книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

Рис. 105. Автоматическая контактная машина для сварки панельных радиаторов.

Так как автоматическая линия работает по принципу непрерыв­ ного действия, то рассматриваемая машина, сваривающая швы, расположенные поперек движения ленты, сконструирована подвиж­ ной — следящей за движением ленты и выполняющей сварку швов на ходу конвейера. Для этого она снабжена специальным следящим устройством, сблокированным с пневматическим зажимным механиз­ мом 1, при помощи которого положение сварочной машины перед свар­ кой точно и жестко фиксируется относительно движущейся ленты.

Машина состоит из двух сварочных кареток 3 и 4, каждая из которых оснащена парой сдвоенных контактных роликов 2. Следо­ вательно, каждая каретка при своем движении поперек ленты осу­ ществляет сварку пары швов, охватывающих линию раздела радиа­ торов (по 11 мм на сторону). Каретки расположены на фиксирован­ ном расстоянии друг от друга, определяющем длину радиатора. Минимальное расстояние между ними — 705 мм.

Каретки передвигаются по направляющим рельсам 9 и 7, смон­ тированным на соответствующих подвижных станинах 8. Обе эти станины вместе со своими каретками установлены на продольной «летучей» тележке 10, которая во время сварки жестко сцепляется с движущейся лентой при помощи пневмозахвата 1 и, следователь­ но, перемещается по ходу конвейера самой лентой и сопровождает ее. Такие машины часто называют «летучими».

После окончания сварки поперечных швов тележка 10 со свароч­ ными каретками 3 и 4 автоматически разъединяется с лентой и быст­ ро возвращается гидроцилиндром 11 назад, в исходное положение. Тележка 10 передвигается по продольным направляющим 6, уло­ женным на фундаментную раму.

Перемещение сварочных кареток вдоль швов, т. е. перпендику­ лярно оси конвейера, осуществляется электроприводами со ско­ ростью сварки 1,5 м/мин, следовательно, при ширине ленты около 600 мм машинное время сварки четырех швов составляет 24 сек.

Процесс зажатия панельных лент захватным следящим устрой­ ством машины, а также процесс сопряжения двух листов самими сварочными роликами, является в сущности сборочным процессом и поэтому рассматриваемая машина охарактеризована как сбороч­ но-сварочная VII класса.

Управление машиной (кроме пульта 5) осуществляется общей централизованной системой автоматического управления линией, построенной по рефлекторному принципу последовательного дейст­ вия, причем ритм задается скоростью движения ленты, которая может регулироваться в пределах 1,5—2,5 м/мин. При заданной скорости ленты и и длине радиатора / штучная производительность

машины, как и всей линии, Q = —-— шт/ч.

338

«Летучие» сварочные машины применяются в автоматических линиях непрерывного действия не только в сварочном производст­ ве; например, на линии непрерывного проката применена «лету­ чая» контактная машина для сварки стыков горячих заготовок, по­ даваемых в прокатный стан.

В рассматриваемой автоматической линии панельных радиато­ ров установлена также сварочная роликовая машина, предназна­ ченная для контакт­ ной сварки продоль­ ных швов панельной ленты. Эта машина по своей конструкции и действию гораздо про­ ще машины для попе­ речных швов и даже проще обычных серий­ ных машин, так как не имеет собственного привода для враще­ ния контактных роли­ ков. В отличие от «ле­ тучей» машины она установлена в поточ­ ной линии стационар­ но и состоит из двух пар холостых кон­ тактных роликов, че­ рез которые непре­ рывно протягиваются и свариваются про­ дольные кромки обеих лент. Механизм про­

тяжки расположен на линии впереди, вне машины. Следовательно, контактные ролики машины выполняют лишь функции токоподвода и сжатия свариваемых листов, а не их сварочного перемещения. Машина работает непрерывно со скоростью сварки, равной скорос­ ти конвейера (1,5—2,5 м/мин).

Рассмотрим машину VII класса для точечной контактной свар­

аккумуляторов установлена в поточной линии. Сварной электрод щелочного аккумулятора состоит из двух деталей: электродной пла­ стины и контактной планки. На предшествующей позиции поточной линии электродная пластина проходит через правильные вальцы,

339

которые после рихтовки пластины передают ее под электроды сва­ рочного автомата. Автомат выполняет следующие операции: прием пластины с поточной линии, подачу контактной планки из магази­ на-питателя к месту сварки, сочленение пластины с контактной планкой, приварку планки к пластине в двух точках, выдачу го­ тового изделия на транспортер.

