Транспортные и загрузочные устройства автоматизированного производства

Министерство науки и высшего образования  
Российской Федерации 

Уральский федеральный университет 

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

А. В. Богоявленский, И. М. Храмов

ТРАНСПОРТНЫЕ 

И ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА 

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 
ПРОИЗВОДСТВА

Уч е б н о е  п о со бие 

Под общей редакцией кандидата технических наук,  

доцента А. В. Богоявленского 

Рекомендовано методическим советом 
Уральского федерального университета 
для студентов вуза, обучающихся 
по направлениям подготовки 

15.03.05, 15.04.05 — Конструкторско-технологическое обеспечение 

машиностроительных производств 

Екатеринбург 
Издательство Уральского университета 
2020 

УДК 621.865.89(0.75.8)
ББК 39.9я73
          Б74

Р е ц е н з е нт ы :
профессор А. Г. Гороховский (кафедра автоматизации и инновационных технологий УГЛТУ);
канд. техн. наук В. Г. Жураховский (генеральный директор ГК «PLMУрал») 

Б74

Богоявленский, А. В.
Транспортные и загрузочные устройства автоматизирован
ного производства : учебное пособие / А. В. Богоявленский, 
И. М. Храмов ; под общ. ред. канд. техн. наук, доц. А. В. Богоявленского ; М-во науки и высш. образования РФ. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2020. — 172 с.

ISBN 978-5-7996-3144-4

Учебное пособие составлено на основании опыта преподавания курсов «Метал
лорежущие станки и промышленные роботы», «Транспортно-накопительные системы и промышленные роботы», «Конструирование, расчет и САПР станков и станочных комплексов» и охватывает материал, касающийся транспортных и загрузочных 
устройств, используемых совместно со станками, автоматами и полуавтоматами в условиях автоматизированного производства.
Пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению 
подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных  
производств», также может быть полезно конструкторам машиностроительных предприятий, занимающихся автоматизацией производства.

Библиогр.: 22 назв. Табл. 6. Рис. 123. Прил. 2.

Все иллюстрации, используемые для оформления макета книги, предоставлены авторами.

УДК 621.865.89(0.75.8)
ББК 39.9я73

ISBN 978-5-7996-3144-4
© Уральский федеральный  
     университет, 2020



Оглавление

Введение ................................................................................................5

1. Загрузочно-ориентирующие устройства бункерного типа ..................6
1.1. Способы автоматической загрузки ...........................................7
1.2. Магазинные загрузочные устройства .......................................9
1.3. Бункерные загрузочные устройства .......................................10
1.4. Расчет бункеров .......................................................................11
1.5. Типы бункерных загрузочных устройств ...............................14
Контрольные вопросы к главе 1 ....................................................48

2. Транспортно-загрузочные системы .................................................49
2.1. Лотки транспортно-загрузочных систем ................................51
2.2. Устройства торможения деталей ............................................63
2.3. Накопители деталей в автоматических линиях .....................65
2.4. Системы пространственной ориентации деталей..................71
2.5. Отсекатели автоматических загрузочных устройств ..............85
2.6. Загрузочные приспособления автоматических  
устройств ........................................................................................89
2.7. Общие представления об автооператорах ..............................98
2.8. Автооператоры многошпиндельных токарных  
автоматов ...................................................................................... 103
2.9. Автооператоры с раздельными питателями  
загрузки и выгрузки ..................................................................... 115
2.10. Разгружатели для прутковых автоматов ............................. 119
2.11. Портальные автооператоры ................................................ 122
2.12. Автооператор внутришлифовального станка ..................... 124
2.13. Автооператор зубофрезерного автомата ............................. 125

Оглавление

2.14. Подъемники......................................................................... 126
2.15. Конвейеры ........................................................................... 133
2.16. Расчет производительности транспортных  
устройств ...................................................................................... 143
2.17. Транспортные устройства для удаления стружки .............. 147
2.18. Расчет производительности стружкоуборочных  
конвейеров ................................................................................... 158
Контрольные вопросы к главе 2 .................................................. 159

Список библиографических ссылок .................................................. 160

Приложение 1. Магазинные загрузочные устройства ..................... 162

Приложение 2. Основные типы лотков  .......................................... 168



Введение

В

опросы автоматизации загрузки заготовок для обработки на металлорежущих станках, а также транспортирования и ориентации заготовок в пространстве всегда были актуальны, т. к. 

обеспечивали повышение производительности обработки. Разнообразие обрабатываемых деталей, различие в серийности их изготовления 
привело к появлению большого количества устройств, обеспечивавших транспортировку, ориентирование, загрузку заготовок. Информация о транспортных и загрузочных устройствах приводится в большом количестве источников, как правило, в ограниченном объеме. 
Наиболее полно вопросы транспортно-загрузочных устройств применительно к станочному оборудованию представлены в следующих 
источниках [1–22].
Учебное пособие ставит своей задачей представить описание типовых конструкций устройств, которые могут быть использованы при 
автоматизации транспортно-загрузочных операций реального производства.

1. Загрузочно-ориентирующие устройства бункерного типа

1. Загрузочно-ориентирующие 

устройства бункерного типа

Т

ранспортно-загрузочные устройства занимают особое место 
в общем комплексе механизмов металлорежущих станков, 
автоматических линий и участков металлорежущих станков 

с централизованным управлением от ЭВМ. На первом этапе развития транспортно-загрузочных устройств были созданы загрузочные 
устройства магазинного типа, в которых ориентирование и загрузка 
заготовок осуществлялись человеком, на втором этапе появились загрузочные устройства бункерного типа, которые позволили полностью 
автоматизировать процесс питания как одного станка, так и группы 
станков.
Создание автоматических линий потребовало разработку специальных загрузочных устройств, которые конструктивно были связаны 
со станками, работающими в едином цикле. Необходимость появления универсальных и мобильных транспортно-загрузочных устройств 
для условий серийного производства привела к созданию промышленных роботов, применение которых открывает широкие возможности 
для автоматической транспортировки и загрузки заготовок.

