Файл: Волчкевич, Л. И. Автооператоры.pdf

чающееся в нарушении работоспособности в переходе системы или элемента из работоспособного состояния в неработоспособное, вследствие возникших неполадок, называется отказом. При этом система или элемент считаются неисправными, если нарушено хотя бы одно из технических требований; однако не всякая неис­ правность приводит к неработоспособности — к отказам. Отказы различных элементов (механизмов, устройств, аппаратуры) при­ водят к частичным или полным отказам всей системы — автомати­

ческой линии.

Так как в общем функциональном назначении автоматической линии (выпуск годной продукции при выполнении технологи­ ческих операций обработки, контроля, сборки и т. д.) транспортно­ загрузочная система несет вспомогательные функции, состояние отказа линии определяется по основному технологическому обо­ рудованию. Поэтому влияние отказов различных элементов транс­ портно-загрузочной системы на функционирование основного обо­ рудования неодинаково. Отказы механизмов автоматической загрузки-выгрузки (автооператоров) приводят к простоям станков, т. е. безусловным отказам автоматической линии и потерям произ­ водительности. Отказы транспортирующих устройств (подъем­ ники, транспортеры, лотковые системы), как правило, не вызывают простоев основного технологического оборудования ввиду нали­ чия межоперационных заделов и возможностей временного вы­ полнения транспортных операций иными способами (вручную или

средствами механизации).

Поэтому при всей важности проблемы высокой работоспособ­ ности транспортно-загрузочных систем в целом особенно важным является обеспечение высокой надежности в работе автооператоров.

Причины отказов в работе« Теория надежности рабочих машин рассматривает отказы как свойство процессов функционирования машин, неизбежное следствие нестабильности внешних воздей­ ствий и рабочих параметров технологических процессов и кон­ структивных элементов. Безотказных систем и механизмов не бывает. Задача расчета, конструирования и эксплуатации авто­ матических линий заключается в том, чтобы свести количество отказов к допустимому минимуму, максимально сократить дли­ тельность их обнаружения и устранения.

Отказы механизмов возникают при неблагоприятном воздей­ ствии разнообразных факторов, которые можно разделить на две

основные категории.

Обратимые, циклические факторы, действие которых прояв­ ляется в любом интервале срока службы, начиная с момента ввода в эксплуатацию: 1) нестабильность воздействия внешней среды ц условий работы механизмов и устройств (колебание окружаю­ щей температуры, степени запыленности и загрязненности; не­ стабильность размеров, геометрической точности, твердости обра­ батываемых материалов; наличие стружки и других отходов про­ изводства и т. д.); 2) нестабильность параметров работы самих

23

і'оприятное сочетание этих параметров означает нормальное сра­ батывание и получение продукции заданного качества; неблаго­ приятное сочетание— отказ. Износ является дестабилизирующим фактором этих случайных циклических процессов, снижая ве­ роятность благоприятного сочетания параметров и вероятности безотказной работы (например, износ направляющих скалки автооператора приводит к увеличению возможной ее несоосности с осью шпинделя в момент загрузки колец в патрон и выгрузки). Во многих случаях отказы механизма и устройств обусловлены и неполным замещением функций человека при автоматизации. Множество технологических процессов и конструкций машин

втечение десятилетий формировались и отрабатывались из усло­ вия совместной работы человека и машины, с исключительно ра­ циональным распределением обязанностей (снятие стружки —■ машина, удаление ее со шпинделей и от суппорта — человек; загрузка и съем — человек, зажим и разжим — машина и т. д.). Создание автоматических линий приводит к нарушению сложив­ шихся связей, так как никакая автоматика сегодняшнего дня не

всостоянии полностью заменить функции человека, его руки и разум. В итоге — увеличение интенсивности отказов при автома­ тизации даже при полном сохранении технологических процес­ сов, компоновки машин и конструкций механизмов. Ниже при­ ведены данные по обслуживанию рабочим-оператором полуавто­ матов в поточных линиях (полуавтоматы типа 1265, кольца ко­ нических подшипников, автоматно-токарный цех 1 ГПЗ):

При создании автоматической линии автоматизируются за­ грузка-выгрузка, межстаночная транспортировка, иногда кон­ троль готовых деталей. Что касается функций постоянного кон­ троля хода процесса, качества заготовок и готовых деталей, со­ стояния инструментов и механизмов, подготовки заготовок, очистки рабочей зоны от стружки и т. д., то эти функции механиз­ мами, как правило, не замещаются.

Между тем, в среднем через каждый третий цикл рабочий производит очистку шпинделей, суппортов, инструментов от стружки; каждый шестой цикл — зачистка или отбраковка заго­ товок и т. д. В автоматических линиях, которые обслуживают наладчики, непрерывный контроль за ходом технологического

25

процесса, состоянием инструмента, качеством заготовок, наличием стружки в рабочей зоне и т. д. невозможен. Отсюда высокая интен­ сивность отказов из-за несрабатывания механизмов (автоонераторов, транспортеров), возрастание поломок инструментов, бо­ лее частые выходы из строя механизмов и устройств, удовлетво­ рительно работавших при наличии рабочего у станка. Поэтому проблема высокой эксплуатационной надежности для автомати-

Рис. 11. Автоонератор к многошпиндельному токарному полуавтомату 1261 системы Н. М. Князькова:

а — принципиальная схема; б — циклограмма

ческих линий является гораздо более актуальной, чем для отдель­ ных станков, работающих индивидуально, при постоянном при­ сутствии человека.

Рассмотрим наиболее типовые отказы автооператоров и других механизмов автоматических линий на примере линий обработки подшипниковых колец.