Сборочно-сварочный автомат АТПА-2Х30 состоит из поворот­ ного стола с системой бункеров-магазинов, в которых расположены контактные планки (детали будущего изделия). Во время работы планки автоматически подаются под сварочные электроды машины. При подаче последней планки из бункера стол автоматически повора­ чивается и включается в работу следующий бункер. После установ­ ки пластины (первой детали), подаваемой с поточной линии, кон­ тактная планка (вторая деталь), подаваемая из бункера-питателя, с помощью пневматических устройств и электромагнитов прижима­ ется к пластине строго под электродами сварочной машины. Так про­ изводится сборка изделия под сварку. Затем осуществляется про­ цесс сварки.

В машине имеется два сварочных трансформатора мощностью по 30 та каждый и две пары электродов (по числу одновременно свариваемых точек). Давление на электроды создается пневмоци­ линдрами. По окончании сварки один конец рольганга опускает­ ся (как показано на рис. 106), готовое изделие под действием собст­ венного веса перемещается по рольгангу на линейный транспортер и подается к месту контроля. Производительность машины, как и всей линии, составляет 1800 иіт/ч.

Значительный технико-экономический эффект обеспечивает при­ менение м н о г о т о ч е ч н ы х контактных машин в механизирован­ ных и автоматических линиях на заводах автомобилестроения, транспортного машиностроения, сельхозмашиностроения, уголь­ ного машиностроения и др. В настоящее время в автомобильной промышленности применяются машины, имеющие до 300 и более сварочных пистолетов в одной машине.

Если рассматривать эти машины изолированно от линии, в ко­ торой они работают, то их нельзя квалифицировать как оборудова­ ние VII класса, так как они выполняют только операции сварки, а не сборки изделия под сварку. Поэтому многоточечные сварочные машины отнесены к V классу автоматизированного оборудования и рассмотрены в § 17, 22.

От таких сварочных машин существенно отличаются некоторые многоточечные машины-комбайны, например автоматические ма­ шины, предназначенные для массового изготовления арматурных сеток, используемых в железобетонных конструкциях. На этих ма­ шинах выполняется не только сварка, но и весь комплекс сбороч­

340

ных, вспомогательных и некоторых заготовительных операций. Все эти операции выполняются автоматически в определенной по­ следовательности, характерной для поточной линии. Поэтому по­ добные машины-агрегаты следует относить к автоматическим ли­ ниям, т. е. к оборудованию IX класса.

§ 20. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ

ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ VIII И IX КЛАССОВ -

Поточной линией называется комплекс оборудования, на кото­ ром выполняется последовательным технологическим потоком за­ данный цикл производственных операций по изготовлению целого изделия или его части. Механизированная (VIII класса) или автома­ тическая (IX класса) сборочно-сварочная линия является высшей формой комплексной механизации и автоматизации сварочного про­ изводства. Общая классификация и виды поточных линий приме­ нительно к серийному и массовому сварочному производству рас­ смотрены в § 3.

Комплекс операций, выполняемых на рассматриваемых линиях, может быть охарактеризован следующим образом.

Обязательные операции, выполняемые на этих линиях: основные технологические операции сварочного производства — сборочные и сварочные; вспомогательные —. транспортные, кантовочные, за­ грузочные, разгрузочные и проч.; контрольные.

Дополнительными операциями являются заготовительные и дру­ гие несварочные операции по изготовлению деталей: механообра­ ботка, формовка, изгиб, резка и др.

Количество и качество операций, выполняемых на данной линии, зависит от множества факторов и, прежде всего, от конструкции изделия и его размеров, характера технологических операций и ти­ па производства (серийного, массового), например, при изготовле­ нии сварных узлов вагона, судового корпуса или автомобиля едва ли целесообразно производить на одной поточной линии не только сборку и сварку, но и заготовительные операции по резке, изгибу и штамповке деталей, так как эти операции, весьма различные по своему характеру и продолжительности выполнения, сильно за­ трудняют синхронизацию потока (см. рис. 113). В то же время в производстве сварных труб (рис. 107) или штампосварных панель­ ных радиаторов (см. рис. 117) весьма выгодно включить в единый технологический комплекс операции резки листов, правки, формов­ ки, сборки и сварки, так как все эти операции можно производить

341

одновременно и непрерывно общим конвейерным потоком на син­ хронизированной линии непрерывного действия.

В техническом задании на проектирование механизированной или автоматической линии исходными данными являются: годовая программа выпуска сварных изделий, изготовляемых на данной линии В и годовой фонд рабочего времени линии Ф.

Необходимая производительность линии (темп выпуска)

где 1] — коэффициент использования годового фонда времени, учи­

тывающий неизбежные простои линии из-за неполадок, поврежде­ ний и настроек.

