книги из ГПНТБ / Волчкевич, Л. И. Автооператоры

примерно 10—14 с и расходуется на захват детали, вывод детали из патрона и удаление обработанной детали из рабочей зоны станка

содновременным вводом в нее заготовки, ввод заготовки в патрон

иразжим загрузочных захватов автооператора. Портальные за­

грузочные устройства позволяют автоматизировать процесс за­ грузки и выгрузки обрабатываемых деталей на различных станках для обработки валов резанием. Дополнительные конструктивные изменения станков не требуются; можно производить независимый монтаж станков и транспортно-загрузочных устройств и приме­ нять нормализованные унифицированные элементы портальных загрузочных устройств.

Портальное загрузочное устройство, разработанное заводом «Magdeburg», приведено на рис. 89, а. Загрузочное устройство имеет портал 1 сварной конструкции, подвижную каретку 2, на которой установлен автооператор с двумя питателями 3. Переме­ щение каретки 2 по перекладине портала осуществляется цепной передачей от редуктора 4 и ограничивается неподвижными упо­ рами. Питатели выгрузки и загрузки перемещаются пневмоцилин­ драми, на штоках которых смонтированы плиты для монтажа за­ хватов; ход питателей 500 мм; возможна установка как управляе­ мых, так и неуправляемых захватов. Дополнительное движение каретки, связанное с вводом детали в патрон станка, осуществ­ ляется от специального цилиндра, установленного на каретке авто­ оператора. Для управления циклом работы загрузочного устрой­ ства используют электрические или пневматические системы. Пнев­ матические системы управления обеспечивают более высокую надежность работы. Упоры управления выполняются многопози­ ционными, что позволяет быстро переналаживать устройство на обработку деталей различных типов. Подача заготовок и отвод обработанных деталей осуществляются одним транспортером, который установлен в положении II— I I (см. рис. 89, а).

180

Циклограмма работы загрузочного устройства при использова­ нии управляемых захватов у питателей показана на рис. 89, б. Автооператор с новой заготовкой находится в положении / — I (рис. 89, а ) . После окончания обработки подается сигнал на работу автооператора. Питатель выгрузки опускается, и его захват зажи­ мает обработанную деталь; патрон станка разжимается, и каретка

а — конструктивная схема; q — циклограмма работы

перемещается на величину L4 для вывода заготовки из патрона станка. Питатель выгрузки вместе с обработанной деталью подни­ мается. Питатель загрузки с новой заготовкой опускается и уста­ навливает ее соосно со шпинделем станка. Каретка, перемещаясь влево, вводит заготовку в патрон, который зажимает ее. Захват питателя загрузки освобождает заготовку и поднимается. Подается команда на начало рабочего цикла станка. Каретка автооператора перемещается вправо на величину L 2 и останавливается в положе-

181

нии II— II над межоперационным транспортером. Питатель за­ грузки опускается, захватывает заготовку на транспортере и вместе с новой заготовкой поднимается. Подается сигнал на работу пита­ теля выгрузки, который, опускаясь, оставляет обработанную деталь на транспортере и поднимается в исходное положение. Каретка автооператора перемещается влево на величину L 2 и останавливается в положении /—/. В этом положении автоопера­ тор будет находиться до тех пор, пока не поступит команда об окончании цикла обработки детали.

При использовании у питателей неуправляемых (подпружи­ ненных) захватов два элемента цикла (захват и разжим детали)

Рис. 90. Планировка автоматической линии для обработки валов

работы загрузочного устройства отсутствуют. Если обрабатывае­ мая деталь вводится в патрон станка и выводится из него передним и задним центрами станка, то из цикла работы загрузочного уст­ ройства также выпадают еще два элемента цикла — перемещение каретки автооператора на величину L4 для вывода и ввода обраба­ тываемой детали в патрон станка. Общее время работы загрузоч­ ного устройства зависит от выбранной схемы и конструкции обслу­ живаемого станка; оно включает совмещенное и несовмещенное время с временем работы станка.

