Структуры и компоновочные схемы гибких производственных модулей и систем (стр. 2 из 3)

Рис. 3 - Рекомендуемые схемы размещения основного технологического оборудования

Дипольная компоновка рекомендуется в случае необходимых перестановок и дает возможность промышленному роботу или манипулятору обслуживать два станка. Поперечная компоновка применима для ГПС, изготовляющих корпусные детали и детали типа тел вращения. В качестве пристаночного транспорта может применяться конвейер или портальный робот.

Условия компоновки ГПС позволяют сократить ее протяженность и целесообразны в случае изготовления деталей типа тел вращения. Круговую компоновку применяют в ГПС для изготовления различных деталей при использовании в качестве транспортного и загрузочного средства манипулятора вращательного типа. Комбинированная компоновка предпочтительна, если она выполняется в форме решетки с квадратными ячейками.

4. Типовые компоновочные структуры в зависимости от способов реализации подачи инструмента следующие: с ручной тележкой, с общим автоматическим транспортом для деталей и инструмента; со специальным транспортом для инструмента.

5. Типовые компоновочные структуры в зависимости от компоновки АТСС по направлению протяженности склада следующие: вдоль линии панков; перпендикулярно линии станков; без склада.

Склады вдоль линии станков целесообразно использовать при однорядном расположении станков; поперечные склады рекомендуются при многорядном расположении станков. Планировка с поперечным складом занимает меньшую площадь, но требуется транспорт, обслуживающий станки.

6. Способы удаления отходов могут быть следующими: централизованный, обеспечивающий автоматическую уборку стружки; децентрализованный, более дешевый, требующий периодического обслуживания человеком.

7. При проектировании компоновочных структур следует стремиться к минимизации используемой производственной площади, суммарного пути перемещения транспортных средств (ТС) и суммы затрат на создание транспортной системы.

8. Компоновочные структуры должны обеспечивать свободный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному оборудованию, зоны их обслуживания и ремонта.

9. Компоновочные структуры должны быть такими, чтобы обеспечивалось согласование материальных потоков со смежными участками или цехами.

10. Вместимость межоперационных складов-накопителей должна обеспечить хранение запаса заготовок (полуфабрикатов), ожидающих обработки на отдельных станках, с учетом времени установки различных деталей, хранение запаса заготовок (полуфабрикатов), компенсирующего наложенные простои оборудования вследствие его случайных отказов, оптимизацию загрузки станков.

11. Количество и технические параметры ТС следует выбирать с учетом повышенного коэффициента использования станочного оборудования в составе ГПС и возможности работы в двух основных режимах: автоматическом - с управлением от центральной ЭВМ и полуавтоматическом - с управлением от оператора.

12. В качестве основного принципа построения ГПМ и ТС следует использовать агрегатно-модульный, позволяющий на единой конструктивной базе реализовывать различные компоновочные структуры и технологические процессы с учетом специфики конкретных производственных помещений.

13. Основные технические параметры ГПС [3, 6, 8]. При числе станков в ГПС от 2 до 50 (преимущественно 4...8) на них изготовляют изделия неограниченной номенклатуры, однако в основном типа тел вращения и корпусных деталей. Габаритные размеры изготовляемых деталей на спутниках составляют 10...5000 мм, но чаще всего 250...800 мм.

Для транспортирования заготовок применяются чаще всего рельсовые тележки и индуктивно управляемые тележки - робокары. Кроме того, находят применение электрокары, краны и роботы.

Загрузка-разгрузка станков ГПС осуществляется чаще всего на спутниках, реже роботом или вручную. Вместе с тем, смена инструмента в магазинах станков осуществляется главным образом вручную и реже АСИО на спутниках или кассетами.

В ГПС преимущественно используется ЦЭВМ и осуществляется 2-й уровень автоматизации.

Хронологическая последовательность освоения ГПМ следующая:

· многоцелевые станки с ЧПУ, имеющие одинаковые технологические возможности по выполнению широкого круга сверлильно-фрезерно-расточных операций; токарные;

· токарные многоцелевые станки, конструкция и компоновка которых определяются преобладающим значением токарной обработки и возможностью комплексной обработки заготовки благодаря осуществлению за один установ обработки так же осевым инструментом (сверла, зенкеры, развертки и др.);

· фрезерные многоцелевые: преобладающим значением фрезерной обработки и соответственно с высокой мощностью привода главного движения и большими силами перемещений по координатам;

· шлифовальные;

· зубообрабатывающие и т.д.

В токарных и токарных многоцелевых ГПМ для автоматизации загрузки заготовок и удаления деталей широко применяют промышленные роботы. Промышленный робот может быть как самостоятельной единицей, так и конструктивно объединенным с основным технологическим оборудованием.

