Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

75 

грузоподъемности  от  3  до  500  кг.  Технические  характеристики  роботов  пред-
ставлены в табл. 17. 

                           Таблица 17 

Технические характеристики роботов ряда IRB  

5.8. Производительность и надежность автоматизированных СТО 

Производительность  автоматизированных  средств  –  это  количество  дета-

лей, изготовленных в единицу времени. 

Так как средства автоматизации не могут работать без плановых остановок 

и непредвиденных простоев, различают следующие виды производительности: 
цикловую, потенциальную, фактическую (реальную).

Цикловая производительность определяется по следующей формуле: 

Ц

Ц

1

T

Q



.                                                    (54) 

Понятие  цикловой  производительности  предполагает,  что  инструменты 

работают «бесконечно», а оборудование не ремонтируется. 

В  действительности    необходимо  учитывать  так  называемые  «внецикло-

вые» простои. В расчетах используют их удельные, т. е.  отнесенные к одному 
изделию, значения: 
t

И

– 

простои во время замены, регулировки и подналадки инструментов в плано-

вый период (например, в месяц); 

t

ОБ

–

  простои  во  время  ремонта,  регулировки  и  отладки  различных  механизмов  в 

плановый период; 

t

ОРГ

–

 простои 

по организационным причинам из-за отсутствия заготовок, элек-

троэнергии, персонала и т.д.  

1 

Грузоподьемность, кг.  

5, 10 и 16 

2 

Вид привода  

Электрический 

3 

Число подвижностей  

6 

4 

Максимальная скорость перемещения, м /с. 

2 

5 

Точность позиционирования, мм 



 0.05 – 0.50 

6 

Радиус действия, м 

1.8,   1.5,  1.5 

7 

Язык программирования 

Rapid 

8 

Максимальная высота, мм 

1731, 1564, 1564 

9 

Размеры основания, мм 



 мм 

723 



 600 

10 

Масса, кг 

380 

11 

Температура воздуха,  



С 

5 … 45 

12 

Максимальный уровень шума, дБ (А) 

70 

13 

Напряжение питающей сети,  В, Гц  

200 – 600, 50/60 

14 

Потребляемая мощность манипулятора, кВА 

4 

15 

Потребляемая мощность полная, кВА 

7.8 

76 

С  учетом  этих  показателей  определяют  потенциальную  производитель-

ность:

ОБ

И

Ц

П

1

t

t

T

Q







,                                             (55) 

и фактическую 

ОРГ

ОБ

И

Ц

Ф

1

t

t

t

T

Q









.                                         (56) 

Коэффициент  технического  использования 

показывает,  какую  часть  отчет-

ного периода автоматизированные средства и их системы находятся в рабочем 
состоянии и характеризует качество оборудования и уровень работы ремонтно-
эксплуатационных служб. 

Ц

П

ТИ

η

Q

Q



.                                                     (57) 

Коэффициент общего использования 

показывает, какую часть отчетного пе-

риода автоматизированные средства и их системы заняты в производстве и ха-
рактеризует уровень организации производственного процесса:

Ц

Ф

η

Q

Q





.                                                     (58) 

Отметим,  что  последние  коэффициенты  эквивалентны  рассмотренным 

выше коэффициентам использования и загрузки. 

Коэффициент технического использования 



ТИ

 существенно влияет на про-

изводительность  и  зависит  от  количества  узлов,  сложности  компоновки, 
надежности каждого узла и инструмента, т.е. от надежности системы автома-
тизированных средств в целом. 

Надежность  –  это  свойство  выполнять  функции,  сохраняя  во  времени 

значения  эксплуатационных  показателей  в  пределах,  соответствующих  задан-
ным режимам и условиям использования, технического обслуживания и ремон-
та. 

Надежность  автоматизированных  средств  характеризуется  долговечно-

стью, безотказностью и ремонтопригодностью оборудования. 

