|
|
ОглавлениеПрименение промышленных роботов. Предисловие Глава 1. Автоматизированные производственные системы и промышленные роботы Глава 2. Промышленные роботы в литейном производстве Глава 3. Промышленные роботы в автоматизации процессов нагрева и термообработки Глава 4. Автоматизация кузнечно-прессового оборудования Глава 5. Автоматизация сварки промышленными роботами Глава 6. Обслуживание металлорежущих станков Глава 7. Автоматизация сборочных операций Глава 8. Автоматизация нанесения защитных покрытий Глава 9.Роботизированный технический контроль Глава 10. Автоматизация транспортно-складских работ Глава 11. Гибкие производственные системы и заводы-автоматы Глава 12. Оценка экономической эффективности промышленных роботов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 11. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ11.1. Гибкие производственные системыСхемы построения ГПС: отдельные РТК и ГПМ и скомплектованные из них гибкие АЛ; с применением промежуточных складов-накопителей заготовок и инструмента; прямой подачей заготовок и инструмента к станкам по схеме «склад — станок»; применением емких многоярусных и кассетных инструментальных магазинов у станка и сменой магазинов станка в процессе работы ГПС; применением промышленных роботов для автоматизации загрузки-выгрузки заготовок, деталей и инструмента при обслуживании станков и без применения роботов; применением общецеховых портальных манипуляторов для охвата всей рабочей зоны и др. Основной вид транспорта в современных ГПС: тележки рельсовые, индуктивные (робокары) с установленными на них палетами и магазинами с заготовками и приемниками инструмента, а также роботизированные конвейеры. По уровню и характеру роботизации все ГПС можно условно разделить на шесть групп: 1) ГПС без роботов; 2) отдельные РТК и ГПМ и скомплектованные из них гибкие АЛ; 3) ГПС с прямой подачей заготовок и инструмента к станкам по схеме «склад — станок»; 4) ГПС, оснащенные АТСС и манипуляционными роботами, обслуживающими обрабатывающее оборудование; 5) ГПС, оснащенные АТСС и роботизированными транспортными средствами; 6) ГПС, оснащенные АТСС, роботизированными транспортными средствами и манипуляционными роботами. ГПС без роботов, где переналадка на выпуск новой продукции осуществляется за счет перепрограммирования обрабатывающего оборудования. К таким системам можно отнести гибкие автоматизированные системы в пищевой, химической промышленности, производстве строительных материалов и на операциях упаковки, которые отличает от других ГПС не столько необходимость быстрой переналадки на выпуск или упаковку различных видов продукции, сколько необходимость модульного построения гибкого комплектования конкретных автоматических линий в соответствии с запросами потребителя. Мехатронная автоматическая линия для фасовки и блистерной упаковки пищевых продуктов, лекарственных средств и других товаров разработана в Институте машиноведения РАН совместно с научно-производственной фирмой «Рекупер». Название «блистерной», линия получила от английского «blister» — пузырь, поскольку в линии форму из термопластичного материала получают методом выдувания. Линия имеет линейную компоновку и построена по схеме, ставшей канонической для автоматов блистерного типа (рис. 11.1). Рис. 11.1. Технологическая схема фасовочно-упаковочной автоматической линии Расходными материалами в линии являются термопластическая пленка и алюминиевая фольга с нанесенным на нее рисунком, содержащим информацию о продукте, и фасуемый продукт. При упаковывании применяют: • для корпуса пленку полистирольную (ПС) или поливинилхлоридную (ПВХ), предназначенную для изготовления тары под пищевые продукты и лекарственные средства (ГОСТ 25250—88), ее толщина составляет до 0,8 мм, ширина — 165 мм в рулоне диаметром до 400 мм, внутренний диаметр гильзы — 70—80 мм; • для внешнего покрытия — алюминиевую фольгу с термосваривающим покрытием толщиной до 60 мкм или соответствующие полимерные пленки в рулоне диаметром до 250 мм. Комплектующие (устройство управления и приводы) выполнены на изделиях фирмы FESTO (Германия), отличающихся повышенной надежностью. Работа всех приводных элементов и механизмов синхронизируется посредством микроконтроллера, обрабатывающего информацию от датчиков, включенных в состав мехатронной системы. Разработано и поставляется три модификации линии: для розничной сети, для порционной фасовки и универсальный вариант. Производительность линии в зависимости от модификации и объема упаковывания от 1200 до 4800 упаковок в час. Объем упаковки 10 — 350 см. Работает линия следующим образом. Термопластический материал из рулона поступает в нагреватель, где под автоматическим контролем размягчается. Далее он передается на позицию формовки емкости, где получаются формы. Формы заполняются продуктом от дозатора. Далее формы с продуктом накрываются фольгой, а на позиции сварки происходит сварка фольги с материалом форм. Сварка осуществляется при контролируемых температуре и давлении. На позиции вырубки закупоренные формы с продуктом разделяются на отдельные элементы и блоки. Готовые упаковки или блоки упаковок поступают для дальнейшего транспортного упаковывания в коробки. Описанная схема линии имеет три ручья. Это означает, что каждый из обозначенных агрегатов линии