Современные гибкие производственные системы

Гибкие производственные системы представляют собой сово­купность технологического оборудования и систем обеспечения его работы в автоматическом режиме при изготовлении изделий изменяющейся номенклатуры. Развитие ГПС происходит в направ­лении к безлюдной технологии, обеспечивающей работу обору­дования в течение заданного времени без участия оператора. Для каждого изделия при заданных требованиях к количеству и качеству продукции могут быть разработаны различные варианты ГПС, отличающиеся методами и маршрутами обработки, конт­роля и сборки, степенью дифференциации и концентрации опе­раций технологического процесса, типами транспортно-загрузоч­ных систем, числом обслуживающих транспортных средств (ОТС), характером межагрегатных и межучастковых связей, конструктив­ными решениями основных и вспомогательных механизмов и ус­тройств, принципами построения системы управления. Технический уровень и эффективность ГПС определяется такими показателями, как качество изделий, производительность ГПС и ее надежность, структура потоков компонентов, поступающих на ее вход. Именно с учетом этих критериев должны решаться такиезадачи, как выбор типа и количества технологического оборудо­вания, межоперационных накопителей, их вместимости и мест их расположения, числа обслуживающих операторов, структуры и параметров транспортно-складской системы и т. п.

Гибкие производственные системъг могут быть построены из взаимозаменяемых, из взаимодополняющих ячеек или же смешан­ным образом.

На рис. 4.1 показана схема гибкой системы из двух однотипных взаимозаменяемых обрабатывающих центров (ОЦ). Обрабатыва­ющие центры обслуживаются двумя транспортными тележками (робокарами), поддерживающими движение материальных пото­ков (деталей, заготовок, инструментов). Обычным является управ­ление в автоматизированном режиме. Если допускаются ручные операции, то оператору должна бъгть предоставлена определен­ная свобода действий. Управление совместной работой ОЦ и транс­портной системой осуществляется от центральной ЭВМ.

В общем случае управлением робокарами осуществляется от центральной ЭВМ через промежуточное устройство или же от локальной системы управления (ЛСУ). Передача команд на робо­кары может осуществляться только на остановках, которые делят трассы движения на зонъг. ЭВМ разрешает пребывание в конкрет­ной зоне только одного робокара. Максимальная скоростъ движе­ния может доститать 1 м/с.

Верхняя часть робокара для выполнения операций перегрузки, разгрузки и загрузки может подниматься и опускаться с помо­щью тидропривода. При отказе или отключении управления от ЭВМ робокар может управляться ЛСУ.

Существуют различные варианты робокаров, используемых в качестве транспортных средств в ГПС. Наиболее распространен вариант, котда робокар перемещается вдолъ трека (маршрута, трас­сы) или иной конструкции, уложенной в полу или на его поверх­ности. Один из вариантов трассирования заключается в том, что на поверхность пола наносят трек в виде полосы (флюоресцент­ной, светоотражающей, белой с черной окантовкой), а маршру­тослежение осуществляется оптоэлектронными методами. Недо­статком является необходимость следить за чистотой полосы. По- , этому более распространенным является трассирование робока­ров индуктивным проводником, уложенным в канавке на неболь- ~ шой глубине (порядка 20 мм). Известны и другие интересные ре-;; шения - с применением, например, телевизионного навигаци- , онного оборудования для свободного перемещения в простран- ~ стве под управлением ЭВМ. `

Источником снабжения робокаров материальными потоками ~ является автоматизированный склад со штабелерами, осуществ­ляющими адресуемый доступ к любой ячейке склада. Складi сам по себе является достаточно сложным объектом управления. ~

В качестве его системы управления используют программируемые контроллеры, ЭВМ или же специализированные устройства. Наиболее распространенные робокары с индуктивным марш­руrослежением имеют следующие характеристики: грузоподъем­ность - 500 кг; скорость перемещения - 70 м/мин; ускорения при разгоне и торможении соответственно - 0,5 и 0,7 м/c^Z; уско­рение при аварийном торможении 2,5 м/с²; величина подъема па­леты - 130 мм; точность остановки робокара - 30 мм; время цикла перегрузки - 3 с; радиус поворота на максимальной ско­рости - 0,9 м; время работы без подзарядки аккумуляторов - 6 ч; напряжение аккумуляторной батареи - 24 В; мощность каждого из двух приводных двигателей - 600 Вт;. собственная масса робо­кара - 425 кг.

