Терминология

Терминология

Согласно принятой в СССР терминологии (ГОСТ 26228—85) гибкой производственной системой (ГПС) называют совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комп­лексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик (при этом заданный интервал времени устанавливается по согласованию с заказчиком ГПС).

По организационным признакам различают следующие виды ГПС: гибкая автоматизированная линия, гибкий автоматизированный участок, гибкий автоматизированный цех. В перспективе появятся и гибкие автома­тизированные заводы (ГАЗ).

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) — это гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательно­сти технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) — это гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) — это гибкая производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Основной составной частью ГПС. Является гибкий производственный модуль (ГПМ), которым называют единицу технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующую, автоматически осуществляющую все функции, связанные с их изготовлением, имеющую возможность встраивания в гибкую производственную систему.

Таким образом, ГПМ — это способная автономно функционировать, осуществляя многократные циклы, единица технологического оборудования с автоматизированным устройством программного управления (с ЧПУ), оснащенная автоматизированными устройствами (роботами) загрузки заготовок и удаления деталей (узлов), удаления отходов (например, стружки), подачи и замены инструментов, измерений и контроля в процессе обработки (сборки), а также диагностики неполадок и отказов в работе. ГПМ обладает способностью автоматизированной переналадки на выпуск разных изделий в пределах освоенной номенклатуры и своих технических возможностей, а также способностью встраиваться в ГПС.

Гибкие материалы:  Какие бывают гибкие солнечные батареи и в чем их преимущества

Кроме ГПМ в состав ГПС (ГАЛ, ГАУ и ГАЦ) входят роботизированные технологические комплексы, системы обеспечения функционирования ГПС, автоматизированные транспортно-складские системы и автоматизированные системы инструментального обеспечения.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) – это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

Система обеспечения функционирования ГПС — это совокупность в общем случае взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой с помощью ЭВМ и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки.

Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) — это система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки.

Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО) – это система взаимосвязанных элементов, включающая участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, устройства смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую установку и замену инструмента.

В состав ГПС (ГАЦ и ГАЗ) могут входить также роботизированные технологические линии и участки.

Роботизированная технологическая линия – это совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами для выполнения операций в принятой технологической последовательности.

Роботизированный технологический участок – это совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

Из приведенных определений следует, что гибкая производственная линия или участок — это комплекс из нескольких (двух и более) взаимосвязанных гибких производственных модулей, объединенных комплексной автоматизированной системой управления (КАСУ), автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС) и автоматизированной системой инструментального обеспечения (АСИО), синхронизацию работы которых осуществляет (как и управление всем производственным циклом) единая управляющая ЭВМ (или сеть ЭВМ), обеспечивающая автономное функционирование ГАЛ или ГАУ в течение заданного интервала времени в условиях быстрых переходов на обработку любой другой детали (узла) в пределах технических возможностей оборудования, ГАЛ и ГАУ обладают способностью встраиваться в систему более высокого уровня, например, ГАЦ и ГАЗ.

Аналогичным образом гибкий автоматизированный цех (завод) — это производственная система, состоящая из нескольких (двух и более) взаимосоединенных гибких производственных линий или участков, объединенных единой системой управления производством и АТСС (КАСУ) с гибкой автоматизированной инженерной и технической подготовкой производства, обеспечивающей быструю перестройку технологии производства на выпуск новых изделий за счет интеграции систем автоматизированного проектирования объекта производства (САПР К), технологии и средств технологического обеспечения (САПР Т), а также автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), управления технологическими про­цессами (АСУТП), производством (АСУП) и автоматизи­рованной системы технологической подготовки производства (АСТПП).

Структурная схема гибких производственных систем любого вида показана на рис. 5.1. В состав технических средств гибких производств равноправно входят ГПМ, ГАУ, ГАЛ и ГАЦ как первого (для основного производ­ства), так и второго (для осуществления технической подготовки производства) уровней.

Все они вместе с автоматизированными складами и связанными с ними автоматизированными участками комплектования всем необходимым для работы объединены комплексной автоматизированной транспортно-складской системой, являющейся объединяющим стержнем всего гибкого производства. Целесообразнее выполнять АТСС в виде единой системы, хотя она может состоять и из нескольких подсистем, например, подсистемы транспортирования спутников с заготовками, подсистемы (системы) инструментального обеспечения (АСИО) и других транспортных подсистем, в составе которых могут быть промышленные роботы и манипуляторы, а также специальные автоматические транспортные тележки.

Терминология

Рис, 5.1. Структурная схема гибких производственных систем

Роль ГПМ, ГАУ и ГАЦ второго порядка могут выполнять ГПМ, ГАУ и ГАЦ первого порядка, когда их используют, например, для изготовления инструмента и технологической оснастки и, наоборот, когда ГПМ, ГАУ и ГАЦ второго порядка выпускают изделия основного производства).

Вся инженерная подготовка производства в ГПС автоматизирована и осуществляется с помощью связанных между собой систем автоматизированного проектирования как изделий основного производства, так и изделий технической подготовки производства (инструмента, оснастки и т. П.).

Комплексное управление всеми техническими средствами ГПС осуществляет комплексная автоматизированная система управления, опирающаяся на мощное информационное, организационное, математическое и программное обеспечение, используемое для решения всех задач управления, включая задачи АСУТП и АСУП нижнего уровня (планирование, диспетчирование, учет, транспортные и другие расчеты, выполняемые для получения оптимальных решений).

Так как ГПМ является основной составной частью ГПС и первым уровнем автоматизации. ГАЛ, ГАУ, ГАЦ – средний или основной уровень автоматизации, а гибкие автоматизированные заводы (ГАЗ) – высшая и наиболее сложная форма ГПС, одновременно являющаяся и высшей формой интеграции всех видов технических и информационных средств производства.

Накопленный опыт показывает, что гибкая автоматизация наиболее эффективна в случае применения ее на уровне линии или участка и на более высоком уровне.

§

Понятие гибкости производственной системы является многокритериальным и неоднозначным. В зависимости от конкретно решаемых задач разработчики ГПС на первый план выдвигают различные аспекты гибкости, например, такие, как:

машинная гибкость – простота перестройки технологического оборудования ГПС для производства заданного множества деталей;

технологическая гибкость – способность производить заданное множество типов деталей разными способами;

структурная гибкость – возможность расширения системы за счет введения новых технологи­ческих модулей;

производственная гибкость – способность продолжать обработку заданного множества деталей при отказах отдельных технологических элементов ГПС;

маршрутная гибкость – возможность изменения порядка выполнения операций;

гибкость по продукту – способность быстрого переключения на выпуск новых деталей;

гибкость по объему – способность ГПС эффективно функционировать при различных объемах производства;

гибкость по номенклатуре – способность производить разнообразные изделия.

Многообразие технических, производственных и других задач, решаемых методами гибкой автоматизации, не дает возможности сформулировать единые методы комплексной численной оценки гибкости, позволяющие сравнивать различные системы. Поэтому целесообразно оценивать три формы гибкости: структурную, технологическую и организационную.

Структурная гибкость имеет общее значение и охватывает несколько возможностей:

· свободу в выборе последовательности обработки;

· возможность при выходе из строя любой из единиц оборудования выполнять обработку на аналогичном оборудовании;

· возможность наращивания системы на основе модульного принципа.

