Стенд для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона

Реферат: Стенд для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона містить основу виконану у вигляді рами, базуючі і притискні елементи з приводами, пристрої для свердлення з приводами, пристрої для подачі та збору змащувально-охолоджуючої рідини, систему керування, портал, пристрій для визначення координат отворів, магазини для розміщення змінного інструменту, досилателі і притискні, приводи для базування і фіксації хребтової балки, засоби для керування і контролю виконання операцій. Пристрої для свердлення виконані у вигляді свердлувальних головок. UA 74147 U (12) ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ UA 74147 U UA 74147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до спеціального свердлувального устаткування, призначеного для свердлення отворів в довгомірних великогабаритних виробах з переміщенням свердлувальних головок в робочі позиції по координатах отворів, зокрема для свердлення отворів в хребтових балках вантажних вагонів, і може бути використана на вагонобудівних і на вагоноремонтних підприємствах при виготовленні, модернізації і капітальному ремонті вагонів, а також на машинобудівних підприємствах різного профілю. Відомий стенд для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона (Цыган Б.Г., Цыган А.Б. Вагоностроительные конструкции. Изготовление, модернизация, ремонт/ Монография, под ред. Б.Г. Цыгана. - Кременчуг: Изд. "Кременчуг", 2005. - 751 с. - С. 148-153), що складається з основи із закріпленими на ньому базуючими і притискними елементами з приводами, пристроїв для свердлення з приводами, пристроїв для подачі і збору змащувально-охолоджуючої рідини з насосами і системи керування, виконаної з можливістю керування приводами базуючих і притискних елементів, пристроїв для свердлення і насосами пристроїв для подачі і збору змащувально-охолоджуючої рідини. Стенд містить також приводний підйомний рольганг для транспортування і подачі хребтової балки на основу, кільцевий підйомний кантувач для її повороту в положення для свердлення і лотковий шнековий транспортер для видалення стружки. Пристрої для свердлення виконані у вигляді двох горизонтальних чотиристоронніх агрегатно-свердлувальних верстатів, закріплених на заданій відстані один від одного. Кожний верстат містить по чотири головки шпинделів, які розташовані попарно і дзеркально один щодо одного. Зміну параметрів свердлення здійснюють за допомогою заміни змінних зубчатих коліс на силових агрегатах верстатів. Основа виконана на верстатах у вигляді горизонтальних столів, на яких закріплені базуючі і притискні елементи з електромеханічними приводами. Пристрої для подачі і збору змащувально-охолоджуючої рідини змонтовані на верстатах. Система керування забезпечує роботу стенду в напівавтоматичному і налагоджувальному режимах. Робота стенду здійснюється таким чином: хребтову балку в зборі з передніми і задніми упорами подають на приводний підйомний рольганг, який закочує її в кільцевий підйомний кантувач; у кантувачі хребтову балку затискають, піднімають над рольгангом, повертають навкруги подовжньої осі на 180°, опускають на рольганг і звільняють від затисків; рольганг піднімає хребтову балку на горизонтальні столи верстатів і утримує її в цьому положенні; хребтову балку базують на першому верстаті, затискають притискними елементами і виконують свердлення отворів на цьому кінці з одночасною подачею в зону свердлення змащувальноохолоджуючої рідини і видаленням її разом із стружкою за допомогою лотків і шнекового транспортера; розтискують притискні елементи і досилають хребтову балку до базуючих елементів на другому верстаті, затискають притискними елементами і виконують свердлення отворів на її протилежному кінці з одночасною подачею в зону свердлення змащувальноохолоджуючої рідини і видаленням її разом із стружкою за допомогою лотків і шнекового транспортера; розтискують притискні елементи і приводним підйомним рольгангом закочують в кільцевий підйомний кантувач; затискають кантувачі, піднімають над рольгангом і повертають навкруги подовжньої осі на 180°, опускають на рольганг і звільняють від затисків; далі рольганг подає хребтову балку на наступну технологічну позицію - на ділянку клепки. Недоліками відомого стенду є висока трудомісткість виконання робіт, обумовлена великою кількістю підготовчо-заключних операцій, і порівняно невисокий рівень автоматизації виконання операцій, що приводить до зниження продуктивності і збільшення витрат на виготовлення хребтових балок і піввагонів в цілому. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції стенду для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона, в якому за рахунок устаткування його порталом, виконаним з можливістю переміщення уздовж подовжньої осі основи, іншого виконання основи і іншого їх взаємозв'язку між собою, а також за рахунок оснащення порталу пристроєм для визначення координат отворів, іншого виконання пристроїв для свердлення і пристроїв для подачі змащувально-охолоджуючої рідини і розташування їх на порталі, оснащення порталу магазинами для розміщення змінного інструменту, виконаними з можливістю взаємодії з відповідними пристроями для свердлення, і іншого виконання системи керування забезпечується істотне зниження кількості підготовчо-заключних операцій і, відповідно, підвищення продуктивності стенду і збільшення рівня автоматизації технологічних операцій. Одночасно з вищезгаданим технічним результатом досягається зниження витрат на виготовлення хребтових балок і піввагонів в цілому, а також підвищення рівня безпеки стенду при експлуатації, що дозволяє забезпечити сучасні вимоги як до організації виробництва і технології виготовлення піввагонів на вагонобудівних і вагоноремонтних підприємствах, так і безпеки технологічного устаткування. 1 UA 74147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що стенд для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона, що складається з основи із закріпленими на ній базуючими і притискними елементами з приводами, пристроїв для свердлення з приводами, пристроїв для подачі в зону свердлення змащувально-охолоджуючої рідини і збору згаданої рідини і системи керування, виконаної з можливістю керування приводами базуючих і притискних елементів, приводами пристроїв для свердлення і пристроями для подачі змащувально-охолоджуючої рідини в зону свердлення і збору згаданої рідини, згідно корисної моделі, містить портал із змонтованими на ньому пристроєм для визначення координат отворів і магазинами для розміщення змінного інструменту, закріпленими дзеркально один щодо одного з можливістю взаємодії з відповідними пристроями для свердлення, пристрої для свердлення виконані у вигляді свердлувальних головок і закріплені на порталі дзеркально один щодо одного з можливістю переміщення у вертикальному і горизонтальному напрямах, пристрої для подачі змащувально-охолоджуючої рідини в зону свердлення закріплені на порталі дзеркально один щодо одного і з'єднані з пристроями для збору згаданої рідини, змонтованими на основі, базуючі і притискні елементи розміщені на основі і забезпечені досилателями і притисками з приводами для базування і фіксації хребтової балки, при цьому основа виконана у вигляді рами із закріпленими на ній напрямними, портал виконаний з можливістю переміщення уздовж подовжньої осі основи по напрямних, а система керування містить засоби для керування і контролю виконання операцій переміщення порталу і змонтованого на ньому згаданого устаткування, а також блокування роботи стенду при виникненні нештатних або аварійних ситуацій. Для підвищення рівня автоматизації виконання технологічних операцій, продуктивності і безпеки експлуатації система керування виконана з можливістю керування в автоматичному і ручному режимах переміщеннями порталу, операціями визначення координат отворів відносно заданої бази на хребтовій балці, переміщення свердлувальних головок відповідно до певних координат отворів, виконання свердлення отворів по певних координатах, заміни інструменту в свердлувальних головках відповідно до діаметрів отворів і їх координат, наладки і діагностики згаданого устаткування і програм керування ним, зупинки роботи стенду при виконанні будь-якій з операцій, зниження швидкості переміщення порталу при робочому положенні пристрою для визначення координат отворів, а також блокування автоматичного пуску порталу при незафіксованому положенні хребтової балки, блокування включення приводів