Важным преимуществом робокаров как транспортных средств является отсутствие сколько-нибудь серьезных ограничений на расстановку оборудования, которая может быть осуществлена из соображений наибольшей эффективности по любым критериям. Маршрут робокаров нередко оказывается достаточно сложным, с параллельными ветвями и петлями (рис. 4.2 и 4.3).

Иногда в ГПС применяются все же не робокары, а транспорт­ные средства со свободной адресацией кареток, несущих спутники. Пример компоновки гибкой системы с подобным видом транс­порта показан на рис. 4.4. Управление этой транспортной системой осуществляется от программируемого контроллера или от ЭВМ.

Конструктивная модификация ГПС с линейным транспортом, кареткой свободной адресации и неподвижным общим накопите­лем палет показана на рис. 4.5. К транспортной системе подключа­ют не только различное технологическое, но и вспомогательное оборудование, например моечную станцию.

Используется также конструктивная модификация (ГПС) с портальной системой транспортирования палет и с применением автооператора (рис. 4.6).

Более сложную структуру имеет ГПС в тех случаях, когда наря­ду с транспортным потоком деталвй имеется еще и транспортный поток инструмента. Существует немало способов практической реализации такой структуры. Например, транспортирование дета­лей может осуществляться с помощью каретки свободной адреса­ции, а доставка инструментальных наладок вьпголняется рельсо­вой тележкой, на которой смонтирован робот, иrрающий роль приемопередающего механизма (рис. 4.7).

На рис. 4.8 показано портальное трехкоординатное устройство для перегрузки инструментов из внешнего инструментального магазина в инструментальные магазины станков. Поток деталей между рабочими ячейками и центральным накопителем палет организован с помощью каретки свободной адресации. Наличие двух потоков усложняет структуру ГПС, но независимость этих

потоков позволяет осуществлять огrгимальное управление для каж­~~ого из них по отдельности.

Известны структурные решения с совмещением транспортных v готоков деталей и инструментов. Например, робокар может достав­лять к станкам и палеты с деталями, и инструментальные наладки (как показано на рис. 4.9). В таких структурах экономия транспор­гных средств может привести, однако, к задержкам в обслужива­оии станков и к усложнению управления.

Структурный анализ позволяет установить совокупность повто­ряющихся объектов в ГПС. К числу объектов, требующих как ав­гономного управления, так и централизованной координации, nрежде всего относятся ОЦ, а также накопители, транспортные средства, склады.

Конструктивные особенности объектов должны быть ориенти- ~ рованы на взаимную интеграцию без доработок и переделок. В этом случае множественность указанных объектов составит семейство совместимых компонентов, способных порождать многочислен­ные варианты ГПС в соответствие с конкретным техническим за-:: данием на их разработку.

Структуры гибкого многономенклатурного производства харак- , теризуются составом или номенклатурой основного технологиче- `;; ского оборудования и его количеством, которое зависит от про-;~; граммы выпуска и производительности, определяющих производ- R ственные связи между отдельными станками, ветвление и соедине- ~` ние потоков обрабатьп3аемьи деталей. Гибкое многономенклатурное-у производство является одной из разновидностей ГПС. Оно характе- ,', ризуется движением деталей по произвольному маршруту с воз- ! можностью его прерывания, не требует обязательного выравнива-;' ния значений времени пребывания детали на различных операциях технологическото маршрута и числа операций технологического маршрута для деталей разных наименований. Маршрут движения у деталей и последовательность подачи их на обработку никак не свя- : заны с компоновкой оборудования и определяются планом работьt" комплекса и расписанием загрузки единиц оборудования. ;

При формировании структуры такого производства учитыва- ,'; ются порядок следований операций и их длительность. Разработку ~ ГПС обычно осуществляют исходя из следующих условий:

• задано ли множество реализуемых производственных функ- ; ЦИЙ;

• заданы ли взаимосвязи между производственными функциями; 'i • заданы или же поддежат выбору элементы технических средств , комплекса управления;

• учитывается или нет расположение элементов производствен- - ной системы;

• указаны или нет связи между элементами производственной; системы;

• имеется или отсутствует возможность выполнения одной и тоЙ ;' же задачи несколькими различными элементами. Классификация операций производственных структур произ­водится двояким образом.