Технологическая гибкость определяется по способности на имеющемся оборудовании выполнять несколько технологических задач, что обеспечивается использованием многоцелевых и многоинструментальных станков, наличием технологических модулей, охватывающих широкий спектр производственных операций и по возможности обработки группы различных деталей без механической переналадки оборудования (или с незначительными затратами на переналадку).

Организационная гибкость определяет структуру ГПС. При проектировании организационно-производственной структуры возникает противоречие между стремлением максимально загрузить оборудование и стремлением обеспечить минимальный производственный цикл. Стремление к сокращению производственного цикла приводит к производственной структуре, ориентированной на изделие, т.е. на предметный принцип, который неизбежно вызывает нерациональное использование оборудования и трудовых ресурсов.

Альтернативой служит производственная структура, ориентированная на средства производства, т. е. на технологический принцип, что обеспечивает наиболее эффективное использование оборудования, позволяет сократить численность работающих, но может приводить к удлинению производственного цикла, увеличению незавершенного производства.

Для систем с широкой и непрерывно изменяющейся номенклатурой обрабатываемых деталей при отсутствии стабильных групп последовательно выполняемых операций наиболее приемлемым является технологический принцип организации структуры. Для устранения недостатков, присущих системам, построенным по этому принципу, необходимо иметь высокоэффективную гибкую систему календарного планирования и оперативно-диспетчерского управления с централизованным распределением работ. Отдельные обрабатывающие модули должны быть оперативно связаны материальными и информационными потоками через гибкую автоматическую тран­спортную систему и каналы связи с автоматическим складом и центром управления.

Контрольные вопросы:

1. Какие компоненты необходимы для развития гибких производственных систем?

2. Что такое «гибкая производственная система»?

3. На какие виды различаются ГПС по организационным признакам?

4. Что такое гибкая производственная система?

5. Что такое роботизированный технологический комплекс?

6. Какими критериями гибкости характеризуются ГПС?

7. Что входит в обобщенную структуру гибкого производства (схема)?

8. Какими критериями оценивается гибкость системы?

§

Объединяя в определенных сочетаниях РТК, ГПМ, отдельные единицы технологического оборудования, автоматизированные складские, транспортные и накопительные устройства, создают различные варианты ГПС: ГАУ и ГАЛ. Гибкие производственные участки и линии, работают в автоматическом режиме в течение заданного времени, обеспечивают комплексную обработку исходного материала или заготовок с возможностью автоматизированной переналадки на производство изделий широкой номенклатуры.

Схемы планировки ГПС классифицируются в зависимости от типа автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС) и других взаимосвязанных автоматизированных систем: инструментального обеспечения, очистки (мойки) изделий и техоснастки, контроля геометрических и других параметров изделий, удаления отходов производства.

ГПС строят по принципу специализации:

· технологической,

· предметной,

· подетальной.

В основу функционирования ГПС, построенных по технологическому принципу (рис. 5.2.), положен принцип “верни на место”. Поэтому центральным элементом ГПС является автоматизированный межоперационный склад, через который изготовляемые детали транспортируются от одного технологического модуля к другому. Последние укомплектованы группами взаимозаменяющего оборудования (многоцелевых станков). Технологический принцип формирования производственных подразделений, характеризующийся выполнением однотипных операций технологического процесса и использованием однотипного технологического оборудования эффективен при значительной номенклатуре изготовляемых изделий

Преимущества такой схемы следующие:

· более полная загрузка оборудования благодаря концентрации всего объема обработки в технологическом модуле ГПС;

· возможность изменения номенклатуры деталей без перепланировки ГПС.

Недостатки:

· длинные и сложные технологические маршруты обработки заготовок;

Терминология

Рис.5.2. Схема ГПС, построенной по принципу технологической специализации:

/—3 — ГПМ: 4—6 — взаимозаменяемое оборудование; 7—0 — накопители; 1012 -~ роботы (манипуляторы); 13 — автоматизированная транспортная систе­ма; 14—16 — склады; стрелки — материальные потоки

· многократное их транспортирование между оборудованием и складом;

· необходимость заделов заготовок, инструмента и приспособлений для обеспечения бесперебойной работы ГПС на протяжении определенного времени (смена, сутки, недели и т.д.), для чего должны быть увеличены вместимость склада и объем незавершенного производства.

Предметнаяспециализация ГПС (рис. 5.3.) устраняет указанные недостатки, так как осуществляется обработка заготовок комплектов деталей для одного или нескольких однородных изделий. При этом технологические модули ГПС комплектуют из взаимодополняющего оборудования, располагаю-

Терминология

Рис. 5.3.. Схема ГПС, построенной по принципу предметной специализации:

1—6 — ГПМ; 7—12 — оборудование; 13—18 — накопители; 19—24 — роботы (манипуляторы); 25—27 — АТНС; стрелки —-материальные потоки

щегося по маршруту изготовлениякомплектов деталей. В таких ГПС уменьшает-ся объем транспортных и складских работ. Однако наличие взаимодополняющих единиц оборудования снижает способность ГПС к перестройке на выпуск изделий других наименований. Требуются значитель-ные затраты на перепланировку оборудования.

Подетальная специализация ГПС обладает преимуществами двух рассмотренных схем (рис. 5.4.). Такие ГПС работают по групповой технологии,

Терминология

Рис. 5.4.. Схема ГПС, построенной по принципу подетальной специализации:

1~3 — ГПМ; 4—6 ~ оборудование; 7—9 — роботы (манипуляторы);

10—12 — накопители; 13—16 — АТНС;

их модули располагаются согласно маршруту изготовления деталей и обладают универсальностью, аналогичной модулям ГПС, которая построена по технологическому принципу.Сповышением номенклатуры изготовляемых изделий становится целесообразным использовать подетальную специализа-цию ГПС

§

Наиболее удобное и распространенное расположение технологического оборудования в ГПС — вдоль транспортной трассы (линейное).

Продольное расположении (рис.5.5) оборудование вдоль транспорт-ной трассы удобно для обслуживания.

Терминология

Рис. 5.5. Схема ГПС с продольным расположением модулей

Поперечное расположение (рис.5.6) применяют в случае, когда может быть достигнуто лучшее использование площади или когда при продольном расположении получаются слишком длинные линии.

Под углом к транспортной трассе технологическое оборудование располагают (рис. 5.7.) в случае, когда длина оборудования значительно превышает его ширину, например для расточных, продольно-фрезерных, продольно-строгальных, прутковых автоматов и револьверных станков.

ТерминологияТерминология

Рис. 5.6. Схема ГПС с поперечным расположением модулей (а) и схема ГПС с поперечным расположением модулей относительно транспортной магистрали, совмещенной со складом

Терминология

Рис. 5.7. Схема ГПС с диагональным расположением модулей

Такое расположение оборудования обеспечивает лучшее использова-ние площадей. Револьверные станки и автоматы при прутковой работе ставят под углом 15—20° или несколько больше в зависимости от ширины и длины отводимой под них площади; при этом их располагают загрузочной стороной к транспортной магистрали.

