книги / Надежность и диагностика технологических систем
..pdf7.6. Конструкции повышенной надежности и безопасности |
301 |
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
Рис. 7.20. Датчики поиска деталей: |
Рис. 721. Датчик наличия |
а — в горизонтальной плоскости; |
детали в схвате |
б — в вертикальной плоскости |
|
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.
Для защиты схватов и рук роботов при |
|
ударах служит датчик 5 (см. рис. 7.19). |
|
При ударе экраном о препятствие сбоку |
|
или спереди рычаг 3 поворачивается во |
|
круг оси 2, расположенной на корпусе 1 |
|
датчика, и микровыключатель М сраба |
|
тывает (рис. 7.22). Корпус 1 датчика ус |
|
танавливается на схвате в зоне, где веро |
|
ятность удара наибольшая. |
|
В зависимости от назначения и усло |
|
вий работы защитные экраны щупов мож |
|
но делать сменными, различных габари |
Рис. 7.22. Датчик для |
тов и конфигурации, из различных мате |
|
риалов (проволока, стержни, пластины, |
защиты охвата от ударов |
трубы). |
спереди и сбоку |
|
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
7.6. Конструкции повышенной надежности и безопасности |
303 |
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
304 |
7. Принципы создания надежных и конкурентоспособных машин |
|
г |
||
|
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.
7.6. Конструкции повышенной надежности и безопасности |
305 |
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.
а |
6 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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
306 |
7. Принципы создания надежных и конкурентоспособных машин |
|||||
|
Цепи управления |
|
|
Силовая часть |
||
|
|
|
|
|
||
|
Стоп |
|
к,ф |
|
|
К».*! |
|
|
Л . |
к,о.х |
п.х |
||
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
Кр.в |
|
кo.xl |
|
уРВ |
Г |
У |
\ |
+0- |
|
|
|
|
$ |
|||
|
о.х |
|
к п.х2 |
|||
|
|
а |
||||
|
X |
1 |
|
X |
|
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.