1. По принципу назначения выделяются следующие операции: • подготовка полных исходных данных по управлению складом ; заготовок;

• подготовка данных по маршруту транспортирования заго­товок;

• управление складом инструментов;

• управление транспортировкой грузоединиц;

• управление оборудованием технологического процесса; • управление складом готовых изделий.

2. По принципу реализации производственного процесса раз-~ личают операции:

• динамическое и статическое ведение состояния склада мате-^, риалов;

• динамическое и статическое ведение состояния склада инст­рументов;

• осуществление транспортирования грузоединиц;

• составление полного отчета по состоянию технологическогсж оборудования;

• отправка на склад готовых изделий.

Эффективность и производительность осиовного оборудован многономенклатурного производства непосредственно зависят о, уровня его использования и загрузки.

Обеспечение загрузки оборудования в многономенклатурно производстве с учетом различной длительности производствен ных циклов на смежных технологических позициях является од­ной из центральных теоретических и практических проблем, с~ которыми приходится сталкиваться как при проектировании, та - и при эксплуатации ГПС. ,

Загрузка оборудования ГПС в многономенклатурном производ-' стве определяется планом. Различают объемные и календарнь~ планы (расписания).

Первые устанавливают укрупненные балансы технологическо~ го времени по видам операций и фондов времени работы обору~е дования; вторые доводят объемные планы до регламентации вре=. менных технологических последовательностей выполнения рабо7С на рабочих местах.

При проектировании ГПС многономенклатурного производ-' ства выбор производственных (и технологических) структур осу~ ществляется только на основании объемных планов.

Расписание работы оборудования многономенклатурной ГПС~ создается в процессе эксплуатации с учетом реальной производ-~ ственной ситуации.

It~бкие автоматизированиые системы. По организационной струк туре ГПС разделяются на следующие виды:

• гибкая автоматическая линия (ГАЛ) - гибкая производствен+ ная система, в которой технологическое оборудование располам,' гается в принятой последовательности технологических операцийr

• роботизированная технологическая линия (РТЛ) - сово"' купность роботизированных технологических комплексов, связан~ ных между собой транспортными средствами и системой упра :' ления, или нескольких единиц оборудования, обслуживаемы одним или несколькими промышленными роботами для выпол ' нения операций в принятой технологической последовательности

• гибкий автоматизированный участок (ГАУ) - гибкая произ.-, водственная система, функционирующая по технологическом'~

маршруту в соответствии с расписанием загрузки оборудования, в котором предусмотрена возможность изменения последователь­ности использования технологического оборудования;

• роботизированный технологический участок (РТУ) - сово­купность единиц технологического оборудования, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования,обслуживае­мых одним или несколькими промышленными роботами, в кото­рой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

• гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) - гибкая производ­ственная система, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков и роботизирован­ных технологических участков, что обеспечивает возможность из­готовления изделий заданной номенклатуры.

Основным элементом технологического оборудования, из ко­торот строятся различные ГПС, являются роботизированные тех­нологические комплексы (РТК) и гибкие производственные мо­дули (ГПМ).

РТК - это совокупность, образованная единицей технологи­ческого оборудования, промышленным роботом и средствами пристаночного оснащения, автономно функционирующая и со­вершающая многократные технологические цйклы.

ГПМ - это единица технологического оборудования с про­граммным управлением и средствами автоматизации технологи­ческого процесса, автономно функционирующая, осуществляю­щая многократные технологические циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий раз­личной номенклатуры (разумеется, в установленных пределах их типоразмеров и друrих технических характеристик), имеющая воз­можность встраивания в ГПС.

ГПС организуются преимущественно для комплексной обра­ботки, обеспечивающей выпуск полностью обработанных дета­лей. Однако в ряде случаев отсутствует необходимый набор гиб­ких производственных модулей для комплектования ГПС с пол­ным циклом обработки деталей. В таких ситуациях, а также в силу специфических особенностей реализации технологических процессов на тех или иных предприятиях организуются ГПС с вынесением некоторых операций на другие производственные участки. Эти участки по сравнению с указанной ГПС могут иметь и более низкий уровень автоматизации. ГПС для предваритель­ной обработки целесообразно объединять с переналаживаемыми комплексами резки заготовок и размещать в заготовительных цехах и производствах. По своей структуре ГПС разделяются на простые и сложные.