Кольцевое расположение технологического оборудования (рис 5.8) целесообразно для многостаночного обслуживания с помощью промышленных роботов, работающих в цилиндрической системе координат, но создает трудности для использования межоперационного транспорта и инженерных коммуникаций, а также требует больших площадей

Терминология

Рис. 5.8. Схема ГПС с кольцевым расположением модулей сгруппированных в РТК

§

При выборе структуры, а также компоновочных решений ГПС и входящих в нее оборудования необходимо учитывать ряд факторов, например: потребную площадь, удобство обслуживания, сложность вспомогательного оборудования и его стоимость, изменение производственной мощности, удобство контроля за работой оборудования.

Наряду с этим на структурные и компоновочные решения накладывают ограничения технологические возможности и некоторые особенности используемого оборудования, например, на направление удаления стружки в металлорежущих станках, схему организации движения материальных потоков и т. д.

Схема с жестким примыканием обрабатывающих модулей к автоматическому складу (см. рис. 5.6, б) является наиболее простой по набору технических средств. Такая компоновочная схема, однако, не обладает необходимой гибкостью, ограничивает возможность последующего расширения системы.

Наибольшей гибкостью обладают структуры, базирующиеся на использовании транспортных систем с подвижными роботами (например робокарами).

Гибкие технологические комплексы (ГАУ, ГАЛ), входящие в состав ГПС, различаются составом и количеством технологического оборудования (ГМ, РТК), способами использования средств робототехники, организацией взаимодействия обрабатывающих станков и модулей со складом, способом подачи заготовок и т. д.

В ГПС используются гибкие технологические комплексы в виде ГАУ, ГАЛ шести типов.

Первые пять типов ГТК отличаются непосредственным (без технологического спутника) закреплением обрабатываемых деталей в зажимное приспособление станка.

На последней ГТК обработка ведется на спутниках, на которых вне зоны обработки закрепляются заготовки.

Ниже рассматриваются типичные структурно-компоновочные решения, положенные в основу ГПС.

ГТК-1 предназначен для обработки ротационных деталей средней сложности и точности, малой партионности. Для него характерен кольцевой тип компоновки, при котором обрабатывающий комплекс (рис. 5.10), образуется из трех РТК, в состав которых входят три промежуточных (буферных) накопителя, сгруппированных вокруг обслуживающего их робота. Причал для транспортного робота с устройствами командообмена является терминальным устройством транспортной системы. Доставка заготовок со склада и деталей на склад осуществляется в транспортной таре на поддоне посредством транспортного робота.

Терминология

Рис. 5.10. Общий вид ГТК-1

Терминология

Рис. 5.11. Основные фазы функционирования ГТК

Транспортная тара представляет собой кассету с вкладышем, который служит для ориентации деталей и заготовок.

Основные фазы функционирования ГТК приведены на рис. 5.11:

I фаза — начальная «залповая» загрузка РТК пакетом кассет с заготовками.

II фаза — загрузка обрабатывающих РТК первыми кассетами.;

III фаза — перегрузка оставшихся кассет с заготовками на буферные накопители.;

IV фаза — прием на транспортный поддон кассет с обработанными деталями и загрузка обрабатывающих РТК кассетами с новыми заготовками. Эта фаза завершается перед началом обработки последней кассеты одним из РТК;

V фаза — вызов транспортного робота, отправление транспортного поддона с обработанными деталями на склад, разгрузка кассет с поддона, загрузка его кассетами с заготовками для РТК, обрабатывающего последнюю кассету предыдущей партии, доставка их к обрабатывающему РТК;

VI фаза — перегрузка стопки кассет на буферный накопитель обслуживаемого РТК.

Далее цикл продолжается, начиная с IV фазы.

ГТК-2(рис. 5.13). Компоновка этого комплекса, предназначенного для обработки деталей типа тел вращения повышенной партионности, когда отдельные обрабатывающие РТК работают по нескольку суток без переналадок, выполнена с диагональным расположением оборудования по отношению к транспортной магистрали.

Это объясняется двумя обстоятельствами.

Во-первых, при таком режиме использования занятость оператора значительно меньше, чем в варианте ГТК-1, и поэтому необходимость в организации специальной зоны около обрабатывающего станка не возникает. Диагональная компоновка позволяет одному оператору осуществлять

Терминология

Рис. 5.13. Общий вид ГТК-2

профилактическое наблюдение за 7—10 станками.

Во-вторых, диагональное расположение оборудования по отношению к транспортной магистрали позволяет использовать одни и те же участки трассы для транспортно-манипуляционного робота, обеспечивающего оборудование партиями заготовок и транспортирующего готовые детали на склад, и для транспортного робота, обеспечивающего удаление отходов, так как используемое в оборудование этого комплекса станки 1П717 имеют вывод стружки с обратной стороны станка.

Особенностью этого комплекса является использование транспортно-манипуляционного робота (рис. 5.14) для доставки заготовок к оборудованию и отправки готовых деталей.

ГТК-3. Этот комплекс отличается от ГТК-2 применяемыми станками и компоновочными решениями, определяемыми функциональным назначением комплекса.

ГТК-4. Этот комплекс отличается от ГТК-3 типом используемых станков. В этом комплексе используются станки ТПК-125 и промышленный

Терминология

Рис. 5.14. Общий вид транспортно-манипуляционного робота

робот «Электроника НЦ ТМ-001», отличающегося от робота «Электроника НЦ ТМ-01» меньшими габаритами, большей точностью, возможностью автоматической смены захватного устройства и его губок.

ГТК-5. Этот комплекс, предназначенный для выполнения фрезерно-расточных и сверлильных работ для призматических и плоских деталей,.

Терминология

Рис, 5.15. Общий вид ГТК-6

ГТК-6.Комплекс базируется на станках, дополнительно оснащенных буферным накопителем (рис. 5.15).

Доставка заготовок, закрепленных на спутниках различных типов (плоские кассеты, кубы и др.), осуществляется транспортным роботом.

Контрольные вопросы:

1. По каким принципам специализации строят ГПС?

2. Когда формируются ГПС по технологическому принципу?

3. Какие особенности подетальной специализации ГПС?

4. Как может располагается технологическое оборудование в ГПС?

5. Когда используется диагональное расположение модулей в ГПС?

6. Какие используются в ГПС типы гибких технологических комплексов в виде ГАУ, ГАЛ?

7. Какие основные фазы функционирования гибкого технологического комплекса состоящего из нескольких РТК и обслуживаемого транспортным роботом?

8. Какой ГТК применяется при малой партионности деталей?

§

Характерными особенностями РТК является автономность их работы и возможность встраивания в ГПС. Состав и структура роботизированных комплексов определяется содержанием автоматизированного процесса, который характеризуется: типом и размерами обрабатываемых изделий, видом технологического оборудования, организацией его обслуживания, схемой потоков материала, инструментов и технологической оснастки, функциями управления.

Основные схемы роботизированных систем можно разбить на три группы.

Первую группу с точки зрения планировки образуют однопозиционные РТК с индивидуальным обслуживанием единицы технологического оборудования при помощи одного или нескольких ПР. Данная группа РТК имеет три основных варианта конструктивного исполнения ПР:

· встроенного в технологическое оборудование,

· установленного рядам с технологическим оборудованием в его рабочей зоне,

· установленных в рабочей зоне технологического оборудования нескольких ПР.

