книги / Надежность и диагностика технологических систем

лия зажима детали; 4 — проскальзывания; 5 — защиты от уда­ ров сбоку; 6 — наличия детали в схвате.

Датчики 1 и 2 позволяют делать поиск захватываемых дета­ лей при движении схвата вдоль осей X и У (рис. 7.20). Датчики имеют аналогичную конструкцию, отличие — только в видах щупов. Корпус 1 датчика поиска крепится к схвату. При каса­ нии детали Д щупом, закрепленным на рычаге 2, происходит его поворот вокруг оси 3, и микровыключатель М срабатывает. Винт 4 служит для тонкой настройки датчиков. Пружина 5 удерживает рычаг 2 в исходном положении. На рычаге 2 преду­ смотрена смена щупов (с учетом условий его применения).

Датчик 6 (см. рис. 7.19) служит для контроля наличия дета­ ли Д в схвате. При захвате детали Д щуп 1 движется вверх вме­ сте с рычагом 4, и микровыключатель М срабатывает (рис. 7.21). Щуп 1 установлен в корпусе 3 датчика и пружиной 2 зафиксиро­ ван в крайнем (исходном) положении. Рычаг 4 выполнен изогну­ тым для предотвращения его поворота вокруг оси щупа 1 (сторо­ на А корпуса 3 плоская). Предварительная (грубая) настройка щупа 1 на размер захватываемой детали Д осуществляется двумя гайками 5. Для тонкой настройки предусмотрен винт 6. Датчик

302 7. Принципы создания надежных и конкурентоспособных машин

позволяет также контролировать диаметр зажимаемой в охвате детали и тем самым повышать надежность и безопасность ТП, не допуская брака.

Повысить надежность и безопасность роботов при ударах со всех сторон (спереди, сверху, с боков) можно при помощи спе­ циального многофункционального датчика (рис. 7.23). Корпус 1, имеющий две взаимноперпендикулярные плоскости (А и Б), кре­ пится к роботу в местах вероятных ударов (схват, рука). При ударе сверху (сила -Р2) или сбоку (сила +Ру) щуп 4 поворачива­ ется вокруг оси 3, расположенной на неподвижной вертикаль­ ной части корпуса 1, и смещает (влево или вправо) входящий в «паз* щупа 4 «выступ» конца подвижной пластины 6, которая поворачивается относительно оси 7, закрепленной в корпусе 1, и микровыключатель М срабатывает. Для тонкой настройки микровыключателя служит регулируемый упор 9.

При ударах с боков (силы -Р у, +РХ, +Ру) щупы 2 и 5 смещаются влево или вправо, поворачивая пластину 6 вокруг оси 7, и микро­ выключатель М выключается.

Для повышения надежности датчика предусмотрено резер­ вирование. В подвижной пластине 6 установлен фотоэлемент 8, чувствительность которого зависит от толщины черных рисок, нанесенных на неподвижной пластине (корпусе 1). Фотоэлемент срабатывает при малейшем сдвиге пластины 6 вокруг оси 7. Фо­ тоэлемент является нагруженным резервом, так как постоянно присоединен к схеме защиты и находится в одинаковом режиме

Рис. 7.23. Датчик для защиты схвата от ударов спереди, сверху и с боков

работы. Это система с параллельно резервированными элемен­ тами. Если вероятность безотказной работы каждого элемента Pt= 0,99 и число элементов системы т= 2, получим вероятность безотказной работы всей цепи:

т

Д<) = 1-П (1-3) = 1 -(1-3)2 =1-Р -°.99)2 =

i= i

= 1-(0.01)2 =0,9999 = 1.

Итак, за счет применения нагруженного резерва надежность устройства увеличилась в 100 раз и близка к единице.

Тактильный датчик имеет многофункциональное назначение (рис. 7.24). Его можно использовать для защиты рук роботов и схватов от ударов с разных сторон, в накопителях, системах транспортирования. На корпусе 1 датчика (металлическая пла­ стина) установлен микровыключатель 2, который срабатывает при повороте рычага 3 относительно оси 4 под действием возни­ кающих при ударе о препятствия сил F. Рычаг удерживается в нейтральном положении пружиной 6Уприжатой винтом 5

Рис. 7.24. Тактильный датчик безопасности многофункционального назначения

к рычагу 3. На рычаге 3 винтами 7 можно крепить экран 8 со щупами любой конфигурации и под любым углом щ в зависимо­ сти от целевого назначения датчика. Установка дополнительно к микровыключателю М фотоэлемента Ф (резервирование) по­ вышает вероятность безотказной работы датчика на несколько порядков.