Простая ГПС - это производственная система, предназначен~ ная для выполнения технологического процесса или его закон~ ченной в организационном отношении части. Она состоит из не~

скольких ГПМ, отдельных станков или РТК, объединенных авта~ матизированной транспортно-накопительной системой (ТНС) ил~ транспортно-складской системой (ТСС).

Сложная ГПС - это гибкая производственная система, в со~, став которой входят единицы основного технологического обор ,"' дования (ГПМ, РТК или переналаживаемые станки), вспомог ' тельное оборудование, система обеспечения функционирован производства (СОП) и управляюще-вычислительный компле ` (УВК). В состав сложной ГПС могут входить как простые ГПС, т и отдельные станки, например для подготовки баз и выполнен ' финишных операций; система обеспечения функционирован производства, включающая участки хранения и настройки инс ' румента, сборки приспособлений, мойки деталей, техническог контроля, отделения для переукомплектования, установки и пеn~ реустановки деталей; системы транспортирования и хранения д . талей и инструментов, уборки отходов производства (в том чис ' стружки), подачи масла и эмульсии, а также ремонтные служб,, (в том числе занятые на работах по механике, гидропневмоавто' матике и гидропневмоприводу, электроприводу и электрике п+~ электронике).

Рассмотрим это несколько подробнее.

Создание ГПС является неотьемлемой частью проектированн~ или реконструкции предприятия с учетом принципов групповог~ производства. Всякая ГПС включает в себя два комплекса: произ~ водственный и управляюще-вычислительный. Заметим, что сте~ пень автоматизации и соответственно доля функций управлениs~; возложенных на компьютерную управляюще-вычислительную сиf~ стему, может быть различной. Однако все необходимые для да~~ ной производственной системы функции управления должн~ выполняться. Часть этих функций выполняется компьютерны~ комплексом, а часть - управляющим персоналом. Таким обр~ зом, система управления ГПС в общем случае представляет собо~ человекомашинный комплекс. у

Производственный комплекс включает в себя собственно прст~ изводственную систему и систему обеспечения функциониров~~ ния производством (СОП).

В общем случае в систему обеспечения производства входят: :i •автоматизированная транспортная и транспортно-складска~ система (АТСС);

•автоматизированная система инструментального обеспечениа (АСИО);

• система автоматизированного контроля (САК);

• система автоматизированного удаления отходов (АСУО);

• система обеспечения профилактики и ремонта оборудования (СГIР);

• система автоматизированного проектирования, конструктор­ского и технологического (САПР-К и САПР-Т);

• автоматизированная система технологической подготовки производства (АС ТПП);

• автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП);

• автоматизированная система управления гибкой производ­ственной системой (АСУ ГПС) и некоторые другие системы. Состав оборудования для ГПС, а также состав, функции и обо­рудование интегрированной системы обеспечения функциониро­вания производства определяются исходя из конкретной произ­водственной ситуации на том предприятии, где предполагается организовать ГПС, а также из возможностей и экономической эффективности поставок перспективного оборудования (рис. 4.10). При организации гибких автоматизированных участков по струк­турным схемам 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 и 1. 8 система обеспечения фун­кционирования производства оказывается вынесенной за преде­лы участка, а накопители размещаются на площади самого этого участка. '

При организации цеховых ГПС с применением структур в со­ответствии со схемами 1.6 и 1. 7 все системы, как и все техноло­гическое оборудование, размещаются на площадях, отводимых не­посредственно под ГПС. Реализация ГПС по схеме 1.1 рекоменду­ется для одностороннего расположения станков, а по схемам 1.2 и 1.6- ддя двустороннего расположения. Для перемещения и скла­дирования заготовок, деталей, инструмента и приспособлений применяются транспортные роботы, которые позволяют устанав­ливать тару, поддоны и сменные приспособления-спутники (па­леты) на приемные устройства и накопители отдельных станков и в общеучастковые накопители. При организации ГПС по схемам 1.3, 1.4 и 1. 7 транспортные роботы обеспечивают перемещение и накопление деталей на одном уровне высот. Для размещения обо­ротных заделов, инструмента и приспособлений, предназначен­ных для последующей механической обработки, используются механические накопители-подъемники. Подобные схемы могут применяться как для одностороннего, так и для двустороннего расположения станков. Схема 1.5 применяется для таких ГПС, у которых предусматривается организация общего склада-накопи­теля. Для загрузки станков транспортный робот захватывает тару или спутник из стеллажа-накопителя и устанавливает на локаль­ный накопитель или же на пристаночное загрузочно-разгрузоч­ное устройство. При использовании структуры по схеме 1.8 в од­ном транспортном блоке применяется перемещение по двум уров­ням. На верхнем уровне перемецiается устройство циклического