Портальные загрузочные устройства позволяют объединить в автоматические системы любое технологическое оборудование для обработки валов. Боковая вынесенная трасса транспортного потока позволяет применять межстаночные транспортные устрой­ ства для связи станков в автоматические линии с независимым или зависимым циклом их работы в прямоточном или ветвящихся пото­ ках, а также обслуживать технологическое оборудование с трех сторон.

Планировка автоматической линии для токарной обработки валов, в которой загрузка и выгрузка обрабатываемых деталей осу­ ществляются портальными загрузочными устройствами, приведена

182

на рис. 90. Автоматическая линия состоит из двух групп парал­ лельно работающих токарно-копировальных станков 1. Заготовки загружаются на транспортер 3, с которого они с помощью механиз­ мов 4 деления потоков распределяются на многоручьевую транс­ портную систему 5. Количество ручьев транспортной системы соот­ ветствует количеству параллельно работающих станков. Каждое портальное загрузочное устройство 2 связывает станок с опреде­ ленным ручьем транспортной системы. После обработки вала с од­ ной стороны на станках первой группы их контролируют на пози­ циях 6 измерения и транспортируют к механизму 7 слияния пото­ ков. Валы поворачивают и обрабатывают с другой стороны на станках второй группы. Полностью обработанные валы поступают на транспортер готовых деталей.

При большом количестве параллельно работающих станков можно создавать несколько отдельных участков линий с самостоя­ тельными системами управления.

ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНО-ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Все автоматические линии для обработки валов можно отнести к двум основным классам: 1) линии с автооператорами, разделе­ нием функций загрузки-выгрузки и транспортирования деталей (схемы /— VI на рис. 69); 2) линии со сквозным транспортирова-

1 7 1 6 0

Рис. 91. Общий вид автоматической линии МРЛ-4:

/ — фрезерно-центровальный станок; 2—5 — токарные гид­

нием, совмещением функции загрузки-выгрузки и транспортиро­ вания деталей (схема VII на рис. 69).

На станкостроительном заводе им. С. Орджоникидзе для обра­ ботки вторичного вала коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 создаются автоматические линии со сквозным транспортированием деталей (рис. 91), состоящие, как правило, из фрезерно-центро­ вального станка и пяти гидрокопировальных полуавтоматов типа 1722. На Краснодарском станкостроительном заводе для обра­ ботки валов построена автоматическая линия ЛКМВ-25 из шести станков (из них пять станков 1722) с другой транспортно-загрузоч­ ной системой и системой управления (рис. 92). Детали транспорти-

183

руются по боковой трассе, загрузка и выгрузка валов осущест­ вляются автооператорами (см. рис. 74).

Преимущества линий сквозного транспортирования следующие: 1) простота конструкции транспортно-загрузочной системы, кото­ рая может быть сведена к единому штанговому транспортеру с при­ водом продольного и вертикального перемещений (см. рис. 6); 2) несложность рабочего цикла и системы управления им, короткие траектории перемещения деталей; 3) меньшая занимаемая площадь;

4)более низкая стоимость транспортной системы и всей линии. Недостатки системы сквозного транспортирования: 1) компо­

новка транспортирующих механизмов непосредственно в рабочих

Рис. 92. Общий вид автоматической линии ЛКМВ-25:

1—6 — станкв; 7, 15 — накопители; 8 — транспортер; 9 — 14 — автооператоры; 16 — поворотный стол

зонах станков, что вызывает их забивание стружкой, усложняет доступ, наладку и обслуживание; 2) возможность базирования де­ талей только на открытых призмах, что не позволяет применять высокие скорости транспортирования, приводит к частому паде­ нию их с призм; 3) невозможность применять в одной линии обору­ дование с различными Компоновочными решениями (например, вертикальные и горизонтальные автоматы); 4) невозможность встраивания в линию параллельно работающих станков на лими­ тирующих операциях обработки (16J.

