Небольшая доработка токарного автомата, которая сэкономила деньги и время / Habr

Еще одна история из давних времен (~2008г).

Вы видели такие токарные автоматы? Это шестишпиндельный 1Б240-6 револьверного типа. Очень старый девайс, полностью механический, на концевиках и реле. Никаких тебе ЧПУ, лазеров и шаговых двигателей, только хардкор. Это просто потрясающая механическая симфония.

В советские годы были целые цеха с такими автоматами по всей стране: большие ангары, где они стояли в несколько рядов десятками. Сейчас это экзотика, но все еще используются в единичных экземплярах на том или ином предприятии. Станок прекрасно справляется с типовыми операциям: изготовление гаек, шайб, болтов втулок и множества других деталей. Он только фрезеровку не умеет.

Один человек как-то в разговоре пожаловался мне на проблему, с которой он сталкивается много лет, но как победить не знает. Он рассказал мне на пальцах, что происходит. На тот момент я в глаза не видел такой станок, да и вообще был далек от металлообработки. Но, с его слов, примерно понял, как там все устроено и предложил решение. Решение было реализовано сначала на одном станке, а затем распространено на остальные и с тех пор о проблеме забыли.

Все фотки и видео взяты в открытом доступе, поэтому качество не очень, но других я не нашел. А оригинальных фото не осталось, в те времена кнопочные телефоны фоткали так себе.

Принцип работы станка

Заряжаются 6 прутков длиной 4-6 метров.
Станок вращает их все одновременно.
Цанговые токарные патроны.
К каждому из прутков подводится суппорт с инструментом.

Подача прутка происходит на одной и той же позиции. Как правило, на этой позиции подходит и отрезной резец. Готовая деталь отрезается и падает в лоток, далее токарный патрон разжимается и подается пруток, после чего патрон снова зажимается и револьвер переворачивается.

Только что поданный пруток после переворота револьвера попадает под первую операцию обработки (а в это время отрезается следующая деталь на предыдущей позиции), затем переворот револьвера и ��н на второй позиции, там другой инструмент и другая операция и т.д. пока не дойдет до 6 позиции, где произошла подача. И так по кругу.

Вот эти трубы револьвера нужны чтобы вращающиеся прутки не болтались в разные стороны

Представляете пруток диаметром 40мм, длиной 6 метров. А таких прутков шесть и они все крутятся! Правда, крутятся они внутри трубы, чтобы никого не намотало... Но все равно страшная штука, скажу я вам)))

Трубы телескопические. Когда прутки длинные, трубы выдвигают полностью, а по мере выработки материала задвигают назад (ближе к станку).

Был случай, когда прутки зарядили слишком длинные и они примерно на 1.5м выступали за пределы труб. Концы прутков сильно колбасило и они такими колебаниями задвигали трубы, освобождаясь от них все больше и больше. В какой-то момент прутки завязало узлом между собой, станок заклинило, взвыли ремни привода, уух как все навалили кирпичей)))

Станком управляет командоаппарат, устроенный по принципу музыкальной шкатулки - барабан с кулачками. Кулачки нажимают на концевики, концевики подают питание на реле, управляющие двигателями или разрывают цепи. Длина кулачков (длина по окружности барабана) может быть разная, в зависимости от длительности операции и они подбираются при на��тройке станка. Барабан жестко связан с механикой станка и вращается синхронно вместе с основным циклом.

Вот эта штука называется упор. Ее задача ограничить длину заготовки. При подаче упор перемещается и становится в положения точно напротив подаваемого прутка. Пруток ударяется в упор и это ограничивает длину заготовки. Далее упор отходит в сторону. Револьвер переворачивается.

Суть проблемы

Подача осуществляется подающей цангой, которая скрыта от наших глаз. Это разрезанная на 2 части труба с губками, которые зажимают пруток, но не так сильно, как токарный патрон. Пока патрон зажат, перед подачей цанга взводится, отходя немного назад (в сторону револьверных труб), её губки проскальзывают по прутку. Затем токарный патрон раскрывается и подающая цанга двигает пруток вперед до упора. Когда упор достигнут, цанга вновь проскальзывает. Токарный патрон зажимается и цикл обработки продолжается.

Разумеется, от таких постоянных проскальзываний ее губки постепенно стираются и она уже плохо зацепляет пруток. Поэтому начинаются осечки при подаче. Она недоподает пруток, он не доходит до упора. Эти цанги периодически меняют или подваривают губки, но сначала станок начинает давать осечки.