параллельно обрабатывает три упаковки. Позиция формовки емкости является достаточно «квалифицированной» с инженерной точки зрения. Основным ее элементом является металлическая форма, выполняемая с высокими степенями точности и чистоты. Форма имеет систему охлаждения. Охлаждение осуществляется проточной водой. Дозатор объемного типа плунжерной конструкции легко разбирается для осуществления промывки. Позиция сварки, кроме функциональных элементов, оснащена локальной пневматической системой охлаждения, позволяющей избежать перегрева емкостей с продуктом во время кратковременных остановок линии. В конечной позиции линии установлены ножи для продольной надрезки межемкостного пространства и нож, обеспечивающий поперечную надрезку или обрезку емкостей или блоков емкостей, последнее определяется наперед заданной программой. Кроме того, в этой же позиции установлен штамп, снимающий фаски на упаковках в целях придания им товарного вида. Надрезка блоков емкостей позволяет их легко разделять, разламывая на элементы, удобно упаковывание емкостей в транспортные коробки, куда они укладываются блоками. Число емкостей в каждом блоке — произвольное, оно программируется заранее. Отличительной особенностью конструкции является ее модульность. Все исполнительные узлы (модули) синхронизируются в работе посредством микропроцессора, обеспечивающего требуемый технологический цикл. Таким конструктивным решением достигаются гибкость и модульность — два важных качества, отличающих описываемую линию от аналогов. Именно эти качества делают машину удобной для малых форм хозяйствования — фермерских хозяйств. Закончив фасовку и упаковывание меда, можно оперативно перейти на фасовку, например, майонеза, перестроив машину на новую форму. При этом модульность обеспечивает удобство отладки при переходе на каждую новую программу. Особенностью конструкции является то, что все ее рабочие механизмы выполнены по единой схеме на основе механизма с переменной структурой, обеспечивающего подстройку под оптимальные параметры технологического процесса. Отдельные РТК и ГПМ и скомплектованные из них гибкие АЛ. Примеры РТК и ГПМ различного назначения, а также АЛ, скомплектованные из них, приведены в главах 2—9. ГПС, обеспечивающие прямую подачу заготовок и инструмента к станкам по схеме «склад — станок», относятся к самым ранним конструкциям, когда вопросы загрузки оборудования препоручались рабочему или автооператору, а отработка технических решений концентрировалась вокруг создания системы обеспечения функционирования ГПС. На их примере отрабатывались системы организации и управления производством, его технической подготовки, разрешались проблемы, связанные с созданием АТСС, АСИО, САК, АСУО, АСУ ТП, АСНИ, САПР, АСТПП, АСУ и т.д. (см. ГОСТ 26228—85). Эти ГПС оснащают различными типами АТСС: автоматизированным складом с роботами-штабелерами, автоматизированными транспортно-складскими или транспортно-накопительными системами (включая системы непрерывного роботизированного транспорта) с автоматическим адресованием грузов. Примерами таких ГПС могут служить гибкие автоматизированные участки типа АЛП-3 и АСК, предназначенные для обработки корпусных деталей, и типа АСВ, предназначенные для обработки деталей типа тел вращения и др. Гибкий автоматизированный участок АЛП-3-1 (рис. 11.2), разработанный НПО НИАТ, предназначен для обработки сложных корпусных деталей из алюминиевых или магниевых сплавов с габаритными размерами 250 х 250 х 250 мм. Участок управляется ЭВМ и состоит из двух обрабатывающих центров СМ400 с накопителями и устройствами автоматической подачи палет-спутников, склада заготовок и деталей, который обслуживают два робота-штабелера, и системы инструментального обеспечения, состоящей из склада инструмента и автооператоров для зарядки инструмента в инструментальные магазины обрабатывающих центров. Установка заготовок на палеты-спутники и демонтаж деталей после обработки происходят на участках загрузки и разгрузки. Палеты-спутники с заготовками штабелер доставляет в ячейки склада. Другой штабелер извлекает их из ячеек, помещает на накопители станков, забирает с них обработанные детали и возвращает на склад. Доставка заготовок на входные позиции станков и подача необходимого инструмента осуществляется во время обработки деталей. Управляющий вычислительный комплекс (на базе ЭВМ М6000) обеспечивает диспетчирование и координацию работы всех систем ГПС: системы управления станками, системы управления складом и транспортированием заготовок и деталей, системы инструментального обеспечения, а также выдает информацию на дисплей и печатающие устройства ЭВМ. Система управления металлорежущими станками осуществляет хранение, контроль, поиск и вызов программ обработки деталей на станках. Кроме того, она производит ряд изменений в кадрах этих программ: меняет номер инструмента на номер гнезда магазина станка, в который инструмент будет установлен; вводит коррекции на длину и диаметр инструмента; вводит специальные кадры на загрузку в магазин станка и выгрузку из него инструмента, а также на загрузку в станок и выгрузку из него детали. Для хранения программ обработки деталей используются магнитные диски, емкость которых позволяет хранить сотни различных программ обработки. В случае возникновения, аварийной ситуации