базуючих і притискних елементів при нештатному положенні порталу, блокування продовження переміщення порталу при досягненні ним кінцевих положень і блокування виконання операцій в автоматичному режимі при відмові будь-якого з приводів згаданого устаткування і/або падінні тиску нижче заданої величини в пневматичній системі. Сукупність загальних і відмітних істотних ознак корисної моделі, що заявляється, дозволяє знизити трудомісткість виконання операцій свердлення і за рахунок цього істотно підвищити продуктивність стенду і рівень автоматизації технологічних операцій і, відповідно, знизити витрати на виготовлення хребтових балок і піввагонів в цілому. Введення в конструкцію стенду порталу, виконаного з можливістю переміщення уздовж подовжньої осі основи, і виконання основи у вигляді рами із закріпленими на ній напрямними для переміщення порталу дозволяє істотно спростити технологічну схему і послідовність виконання операцій свердлення хребтової балки, скоротивши кількість підготовчо-заключних операцій, пов'язаних з транспортуванням хребтової балки, повністю виключивши операції по її багатократному кантуванню в положення для свердлення і для транспортування. Розміщення на порталі пристрою для визначення координат отворів, пристроїв для свердлення, виконаних у вигляді свердлувальних головок, закріплених дзеркально один щодо одного з можливістю переміщення у вертикальному і поперечному напрямах щодо хребтової балки, і пристроїв для подачі змащувально-охолоджуючої рідини в зону свердлення, закріплених дзеркально один щодо одного, дозволяє сконцентрувати основні технологічні операції на цій мобільній частині стенду і за рахунок цього виключити велику частину підготовчо-заключних операцій, пов'язаних з транспортуванням і кантуванням хребтової балки. Виконання порталу з магазинами для розміщення змінного інструменту, закріпленими дзеркально один щодо одного з можливістю взаємодії з відповідними пристроями для свердлення, дозволяє проводити в автоматичному режимі переналагодження інструменту в свердлувальних головках, що підвищує продуктивність стенду. Розміщення базуючих і притискних елементів на протилежних кінцях основи і виконання їх у вигляді підставок із закріпленими на них досилателями і притисками хребтової балки, обладнаних приводами, дозволяє змінити схему базування хребтової балки, виключивши необхідність в її проміжному переміщенні для базування по другому кінцю. 2 UA 74147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Виконання системи керування із засобами керування і контролю в автоматичному і ручному режимах операціями переміщення порталу і змонтованого на ньому устаткування, а також блокування роботи стенду при виникненні нештатних або аварійних ситуацій дозволяє підвищити рівень автоматизації керування стендом при одночасному підвищенні безпеки його експлуатації. Корисна модель, що заявляється, в цілому вирішує задачі, направлені на реалізацію сучасного рівня вимог до організації виробництва і технології виготовлення піввагонів на вагонобудівних і на вагоноремонтних підприємствах, який припускає комплексне рішення питань підвищення продуктивності технологічного устаткування, забезпечення якості продукції, охорони і безпеки праці, економії трудових, матеріальних і енергетичних ресурсів. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється на прикладі конструктивного виконання стенду для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона, розробленого Товариством з обмеженою відповідальністю "Науково-виробнича фірма "Техвагонмаш", м. Кременчук, Україна. Суть корисної моделі пояснюється представленими фігурами креслень, де на фіг. 1 показаний загальний вид стенду; на фіг. 2 - загальний вид порталу; на фіг. 3 - принципова схема системи керування. Стенд складається (фіг. 1, 2) з основи 1, порталу 2 з розміщеними на ньому двома свердлувальними головками 3, засобів 4 для подачі і збору змащувально-охолоджуючої рідини (ЗОР) і системи керування. Основа 1 призначена для базування і фіксації хребтової балки піввагона (не показана) в положення для свердлення і для переміщення по ньому порталу 2. Основа 1 виконана (фіг. 1) у вигляді горизонтальної рами, жорстко закріпленої на стійках 5, які за допомогою анкерних болтів 6 