В некоторых РТК в зависимости от технических возможностей ПР используются межоперационные накопители заготовок в виде палет, контейнеров и ящиков ячеистого типа.

Вторую группу планировочных схем образуют многопозиционные РТК с групповым обслуживанием одним или несколькими ПР оборудования в принятой технологической последовательности выполняемых операций. На РТК при обслуживании оборудования одним или несколькими ПР предусмотрена возможность изменения последовательности выполнения технологических операций.

По характеру расположения оборудования схемы планировки РТК можно разделить на два варианта: с круговой и линейным (последовательным или параллельно-последовательным) расположением оборудования.

Третью группус точки зрения планировки составляют РТК для выполнения основных технологических операций (сборки, сварки, термообработки, окраски и других). Возможны варианты РТК с индивидуальным выполнением ПР одной законченной технологической операции или перехода, а также с групповым выполнением операции несколькими ПР одного или различных технологических назначений.

§

При выборе технологического оборудования, входящего в состав РТК необходимо стремиться к максимальному использованию технических возможностей оборудования (мощности главного привода, количества инструментов в магазине, систем управления и контроля, систем загрузки и выгрузки деталей, систем уборки стружки и т. д.). Оборудование должно удовлетворять требованиям по потребной мощности приводов, точности обработки, размерам рабочей зоны, количеству режущего инструмента, системе управления и других требований, необходимых для изготовления качественной продукции.

Потребное количество основного технологического оборудования определяется исходя из разработанного технологического процесса и программы выпуска изделий.

Промышленный робот выбирается исходя из требований, которые предъявляются к нему в соответствии с технологическим процессом. Если робот предназначен для загрузки (выгрузки) деталей в технологическое оборудование, то необходимо учитывать:

· количество обслуживаемого оборудования,

· размеры зоны обслуживания,

· массу транспортируемых грузов (детали),

· взаимосвязь с технологическим оборудованием,

· его положение в РТК,

· систему управления и др.

Для работы РТК в течение длительного времени рекомендуется выбирать накопитель деталей, позволяющий работать

Накопитель деталей, входящий в состав РТК, должен позволять бесперебойно работать в течение заданного промежутка времени. Рекомендуется выбирать промежуток времени – 4-8 часов. Количество деталей в накопителе определяется исходя из операционного времени.

Если для работы РТК в течение заданного времени требуется накопитель с большим количеством деталей, то рекомендуется предусмотреть межоперационную автоматическую транспортно-складскую систему.

§

Однопозиционные РТК на базе токарных станков мод.16К20Ф3, Т5К20РФЗ или 16К20Т1 (рис. 5.16.) 0предназначены для токарной обработки деталей типа тел вращения из штучных заготовок в автоматическом режиме в мелкосерийном и серийном производстве с повторяющимися партиями деталей.

В цикле работы РТК заготовки автоматически поочередно подаются роботом на станок. Обработанные детали передаются роботом со станка на свободные палеты тактового стола.

Терминология

Рис. 5.16. . РТК 16К20ФЗ.Рс роботом М20П.40.01

Программа обработки конкретной детали вводится в УЧПУ с клавиатуры, перфоленты, магнитной кассеты и другими способами.

Программа перемещений робота для установки и снятия конкретной детали вводится УЧПУ робота в режиме обучения и может находиться в памяти УЧПУ робота. Кроме этого система управления робота выполняет функции управления всем РТК т.е. включает токарный станок для работы по программе, автоматический патрон станка, ограждение станка и тактовый стол.

ПР выполняет операции загрузки и разгрузки станка, а также дает команды на пуск станка 1, управление зажимным патроном 11, подвижным ограждением рабочей зоны 12, тактовым столом 10.

ПР имеет пять программируемых перемещений: вертикально – Z (вверх и вниз) каретки 9, ее поворот в горизонтальной плоскости, горизонтальное перемещение штока 7, угловое положение поворотного блока 6.

Установка и съем обрабатываемой детали в патрон станка в данном РТК осуществляется путем поворота робота устройством 8. Так как расстояние между осью поворота ПР и патроном достаточно большое, подпружиненный схват компенсирует погрешности поворотного вместо поступательного движения загружаемой детали в патрон.

Тактовый стол (ТС) (рис. 5.17) комплекса предназначен для транспортирования деталей в зону захвата ПР.

Тактовый стол может работать в трех режимах:

· ручного управления;

· автоматического управления;

· режима непрерывного вращения.

При работе тактового стола в автоматическом режиме команды управления поступают от системы ЧПУ робота. При этом может осуществляться

шаговое и непрерывное перемещение паллет.

Применение тактового стола (ТС) необязательно. Можно, используя УЧПУ робота, запрограммировать съем и укладку обрабатываемых деталей на стационарном столе – режим палетирования деталей. Это достигается благодари

Терминология

Рис. 5.17. Общий вид тактового стола

1 – паллеты; 2 – электропривод с редуктором; 3 – электрошкаф

возможности программирования ПР по вертикали (устройство 9) и по углу (устройство 8). Применение ТС или стационарного стола зависит от конкретных производственных условий. В первом случае требуется больше производственной, площади, в другом — программа работы ПР.

§

Для разработки управляющей программы составляется алгоритм работы РТК.

Например, ТК с компоновкой, представленной на рис. 5.18. выполняет загрузку-разгрузку, переустановку деталей и их обработку.

Для выполнения заданного цикла обработки детали за два установа необходимы следующие движении (переходы):

· загрузка заготовки в патрон станка,

· зажим заготовки в патроне,

· отвод руки ПР,

· обработка детали (установ 1),

Терминология

Рис.5.18. Компоновка РТК

1- токарный полуавтомат; 2 – промышленный робот; 3 – тактовый стол

· переустановка детали в патроне.станка,

· отвод руки ПР,

· обработка детали (установ 2),

· разгрузка детали из патрона на тактовый стол,

· перемещение тактового стола на один шаг (на одну позицию).

§

Многопозиционный РТК мод. АСВР-01 (АСВР-02) предназначен для токарной обработки валов

Предусмотрены три варианта работы РТК: АСВР

1) последовательная обработка деталей на станках, налажнных на выполнение разных операций;

2) параллельная обработка деталей одного наименования на станках, налаженных на выполнение одинаковой операции;

3) параллельная обработка деталей двух наименований на станках, налаженных на выполнение соответствующих операций.

Терминология

Рис. 5.19. Циклограмма работы РТК

РТК (рис. 5.20) состоит из фрезерно-центровального станка 1, двух токарных станков 3; ПР 2; вспомогательного оборудования и системы обеспечения безопасной работы. ПР перемещается по монорельсу.

Терминология

Рис. 5.20. Многопозиционный РТК мод. АСВР-01

Перед станками расположены промежуточные позиции 5 и магазины-накопители 4. РТК оснащен защитным устройством

На станке МР-179 фрезеруются торцы заготовки и обрабатываются центровые отверстия с двух сторон за один рабочий цикл.

На токарных станках с ЧПУ обрабатываются цилиндрические, конические, сферические поверхности, прорезаются канавки и нарезается резьба.

ПР осуществляет установку заготовок, снятие деталей, их межстаночное транспортирование. Система ЧПУ робота обеспечивает индивидуальное обслуживание станков по вызовам.Если вызовы поступают одновременно с двух и более станков, то устанавливается система приоритета, по которой ПР в первую очередь обслуживает станок с наиболее длительным циклом обработки. В долговременной памяти СЧПУ робота хранятся индивидуальные программы обслуживания каждого станка. После вызова система управления ПР осуществляет поиск в памяти программы обслуживания данного станка.