Долговечность – свойство сохранять работоспособность при определенных 

режимах работы и условиях эксплуатации с перерывами на ремонт и техниче-
ское  обслуживание.  Количественно  она  оценивается  средним  сроком  службы 
между ремонтами. 

Безотказность – свойство непрерывно сохранять работоспособность в те-

чение некоторого времени. Количественно она оценивается: вероятностью без-
отказной работы; интенсивностью отказов и наработкой на отказ. В частности, 
наработка на отказ – это среднее значение времени работы между двумя после-
довательно возникающими отказами. 

Ремонтопригодность  –  приспособленность  узлов  и  механизмов  линии  к 

предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений 
и  устранению  их  последствий  путем  ремонтов  и  технического  обслуживания. 
Количественно она оценивается средним временем восстановления работоспо-
собности. 

77 

6. РАЗМЕРНЫЕ СВЯЗИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ   

6.1. Виды размерных связей 

Каждый  получаемый  в  автоматизированном  технологическом  процессе 

размер замыкает размерную связь, которая определяет взаимное положение его 
крайних точек. Технологические размерные связи подразделяют на три группы: 
установочные, операционные, межоперационные. 

Установочные размерные связи проявляются в процессе установки загото-

вок в приспособления, кассеты, станки, измерительные машины и т.д.  

Установочные размерные связи определяют возможность автоматического 

транспортирования заготовок, загрузки и разгрузки технологического оборудо-
вания. Замыкающими размерами установочных размерных связей являются до-
пустимые  отклонения  расположения  технологических  баз  заготовки  и  устано-
вочных поверхностей технологического оборудования, при которых возможно 
осуществить  автоматическую  установку.  Составляющими  размерами  устано-
вочных  размерных  связей  являются    размеры  заготовки,  станка,  приспособле-
ния, транспортирующего устройства, а также монтажные размеры, определяю-
щие взаимное положение оборудования. 

Операционные размерные связи возникают в процессе обработки детали в 

технологической  системе:  станок  –  приспособление  –  инструмент  –  заготовка 
(деталь). 

Замыкающими звеньями операционных размерных связей являются опера-

ционные  размеры,  которые  должны  быть  выполнены  с  точностью,  соответ-
ствующей этапу обработки. Составляющими размерами операционных размер-
ных  связей  являются  размеры  технологической  системы:  станок  –  приспособ-
ление – инструмент – заготовка. 

Межоперационные размерные связи объединяют в единое целое весь тех-

нологический процесс изготовления детали, связывая операционные размеры с 
размерами заготовки и припусками на обработку.  

Замыкающими  размерами  межоперационных  размерных  связей  являются 

припуски на обработку и размеры, которые непосредственно не получаются как 
операционные  размеры  ни  на  одной  из  операций  технологического  процесса. 
Составляющими  размерами  межоперационных  размерных  связей  являются 
размеры детали, межоперационные припуски, операционные размеры и разме-
ры заготовки.  

Геометрическим описанием размерных связей являются размерные цепи. 

6.2. Анализ размерных связей и достижение точности 

замыкающих звеньев 

Для  достижения  необходимой  точности  обработки  и  ритмичной  работы 

автоматизированных технологических средств производится анализ размерных 
связей, который включает три этапа: 1) построение размерной цепи;  2) выбор 

78 

метода достижения точности замыкающих звеньев размерной цепи; 3) опре-
деление параметров звеньев.  

Построение  размерной  цепи  начинают  в  исходной  точке  на  одной  из  по-

верхностей  или  осей,  ограничивающих  замыкающее  звено.  Затем  последова-
тельно выявляют и проставляют размеры, определяющие положение конечной 
точки на другой поверхности или оси, ограничивающей замыкающее звено. 

Выбор метода достижения точности замыкающих звеньев 
Различают пять методов достижения точности (МДТ) замыкающих звеньев 

размерных  цепей:  полная  взаимозаменяемость  (ПВ),  неполная  взаимозаменяе-
мость (НВ), групповая взаимозаменяемость (ГВ), регулирование (Р) и пригонка 
(П).  Кроме  того,  могут  быть  использованы  различные  комбинации  этих  мето-
дов. 