Коэффициент

По данным А. И. Красовского [16], коэффициент использования

•сборочно-сварочных линий на машиностроительных заводах со­ ставляет 0,5—0,6 в период освоения линии и 0,7—0,75 — после полной отладки и освоения. Более высокие значения коэффициента использования автоматических линий могут быть достигнуты путем применения специальных организационно-технических мероприя­ тий. По данным В. Ф. Ржевского [33], этот коэффициент для автома­ тических линий может колебаться в пределах 0,6—0,9. Значения т] для механизированных линий VIII класса, как правило, выше, чем для автоматических линий IX класса, благодаря отсутствию в них сложных систем автоматического управления и вследствие этого меньшей повреждаемости линии в целом. Установлено, что ме­ ханизированные сборочно-сварочные линии обладают более высокой ■степенью надежности по сравнению с автоматическими линиями то­ го же назначения.

Основными параметрами поточной линии, определяющими ее технологическую и эксплуатационную характеристику, являются: такт производства t, ритм потока г и общая продолжительность

Р и т м п о т о к а г мин — промежуток времени между после­ довательными передачами с одного рабочего места на другое равных

342

Величина ритма может быть различной на разных участках ли­ нии, но всегда должна быть кратной такту. Она может быть больше, меньше или равна такту, в зависимости от продолжительности опе­ раций на отдельных рабочих местах, наличия или отсутствия раз­ ветвленных участков и способа транспортной передачи изделий или их узлов (партиями или поштучно).

При поштучном, а не групповом движении изделий по линии с по­ следовательным расположением рабочих мест ритм потока будет равен такту, так как пт— 1, следовательно, по формуле (44) г = t. На участке изготовления узлов, являющихся элементами будущего сварндго изделия (выпускаемого в конце линии), ритм потока при групповой передаче узлов

На разветвленном участке линии, имеющем і параллельно рабо­ тающих ветвей, ритм каждой ветви при поштучной передаче изде­ лий (а не отдельных деталей)

Такое разветвление показано на рис. 107 в линии производства прямошовных труб большого диаметра. На позиции 10, где произ­ водится наружная сварка труб (см. рис. 108), каждая из трех па­

и др.) ритм потока равен такту производства.

Приведенные выше примеры и формулы не исчерпывают всего разнообразия вариантов зависимости между ритмом потока и так­

хождения изделия по линии, начиная от подачи заготовок или сырь­ евого материала на первую позицию и кончая выдачей готового из­ делия с последней позиции. Для обычной сборочно-сварочной линии» все участки которой работают с одинаковым ритмом, равным такту производства, продолжительность производственного цикла при по­ штучной передаче изделия равна произведению ритма на число п последовательно расположенных рабочих мест (позиций), т. е„

Т = га.

343

колебаться относительно заданного значения ритма (в известных пределах). В жестко синхронизированном потоке, не имеющем буфферных промежуточных заделов (накопителей), операционное время физически не может быть больше ритма.

Способы рациональной организации механизированных и автома­

включая и время межоперационного транспорта, была примерно одинаковой для всего потока и равной ритму, или кратной ему на разветвленных участках линий. На позициях разветвленной части линии продолжительность операций tn должна быть больше в і раз, где і — целое число параллельных ветвей.

Неравенство операционных времен tn, а следовательно, и неполная загрузка рабочих местлинии,особенно отрицательно влияют наэкономические показатели таких поточных линий, которые имеют сравни­ тельно низкий уровень механизации и автоматизации У2. Эти линии, как правило, обслуживаются большим числом рабочих, вынужденные простои которых снижают экономическую эффективность линии.

На механизированных и автоматических линиях с высоким уровнем автоматизации влияние этого фактора значительно меньше, так как при очень малом числе обслуживающего персонала, харак­ терном для таких линий, простои персонала мало влияют на себе­ стоимость выпускаемой продукции. Следовательно, на автомати­ ческих и хорошо механизированных линиях можно допустить несколько большую неравномерность операционных времени произ­ водительности машин, особенно, если недогруженные места осна­ щены недорогим оборудованием, простои которого и аммортизационные затраты мало сказываются на себестоимости продукции. Поэтому даже в обычных механизированных линиях можно встраи­ вать рабочие места с пониженным операционным временем при ус­ ловии, если они оснащены автоматическим оборудованием, дейст­ вующим без участия людей. Например, если операция сборки под сварку производится с помощью автоматически действующих пнев­ моцилиндров и контактной точечной машины (без людей), то для такой сборочной операции можно выделить отдельную позицию без ущерба для экономичности линии, несмотря на то, что машинное время такой автоматической сборки в несколько раз меньше време­ ни последующей операции дуговой сварки длинного шва и соот­ ветственно меньше заданного такта.

