 Având vâscozitate mare, nu sunt necesare elemente de etanșare complexe, nu sunt necesare elemente intermediare rigide, deci lipsa jocurilor funcționale fac ca aceste dispozitive să aibă o construcție simplă , o exploatare sigură și precisă. Fig. 9.35 – Dispozitiv de orientare și fixare cu hidroplast și pârghie, mecanizat Prezintă însă dezavan tajul c ă nu pot lucra la temperaturi mai mari de 60 C, datorită fluidizării hidroplas tului. De asemenea nu pot centra semifabricate cu toleranțe și jocuri diametrale mari ale suprafețelor de centrare. În tabelul 9.1 sunt prezentate tipurile de hidroplast utilizat e în construcția dispozitivelor și compoziția lor. Presiunea în hidroplast poate fi creată mecanizat (pneumatic, hidraulic), sau manual prin intermediul unor șuruburi și plunjere. Pentru a evita deformațiile plastice ale bucșelor cu pereți subțiri, ca urma re a acționării în gol, la unele construcții de dispozitive se prevăd elemente speciale pentru limitarea și reglarea curselor elementelor de acționare, respectiv a presiunilor create în hidroplast. Pentru reglarea presiunilor inițiale în hidroplast, prec um și pentru eliminarea jocurilor inițiale se folosesc șuruburile și plunjerele 8 de reglaj (fig. 9.35) Tabelul 9.1 – Tipuri de hidroplast Compoziție Marca hidroplastului DM SM MATI 1 -4 Policlorură de vinil 10 20 20 Dibutilftalat 88 78 59,2 Stearat de calciu 2 2 0,8 Ulei de vid – – 20 Caracteristici Tehnice Grad de duritate moale semidur dur Compresibilitate 0,5%100daN/cm2 Pierderi prin neetanșeități la presiuni[bari] și jocul j [mm] J=0.01 p>125 J=0.01 p>450 J=0.01 p>450 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 159 Domeniu de utilizare Curse și distanțe mari, presiuni moderate Curse și distanțe mici, presiuni mari Curse mici, presiuni moderate Temperaturi de încălzire pentru umplere[ C] 120…130 140…150 150…160 Asamblarea bucșelor elastice cu corpul dispozitivului se face prin încăl zirea la 80-100 a bucșei ( pentru dornuri) sau a corpului ( pentru mandrine). 9.8. Proiectarea și construcția dispozitivelor de orientare și fixare cu bucșe elastice de tip burduf (gofrate) Aceste dispozitive se caracterizează prin aceea că orientarea ș i fixarea semifabricatelor se realizează cu ajutorul unor bucșe elastice cu pereți subțiri având formă de burduf (gofrate). Avantajele acestor dispozitive sunt: precizie ridicată de orientare (ordinul micronilor), simplitatea constructivă, costul redus ș i siguranța mare în exploatare. Nu se recomandă în cazul prelucrărilor cu regimuri intense. Aceste dispozitive sunt în general de tip dornuri cu domeniul cuprinse între 6 -350 mm și lungimi mari. Dispozitivele pot fi acționate manual sau mecanizat. Fig. 9.36 – Dispozitiv de orientare și fixare cu bucșe elastică gofrată, acționat manual Fig. 9.37 – Dispozitiv de orientare și fixare cu bucșe elastică gofrată, acționat mecanizat Orientarea și fixarea semifabricatelor se realizează prin deformația elas tică a bucșelor, care fiind relativ mică, necesită ca semifabricatele să prezinte abateri dimensionale reduse și să aibă suprafețele de orientare prelucrate inițial. Dispozitivele de acest tip pot fi realizate în două variante: cu o bucșă elastică și cu d ouă bucșe elastice tip burduf. În fig. 9.36 este prezentată o construcție de dispozitiv de orientare și fixare cu bucșe elastică de tip burduf acționat manual prin Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 160 intermediul piuliței randalinate 3, iar în fig.9.37, un dispozitiv cu acționare mecanizată prin intermediul tijei de acționare 3. Modificările diametrelor exterioare, respectiv interioare ale bucșelor burduf nu trebuie să depășească limitele elasticității materialului din care sunt confecționate respectiv trebuie să respecte relațiile: D 0015,0D Jmax 1 (9.10) d 0015,0d Jmax 2 (9.11) unde: D – diametrul exterior al bucșei elastice; d – diametrul interior al bucșei elastice; J1max, J2max – jocurile maxime dintre bucșa burduf și semifabricat, respectiv dintre corpul dispozitivului și b ucșa elastică în stare liberă. 9.9. Tipuri de dispozitive de orientare și fixare cu inele elastice Caracteristic acestor dispozitive este elementul elastic care realizează orientarea și fixarea semifabricatului sub forma unor inele (șaibe) elastice. Ele a u forma unor arcuri farfurie cu crestături radiale pentru mărirea elasticității, care prin deformare își modifică diametrele exterioare și interioare, fig. 9.38. Aceste dispozitive au o construcție relativ simplă și asigură precizii de orientare de 0,01 -0,03 mm. Realizează forțe de fixare relativ mari, fiind indicate în special pentru producția de serie mare, la prelucrări de finisare. Dispozitivele cu inele elastice pot fi construite în două variante: de tip dorn, pentru orientarea și fixarea pe suprafe țe cilindrice interioare și de tip mandrine pentru orientarea și fixarea pe suprafețe cilindrice exterioare. Ele pot fi acționat manual sau mecanizat. a b Fig. 9.38 – Forma inelelor elastice Inelele elastice pot fi dispuse în una sau două secțiuni , funcție de lungime bazei de orientare, având diametre egale sau diferite. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 161 De regulă un pachet de inele trebuie să conțină 2, 3 sau mai multe inele, care pot fi libere sau înglobate în cauciuc fig. 9.38.b. Fig. 9.39 – Dispozitiv de orientare și fixa re cu inele elastice tip dorn scurt În figura 9.39 este prezentat un dispozitiv de tip dorn scurt acționat manual. Legătura cu mașina -unealtă se face prin intermediul corpului prevăzut cu con morse sau I.S.O. Forța axială necesară deformării inelelor pla stice 4, se aplică cu ajutorul șurubului 5, prin intermediul bucșei 2. Bucșa 3 joacă rol de reazem frontal pentru semifabricat și reazem pentru inelele elastice. La dispozitivele de tip dorn scurt, fig. 9.40 a, b, deformația inelelor elastice 2 se reali zează mecanizat prin intermediul tijei 3. Semifabricatele sunt rezemate prin intermediul bolțurilor 1 (reazeme frontale). Dispozitivele de tip dorn lung, fig. 9.40 c, d, e, au inelele elastice dispuse în două secțiuni, având aceleași diametre (fig. 9.40 c, e) cu diametre diferite (fig. 9.40 d). Ele sunt acționate mecanizat prin intermediul tijei de acționare 5. În fig. 9.40.f, este prezentat un dispozitiv de orientare și fixare de tip dorn cu inele elastice și pereți cu bucșe cu pereți subțiri. Orientarea ș i fixarea semifabricatelor se realizează prin deformația bucșei elastice cu pereți subțiri 4. Sub acțiunea forței de acționare Q, aplicată la tija 1, prevăzută cu o suprafață conică, rolele 3, deplasându -se radial spre exterior, deformând inelele elastice 2, iar acestea deformează bucșa elastică cu pereți subțiri Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 162 Fig. 9.40 – Dispozitive de orientare și fixare cu inele elastice tip dorn acționate mecanizat Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 163 9.10. Proiectarea și construcția dispozitivelor de orientare și fixare cu membrane plane Caracteri stic acestor dispozitive este existența în construcția lor a unei membrane elastice care este prevăzută cu o serie de fălci dispuse pe un cerc de un anumit diametru. Ele pot realiza orientarea și fixarea pe suprafețe cilindrice exterioare, când se numesc m andrine, sau pe suprafețe cilindrice interioare, când se numesc dornuri. Orientarea și fixarea semifabricatelor se obține prin deformația elastică a membranei. Aceste dispozitive se folosesc pentru orientarea și fixarea semifabricatelor pe suprafețe prelu crate cu toleranțe de execuție mici, la operații de finisare. Ele au o construcție simplă și pot fi acționate manual sau mecanizat. Ele realizează în condiții normale precizii de orientare de 1 -3 m. Membranele elastice se execută din oțeluri OLC 75A STAS 880-80 sau Arc 6, Arc 8, STAS 795 -80 călit -revenit la 55 -58 HRC. În figurile 9.41 și 9.42 sunt prezentate două construcții tipice de astfel de dispozitive. a b Fig. 9.41 – Dispozitiv de orientare și fixare cu membrană elastică și bacuri reglabile La dispozitivul din figura 9.41 semifabricatul 1 este orientat și fixat cu forțele S, când tija 6, acționată manual sau mecanizat este retrasă, după ce inițial a deformat membrana 3, desfăcând fălcile 4, cu șuruburile de reglaj 2, în vederea manevrării semifabricatului. Forțele de fixare S se realizează deci în lipsa forței de acționare Q, numai datorită tensiunilor remanente ale membranei. Șuruburile 2, permit reglarea dispozitivului pentru diverse diametre ale semifabricatelor și permit refacerea preciz iei prin rectificarea lor în cazul uzării. Acest tip de dispozitiv permite orientarea și fixarea semifabricatelor și pe suprafețe cilindrice interioare caz în care deformația membranei în vederea orientării și fixării se realizează sub acțiunea forței ext erioare de acționare Q. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 164 a b Fig. 9.42 – Dispozitiv de orientare și fixare cu membrană elastică La dispozitivul cu membrană din figura 9.42 forțele de fixare S, se obțin prin deformarea membranei 1, prin intermediul tijei 2, sub acțiunea forței ext erioare Q. Fig. 9.43 – Dispozitiv de orientare și fixare cu membrană – variantă În figura 9.43 se prezintă o altă variantă de dispozitiv de orientare și fixare cu membrană format din următoarele elemente:1 – tijă de acționare; 2 – arc elicoidal; 3 – bucș ă de presiune; 4 – membrană elastică prevăzută cu bacuri; 5 – șuruburi de reglare. Forța de acționare Q necesară acționării dispozitivului se calcu -lează cu relațiile: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 165 nf nfrrlr3)rad(j4Q (9.12) unde: ) 1(12Egj23  este rigiditatea cilindrică a membranei [daNmm];  – unghiul de desfacere a unei fălci [rad]; rf – raza de dispunere a fălcilor [mm]; rn – raza de încastrare a membranei [mm]; g – grosimea membranei [mm];  = 0,3 – coeficientul lui Poisson pentru materialul membranei; E – modulul de elasticitate al materialului membranei, 2 4daN/mm 101,2E . Între cursa C a a tijei de acționare și cursa radială C f a unei fălci există relația: arC Cf f a (9.32) unde: a – lungimea unei fălci. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 166 PARTEA A II -A DISPOZITIVE DE MANIP ULARE A UTOMATĂ CAPITOLUL 10 LOCUL ȘI ROLUL DISPO ZITIVELOR DE MANIPUL ARE AUTOMATĂ ÎN SISTEMEL E FLEXIBILE DE FABRI CAȚIE 10.1. Introducere Definiție. Dispozitivele de manipulare automată – DMA (instalații aducătoare/ evacuare – IA/E) reprezintă o componentă a subsis temului de manipulare ale cărei funcțiuni sunt generarea anumitor mișcări ale obiectului de lucru și efectuarea acestora în conformitate cu o logică secvențială și cu cerințele de manipulare care urmează a fi realizate. Orice tehnologie reprezintă un proce s de fabricație , destinat obținerii unui produs, sau o parte a unui produs, sau servicii. Prin aceasta se înțelege totalitatea operațiilor de prelucrare și manipulare care concură la realizarea produsului sau serviciului. Procesele de fabricație sunt stric t legate de sistemele de fabricație. Termenul de proces are semnificația de „succesiune a stărilor” prin care trece un produs în desfășurarea sa tempora ră, transformarea anumitor elemente în cadrul fenomenului de producție, transformarea orientată ca scop și decurgând din aplicarea unor cunoștințe. Prin sistem de fabricație se înțelege totalitatea mijloacelor tehnice (mașini, dispozitive, scule, instalații, programe) și a relațiilor între acestea care contribuie la realizarea fabricației. Procesele de fabri cație și sistemele de fabricație au avut o evoluție ascendentă de -a lungul timpului dinspre sistemele simple, rigide spre sisteme flexibile de mare complexitate. Odată cu creșterea necesității unei mari cantități dintr -un anumit tip de produs a apărut noț iunea de producție de masă. Organizarea sistemului de producție de masă se află în opoziție cu producția individuală precum și cu producția de serie. Apar în acest sens elemente de automatizare a producției și concepția produselor se organizează pe princi piul modularizării și al interschimbabilității. Modularizarea constă în compunerea unui produs din mai multe module (elemente) tipizate. Interschimbabilitatea este o manieră de proiectare și execuție, care asigură utilizarea în condiții identice a unui pr odus tipizat, indiferent care este ansamblul în care este folosit. Industria automobilului a devenit principala beneficiară a celor mai tehnici de automatizare și un domeniu propice de aplicare a tehnologiilor de masă. Progrese s -au înregistrat și în pro ducția de mașini -unelte etc. Toate aceste acumulări cantitative și calitative fac ca în anii 1913 -1914 să se organizeze primul Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 167 flux tehnologic pentru asamblarea automobilelor (de către Henry Ford) în 84 de posturi. O altă etapă a evoluției sistemelor de fa bricație o constituie apariția liniilor de transfer tehnologic, la care un număr de mașini -unelte lucrează simultan operații distincte la același tip de piesă, urmând ca piesele să treacă ritmic de la un post de lucru la altul astfel încât la fiecare tact al liniei se va obține o piesă finită și se introduce în flux un semifabricat nou. Trecerea la alt tip de produs implică o însemnată restructurare, motiv pentru care acest sistem de fabricație se numește sistem rigid de fabricație. Nevoia de schimbare rap idă a tipului de produs impusă de cerințele pieței a condus la apariția sistemelor flexibile de fabricație (SFF), în care se poate prelucra o mare varietate de produse pe același utilaj cu cheltuieli minime de adaptare. În cadrul SFF seria de produse este restrânsă apărând astfel o mare varietate de loturi de fabricație de dimensiuni variabile. Între producția în flux și cea pe loturi de fabricație apar următoarele diferențe semnificative:  reglaje diferite ale sculelor;  sisteme de orientare și fixare difer ite a pieselor;  semifabricate diferite;  planuri de producție diferite;  desene de execuție diferite. Toate aceste particularități apar simultan la un număr mare de mașini -unelte și posturi de lucru, fapt ce determină serioase dificultăți în organizarea prod ucției. În urma evoluției spectaculoase a nivelului tehnic mondial s -au impus câteva soluții ajutătoare în acest sens:  aplicarea tehnologiilor de grup;  introducerea mașinilor cu comenzi numerice;  introducerea robotizării;  conducerea prin calculator a produ cției. 10.2. Procese de fabricație și sisteme de fabricație Procesul de fabricație, definit anterior este strâns legat de sistemul de fabricație. Orice proces de fabricație se împarte într -un număr limitat de procese parțiale de fabricație care necesită ap licarea unor procedee diferite de fabricație. Suma procedeelor de fabricație necesare pentru realizarea proceselor parțiale de fabricație constituie tehnologia fabricației. Procedeele de fabricație vor fi definite din punct d evedere tehnologic prin opera ții și succesiuni de operații, caracteristice echipamentelor de lucru și a materiei prime care suferă transformare. Operațiile care definesc procedeele de fabricație espectiv procesele parțiale de fabricație se clasifică în două mari grupe, după rolul lor în cadrul procesului și după efectele lor asupra materiei prime, astfel: operații de prelucrare , operații de manipulare . Operațiile de prelucrare realizează schimbarea formei, dimensiunilor, stării de agregare, consistenței, proprietăților fizico -chimice, proprietăților mecanice, etc. Operațiile de manipulare realizează schimbarea situării obiectelor, sculelor sau dispozitivelor și obținerea unor date despre acestea. După modul de organizare procesele de fabricație se clasifică conform schemei din figura 10.1 în: rigide sau flexibile; clasice, mecanizate sau automatizate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 168 Figura 10.1 – Clasificarea proceselor de fabricație Primele procese de fabricație au fost considerate flexibile, datorită operatorului uman care realiza operațiile de manipulare, fiind elementul flexibil al procesului. Prin introducerea unor instalații de manipulare în cadrul sistemului s -au înlocuit anumite sarcini de manipulare ale operatorului uman obținându -se procesele mecanizate dar rigide. Prin introducerea robotizării, operatoru l uman a putut fi înlocuit în sarcinile de manipulare obținându -se procese automatizate flexibile. Unui anumit proces de fabricație îi corespunde un sistem de fabricație . Un sistem de fabricație conține totalitatea mijloacelor materiale și de informații (soft) care realizează procesul de fabricație. Sistemul de fabricație se compune din două subsisteme (figura 10.2): Figura 10.2 – Structura sistemelor de fabricație Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 169  subsistemul de prelucrare , care cuprinde mașinile -unelte sau de lucru (ML), dispozitive de lucru (DL), scule (S), operatorul uman (OU) și instalații pentru operații humanoide de prelucrare – roboți industriali de prelucrare (RI p);  subsistemul de manipulare , care poate fi operatorul uman (OU), dispozitive de manipulare automată (DMA) – numite și instalații de aducere/evacuare (IA/E) și/sau robot industrial de manipulare (RI m). Dacă din subsistemul de prelucrare lipsește RI p și din subsistemul de manipulare DMA și RI m sistemul de fabricație se numește clasic. Dacă în cadrul subsistemului de mani pulare sunt prezente și DMA atunci sistemul de fabricație se numește mecanizat. Dacă OU lipsește în ambele subsisteme, fiind prezente toate celelalte componente atunci sistemul de fabricație se numește automat. Sistem de fabricație flexibil prezintă o flex ibilitate mărită, având semnificația de maleabil, nestabil, suplu, variabil, capabil de modificări cu eforturi minime. În domeniul producției industriale termenul de flexibilitate se utilizează în legătură cu aotumatizarea fabricației