кріпляться на підлозі цеху. На горизонтальній рамі змонтовані базуючі і притискні елементи, виконані у вигляді двох підставок 7, на кожній з яких закріплено по одному досилателю 8 і притиску 9, обладнаних пневматичними приводами, відповідно, 10 і 11. Напрямні 12 для переміщення порталу 2 закріплені уздовж горизонтальної рами з двох її сторін і виконані у вигляді кулькових рейкових напрямних. Засоби 4 для збору ЗОР розташовані на горизонтальній рамі під підставками 7 і виконані у вигляді похилих жолобів (не показані), з'єднаних з баками, обладнаних насосами (не позначені). Портал 2 призначений для автоматичного визначення координат отворів у вертикальних стінках хребтової балки, подачі свердлувальних головок 3 в зону свердлення, виконання операцій свердлення отворів по їх координатах і виконання супутніх їм технологічних операцій. Портал 2 виконаний (фіг. 2) у вигляді рами, що складається з горизонтальної балки 13, жорстко з'єднаної з двома візками: ходовим візком 14 і приводним візком 15, забезпеченим сервоприводом, який кінематично зв'язаний із зубчастою рейкою 16. На порталі 2 дзеркально один щодо одного змонтовані наступні пристрої і устаткування: дві свердлувальні головки 3; сервоприводи 17 і 18 з механізмами 19 і 20 для переміщення свердлувальних головок 3, відповідно, у вертикальному і горизонтальному напрямах; магазини 21 для змінного інструменту з механізмами 22 для їх переміщення, закріплені на консольних балках 23; пристрої для підведення ЗОР в зону свердлення (не позначені) з шарнірними рукавами 24; пристрої 25 для видалення стружки за допомогою подачі стислого повітря через свердло в зону свердлення. Окрім цього на порталі 2 може встановлюватися траверса 26 для його транспортування, система стеження 27, що складається з щупа із закріпленими на ньому індуктивними датчиками і механізму переміщення з пневматичним приводом (не показані), і пневматичне устаткування для обдуву шпинделів свердлувальних головок 3, а також затискання свердел в шпинделях свердлувальних головок 3 (не показані). Подача стислого повітря і ЗОР на портал 2 забезпечується за допомогою енергетичного ланцюга 28, змонтованого на горизонтальній рамі основи 1. Приводний візок 15 забезпечує переміщення порталу 2 з маршовою швидкістю до 11 м/хв. Регулювання і швидкості в приводі приводного візка 15 забезпечується за допомогою програмного забезпечення. Керування стендом здійснюється за допомогою системи керування, яка побудована на базі керуючого контролера, сенсорної панелі і сервоприводів. Система керування через стабілізований блок живлення підключена до трифазної електромережі напругою 380 В і частотою 50 Гц. Об'єктами керування є: - пневматичні приводи 10 і 11, відповідно, досилателів 8 і притисків 9 на основі 1; - насоси засобів 4 для подачі і збору ЗОР; - сервопривід приводного візка 15 на порталі 2; - сервоприводи шпинделів свердлувальних головок 3; - сервоприводи 17 і 18 механізмів, відповідно, 19 і 20 для вертикального і горизонтального переміщення свердлувальних головок 3; 3 UA 74147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - пневматичний привід механізму переміщення щупа системи стеження 27; - пневматичне устаткування для обдува шпинделів і свердел, а також затискання свердел в шпинделях свердлувальних головок 3. Керування вказаними об'єктами здійснюють за допомогою (фіг. 3): - шаф керування 29 і 30, розташованих, відповідно, на горизонтальній рамі основи 1 і на порталі 2; - мобільного пульта керування 31, виконаного з сенсорною панеллю. До складу системи керування також входять магазин гальмівних опорів 32, розташований на порталі 2, контактні і безконтактні індуктивні датчики положення, електромагніти пневморозподілювачі, звукові (не показані) і світлосигнальні пристрої. Система керування забезпечує: - автоматичний і ручний режими керування операціями визначення координат отворів, свердлення отворів і виконання супутніх технологічних операцій; - наладку виконавчих механізмів і програми керування ними; - діагностику засобів контролю і керування; - зупинку роботи стенду, у тому числі, аварійну, при виконанні будь-якої з операцій. Системою керування передбачені технологічні і захисні блокування стенду, у тому числі: - блокування автоматичного