действия, транспортирующее тару, поддоны и спутники к рабо­чим местам. На нижнем уровне осуществляется возврат тары, под­донов и спутников от рабочих мест после каждой технологиче­ской операции. Обычно для вьшолнения операций по возврату используется роликовый приводной конвейер.

Кроме указанных, возможны и иные схемы компоновок ГПС, исдользующие роликовые конвейеры в сочетании с различными поворотными и подъемными устройствами, а такзке с цепенесу-

щими конвейерами. Различные схемы таких устройств приведе­ны на рис. 4.11. Вдоль линейной или замкнутой трассы конвейеров могут разместиться до 25 станков, а также общеучастковые нако­пители. Система обеспечения функционирования производства вынесена за пределы участка.

Наконец, практически применяются ГПС, использующие для межоперационных перемещений напольнь~е рельсовые транспорт­ные устройства, а такхсе безрельсовые устройства без водителей, перемещающиеся по специальным проездам. Количество установ­ленных станков определяется размерами выпуска. Использование подобных схем целесообразно для производственных участков, в которых станки располагаются группами разнообразной конфи­гурации и требуется создание криволинейных трасс для межопе­рационных перемещений, а также в тех случаях, когда различные склады и участки подготовки производства размещаются в отда­лении от технологического оборудования. Транспортные трассы в таких случаях обычно бывают закольцованы.

Различные варианты подобных структур ГПС приведены на рис. 4.12.

Система управления ГПС относится к многоуровневым иерар­хическим системам управления. Для иерархических систем ха­рактерно то, что информационно-управляющее взаимодействие происходит только между расположенными рядом уровнями иерархии управления. Например, третий уровень управления не может передавать управляющие воздействия на первый уровень управления, минуя второй. В случае структур ГПС к нижнему уровню управления относятся устройства числового программ­ного управления отдельными станками, устройства управления краном-штабелером и отдельными устройствами, входящими в транспортно-складскую систему. Средний уровень системы уп­равления ГПС обеспечивает прием плановых заданий от верхне­го уровня системы управления (независимо от того, составля­ются эти пnановые задания с помощью компьютерных систем или же человеком), автоматизацию оперативного управления централизованными службами обеспечения производства, коор­динирует работу систем нижнего уровня. Наконец, на верхнем уровне управления ГПС производится разработка плановьпс и ди­рективных документов (или массивов), определяющих функцио­кирование данной ГПС в течение рассматриваемого временного интервала.

Информационной базой дnя управления ГПС является компь­ютерная модель, отражающая состояние этой ГПС и включающая модель склада-накопителя,транспортно-накопительной системы и пунктов загрузки-выгрузки.

Основные задачи компьютерной техники при управлении ГПС следующие:

• оперативно-календарное планирование производства, вклгqр чая подетальное планирование на месяц, расчет сменно-суточнс~ го задания, расчет подетально-операционного плана на заданны~ период времени, отображение, контроль и коррекция сменнс~ суточных заданий, формирование партий запуска и вьшуска, pat~ чет загрузки оборудования; !'

• технологическая подготовка производства, включая план~t рование и учет комплектования ГПС инструментом, оснасткой:~ управляющими программами на за,данный календарный перио.~ планирование обеспечения ГПС заготовками, разработку кар~ наладок и укомплектовочных карт инструмента, автоматизациэ~ разработки технологических процессов и управляющих програлаi для станков с ЧПУ;

• оперативное управление и ведение отчетности, включая вь~ полнение сменно-суточных заданий, комплектование заказо ~ обеспечение заготовками, запуск деталей в обработку и их дв жение, возникновение брака, поступление и местонахожден " грузоединиц в скпадах-накопителях, работу и простой оборуд вания;

