Показники надійності автоматичних ліній

При надійній роботі автоматичні лінії та автомати повинні виконувати задані функції, зберігаючи при цьому свої експлуатаційні показники в межах, що відповідають режимам і умовам використання. Такими функціями є виконання технологічних процесів обробки різанням, складання та контролю, що забезпечують отримання виробів потрібної якості й кількості. Тому протягом строку служби обладнання надійність визначається спроможністю безперебійного випуску виробів (деталей). Природно, технологічний процес розробляють з умов його безперебійного здійснення, але в реальних умовах неминучі неполадки, простої, що знижує продуктивність.

При обробці на попередньо налагоджуваному обладнанні причинами, що знижують технологічну надійність, є коливання припусків на обробку, нестабільність переміщення супортів, биття шпинделів. Все це призводить до миттєвого поля розсіювання розмірів оброблених деталей. Знос різального інструменту відноситься до швидко протікаючих у часі незворотних факторів, викликає зміщення центру групування розмірів, що призводить до їхнього виходу за поле допуску. Це викликано зупинкою верстата або лінії, простоями для відновлення працездатності.

Надійність складається із сполучення властивостей: безвідмовності, ремонтопридатності, довговічності й збереження.

Безвідмовність – властивість автоматизованого обладнання безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого напрацювання.

Напрацювання до відмови – напрацювання від початку експлуатації автоматизованого обладнання до виникнення першої відмови. Треба відзначити, що важливим показником системи або елемента є здатність їх зберігати свою працездатність протягом установлюваного проміжку часу. Однак показник надійності не є стабільним. Так, в період пуску та освоювання інтенсивність відмов висока через неосвоєння технологічного процесу, наявність конструктивних дефектів, недостатню кваліфікацію обслуговуючого персоналу. В міру освоювання інтенсивність знижується і настає період стабільної експлуатації.

Ремонтопридатність – властивість обладнання, що полягає в пристосованості до попередження та виявлення причин виникнення відмов, пошкоджень, а також підтримання та відновлення працездатного стану шляхом технічного обслуговування і ремонту. Для попередження відмов в автоматичних лініях широко застосовують попереднє прогрівання та пуск на холостому ходу, профілактичні огляди механізмів, пристроїв і інструменту, їх переналагодження, прибирання та очищення від стружки й забруднень, примусову заміну різального інструменту. Простої характерні для початку та кінця зміни. Цей показник надійності в процесі експлуатації автоматичних ліній оцінюють тривалістю одиночних простоїв для виявлення, усунення та попередження відмов.

Довговічність визначає властивість ліній і автоматів зберігати працездатний стан до настання граничного стану при установленій системі технічного обслуговування і ремонту. При граничному стані лінії та автомату подальша їх експлуатація є економічно недоцільною.

Позациклові простої , а також коефіцієнт технічного використання служать комплексними показниками надійності і є важливими параметрами теорії продуктивності.

Промислові роботи

Автоматичні лінії з жорстким зв’язком будують з використанням різних конвеєрів, талей, маніпуляторів і зворотних пристроїв. У гнучких автоматизованих лініях використовують автоматизовані транспортно-складські системи і автоматизована система інструментального забезпечення. Типовими допоміжними механізмами є конвеєри - підйомники, конвеєри - розподільники, маніпулятори завантаження заготовок на обробку та знімання оброблених, відвідні конвеєри, лоткові системи. Особливістю цих пристроїв є їх спеціалізація. Транспортно-завантажуючи механізми, що мають не більше двох-трьох ступенів свободи з простими рухами, працюють у єдиному циклі з технологічним обладнанням і конструктивно з ним зв’язані.

Маніпулятор – пристрій, що дистанційно управляється оператором і програмним пристроєм, який має робочий орган, призначений для імітації переміщень і робочих функцій кисті руки людини. У даний час заходять застосування транспортно - завантажуючі пристрої з великим числом ступенів свободи (шість і більше), які конструктивно не зв’язані з технологічним обладнанням і автоматично управляються за заданою програмою.

Промисловий робот – автоматична машина, що являє собою сукупність маніпулятора і перепрограмуючого пристрою управління для виконання у виробничому процесі рухомих і управляючих функцій, які заміняють аналогічні функції людини при переміщенні предмета виробництва та технологічної оснастки.

Маніпулятором промислового робота називається маніпулятор, що є виконуючим пристроєм або складовою частиною цього пристрою і оснащений приводами, а також пристроєм управління промислового робота. У порівнянні із спеціалізованими автоматичними пристроями автоматизація із застосуванням роботів не потребує тривалих строків впровадження та великих витрат на перепрограмування робота.