пуску порталу 2 при незафіксованому положенні хребтової балки; - блокування включення пневмоприводів базуючих і притискних елементів на підставі 1 при нештатному положенні порталу 2; - зниження швидкості переміщення порталу 2 при робочому положенні щупа системи стеження 27; - блокування подальшого переміщення порталу 2 при досягненні ним кінцевих положень на основі 1; - блокування автоматичного циклу виконання операцій при відмові будь-якого приводу і/або падінні тиску в системі пневматичних приводів нижче заданої величини. Руху порталу 2 передує попереджувальна звукова сигналізація, а супроводжує рух сигналізація світлосигнального пристрою 33, розташованого на шафі керування 30. Робота стенду здійснюється таким чином. В початковому положенні стенду досилателі 8 і притиски 9 на підставках 7 розтискані, портал 2 знаходиться в крайньому положенні стоянки, а щуп системи стеження 27 знаходиться в піднятому положенні. Після підключення до стенду силових електричних, пневматичних ланцюгів в заданій послідовності включають кнопкові вимикачі в шафі керування 29 і на мобільному пульті керування 31. По команді з мобільного пульта керування 31 напруга поступає в блок живлення пульта керування 30 і через нього - на керуючі контролери, світлосигнальний пристрій і контактор, за допомогою якого напруга подається в силові ланцюги стенду. За допомогою підйомно-транспортних засобів хребтову балку із закріпленими в ній передніми і задніми упорами укладають на підставки 7. Подальше керування стендом виконують з сенсорної панелі мобільного пульта керування 31. Натисненням на відповідні вікна сенсорної панелі включають пневматичні приводи 10 і 11 досилателів 8 і притисків 9, які фіксують положення хребтової балки на основі 1. На сенсорній панелі включають автоматичний режим роботи стенду, після чого запускається цикл автоматичного виконання операцій за визначенням координат отворів в хребтовій балці і подальшого свердлення. На початку циклу портал 2 переміщається до бази виміру координат першої групи отворів, розташованої на дальньому кінці хребтової балки між переднім і заднім упорами. На цій позиції портал 2 автоматично зупиняється і опускає щуп з двома індуктивними датчиками системи стеження 27 між переднім і заднім упорами. Потім портал 2 поволі переміщається до переднього упора до моменту спрацьовування першого індуктивного датчика, після чого переміщається до заднього упора - до моменту спрацьовування другого індуктивного датчика. В блок даних контролера записуються показники датчиків, а портал 2 повертається до координати виміру і піднімає щуп. Програма контролера відображає на сенсорній панелі заміряні координати отворів і необхідний номер свердла, який автоматично порівнюється з номером свердла, встановленого в свердлувальних головках 3, і, при необхідності, виконується автоматична заміна свердла в магазині 21. Далі включаються сервоприводи 17 і 18 механізмів 19 і 20, які згідно координатам отворів переміщають свердлувальні головки 3 до точок свердлення на протилежних стінках хребтової балки. Досягши цих координат включаються сервоприводи шпинделів свердлувальних головок 3 і виконується свердлення отворів, поточна кількість яких відображається на лічильнику сенсорної панелі і автоматично порівнюється з їх кількістю по заміряних координатах отворів. Якщо ці значення не рівні між собою, то програма 4 UA 74147 U 5 10 15 20 25 контролера автоматично підставляє координати наступного отвору і номер відповідного йому свердла, після чого свердлувальні головки 3 переміщаються до цих координат і виконують свердлення. Після закінчення свердлення першої групи отворів, портал автоматично переводиться в транспортне положення і переміщається до бази виміру координат другої групи отворів на ближньому кінці хребтової балки. На цій позиції виконуються вищеописані операції для цієї групи отворів. Після завершення свердлення останнього отвору в другій групі портал 2 повертається в початкове положення і автоматичний цикл виконання операцій завершується. На сенсорній панелі вимикають пневматичні приводи досилателів 8 і притисків 9, звільняючи хребтову балку на основі 1, і за допомогою підйомно-транспортних засобів транспортують її на наступну технологічну позицію - для