система управления станком выдает оператору ЭВМ сообщение о причинах сбоя и переходит в наладочный режим. Оператор с помощью набора наладочных команд может вывести станок из аварийной ситуации и при необходимости продолжить обработку с того кадра, на котором произошел сбой. Система управления транспортом деталей выполняет две функции — диспетчирование и транспортирование палет-спутников с деталями и без них. В состав диспетчерских функций входит установление порядка запуска деталей на обработку, исходя из сменного задания, обеспечивающего наиболее равномерную загрузку станков комплекса АЛП-3-1. В состав транспортных функций входит: подача пустых (незагруженных) палет-спутников на позицию загрузки, доставка палет-спутников с заготовками на станки, передача палет-спутников с обработанными деталями со станков на позиции (устройства) контроля и разгрузки. Система управления транспортом деталей анализирует состояние занятости позиций к штабелерам и выдает им необходимые сигналы на перемещение и высвечивание нужной информации. Рис. 11.2. Гибкий автоматизированный участок АЛП-3-1 В начале смены оператор с пульта управления ЭВМ вводит сменное задание, которое фиксируется на экране дисплея. Сменное задание может быть изменено или дополнено в любой момент времени. Получив сменное задание, система управления транспортом деталей выбирает деталь, которую с точки зрения равномерности загрузки оборудования целесообразно подать на станок. Каждая первая обработанная деталь отправляется на контроль. Далее контроль может быть стопроцентным или выборочным. Кроме того, имеется возможность вызвать на контроль любую деталь после любого перехода обработки. Проверив деталь, контролер аттестует ее и вводит эту информацию в ЭВМ. При необходимости он вводит в ЭВМ дополнительные коррекции на инструмент. Система управления инструментальным обеспечением предназначена для бесперебойного снабжения в автоматическом режиме станков, входящих в комплекс, инструментом, необходимым для обработки деталей, загружаемых в любой последовательности. Система управления инструментальным обеспечением совместно с системой управления транспортом деталей позволяют свести к минимуму подготовительно-заключительное время обработки на станках, так как параллельно с обработкой детали, находящейся на столе станка, происходит подготовка необходимого инструмента для детали, установленной на входной позиции этого станка. Время, необходимое для перехода с обработки одной детали на другую, составляет 1—2 мин и затрачивается лишь на автоматическое снятие обработанной детали и на установку новой заготовки на стол станка. Автоматизированный участок АЛП-3-2, состоящий из восьми станков и обеспечивающий работу в три смены, стал логическим продолжением предыдущей разработки. На участке обрабатывались корпусные детали, заготовки для которых получали из алюминиевых или магниевых сплавов литьем или штамповкой. В состав участка входят: четыре многооперационных пятикоординатных станка с ЧПУ, три многооперационных шестикоординатных станка с ЧПУ и один пятикоординатный станок с ЧПУ для глубокого сверления; АТСС на 160 палет-спутников; система инструментального обеспечения на 1200 инструментов. Станки оснащены инструментальными магазинами на 160 инструментов. В состав ГПС входит отделение наладки инструментов, склад заготовок с накопителем и отделением комплектации, отделение промывки деталей и слесарное отделение. Система программного управления позволяет выполнять на участке АЛП-3-2 все функции, аналогичные АЛП-3-1. Пропускная способность в 4 раза выше (по числу станков), чем у АЛП-3-1. Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) типа АСК, предназначенный для обработки корпусных деталей, состоит из нескольких ГПМ, объединенных общей автоматизированной системой управления; при этом технологический маршрут обработки деталей предусматривает изменение последовательности использования оборудования. Управляющий вычислительный комплекс (УВК) и производственный комплекс (подсистемы обработки и потока деталей и инструментов, вспомогательная подсистема) связаны между собой через ЭВМ (например, при прямом управлении станками в режиме ЭВМ — УЧПУ) или посредством соответствующей документации (например, при планировании и учете). Планировка ГАУ типа АСК приведена на рис. 11.3. Для обработки (с четырех сторон за одну установку) корпусных деталей применяют сверлильно-фрезерно-расточные станки 1 с ЧПУ, оснащенные устройствами автоматической смены инструмента и устройствами автоматической смены ПС с закрепленными на них деталями. Станки связаны между собой транспортной системой 10. Рис. 11.3. Гибкий автоматизированный участок типа АСК: 1 — сверлильно-фрезерно-расточные многоцелевые станки; 2 — специальный станок для обработки базовых поверхностей корпусных деталей; 3, 4 — станки для доделочных операций; 5 — координатно-разметочная машина; 6 — моечная машина; 7 — отделение для хранения станочных палет, элементов переналаживаемой оснастки и сборки приспособлений; 8 — отделение для хранения, сборки и настройки инструментов; 9 — контрольно-измерительная машина; 10 — транспортная система Внимание! Авторские права на книгу "Применение промышленных роботов. Учебное пособие" (Козырев Ю.Г.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