Накопичений досвід створення і застосування промислових роботів дозволяє визначити наступні найбільш раціональні області їх використання в машинобудуванні: при транспортуванні, завантаженні та розвантаженні заготовок і виробів; зміні інструменту та оснастки на технологічному обладнанні; для автоматизації процесів складування заготовок деталей і інструменту; а також процесів складання та розбирання складальних одиниць і виробів; при безпосередньому здійсненні ряду технологічних операцій.

У механічно-складальних цехах за допомогою промислових роботів можуть бути автоматизовані такі операції: установ на обробку та зняття деталі з верстата після обробки; очищення баз деталі й верстата; контроль правильності установи заготовки на верстаті; штабелювання деталей або тари; обслуговування автоматизованих складів; консервація та упаковка деталей.

Промисловий робот являє собою багатоцільовий пристрій, що характеризується гнучкістю і універсальністю виконання операцій. За ступенем універсальності та призначенню роботи розподіляють на універсальні, спеціалізовані, спеціальні.

Універсальні промислові роботи здатні виконувати кілька операцій при обслуговуванні обладнання різного технологічного призначення, у тому числі яке вимагає різнотипних прийомів обслуговування. Спеціалізовані промислові роботи призначені для виконання технологічних операцій одного виду (штабелювання, обслуговування автоматизованих складів і т. д.). Спеціальні роботи призначені для виконання якої-небудь однієї технологічної операції або робіт з певним типом деталей (обслуговують вузьку номенклатуру обладнання, обладнуються автоматичними системами або отримують команди з пульту управління верстата).

Технологічні можливості та конструкція промислового робота залежать від ряду основних параметрів: номінальної вантажопідйомності, числа ступенів рухомості, робочої зони, мобільності, швидкості руху, точності, позиціювання, компоновочної схеми, типу системи управління та приводу.

Під терміном «номінальна вантажопідйомність» розуміють найбільше значення маси предметів виробництва або технологічної оснастки, при якій гарантується їх захоплювання, витримування та забезпечення установлених значень експлуатаційних характеристик промислового робота. За цим показником роботи розподіляють на такі групи: надлегші – роботи номінальної вантажопідйомності до 10Н; легкі – до 10 - 100Н; середні – до 100-2000 Н; важкі – до 2000-10000 Н і надважкі – більше 10000 Н.

Відомо, що для переміщення та орієнтації заготовки в просторі необхідно мати шість ступенів свободи: переміщення уздовж осей X,Y і Z та обертання навколо цих осей. За числом ступенів рухомості промислові роботи підрозділяють наступним чином: з двома, трьома, чотирма і більше чотирьох ступенів.

По можливості переміщення промислові роботи розподіляють на стаціонарні й рухомі. Робоча зона – це простір, в якому може знаходитися робочий орган промислового робота при його функціюванні. Швидкість руху визначається найбільшими лінійними й кутовими швидкостями робочого органу. Звичайно лінійна швидкість не перевищує 1,5 м/с, кутова – 180^о/_с.

Похибка позиціонування робочого органу – відхилення положення робочого органу від заданого, що управляється програмою. Вона залежить від точності обробки: для високоточних робіт 0,1 мм, точних – від 0,1 мм до 1,0 мм, грубих – від 1,0 мм до 5,0 мм. Найбільш частіше застосовують роботи з похибкою позиціювання 0,2 – 0,3 мм.

Структурна схема визначає кінематичні й функціональні можливості робота. Вибір схеми маніпулятора залежить від технологічних особливостей обслуговуючого обладнання, числа обслуговуючих позицій і їх взаємного розміщення.

Системи приводу (приводні пристрої) виконавчих механізмів маніпулятора можуть бути електричними, гідравлічними, пневматичними або комбінованими. Системи приводу керують рухами механічного робочого органу робота. Систему управління рухами робочого органу розміщують або безпосередньо в шарнірах, або в ланках робочого органу біля кожного шарніра.

Рис. 2.2. – Схема роботи промислового робота: 1 – захоплювач; 2 – поворот; 3 – кочення; 4 – горизонтальне переміщення; 5 – вертикальне переміщення; 6 – бічна подача

На рис. 2.2 наведена схема праці робота, що застосовується в металорізальних верстатах як зв’язуючий ланцюг між транспортними одиницями. Він складається з рухомої основи та стійкого робочого органу із захоплювачем. Базується робот на координатній системі з п’ятьма осями, три з яких основні (підйом, горизонтальне переміщення, поворот робочого органу).