• технико-экономическое планирование и учет, включая уч' ~~ выполнения производственной программы за сутки, смену и ` начала месяца, расчет плана технико-экономических показателв~ ГПС и учет его выполнения;

• информационное взаимодействие, диагностику и непосре,г~_, ственное управление оборудованием ГПС. ;э Структура информационного обмена между функциональн ми подсистемами, входящими в систему управления гибким мн гономенклатурным производством, приведена на рис. 4.13. ;,; 4.3. Гибкие производственные системы с применением промышлеиных роботов

Мировой тенденцией, преобладающей в настоящее время, я ется снижение серийности и масштабов выпуска изделий п расширении их номенклатуры. Этим обеспечивается возможнос ' гибко реагировать на изменения спроса и реально поступающ заказов. Традиционным методом балансировки производства спроса бьшо создание запасов готовой продукции определенн го ассортимента. Однако этот метод в условиях возрастающе разнообразия потребностей покупателей перестает быть удовле~ ворительным. Наличие значительных запасов готовой продукци ,, создаваемых «на всякий случайи, означает омертвление знач ` тельного капитала и выведение его из оборота. Создание так `~ запасов делает предприятие консервативным, и не производи` ся то, что можно продать, а наоборот, продается то, что бьц~ произведено.

Поэтому современной тенденцией является придание произ­водству способности оперативно реагировать на колебания спро­са без создания значительных запасов готовой продукции.

Во всех типах производств над заготов~сой с момента ее по­ступления на склад предприятия и до выдачи готовой детали на сборку (или на выходной склад готовых деталей) выполняется ряд операций на основном технологическом оборудовании, а также производится целый ряд вспомогательных операций. При этом лицо, занимающееся организацией производства и управлением технологическим процессом, не имеет права нарушать техноло­гическую дисциплину, т. е. без согласования с технологом изме­нять последовательность выполнения операций, предусмотренньUс технологическим маршрутом или менять параметры этих опера­ций. В зависимости от сложности и уровня автоматизации произ­водственной системы упомянутые вспомогательные операции вы­полняются либо вручную, либо с помощью различных механиз­мов, либо при том или ином сочетании действий оператора и работы механизмов.

В области крупносерийного и массовото производства с успе­хом применяются гибкие переналаживаемые .пинии (ГПЛ), об­служиваемые роботами. Наиболее часто промышленные роботы применяются здесь для выполнения операций загрузки и выгруз­ки на начальных и конечных позициях линий в целом и на техно­логически и конструктивно законченных участках линий. В этом случае решается задача переналадки линий на обработку часто сменяемой продукции.

Промышленные роботы применяются также для загрузки, раз­грузки и других видов обслуживания агрегатных станков. В этом случае минимальная технологическая ячейка обычно состоит из 2-3 станков и промышленные роботы применяются для уста­новки и снятия деталей, а также ддя их межстаночного проекти­рования.

В мелкосерийном и серийном производствах промышленные роботы используются обычно в сочетании со станками с ЧПУ. Это позволяет автоматизировать групповую обработку мелких се­рий деталей, выполняя следующие операции:

установку и снятие детали на станке; очистку баз станка и детали;

контроль правилъности базирования заготовки на столе, в пат­роне и в центрах;

контроль деталей, прошедших обработку;

смену, установ и контроль режущего инструмента на станке; выборку и раскладку деталей, установленных с соответствую­щей ориентацией в специальной таре (например, в кассетах); установку, складирование и штабелирование деталей или спе­циальной тары;

обслуживание автоматизированных и механизированных скла­дов;

транспортирование деталей или специальной тары (например, кассет или палет) от станка к станку;

внутрицеховое транспортирование;

загрузку и разгрузку различного вида транспортеров; консервацию и упаковку деталей;

выполнение заданной последовательности обслуживания стан­ков в группе.

С помощью промышленных роботов (специальных, специали­зированных и целевых) можно автоматизировать операции по за­грузке и разгрузке деталей, если конструкция этих деталей удов­летворяет следующим требованиям:

детали имеют однородные по форме и расположению поверх­ности для захвата и базирования, позволяющие устанавливать их на станок без дополнительной выверки;

детали имеют ясно выраженные конструктивные и технологи­ческие базы и признаки ориентации, которые позволяют осуще­ствлять их транспортирование и складирование ориентированно либо в специальных тарах, поддонах, кассетах и т. п.;

конструктивно-технологические параметры деталей позволяют применять принципы групповой обработки;

масса деталей находится в пределах 10 ... 500 кг. Детали меньше­го веса можно загружать стандартными устройствами типа вибро­бункеров. Зачастую также ручная загрузка и выгрузка таких не­

больших деталей оказывается более простой и эффективной, чем при использовании промышленных роботов. Для деталей массой более 500 кг необходимо создавать и использовать роботы специ­альной конструкции.