Отказы автооператоров* Типовая конструктивная схема и цик­ лограмма автооператора к токарному станку — многошпиндель­ ному автомату в линии обработки колец подшипников — приве­ дена на рис. 11. Автооператор установлен на шестой позиции. Перемещения исполнительных органов автооператора совер­ шаются от гидравлического привода. Механизмы автооператора управляются от распределительного вала полуавтомата. Авто­ оператор состоит из питателя, включающего скалку, с левой сто­ роны которой установлена головка 14 с зажимными кулачками, а с правой — гидравлический цилиндр, шток 7 которого закреплен в задней стенке коробки привода станка (правой стойки). Скалка 9 перемещается в двух опорах: неподвижная опора 10 выполнена

26

в виде втулки, закрепленной в передней стенке коробки привода; вторая подвижная опора 12 установлена на продольном суппорте 13. Скорость перемещения скалки 9 изменяется коробкой управления 6, которая регулирует поступление жидкости в гидравлический цилиндр автооператора.

Кольца с транспортера-распределителя подаются в магазин, откуда поштучно выдаются отсекателем 2. Отсекатель 2 управ­ ляется через тягу 3 от упора 11, закрепленного на скалке 9 авто­ оператора. Чтобы кольцо заготовки не перекосилось и не выпало из магазина 1, предусмотрены подпружиненные защелки 16. Управление работой зажимных кулачков головки 14 осуще­ ствляется переключателем 8. Автооператор снабжен блокирующей системой 5, которая обеспечивает выключение фрикционной муфты распределительного вала станка в случаях, если автоопе­ ратор, встретив какое-либо препятствие на пути движения к шпин­ делю, не совершает полного хода; если автооператор не совершил полного цикла операций по съему обработанного кольца и уста­ новке заготовки к моменту начала поворота шпиндельного блока станка и в конце обратного хода не нажмет на упор 4. Блокирую­ щая система предотвращает произвольное включение фрикцион­ ной муфты до полного устранения возникшей неисправности.

Циклограмма работы автооператора показана на рис. 11,6. После поворота шпиндельного блока станка шпиндель останав­ ливается в загрузочной позиции (выключается муфта сцепления с последующим торможением), питатель получает перемещение влево и подходит к шпинделю, кулачки головки 14 захватывают обработанное кольцо, которое освобождается патроном. Далее читатель совершает обратный ход, кулачки головки 14 освобо­ ждают обработанное кольцо и оно сбрасывается в приемный ло­ ток 15. При дальнейшем обратном ходе упор 11, установленный на питателе, воздействует через тягу 3 на отсекатель 2 и заготовка подается в нижнюю часть магазина 1. Затем питатель совершает второй ход в направлении шпинделя станка. При проходе кольца через магазин 1 кулачки головки 14 захватывают заготовку и пе­ реносят последнюю в патрон шпинделя станка, где заготовка за­ крепляется; питатель с головкой 14 возвращается в исходное по­ ложение. Включается вращение шпинделя, поворачивается шпин­ дельный блок, и цикл обработки, съема и загрузки повторяется в описанной последовательности. Таким образом, за один рабочий цикл автооператора питатель с головкой 14 совершает два двой­ ных хода разной длины. Такая конструкция автооператора яв­ ляется универсальной и может использоваться для автоматизации загрузки различных заготовок и съема обработанных колец при небольших конструктивных изменениях (замене двух узлов —• магазина 1 и головки 14).

Применение кулачкового зажима в головке автооператора позволяет использовать его при обработке заготовок с значи­ тельными допусками по диаметру. Положение магазина 1 может

27

регулироваться в радиальном и осевом направлениях относительно головки 14 автооператора. Питатель с головкой установлен на двух опорах, что создает хорошую устойчивость и обеспечивает соосность его относительно оси шпинделя станка; ход питателя может также регулироваться. Таким образом, в конструкции автооператоров, как наименее надежных механизмов автомата, встраивают блокирующие устройства, что позволяет устранять

отказы за 1,5—2,5 мин.

Автооператор должен: а) отделить нижнюю заготовку в лоткенакопителе от общей массы заготовок с тем, чтобы она под дей­ ствием силы тяжести заняла положение, соосное шпинделю станка; б) захватить заготовку в нижнем положении на дне лотка и пере­ нести ее к шпинделю; в) вставить заготовку в шпиндель, патрон или оправку; г) закрепить заготовку в шпинделе и открепить ее после окончания обработки, когда шпиндельный блок снова займет то же положение; д) перенести кольцо в отводной лоток; е) отнести кольцо из зоны станка с дальнейшей передачей для последующей обработки.

Отказ автооператора заключается в том, что при его включе­ нии в работу одно из перечисленных действий оказывается не­ выполненным, в результате готовая деталь не отводится из зоны обработки или заготовка не загружается в патрон.

Исследования работоспособности таких автооператоров в авто­ матической линии системы Н. М. Князькова на 1 ГПЗ показали, что все элементы цикла работы автооператора подвержены отказам.

Причинами застревания заготовки в лотке-магазине являются прежде всего большой разброс размеров заготовок и наличие заусенцев, а также попадание стружки в лоток. Если ширина за­ готовок колеблется в широких пределах, то практически невоз­ можно создать систему с высокой надежностью транспортирова­ ния заготовок по лотку [1 ]. Большие припуски на обработку при­ водят к забиванию зоны обработки и попаданию стружки внутрь станка.

Заготовки колец с большими заусенцами не надеваются на головку скалки автооператора или застревают в магазине, и авто­ мат отключается блокирующим механизмом. Кольца в нижней части магазина перекашиваются потому, что кольцо не устанав-

28