344

Таким образом, высокая локальная автоматизация рабочих мест дает иногда возможность отступать от принципа равенства опера­ ционных времен. Нередко такое нарушение принципа позволяет применять более простое и надежное оборудование.

В приведенном выше примере автоматическую сборку можнобыло бы выполнять на следующей (сварочной) позиции, учиты­ вая краткосрочность сборочной операции. При этом можно было бы исключить одну позицию линии. Однако при таком совмещении операций появляется необходимость в существенном усложнении оборудования сборочно-сварочной позиции и снижается надежность его действия.

Рассмотренное выше требование равномерной загрузки линии (равенства либо кратности операционных времен) не обусловливает обязательной синхронности работы на всех ее позициях и совпаде­ ния их действия по фазе. Например, на расчлененных поточных, линиях, оборудованных межоперационными буферными складаминакопителями, нет никакой надобности в синхронности действиярабочих мест или их групп, разделенных складами-накопителями. В таких случаях допустимы любые сдвиги по фазе. Однако равно­ мерность загрузки рабочих мест должна соблюдаться и на этих ли­ ниях, как и принятый ритм потока, иначе межоперационные скла­ ды-накопители будут периодически перегружаться либо истощать­ ся, останавливая производство на данном участке линии на время восстановления нормального задела. Ритмичность работы такой ли­

вия поточной линии (там, где она необходима) должна обеспечивать совпадение всех операций по фазе, в частности, совпадение начала и окончания операций на всех позициях линии, если она не расчле­ нена. Синхронность операций обязательна для поточных линий, оборудованных общелинейным транспортным устройством жестко­ го типа, например конвейерным устройством непрерывного или пульсирующего действия, шаговым, цепным и т. п. Он обязателен, также для всех других поточных линий, не имеющих межоперацион­ ных буферных складов или магазинов-накопителей. Большинствоавтоматических сборочно-сварочных линий, оборудованных кон­ вейерной тягой, построены с соблюдением синхронного действия всех агрегатов линии (см. § 22) и не имеют межоперационных за­ делов. Такая линия представляет собой сблокированный из авто­ матов комплексный агрегат типа комбайна, обладающий весьма вы­ сокой производительностью и в то же время имеющий простую систе­

345

бования надежности всех механизмов, а иногда и их дублирования. Жесткая синхронность действия является характерным свойст­ вом поточных линий, предназначенных для производства изделий из «бесконечно» подаваемого материала в виде стальной ленты, по­ лосы, проволок и т. д. К таким линиям относятся поточные линии для изготовления сварных труб (спиральношовных, прямошовных и плоскосворачиваемых) из рулонной стали, линии для производст­ ва панельных радиаторов из такой же стали (рис. 117), для изготов­ ления арматурных сеток из проволок (рис. 120) и др. Исключение составляют лишь начальные участки линии, имеющие компенса­

ционную петлю.

В этих линиях транспортирующим элементом, обеспечивающим жесткий ритм потока и строгую синхронность действия всех агрега­ тов, служит само изделие (труба, сетка и проч.), протягиваемые сквозь сборочно-сварочный стан в виде бесконечной ленты, разре­ заемой в конце линии на мерные отрезки заданной длины, т. е. на готовые изделия в виде труб, радиаторов и т. д. В линиях подобно­ го типа создание буферных межоперационных заделов физически невозможно и поэтому строгая синхронность действия является их обязательным и естественным свойством. Исключение составля­ ет лишь аритмичная операция периодической стыковки ленты или проволок после израсходования очередного рулона или бухты.

Способы приведения всех позиций линии к одинаковой продол­ жительности операций, равной ритму, весьма разнообразны и мно­ гочисленны. Поэтому рассмотрим лишь главнейшие из них.

3. И з м е н е н и е ч и с л а р а б о ч и х на п о з и ц и я х . Самый простой способ выравнивания операционных времен заклю­ чается в увеличении или уменьшении числа рабочих на той или иной позиции с целью соответствующего уменьшения или увеличения продолжительности операций на данной позиции и приведения ее к ритму потока или величине, кратной ритму. Лимитирующим фактором при увеличении числа рабочих является ограниченность располагаемого фронта работы, который нельзя чрезмерно насы­ щать рабочими без ущерба для производительности труда.

Указанный способ наиболее распространен при организации работ на слабо механизированных поточных линиях, где преобла­ дает ручной труд. Значительно меньшее значение он имеет для хо­ рошо механизированных линий и вовсе не применим для автомати­ ческих линий. Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено таким способам синхронизации и выравнивания операцион­

3 4 6