Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

иессом обработки изделий, либо для его последующей корректиров­ ки. Систематическое получение информации о характере распреде­ ления размеров в виде гистограмм имеет важное значение при из­ готовлении деталей в условиях селективной сборки. В этом случае цель регулирования уровня настройки станка — не только получе­ ние размеров деталей в пределах допуска (обычно достаточно большого), но и главным образом обеспечение распределения этих размеров по заданному закону. Это может быть обеспечено соот­ ветствующим выбором схемы регулирования. Так, применяя раз­ личные способы формирования сигналов на подналадку и варь­ ируя величины регулировочных импульсов, можно существенно из­ менить характер суммарного распределения размеров, почти не из­ меняя величины зоны рассеивания.

Быстрое развитие вычислительной техники, высокая степень надежности применяемых в ней элементов дают возможность созда­ вать относительно простые и надежные устройства для определения статистических характеристик, являющихся одним из важных средств при решении задач комплексной автоматизации.

Статистический контроль и регулирование — одна из совершен­ ных форм управления технологическим процессом. Статистиче­ ское регулирование является активной формой контроля, предназ­ наченной для предупреждения брака путем своевременного вмеша­ тельства в технологический процесс (своевременное проведение подналадки оборудования, корректировка физико-химического сос­ тава, изменение температурного режима и т. п.). В отличие от обычного регулирования, статистическое регулирование происходит только тогда, когда статистическая характеристика (средняя ариф­ метическая, медиана и т. д.) выходит за сигнальный (настроечный) размер. В этом случае удобно разделить отклонения размеров де­ талей на активные и неактивные. Неактивные отклонения—-те, которые сами не вызывают команды на регулирование процесса, а только учитываются запоминающим органом измерительного при­ бора. Активные отклонения — это такие, при появлении которых возникает вероятность команды на изменение положения регули­

осуществляется без изменения цикла выпуска изделий, и второй — системы, в которых для осуществления подналадки требуется оста­ новка технологического процесса в промежутке между процесса­ ми изготовления изделий.

Ниже рассматриваются различные статистические системы кон­ троля и регулирования размеров и проводится анализ различных способов формирования команд на подналадку (регулировку). Этот вопрос имеет весьма существенное значение при разработке таких систем, так как оценивать технологический процесс и пода­ вать команду на подналадку (регулировку) можно по различным статистическим параметрам.

201

Формированием команды на подналадку будем называть спо­ соб образования команды на подналадку в зависимости от после­ довательности, количества или величины сигналов (превышения текущих размеров по абсолютной величине или количества выхо­ дов размеров детали за пределы установленного уровня, при кото­ ром величина отклонения размера детали от сигнального не учиты­ вается), являющихся параметрами схемы формирования. Выбран­ ный способ формирования сигналов-команд дает возможность оп­ ределить структуру проектируемой системы и основные требования к ее отдельным звеньям.

Способ формирования команды определяет собой основную за­ кономерность изменения частоты импульсов на подналадку при изменении смещения размерной настройки. В зависимости от спо­ соба формирования команды для получения уравновешивающей частоты импульсов необходимо различное положение поля рас­ пределения случайных погрешностей обработки относительно контрольно-подналадочной границы. Вариации интенсивности из­

детали, повторным импульсам и скользящему среднему арифмети­ ческому и медиане относительно одной обобщенной границы под­ наладки. При этом необходимо свести до нуля расстояние между границами подналадки. Аппаратура для такой подналадки значи­ тельно упрощается по сравнению с аналогичными способами по двум границам подналадки.

§ 25. П Р И Н Ц И П Д Е Й С Т В И Я И ОПИСАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я Р А З М Е Р О В

Системы с формированием команд на подналадку по одной де­

тали. Способ подналадки с формированием команд по одной детали является весьма простым, он не требует специальной аппаратуры и сложных электрических схем. Однако система при подналадке по

Примером применения данного способа подналадки может слу­ жить система автоматического регулирования размерной настройки при алмазной расточке отверстий под палец в поршнях [7].

Системы с формированием команд по повторным импульсам.