ПР комплектуется широкодиапазонными захватными устройствами, оснащеннымидатчиками внешней информации. ПР выполняет следующий круг операций:

· поиск заготовок в накопителе;

· отработка заготовок с недопустимыми отклонениями размеров;

· переустановка;

· промежуточное складирование и укладка деталей в выходные позиции РТК.

ПР программируется методом обучения. СЧПУ является центральной системой управления электроавтоматикой РТК при групповом обслуживании станков.

Станки РТК оснащены устройством автоматического подвода-отвода ограждения и пиноли, устройством автоматического зажима – освобождения патрона, датчиками, фиксирующими наличие детали в станке и контролирующими состояние патрона, УЧПУ и электроавтоматикой, обеспечивающими диалог между станком и ПР и выполнение других функций.

§

Управляющей программой РТК чаще всего является управляющая программ работы робота, в которой предусмотрены команды на включение основного и вспомогательного оборудования РТК.

Структура управляющей программы промышленного робота может быть следующей:

1. управляющая программа представляет собой последовательность команд управления роботом, включения станка и тактового стола.

2. управляющая программа это ряд подпрограмм, которые могут быть реализованы в любой последовательности.

Управляющие программы имеющие первую структуру громоздки и неудобна для корректировки. Они используются в случаях когда УП имеет небольшой объем команд. Например, для управления цикловыми роботами.

Наиболее распространенными являются УП имеющие вторую структуры. Например, программа по обслуживанию роботом станков состоит из подпрограмм:

· ожидания вызовов станка (вызывается после требуемого обслуживания каждого из станков);

· загрузки станков;

· разгрузки станков.

Подпрограмма загрузки-выгрузки согласно информации с датчиков станков, ложементов и тары, с учетом выбранного приоритета обеспечивает вызов соответствующих подпрограмм обслуживания станков. Вызов станка отсутствует во время его работы и поступает после окончания цикла обработки заготовок.

Подпрограмма загрузки станка обеспечивает последовательность выполнения следующих действий:

· перемещение ПР над ложементом станка;

· захват заготовки из ложемента или промежуточной тары;

· перемещение руки ПР в зону обработки;

· установка заготовки в патрон;

· предварительный зажим заготовки задним центром;

· зажим заготовки кулачками патрона;

· вывод руки ПР из зоны обработки. Окончание этой подпрограммы сопровождается закрытием защитных экранов станков и командой на начало обработки заготовки.

При отсутствии заготовок, подлежащих обработке на данном станке, в ложементе или в промежуточной таре блокируется переход к подпрограмме загрузки данного станка.

Подпрограмма разгрузки станка обеспечивает последовательное выполнение следующих действий:

· перемещение руки ПР в зону обработки;

· захватывание обработанной детали;

· разжим кулачков патрона и отвод заднего центра;

· вывод руки с деталью из рабочей зоны станка.

После выполнения этих операций ПР в зависимости от состояния оборудования РТК может выполнять:

· загрузку следующего по технологическому процессу станка;

· укладку заготовки в ложемент;

· загрузку следующего по технологическому процессу станка (если он свободен);

· транспортирование заготовки в промежуточную тару-накопитель.

По окончании подпрограммы разгрузки происходит переход к подпрограмме ожидания вызова.

Контрольные вопросы:

1. На какие основные группы можно разбить РТК?

2. По характеру расположения оборудования на какие структурные схемы можно разбить РТК?

3. Какие основные факторы необходимо учитывать при выборе оборудования для РТК?.

4. Какие основные факторы необходимо учитывать при выборе промышленного робота для РТК?

5. Какие требования предъявляются к выбору накопителя деталей для РТК?

6. Какие бывают РТК с одним ПР и их компоновки?

7. В каких случаях применяют однопозиционные РТК?

8. Для чего разрабатывается алгоритм работы РТК?

9. Какое назначение циклограммы работы РТК?

§

Повышение уровня автоматизации машиностроительного производства приводит к созданию ГПМ, включающих в себя автоматизированную единицу технологического оборудования для изготовления изделий определенного вида с возможностью изменения в заданном диапазоне их типоразмерных характеристик. ГПМ функционирует автономно, осуществляя многократные циклы, и может встраиваться в ГПС. В ГПМ дополнительно обеспечивается автоматическое измерение и контроль качества изготавливаемых изделий, диагностика состояния инструментов, механизмов и устройств самого оборудования, а также автоматическая подналадка технологического процесса и автоматическая переналадка оборудования на изготовление другого типоразмера изделия. ГПМ можно рассматривать как разновидность РТК с более высоким уровнем автоматизации всех вспомогательных, контрольно-измерительных и диагностических операций, с элементами адаптивного управления.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) состоит из единицы технологического оборудования, оснащенного УЧПУ и средствами автоматизации технологического процесса.

В общем случае в состав станочного модуля – ГПМ входят:

· станок с ЧПУ;

· средства автоматической загрузки-выгрузки станка;

· транспортно-накопительная система;

· магазин инструментов и устройство их автоматической смены;

· устройства автоматического контроля размеров обработанных деталей;

· устройство контроля размеров режущего инструмента;

· система опознавания заготовок;

· система контроля за состоянием процесса резания;

· механизм автоматической смены элементов зажимных приспособлений.

На рис. 5.21 показан станочный модуль фирмы EMAG, выполненный на базе двух-шпиндельного токарного станка 4с ЧПУ. Станок имеет механизированные приводы зажимных патронов, ограждения и соответствующие датчики для получения необходимых сигналов о состоянии оборудования, наличии заготовок и т д.

В состав модуля входит ПР 1, оснащенный четырьмя манипуляторами и предназначенный для загрузки – разгрузки станка. ПР способен одновременно взять с транспортно-накопительной системы 6 две заготовки и снять с двух шпинделей станка 4 две обработанные детали.

Терминология

Рис.5.21. Гибкий производственный модуль фирмы EMAG

Кроме того, ПР устанавливает заготовку на призму поворотного стола 5, где она кантуется и одновременно контролируется, что позволяет сократить вспомогательное время. Наличие магазина 3 инструментов и устройства 2 их автоматической смены (в случае износа или поломки резца) обеспечивает работу модуля в течение значительного интервала времени (например, в течение двух смен) без участия обслуживающего персонала.

§

В ГПС для многономенклатурного мелкосерийного производства ГПМ оснащают широким набором дополнительных устройств, увеличивающих их гибкость. ГПМ, работающие в режиме безлюдной технологии, должны отвечать ряду специальных требований, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Например, токарным ГПМ предъявляют следующие основныетребования:

· управление от ЭВМ,

· наличие магазина инструментов,

· конвейера для сбора стружки,

· автоматический зажим и разжим заготовок в патроне станка.

К дополнительным требованиям относятся:

· возможность автоматической переналадки патрона по программе,

· регулировки по программе силы зажима заготовки определяемого жесткостью заготовки и силами резания,

· автоматической корректировки УП при изнашивании режу­щего инструмента и т.д.