В линиях с автооператорами благодаря нескольким степеням свободы загрузочно-разгрузочных устройств (см. рис. 69) можно использовать станки различного назначения, отличающиеся коли­ чеством позиций, направлением геометрической оси и т. д. Неко­ торым усложнением транспортирующих устройств можно обеспе­ чить соединение и разъединение потоков обрабатываемых деталей и тем самым — создание автоматических линий с ветвящимися по­ токами обработки (см. рис. 90). Таким образом, преимущества ав­ томатических линий с автооператорами тем выше, чем больше производственная программа выпуска деталей и больше техноло-

384

гических операций, выполняемых в линии (токарные, шлифоваль­ ные, фрезерные и др.).

По стоимости, занимаемой площади п конструктивной слож­ ности схемы сквозного транспортирования обладают преимуще­ ствами. Следовательно, целесообразность применения автоопера­ торных систем в однопоточных линиях обработки валов опреде­ ляется возможностями быстродействия и надежности.

В качестве примера в табл. 15 приведены сопоставляемые эксплуатационные характеристики трех автоматических линий обработки валов, из которых две (МРЛ-4 и ЛКМВ-25) предна­ значены для обработки одних и тех же деталей — промежуточных

Как видно, по длительности холостых ходов применение авто­ операторной схемы выигрыша не обеспечивает, выигрыш в бы­ строте перемещений механизмов сводится на нетввиду усложнения и удлинения траектории перемещения обрабатываемых изделий (см. рис. 5, 91 и 92). Средние простои линий МРЛ-4 и ЛКВМ-25 из-за отказов транспортной системы также равнозначны, хотя средняя длительность устранения отказов на автооператорной линии меньше благодаря доступности механизмов, скомпонованных в стороне от рабочей зоны.

Автоматическая линия МРЛ-4 была одной из первых в гамме линий типа МРЛ, выпускаемых станкостроительным заводом им. С. Орджоникидзе. Транспортная система (см. рис. 91) была разделена на отдельные секции, каждая из которых обслуживала свой станок. Секция представляет собой две штанги с возвратно­ поступательным и поворотным движением. Обобщение опыта экс­ плуатации первых линий типа МРЛ подсказало конструкторам пути их дальнейшего совершенствования, прежде всего — макси­ мальное конструктивное упрощение, уменьшение количества непа­

ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЗАГРУЗКИ-ВЫГРУЗКИ

По применяемому технологическому оборудованию все автома­ тические линии для обработки деталей типа колец и валов можно разделить на две основные категории: 1) автоматические линии из специального оборудования, 2) автоматические линии из типо­ вого оборудования.

Автоматическая линия из специального оборудования является уникальной, т. е. для нее разрабатывается технологический про­ цесс с применением принципиально новых методов и схем обра­ ботки, заново проектируется технологическое оборудование, транспортно-загрузочная система, система управления и т. д. Такие линии имеют высокие производительность и зачастую стои­ мость .

Автоматическая линия из типового оборудования создается на базе типовых станков, пригодных для встраивания в линию, либо модернизируемых для этой цели; при этом технологические про­ цессы, основные механизмы и компоновка типовых станков, апро­ бированная в поточных линиях, полностью сохраняются. Таким образом автоматическая линия из типового оборудования отли­ чается от поточной линии из аналогичного оборудования прежде всего наличием автоматической транспортно-загрузочной.еистемы.

Если автоматические линии из специального оборудования обеспечивают экономический эффект вследствие высокой произво­ дительности и сокращения количества обслуживающих рабочих, то линии из типового оборудования обеспечивают экономию фонда заработной платы рабочих-операторов и вспомогательных рабочих, функции которых заменяются автоматическими механизмами за­ грузки-выгрузки и межстаночного транспортирования; поэтому вопросы обоснования целесообразности создания автоматических линий из типового оборудования более просты. Линии этого типа получили наибольшее распространение даже в таких отраслях, как подшипниковая промышленность. Однако создание и внедре­ ние автоматических линий на базе типового оборудования, осна­ щенного транспортно-загрузочной системой, не является заведомо эффективным направлением автоматизации. Часто автоматические линии, созданные, казалось бы, по всем правилам и на современном техническом уровне, в условиях эксплуатации оказывались мало­ эффективными или даже убыточными.