Вот он этот момент на следующем видео (4я секунда). Обратите внимание. Упор подходит и встает напротив прутка, но пруток остается неподвижным (не выдвигается из патрона). Подачи прутка не происходит, хотя он должен был сдвинуться до упора. Затем упор отходит и револьвер переворачивается. Потом мастер останавливает станок. P.S. У данного станка похоже вообще отсутствует подающая часть.

Это приводит к двум последствиям

Изделие получается бракованным. Например, болт не той длины.
Поломке инструмента. Например, на первой операции у вас центровочное сверло. Обычно это очень толстое сверло, оно буквально касается на 1мм заготовки и отходит назад. А на следующей операции подходит тонкое свергло, которое должно сделать глубокое отверстие. Но центровки не произошло из-за недоподачи и тонкое сверло в какой-то момент сталкивается с заготовкой без центровки. Всё, сверло сломалось. А это остановка станка, замена инструмента и повторная настройка.

Когда станки работают часами без остановки, оператор не сидит напротив него, он обычно там-здесь, чем-то занят, в общем. Где-то стружку почистить, где-то прутки зарядить новые. А один станок гонит брак уже целый час и никто об этом не знает.

Еще неприятный момент. Цанга устает постепенно и её халтура видна не сразу. Сначала она начинает делать пропуски. 1 из 10 недоподала. Если инструмент не сломало, то ты не заметишь. Однако в твоей корзинке уже 1 из 10 гаек бракованная. А когда там гаек сотни, попробуй определи на глаз, что пару десятков не такие, как надо. То есть вы понимаете последствия. И часто такой мелкий брак выявляется уже клиентом, неудобненько получается.

Решение

Нужно было контролировать момент, когда пруток должен коснуться упора. Если пруток не коснулся упора до определенного момента, тогда команда останов.

Корпус станка вместе с прутками - это масса (-/ноль).

Кронштейн упора имеет внутри подшипник, то есть вот эта болванка, в которую упирается пруток при подаче, проворачивается при соприкосновении с прутком. Это несколько усложняло задачу.

Нужно было изолировать упор от корпуса. Для этого на него был надет фторопластовый колпачок, а поверх фторопласта металлический колпачок.

Также был добавлен щеточный узел, который находится в контакте с верхним металлическим колпачком. В момент, когда пруток касается упора, на щеточном узле появляется масса (-).

Я посмотрел электрические схемы станка. Там целая книга. Мне нужно было понять, куда можно подключиться, чтобы реализовать задумку. Управляющие цепи станка ~24В, но присутствует и постоянка.

Логическая часть

У нас есть командоаппарат, по нему мы можем понимать, на каком этапе находится станок (подача, рабочий или ускоренный ход). Это известно по положению кулачков и концевиков. Как я говорил выше, барабан командоаппарата жестко связан шестернями.
Было установлено доп.реле и подключено по схеме самопитания.
На один из контактов управления приходил (+) в момент подачи прутка. А масса (-) на реле подается от щеточного узла на упоре.
Цепь коммутации реле нормально разомкнута, ниже станет понятно, зачем оно потребовалось.
Когда подача закончена и начинается переворот револьвера, питание (+) с реле снимается.
Также был установлен доп.кулачок в командоаппарат, который разрывает цепь останова. Концевик нормально замкнутый и разрывается за мгновение до переворота револьвера.
Вы же помните, что кнопка останова обычно нормально замкнутая, а если их несколько (на разных пультах), то они подключены последовательно. Нажатие любой из них разрывает цепь питания всех реле, которые, в свою очередь, управляют пускателями. Так вот, концевик доп. кулачка был вставлен в эту цепь останова, и тоже последовательно.
Цепь коммутации у доп.реле и концевик доп.кулачка были включены параллельно. Таким образом, если доп.реле сработало за счет касания прутка, оно дополнительно замкнуло цепь останова. А командоаппарат в этот момент кулачком нажимает доп.концевик, разрывающий цепь останова, но ничего не происходит, цепь не разорвана (доп.реле не позволило), станок работает дальше.
Если же доп.реле не сработало при подаче прутка, в нем цепь останова осталась разомкнута, командоаппарат доп.кулачком тоже пытается разорвать цепь останова и ему это удается - станок останавливается.

Остановившийся станок привлекает внимание оператора, инструмент не сломан, бракованных деталей нет, цель достигнута.