Целесообразность применения тех или иных транспортных 
устройств определяет прежде всего их экономическая эффективность, 
а также облегчение условий труда и безопасность работы. Проектирование и выбор транспортных устройств в основном зависят от заготовки, типа металлорежущих станков, автоматических линий, участков 
и вида производства (массового, крупносерийного, серийного, мелкосерийного).

1.1.Способыавтоматическойзагрузки

1.1. Способы автоматической загрузки

Для металлорежущих станков характерным является транспортирование штучных заготовок, полученных путем предварительной 
механической обработки, штамповки или методом точного литья.  
Процесс транспортирования заготовок на металлорежущем станке состоит из следующих операций: загрузки (перемещение в бункере, захват манипулятором или роботом, ввод в рабочую зону, их ориентация, 
установка и закрепление) и разгрузки (раскрепление после обработки, 
съем, вывод из рабочей зоны, перемещение на позицию складирования). На автоматизированных линиях и участках станков с централизованным управлением от ЭВМ процесс транспортирования заготовок 
дополнительно включает: установку на транспортное устройство (вручную или автоматически), межстаночные перемещения, подъемно- 
транспортные перемещения в магазинах-накопителях и поворотных 
устройствах, складирование.

Основные требования, предъявляемые к транспортным устройствам: простота конструкции, высокая надежность работы, возможность накопления требуемого количества заготовок, возможность быстрого обнаружения и устранения неисправностей, удобство загрузки 
и разгрузки заготовок, быстродействие, совмещение холостых ходов 
механизмов с рабочим циклом, точность позиционирования.

Загрузочные устройства, в зависимости от способа сосредоточе
ния в них запаса штучных заготовок, делят на магазинные, штабельные и бункерные (рис. 1.1, а–в [1, с. 70]).

В магазинных устройствах (рис. 1.1, а) заготовки располагаются 

в ориентированном положении в один ряд и подаются в зону обработки самотеком или принудительно. В зависимости от потребного 
запаса применяют магазины различных форм: прямолинейные (наклонные), зигзагообразные, змееобразные (для увеличения емкости 
магазина) и др. Загрузка и ориентирование заготовки производится  
человеком.

Штабельные устройства (рис. 1.1, б), представляющие собой со
четания магазина и бункера, обеспечивают большой запас изделий, располагающихся в ориентированном положении в несколько рядов штабелем. Применяются в основном для заготовок типа  
валов и осей.

1. Загрузочно-ориентирующие устройства бункерного типа

В бункерных загрузочных устройствах (БЗУ) (рис. 1.1, в) детали за
гружаются в неориентированном положении — навалом. Засыпанные в бункер заготовки захватываются и подаются в зону обработки 
поштучно в ориентированном положении (ориентация может быть 
окончательной либо первичной; окончательную ориентацию заготовки получают в процессе дальнейшего транспортирования).

 

Рис. 1.1. Основные типы загрузочных устройств 

Несмотря на то что бункерные устройства наиболее совершен
ные, с высокой степенью автоматизации, их не всегда можно применять из-за громоздкости, хрупкости подаваемых заготовок или 
склонности их к сцеплению и др. По этой причине обычно применяют все три типа загрузочных устройств как в отдельности, так и в виде  
их комбинаций.

1.2.Магазинныезагрузочныеустройства

1.2. Магазинные загрузочные устройства

При работе автоматических линий с небольшими межоперацион
ными заделами в качестве накопителей заготовок в ориентированном 
положении служат магазинные устройства. Последние предназначены для укладки и накопления заготовок в количестве, достаточном для бесперебойной работы станка и транспортировки в питатель.  
Обычно магазины устанавливаются на станке спереди или сзади шпинделя или справа от револьверной головки. Расположение магазина 
зависит от типа станка, его формы и выбранного маршрута движения заготовки. Кроме того, учитывается удобство загрузки заготовок. 
Применение магазинных загрузочных устройств выгодно для деталей 
с достаточно длительным циклом обработки, что позволяет человеку 
обслуживать несколько станков. Кроме того, следует учитывать сложность ориентации заготовки в пространстве.

Габаритные размеры магазина зависят от размеров заготовок и про
должительности рабочих операций. Поверхности магазина, по которым происходит скольжение заготовок, в целях уменьшения трения 
подвергаются тщательной механической обработке, а для придания 
им соответствующей твердости и, следовательно, повышения сопротивления износу термически обрабатываются. Обычно одна или две 
стенки магазина выполняются открытыми для удобства наблюдения 
за движением заготовок и возможности их проталкивания вручную 
в случае заклинивания.

Часто магазины изготавливают регулируемыми: боковые стенки 

раздвигаются и сдвигаются. Форма поперечного сечения магазина 
выбирается в соответствии с профилем подаваемых заготовок с учетом зазора для их свободного перемещения. Магазины располагаются горизонтально, вертикально или наклонно под углом от 30° до 60°. 
Встречаются также магазины, совершающие колебательное движение в момент загрузки. Выбор типа и положения магазина зависит 
от его габаритов, удобства загрузки и конфигурации загружаемых  
заготовок.

Перемещение заготовок в магазине осуществляется под действием их собственного веса или принудительно (грузом, пружиной, силами трения и т. д.).