Метод полной взаимозаменяемости заключается в достижении гарантиро-

ванной точности  замыкающего звена размерной цепи за счет высокой точности 
составляющих звеньев. 

Метод  неполной  взаимозаменяемости  заключается  в  100%  контроле  со-

ставляющих звеньев, отсортировке звеньев с неудовлетворительной точностью 
и подборе сочетаний составляющих звеньев, обеспечивающих достижение точ-
ности замыкающего звена. 

Метод  групповой  взаимозаменяемости  заключается  в  100%  контроле  со-

ставляющих звеньев, отсортировке звеньев с неудовлетворительной точностью 
и  формировании  нескольких  размерных  групп,  обеспечивающих  достижение 
точности замыкающего звена. 

Метод  регулирования  заключается  в  достижении  точности  замыкающего 

звена за счет регулирования одного или нескольких  составляющих звеньев. 

Метод пригонки заключается в достижении точности замыкающего звена 

за счет дополнительной обработкой одного из составляющих звеньев. 

Сравнение методов достижения точности представлено в табл. 18.  
 

                                                                                                    Таблица 18 

Сравнение методов достижения точности 

Особенности 

ПВ  НВ  ГВ  Р  П 

Высокая точность оборудования               

+ 









Нормальная точность оборудования 



+ 

+ 

+  + 

Текущий контроль точности оборудования 

+ 









Периодический контроль точности оборудования 



+ 

+ 

+  + 

100% контроль составляющих звеньев 



+ 

+ 





Формирование размерных технологических групп 





+ 





Отсортировка неточных изделий 



+ 

+ 





Регулирующие устройства  







+ 



Операции пригонки 









  + 

Наличие систем управления с обратной связью 

+ 









79 

6.3. Пример установочной размерной цепи 

Рассмотрим  установочные  размерные  связи,  возникающие  при  загрузке  

роботом токарного станка (рис. 27).  

Робот  1  вносит  заготовку  2,  удерживаемую  схватом  3,  в  рабочую  зону 

станка 4 так, чтобы ось заготовки совпадала с осью раскрытых кулачков патро-
на,  и  затем  задвигает  заготовку  в  патрон.  После  чего  подается  команда на  за-
жим заготовки.  

Установочным  размером,  влияющим  на  точность  установки,  является  от-

клонение от соосности 



 сопрягаемых поверхностей кулачков и заготовки, т.е. 

величина отклонения осей центрирования  кулачков и базовой поверхности за-
готовки. 

1

3

2



X

3

X

1

X

2

X

7

X

5

X

4

X

6

X

8

4

Рис.27. Размерная цепь при установке детали в патрон токарного станка 

Этот  размер  замыкает  размерную  цепь,  включающую  следующие  состав-

ляющие звенья: X

1

 – отклонение от соосности базовых поверхностей заготовки 

для патрона станка и захвата робота;  X

2

 – отклонение от соосности базовых по-

верхностей захвата под заготовку и манипулятор робота; X

3

 – расстояние между 

осью  базовой  поверхности  захвата  и  осью  вращения  робота;  X

4

  –  монтажный 

размер робота; X

5

 – монтажный размер РТК – расстояние между осями фунда-

ментных болтов робота и станка;  X

6,7

 –  монтажные размеры станка;  X

8

  – несо-

осность рабочей поверхности кулачков патрона и оси вращения шпинделя.  

Расчет 



 позволяет определить  необходимую  точность  позиционирования 

робота. При этом надо учитывать, что с увеличением точности позиционирова-
ния  увеличивается стоимость  робота. Анализ  размерных связей позволяет  вы-
брать метод достижения точности и  назначить мероприятия для сокращения  



. 

X

1

 – минимизируется за счет обработки базовых поверхностей. 

X

2

 – минимизируется настройкой захвата. 

X

3

 – настраивается по первой детали за счет регулирования манипулятора;