Материал: Автоматизация, робототехника и ГПС кузнечно-штамповочного производства. курс лекций. Бойко А.Ю., Дегтярёв Г. Л

5.2 Автоматические линии

Более высокой ступенью автоматизации является применение автоматических линий. Производственные машины, осуществляющие однородную обработку и автоматически передающие друг другу деталь, образуют автоматическую линию. Автоматическую линию из режущих станков и кузнечно-штамповочных машин часто называют автоматическим цехом, или заводом-автоматом (Рис.27). Автоматические линии обеспечивают резкое повышение производительности труда, высокое качество продукции и во многих случаях значительное снижение его стоимости. Производственные машины, входящие в состав автоматической линии, могут быть автоматизированы любыми средствами: механическими, электрическими, гидравлическими или пневматическими. Управление работой всех агрегатов автоматической линии и согласование их действия выполняются средствами электроавтоматики.

С ее помощью достаточно просто решаются задачи объединения различных машин, расположенных по-разному и на значительном расстоянии. Решение такой задачи механическими или гидравлическими средствами в большинстве случаев оказывается не приемлемым.

Автоматические линии, кроме многопозиционных машин-автоматов, имеют транспортеры и разнообразные по конструктивному исполнению и назначению промышленные роботы. Для управления автоматической линией используют ту же аппаратуру и те же принципы построения схем, что и для управления отдельными производственными машинами.

Рис. 27. Оборудование автоматических линий и заводов

Основной формой управления функции пути, так как в любой момент времени необходимо контролировать взаимное положение деталей и инструментов. Управление строят так, что команда на последующее перемещение подается только тогда, когда закончено предыдущее. Промежуток между подачей двух соседних команд называют тактом линии. Комплекс тактов, нужных для обработки детали, называют циклом линии.

Основным оборудованием автоматических линий могут быть механические пресса, оснащенные средствами автоматизации (рис. 28).

Рис. 28. Кривошипный горячештамповочный пресс с

грейферной подачей

С конструктивной точки зрения автоматические линии состоят из ряда самостоятельных единиц оборудования, которые располагаются в технологической последовательности изготовления необходимых изделий поковок согласно своему назначению. Так, например, в автоматическую линию на базе кривошипного горячештамповочного пресса (Рис.28) входят следующие устройства:

Индуктор выдает поштучно с заданным темпом нагретые до заданной температуры заготовки, которые затем передаются на загрузчик заготовок.

Пресс производит штамповку поковок в штампе согласно технологическим переходам при полностью раскрытых балках грейферной подачи (во время возврата их в исходное левое положение).

Распыляющие форсунки установки технологической смазки расположены на передней и задней балках грейферной подачи и производят сдув окалины и смазку штамповочных ручьев во время переноса поковки захватами грейферной подачи.

Захваты грейферной подачи осуществляют перенос поковки по четырем позициям штамповки согласно технологическому процессу, чередуя переносы поковок на последующую позицию с ходом ползуна пресса, а также осуществляет выгрузку поковок на транспортер. Корпуса грейферной подачи монтируются на левой и правой стойке станины пресса и связаны между собой грейферными линейками (балками) с парными захватами (рис. 30).

Губки захватов проектируются и изготавливаются «Поставщиком» при участии «Заказчика» и их конфигурация уточняется в зависимости от технологического процесса штамповки каждого типоразмера поковки.

Рис.30. Линейки (а, б и в) и привод подачи грейферной (г)

Лекция № 6

6.1. Информационные технологии и технические средства управления кузнечно-штамповочными машинами

Развитие информационных технологий определяет новые требования к выпускаемой кузнечно-штамповочной продукции. Конкурентоспособные прессы и комплексы должны иметь различные информационные системы, решающие задачи программного управления, улучшения диагностики, облегчение эксплуатации и сопровождения, выполнения различных функций учета параметров работы КШМ и времени работы персонала.

Исходя из вышерассмотренных задач управления, системы управления кузнечно-штамповочным оборудованием можно классифицировать следующим образом, разделив их на два основных класса:

1. с постоянной жесткой структурой NC;

2. с гибкой программируемой структурой, которая в свою очередь делиться по сложности системы:

а) CNC (Computerized Numeric Control). Такая система программируется отдельно и управляет каким-то отдельным комплексом устройств. В этом случае необходима одна микро-ЭВМ, которая вследствие наличия хорошо разработанных стандартов практически без изменения остального оборудования, что позволяет выбрать необходимую мощность для различных технологических задач. В этой структуре нет микроконтроллеров, анализ данных происходит в одном месте и слабым звеном является сама микро-ЭВМ;

б) DNC (Direct Numeric Control). Представляет собой более сложную систему, которая включает в себя несколько устройств управления, возможно несколько контроллеров, и является более высоким уровнем, когда центральная микро- или мини- ЭВМ управляет уже отдельными устройствами управления комплексов технологическим оборудованием.