Возможные сочетания промыцшенных роботов различной гру­зоподъемности с отечественными станками различных марок и различных типоразмеров приведены в табл. 4.4.

Выполнение вспомогательных операций для деталей сложных конфигураций, отличающихся формами базовых поверхностей, таких как вилки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т. п., в ус­

ловиях многономенклатурной обработки требует специальных ус­тановочных, фиксирующих и захватных устройств.

Для успешного внедрения роботов в производственные систе­мы вводятся необходимые изменения в конструкцию технологи­ческого и вспомогательного оборудования, разрабатываются вспо­могательные устройства, расширяющие функции промышленных '

роботов, соответствующие транспортные системы, создается оп­тимальная компоновка участка станков, реорганизуются его свя- ' зи с остальным производством. Вносятся также необходимые и `; допустимые изменения в конструкцию деталей, с которыми ра- ' ботает робот.

Станки, ориентированные на работу совместно с промышлен­ным роботом, обладают следующими особенностями:

система управления робота должна быть связана с системой управления станка, чтобы преобразовывать и передавать на ис­полнение различные технологические команды, например зажим или разжим патрона либо центров, включение станка и т.д.;

зажим детали в патроне (для деталей типа фланцев), захват детали поводком (для деталей типа валов), фиксация и зажим детали на рабочем столе станка (для фрезерных и тому подобных станков) осуществляются автоматически. Автоматизируется так­же поджим заготовки к торцу патрона либо задней бабкой, либо специальным устройством для поджима на револьверной головке или на суппорте станка;

автоматизируется перемещение (открывание и закрывание) щитков ограждения рабочей зоны станка;

для расширения технологических возможностей станка токар­ные станки патронного типа в некоторых случаях оснащаются ус­тройствами автоматической фиксации шпинделя в определенном угловом положении;

в станках, предназначенных для работы совместно с роботом, предусматривается особо низкая частота вращения шпинделя, что необходимо для контроля биения заготовки. Такие станки снаб­жаются устройствами для дробления стружки с целью обеспечить отвод стружки из зоньг резания;

доступ в рабочую зону сверху или с тыльной стороны станка является свободным для наблюдения рабочего за работой станка и робота.

Для эффективности применения промышленных роботов в со­ставе производственных систем используется специально создан­ное для этих целей вспомогательное оборудование и оснастка: магазины, спутники, накопители, специализированная тара, на­боры захватов. Уже на стадии разработки технологического про­цесса следует решать вопросы ориентирования деталей, чтобы избежать затрат на поспедующее создание специальных ориенти­рующих устройств. Например, технологический процесс должен быть таким, чтобы на позицию загрузки заготовка приходила ори­ентированной в то положение, которое она должна иметь на пер­вой операции. Для типовых деталей, таких как валы, зубчатые колеса, фланцы, кольца, крышки, планки, рычаги и др., разра­батывается специальная легкопереналаживаемая тара.

Планировка производственного участка во многом определя­ется конструкцией промышленного робота. Например, для ста­ционарного робота с шарнирной рукой станки целесообразно располагать зонами обслуживания друг к другу. Для промышлен­ных роботов применяется круговая компоновка производствен­ного участка. При этом, однако, одним роботом обслуживается

не более четырех станков. При использовании передвижного робота наиболее часто применяется линейно-параллельная планировка. Во всех этих случаях предусматриваются необходимые меры по технике безопасности: ограждение, сигнализация, предельные фотодатчики и т. п. Место оператора должно быть безопасным, обеспечивать удобство наблюдения за работой оборудования и допускать доступ оператора в рабочую зону в периоды, свободные от вьп~олнения операций заrрузки и выгрузки.

На рис. 4.14 показаны схемы загрузки и выгрузки деталей про­мышленными роботами для различных типов станков: с горизон­тальной (а) и вертикальной (б) осью шпинделя.