Аналогичным требованиям должны отвечать и ГПМ на базе многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков. Кроме этого, такие ГПМ должны отвечать специфическим требованиям:

· наличие магазинов приспособлений-спутников,

· многошпиндельных головок,

· возможность замены комплектов инструментов или целиком инструментальных магазинов;

· замена тары для стружки

· емкостей для СОЖ при переходе на обработку различных материалов;

· очистка от стружки опорных поверхностей спутников и позиционных приспособлений;

· корректировка положения заготовки в спутнике и т.д.

Обязательным требованием к ГПМ является возможность его встраивания в ГПС. Поэтому он должен иметь стандартные сопрягающие устройства для стыковки с автоматическими транспортно-складскими системами (АТСС), с центральной ЭВМ, а также отдельными системами ЧПУ станков, ПР и транспортных устройств. ГПМ создают на основе модульного принципа.

§

ГПС строятся по агрегатно-модульному принципу, что имеет ряд преимуществ.

Рассмотрим последовательность создания ГПС.

На рис. 5.22 приведены стандартные узлы, на базе которых строятся горизонтальные ГПМ в зависимости от конкретных требований заказчика. Некоторые узлы являются общими для всей гаммы, другие относятся только к определенным ее типоразмерам. На рис. 5.23 показан ГПМ для сверлильно-фрезерно-расточных работ, построенный по агрегатно-модульному принципу с использованием стандартных узлов (см. рис. 5.22).

По мере необходимости возможно наращивание количества модулей в ГПС, добавляются станки, станции хранения палет, увеличивается длина транспортера и устанавливается контроллер управления участком. Стандартные узлы относятся к основным узлам ГПМ, определяющим производительность и точность обработки. Элементы систем управления (системы ЧПУ, различные датчики, электрошкафы и др.), шпиндельные узлы, комплекты приспособлений и загрузочные устройства встраиваются в станки при проектировании их по каталогам и покупаются у специализированных предприятий. На современном уровне серьезный станкостроительный завод имеет свои стандартные узлы.

При создании ГПМ следовательно и ГПС (например, зажимные приспособления), используется агрегатно-модульный принцип.

Терминология

Рис. 5.22. Гамма стандартных узлов для построения ГПМ:

/ — литая стойка; 2 — шпиндель (конус 50, мощность 50 или 60 кВт, 6500 об/мин); 3 — шпиндель (конус 50, мощность 50 кВт, 10000 об/мин); 4 — шпиндель (конус 50, мощность 50 кВт, 15000 об/мин); 5 — защитный экран с пультом управле­ния; 6— стенка по осям X— Устанка; 7 — квадратные, прямоугольные паллеты (по стандарту ИСО); 8 — устройства автоматической смены паллет вместе с обрабатываемой деталью (гибкие, модульные, многопозиционные карусельного типа); 9 — дополнительный контроллер участка; 10 — дополнительный автома­тизированный участок загрузки паллет; 11 — перестраиваемые стойки для пал­лет или станции загрузки-выгрузки; 12 — типовое устройство для смены паллет (до шести стоек) или станций загрузки-выгрузки; 13 — ограждение для рабочей зоны; 14 — механизм автоматической смены инструмента, устанавливаемый сверху; 15 — накопители инструмента на 45—180 шт.; 16 — литоечугунное снование

На рис. 5.24 представлена компоновка отечественного ГПМ “Модуль 500” созданного на базе многоцелевого станка ИР-500МФ4, оснащенного дополнительным накопителем 5 приспособлений-спутников.

Для обеспечения автоматической работы станочного модуля в течение полутора-двух смен перед станком устанавливают многоместные загрузочные устройства (накопители) для спутников (рис. 5.17). Для передачи спутников на станок из позиций неподвижного накопителя применяют схему с использованием

Терминология

Рис. 5.23. Использование стандартных узлов при построении ГПМ: — автономная станция загрузки-выгрузки паллет с деталями;

2 — модульный механизм смены паллет с обрабатываемой деталью; 3 — автономные стойки для установки паллет; 4 — поворотный стол; 5 — магазин инструментов с возмож­ностью увеличения емкости от 45 до 180 шт.; 6 — цифровые серводвигатели переменного тока с адаптивной настройкой; 7 — шпиндель (конус 50, мощность 50 кВт); 8 — стойка с линейными роликовыми направляющими; 9 — шкаф для кондиционирования воздуха; 10 — УЧПУ; 11 — устройство подачи паллет на обработку; 12 — сдвоенный винтовой транспортер стружки

двух-позиционного перегружателя (каретки-оператора) (рис. 5.25, а) Наличие перегружателя позволяет свести к минимуму время простоя станка. Загрузочное

Терминология

Рис. 5.24. Компоновка ГПМ “Модуль-500” на базе

многоцелевого станка ИР-500 МФ4:

I ~ станок; 2 — шкаф электрооборудования; 3 – система управления измерением параметров обработки; 4 – устройство ЧПУ; 5 – накопитель спутников; 6 – устройство смены спутников; 7 — спутник; 8 — кассета с инструментом

устройство карусельного типа (рис. 5.25, б) осуществляет передачу и прием спутников через одну позицию, расположенную перед станком. Загрузочное устройство с подвижными позициями обеспечивает передачу и прием спутников с двух различных позиций, расположенных вдоль оси. Установка на спутниках различных деталей предусматривает наличие системы автоматической идентификации (распознавания) спутников. С этой целью на спутники устанавливают кодовые гребенки или другие кодовые элементы, по которым датчик на исходной позиции, определяет наличие соответствующего спутника с определенной заготовкой и дает команду на вызов требуемой управляющей программы и подготовку необходимого инструмента.

В ГПС накопители для спутников связаны между собой гибкой транспортной системой. Автоматическая тележка-оператор, управляемая от ЭВМ,

Терминология

Рис. 5.25. Многоместные загрузочные устройства для спутников многоцелевых станков

обеспечивает передачу требуемой детали со спутником на другой модуль, на склад, на моечную или на координатно-измерительную машину (КИМ).

Контрольные вопросы:

1. Что входит в состав станочного гибкого производственного модуля?

2. Какие предъявляются основные требования к токарному ГПМ, работающего в режиме безлюдной технологии?

3. Какие предъявляются дополнительные требования к токарному ГПМ, работающего в режиме безлюдной технологии?

4. Какие предъявляются специфические требования к токарному ГПМ, работающего в режиме безлюдной технологии?

5. На основе какого принципа создаются ГПМ?

6. Какие преимущества агрегатно-модульного принципа построения ГПС?

7. Чем оснащаются ГПМ для обеспечение автоматической работы в течение длительного времени?

8. Какими устройствами оснащается ГПМ для обеспечения минимального времени простоя?

§

Гибкие механообрабатывающие системы в виде гибких линий и участков механообработки могут охватывать не только отдельные операции технологических процессов, в частности токарную отработку деталей, но и всю механообработку комплексно. ГАЛ и ГАУ механообработки можно разделить на операционные и комплексные.

Комплексныеподразделяются по виду изготовляемых деталей — производства валов, колец, зубчатых колес, корпусных деталей и т. д.

Операционныеделятся на группы по видам технологии токарной обработки, фрезерования, шлифования и т. д.

В настоящее время широко применяются три типичных решения гибкой автоматизации механообработки в машиностроении.