desemnând trăsătura unui sistem automat de fabricație bazat pe mașini și instalații „transformabile” atât pentru procesele de prelucrare cât și pentru procesele de manipulare. Termenul de flexibilitate se utilizează și referitor la capacitatea unui sistem de a trece ușor de l a fabricația unui produs la altul de un alt tip, caracteristică definită ca elasticitate tehnologică. Referitor la producție termenul elasticitate desemnează caracteristicile unei întreprinderi de adaptare, regrupare, mobilitate și comportă două componente : elasticitatea structurilor tehnice și elasticitatea comercială. În acest context flexibilitatea r eprezintă elasticitatea propriu zisă a structurilor tehnice, respectiv de fabricație privind capacitatea de modificare a sistemelor tehnice și a condițiilor organizatorice ale unui proces de fabricație în vederea adaptării sale la noi sarcini de fabricație, în mod automat. În timp ce sistemele automatizate rigide sunt de la început concepute pentru realizarea unei singure sarcini de fabricație, sistemele autom atizate flexibile sunt concepute încât să permită tranformarea în vederea realizării mai multor sarcini diferite de fabricație. Pentru desfășurarea unui proces de fabricație, sistemul de fabricație se organizează pe baza unui sistem logistic. Figura 10 .3. Structura sistemului logistic Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 170 Definiție. Instalațiile logistice se definesc ca fiind totalitatea mijloacelor care, în cadrul unui sistem de producție, la momentul oportun, asigură fiecare loc de muncă cu tot ceea ce este necesar pentru desfășurarea act ivității de producție. Instalațiile logistice sunt parte componentă ale sistemului logistic (figura 10.3). Sistemul logistic este format din subsistem logistic extern și subsistem logistic intern. Subsistemul logistic intern la rândul său este format din s ubsistem logistic lung și subsistem logistic scurt. Acest subsistem este realizat de către DMA (conform figurii 10.4). Subsistemul logistic exterior realizează legătura unității producătoare cu altele similare (depozite de aprovizionare, autogări, porturi , gări, producători de materiale, beneficiari). Subsistemul logistic interior asigură deplasarea materiei, informației și finanțelor în interiorul unității producătoare, între depozite și mijloace de fabricație, între diferite sisteme de fabricație. Fluxu l de materiale în cadrul unui sistem de fabricație compus din mai multe module de fabricație (modul i) are structura prezentată în figura 10.4. Figura 10.4 – Fluxul de materiale în cadrul unui sistem de fabricație Depozitul de materiale i deserveș te un sistem de fabricație i, acesta la rândul lui fiind compus din n module de fabricație (modul n). DMA (IA/E) rezolvă problema fluxului de materiale în interiorul sistemului de fabricație, realizând transferul „scurt” al acestora. DMA (IA/E) manipulează obiecte, care pot fi: materiale de lucru, palete, dispozitive, scule, deșeuri etc. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 171 CAPITOLUL 11 FUNCȚIILE ȘI STRUCTU RA DISPOZITEVELOR DE MANIPULARE AUTOMATĂ (DMA) 11.1. Introducere Subsistemul de manipulare are funcția de a genera anumite mișcări ale obiectelor manipulate în conformitate cu o anumită logică secvențială și cu cerințele de manipulare care urmează a fi realizate conform programului stabilit. Dispozitivele de manipulare automată ca parte componentă din subsistemul de manipulare îndeplinesc funcții specifice denumite și funcții aducătoare/evacuare, motiv pentru care ele se mai numesc și instalații de aducere/evacuare. Aceste instalații conțin o serie de dispozitive sau elemente, având diferite funcții. Dispozitivul este un sistem mecanic des tinat efectuării unei anumite operații sau a unei secvențe componente a unei operații. Elementul este o parte componentă simplă a unui dispozitiv sau a unei instalații concepută în vederea executării unei anumite operații sau a unei secvențe componente a u nei operații. Elementul poate conține un număr redus de piese mobile sau să fie constituit de suprafețe de o anumită geometrie aparținând unor piese fixe. Altfel spus dispozitivul conține și un mecanism, pe când elementul nu conține mecanism. Funcțiile D MA (IA/E) se definesc astfel: Depozitarea este funcția aducătore care realizează păstrarea unui număr mai mare de obiecte de manipulat (obiecte de lucru), în vederea utilizării lor ulterioare, într-un spațiu afectat acestui scop. Depozitarea se poate real iza în stare dezordonată (în vrac) sau în stare ordonată. În acest ultim caz ea se numește acumulare sau înmagazinare . Funcția de depozitare poate fi concepută și ca un transfer al obiectului în timp. Spațiul afectat depozitării se numește magazin sau dep ozit. Captarea (colectarea ) este funcția aducătoare în decursul căreia obiectul manipulat este extras din spațiul în care este depozitat în vederea manipulării ulterioare. Transferul este funcția aducătoare care realizează deplasarea în spațiu a obiectului manipulat. Caracterizarea mișcării în timpul transferului din punct de vedere geometric se face printr -un punct caracteristic aparținând obiectului manipulat și două drepte ortogonale concurente în acest punct numite dreaptă caracteristică și dreaptă auxi liară. Transferul se referă atât la modificarea poziției punctului caracteristic cât și al orientării dreptei caracteristice și a celei auxiliare (modificarea situării obiectului). Ordonarea este funcția aducătoare care realizează dispunerea obiectelor manipulate într -o formație, în poziții relative bine determinate. Separarea este funcția aducătoare în cadrul căreia unul sau mai multe obiecte manipulate se izolează din formație, în vederea manipulării ulterioare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 172 Ramificarea (distribuirea ) este funcția ad ucătoare prin care obiectele manipulate separate se distribuie pe mai multe trasee de transfer. Reunirea (confluența ) este funcția aducătoare opusă ramificării: fluxurile obiectelor de manipulat transferate pe mai multe trasee se unifică într -un singur traseu. Numărarea este funcția aducătoare în decursul căreia se determină numărul de obiecte care fac parte dintr -o anumită formație sau numărul de obiecte care se transportă printr -un punct al traseului într -un interval de timp dat. Dozarea este funcția aduc ătoare în cadrul căreia o anumită cantitate de obiecte manipulate se separă, apoi se numără sau se cântăresc, transportându -se mai departe un număr determinat sau o cantitate determinată de obiecte manipulate. Măsurarea -controlul este funcția aducătoare în decursul căreia se controlează, se măsoară, unele dimensiuni sau forme geometrice ale obiectelor de manipulat. Controlul poate fi de existență (prezență), dimensional sau de poziție. Sortarea este funcția aducătoare care constă din separarea, distribuirea obiectelor manipulate pe mai multe trasee de transport, în funcție de rezultatele controlului. Livrarea este funcția aducătoare în cadrul căreia un dispozitiv din cadrul IA/E transferă obiectul manipulat altui dispozitiv, instalații, mașini sau utilaj. Evacuarea este funcția aducătoare prin care un dispozitiv din cadrul IA/E eliberează un obiect de pe un dispozitiv al unui post de lucru și îl transferă în afara spațiului de lucru al postului. Situarea (poziționare -orientare ) este funcția aducătoare prin in termediul căreia se stabilește poziția obiectului manipulat și orientarea lui în raport cu un dispozitiv, instalație mașină sau utilaj. Scopul funcției de situare este de a face ca punctul caracteristic, dreapta caracteristică și dreapta auxiliară să se s uprapună cu entități geometrice similare de pe un element al dispozitivului de poziționare al instalației, mașinii sau utilajului. Fixarea este funcția aducătoare prin care obiectul manipulat se imobilizează în raport cu elementul față de care a fost situa t. Defixarea este funcția inversă fixării. Funcțiile de situare, fixare, defixare sunt realizate de către dispozitivele de orientare și fixare (conform Partea a I -a). Funcțiile aducătoare se simbolizează pentru descrierea funcțională a structurii sistemelo r de fabricație din care acestea fac parte, conform tabelului 11.1. Tabelul 11.1 – Simbolizarea funcțiilor aducătoare Nr. crt. Funcția aducătoare Simbol de bază Simbol de completare Semnificația simbolurilor de completare 1. Depozitare – În stare dezordon ată Stivuire Acumulare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 173 Nr. crt. Funcția aducătoare Simbol de bază Simbol de completare Semnificația simbolurilor de completare Înmagazinare 2. Captare Colectare 3. Ordonare Modificarea orientării 4. Separare – – 5. Ramificare Distribuire 6. Confluență Reunire 7. Control existență – – 8. Control dimensional Control activ 9. Control poziție – – 10. Transfer Mișcare liniară continuă Mișcare intermitentă Mișcare alternativă Mișcare circulară continuă Mișcare circulară intermitentă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 174 Nr. crt. Funcția aducătoare Simbol de bază Simbol de completare Semnificația simbolurilor de completare Mișcare circulară unghiulară Mișcare liniară rapidă Mișcare vibratorie 11. Numărare -dozare – – 12. Livrare – – 13. Evacuare – – 14. Poziționare Semicentrare Centrare Centrare completă 15. Fixare – Fixare prin formă Fixare prin strângere 16. Defixare – – – Destrângere 17. Prelucrare – – Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 175 În figura 11.1 se prezintă structura DMA (IA/E) în sensul indicării dispozitivelor sau elementelor care le compun și a funcțiilor specifice Figura 11.1 – Componentele IA/ E 11.2. Depozite 11.2.1. Structuri de depozite Depozitele sunt dispozitivele care realizează funcția de depozitare, acumulând obiectele de lucru, transportul lor în timp și eliberându -le la momentul dorit, comandat (pot avea și alte funcții aducătoare, care pot să mai cuprindă captare, transfer, dozare etc., deci funcții multiple). Figura 11.2 – Clasificarea depozitelor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 176 O clasificare a depozitelor este prezentată în figura 11.2. În figurile următoare se prezintă câteva tipuri reprezentative de sisteme de depozite. Figura 11.3 – Depozit cu rafturi în coordonate carteziene Structurile de depozite pot fi fixe, sub forma unor rafturi, în coordonate carteziene (figura 11.3), sau în coordonate cilindrice, sub forma unor rafturi speciale (figura 11.4) utilizate pentru semifabricate laminate lungi. Structuril e de depozitare pot fi și mobile. În figura 11.5 se prezintă o structură de depozitare sub forma unui raft rotitor prevăzut cu un ax central care primește o mișcare de rotație realizată manual sau mecanizat. În figura 11.6 se prezintă o structură de depoz itare cu raft în mișcare de translație montat pe un șasiu cu roți care se deplasează ghidat pe o cale de rulare, fiind antrenat printr -o transmisie cu lanț articulat care mișcă într -un canal aflat sub calea de rulare. În figura 11.7 se prezintă o structură de depozitare cu palete care se recirculă de la un nivel la altul prin intermediul unei benzi transportoare prevăzută cu locașuri de depozitare. Figura 11.4 – Depozit tip raft special pentru laminate Figura 11.5 – Depozit tip raft rotitor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 177 Figura 11.6 – Depozit cu raft mobil și lanț Figura 11.7 – Depozit cu transportor vertical cu palete Depozitul din figura 11.8 este prevăzut cu rafturi mobile care se recirculă, putând ajunge pe traseul lor pe mai multe nivele. Cu ajutorul unor ascensoare de ridicare, respectiv de coborâre. Depozitul din figura 11.9 organizat într -un sistem cartezian este deservit de un robot. În figura 11.10 se prezintă o structură de depozitare mobilă cu străbaterea rafturilor. Fiecare raft este prevăzut cu o cale de rulare cu role pe care se deplasează paletele cu obiecte dinspre intrare spre ieșire. Ca mijloace de servire a structurilor de depozitare se utilizează instalații de tip electrocare, electrostivuitoare, macarale, roboți. Figura 11.8 – Depozit cu rafturi mob ile recirculabile Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 178 Figura 11.9 – Depozit cu structură carteziană robotizat Figura 11.10 – Depozit cu străbaterea rafturilor 11.2.2. Buncăre Buncărele sunt dispozitive care realizează depozitarea obiectelor într -o anumită stare dezordonată (obiectele au o anumită stare de orientare). Buncărele sunt recipiente de forme diferite: paralelipipedică, cilindrică, troconică, etc. Caracteristica principală a unui buncăr este dată de numărul de obiecte care se pot depozita în el. ob VVqN (11.1) unde: Vb – volumul buncărului; Vo – volumul unui obiect depozitat; Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 179 q – coeficient de umplere, ce depinde de forma obiectelor depozitate; uzual 14,0q ; q =1 pentru materiale fluide. Constructiv, buncărele pot fi de tip staționar sau în miș care de rotație, oscilantă sau vibratorie. Golirea buncărului se face prin răsturnare sau automat (pe cale gravitațională, prin mișcări sub acțiunea forțelor de inerție sau cu elemente/dispozitive de captare). În figura 11.11 sunt prezentate câteva tipuri de buncăre. În figura 11.11.a. este prezentat un buncăr fix (staționar), tip pâlnie. În cazul acestui tip de buncăr, golirea se face gravitațional. Paravanul P separă din volumul buncărului propriu -zis o cavitate din care obiectele manipulate (obiectele de lucru – OL) urmează să fie evacuate atunci când cursorul c este deschis. Buncărul din figura 11.11.b. este de tip oscilant . Golirea realizându -se când buncărul este înclinat spre stânga prin intermediul mecanismului oscilant MO. În figura 11.11.c. este prezentat un buncăr vibrator , acesta executând o mișcare de vibrație torsională în jurul axei verticale. Obiectele de manipulat urcă pe un jgheab în spirală în interiorul buncărului, până în zona de evacuare, ca urmare a forțelor de inerție care acționează asupra lor. Se poate spune că acest tip de buncăr realizează și funcția de transport. O altă variantă de buncăr este cea prezentată în figura 11.11.d.: buncăr rotativ . În exemplul dat se rotește buncărul propriu -zis, paleta P rămânând fixă și determinând evacuarea obiectelor de manipulat prin orificiile practicate în placa de bază a buncărului. Figura 11.11 – Tipuri constructive de buncăre Buncărul din figura 11.12 are o formă elicoidală pe care se depozitează obiectele, deplasarea lor realizându -se grav itațional. În figura 11.13 se prezintă un buncăr cu coloane, pe care sunt depozitate obiecte prevăzute cu alezaje. Extragerea lor realizându -se fie manual, fie robotizat. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 180 Figura 11.12 – Depozit cu buncăr elicoidal În figura 11.13 se prezintă un buncăr el icoidal de tip vibrator. Figura 11.13 – Buncăr vibrator Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 181 Figura 11.14 – Depozit cu buncăr rotativ cu coloane 11.2.3. Acumulatoare (stivuitoare) Acumulatoarele sunt dispozitive în cadrul cărora obiectele de manipulat sunt depozitate ordonate după o anumi tă direcție. În unele cazuri acumulatoarele, pe lângă funcția de depozitare, realizează și funcția de transfer. Se prezintă în continuare câteva tipuri de acumulatoare. În figura 11.15.a se prezintă un acumulatorul tip puț care este de fapt un tub de înălț ime H care poate fi plin, sau nu, cu obiectele de manipulat. Numărul de obiecte depozitate se calculează cu relația: hHN (11.2) unde: H – înălțimea acumulatorului; h – înălțimea unui obiect. În figura 11.15.b se prezintă un acumulator de tip dorn (coloană) destinat depozitării obiectelor din categoria bucșelor. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 182 Figura 11.15 – Tipuri de acumulatoare Figura 11.16 – Acumulatoare de tip jgheab O categorie de acumulatoare foarte utilizată, este cea a acumulatoarelor tip jgheab (figura 11.16). În general aceste tipuri de acumulatoare sunt dispuse pe verticală pentru economisirea spațiului. După evacuarea unuia sau mai multor obiecte, celelalte se deplasează în mișcare de alunecare sau de rostogolire pe o lungime de jgheab, care depin de de numărul și dimensiunile obiectelor evacuate. Mișcarea se realizează sub acțiunea forțelor gravitaționale. Secțiunea jgheabului depinde de forma obiectului manipulat (figura 11.16). Pentru a evita apariția unor forțe de apăsare mari la orificiul de ev acuare, formațiunea de obiecte din jgheab se fracționează (figura 11.17) prin adoptarea unor soluții constructive adecvate. Aceste soluții constructive diminuează și dezavantajul necesității unor acumulatoare de tip puț sau coloană cu gabarit mare pe verti cală. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 183 Figura 11.17 – Fracționarea formației de obiecte din acumulator Acumulatorul din figura 11.18 de tip cablu este un fir care poate fi antrenat, sub o formă sau alta, depozitând piese din categoria inelelor (segmenților) sau a obiectelor de tip potc oavă. Dacă cablul se găsește înclinat la unghiul , obiectele se pot deplasa gravitațional prin alunecare în lungul firului. Figura 11.18 – Acumulator cu fir În figura 11.19 este prezentat un acumulator cu bandă care constă dintr -o bandă continuă înfășu rată pe șaibele S 1 și S 2 , din care una este antrenată iar a doua este liberă. Ultimul obiect din formație cade la un moment dat peste șaiba S 2 . Figura 11.19 – Acumulator cu bandă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 184 Unele tipuri de acumulatoare conțin mecanisme de antrenare a obiectelor în mișcare de translație orizontală sau verticală. În figura 11.20.a. sub acțiune greutății G, cursorul C se deplasează pe orizontală, antrenând formația de obiecte acumulate. Obiectul aflat la extremitatea formației va cădea fiind preluat de către un dispozitiv de captare. În unele situații greutatea G poate fi înlocuită cu un motor de acționare în mișcare rectilinie alternativă. Varianta din figura 11.20.b. se caracterizează prin faptul că obiectele sunt depozitate într -o formație verticală, fiecare form ând un unghi constant cu verticala. Cursorul C se deplasează într -o mișcare rectilinie pe direcție verticală prin intermediul greutății G (sau a unui motor) antrenând și obiectele acumulate. Obiectul aflat în poziția superioară va părăsi formația alunecâ nd apoi pe un plan înclinat sau fiind captat cu ajutorul unui element de captare. Aceste acumulatoare au trei funcții: depozitare, transport și captare. Figura 11.20 – Acumulatoare cu cursor: a) orizontal; b) vertical În figura 11.21 se prezintă diferit e tipuri de dispozitive sau elemente de încetinire a deplasării obiectelor în jgheaburile de acumulare. Figura 11.21 – Dispozitive de încetinire în jgheaburi: a) cu clapă superioară; b) cu clapă inferioară; c) cu amortizor hidraulic Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 185 11.2.4. Magazine Magazinele sunt dispozitive de aducere -evacuare ce realizează depozitarea obiectelor ordonate în care obiectele manipulate sunt dispuse în locașuri destinate acestui scop, definindu -se în mod univoc poziția și orientarea acestora. În unele situații magazinele realizează și funcția de transport. a) b) Figura 11.22 – Magazin cu bandă În figura 11.22 sunt prezentate două tipuri de magazine derivate dintr -un acumulator cu bandă. Pe banda care se află într -o continuă mișcare s -au montat locașuri pentru depoz itare (dispozitive de situare), fig. 11.22.a, sau o serie de racleți fig. 11.22.b. Aceste dispozitive îndeplinesc simultan funcția de depozitare cât și de transfer. În figura 11.23 se prezintă un magazin liniar cu trei elevatoare verticale închise cu palet e. Obiectele ajungând la magazin prin jgheabul 1 sunt preluate de paletele 2 ale primului elevator. Printr -o fereastră prevăzută în scutul separator 3 obiectele cad pe paletele celui de -al doilea elevator, iar apoi pe paletele celui de -al treilea și ies di n magazin prin jgheabul 4. În momentul în care postul care urmează după magazin se oprește, livrarea obiectelor pe jgheabul 4 se întrerupe în mod automat și, datorită venirii obiectelor pe jgheabul 1 are loc acumularea obiectelor în magazin pînă la umpler ea completă a tuturor paletelor celor trei elevatoare. În cazul în care se oprește postul precedent (din amonte) magazinului, postul următor (din aval) este alimentat pe seama rezervei de obiecte din magazin. Figura 11.23 – Magazin liniar de tip tranzit Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 186 În figura 11.24 se prezintă un magazin cu alimentator mobil utilizat pentru alimentarea mașinilor -unelte. Magazinul 1 se poate deplasa în lungul ghidajelor înclinate ale consolei 2, fixată lateral pe consola mașinii unelte. Magazinul este deplasat de cătr e motorul pneumatic 3 printr -un angrenaj dublu cu cremalieră 4, astfel încât în poziția limită din dreapta a magazinului, centrul O al obiectului aflat la postul inițial coincide cu axa arborelui principal al mașinii. Ansamblul alimentatorului 5 împreună cu motorul de acționare 6, este montat pe o platformă a consolei 7, fixată lateral față de corpul magazinului. Figura 11.24 – Magazin cu alimentator mobil pneumatic Pentru depozitarea unor obiecte din categoria barelor se utilizează magazine rotative de tipul celui din figura 11.25. Cele două șaibe S 1 și S 2 execută o mișcare de rotație, iar în locașurile practicate pe circumferința lor sunt depozitate obiectele de tip bară. Un astfel de magazin are pe lângă funcția de depozitare și funcția de transport circular. Figura 11.25 – Magazin pentru obiecte tip bară Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 187 În figura 11.26 se prezintă un magazin pentru obiecte din categoria barelor de tip gravitațional cu blende oscilante. Obiectele se deplasează dintr -o poziție în alta sub ac țiunea greutății proprii, deci dispozitivul îndeplinește funcția de depozitare și transport. Obiectele sunt menținute în magazin de către cursorul 4 astfel încât fiecare obiect acționează asupra unei blende și fiecare blendă devine opritor pentru obiectul din amonte. La acționarea cursorului 4 primul obiect se deplasează sub acțiunea greutății proprii (gravitațional) eliberând prima blendă, care se va roti sub acțiunea contragreutății sale permițând deplasarea următorului obiect până la cursorul 4, care a revenit în poziția sa inițială. Acest lucru determină rotirea blendei sub acțiunea greutății obiectului și a forțelor care apar astfel încât obiectul următor este oprit. Acest fenomen se petrece la fiecare blendă astfel încât obiectele se deplasează cu un pas de la blendă la blendă. Figura 11.26 – Magazin gravitațional cu pârghii (blende oscilante) 11.2.5. Palete Paleta este un depozit de tip staționar, compusă dintr -o matrice de locașuri în două dimensiuni în formă de placă utilizat pentru depozitarea ordonată a obiectelor manipulate, sau a dispozitivelor de orientare și fixare a obiectelor (figura 11.27, a -b). Paleta poate fi transportată ca un sistem întreg prin dispozitive sau instalații de transport adecvate, realizându -se și transportul obiectelor depozitate. În transferul „lung” paleta se utilizează pentru depozitarea și transportul unor obiecte primare sau finite. Poziția obiectelor față de paletă nu este precizată exact; se manipulează paleta care are dimensiuni standardizate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 188 În transferul „scu rt” (în interiorul sistemelor de fabricație) se utilizează un alt tip de palete. Acestea sunt, de forma unor plăci pe care se găsesc diferite elemente de situare a obiectelor sau dispozitivelor de orientare -fixare (O.F.), de exemplu locașuri (figura 11.27. b și figura 11.28.a). Paleta poate fi asimilată cu o matrice ale cărei elemente sunt elementele de situare, existând astfel posibilitatea determinării poziției exacte a fiecărui obiect manipulat. Obiectele sunt transportate simultan la mașina de lucru. b) a) Figura 11.27 – Palete; a) pentru transport lung; b) pentru transport scurt Robotul industrial sau manipulatorul va încărca fiecare obiect, sau dispozitiv de O.F. pe mașina de lucru (figura 11.28.b.), după prelucrare depunându -l pe palet ă în locașul din care a fost preluat, sau în locașul altei palete. Figura 11.28 – Paletă utilizată în transferul “scurt” Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 189 Paletele de lucru conțin dispozitivele de lucru (DOF) în care sunt fixate obiectele de prelucrat. Obiectul de prelucrat se introduce în mașina de lucru împreună cu paleta, iar piesa finită se evacuează din mașină odată cu paleta. Figura 11.29 – Palete: a) circulare; b) sector circular Paletele pot fi de tip dreptunghiular, circular (fig. 11.29.a) sau sectoare circulare (figura 11.29. b). Dacă matricea paletei conține m linii și n coloane, numărul obiectelor care pot fi depozitate este: mnN . 11.2.6. Containere Containerul este un depozit staționar în trei dimensiuni, compus deci dintr -o matrice spațială de locașuri, dispuse într -un volum. Containerul poate fi considerat un ansamblu de palete suspendate. În logistica externă volumul containerului se umple cu obiecte (pachete) de aceleași dimensiuni sau de dimensiuni diferite (figura 11.30), reducându -se astfel numărul de manipulări și crescând siguranța obiectelor manipulate. Figura 11.30 – Container pentru transfer ‘lung” Figura 11.31 – Container pentru transfer “scurt” În cazul transferului „scurt” , în interiorul sistemului de fabricație, containerul poate fi u n buncăr deplasabil. Dacă se pune problema ca obiectele manipulate să fie ordonate în container atunci, în interiorul acestuia, se depozitează palete cu elemente de poziționare, iar fiecare paletă va depozita un anumit număr de obiecte (figura 11.31). După prelucrarea obiectelor de pe o paletă se scoate paleta și se prelucrează obiectele de pe paleta următoare. Dacă obiectele manipulate au forme geometrice simple depozitarea lor ordonată în interiorul containerului se poate face recurgând la soluții simple ca și cea prezentată în figura 11.32, unde un obiect cilindric din stratul superior este situat în golul dintre două obiecte din stratul inferior. Numărul de obiecte care se pot depozita în container având m linii, n coloane și p planuri este: pmnN . Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 190 Figura 11.32 – Container pentru obiecte cilindrice 11.3. Dispozitive și elemente de captare -extragere Dispozitivele (elementele) de captare (extragere) au funcția aducătoare al cărui conținut este extragerea obiecte lor manipulate din depozit și de a le pune la dispoziție în vederea unei manipulări ulterioare. Aceste dispozitive îndeplinesc în mod frecvent funcții multiple cum ar fi: depozitare, transfer, dozare, separare, ordonare. După principiul de funcționare disp ozitivele de captare (extragere) se pot grupa astfel: cu împingător; cu colector; cu sertar; cu vibrații; cu manipulator. În figura 11.33 este prezentat un dispozitiv de captare cu împingător în mișcare de translație alternativă, antrenând la fiecare cursă un obiect care este depozitat în acumulatorul A. Mecanismul care pune în mișcare împingătorul trebuie să asigure poziționarea acestuia astfel încât în prima fază să poată prelua un obiect din acumulator, iar în faza a doua să -l evacueze prin jgheabul J. Dispozitivul realizează trei funcții: captare, transfer și dozare (intervalul de timp dintre două captări succesive poate fi prestabilit). Figura 11.33 – Dispozitiv de captare cu mișcare de translație În figura 11.34 se prezintă modul de captare (extrag ere) a pieselor cilindrice dintr-un buncăr 1 prin mișcare de translație a cursorului 3. în poziția de evacuare obiectele cad sub acțiunea greutății proprii pe elementul de orientare al postului următor (11.34.b). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 191 a) b) Figura 11.34 – Sistem de capt are piese cilindrice: a) poziția inițială; b) extragere În figura 11.35 se prezintă un sistem de captare -evacuare cu împingător. Obiectele din jgheabul (buncăr) din amonte sunt oprite de către arcul lamelar 3. Din această poziție ele sunt împinse (captat e) de către împingătorul 1 (acționat mecanic) în jgheabul din aval. Restul obiectelor sunt oprite împotriva deplasării de către arcul lamelar 2 fixat de împingătorul 1 (figura 11.35.b). a) b) Figura 11.35 – Sisteme de captare cu împingător: a) starea i nițială; b) captare -evacuare În figura 11.36 se prezintă câteba sisteme de acționare în mișcare de translație alternativă a cursorului de captare -extragere: a) cu pârghie oscilantă, b) cu Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 192 pârghie și revenire cu arc, c) sector dințat – pinion -cremalieră ș i d) pinion -cremalieră dublă. Figura 11.36 – Sisteme de acționare în mișcare de translație În figura 11.37 se prezintă un dispozitiv de captare cu sertar pentru obiecte cilindrice, sau sferice. Obiectele sunt depozitate într -un buncăr și sunt ordonate cu ajutorul a două pârghii oscilante astfel încât ele ajung în fața sertarului într -o poziție bine determinată de unde sunt captate de către sertar și transferate la punctul de evacuare. Figura 11.37 – Dispozitiv de captare cu sertar – variantă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 193 În figura 11.38 se prezintă un dispozitiv de captare în vrac cu sertar în mișcare de translație. Obiectele sunt depozitate în vrac în buncărul 5 și sunt captate de sertarul 6 prevăzut la partea superioară cu o suprafață înclinată și profil corespunzător obiectelor î n mișcarea sa de translație verticală sub acțiunea motorului liniar 4. În momentul ajungerii în poziția jgheabului 1 obiectele alunecă pe planul înclinat fiind evacuate. Figura 11.38 – Dispozitiv de captare cu sertar, din vrac În figura 11.39 se prezint ă un dispozitiv de captare -evacuare cu împingător vertical. Obiectele din jgheabul din amonte sunt captate de împingătorul 2 acționat în mișcare de translație de către motorul 3 și deplasate pe verticală în sus. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 194 La cursa de revenire obiectele sunt reținut e în poziția lor de către clicheții basculanți 4. fiecare obiect este deplasat în continuare de către obiectul din amonte până la atingerea arcului lamelar 1 când sunt evacuate în jegheabul din aval 6 (fig. 11.39.b). a) b) Figura 11.39 – Dispozitiv de captare cu împingător vertical În figura 11.40 se prezintă un dispozitiv de captare -evacuare cu împingător acționat pneumatic. Obiectele se găsesc depozitate în magazinul vertical 5 de unde sunt împinse (evacuate) de către tija motorului pneuma tic 3 până în poziția dispozitivului de prindere 6. În această poziție obiectele sunt fixate de către prisma 8 acționată de motorul pneumatic cu membrană 7. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 195 Figura 11.40 – Dispozitiv de captare -evacuare cu împingător pneumatic În figura 11.41 este prez entat un dispozitiv de captare -extragere cu sertar -disc care execută o mișcare de rotație în jurul unei axe verticale. Dacă în disc se practică locașuri care permit captarea obiectelor într -o anumită poziție, dispozitivul respectiv realizează și ordonarea obiectelor, acestea fiind transmise mai departe într -o poziție bine determinată (figura 11.41.b.). Figura 11.41 – Dispozitive de captare cu mișcare de rotație În figura 11.42 se prezintă două sisteme de dispozitive de captare cu colector rotativ. Colec torul este prevăzut cu o serie de locașuri radiale și primind o mișcare de rotație captează obiectele din jgheabul din amonte sau de pe un sistem de transport din amonte sau dintr -un buncăr pe care le evacuează la postul următor. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 196 Figura 11.42 – Dispoziti ve de captare cu colector rotativ În figura 11.43 se prezintă un dispozitiv de captare combinat. Obiectele din buncăr sau dintr -un jgheab sunt captate de către curosul 8 acționat de către motorul pneumatic 1 și deplasate sub acțiunea arcului 3 în locașuril e practicate în discul rotativ 9. Acesta primind o mișcare de rotație trasferă obiectele până în poziția jgheabului 6, unde sunt evacuate de către cama 5. Obiectele sunt menținute în locașurile discului 9 de către o placă de reținere 4. Figura 11.43 – Dispozitiv de captare combinat: translație și rotație Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 197 În figura 11.44 se prezintă un sistem de captare a obiectelor cu clicheți basculanți acționați în mișcare oscilatorie. În timpul mișcării ciocul unui clichet eliberează primul obiect iar al doilea cioc al unui clichet realizează oprirea obiectului următor. Figura 11.44 – Sistem de captare -evacuare cu clicheți basculanți În figura 11.45 se prezintă un sistenm de captare -evacuare cu pârghie oscilantă acționată pneumatic cu ajutorul motorului liniar 5. P ârghia 4 prevăzută cu un cioc cu plan înclinat antrenează câte un obiect din jgheabul 2 oprite de opritorul 3 până la arcul lamelar 1 de unde sunt evacuate în continuare pe jgheabul înclinat. Frecvența de captare este determinată de frecvența motorului 5 . Figura 11.45 – Sistem de captare cu pârghie oscilantă Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 198 În figura 11.46 se prezintă un sistem de captare a obiectelor din jgheabul de înmagazinare utilizând un sector oscilant acționat prin intermediul unei came. Obiectele sunt preluate de către sectorul oscilant 5 și transferate la postul următor iar restul obiectelor sunt reținute în jgheabul 6de către sectorul oscilant. Figura 11.46 – Sistem de captare cu sector oscilant În figura 11.47 se prezintă un sistem de captare -evacuare a obiectelor utilizând un manipulator. Obiectul din jgheabul 3 este captat de către dispozitivul de prindere 2 al manipulatorului în mișcarea de translație a acestuia în același timp cu prinderea obiectului din dispozitivul de lucru, pe care le extrage și evacuat, resp ectiv introdus în dispozitivul de lucru. Din figură rezultă modul de realizare a secvențelor de lucru. a) b) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 199 c) d) e) f) Figura 11.47 – Sistem de captare cu manipulator În figura 11.48 se prezintă un sistem de captare cu tije în mișcar e de translație rectilinie alternativă. Obiectele depozitate într -un buncăr sunt captate prin intermediul unei tije având la partea superioară o formă conjugată suprafeței de captare în mișcarea sa alternativă sub acțiunea unui motor liniar sau a unei came și introduse într-un jgheab aflat în aval. Reținerea obiectelor captate și evacuate se realizează prin intermediul unor bacuri elastice 4. buncărul este prevăzut la partea inferioară cu suprafață înclinată, astfel încât obiectele să se deplaseze spre cen trul buncărului pentru a putea fi captate. Se utilizează pentru obiecte sau semifabricate de tip pahar inele sau bile. În figura 11.49 se prezintă un dispozitiv de captare cu colector și cârlige în mișcare de rotație. Obiectele de tip pahar sau inele cu lu ngime mai mare decât diametrul, depozitate într -un buncăr sunt captate de către cârligele fixate pe un rotor în mișcarea lor de rotație și aduse în fața unui jgheab unde sub acțiunea greutății proprii se desprind de cârlige. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 200 Figura 11.48 – Dispozitiv de captare cu cu tijă în mișcare de translație Figura 11.49 – Dispozitiv de captare cu colector cu cârlige Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 201 Dispozitivele prezentate în figurile 11.48 și 11.49 realizează funcții multiple printre care depozitare, captare și transfer. 