В настоящее время наибольшее распространение получили системы, которые осуществляют команду на подналадку в том случае, когда

202

размер обработанной детали выходит за установленный сигнальный предел (границу) несколько раз подряд, т. е. после появления повторных смежных (следующих один за другим) сигналов, незави­ симо от их величины. Число повторений может быть различным: от двух до пяти (наиболее часто применяют системы с числом повторений, равным трем). В мировой литературе этот способ иног­ да называют способом итераций [176]. Частным случаем подналад­ ки по повторным импульсам является подналадка по одной детали. Разновидностью подналадки по повторным импульсам является так­ же подналадка по суммарно набранному счету из п деталей, раз-

I

-J

Рис. 72. Блок-схема автоподналадчика к бесцентро- во-шлифовальному станку мод. 3182

мер которых достиг настроечной подналадочной границы (в этом случае порядок следования указанных деталей не имеет значения).

На рис. 72 приведена блок-схема автоподналадчика конструк­ ции 3-ий ГПЗ к бесцентрово-шлифовальному станку мод. 3182, на ко­ тором широким кругом шлифуются наружные кольца подшипни­ ков диаметром от 40 до 80 мм. Детали 5 после обработки на стан­ ке 4 выборочно измеряются электроконтактным датчиком 6. В слу­ чае выхода размера за контрольный предел импульс датчика, уси­ ленный в блоке 7, подается в счетчик 8. В то же время каждая из­ меряемая деталь воздействует на кольцевой выключатель 2, ко­ торый посылает импульсы в счетчик 1. После каждых трех деталей, прошедших через измерительную станцию, этот счетчик посылает импульс, который сбрасывает показания счетчика 8, если они не достигли трех. Если все три детали превысили контрольный размер, то показания счетчиков 1 и 8 совпадают, и последний посылает им­ пульс в исполнительное устройство 3, которое производит подналадку положения шлифовального круга. Таким образом, периоди­ чески рассматриваются выборки по три детали, причем подналадка производится только в том случае, если все три детали имеют раз­ мер выше контрольного. Электроконтактный датчик включен по схеме сеточного контакта. Импульс в счетчик числа отклонений по­ сылается электронным реле, играющим роль усилителя. В первом

203

варианте анализатора в качестве счетчиков использованы шаговые искатели. В настоящее время разработана схема на бесконтактных элементах с использованием в счетных ячейках тиратронов МТХ-90.

Примененный метод подналадки соответствует одному из самых распространенных методов: «подналадки по трем отклонениям под­ ряд». Он дает хорошие результаты в случае неизменного направле­ ния разладки процесса шлифования (стабильное преобладание из­ носа круга над температурными деформациями) и достаточно вы­ сокой точности процесса по сравнению с полем допуска на деталь. Сравнительно большие затраты времени на измерение одной дета­ ли вызвали необходимость применения выборочного контроля, что несколько снизило точность определения момента подналадки.

На точность систем регулирования с формированием команд по повторным импульсам в меньшей степени влияют грубые погрешно­ сти обработки и измерения. Подналадка по повторным импульсам может оказаться достаточной для гарантии производства от попа­ дания в партию годных деталей большого количества бракованных. При этом она значительно уменьшает вероятность подачи непра­ вильной команды исполнительному механизму станка (особенно по сравнению с подналадкой по одной детали). Однако в этом случае может произойти запаздывание сигнала подналадки и появление деталей, размер которых выходит за границу поля допуска. К тому же система при этом по-прежнему остается в большой зависимости от действия случайных причин.

Системы с формированием команд по среднему и скользящему среднему арифметическому. Дальнейшим развитием статистических систем регулирования размеров являются системы управления станком по результатам измерения выборки деталей с обработкой этих измерений по законам теории вероятностей и математической статистики. Подналадка станка по среднему арифметическому или медиане выборки деталей (так называемые усредненные подна­ ладки) будет несравненно более устойчивой по сравнению с други­ ми способами, так как эти величины более постоянны и в значи­ тельно меньшей степени подвержены действию случайных погреш­ ностей.