1. Создание и внедрение гибких участков и линий на базе работающих на заводах и серийно выпускаемых станков с ЧПУ.

2. Создание линий и участков на базе типовых решений, серийно модулей.

3. Создание ГПС на базе специальных разработок, в основу которых положены новые прогрессивные конструктивные решения, высокопроизво-дительные модули, спроектированные по агрегатно-модульному принципу, и новые технологические процессы (высокоскоростное фрезерование, многошпин-дельная обработка, лазерная резка и т. д.).

Если первый подход связан главным образом с реконструкцией существующего производства, то последние два — с принципиальным обновлением производства.

Управляет работой станков линии, системами АТСС и СИО управляющий вычислительный комплекс, расположенный в специальном помещении.

На линии АЛП-3-2 (рис.5.26) частично автоматизирована инженерная подготовка производства (технологические процессы и все управляющие станками программы обработки разрабатываются на ЭВМ).

Терминология

Рис. 5.26. Гибкая автоматизированная линия АЛП-3-2

1 – участок комплектации; 2,3 – позиции разгрузки и контроля; 4-— штабелер;

5 – стеллаж-накопитель спутников; 6 – ячейки стеллажа; 7 – агрегагы загрузки;

8-многооперационные 5-координатные станки с ЧПУ; 9 – системы инструментального обеспечения; 10 -робот-автоопераюр; 11 – инструментальный склад-накопитель;

12—многооперационные 6-координатные :танки с ЧПУ; 13, 14 – пульты оператора;

15 – транспортная линия; 16 — 5-координатный станок для сверления глубоких отверстий; 1723-управляющий вычислительный комплекс; 24, 25 –склады заготовок и комплектующих изделий

Оценка эффективности применения ГАЛ

Для оценки экономической эффективности показательно сравнить АЛП-3-2 и участок автономно работающих 16 станков с ЧПУ типа обрабатывающий центр, выпускающих одно и то же число одинаковых деталей (6600 сложных в обработке корпусов гидроагрегатов 50 разных наименований) в год.

В обоих случаях в три смены используются одинаковые по техническим характеристикам станки, при этом учитывается, что 16 станков обслуживают 8 станочников.

Трудоемкость изготовления типовой детали: на ГАЛ — 5,6 ч, а на станке — 7,56 ч

Коэффициент сменности при работе в две смены: ГАЛ — 2, а станков — 1,6; в три смены: ГАЛ — 3, станков — 2,2.

Коэффициент загрузки оборудования: ГАЛ – 0,85, станков -0,7.

Производственный цикл: на ГАЛ 6 дней, на станках – 45 дней.

Примерно равные затраты не учитываются (по производственным площадям, стоимости инструмента и т. д.).

Экономическая эффективность применения ГАЛ по сравнению с автономно эксплуатируемыми станками с ЧПУ образуется в основном за счет:

· сокращения затрат (экономии основных фондов) на закупку оборудования в связи с уменьшением его числа;

· уменьшения затрат на строительство производственных площадей под уменьшенное число оборудования;

· экономии фонда заработной платы в связи с сокращением состава производственного и обслуживающего персонала;

· уменьшения вложений в оборотные фонды, так как уменьшается в разы производственный цикл изготовления продукции, ее партионность, необходимые запасы.

Кроме того, во всех случаях уменьшаются потери от брака и во многих случаях сокращаются затраты на оснастку.

Практика показала, что внедрение ГАЛ в 2—3 раза сокращает численность персонала, работающего во вторую и третью смены, облегчая организацию и обслуживание производства.

Применение гибких производственных линий и участков механообработки:

· увеличивает уровень технической вооруженности труда,

· в значительной мере решает проблему сокращения дефицита рабочих,;

· увеличивает долю умственного труда и сводит к минимуму долю физического;

· повышает требования к квалификации работников, обслуживающих комплекс; в ряде случаев в связи со сложностью выполняемых работ обслуживающий персонал должен иметь специальное среднее или высшее образование (инженеры по вычислительной технике, программисты).

· Следует учитывать, что создание ГАЛ сопряжено со значительными материальными затратами.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на эксплуатационную эффективность ГПС, является выбор оптимального варианта технологического процесса под отобранную номенклатуру деталей.

§

Новые кинематики базовых станков для ГПМ.Традиционные компоновки станков, встраиваемых в ГПМ, предусматривают разделение линейных перемещений вдоль декартовых осей координат между инструментом и изделием или осуществление перемещений по всем трем взаимно перпендикулярным осям только инструментом. Для обработки поверхностей сложной произвольной формы (например, при обработке инструмента для глубокой вытяжки, литейных форм или судовых винтов) часто необходи­мы движения по пяти осям, в том числе линейные движения по осям X, У, 2 к два вращательных движения В и С, которые осуще­ствляет инструмент или изделие.

В результате компоновки элементов, необходимых для переме­щений изделия и (или) инструмента по координатным осям, и решения конструктивных задач создания жестких направляющих и металлоемких корпусных деталей, получается базовый станок тяжелой конструкции.

Новый подход к обеспечению произвольного формообразования заключается в использовании в станкостроении принцип гексапода (НЕХАРOD), основанного на применении платформ Стьюарта (Stewart) (например, ГПМ – INDEY V100).

Независимо от конструктивных решений станки-гексаподы имеют четыре основные подсистемы (рис. 5.27):

Терминология

Рис5.27. Станок-гексапод:

1 — телескопическая штанга; 2 — стол; 3 — инструментальная головка; 4 — каркас (станина)

· нижнюю платформу или жесткую корпусную конструкцию совстроенным рабочим столом 2 для установки заготовок;

· шесть телескопических штанг 1, регулируемых в осевом направлении с изменением и без изменения длины и приводимых в действие каждая от своего серводвигателя через шариковую винтовую передачу. Одним концом штанги скреплены со станиной 4 или нижней платформой, а другим — с инструментальной голов­кой 3 или инструментальным блоком, обеспечивая перемещение последних и их поворот в пространстве в линейном направлении и под углом, определяемым конструктивными особенностями станка;

· инструментальную головку 3 или блок, а также приводной двигатель и рабочий шпиндель с установочным конусом для инструмента. Шпиндель может наклоняться на угол 90° относительно своей оси и поворачиваться относительно платформы;

· ЭВМ (на рисунке не показана), чаще всего персональную типа IВМ PC c дополнительными платами для одновременного управления по всем координатам, а также систему управления частотой вращения шпинделя, подачей СОЖ, сменой инструмента и другими вспомогательными функциями.

Изменение положения рабочего органа в пространстве осуществляется соответствующим изменением длин каждой телескопической штанги засчет ее поступательного перемещения (с помощью ходовых винтов, от серводвигателей).

Заданные величины настроечных импульсов для отдельных осевых приводов с целью достижения определенной точки пространства устанавливаются путем изменения длин отдельных стержней, пересчитываются с помощью преобразования первоначально данных декартовых координат.