виконання заклепувального кріплення передніх і задніх упорів. Вищезгадані операції можуть виконуватися в ручному режимі при виборі на сенсорній панелі відповідної програми. Перемикання стенду на налагоджувальний, діагностичний і сервісний режими роботи здійснюють в стартовому меню на сенсорній панелі мобільного пульта керування 31. При роботі в налагоджувальному режимі автоматично відключаються технологічні блокування стенду, після чого виконують регулювання швидкості переміщення порталу 2, координат і діаметрів отворів в деталі, швидкості подачі і оборотів шпинделя свердлувальних головок 3, а також їх координат і координат магазина 21 для заміни змінного інструменту залежно від розмірів і розташування отворів, що задаються. В діагностичному режимі роботи виконують перевірку засобів контролю і керування, а в сервісному режимі - регулювання калібрування і контрастності сенсорного екрану. Пропонована конструкція стенду для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона дозволяє підвищити рівень автоматизації технологічних операцій і на 20-25 % скоротити їх трудомісткість. Виконання системи керування з можливістю блокування роботи стенду при нештатних і аварійних ситуаціях дозволяє одночасно підвищити безпеку його експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 1. Стенд для свердлення отворів в хребтовій балці піввагона, що складається з основи із закріпленими на ній базуючими і притискними елементами з приводами, пристроїв для свердлення з приводами, пристроїв для подачі в зону свердлення змащувально-охолоджуючої рідини і збору згаданої рідини і системи керування, виконаної з можливістю керування приводами базуючих і притискних елементів, приводами пристроїв для свердлення і пристроями для подачі змащувально-охолоджуючої рідини в зону свердлення і збору згаданої рідини, який відрізняється тим, що він містить портал із змонтованими на ньому пристроєм для визначення координат отворів і магазинами для розміщення змінного інструменту, закріпленими дзеркально один щодо одного з можливістю взаємодії з відповідними пристроями для свердлення, пристрої для свердлення виконані у вигляді свердлувальних головок і закріплені на порталі дзеркально один щодо одного з можливістю переміщення у вертикальному і горизонтальному напрямах, пристрої для подачі змащувально-охолоджуючої рідини в зону свердлення закріплені на порталі дзеркально один щодо одного і з'єднані з пристроями для збору згаданої рідини, змонтованими на основі, базуючі і притискні елементи розміщені на основі і забезпечені досилателями і притисками з приводами для базування і фіксації хребтової балки, при цьому основа виконана у вигляді рами із закріпленими на ній напрямними, портал виконаний з можливістю переміщення уздовж подовжньої осі основи по напрямних, а система керування містить засоби для керування і контролю виконання операцій переміщення порталу і змонтованого на ньому згаданого устаткування, а також блокування роботи стенду при виникненні нештатних або аварійних ситуацій. 2. Стенд за п. 1, який відрізняється тим, що система керування виконана з можливістю керування в автоматичному і ручному режимах переміщеннями порталу, операціями визначення координат отворів відносно заданої бази на хребтовій балці, переміщення свердлувальних головок відповідно до певних координат отворів, виконання свердлення отворів по певних координатах, заміни інструменту в свердлувальних головках відповідно до діаметрів отворів і їх координат, наладки і діагностики згаданого устаткування і програм керування ним, зупинки роботи стенду при виконанні будь-якій з операцій, зниження швидкості переміщення порталу при робочому положенні пристрою для визначення координат отворів, а також блокування автоматичного пуску порталу при незафіксованому положенні хребтової балки, блокування включення приводів базуючих і притискних елементів при нештатному положенні порталу, блокування продовження переміщення порталу при досягненні ним кінцевих 5 UA 74147 U положень і блокування виконання операцій в автоматичному режимі при відмові будь-якого з приводів згаданого устаткування і/або падінні тиску нижче заданої величини в пневматичній системі. 6 UA 74147 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7