Systémy automatické výměny obrobků (AVO)

SYSTÉMY AUTOMATICKÉ VÝMĚNY OBROBKŮ

U systémů s automatickou výměnou obrobků je obrobek zpravidla upínán na paletu mimo pracovní prostor během práce stroje, samotná výměna palet je pak realizována automaticky bez zásahu lidského činitele. U automatické výměny nástrojů jsou nástroje většinou do vřetena nebo na nosič nástrojů upínány na jednotné upínací plochy v jednotném držáku nástrojů. Při automatické výměně obrobků se používá podobného mezičlánku s jednotnými upínacími plochami mezi strojem a obrobkem. Ten se nazývá obrobková popř. technologická paleta.

Použití palet při automatické výměně obrobků je vhodné u součástí skříňového a plochého tvaru a u rozměrnějších plochých a přírubových součástí. U malých a středních rotačních součástí a pro hřídelové obrobky všech velikostí se častěji používají k výměně obrobků manipulátory a roboty. U nově nabízených strojů na dnešním trhu lze sledovat tendence zvyšování kapacity zásobníků obrobků u jednotlivých strojů a také využívání manipulátorů a robotů pro manipulaci bez palet i s rozměrnějšími skříňovými obrobky.

Požadavky, které jsou kladeny na systémy automatické výměny obrobků, jsou zejména co nejkratší čas na výměnu palet, dostatečně pevné a přesné upnutí palety na pracovním stole a v neposlední řadě také přesné ustavení a pevné upnutí obrobků různých tvarů k paletě. Podle konstrukce systémů výměny obrobků je lze rozdělit do tří základních skupin:

* Systémy automatické výměny obrobků s paletami

Stroje používající při výměně obrobků palet mívají zpravidla jeden pracovní stůl s upínačem palet, na kterém probíhá výměna. Ta může probíhat za pomoci dvou manipulačních stolů, jak je zobrazeno na obr. 12. Jde o výměnu obrobků u stroje firmy Deckel Maho Gildemaister. Tento systém se používá v praxi v několika různých modifikacích. Všechny však mají následující postup výměny: po dokončení obrábění na jednom obrobku přejede stůl do krajní polohy a upínací zařízení uvolní paletu, která je potom vysunuta s hotovým obrobkem na volný první manipulační stůl. Prázdný stůl přejede do opačné krajní polohy, kde na druhém manipulačním stole je připraven na druhé paletě nový obrobek, paleta je přesunuta manipulačním zařízením na stůl stroje a upnuta. V zobrazeném příkladě probíhá výměna v jedné poloze pracovního stolu stroje a po uvolnění je paleta s hotovým obrobkem přesunuta manipulačním zařízením do zásobníku palet a tím uvolní cestu pro druhou paletu s novým obrobkem, který je stejným způsobem upevněn na pracovní stůl stroje.

Jiným způsobem zajišťující výměnu palet může být výměna pomocí otočného dvojstolu. Tato aplikace byla nejprve používána u dvoupolohových manipulátorů u automatických systémů výměny nástrojů, odkud přešla i do systémů výměny obrobků. Výhodou těchto systémů je, že se obsluha palet provádí stále z jednoho místa, a že pracovní stůl stroje ve většině případů nevykonává žádné manipulační pohyby. Ukázkou je stroj firmy Kitamura na obr. 13. Výměna palety je provedena otočením stolu o 180°. Obr 13. ukazuje případ, kdy jsou obrobky přímo upínány na stůl stroje, obr.14 zobrazuje stůl, do kterého jsou palety, na nichž byl upnut obrobek mimo stroj, ukládány na čtyři upínací čepy. Paleta, která je natočena v pracovním prostoru stroje, je od druhé palety oddělena skleněnou stěnou, aby bylo možno provádět při procesu obrábění případné upnutí nového polotovaru nebo celé palety.

Stejný způsob řešení automatické výměny obrobků pomocí otočného dvojstolu je použit např. i u firmy Deckel Maho Gildemeister. Celý systém (obr. 15) je navíc vybaven zásobníkem na šest palet, odkud jsou palety přes operační paletu vkládány do rotačního pracovního stolu stroje nebo z něj vyjímány .

Rotašestipaletového zásobníku palet, vpravo je vidět paleta založená do stroje.ční řešení uspořádání zásobníku palet používá firma Mori Seiky.

Jiný systém výměny palet je použit u firmy Alfing. Od této firmy je uvedena na obr. 17 ukázka dvoupolohového výměníku palet, použitého u dvouvřetenového stroje, jehož otáčení je realizováno klíčovým držadlem otáčejícím se o 180°. Palety jsou upínány na čtyři kuželové čepy hydraulicky bez jakýchkoliv deformací. Detailní výměna palet tohoto zařízení je na obr. 18. Upínání obrobků na paletu během práce stroje může být prováděno ručně pracovníkem nebo automaticky pomocí robotu. Ke stroji je také nabízen zásobník obrobků umístněný v blízkosti stroje a na palety jsou obrobky opět vkládány robotem.

U těchto systémů se nepoužívají palety, obrobek je vyměňován přímo na pracovním stole stroje nebo v upínači vřetena. Tyto systémy se mohou objevovat u strojů se dvěma a více vřeteny či pracovními stoly.

Zajímavé řešení v této skupině výměny obrobků nacházíme u firmy Hermle. Jde o stroj s čtyřpolohovým bubnem, na němž jsou upnuty obrobky.

* Systémy automatické výměny obrobků s roboty či manipulátory

Tyto systémy se dříve výhradně používaly u strojů s jedním vřetenem nebo pracovním stolem převážně pro rotační obrobky malé a střední velikosti. Dnes se stále častěji používají i pro manipulaci skříňových obrobků a palet.Ukázkou univerzálního manipulátoru je automatický programově řízený výměník palet firmy Hermle na obr. 20. Manipulátor je naprogramován pro manipulaci se šesti paletami umístněnými ve dvou řadách v paletovém zásobníku. V lineární ose, která má vedení umístněné na boku rámu stroje, lze dosáhnout maximální rychlosti 120 m/min, maximálního zrychlení 2g a přesnosti polohování plus minus 0,05 mm. Rotační osa ramene i zápěstí se pohybuje rychlostí 1 rad/s a se zrychlením 1,75 rad/s².
Uvedené systémy výměny palet jsou dnes vyráběny pro všechny normalizované velikosti upínacích palet a nejrůznější hmotnosti. Palety byly v minulosti k pracovním stolům upínány pomocí T drážek, které však dnes vytlačuje upínání palet pomocí čtyř čepů. Je řada firem, které se zabývají vývojem a výrobou těchto upínacích prvků, jako např. Berg, Erowa, Andreas Maier, Schunk, Stark, Erwin Halder, Vischer α Bolli a jiné.