В раздвижном стержне расположен шариковый винт, вставленный в телескопическую трубу. Стержни установлены на специальных подпятниках,

Координатные измерения на обрабатывающих центрах (ОЦ).В последнее время в дополнение к измерениям с помощью координатно-измерительных машин КИМ в условиях ГПС стали применять координатные измерения измерительными головками непосредственно на ОЦ, что обеспечивает оперативность при контроле деталей и дает большие возможности для реализации адаптивного управления точностью обработки. Создание измерительных головок, передающих сигналы измерения бесконтактным способом (с помощью радиоканала, инфракрасным излучением) позволило производить координатные измерения. Измерительная головка в процессе обработки заготовки хранится в инструментальном магазине станка, а в момент, когда осуществляется цикл измерения устанавливается в шпиндель станка.

Измерения, проводимые непосредственно на станке, уменьшают коэффициент технического использования станка, одновременно разгружают работу транспортной системы ГПС по сравнению с измерениями, проводимыми вне станка на КИМ. На точ­ность измерения на станке влияют тепловые деформации станка его измерительных систем и самой заготовки, а также загрязненность заготовки стружкой и охлаждающей жидкостью. Кроме того станок предназначен для обработки, а не для контроля. В связи с этим, на станке контролируются лишь некоторые ответственные размеры, причем не для окончательной их оценки, а для слеже­ния за ходом технологического процесса.

На схеме, представленной на рис. 5.28, а, ГПС обрабатывает в автоматическом режиме шесть различных корпусных деталей и содержит четыре ОЦ 7, выполняющих фрезерные и сверлильные операции; три четырехкоординатных сверлильных станка 2с ЧПУ; два вертикальных токарных станка 3 с ЧПУ; автоматическую универсальную КИМ 4 и станции загрузки-выгрузки 5.

Связь станков между собой и с КИМ осуществляется транс­портной системой — рельсовой дорогой, по которой перемещаются две транспортные тележки 6. КИМ автоматически проводит пооперационный и окончательный контроль изготовляемых деталей.

В процессе изготовления полуфабрикаты и окончательно обработанная деталь поступают на КИМ до семи раз, а критические размеры (например, отверстия коренных подшипников) проходят сплошной контроль.

Терминология

Рис. 5.28. Примеры применения КИМ в ГПС:

а — схема с одной КИМ; б — схема с несколькими КИМ; 1 — ОЦ; 2 — свер’ лильные станки с ЧПУ; 3 — токарные станки с ЧПУ; 4 — КИМ; 5 — станции загрузки-выгрузки; 6 — транспортные тележки; С1 —С7 — станки с

М1-МЗ- КИМ

КИМ оснащена устройством автоматической смены измерительных головок и ЭВМ, которая работает по УП, поступающей от центральной ЭВМ. Последняя осуществляет прямое управление станками и транспортными средствами.

Существуют ГПС, в которых используют несколько КИМ, каждая из которых решает свои задачи. Примером может служить ГПС из станков с ЧПУ (рис. 9.10, б). В технологическую цепочку С6 — С7 — С4 — С5 — СЗ станков с ЧПУ, предназначенных для черновой и чистовой обработки, и станков С1 и С2, предназначенных только для чистовой обработки, включены координатно-измерительные машины М1, М2 и МЗ. Управление технологическим и транспортным оборудованием осуществляется от двух ЭВМ. Обрабатываемые детали перемещаются по конвейеру.

Машина М1 последовательно измеряет заготовки, поступающие с позиции загрузки паллет, и определяет припуск с точностью до 0,5 мм. Эта информация поступает в ЭВМ, где рассчитывается необходимое число проходов на обрабатывающем оборудовании. КИМ М2 и МЗ измеряют обработанные детали с точностью 0,005 мм. Результаты измерений поступают в ЭВМ и учитываются при управлении станками на чистовых операциях. КИМ МЗ измеряет окончательно обработанные детали, по результатам из­мерений составляется протокол о их качестве и фактических размерах отдельных ответственных параметров.

Контрольные вопросы:

1. Какие применяются типовые решения по созданию гибких автоматических участков и линий?

2. За счет каких факторов эффективность применения гибкой автоматического участка (линии) выше автономно работающих станков с ЧПУ?

3. В чем особенность станков-гексаподов?

4. Какие основные подсистемы имеют станки-гексаподы?

5. Какими системами оснащаются современные многооперационные станки, ГПМ для оперативного контроля деталей?

6. Где хранятся измерительные головки в ГПИ?

7. Каким способом передается информация о измерениях от измерительной головки в систему управления станка?

8. Для каких измерений используются измерительные головки?

Список литературы

1. Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов: Учеб.пособие. – 2-е изд., стер. – И.: Машиностроение, 2007. – 380 с ил

2. Шишмарев В.. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учебник для студ. высш. учеб. заведений /В.Ю. Шишмарев. – М: Издательский центр «Академия», 2007. 368 с.

3. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. Для втузов / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе и др.; Под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высш. шк., 2004. – 415 с.: ил.

4. Юревич Е.И. Основы робототехники. – 2-е изд.перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Птербург 2007 – 416 с.: ил.

5. Капустин Н.М., Дьяконова Н.П., Кузнецов П.М. Автоматизация машиностроения: Учеб. для вузов / Н.М. Капустин, Н.П Дьяконова, П.М. Кузнецов; Под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высш. шк., 2002. – 223 с.: ил.

6. Черпаков Б.И. Технологическое оборудование машиностроительного производства: Учебник для студ. Учреждений сред. проф. образования / Б.И Черпаков, Л.И. Вереина. – М: Издательский центр «Академия», 2005.- 416 с.

7. Черпаков Б.И, Автоматизация и механизация производства: Учебник для студ. Учреждений сред. проф. образования / Б.И Черпаков, Л.И. Вереина. – М: Издательский центр «Академия», 2004.- 384 с.

8. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 7. Гибкие автоматизированные производства в отрослях промышленности: Учеб. пособие для втузов / И.М Макаров П.Н Белянин Л.В. Лобиков и др.; Под ред. И.М. Макарова. – М.: Высш. шк., 1986. – 176 с.: ил.

9. Роботизированные производственные комплексы/ Ю.Г. Козырев, А.А. Кудинов. В.Э Булатов и др.: Под ред. – Ю.Г. Козырева, А.А. Кудинова. – М: Машиностроение, 1987. – 272 с., ил.

10. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учеб. для машиностроит. Спец. Вузов/Е.Р. Ковальчук, М.Г. Косов, В.Г. Митрофанов и др.; Под. Ред .М. Соломенцева. – 2-е изд. испр. – М.: Высш.шк. 1999. – 312 с.: ил.

11. В.П. Вороненко, В.А. Егоров, М.Г. Косов и др. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учебник. /Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высшая школа, 2000. 272 с.

12. О.В. Таратынов, Г.Г. Земсков, И.М. Баранчукова и др. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учеб. пособие для студентов технических вузов /Под ред. Г.Г. Земскова, О.В. Таратынова. М.: Высшая школа, 1988. 464 с.

13. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для машиностроит. Спец. Вузрв/И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. – 2-е изд. испр. – М.: Высш.шк. 1999. – 416 с.: ил.

14. Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др. PТK и ГПС в машиностроении: Альбом схем и чертежей. /Под общей ред. Ю.М. Соломенцева. М.:Машиностроение, 1988. 192 с.

15. Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей. /Под общей ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1986. 140 с.

16. Металлообработка 89. Оборудование, приспособления и инструменты для металлообрабатывающей промышленности.- Экспоцентр. Москва, 30.5 – 8. 6. 1989

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *