Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Баубеков С. Д., Таукебаева К. С.,
3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ КОНТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗДЕЛИЯ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА БАЗЕ ФРИКЦИОННО ТРАНСПОРТНО-ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ (ФТОУ) БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ
Введение
Доля ручного труда при выполнении технологических операций в настоящее время еще велика, что не дает возможности повышения производительности и качества труда. Сборка заготовок изделий ЛП, в том числе обувного, швейного, кожгалантерейного и мехового производств осуществляется на машинах общего назначения. На исполнителя, занятого обработкой изделий, основная нагрузка приходится в период подачи и непрерывной ориентации деталей относительно иглы с одновременным изменением скорости ведущего вала машины, в зависимости от сложности контура выполняемой строчки. Эти операции являются не только трудоемкими, но и монотонными. Перечисленные обстоятельства отрицательно сказываются на качество выполнения технологической операции, так как последнее зависит, в основном, от квалификации и физического состояния исполнителя.
Создание сборочных машинных комплексов (СМК), позволяющих производить сборку заготовок изделия без участия оператора в процессе ориентирования и перемещения их относительно рабочего органа машины, является большим резервом роста производительности труда, качества продукции, снижения трудозатрат, а также улучшения условий труда.
Научно-технические основы создания СМК для ориентирования и перемещения деталей заложены в работах многих зарубежных ученых и ученых стран СНГ Капустина И.И. [9], Комиссарова А.И. [9], Сторожева В.В. [11]., Мокеевой Н.С. [12], Тонковида Л.А. [13], Зак И.С. [14], Жукова В.В. [15], Козлова А.С. [16], Уриадмкопели Т.Д. [17], Рухович Е.Р. [18], Карасик В.З. [19], Баубекова С.Д. [20] и др.
Технологическим проблемам автоматизации процесса сборки заготовок отрасли посвящены исследования Беленькая M.M. [8], Фукина В.А. [21],
Ашратова К.С. [22], Лопухина И.В. [23], Скатерной В.А. [24], Пискорского Г.А. [25], Куприянов М.П. [26], Баубеков С.Д. [27] и др.
Важным направлением в изготовлении и сборки деталей изделия ЛП, является создание многопозиционных машин и агрегатов, объединяющих выполнения нескольких количеств операций, ранее выполняющихся несколькими машинами.
В общем виде технологический процесс автоматической сборки деталей включает следующие элементы: подача деталей на позицию сборки; относительное ориентирование деталей; сопряжение; скрепление [28].
В работе предлагается СМК для автоматизации процесса сборки деталей ЛП, который состоит из двух устройств: центрирующего [20] и ФТОУ. Центрирующее устройство содержит: механизм центрирования деталей относительно захвата манипулятора, манипулятор, сборочную позицию, где установлено ФТОУ.
Основной технологический процесс в СМК – контурная обработка детали при их сборке в узлы изделия. Предлагается вновь созданные ряд способов и устройств для автоматизации контурных строчек ЛП, где ориентирование деталей при шитье относительно рабочего инструмента осуществляется автоматически, без участия рук оператора, посредством ФТОУ. Отличительными особенностями этих устройств являются простота конструкции, надежность работы и обеспечение высокой точности выполнения технологической операции, а также технологическая гибкость, то есть без дополнительной переналадки конструкции машин можно выполнять контурные строчки любой кривизны, так как контур является программой для работы ФТОУ.
Используемые сейчас на предприятиях обувного, швейного и кожгалантерейного производства, известные швейные оборудования в основном неавтоматизированные. Они характеризуются сравнительно невысокой производительностью, вызывают повышенную утомляемость операторов и требуют от них высокой квалификаций. Это связано с разнообразием и сложностью контуров деталей изделия, что определяется разнообразием моделей, фасонов, размеров и полноты соответствующих изделий [20].
На вышеназванных производствах при сборке деталей изделия в узлы выполняется примерно 1010 операций в виде настрочных швов, до 60 % из которых прокладываются по краям сшиваемых деталей [20, 27].
При автоматизации приведенных операций, машины, предназначенные для их выполнения, обычно оснащаются программными или следящими системами. Недостатки программных полуавтоматов, наряду со сложностью и высокой стоимостью изготовления часто делают полуавтоматы такого типа экономически малоэффективными. Кроме того
технологическая негибкость, то есть при изменении фасонов, размеров, моделей и полноты изделия (существует 1,5 млн. типоразмеров обуви, из них 500 млн. относится к типоразмерам заготовок верха обуви), программу надо разрабатывать заново, что требует дополнительных затрат времени и средств. Следящие системы лишены указанных недостатков, однако широкому их применению препятствуют конструктивная сложность, недостаточная надежность в работе и ограниченные технологические возможности.
Что касается разработанных к настоящему времени устройств ориентации можно отметить, что основными из используемых в них способов ориентации обрабатываемых деталей являются:
– поступательное перемещение, включая перемещение по двум координатам;
– вращение относительно неподвижной оси;
– вращение относительно подвижной оси.
Наиболее распространенным способом ориентации детали относительно рабочих органов машины является ее поворот вокруг мгновенного центра вращения (МЦВ) [20], который реализуется в двух вариантах:
– лежащих вне зоны взаимодействия рабочего инструмента с деталью;
– лежащих в зоне взаимодействия.
Данный способ представляется нам наиболее перспективным, тем более, что в ряде случаев он позволяет устройству ориентации обойтись без системы управления – преимущества, обусловленные данным обстоятельством, сомнений не вызывают.
Машина в таком случае может иметь ведущий и ведомый или два ведущих старт – стопно или непрерывно движущихся транспортирующих ролика, иглу, отклоняющуюся вдоль строчки и упор. При этом величина отклонения иглы вдоль строчки регулируется автономно, т.е. независимо от величины перемещения детали транспортирующими роликами. Для уменьшения деформаций края детали и уменьшения проскальзывания поверхности роликов относительно детали транспортирующие ролики снабжены фрикционной передачей.
Вместе с тем, следует отметить, что вопросы, связанные с выполнением операций сборки изделий посредством устройства для ориентирования и перемещения деталей, относительно рабочих инструментов технологической машины, изучены не достаточно, хотя и являются перспективными. Решение данной проблемы требует проведения комплексных теоретических и экспериментальных исследований на базе современных представлений теорий проектирования. Поэтому разработка вопросов научных основ создания машинных комплексов для автоматизированной сборки деталей изделия ЛП является актуальной. Решение указанной научной проблемы имеет важное научно-техническое значение [29, 30].
Основные пути создания СМК [20] направлены на повышения производительности за счет ускорения скоростных режимов выполнения контурных строчек с использованием программных устройств. Разработанные к настоящему времени СМК для реализации указанных операций, разнообразны по используемым рабочим органам и характеру движения деталей. Однако, далеко не всегда обладают требуемой технологической гибкостью, часто сложны по конструкции и в обслуживании, и, как правило, имеют большую стоимость.
В связи с этим, создание простого по конструкции, надежного в эксплуатации и технологически гибкого СМК на базе фрикционно-танспортно-ориентирующих устройств (ФТОУ), позволяющего автоматизировать процесс ориентирования и перемещения деталей, относительно рабочего органа технологической машины, является наиболее экономичным путем решения задачи автоматизации сборки изделия.