При постоянном числе деталей в скользящей выборке в качестве

ли выборки. В настоящее время для выполнения операций сумми­ рования часто используется преобразование контролируемого раз­ мера в определенное число электрических импульсов или в код с последующим выполнением суммирования при помощи электро­ механических или электронных счетчиков. Такие же устройства мо­ гут быть применены для определения средних квадратических зна­ чений. Для одновременного выполнения операции суммирования параметров небольшой партии деталей может быть использован

204

руемых размеров преобразуются в величины электрических сопро­ тивлений Rn при помощи датчиков Ди Дг, • • • > Дп. Сумма опре­ деляется по указателю, связанному с движком переменного сопро­ тивления R2, являющегося плечом сравнения моста. Равновесие моста обеспечивается обычным путем при помощи устройства урав-

Рис. 73. Схемы систем для определения средних арифметических значений размеров

новешивания УУ. Автоматическое деление суммы показаний датчи­ ков на их число для определения среднего арифметического легко осуществляется соответствующим выбором значений плеч отноше­ ния R3 и Ri. При последовательном во времени определении сред­ них арифметических значений сложение результатов измерений выполняется при помощи какого-либо сумматора.

Примером механического преобразования показаний измери­ тельного устройства может служить статистический анализатор конструкции Б. С. Байбурова, который строит диаграмму рас­ сеивания и показывает среднее арифметическое значение результа­ тов измерения, выраженных в номерах групп сортировки.

2 0 5

На рис. 73,6 показана разработанная в Станкине принци­ пиальная схема пневматического прибора для определения среднего арифметического размера деталей выборки [99], который может быть использован в статистических системах контроля и регулиро­ вания. Размер контролируемой детали /, поступающей на измери­ тельную позицию, определяет величину зазора Z, в зависимости от которого в нижней камере пневматического самописца 3 устанав­ ливается определенное измерительное давление ht, являющееся ме­ рой контролируемой детали. Данное давление устанавливается так­ же через клапан 2 в камере 4 следящего блока 5. Распределитель­ ное устройство 8 по мере поступления деталей па позицию измере­ ния поочередно открывает клапан 2 путем создания сетевого дав­ ления Рс в камере 9 ( Р с > hi). При отключении давления Рс кла­ пан 2 запирает камеру 4 с измерительным давлением hi.

После измерения всех деталей выборки открывается канал сло­ жения 7. Давление Рс поступает на вход всех следящих блоков 5, количество которых равно количеству деталей выборки плюс блок сложения. Давление на выходе следящего блока будет равно дав­ лению hi или khi в камере 4. Выходы всех следящих блоков вклю­ чены в камеру-сумматор 6 блока сложения, которая представляет собой дроссельный сумматор с компенсационным дросселем. В ка­ мере-сумматоре 6 устанавливается давление, пропорциональное среднему арифметическому давлению в камерах 4 всех блоков:

А , - . ± 2 А,

Выход блока сложения, где устанавливается давление h-., включен в аналогичный пневматический самописец. Таким образом, самописец 3 фиксирует диапазон рассеивания деталей выборок, а самописец выхода — диапазон рассеивания средних арифметиче­ ских выборок. Точность соответствия давления на выходах следя­ щих блоков 5 измерительному давлению hi определяется точностью следящих блоков и величиной падения давления в камерах 4 за промежуток времени с момента закрытия клапана 2 до момента регистрации среднего арифметического выборки на выходном са­ мописце. Погрешность следящего блока, в качестве которого ис­ пользуется высокоточный стабилизатор давления завода «Калибр», практически равна нулю. Следовательно, точность получения сред­ него арифметического выборки будет в основном определяться точностью дроссельного сумматора.

В МВТУ была разработана система статистического контроля размеров деталей на базе малой специализированной счетной ма­ шины СМ-5, собранной на релейно-шаговых элементах [143]. Ин­ формацию для нее, выраженную в число-импульсном коде, могут давать фотоэлектрические датчики типа ДФМ. Основными частями счетной машины СМ-5 являются: повторитель, накопитель, схема совпадения и исполнительный орган.

206