11.4. Dispozitive de t ransfer Dispozitivele de transfer realizează funcția de transfer care constă în deplasarea în spațiu a obiectului manipulat, modificându -i-se și situarea. Există două categorii de transfer ( figura 11.50):  Transfer „lung” – prin care realizează transferul obiectelor manipulate de la depozitul central la sistemul de fabricație și între sisteme de fabricație, cu dispozitive de transfer „lung”;  Transfer „scurt” (local, de poziție) – prin care obiectele manipulate sunt transferate în interiorul sistemului de fa bricație (între diversele module de fabricație – MF). Figura 11.50 – Categorii de transfer Clasificarea dispozitivelor de transfer se poate face ținând cont de mai multe criterii. (a) Din punct de vedere al energiei utilizate:  gravitaționale (prin cădere lib eră sau ghidată);  cu aport de energie cu mecanism acționat de o sursă de energie exterioară. (b) Din punct de vedere al geometriei mișcării:  cu mișcare de rotație;  cu mișcare de translație;  cu mișcare complexă. (c) Din punct de vedere al tipului mișcării:  cu mișca re continuă;  cu mișcare intermitentă, pas cu pas;  cu mișcare prin impulsuri, vibrații. (d) Din punct de vedere al situării finale:  cu situare exactă;  cu situare aproximativă. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 202 11.4.1. Dispozitive de transfer scurt (DTS) gravitaționale În cazul DTS gravitațional e ghidate deplasarea obiectelor manipulate se face sub acțiunea greutății proprii, mișcarea acestora fiind ghidată prin intermediul unor jgheaburi și tuburi înclinate, iar în mișcare liberă, deplasarea obiectelor se realizează prin cădere liberă într -un tu b dispus vertical – acumulator tip puț. Se analizează în cele ce urmează deplasarea obiectelor în jgheaburi și tuburi înclinate. În figura 11.51 este prezentată schema de acționare a forțelor asupra unui obiect cilindric care se deplasează într -un jgheab î nclinat cu unghiul  în raport cu orizontala, direcția axei sale fiind perpendiculară pe direcția de deplasare. Obiectul tinde să alunece sau să se rostogolească sub acțiunea greutății proprii, sau să alunece și să se rostogolească. Figura 11.51 – Cinetostatica deplasării unui obiect într -un jgheab înclinat Ecuațiile mișcărilor vor fi:  pentru alunecare:  cosG sinGdtdvm (11.3) sau  cosG sinGagG (11.4) rezultă:   cos singadtdv (11.5)  pentru mișcarea de rostogolire avem:  cosG rdtdJ (11.6) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 203 în care: 2rlgJ4  (11.7) lr G2 (11.8) prin înlocuire rezultă: cosrg2 dtd (11.9) ținând cont că există și relația: dtdv r1 dtd (11.10) se poate scrie:  cosg2adtdv (11.11) Prin egalarea ecuațiilor 11.11 și 11.5 se obține pentru rulare pură a obiectului: 3 tg (11.12) Deci pentru rulare pură  tg3/1 ; iar pentru rulare cu alunecare a obiectului pe planul înclinat  tg3/1 . Dacă   0 mișcarea este de alunecare pură. Unde: r – raza cilindrului, G – greutatea obiectului, J – momentul de inerție masic în raport cu axa care trece prin S (centrul de greutate al OL), k – coeficientul de rostogolire între obiect și jgheab,  – coeficientul de frecare de alunecare, g – accelerația gravitațională, a – accelerația liniară a obiectului în mișcare de alunecare,  – accelerația unghiulară în mișcarea de rostogolire ,  – greutatea specifică, l – lungimea obiectului . Sunt posibile urmă toarele cazuri: 1) a > 0 și  > 0 – obiectul se rostogolește cu alunecare; 2) a < 0 și  > 0 – obiectul se rostogolește fără alunecare; 3) a > 0 și  < 0 - obiectul alunecă fără rostogolire; 4) a < 0 și  < 0 - obiectul nu se mișcă. Din punct de vedere energetic și al uzu rii jgheabului este avantajos ca obiectul să se rostogolească fără frecare. Modul de mișcare depinde și de forma obiectului. Obiectele cu suprafețe de revoluție se pretează cel mai bine la transferul gravitațional. Obiectele cilindrice rulează fără abateri deosebite de la traiectoria rectilinie începând de la un raport lungime -diametru L/D > 0,5 . Un obiect în formă de ciupercă (în trepte) se va roti în jurul unei axe perpendiculare pe planul înclinat în punctul O și se va rostogoli în jurul poziției momenta ne a dreptei OA (figura 11.52.a). Dacă se dorește deplasarea în linie dreaptă a obiectului suprafața de sprijin a jgheabului trebuie să fie în trepte ( figura 11.52.b), sau ghidaje sub formă de șine duble. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 204 Dimensionarea jgheabului trebuie făcută astfel înc ât să se evite blocarea obiectelor pe timpul deplasării. Fig. 11.52 – Deplasarea unui obiect tip ciupercă în jgheab În tabelul 11.2 se prezintă un exemplu de calcul a lățimii jgheabului pentru un semifabricat cilindric în trepte. Tabelul 11.2 Schița obie ctului Calcule  2365,05,0 30 aKaDD1 c            c cc 22 cc DDL 1DL1 A Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 205 9,3 232350 2,0123501 22           B A L A  1,15,05,01,09,3  9,539,350ALB  A – jocul dintre semifabricat și jgheab; B – lățimea spațiului activ al jgheabului drept; Lc, Dc – valorile de calcul ale lungimii și diametrului obiectului;  – coeficient de frecare; A – jocul minim; B – toleranța la lățimea jgheabului; L – toleranța la lungimea obiectului; Lățimea jgheabului CDL R45,0RB2 2  1RRB Numărul de semifabricate în porțiunea curbă 12n ; DR2Lsin Lățimea jgheabului mm 5,10,1D DB  1RRB Numărul de semifabricate în porțiunea curbă 12n ; DR2Dsin R – raza exterioară a jgheabului; C – jocul dintre obiect și peretele dinspre interior al jgheabului; R1 – raza interioară a jgheabului; n – numărul de obiecte în porțiunea curbă;  – unghiul curbei jgheabului (în grade); D – toleranța diametrului obi ectului; Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 206 Tabelul 11.3 Tipul jgheabului Schița Formule Jgheab unghiular  = 450 pentru piese ușoare  = 600 pentru piese grele D2,0C Lățimea unei aripi a jgheabului D8,07,0B   Jgheab deschis în formă de cutie R7,06,0H   pentru bile R6,0 53,0H   pentru cilindri 2/DR R6,0H pentru inele și discuri Jgheab deschis în formă de cutie pentru semifabricate de tipul căpăcelelor R8,07,0H   2/DR Jgheab deschis în formă de cutie cu margine întoarsă R8,0H R2H1 2/DR Jgheab închis în formă de cutie 2 2 2tgLR RH    tg 2/DR Jgheabur i deschise pentru semifabricate cu fusuri 2dDH la transportul pe fusuri 2dDH la transportul pe porțiunea din mijloc R – raza semifabricatului; H – înălțimea bordurilor;  – coeficientul de frecare;  – jocul În figura 11.53 se prezintă înscrierea unui obiect de formă prismatică sau cilindrică într -un jgheab sau tub curbat. Condiția depășirii curburii este ca obiectul să nu atingă pereții laterali decât maximum în două puncte, adică: hDCB  (11.13) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 207 din figură rezultă: 2 22 2L R5,0R4LR Rh  (11.14) lățimea jgheabului este: CDL R5,0RB2 2 (11.15) Figura 11.53 – Înscrierea unui obiect într -un jgheab curbat În figura 11.54 se prezintă modul în care obiectul blocat în jgheab este scos din p oziția de blocare de obiectul imediat următor din formație. În acest caz un obiect din amonte lovește obiectul care s -a autofrânat în jgheab cu forța: dt/JdF , care creează un moment mai mare și de sens opus momentului forțelor de frecare d intre obiect și jgheab. În cazul în care în jgheab se deplasează formații de obiecte în mișcare de rostogolire sau de alunecare, se impune luarea unor măsuri pentru limitarea vitezei de deplasare a obiectelor. Acest lucru poate fi realizat prin intermediul așa-ziselor blende, care opresc mișcarea formației, permițând, reluarea separată a mișcării fiecărui obiect în parte. Figura 11.54 – Deblocarea unui obiect prin ciocnire cu obiectul imediat următor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 208 În figura 11.55.a. este prezentată construcția uni jghe ab cu blende fixe. Acestea sunt, de fapt, opritoare montate în dreptul unor praguri prevăzute în jgheab. În figura 11.55.b este prezentată o blendă oscilantă, mobilă. Pe lângă limitarea vitezei de deplasare a obiectelor, blendele duc la diminuarea zgomotul ui produs de circulația formației de obiecte prin jgheab, la corectarea poziției obiectelor și la separarea lor, unul câte unul. Transferul obiectelor sub acțiunea gravitației se mai poate combina și cu funcția de livrare a obiectelor formației unul câte unul, prin introducerea unor blende oscilante pe traseul jgheabului. Figura 11.55 – Utilizarea blendelor la construcția jgheaburilor 11.4.2. Dispozitive de transfer scurt cu aport de energie În cazul acestor dispozitive, pentru deplasarea obiectelor ma nipulate se folosesc surse de energie, care antrenează sistemele acționate. Din această categorie fac parte:  dispozitive (transportoare) cu bandă rulantă;  dispozitive (transportoare) cu role de rostogolire;  dispozitive (transportoare) cu lanț articulat și eclise;  dispozitive (transportoare) vibratoare (prin impulsuri);  dispozitive (transportoare) pas cu pas;  dispozitive de transfer cu mișcare de rotație;  dispozitive de transfer cu pernă de aer;  cărucioare -robocare. μ Dispozitive (transportoare) cu bandă rul antă Dispozitivele de transfer cu bandă (transportoare cu bandă) realizează transferul unor obiecte de manipulat așezate pe bandă, sau dispozitive dispozitive de orientare și fixare (DOF) pe care le antrenează prin intermediul forței de frecare. Ele pot t ransfera și materiale în vrac, și sunt utilizate pentru transferul scurt sau lung. Dispozitivul este constituit dintr -un element flexibil înfășurat pe tamburi, dintre care cel puțin unul este antrenat în mișcare de rotație. Comportarea obiectelor pe benzil e de transport este influențată de unghiul de înclinare al acestora și de trecerea de pe o bandă pe alta. Dacă benzile de transport sunt orizontale obiectele nu își schimbă de regulă poziția relativă față de bandă. Elementele de ghidare a obiectelor pot in fluența mișcarea acestora pe banda transportoare. În unele situații aceste elemente pot fi și ele acționate sincron cu banda. În figura 11.56 se prezintă un dispozitiv de transport cu bandă înclinată. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 209 Figura 11.56 – DTS cu bandă înclinată Se analizează în continuare condițiile de antrenare (de ridicare) a unui obiect de către un transportor a cărui bandă este înclinată cu unghiul  față de orizontală. Banda este acționată de o șaibă motoare. Folosind notațiile din figura 11.56, ecuația de echilibru es te: 0agGcosG sinG  (11.16) Sistemul funcționează dacă:   sin cosga (11.17) Asupra benzii trebuie dezvoltată o forță:  cosG F1 (11.18) Momentul motor necesar va fi:   cos1 1  RG RF M (11.19) Puterea necesară:  cosG R M P1 1 (11.20) unde  este viteza unghiulară a șaibei motoare. Condiția de trasfer a obiectelor pe bandă fără alunecare relativă a obiectelor față de bandă este: 21gaarcsin arctg  (11.21) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 210 În figura 11.57 se prezintă unui dispozitiv de tran sport cu bandă combinată orizontal -înclinat, realizat de firma PRAB, deservită de un robot, iar în figura 11.58 modul de utilizare al unui dispozitiv de transport pentru extragerea obiectelor dintr -un buncăr și transferul acestora. a) b) Figura 11.5 7 – Dispozitiv de transport cu bandă și robot Figura 11.58 – Dispozitiv de transport: cu bandă și buncăr În figura 11.59 se prezintă un transportor cu bandă pentru transfer lung cu injecție de energie. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 211 Figura 11.59 – Dispozitiv de transport cu ba ndă cu injecție de energie pentru transfer lung Pentru transferul materialelor în vrac, ghidarea acestora pe bandă poate fi realizată prin deformarea benzii pe ghidaje cu role articulate suspendate de coloane de susținere, neantrenate (figura 11.60). Figura 11.60 – Secțiune printr -o bandă transportoare cu role de ghidare Dispozitive de transfer cu role de rostogolire Aceste dispozitive constau dintr -o bandă fixă în care sunt dispuse o serie de role antrenate, care la rândul lor antrenează obiectele de trasferat. Transmiterea forței de antrenare se face prin mișcare de rostogolire. În figura 11.61 se prezintă schema cinematică a unui dispozitiv de transfer cu role de rostogolire. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 212 Figura 11.61 – Schema cinematica unui dispozitiv de transfer cu role Condițiile funcționării dispozitivului în sensul de ridicare a obiectului sunt: p2L (11.22) în care: L – lungimea obiectului; p – pasul rolelor. și: vgGsinG cosGRk (11.23) în care: k – coeficient de frecare de rostogolire între rolă și obiect; v – accelerația obiectului Pentru determinarea accelerației se scriu relațiile: N N G1 2cos (11.24) unde N 1 și N 2 sunt reacțiunile care apar în role. Momentul de frecare de rostogolire este dat de relația: M M Mr r r 1 2 (11.25) unde 2 1 r r MsiM sunt momentele de frecare de rostogolire aferente rolelor de antrenare. Relația (11.25) mai poate fi scrisă și sub forma: M kN N kGr ( ) cos1 2  (11.26) Forța care determină deplasarea obiectului este: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 213 FFFM M Rk RGr r1 21 2cos (11.27) unde s -a avut în vedere f aptul că forțele periferice dezvoltate de role au expresiile : FM RiFM Rr r 1 21 2  s . Echilibrul dinamic se realizează în condițiile ecuației:  G FG ga sin 0 (11.28) de unde : agk R    cos sin (11.29) sau cu relația 11.23 avem condiția de funcționare a sistemului: 0 sin cosRkgav     (11.30) Momentul motor necesar va avea expresia dată de relația (11.26). În aceste condiții puterea necesară va fi: P kGcos (11.31) În aplicațiile practice se construiesc transportoare modulate c u role antrenate, sau cu role neantrenate, iar configurația se obține prin combinații ale acestora pe tronsoane și trasee impuse din considerente de funcționare ale sistemului de fabricație flexibil. Dispozitive de transfer cu lanț articulat și eclise Dispozitivele de transport (transportoarele) cu lanț articulat sunt dispozitive de transfer scurt sau lung constituite dintr -un ansamblu flexibil de elemente articulate (lanț articulat) înfășurat pe tamburi (dintre care cel puțin unul este antrenat), profilați astfel încât să poată angrena ce constituie lanțul (figura 11.62). Figura 11.62 – Schema de principiu a transportoarelor cu lanț Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 214 Figura 11.63 – Lanț standard (din 8175) Aplicațiile practice determină o mare diversitate constructivă a elementelor de lanț, a elementelor specializate de agățare, împingere a obiectelor transportate. O serie de firme specializate din domeniu asigură construcții modularizate, cu care se pot realiza configurații multiple pentru transportoare cu lanț. În figura 11.63 s e prezintă construcții standardizate de lanț, iar în figura 11.64 construcții de lanț cu role de ghidare pe șină. În figura 11.65 se prezintă câteva tipuri de zale speciale pentru transport obiecte individuale. În figura 11.66 se prezintă modul de utilizar e a unui dispozitiv de transport cu lanț într -un post de încărcare – descărcare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 215 Figura 11.64 – Lanț cu role de ghidare pe șină a) b) c) d) e) Figura 11.65 – Zale speciale pentru transport obiecte individual (din 8176) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 216 Figura 11.66 – Post de încărcare -descărcare cu transportor cu lanț Figura 11.67 – DTS cu eclise și lanț articulat În figura 11.67 se prezintă schema unui transportor cu eclise (zale). Eclisele constituie elementele unui contur poligonal închi s prin intermediul unor cuple de rotație. Aceste elemente sunt ghidate lateral, fapt ce permite înscrierea lor în curbe, în conformitate cu traiectoria de realizat. Antrenarea ecliselor se realizează prin intermediul uni lanț atașat în partea inferioară a lor și care angrenează cu o roată care este, la rândul ei acționată de un motor prin intermediul unei transmisii mecanice. Obiectele manipulate sunt antrenate în mișcare de eclisele transportorului prin intermediul unor știfturi. În același timp obiectele se sprijină pe ghidajul rolelor și alunecă în raport cu acest ghidaj sau sunt așezate în niște locașuri / palete antrenate de eclise. Dispozitive de transfer scurt cu deplasare prin impulsuri (vibratoare) DTS cu deplasare prin impulsuri (vibratoare), au în construcția lor elemente sub formă de jgheaburi care execută o mișcare vibratoare, astfel încât obiectele sau materialele transportate în vrac primesc o mișcare accelerată care îl desprinde de pe suprafața jgheabului, realizând un salt, ceea ce reprezintă o înaintare prin salturi. Transportoarele vibrante se caracterizează prin faptul că obiectele se deplasează pe un jgheab, care execută mișcări de dute -vino cu o frecvență de 500 – 600 oscilații pe minut și amplitudini de 1 -10 mm, astfel la cursa înainte a j gheabului obiectele se deplsează odată cu jgheabul până în momentul desprinderii când accelerația pe verticală a jghebaului este mai mare decât accelerația gravitațională, Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 217 în timp ce la cursa înapoi a jgheabului obiectele își continuă mișcarea în aer dator ită inerției și cad pe jgheab într -o poziție deplasată cu un salt. Figura 11.68.a – DTS cu deplasare prin impulsuri În figura 11.68.a se prezintă schema principială a unui astfel de dispozitiv. Jgheabul este înclinat în raport cu orizontala cu unghiul . Mecanismul generator de vibrații (care poate fi mecanic cu excentric, inerțial, electromagnetic, pneumatic) și lamelele elastice L, imprimă o viteză v centrului de greutate al obiectului. Vectorul vitezei face cu orizontala unghiul , astfel încât  . În aceste condiții centrul de greutate al obiectului se deplasează, din poziția 1 în poziția 2, pe o parabolă, ridicându -se de pe suprafața jgheabului. Din poziția 2 va aluneca în poziția 3, unde va primi un nou impuls și va efectua un salt în 4. Mișcarea jgheabului este detemrinată de vibratorul de acționare al transportorului și poate fi descrisă de ecuațiile cinematice. Spațiul parcurs de jgheab în timpul t, este dat de relația: tsinAsj (11.32) cu componentele pe dir ecția paralelă, respectiv normală a transportorului:  sintsinA sinsycostsinA cossx j jj j (11.33) în care A este amplitudinea oscilațiilor și  pulsația. Limitele de variație ale unghiurilor  și  sunt:   2;2 și   2;0 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 218 Din compon entele spațiului parcurs de jgheab prin derivări succesive se obțin expresiile componentelor vitezei jgheabului:  sint cosA ycost cosA x jj  (11.34) respectiv ale accelerației jgheabului:  sintsinA ycostsinA x 2 j2 j  (11.35) Datorită complexității fenomenului de mi șcare a obiectelor (materialului) pe jgheabul vibrator s -a impus nesitatea adoptării unor ipoteze simplificatoare și introducerii unor coeficienți, astfel încât modelul matematic obținut să descrie fenomenul cât mai aproape de realitate. Aceste ipoteze si mplificatoare adoptate la modelarea fenomenului de deplsare a materialului pe o suprafață vibrantă în fazele de desprindere, salt, ciocnire (atingere) sunt:  mișcarea jgheabului este liniară;  mișcarea jgheabului este armonică în raport cu timpul. Aceste ipo teze se justifică prin faptul că:  vibratoarele de acționare produc forțe perturbatoare aproape armonici;  caracteristica liniară a arcurilor sistemului elastic;  se neglijează variația încărcăturii în timpul mișcării jgheabului. Din punct de vedere matematic mișcarea unor particule de material pe suprafața vibrantă poate fi reprezentată prin mișcarea centrului de masă al acestuia. Admițând și această aproximare se impune acceptarea suplimentară a ipotezelor:  mișcarea materialului nu este influențată de frecă rile și ciocnirile dintre particule, neglijându -se mișcările neregulate de rotație, rostogolire ale acestora;  mișcarea materialului este independentă de proprietățile acestuia cum ar fi: densitatea, forma granulelor, conținutul de umiditate, lubrefiant, distribuția granulometrică, etc;  se neglijează rezistența aerului și frecării particulei de pereții laterali, astfel că în timpul fazelor de salturi sunt valabile legile mișcării în vid (adică la mișcarea materialului în direcția normalei la jgheab acționeaz ă doar componenta normală a accelerației gravitaționale, iar viteza pe direcția jgheabului este constantă până la punctul de atingere al jgheabului);  revenirea particulei pe jgheab se face prin ciocnire perfect plastică;  timpul de ciocnire se consideră inf init mic, deci în timpul contactului dintre material și jgheab mișcările materialului și jgheabului coincid;  se acceptă independența mărimii coeficientului de frecare de viteza de alunecare și de presiunea normală între jgheab și material și egalitatea înt re coeficienții de frecare de repaus (aderență) și mișcare. În figura 11.68.b este reprezentat sistemul de forțe ce acționează asupra particulelor de material în baza ipotezelor adoptate, sj este spațiul parcurs de jgheab. Ecuația de echilibru dinamic a unei particule de masă m este: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 219 i f r FFNGF  (11.36) în care: rF – forța relativă; G – greutatea particulei; N – reacțiunea normală; fF – forța de frecare uscat ă; iF – forța de inerție. Figura 11.68.b – Sistemul de forțe asupra particulei de material de pe jgheabul vibrant Ecuațiile mișcării relative a particulei proiectate pe axele mobile (xOy solidar cu suprafața vibrantă) sunt:  sinFN cosG ymcosFF sinG xm ii f  (11.37) Înlocuind proiecțiile forței de inerție, xm cosFi ; ym sinFi în mișcarea relativă cu ajutorul relațiilor (11.33) rezultă:  sintsin mAN cosmgymcostsin mAF sinmgxm 22 f  (11.38) unde: Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 220 x, y reprezintă componentele accelerației punctului material de masă m pe direcția jgheabului, respectiv pe o direcție perpendiculară la acesta, iar jx , jy sunt componentele accelerației jgheabului ce rezultă p rin derivarea succesivă a expresiilor (11.33) date de: j2 2 jj2 2 j y sintsinA yx costsinA x   (11.39) Prin mișcarea particulei pe suprafața vibrantă coordonata y va fi zero, iar forța de frecare F f se determină cu relațiile lui Coulomb astfel:    0x pentru N0x pentru NFf (11.40) unde  este coeficient de frecare de alunecare. Reacțiunea normală tNN se determină din a doua ecuație (11.38), făcând 0y :   sintsin mA cosmgtNN2 (11.41) Particula de material rămâne în planul vibrator numai î n cazul în care reacțiunea normală este pozitivă. Pe baza inegalităților: 2/ 2/ ; 2/ 0 , condiția 0tN se scrie sub forma:  1 sinAcosgtsin2 (11.42) unde  se numește indice de salt. În cazul part iculei aflată în repaus relativ pe planul vibrator, adică pentru 0x ; 0y forța de frecare uscată tFF0 f f se determină din prima ecuație (11.38):   costsin mA sinmg tFF2 0 f f (11.43) Particula dematerial r ămâne în stare de repaus relativ pe suprafața vibrantă, numai în condiția în care forța de frecare tF0 f nu depășește în valoare absolută limita forței de frecare statică, sau de aderență: 00 f N F 0 , această condiție se scri e sub forma: tN tFtN00 f 0  (11.44) Înlocuind expresiile forței de frecare 11.40 și reacțiunea normală din (11.41) în prima ecuație (11.38) rezultă ecuația mișcării particulei pe suprafața vibrantă:  tsincoscosAcossing x2 (11.45) unde: arctg – unghiul de frecare de alunecare. Semnele superioare corespund alunecării înainte a particulei pe placă 0x , iar cele inferioare alunecării înapoi 0x . Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 221 Ecuația (11.45) este adevărată numai pentru 0y și 0x ; adică în intervalul de timp în care particula alunecă pe placă și nu se desprinde de ea. Din (11.41) și (11.42) rezultă că pentru a fi îndeplinită condiția: 1 sinAcosg 1 2  (11.46) reacțiunea normală tN în orice moment de timp este pozitivă și particula de material care cade pe placă cu componenta transversală y a vitezei egală cu zero, rămâne în continuare pe placă. Dacă inegalitatea (11.46) nu este îndepli nită atunci într -un moment oarecare st are loc relația: 1tsins (11.47) deci reacțiunea normală stN devine egală cu zero și particula care inițial se găsea pe placă, se depărtează de ea prin salt. Ec uațiile diferențiale ale saltului particulei de pe suprafața vibrantă în sistemul de coordonate mobil xOy rezultă din relația (11.38) înlocuind N = 0; Ff = 0 și împărțind cu m:  cosg sintsinAysing costsinAx 22  (11.48) Conform relației (11.46) se definște indicele d e salt ca fiind raportul dintre componenta verticală maximă a accelerației jgheabului și componenta normală a accelerației gravitaționale. Înlocuind în condiția (11.47) pulsația f2 reyultă timpul ts corepsunzător începerii saltului: 1arcsinf21ts (11.49) deci, pentru o frecveță dată a oscilației momentul începerii saltului depinde de indicele de salt. Matematic dacă 1 rezultă 4T f41ts , timp ce coincide cu schimbarea sensului de mișcare a jgh eabului, viteza jgheabului 0yj , deși are loc desprinderea materialului acesta nu avansează deoarece timpii de desprindere și de revenire coincid. Din relația de definire a indicelui de salt: cosgsinA cosgy2 max prin înlocuirea puls ației rezultă frecvența f pentru amplitudinea A și unghiurile  și  date: 1s sinAcosg 21f   (11.50) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 222 Pentru determinarea accelerației, vitezei și spațiului particulei de material în timpul saltului pe normală, respectiv pe direcția jgheabului, se por nește de la faptul că viteza particulei de material în punctul de desprindere este egală cu cea a jgheabului, iar în timpul zborului asupra ei acționează numai forța gravitațională. Se poate scrie relația: fntts a (11.51) unde t a este tim pul de revenire, iar 0n indică cât timp materialul este în zbor (salt) față de perioada oscilației jgheabului din relațiile (11.51) și (11.49) rezultă:     1arcsinf21 fntfnts a (11.52) Dispozitive de transfer cu deplasări intermitente ( pas cu pas) Aceste dispozitive de transfer realizează transferul obiectelor printr -o mișcare de rototranslație efectuată de către un mecanism paralelogram articulat, sau printr -o mișcare de translație sau rotație efectuată de către un mecanism cu clichet sau mecanism cruce de Malta. În figura 11.69 se prezintă schema cinematică a unui mecanism care deplasează obiectele oi și oi+1 în locașuri fixe succesive dispuse la pasul p. Mecanismul este un paralelogram articulat A 0ABB 0, care imprimă bielei o mișcare de translație circulară. În bielă sunt prevăzute locașuri dispuse la același pas p. În timpul cursei active a mecanismului, biela pătrunde printr -un șliț practicat în suportul locașurilor fixe și mută obiectul oi în locașul i+1, iar obiectul oi+1 în locașul i+2. Figura 11.69 – Dispozitiv de trasfer cu mecanism paralelogram articulat Raza manivelei este dată de relația: 2 22/p h R (11.53) unde h – este distanța de la centrul de rotație al manivelei până la plă cile fixe (elementele de orientare); p – pasul de avans. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 223 În figura 11.70 se prezintă schema cinematică a unui mecanism care deplasează pas cu pas obiectele o i pe jgheabul fix (j), prin intermediul unor împingătoare i i, care pătrund în niște locașuri din su prafața de sprijin al jgheabului. Elementul conducător al mecanismului este o camă dublă (1). Avansul obiectelor cu o cursă egală cu pasul p se face prin lanțul cinematic acționat de profilul camei (1a) iar împingătoarele sunt ridicate și coborâte cu aju torul lanțului cinematic acționat de profilul camei (1b). Figura 11.70 – Dispozitiv de trasfer pas cu pas cu mecanism cu camă În figura 11.71, se prezintă schematic un dispozitiv de transfer cu tijă în mișcare de translație cu clicheți. Împingătoarele D 1 , D2 , D3., sunt fixate pe tija T care execută o mișcare de translație alternativă „sus -jos”. La urcare, dispozitivul ridică obiectele manipulate așezate într -un jgheab vertical cu o distanță egală cu cursa tijei – p. La coborâre, împingătoarele se rabat în sus, iar obiectele sunt reținute de clicheții C 1 , C2 , C3. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 224 Figura 11.71 – DTS cu tijă și clicheți În figura 11.72 se prezintă un dispozitiv de transfer pas cu pas cu bandă și racleți acționat de către un motor pneumatic sau hidraulic liniar și un m ecanism cu clichet, utilizat pentru transferul obiectelor pe verticală. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 225 Figura 11.72 – Dispozitiv cu clichet Dispozitive de transfer scurt cu mișcare de rotație și situare exactă În categoria DTS cu situare exactă (precisă) se regăsesc mesele de diviza re cu mișcare de rotație, sau cu mișcare de translație. Schema de principiu a unei mese cu mișcare de rotație este prezentată în figura 11.73. Obiectul manipulat se rotește împreună cu masa. Situarea se face cu ajutorul unui bolț indexor acționat de un cil indru pneumatic cu simplu efect. În funcție de poziția în care se dorește transferarea obiectului, sau altfel spus în funcție de cursa unghiulară a mișcării obiectului, se poate comanda pătrunderea bolțului indexor într -unul din orificiile (bucșele din mat eriale rezistente la uzură) practicate pe suprafața inferioară a mesei. Poziționarea precisă a mesei implică situarea precisă a obiectului manipulat care este fixat pe masă cu ajutorul unui dispozitiv de instalare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 226 Figura 11.73 – Masă cu divizare în miș care de rotație În figura 11.74 se prezintă modul de utilizare al unei mese divizoare la un sistem flexibil de prelucrare cu mai multe posturi de lucru. Figura 11.74 – Masă rotativă divizoare În figurile 11.75 se prezintă câteva exemple de mese de poziț ionare cu mișcare de rotație sau rotație și translație. Aceste dispozitive se utilizează în anumite procese tehnologice (spre exemplu sudare cu arc în mediu protector), când se necesită imprimarea unei mișcări de rotație obiectelor de prelucrat, sau atunci când pentru creșterea randamentului se suprapun timpii auxiliari necesari fixării -defixării obiectelor cu timpul de prelucrare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 227 a) b) c) d) e) f) Figura 11.75 – Mese divizoare de poziționare: a) masă cu un grad de mobilitate; b) masă cu două grade de mobilitate; c) masă cu două axe de rotație de lucru; d) masă dublă cu două rotații de lucru; e) masă dublă cu câte o axă de rotație de lucru; f) masă cu o rotație și două translații Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 228 11.5. Dispozitive și elemente de ordonare Aceste dispozit ive au funcția de a ordona obiectele unul după altul și a asigura o orientare corectă a acestora față de sistemul de manipulare și prelucrare. Se cunoaște faptul că o mulțime de obiecte se găsesc într -o stare dezordonată dacă situările lor relative sunt o arecare. Pentru a putea caracteriza, din punct de vedere geometric, mișcarea obiectului în timpul transferului se definesc următoarele elemente (figura 11.76):  punctul caracteristic – P;  dreapta caracteristică – ;  dreapta auxiliară – ’, perpendiculară pe dreapta caracteristică în punctul caracteristic. O formație de obiecte este în stare ordonată dacă punctele caracteristice ale acestora se află la distanța minimă permisă de configurația geometrică, iar dreptele caracteristice și cele auxiliare sunt paralele sau în prelungire. Se mai definește ordonarea ca funcția de ocupare de către obiect a unei poziții bine determinate în raport cu un anumit reper. Orientarea este poziționarea dreptei caracteristice și a drept ei auxiliare după direcții și sensuri impuse. Dacă geometria obiectului manipulat o permite cel puțin una dintre aceste drepte se alege astfel încât ea să fie o axă de simetrie a obiectului. Ordonarea ca activitate constă din mulțimea operațiilor prin care se asigură ca obiectul manipulat să aibă o anumită situare (poziție -orientare). Poziția și orientarea obiectului manipulat, situarea sa în raport cu sistemul de referință atașat dispozitivului (elementului) de ordonare se poate exprima prin matricea de s ituare:           1000paon 1000paonpaonpaon T z z z zy y y yx x x x 10 (11.54) unde: T z y xp,p,pp este vectorul de poziție al obiectului manipulat față de sistemul de referință atașat dispozitivului de ordonare (vezi module de orientare pentru roboți industriali ); T z y xa,a,aa este versorul de apropiere și are ca direcție dreapta caracteristică; T z y xo,o,oo este versorul de orientare și are ca direcție dreapta auxiliară; T z y xn,n,nn este versor ce definește baza ortonormată ( aon ). Figura 11.76 – Situarea obiectului manipulat Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 229 Dacă obiectul este transferat din poziția 1 în poziția 2 situarea obiectului manipulat poate fi concepută în două secvențe: 1. În prima secvență se deplasează punctul caracteristic din poziția P1 în poziția P2, dreapta caracteristică și dreapta auxiliară rămân în poziția 2 paralele cu direcțiile pe care le -au avut în poziția 1 ( poziționare ). 2. În cea de a doua secvență, punctul caracteristic rămâne nemișcat în poziția 2, obiectul manipulat rotindu -se în jurul unui punct fix până când dreptele, caracteristică și auxiliară ocupă pozițiile / si 2 2 necesare . Ansamblul celor două secvențe (poziționare și orientare) determină situarea obiectului manipulat. Obiectele sunt în stare de situare corectă dacă poziționarea și orientarea lor relativă este bine determinată. În figura 11.77 sunt reprezentate formații de obiecte ordonate și orientate. Figura 11.77 – Formații de obiecte ordonate Definiție. Aducerea obiectelor manipulate dintr -o stare dezordonată într-o stare ordonată se numește proces de ordonare . Complexitatea procesului de ordonare depinde de gradul de dezordine . Definiție. Se numește grad de dezordine al unei anumite formații de obiecte manipulate, numărul maxim de parametrii cinematici ai unui obiect care trebuie modificați pentru a aduce toate obiectele din formație în stare ordonată, la care se adaugă câte o unitate pentru fiecare caz când dreapta caracteristică sau cea auxiliară sunt axe de simetrie. În consecință gradul maxim de dezordine a l unei formații de obiecte va fi egal cu numărul gradelor de libertate (6) la care se adună numărul axelor de simetrie (2). Complexitatea dispozitivului de ordonare și orientare depinde de numărul gradelor de dezordine ale formațiunii de obiecte. Din punct de vedere al funcției de orientare, prezintă importanță probabilitatea de așezare a obiectului manipulat pe o suprafață de sprijin oarecare. Un obiect cilindric se poate sprijini pe o suprafață plană orizontală fie pe una din suprafețele frontale plane, fie pe suprafața cilindrică laterală (figura 11.78). Obiectul va trece într -una din pozițiile amintite în funcție de modul cum acționează momentul de răsturnare cauzat de forța de greutate a corpului în momentul contactului dintre obiect și suprafața de sprijin. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 230 a) b) Figura 11.78 – Posibilități de așezare a unui obiect cilindric pe o suprafață plană: a) obiect cilindric plin; b) obiect cilindric gol Obiectul poate avea o poziție oarecare în raport cu suprafața plană în primul moment al contactul ui, locul geometric al vârfului vectorului forță gravitațională în raport cu obiectul fiind o sferă cu centrul în centrul de masă al obiectului (figura 11.79.a). Probabilitatea ocupării unei anumite poziții de către obiect față de suprafața de sprijin este raportul dintre porțiunea din suprafața sferei ocupată de vârful vectorului forță gravitațională, pentru care momentul de răsturnare aduce obiectul în poziția respectivă, și întreaga suprafață a sferei. Figura 11.79. Probabilitatea așezării unui obiec t cilindric pe o suprafață plană Probabilitățile orientării obiectului într -una din cele trei poziții posibile sunt următoarele:  pe suprafața S 1 : PS SF11 (11.55)  pe suprafața S 2 : PS SF22 (11.56)  pe o generatoare: PSFSS SF1 2 (11.57) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 231 11.6. Principiile construcției dispozitivelor (elementelor) de ordonare Dispozitivele (elementele) de ordonare lucrează după unul din următoarele principii fundamentale: 1. Prin selectare – rețin dintr -un flux de obiecte man ipulate cele orientate corect și le elimină pe cele care au o orientare greșită. 2. Prin schimbarea orientării – modifică orientarea (direcția dreptelor caracteristice și auxiliare) acelor obiecte care se deplasează, într -un flux de obiecte manipulate, orient ate greșit. În funcție de complexitatea operației de ordonare, acestea se pot face: i) într-o singură etapă; ii) în mai multe etape. După modul de funcționare, dispozitivele (elementele) de ordonare pot fi : 1. gravitaționale care pot utiliza și geometria obiectelor care se manipulează; 2. care funcționează prin injecție de energie aceasta putând fi de natură mecanică (mecanisme) sau de alt tip; 3. inteligente . 11.6.1. Dispozitive de ordonare care lucrează după principiul selectării Șicanele de ordonare Șicanele sunt eleme nte de ordonare care lucrează după principiul selectării utilizând forma geometrică a obiectelor manipulate și forțele gravitaționale. Prin șicane se înțeleg suprafețe formate sau orificii practicate în jgheaburi de acumulare transport în vederea ordonări i prin selectare a obiectelor care se deplasează în aceste jgheaburi. În figura 11.80 se prezintă un exemplu de șicană care elimină obiectele cu orientare necorespunzatoare care se deplasează în poziția (b) datorită forțelor gravitaționale. Greutatea propr ie a obiectului va determina răsturnarea acestuia și căderea în orificiu, respectiv în buncăr. Obiectele aflate în poziția (a, orientate corect) depășesc șicana, fiind astfel selectate și formând în continuare, o formație ordonată și orientată. În figura 1 1.81 se prezintă câteva exemple de șicane sub formă de orificii practicate în jgheab sau sub forma unor opritoare și ghidaje. Figura 11.80 – Șicană de ordonare gravitațională Figura 11.81 – Șicane de ordonare diverse Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 232 În figura 11.82 se prezintă un s istem de ordonare a obiectelor cilindrice în trepte (nituri, șuruburi), utilizând o serie de șicane. Dispozitivul cuprinde un buncăr vibrator, pe serpentina căruia s -a plasat o șicană (ștergător) (1), care permite numai trecerea obiectelor în poziție orizo ntală, după care urmează un element de întrerupere (2) și a doua șicană (3) sub forma unui locaș (crestătură), în care pătrunde obiectul cudiametrul minim, ajungând în poziție verticală. În continuare obiectele se deplasează într -un jgheab în această ordon are. Figura 11.82 – Dispozitiv de ordonare cu șicane pentru obiecte cilindrice în trepte În figura 11.83 se prezintă un sistem de ordonare a obiectelor conice (role conice, etc.). Construcția este asemănătoare cu figura 11.82, principiul de funcționare fiind același, astfel încât obiectele conice se ordonează cu axa verticală și diametrul mare în sus. Prin orificiile (5) se injectează un jet de aer pentru menținerea ordonării obiectelor. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 233 Figura 11.83 – Dispozitiv de ordonare cu șica ne pentru obiecte conice În figura 11.84 se prezintă un sistem de ordonare a obiectelor sub formă de discuri ambutisate. Buncărul vibrator (4) are spirala prevăzută cu două șicane (2), care permit trecerea obiectelor așezate orizontal, iar restul cad în buncăr pe o zonă deformată a spirei (3). La ieșirea de pe spira elicoidală a buncărului aceasta are o teșitură (înclinație) (6) astfel încât obiectele care au ajuns cu partea deschisă în jos vor cădea în buncăr prin spațiul dintre spiră și jgheabul din ava l (5). Lățimea spirei în această zopnă trebuie să fie mai mică decât diametrul interior al discului (obiectului). Obiectele ordonate cu partea deschisă în sus trec peste această distanță și pătrund în jgheabul din aval ordonate corespunzător. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 234 Figura 11.84 – Dispozitiv de ordonare cu șicane pentru obiecte tip discuri 11.6.2. Dispozitive (elemente) de ordonare cu injecție de energie Din această grupă fac parte dispozitivele de ordonare care lucrează după principiul selectării utilizând pe lângă forma geometrică a obiectelor manipulate și surse suplimentare de energie mecanică sau fluidică. În figura 11.85 se prezintă un sistem de ordonare a obiectelor cu diametre în trepte, utilizând aport de energie mecanică. Obiectele se deplasează din amonte p e un dispozitiv de transfer (în două posibilități). Sistemul de ordonare este format din două grupe de role cu bandă ( 1), care sunt antrenate simultan prin arborele conducător ( 2) având la partea superioară o placă de sprijin ( 4) cu perete frontal ( 5). Obiectele din poziția 1 se vor deplasa pe placa de sprijin ( 4) până la peretele frontal, astfel încât setul de role din spate vine în contact cu obiectul, pe care îl Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 235 antrenează în mișcare de rotație, capătul respectiv înaintând, obiectul cade în jgheabul din aval printr -un deflector cu diametrul mare în față. Obiectele din poziția 2 sunt oprite de setul de role din față și fiind antrenat acesta se rotește fiind deplasat în jgheab tot cu diametrul mare în față. a) b) Figura 11.85 – Dispozitiv de ordonare cu aport de energie mecanică În figura 11.86 se prezintă un dispozitiv de ordonare cu injecție de energie format dintr -un disc rotativ D cu patru locașuri radiale. Obiectele manipulate se deplasează pe jgheabul T în poziția (a) sau (b) și cad s uccesiv în locașurile discului, sprijinindu -se pe rama fixă C (camă). Discul antrenează obiectele în mișcare de rotație. În timpul trecerii din poziția I în poziția II, obiectul este împins de profilul camei C înspre exterior. Dacă obiectul are poziția a el este reținut de o ramă elastică L și deplasat mai departe de către disc până în poziția IV de unde cade în jgheabul T 1, cu partea de diametru mai mare în față. Dacă obiectul are poziția b, în dreptul lamei L ajunge porțiunea de diametru mai mic astfel î ncât lama L nu se deformează, obiectul cade din poziția II prin orificiul practicat în rama fixă C, în tubul T 1 tot cu partea de diametru mai mare în față. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 236 Figura 11.86 – Dispozitiv de ordonare cu injecție de energie mecanică cu disc În figura 11.87.a este prezentat un jgheab pe care obiectele se pot deplasa în poziția (a) sau în poziția (b) orientate corect sau incorect. Prin duza d se insuflă un jet de aer care răstoarnă și elimină pe această cale obiec tele care se deplasează în poziția (b) orientate incorect. Obiectele aflate în poziția (a), orientate corect, nu sunt atinse de jetul de aer, ele depășesc duza și se deplasează în continuare în formație ordonată și orientată corect. Acțiunea jetului de ae r comprimat poate fi înlocuită cu cea a unui împingător acționat de un mecanism bielă -manivelă. Figura 11.87 – Șicane cu injecție de energie Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 237 11.6.3. Dispozitive (elemente) de ordonare gravitaționale (cu modificarea orientării) Modificarea orientării obiectelor manipulate se poate realiza prin acțiu nea forței gravitaționale, care acționează asupra obiectului utilizând forma geometrică a acestuia. Aceste dispozitive pot fi utilizate în cazul obiectelor care au centrul de masă deplasat față de centrul geometric. Se prezintă în continuare câteva cazuri specifice de ordonare gravitațională. La elementul de ordonare din figura 11.88, în cazul în care obiectul se va deplasa în poziția (a) acesta se va agăța de opritorul C și apoi va cădea în orificiul O, răsturnându -se în jurul vârfului opritorului sub acțiunea forței gravitaționale. Dacă deplasarea obiectului se face în poziția (b), acesta se lovește de opritorul C și va cădea sub acțiunea forței gravitaționale în aceeași orientare cu (a). În figura 11.89 se prezintă modul de schimbare a orientării obiectelor cave (tip pahar), utilizând un împingător. Obiectele se găsesc în jgheabul (2) în orientări diferite. Ele sunt deplasate de către împingătorul (3) și sub acțiunea arcului lamel ar (1) sunt obligate să -și schimbe orientarea, după care cad în jgheabul din aval în orientarea dorită (partea goală în jos). Obiectele cu orientare diferită sunt prinse de către împingătorul (3) și deplasate până la peretele opus al jgheabului. În faza d e retragere a împingătorului obiectele rămân în urmă și se vor roti, căzând în jgheabul din amonte în aceeași orientare. Figura 11.88 – Element de ordonarea cu modificarea orientării obiectelor Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 238 Figura 11.89 – Sistem de ordonare gravitațional cu împingător În figura 11.90 se prezintă modul de schimbare a funcționă rii obiectelor din aceeași categorie (tip pahar) utilizând elemente de tip „cârlig oscilant”. Din figură rezultă modul de schimbare a orientării. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 239 a) b) c) Figura 11.90 – Sistem gravitațional pentru ordonarea obiectelor de tip pahar cu cârlig oscil ant În figura 11.91 se prezintă același sistem de schimbare a orientării obiectelor de tip pahar, care se deplasează pe un dispozitiv de transfer cu bandă. Figura 11.91 – Dispozitiv de transfer și ordonare cu cârlig oscilant Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 240 În figura 11.92 se p rezintă un dispozitiv de schimbare a orientării sub acțiunea forțelor gravitaționale pentru obiecte cilindrice în trepte. Deplasarea centrului de masă față de centrul geometric al obiectelor, determină orientarea corectă a acestora după atingerea unui opri tor (cuțit de balansare 6) amplasat la intrarea în jgheabul din aval. Figura 11.92 – Dispozitiv de ordonare axe în trepte În figura 11.93 se prezintă un sistem de schimbare a orientării pentru obiecte cilindrice în trepte utilizând forțele gravitaț ionale și o șicană (orificiu) practicată în suportul fix (3). Orificiul permite trecerea obiectelor numai într -o anumită orientare, adică cu diametrul minim în jos. Obiectele din jgheabul (1) sunt împinse de către împingătorul (2) până în fața șicanei, de unde obiectele cad în jgheabul (4). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 241 Figura 11.93 – Sistem de ordonare gravitațional și șicană pentru axe în trepte Figura 11.94 – Dispozitiv de ordonare obiecte în trepte cu masă înclinată Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 242 În figura 11.94 se prezintă modul de schimbare a orien tării obiectelor cilindrice in trepte (tip ciupercă) utilizând forma geometrică a acestora și forțele gravitaționale. Obiectele orientate în două posibilități în jgheabul din amonte (1) cad pe o masă inclinată (5) și datorită diametrelor diferite ale zone lor de contact, acestea parcurg drumuri de lungime diferită ( DL ; dl ). Acest lucru determină deplsarea obiectelor spre stânga sau dreapta mesei, de unde sunt captate de jgheaburile (3) în aceeași orientare, după care urmează reunirea lor. În figura 11.95 se prezintă un dispozitiv de schimbare a orientării obiectelor paralelipipedice (tip cutie). Obiectele care se deplasează pe un sistem de transfer (1) ajung la suportul rabatabil (5). Sub acțiunea motorului liniar (4) acesta se rotește cu obiectul cu 900, de unde este preluat de al doilea suport (3) sub acțiunea motorului liniar (2), după care se deplasează în aval cu orientarea schimbată. Figura 11.95 – Dispozitiv de ordonare piese paralelipipedice și schema pneum atică de acționare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 243 11.6.4. Dispozitive de ordonare inteligente Un dispozitiv de ordonare inteligent se prezintă în figura 11.96. Figura 11.96. Sistem de ordonare cu cameră video și robot industrial Sistemul este format dintr -o cameră video C și un ro bot industrial R. Sistem ul ordonează o formație de obiecte care sunt transferate cu ajutorul benzii transportoare B. Formația de obiecte se va considera ordonată, dacă obiectele sunt în poziția A. Dacă obiectul care intră în câmpul vizual al camerei se af lă în poziția B, acest fapt este recunoscut de sistemul de vizualizare, informația fiind transmisă robotului industrial, care va schimba orientarea obiectului. În consecință obiectele care vor fi transferate mai departe pe jgheabul J se vor constitui într -o formație de obiecte ordonate. 11.7. Dispozitive (elemente) de numărare/dozare Funcția de numărare este funcția aducătoare în decursul căreia se determină numărul de obiecte care fac parte dintr -o anumită formație, sau numărul de obiecte care se transpor tă printr -un punct al traseului într -un anumit interval de timp. Dispozitivele de numărare/dozare realizează funcția aducătoare, de numărare de dozare al cărei conținut este:  determinarea numărului de obiecte manipulate care trec printr -un punct al traseul ui într -un interval de timp dat (numărarea);  gruparea obiectelor în formații de o mărime dată pentru un interval de timp prestabilit (dozarea). Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 244 Numărarea obiectelor se poate face în mod dir ect sau indirect. În mod direct se numără semnalele date de senzori tactili sau de senzori de proximitate activați de fiecare obiect în decursul deplasării. Modul indirect de numărare de obiecte se face prin intermediul numărării ciclurilor cinematice efectuate de mecanismele dispozitivelor de transfer sau de separare într -un anumit interval de timp. În figura 11.97 este prezentat un dispozitiv de numărare directă care folosește un senzor de proximitate. Obiectele de lucru se rostogolesc pe jgheabul J, senz orul fiind sensibilizat de fiecare obiect care trece prin dreptul său. Dispozitivul din figura 11.98 este un dispozitiv de numărare cu discuri, caz în care numărarea se face în mod indirect. Cele două discuri D 1 și D 2 sun fixate pe axul A care se rotește cu o turație cunoscută, reglabilă, și pătrund în tubul acumulator TA. În discuri sunt practicate orificiile O 1 respectiv O 2 , prin care pot trece obiectele care se găsesc în tubul acumulator TA. Cunoscând turația axului A și știind că la o rotație completă trece un obiect “prin” cele două discuri, se poate determina numărul de obiecte care trec, prin acel punct al tubului într -un interval de timp dat. Figura 11.98 – Dispozitiv de numărare cu discuri În figura 11.99 se prezintă un dispozitiv de numărare cu gheare tip furci. Dispozitivul realizează simultan cu separarea obiectelor și numărarea lor la fiecare oscilație a sistemului de gheare. La fiecare oscilație cu unghiul  se eliberează câte un obiect astfel încât coloana de obiecte din amonte coboară cu câte un pas. Numărarea osiclațiilor va cuantifica numărul de obiecte eliberate. Figura 11.97 – Dispozitiv de numărare cu senzor de proximitate Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 245 a) b) Figura 11.99 – Dispozitiv de numărare: a) cu gheare; b) cu gheare -furci În figura 11.100 se pre zintă un dispozitiv de numărare cu tampoane elastice. La acest dispozitiv ghearele constau din tampoane fixate pe lame elastice, reținerea obiectelor din coloană se realizează de către forța de frecare dintre obiectul (O i+1) și ghidaj, forțe care apar în u rma apăsării obiectului de către tampon. În figura 101 se prezintă un dispozitiv de separare -numărare cu cuțite în mișcare de translație. La deplasarea cuțitelor în tandem la fiecare translație se eliberează câte un obiect iar la mișcarea în sens invers s e permite deplasarea coloanei de obiecte din amonte cu un pas. Deci pentru a le număra se înregistrează alternanțele cuțitelor. Figura 11.100 – Dispozitiv de numărare cu tampoane elastice Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 246 Figura 11.101 – Dispozitiv de numărare cu cuțite în mișcare dse translație În figura 11.102 se prezintă un dispozitiv de numărare cu rotor și palete (știfturi). Numărul de obiecte care parcurg traseul se determină prin unghiul de rotație efectuat de către rotor. Există situații în care materialul care se manipulează este în vrac. Astfel de cazuri reclamă utilizarea unor dispozitive de dozare. În figura 11.103 este prezentat un astfel de dispozitiv. Figura 11.103 – Dispozitiv de dozare pentru materiale în vrac Figura 11.102 – Dispozitiv de numărare cu rotor cu știfturi Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 247 Materialul este depozitat în rezervorul (buncărul) R , din care curge prin două jgheaburi: J 1 și J 2 , obturate periodic prin clapele articulate C 1 și C 2. Cele două clape execută mișcări vibratorii sub acțiune electromagneților EM 1 , EM 2 și a arcurilor A 1 , A2 . Materialul se acumulează în recipientul R 1, cantitatea acumulată în R 1 fiind cântărită în mod continuu prin intermediul cântarului k. Pârghia cântarului, la o anumită cantitate de material în R 1, închide contactul CO 1. Prin închiderea lui CO 1 se comandă întreruperea alimentării cu curent a electromagn etului EM 1 , întrerupându -se scurgerea materialului prin jgheabul J 1 de secțiune mai largă (se oprește “dozarea grosieră”). Materialul continuă să curgă prin jgheabul de secțiune mai mică J 2 până în momentul în care se închide contactul CO 2, care întrerupe alimentarea electromagnetului EM 2 și scurgerea materialului prin jgheabul J 2 (se oprește „dozare fină”). În figura 11.104 se prezintă un dispozitiv de dozare pentru lichide. Lichidul se găsește într -un recipient (R). Pentru realizarea dozării distribuito rul (R1), pune în legătură prin intermediul conductelor recipientul R cu vasul V 1, al cărui volum este stabilit prin poziția ca nalului c 1. cantitatea de lichid care depașește volumul stabilit se scurge prin tubul T 1 cu ventil de reținere în recipientul R 2, de unde se readuce în recipientul R, cu ajutorul pompei P. Prin schimbarea poziției distribuitorului R 1, volumul de lichid reținut în volumul V1 se evacuează în vederea utilizării în tuburi T 3, iar o altă cantitate de lichid va fi canalizată în vasul V 2, de construcție identică cu vasul V 1. Figura 11.104 – Schema unui dispozitiv de dozare pentru lichide 11.8. Dispozitive (elemente) de separare/reunire Dispozitivele (elementele) de separare/reunire realizează funcțiile aducătoare, de separare -ramificare, respectiv reunire -confluență, ale căror conținut este izolarea unuia sau mai multor obiecte (cantități de material) și/sau dirijarea acestora pe trasee de transfer diferite, respectiv reunirea mai multor fluxuri de transfer de obiecte manipulate, într -unul singur. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 248 Dispozitivele de separare/reunire se construiesc într-o varietate mare de soluții după cum urmează:  dispozitive de separare/reunire cu pârghii (gheare -furci);  dispozitive de separare/reuni re tip macaz;  dispozitive de separare/reunire tip clapetă;  dispozitive de separare/reunire cu element de captare. În fig. 11.105 este prezentat un dispozitiv de separare cu gheare -furci. Obiectele de manipulat se deplasează în tubul acumulator A. În poziți a din figură dispozitivul eliberează obiectul O i (acesta cade) și reține obiectul O i+1 și cele următoare. În secvența următoare, balansierul ce acționează ghearele oscilează în sens orar cu unghiul 2  , iar coloana de obiecte coboară cu un pas. La oscilați a balansierului ghearelor cu unghiul 2  în sens trigonometric, se va elibera obiectul O i+1 și se va reține obiectul O i+2 și cele următoare. Aceste dispozitive sunt frecvent utilizate în sistemele flexibile de asamblare. În figura 11.106 se prezintă un dis pozitiv de separare cu opritor tip gheare acționa pneumatic. Obiectele se deplasează în coloană în jgheabul (1). Motorul pneumatic (2) acționează ghearele (4) în tandem prin intermediul pârghiei oscilante (3) astfel încât la o cursă o gheară eliberează un obiect, a doua oprește obiectele din amonte. La cursa de revenire obiectele înaintează cu un pas, primul obiect fiind oprit de către gheara inferioară. Acest dispozitiv poate fi utilizat și ca dispozitiv de numărare. Figura 11.106 – Dispozitiv de sep arare cu opritori pneumatici Figura 11.105 – Dispozitiv de separare cu gheare furci Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 249 În figura 11.107 se prezintă schema de principiu a dispozitivelor de separare tip macaz. Obiectele se deplasează în formație compactă în jghea bul J până la elementul de jgheab J M. În funcție de poziția acestuia deplasarea obiectelor poate fi dirijată succesiv pe jgheabul J 1 , J2 sau J 3. Poziția elementului JM, care se rotește în jurul axei O, este comandată de sistemul de comandă al DMA (IA/E). Dispozitivul descris mai sus este un dispozitiv de tip macaz și realizează repartizarea obiectelor transferate pe mai multe fluxuri. În figura 11.108 se prezintă construcția unui dispozitiv de separare tip macaz cu acționare pneumatică. Separarea pe căi di ferite a obiectelor se realizează cu ajutorul motorului pneumatic liniar. Figura 11.108 – Dispozitiv de separare tip macaz cu comandă pneumatică Figura 11.107 – Dispozitiv de repartizare tip macaz Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 250 a) b) c) d) Figura 11.109 – Scheme de principiu ale dispozitivelor de separare cu clapete Figura 11.110 – Clapeta dispozitivului de separare este comandată de obiectul manipulat Figura 11.111 – Dispozitiv de separare cu clapetă basculantă În figura 11.109 se prezintă schemele de principiu ale unor dispozitive cu clapete, comandate de si stemul de comandă al dispozitivelor de manipulare (IA/E). Clapetele pot fi comandate chiar de către obiecte în cădere (figura 11.110). Obiectul se deplasează în tubul T, fiind dirijat de clapeta C înspre tubul T 1, în care își deschide accesul, rotind cla peta în jurul axei orizontale D, astfel încât obiectul următor va fi dirijat înspre tubul T 2. În figura 11.111 se prezintă schema de principiu a unu dispozitiv de ramificare utilizând o clapetă basculantă comandată. Obiectele se vor deplasa pe traseul (1) sau (2) funcție de poziția clapetei. Înfigura 11.112 se prezintă un dispozitiv de separare cu element de captare rotativ. Obiectele sunt preluate din jgheabul din amonte de către un rotor prevăzut cu o serie de orificii radiale și antrenate în mișcare de r otație, obiectele fiind evacuate pe jgheaburile (1) sau (2) din aval. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 251 Figura 11.112 – Dispozitiv de separare cu captor rotativ Figura 11.113 – Dispozitiv de separare cu captor rotativ și clapete comandate În figura 11.113 se prezintă un dispozitiv d e separare pe mai multe trasee cu element de captare rotativ și clapete comandate. Obiectele din jgheabul (6) sunt captate de către rotorul (1) și introduse în locașurile (4) ale benzii de transport (2) și separate pe trasee funcție de deschiderea clapetel or (5). În figura 11.114 se prezintă schema de principiu a unui dispozitiv de reunire constituit din acumulatoare și extractoare în mișcare de rotație. Dacă se impune ca formația de obiecte rezultată din reunire a fluxurilor să aibă ca structură numere ine gale de obiecte din fiecare tip, extractoarele se prevăd cu număr inegal de locașuri (figura 11.115). Figura 11.114 – Dispozitiv de reunire cu captori rotativi Figura 11.115 – Dispozitiv de reunire cu numar diferit de locașuri Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 252 11.9. Dispozitive de m ăsurare și control Dispozitivele de control dimensional sau control de existență, realizează funcțiile aducătoare de control de existență a obiectului manipulat, respectiv a controlului dimensiunilor (sau alte proprietăți detectabile, respectiv măsurabile) a formei acestuia sau a altor parametrii. Funcția aducătoare de control de existență are ca și continut verificarea dacă un obiect manipulat a ajuns într -o anumită poziție, sau dacă ocupă poziția corectă. Funcția de control dimensional are ca și conținut:  constată anumite caracteristici ale obiectului de lucru, măsurând: dimensiuni, rugozități, greutate, rezistență electrică etc.;  mărimea măsurată se compară cu o mărime de referință concluzionându -se dacă, din punct de vedere al acesteia, obiectul de lucr u este “bun” sau “rău”. Dispozitivele de măsurare și control din cadrul sistemelor de fabricație flexibilă pot fi:  dispozitive care controlează un singur parametru;  dispozitive care controlează mai mulți parametri. Măsurarea/controlul este o funcție care p oate fi realizată sub una din formele prezentate în figura 11.116. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 253 Figura 11.116 – Moduri de realizare a funcției măsurare/ control Sistemele automate de control pasiv au în componența lor mai multe subsisteme (figura 11.117). Controlul pasiv se caracte rizează prin faptul că după prelucrarea obiectului de lucru la un anumit mijloc de muncă, se măsoară, se compară parametrul (parametrii) controlat. Rezultatul comparației determină separarea produselor care nu se încadrează în condițiile prestabilite (rebu turi) și transmiterea către mijlocul de muncă a unor informații care să permită reglarea acestuia în scopul evitării apariției rebuturilor. Automatele de control și mașinile de măsurat specializate au în componență: o dispozitive de lucru în care se află obi ectul ce urmează a fi măsurat; o suportul pe care se fixează capul de măsurare și după caz și obiectul; o capul de măsurare. Mașinile de măsurat cu roboți de măsurare au în componența lor un dispozitiv de lucru sau un robot de manipulare a obiectelor de măsura t și un suport sau robot prevăzut cu un cap de măsurare ce acționează asupra obiectului. Figura 11.117 – Controlul pasiv Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 254 O scară a diferitelor trepte de automatizare în control/măsurare se propune în tabelul 11.4 (Standford Research Institute, S.U.A.) . Treptele urcă pe măsura automatizării interacțiunii comandă -execuție și timp – energie -mijloace. Structura dispozitivului de măsurare/control automat este prezentată în figura 11.118. Figura 11.118 – Structura dispozitivului de măsurare/control autom at În figura 11.119 se prezintă schema de principiu a unei instalații automate de control și sortare a bolțurilor de piston cu acționare pneumatică. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 255 Figura 11.119 – Instalație automată de control și sortare a bolțurilor de piston Acest dispozitiv rea lizează controlul ovalității și conicității cu sortarea pe grupe din 5 în 5 m. Măsurarea bolțurilor se face în trei secțiuni diferite. Ajutajele pneumatice (1) sunt amplasate în secțiuni de măsurare, sub un unghi de 1200 unul față de altul și la distanț e diferite. Ajutajele sunt legate la trei traductoare cu mercur (3, 4, 11) cu câte patru contacte fiecare și cu contrapresiune, care permit sortarea bolțurilor în patru grupe de dimensiuni. Presiunea aerului după ce se uniformizează în ajutaje și în camere le de distribuție (2, 9, 6) de la fiecare secțiune se transmite la traductoarele (3, 4, 11) și provoacă ridicarea nivelului mercurului în camerele cu contactele electrice (10), reglate la înălțimi diferite, corespunzătoarele grupelor de sortare. Rezultat ele sortării sunt determinate de ultimul din contactele închise, care dă un impuls releului de comandă al instalației automate. Abaterile de formă (ovalitate și conicitate) sunt controlate prin traductoarele diferențiale (5, 7, 8), conectate între ajutaje în fiecare două secțiuni. În felul acesta traductorul (8) verifică diferența diametrelor în secțiunile (I) și (III), traductorul (7) diferența diametrelor în secțiunile (I) și (II), iar traductorul (5) diferenta diametrelor în secțiunile (II) și (III). Deoarece ajutajele celor trei secțiuni sunt decalate rezultatele verificărilor făcute cu traductoarele diferențiale vor determina nu numai conicitatea ci și ovalitatea piesei. În figura 11.120 este prezentată schema de principiu și schema electrică a instalației automate cu contacte electrice, pentru controlul preciziei dimensionale și de formă geometrică la obiecte din grupa rolelor, inelelor, știfturilor, bolțurilor etc. Obiectul de controlat trece pe sub palpatorul (1) al traductorului. Dacă diametrul obiectului iese din câmpul de toleranță prescris se închide unul din contactele (2). Grila lămpii electronice corespunzătoare (L 1 sau L 2) va primi potențialul negativ și se închide. Curentul anodic se micșorează la zero și unul dintre electromagneții (EM 1 sau EM 2) eliberează clapeta (3 sau 4). Aceasta se deschide sub acțiunea unui arc și obiectul trece la rebut definitiv sau rebut recuperabil. Dacă obiectul este bun, nu se închide nici un contact, claptele rămân închise și el trece mai departe. Contactul (5) exclude închiderile accidentale, până în momentul când obiectul este adus sub palpator. Contactul (5) se închide și deschide automat cu ajutorul unei came montată pe un arbore de distribuție. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 256 Figura 11.120 – Instalație automată cu contacte electrice pentru control Controlul activ permite culegerea informațiilor în tipul prelucrării, acestea fiind procesate de către un sistem de comandă care transmite în „timp real” comenzile pentru reglarea mijlocului de muncă. În tabelul 11.5 se prezintă o clasificar e a mijloacelor de control activ. În figura 11.121 se prezintă o vedere de ansamblu a procedeelor de control activ Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 257 Figura 11.121 – Procedee de control activ Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 258 În figura 11.122 este prezentat un sis tem de control activ specific mașinilor de rectificat rotund. Dispozitivul de măsură și control DMC măsoară diametrul prelucrat al obiectului de lucru OL pe toată durata prelucrării. Informațiile astfel obținute sunt transmise sistemului de comandă SC ca re le compară cu valorile prestabilite. Dacă valorile măsurate nu se încadrează în limitele stabilite, sistemul de comandă va lansa procedura de reglare și prin deplasarea pietrei de rectificat se vor aduce corecțiile necesare, astfel încât să se obțină va lorile prestabilite pentru diametrul măsurat. În figura 11.123 se prezintă un dispozitiv de control activ utilizând un cap de măsurare pneumatic și schema pneumatică de acționare. Capul de măsurare al aparatului pneumatic se rabate cu ajutorul unui dispo zitiv pneumatic în poziție de măsurare. Impulsul de demarare pentru închiderea prin rabatere a capului de măsurare se poate face pe cale manuală sau de către mașina de prelucrat. În cazul în care dispozitivul de măsurare este fixat direct pe sania utiliaj ului, care la rândul ei lucrează axial, un limitator de sfârșit de cursă comandă deschiderea prin rabatere a dispozitivului, corespunzător cu lungimea axială de măsurat fixată (se măsoară diametrul și paralelismul). În unele situații deplasarea axială a c aului de măsurare se poate realiza și pneumatic. Figura 11.123 – Dispozitiv pneumatic de control activ Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 259 În figura 11.124 se prezintă schema unui dispozitiv cu două contacte, pentru controlul activ al axelor în timpul rectificării. Dispozitivul este prevăzut cu un traductor cu două contacte. Corpul (1) al traductorului este suspendat cu arcul lamelar (2) pe placa (3). Pentru reglarea în direcție verticală, placa (3) poate fi deplasată într -un canal din ghidajul (4) fixată pe tija (5) a pistonului motorului hidraulic cu simplă acțiune (6). În cazul introducerii uleiului în camera din stânga a motorului, pistonul împreună cu traductorul se apropie de piesa de prelucrat (semifabricat). Retragerea traductorului este realizată de către arc ul elicoidal (7), prin deplasarea pistonului în sens invers. Falca de masurare fixă (palpatorul fix 8) se află într-un contact permanent cu semifabricatul (după reglarea poziției plăcii 3), independent de vibrațiile și deformațiile semifabricatului în timp ul prelucrării. Falca de măsurare (palpatorul mobil 10) este fixată pe carcasa traductorului cu ajutorul arcului lamelar (11), fiind apăsat pe partea de jos a semifabricatului de către arcul (12). În timpul prelucrării palpatorul (10) transmite deplasarea totală (a ambelor palpatoare), prin șurubul micrometric reglabil (13) la pârghia indicator (14). Indicatorul este prevăzut cu un contact electric (15) care, în momentul atingerii dimensiunii prescrise a semifabricatului, atinge contactul fix (16) și cone ctează ciorcuitul electric de oprire automată a mașinii. În controlul automat „în proces” sau, în afara procesului pentru mai multe mărimi controlate simultan, captarea mărimii măsurate este realizată cu captori discreți în posturi succesive de control pri n transferul automat al măsurandului, sau cu captori integrați. În figura 11.125 se prezintă câteva exemple de captori discreți și integrați (multicaptori). În figura 11.126 se prezintă principiul de funcționare a sistemelor pneumatice de măsurare. Variaț ia interstițiului de măsurare „z” (cauzată de variația dimensională a obiectelor măsurate) provoacă variatia diferenței de presiune care acționează asupra membranei elastice. Aceasta se va deplasa antrenând acul supapă, al cărui con va produce variația fan tei inelare pe care o creează împreună cu duza de compensare până la anularea dezechilibrului presiunilor. Deplasarea membranei până la găsirea noii poziții de echilibru este măsurată cu un mijloc de măsurare pentru lungimi (comparator). În cazul sistemel or diferențiale (duplex) există două canale de măsurare, prin care se compară două interstiții (z și z’) a căror variatie simultană produce deplasarea membranei elastice, sistemul măsurând în acest caz diferența z -z’. Sistemul poate să conțină în plus dou ă contacte electrice reglabile acționate de echipajul mobil al comparatorului pneumatic. Impulsul electric este prelucrat în blocul de comandă semnalizare, fiind convertit în semnale luminoase sau de comandă. Sistemele pneumatice de măsurare prezintă avant ajul că jetul de aer realizează și o curățire a suprafeței obiectului ce se controlează. Figura 11.122 – Controlul activ la rectificarea unei suprafețe cilindrice Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 260 Principiul de funcționare al sistemelor electrice de măsurare se bazează pe modificarea unor mărimi electrice în funcție de variația dimensiunilor obiectelor supuse c ontrolului. În aceste sisteme captorul mărimii măsurate este un senzor în construcția căruia se utilizează traductoare proporționale (de tip inductiv, capacitiv, ocnice, rezistive cu emisie electronică). Criteriile de clasificare a sesizorilor mărimilor controlate activ constau în modul de interpretare a mărimii măsurate. Figura 11.124 – Dispozitiv de control activ cu două contacte a) b) c) d) e) f) g) h) Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 261 i) j) k) Figura 11.125 – Exemple de plasare a captorilor discre ți Figura 11.126 – Principiul de funcționare a sistemelor pneumatice de măsurare În figura 11.127 se prezintă principiul de funcționare a traductorilor limitativi pneumatici cu contacte electrice. Mijloacele limitative cu afișare analogică sunt caracterizate de erori suplimentare în mărimea de comutație introduse de amplificarea necesara afișării (de 10 … 20 de ori mai mare decât la celelalte pentru o aceeași precizie de comutație). Precizia, fiabilitatea comutației și durata exploatării mijloacelo r cu contacte electrice sunt dependente de materialul contactelor, cuplul lor și parametrii circuitelor de putere sub tensiune. Dezavantajele sistemelor de măsurare automată care au în Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 262 structură contacte electrice a impus dezvoltarea mijloacelor de măsurar e analogice sau numerice. a) b) Figura 11.127 – Traductori limitativi pneumatici cucontacte electrice: a) fără afișare analogică; b) cu afișare analogică atașată În tabelul 11.6 se prezintă câteva tipuri de bază ale captorilor de măsurare fără contac t, iar în tabelul 11.7 a celor cu contact pe suprafața de măsurat. În figurile de următoare se exemplifică câteva cazuri posibile de aplicat pentru controlul și măsurarea în timpul procesului de lucru utilizând senzori optoelectronici. Aplicațiile senzori lor optici la realizarea dispozitivelor de măsurare și control permit o precizie mare a rezultatelor măsurătorilor, viteză mare de răspuns, transmiterea simplă a datelor prelevate, interconectarea simplă în sistemele de comandă. Funcționarea traductoarelo r și senzorilor optici se bazează pe modificarea fluxului luminos dintre un generator și un receptor prin prezența obiectului controlat pe traseul optic. În aplicațiile practice se utilizează de regulă ca generatoare diode cu radiații în infraroșu, iar ca receptoare fotorezistoare, fototranzistoare, fotodiode. Generatorul și receptorul se prevăd cu sisteme optice de focalizare pentru distanța prescrisă în vederea măririi sensibilității spațiale de detectare. Flexibilitatea utilizării sistemelor optice de detectare crește considerabil p rin folosirea fibrelor optice. În acest caz există posibilitatea înglobării sistemelor în interiorul subansamblurilor și mecanismelor cu gabarite reduse, crește siguranța de detectare, există posibilitatea detectării în zone cu temperaturi ridicate, sistemul poate fi utilizat și în condițiile unor paraziți electromagnetici puternici. În figura 11.128.a se prezintă schema de utilizare a doi senzori optici pentru măsurarea în regim continuu a grosimii tablei laminate. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 263 Rezultat ul măsurării se constituie în mărime de comandă în regim activ a procesului de laminare. În figura 11.128.b se prezintă principiul de măsurare a diametrului unei piese cilindrice rectificate fără centre utilizând un senzor optic. Obiectul se află în parcu rsul unui fascicol paralel laser. Variația fluxului datorită dimensiunii obturatoare a obiectului dă măsura dimensiunii acestuia. Pe același principiu se poate măsura diametrul tijei supapelor pentru motoare (fig. 11.128.c). Supapele se deplasează de ghid are, senzorul optic se plasează sub ghidaj în așa fel încât tijele să intre succesiv prin fluxul laser modificându -l. Receptorul va primi fluxul modificat în funcție de mărimea diametrului tijei. Precizia de măsurare (acuratețea) utilizând senzori optic i cu laser este de  2 m. În figura 11.129.d se prezintă modul de măsurare a diametrului sârmei calibrate după două axe. a) b) c) d) Figura 11.128 – Sisteme de măsurare: a) grodimea tablei laminate; b) diametrul barelor rectificate; c) diame trul tijei supapelor; d) diametrul sârmelor după două axe Aspecte legate de realizarea funcției aducătoare de control constau și în detectarea unor parametrii ai obiectelor supuse verificării prezentate în exemplele următoare. În figura 11.129.a se prezi ntă modul de detectare a prezenței etichetei pe flacoane din material plastic sau pe o sticlă utilizând senzor optic. În figura 11.129.b se prezintă modul de utilizare a senzorilor optici la operațiile de montaj în vederea detectării absenței unei componen te de asamblare. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 264 Efectul acestui control trebuie să determine comanda de selectare din formația de obiecte a acelora care nu au componență corectă. În figura 11.129.c se prezintă schema detectării recipienților deteriorați sau a recipienților cu diverse impurități. Controlul se face cu mai mulți senzori optici care lucrează prin reflexia razei emise pe recipienți și care sunt montați la diferite înălțimi. Dacă unul din senzori nu detectează prezența înseamnă că recipientul respectiv este deteriorat iar se mnalul dat de senzori se utilizează pentru comanda sortării din formație a acestuia. În figura 11.129.d se prezintă modul de utilizare a senzorilor optici prentru detectarea poziției incorecte a tabletelor pe folia de ambalaj în industria farmaceutică. În acest caz emitorul și receptorul sunt plasați de o parte și de alta a foliei înainte de intrarea în postul de lucru de lipire a foliei superioare. Dacă o tabletă nu este așezată corect pe folia inferioară ea va întrerupe fluxul luminos iar semnalul detec tat de senzor va comanda oprirea avansului până la corectarea poziției acesteia. Aplicațiile senzorilor optici pot fi practic nelimitate în activitătile de automatizare a controlului și a celor de măsură, problema care se pune este de a defini corect obie ctivele acestor automatizări și de a alege modalitatea cea mai corespunzătoare adecvată situației date. a) b) c) d) Figura 11.129 – Sisteme de control prezență cu senzori optici: a) prezența/absența etichetelor; b) prezența/absența unor compo nente; c) detectarea recipienților deteriorați; d) detectarea poziției incorecte a obiectelor pe folia de ambalaj Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 265 11.10. Dispozitive de sortare Dispozitivele de sortare realizează funcția aducătoare de sortare, selectând obiectele de manipulat pe mai mult e categorii în funcție de anumite caracteristici, după care le dirijează, diferențiat pe anumite trasee de transfer. Fiecărei categorii de obiecte îi corespunde un anumit traseu. În figura 11.130 este prezentat un dispozitiv de sortare a unor obiecte cilindrice în funcție de valorile diametrului măsurat. Obiectele manipulate se deplasează în jgheabul J de unde sunt captate prin intermediul împingătorului I și poziționate în scopul măsurări cu DMC. Rezultatele măsurătorilor sunt transmise sistemului de com andă SC, acesta comandă deschiderea uneia din cele trei clapete C1, C2, C3 de acces în depozitele 1, 2, 3, în funcție de grupa în care se încadrează obiectul măsurat. Figura 11.130. Dispozitiv de sortare a unor obiecte cilindrice Un dispozitiv de so rtare este, de fapt, un ansamblu format din: un dispozitiv de separare, un dispozitiv de măsurare sau de recunoaștere a formei/ poziției, un al doilea dispozitiv de separare și depozite. În figura 11.131 se prezintă un dispozitiv de sortat pentru semifabri cate de tip sferă (bile) funcționând pe principiul schemei din figura 11.130. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 266 Figura 11.131 – Dispozitiv de sortat bile În figura 11.132 este prezentată schema unei instalații automate de sortare. Piesa de controlat vine în poziția de măsurare corespunz ator grupei de sortare I și este împinsă de împingătorul (1), pentru a se deplasa pe un plan înclinat între cuțitul limitator (2) și peretele suportului (3). Distanța dintre cuțit și perete se ia în ordine, corespunzător grupelor (I, II, III, ș.a.m.d.). D acă piesa nu trece prin intervalul stabilit pentru grupa (I) aceasta este ridicată de către furca (4) de construcție adecvată și alunecă în poziția grupei (II) și operația se continuă. Furca (4) execută mișcăru succesive de ridicare și coborâre. Piesele corespunzătoare cad într -un container sau în locul unde vor fi trecute printre cuțit și perete. Instalația asigură controlul și sortarea după diametrul maxim prescris la grupa de sortare stabilită. Figura 11.132 – Dispozitiv automat de sortare Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 267 11.11. Co nveioare Conveioarele sunt instalații de aducere evacuare complexe care au ca funcție principală transportul obiectelor de manipulat sau a unor dispozitive de la un post de lucru la altul. Conveioarele pot realiza și funcții de orientare, ordonare, select are, primire/transfer de informații etc. Componentele sistemelor de transfer de tip conveior (sistem de transfer flexibil) sunt unități de transfer în construcție modulată. Combinarea lor se face în funcție de scopul aplicației tehnologice. Construcția m odularizată a acestora se pretează în special activităților de prelucrare și montaj a unei game foarte variate de produse. Conveioarele pot fi realizate cu un singur circuit principal sau cu circuit derivat. Se desemnează prin termenul circuit principal alinierea în serie a posturilor respectiv stațiilor de lucru. Prin circuitul derivat paletele port -piesă se deplasează spre stații de lucru în care se efectuează operații independente de cele din stațiile de lucru de pe circuitul principal, și apoi sunt rei ntegrate pe circuitul principal. Circuitul principal poate fi construit: în plan orizontal cu traseu închis; în linie (în plan vertical) cu elevator; în „U” în plan orizontal cu elevator; în „U” ca traseu închis dublu. Circuitele derivate pot deservi post uri de lucru în paralel: cu depozite intermediare de o parte a circuitului și stații de lucru pe partea opusă; mixt cu depozite și posturi de lucru pe o parte și cealaltă a circuitului. Pe traseul sistemului de transfer de tip conveior se întâlnesc situați i de întoarcere la 900 (figura 11.133 a și b) sau cu întoarcere la 1800 (figura 11.134 a și b). funcționarea modulelor de întoarcere/flexare a traseului de transport este asigurată tot de o transmisie cu element flexibil cu role de ghidare, respectiv antre nare convenabil alese. a) b) Figura 11.133 – Modul de întoarcere la 900 Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 268 a) b) Figura 11.134 – Modul de întoarcere la 1800 În decursul desfășurării procesului tehnologic este necesar ca paletele împreună cu obiectele de manipulat să se prezinte în fața stațiilor de lucru într -o anumită orientare care poate să coincidă sau nu cu cea din stația precedentă. Dacă se impune schimbarea orientării paletei port -obiect pe traseu se poate insera un modul de schimbare a orientării. Acest modul de schimbare a orientării paltei asigură cu precizie întoarcerea acesteia la 900 sau 1800. Versiunea modulului de schimbare a orientării cu 900 este convenabilă numai pentru paletele pătrate, iar cea cu 1800 pentru paletele dreptunghiulare. În figura 11.135 se prezintă construcția unui modul de schimbare a orientării cu acționare pneumatică. Comanda de schimbare a orientării este dată de semnalele unor senzori de proximitate inductivi pentru detectarea poziției și codului paletei ce trebuie întoarsă. Modulul de schimbare a orientării are următoarea succesiune de funcționare: ridicare, rotație, coborâre. Nivelul până la care se face ridicarea este impus de Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 269 evitarea coliziunii paletei port -obiect cu calea de transport și cu componentele învecinate. Modulul de schimbare a orientării este integrat în modulele de transfer conform figurii 11.136. Figura 11.135 – Modul pneumatic de schimbare a orientării Figura 11.136 – Înglobarea modulului în sistemul de transfer Circulația pe un conveior a obiectelor purt ate pe palete port -obiecte presupune alegerea traseului, stabilirea stațiilor de lucru și ordinea în care trebuie să ajungă obiectul la fiecare dintre acestea, în impunerea legii de mișcare pe parcursul dintre două stații consecutive. Toate aceste acțiuni trebuiesc comandate și controlate. În acest scop conveiorul este dotat cu o serie de elemente de memorare și transfer de informații, respectiv cu componente specifice unui sistem informatic. În principal se codifică și se analizează datele referitoare la obiecte. Codificarea se face prin intermediul unor elemente de memorie fixate pe paletă (A), figura 11.137. Elementele de memorie sunt marcate cu ajutorul capului de scriere (B). Capul de citire (C) detectează codul paletei care trece prin dreptul lui. Informația citită se transmite la un modul de comandă sau la un calculator unde se compară cu valorile programate și se ia o decizie ce se transmite modulelor de comandă. În figura 11.138 se prezintă un exemplu de comandă de trecere a unei palete de pe u n circuit principal pe un circuit derivat. Datele referitoare la destinația unui obiect sunt memorate de suportul mobil de memorie al paletei port -obiect respectivă (MDT), iar capul de citire a datelor identifică Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 270 destinația programată a fiecărei palete ce trece prin dreptul lui și le compară cu datele proprii memorate. În funcție de rezultatul comparației se activează comanda de întoarcere și se deviază traseul de parcurs în continuare de paletă. Figura 11.137 – Plasarea elementelor de memorare a inf ormației Figura 11.138 – Comandarea schimbării de traseu a unei palete Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 271 În figura 11.139 se prezintă modul de funcționare a conveiorului integrat cu o stație de lucru. La trecerea unei palete prin dreptul capului de citire (SLS1) se identifică seria pa letei port -obiect memorată pe suportul mobil de memorie (MDT) al acesteia. Se identifică numărul de serie citit și se compară cu cele dintr -o listă cu numere de serie memorate. Comanda începerii sau nu a desfășurării unui anumit proces din stația de prelu crare sprecare se îndreaptă paleta depinde de o informație suplimentară alocată în lista codului paletei. După ce operația s -a încheiat în stația de prelucrare, paleta port -obiect părăsește stația și se îndreaptă pe traseu spre capul de citire/scriere (SL S2), unde se înregistrează pe suportul mobil de memorare a datelor informații noi necesare la următoarea destinație (stație de lucru). Odată intrată paleta în câmpul de citire a capetelor de citire/scriere acestea executa următoarele funcții: SLS1 – citire; comparare; salt/trecere a paletei în sensul indicat spre stația de lucru; activarea ieșirii/intrării în stația de lucru; SLS2 – activează un nou program; scrie noile date de stare a paletei port -obiect cu obiectul prelucrat în faza parcursă. Informații le de intrare și ieșire din procesul de fabricație sunt conectate cu cele ale sistemului informațional local propriu stației de lucru. Figura 11.139 – Conveior integrat cu o stație de lucru Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 272 Funcționarea unui post de lucru poate fi controlat de căt re operator și calculator (figura 11.140). În acest caz operațiile următoare sunt programate prin calculator:  afișajul blocului de date pe monitor;  după încheierea operației operatorul tastează date noi referitoare la următoarea destinație a paletei precu m și un bloc de date cu rezultatele controlului efectuat de el în postul de lucru;  eliberarea paletei port -obiect din postul de lucru. Figura 11.140 – Post de lucru controlat prin calculator Utilizarea conveioarelor și controlul proceselor prin calc ulator a condus la realizarea sistemelor flexibile de fabricație numite CIM (Computer Integration Manufecturing) sau hipersisteme CIM. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 273 BIBLIOGRAFIE 1. Brăgaru A. ș.a. SEFA DISROM. – Teoria și practica proiectării dispozitivelor pentru prelucrări pe mașini -unelte, vol. I, II, Editura Tehnică, București, 1982, 1987. 2. Eliezer S., – Elemente normalizate pentru fixarea pieselor pe mașini – unelte, Editura Tehnică, București, 1964. 3. Forkordt Paul K. G. – Dispositifs de senage Chucking techniques, 1973. 4. Ivanov A.P. , Mecanizarea, automatizarea proceselor tehnologice în construcția de mașini, Editura Tehnică, București, 1961; 5. Kovacs Fr., Cojocaru G., Manipulatoare, roboți și aplicațiile lor industriale , Editura Facla, Timișoara, 1982; 6. Kovacs Fr., ș.a., Fabrica viitoru lui, Editura Multimedia Internațional, Arad, 1999; 7. Kovacs Fr., ș.a., Introducere în robotică , Editura Printex, București, 2000; 8. Kovacs Fr., ș.a., Sisteme de fabricație flexibilă , Editura Universității din Oradea, 1999; 9. Malov A. N., – Mecanizarea și automat izarea mașinilor – unelte universale pentru așchierea metalelor (traducere din l. rusă), I.D.T. București, 1964. 10. Mocuța G.E., Instalații de aducere evacuare , Editura Eurobit, Timișoara, 2000; 11. Nițescu M., Transportoare vibrante , Editura Tehnică, București, 1995; 12. Olteanu M., Valasa I., – Atlas de dispozitive de precizie pentru strungire, găurire, frezare, Editura Tehnică, București, 1992. 13. Spineanu U., Automatizarea controlului dimensional în construcția de mașini , Editura Tehnică, București, 1987. 14. Stănescu A. , ș.a., Sisteme de automatizare pneumatice , Editura Tehnică, București, 1987; 15. Stănescu I., Tache V., – Dispozitive pentru mașini unelte. Proiectare, construcție., Editura Tehnică, București, 1979. 16. Tache Gh., Șelariu M., – Manualul inginerului mecanic, Cap. 18, Editura Tehnică, București, 1972. 17. Tache V. ș.a. – Proiectarea dispozitivelor pentru mașini – unelte, Editura Tehnică, București, 1995. 18. Tache V. ș.a., – Elemente de proiectare a dispozitivelor pentru mașini – unelte, Editura didactică și pedagogică Bucu rești, 1985. 19. Tache V., Brăgaru A., – Dispozitive pentru mașini – unelte, Editura Tehnică, București, 1977. Dispozitive pentru Sisteme de Fabricație 274 20. Tero M., – Construcția și exploatarea dispozitivelor, I.I.S.Tg. Mureș, 1983. 21. Tero M., – Proiectarea dispozitivelor curs, Universitatea “Petru Maior”, Tg. Mureș, 1998. 22. Tripe Vidican A., – Construcția și exploatarea dispozitivelor , I.S.. Oradea, curs litografiat ., 1987. 23. Tripe Vidican A., Dispozitive, Proiectare, Construcție, Exploatare , vol. I, Editura Universității din Oradea, 2000; 24. Tripe Vidican A., Ța rcă R ,C., Tocuț P ,D., – Proiectarea dispozitivelor – Îndrumător de laborator, Universitatea din Oradea, 1996. 25. Tripe Vidican A, Tocuț P ,D, Tripe Vidican C. Acționări în mecanică fină. Aplicații , Editura Universității din Oradea, 2000; 26. * * * – Catalog I.C.T. C.M. 27. * * * – Construcția de mașini 1980 -1982 -1985. 28. * * *, – Cataloage și prospecte de firmă.