На рис. 4, а показан промышленный робот 4 (вид в плане), встроенный в токарный станок с системой управления 3. Тактовый стол 5 подает заготовку на фиксированную позицию. Промышленный робот снимает заготовку и устанавливает ее в рабочую зону станка 2. После обработки изготовленная деталь снимается и устанавливается роботом в ту же позицию тактового стола. Затем система управления / промышленного робота подает сигнал перемещения тактового стола на один шаг: готовая деталь перемещается на другую позицию, а на ее место поступает новая заготовка. Системы управления станка и робота зачастую объединяют в одну систему управления ГПМ.

а - встроенного в токарный станок; б - портального; в - рядом с токарным станком; г - встроенного в многоцелевой ГПМ

На рис. 4, б показан портальный промышленный робот 4, установленный над станком 2 (основной вид ГПМ) с системой управления 3. Накопитель заготовок 5 в виде поддона размещен рядом со станком. Для загрузки-разгрузки заготовок робот перемещается по порталу, а схват робота в вертикальном направлении.

На рис. 4, в показан промышленный робот 4, установленный рядом со станком 2 и работающий в цилиндрической системе координат. Загрузка заготовок происходит с помощью тактового стола 6 и промышленное: робота 4 в станок 2, как это было рассмотрено выше.

Промышленные роботы применяют не только в токарных, но и в других станках. На рис. 4, г показана схема (вид в плане) применения промышленного робота в многоцелевом станке 2, предназначенном для изготовления корпусных деталей. Рядом со станком 2 находится стеллаж 7 для накопления заготовок 8 и деталей. Промышленный робот 4 устанавливаем заготовки со стеллажа в рабочую зону станка и переносит детали из рабочей зоны в стеллаж.

Станки различных видов при наличии в их составе промышленных роботов получили название роботизированных технологических комплексов (РТК). Началом (входом) комплекса и его окончанием (выходом) являются различного рода накопители (см. рис. 4). Такие ГПМ в виде РТК применяются в ГАУ или ГАЦ.

Типовые компоновочные схемы ГПС

ГАЦ 1-го уровня автоматизации для изготовления промышленных роботов, созданный на Московском станкостроительном объединении "Красный пролетарий", показан на рис. 5. Цех состоит из участков станков, собранных по группам: многоцелевых с накопителем 1 спутников, токарных 10, сверлильных 2 и других, оснащенных промышленными роботами. Предусмотрен участок уникального оборудования и участок сборки промышленных роботов. Транспортная система, связывающая участки станков со складом мелких и средних заготовок 8 и складом крупных заготовок 9, выполнена на базе робокаров 7, перемещающихся по заданной траектории, обеспеченной прокладкой низкочастотного кабеля в полу. Транспортная система включает в себя три основных робокара и один запасной. От автоматизированного склада робокар с грузом может быть по заданию ЭВМ (на рисунке не показана) направлен по любому из рабочих маршрутов. Вдоль указанных маршрутов расположены позиции 3 выгрузки поддонов с грузом, поступающим со склада, и погрузки поддонов с грузом, возвращающимся с производственных участков в склад. Здесь же располагаются видеотерминалы Т для связи операторов участка со складом.

Рис. 4 - Схемы расположения промышленных роботов в ГПМ:

Рис. 5 - План гибкого автоматизированного участка 1-го уровня автоматизации

Возврат робокара на склад с рабочих маршрутов осуществляется по маршруту 4, свободному от позиций выгрузки-погрузки. Перемещение робокара осуществляется в одном направлении, без реверсирования. Робокары. возвращающиеся по маршруту 4, а также от позиций у автоматизированных складов, могут быть направлены по маршруту 5 для подзарядки у станции зарядки 6. Предусмотрен также резервный маршрут для расположения излишних в данный момент робокаров. Оперативные накопители поддонов и приемные позиции поддонов у станков и автоматизированных складов выполнены в виде роликовых конвейеров. Автоматизированная транспортно-складская система осуществляет складирование, комплектование и доставку по запросу операторов в производственные участки заготовок, режущего и мерительного инструмента, оснастки и технической документации в поддонах после выполнения предыдущего задания. Переналадку станков для выполнения нового задания (изготовления партии новых изделий), включая смену приспособления, инструмента, подачу и закрепление очередной заготовки и ее выгрузку со станка в тару, осуществляет оператор также, как в автономно эксплуатируемых ГПМ.

Система планирования и управления. Система планово-предупредительного обслуживания рабочих мест (ППОРМ)