1S7

Недостаточная экономическая эффективность некоторых работ автоматизации производственных процессов объясняется двумя

группами различных причин.

Технические причины. Мероприятия по разработке и внедре­ нию новых технологических процессов, машин и механизмов, всегда имеют определенную степень технического риска, вероят­ ность того, что разработанные конструкции окажутся неработо­ способными. Не все новые технологические процессы, механизмы и машины, особенно те, которые не прошли достаточного апроби­ рования в лабораториях и экспериментальных цехах, отвечают объективным требованиям надежности и качества и могут быть «доведены» до необходимого уровня работоспособности.

Совершенство принятых и осуществленных технических реше­ ний зависит в первую очередь от квалификации инженеров, уро­ вень которой определяет в значительной степени техническую пригодность разработанных технологических процессов и кон­

струкций.

К организационно-техническим причинам относятся: недоста­ точное сокращение затрат ручного труда и невозможность эффек­ тивного использования высвобождаемого времени рабочих-опе- раторов; снижение производительности оборудования после меха­ низации и автоматизации вследствие ненадежности срабаты­ вания новых механизмов и устройств или непригодности суще­ ствующих технологических процессов для автоматизированного производства; плохая совместимость новых механизмов и устройств (например, загрузочных, транспортирующих и контрольных) с имевшимися ранее (зажимные механизмы) или с инструменталь­ ными наладками, заготовками низкого качества и т. д.

Эта группа причин низкой эффективности автоматизации и ме­ ханизации определяется индивидуальными особенностями того производства, где внедряется новая техника. В результате новые конструкции механизмов и машин, разработанные инженерами высокой квалификации и технически вполне работоспособные, мо­ гут оказаться на одном заводе эффективными, а на соседнем или даже в соседнем цехе— объективно убыточными.

Неудачи многих даже очень крупных работ по механизации и автоматизации производственных процессов объясняются прежде всего недостаточным изучением, отсутствием конкретного инже­ нерного анализа конкретных условий того производства, которое намечается автоматизировать или механизировать.

ЗАДАЧИ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОБОСНОВАНИЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОГО УРОВНЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

В соответствии с общими принципами диагностики каждое производство рассматривается как система, для которой должен быть поставлен «диагноз состояния» и намечен оптимальный план воздействия; это выполняется путем последовательных «проб»,

188

каждая из которых либо опровергает, либо подтверждает и уточ­ няет выводы предыдущих этапов исследования, целесообразности изменения технологических процессов, условий труда, уровня механизации, внедрения новых автоматов и автоматических линий и т. д.

Экономическая эффективность автоматизации будет обеспечена лишь в том случде, если внедряемые конструкции механизмов по­ зволяют либо повысить производительность оборудования и ка­ чество деталей, либо сократить затраты ручного труда при обслу­ живании машин. В зависимости от конкретного выигрыша могут быть допущены различные затраты на механизацию и автомати­ зацию (из условия их окупаемости в заданные нормативные сроки):

диагностики может быть сведена к тому, чтобы при углубленном анализе данного производства («проб») методом последовательного приближения получать все более достоверные количественные зна­ чения ожидаемого роста выпуска качественной продукции и со­ кращения количества рабочих благодаря внедрению намечаемых мероприятий в данных конкретных условиях производства. Оце­ нивая согласно полученным данным допустимые затраты на авто­ матизацию и механизацию и сравнивая их с ожидаемыми, опре­ деляем целесообразность проведения данных мероприятий.

Технико-экономический анализ целесообразности автомати­ зации может складываться из нескольких этапов.

1. Сбор и систематизация имеющихся сведений по данному производству (этап «внешнего осмотра»). Систематизируются дан­ ные по стоимости действующего оборудования, количеству обслу-

189