Датчики (см. рис. 7.20-7.24) могут быть эффективно использо­ ваны (кроме оснащения схватов и рук роботов) в различных уст­ ройствах ТС (в накопителях* приспособлениях, транспортерах, опасных зонах), а также при автоматизации сборочных процессов.

Повышение надежности автоматических транспортно-нако­ пительных систем (АТНС) в условиях автоматизированного про­ изводства представляет серьезную опасность при эксплуатации.

Простейший метод повышения уровня надежности и безопасно­ сти элементов АТНС (тележек, робокар, конвейеров, платформ, паллет, тактовых столов, операторов, манипуляторов) — это ком­ плексное применение механических средств защиты и систем электроавтоматики.

Робокара Р оснащена датчиками касания Дх и Д2 для защиты (экстреннего останова) при ударе (рис. 7.25, а). Корпус 1 датчи­ ка Дх крепится к робокаре (рис. 7.25, б). При ударе о препятст­ вие П экран Э (например, труба или стержень) под действием силы Fnперемещается влево вместе с плунжером 2. Срабатыва­ ет микровыключатель М датчика Дх. Для возвращения трубы 5 в исходное положение (вправо) предусмотрена пружина 4, кре­ пящаяся к корпусу 1 винтом 3.

Рис. 7.25. Устройство для автоматической защиты робокары от ударов:

а— схема установки датчиков Дх и Д2 на робокаре (вид сверху);

б— конструкция датчика в разрезе (вид спереди)

Для экстренного останова робокары при ударе служит схема электроавтоматики (рис. 7.26). При включении автомата А за­ мыкается цепь катушки пускателя прямого хода робокары (т.е. движения вперед) Р„.х и замыкаются силовые контакты пуска­ теля прямого хода Кп.х1(+) и Кпх2 (-). На двигатель М подается питание, и робокара начинает движение «вперед» по програм­ ме. При ударе о препятствие сработает датчик Дх или Д2 (или од­ новременно оба), и замкнется цепь катушки реле времени РВ. Реле включится, замкнутся контакты Кр в и включится катушка реле обратного хода Рох. Разомкнутся контакты К0>х и силовые контакты прямого хода Кп.х1(+) и Кп>х2(-). Одновременно вклю­ чаются силовые контакты обратного хода Ко х1(-) и Кох2(+). По­ лярность двигателя меняется. За счет противотока происходит мгновенное торможение, а затем отскок робокары назад и останов. Величина отскока и время останова регулируются с помощью

К,о.х2

Рис, 7.26. Схема управления и аварийного останова робокары при ударе

реле времени (РВ). При экстренном останове предусмотрена ава­ рийная сигнализация: звуковая — сирена С; световая — лампа Л. Для защиты от перегрузок деталями у робокар предусмотрены фотодатчики, при срабатывании которых контакты Кф размы­ каются и робокара не включится.

Контрольные вопросы

1.Объясните особенности создания машин в условиях рынка.

2.Перечислите этапы процесса создания изделия.

3.Назовите основные принципы, на основе которых осуществляется проектирование новой техники.

4.Какие вы знаете типовые процедуры автоматизированного проекти­ рования?

5.Объясните смысл и значение структурной и параметрической опти­ мизации.

6.Назовите виды проектирования и их отличия.

7.Объясните особенности проектирования в режиме диалога.

8.Перечислите основные направления для создания надежных конст­ рукций.

9.Назовите способы повышения надежности технологических систем на всех стадиях жизненного цикла.

10.Объясните роль моделирования и его возможности.

11.Покажите на примере суть, результаты и значение резервирования элементов технологических систем.

12.Раскройте суть метода безабразивной ультразвуковой финишной об­ работки.

13.Перечислите методы упрочняющей технологии.