Для контроля перемещения рабочего органа с ним часто кинематически связывают диск с отверстиями, зубцами или прорезями по краям. При движении рабочего органа он, вращаясь, периодически пропускает свет, падающий на фотоэлемент. В результате возникают импульсы тока, число которых пропорционально перемещению.

Для контроля перемещения используют также специальные сельсины, поворотные трансформаторы и другие электрические датчики пути. В настоящее время на смену двоичных счетчиков, дешифраторов и т.п. пришли

специализированные цифровые интерфейсы, которые представляют собой сеть полевого уровня и позволяют объединять датчики и приводы различного назначения.

Питание всех сетевых компонентов и передача данных производится по одному и тому же кабелю. Предлагаемые в настоящее время интерфейсы представляют собой сеть с одним ведущим устройством. И в качестве таких ведущих устройств предлагается использовать коммуникационные процессоры или модули DP/AS связи.

Применение такого специализированного цифрового интерфейса позволяет соединять все элементы системы одним 2-жильным кабелем и обеспечивать высокую степень защиты системы автоматизации (IP 65/67).

Сетевой кабель имеет оболочку специального профиля, что исключает возможность ошибок при монтаже сетевых компонентов. Благодаря этому новому методу соединения компоненты цифрового интерфейса могут подключаться в любой точке соединительного кабеля. Эта концепция обеспечивает высокую гибкость в применении цифрового интерфейса, что дает высокий экономический эффект.

В составе таких интерфейсов могут использоваться (рис.27):

1. ведущие сетевые устройства в виде коммуникационных процессоров программируемых контроллеров и станций распределенного ввода-вывода, а также модулей связи DP/ASi.

2. сетевой кабель цифрового интерфейса с оболочкой специальной или круглой формы.

3. повторители/ расширители.

4. блоки питания цифрового интерфейса.

5. модули для подключения стандартных датчиков и исполнительных устройств.

6. датчики и исполнительные устройства с встроенным интерфейсом ведомых устройств.

7. приборы для установки сетевых адресов ведомых устройств цифрового интерфейса.

Транспортер для выкатки штампового блока установлен на специальной раме с фронта пресса и служит для быстрой смены штампового блока при переналадке линии на другой вид поковки.

Кантователь осуществляет разборку штампового блока для замены штампового инструмента заключающейся в съеме верхней половины штампа с направляющих колонок, кантовку на 180 и ее опускание вниз на специальную подставку.

Гидравлическая станция расположена сзади справа от пресса и предназначена для обеспечения работы верхнего и нижнего выталкивателей пресса, гидромотора транспортера для выкатки штампового блока, гидроцилиндров подъема штампового блока, устройства для смены инструмента, и гидравлических зажимов верхней и нижней половины штампового блока.

Станции жидкой и густой смазки расположены сзади слева от пресса и служат для смазки узлов и механизмов пресса с заданным количеством подаваемого смазочного материала и числом циклов.

Для общего управления линией в настоящее время широко применяются командоконтроллеры различных фирм-производителей. Электродвигатель главного привода оснащается частотным преобразователем. На прессах производства ЗАО «Тяжмехпресс» устанавливают командоаппараты фирмы «Balluff», измерители усилия – фирмы HBM.

Система управления муфты-тормоза выполнена по двухканальной схеме: один канал управления от командоконтроллера, второй - от реле. В комплект линии должны входить также программатор (фирмы «Siemens» или аналогичный) и кабельная разводка для внешних подключений (между шкафами, пультами, прессом и т. д.). Программное обеспечение автоматической линией позволяет выполнять следующие функции управления, диагностики и статистики:

- безопасное взаимодействие механизмов между собой;

- жесткую циклограмму автоматической работы оборудования линии;

- отображение на панели оператора текущих состояний пресса;

- отображение неисправностей пресса с кратким указанием на их причины на панели оператора;

- контроль усилия пресса;

- контроль температуры подшипников пресса в течение рабочей смены.

Весьма часто перечисленные вспомогательные устройства имеют гидравлический или пневматический привод, иногда имеется непосредственная механическая связь между вспомогательным устройством пресса и самим прессом. Однако это усложняет кинематические связи и затрудняет регулировку. Поэтому в ряде случаев вспомогательные устройства имеют самостоятельный электропривод, который должен быть электрически сблокирован с прессом. Двигатели подач, поворотных столов или каретки работают в повторно-кратковременном режиме работы. Мощность двигателей выбирается исходя из пусковых условий с учетом повышения коэффициента трения в начальный момент и явления прилипания, которое создает усилие, противодействующее движению

,

где  – удельное усилие прилипания, Н/мм²;

S_ПР – площадь взаимного прилегания, трущихся поверхностей, мм².

Часто для привода вспомогательных устройств наиболее целесообразным оказывается применение асинхронных двигателей с повышенным пусковым моментом.

Вопросы для самоподготовки:

• Приведите примеры СПЧУ?

• Принцип обработки информации в системе ПЧУ дыропробивного пресса ?

• Каковы основные тенденции применения современных информационных технологий в СУ?