2888
.pdfГПМ со встроенным роботом и накопителем палет. Плоские палеты размещаются
друг над другом и выдвигаются тактовым механизмом на стол под захват ПР. После
обработки детали вновь устанавливаются на эти же приспособления, и затем накопи-
тель с готовыми изделиями загружается на транспортную тележку. В приведенной
компоновке обеспечивается доступ оператора в зону обработки.
Рис. 1.16. ГПМ со сменой диска инструментального магазина для обработки корпусных деталей:
1 – поворотный накопитель палет на восемь мест; 2 – загрузочное приспособление; 3
– ГПМ; 4 – стационарный магазин на 16 инструментов; 5 – съемный магазин; 6 – магазин – накопитель инструмента на 4 диска.
Рис. 1.17. ГПМ для обработки деталей типа тел вращения:
1 – портальный робот; 2 – автоматизированный накопитель палет типа «Унифлекс»; 3
– палета на вспомогательном столе.
Компоновка сдвоенного токарного ГПМ с автономным поворотным ПР приве-
дена на рис.1.18. Установка заготовок на станки выполняется поочередно, а готовые
детали возвращаются на палету. Особенностью данного ГПМ является наличие инст-
рументального магазина со съемными головками, транспортируемого автоматической
тележкой на наладочную станцию.
Рис. 1.18. Сдвоенный ГПМ для обработки деталей типа тел вращения:
1 – робот; 2 – токарный многоцелевой станок; 3 – система ЧПУ станком и ПР; 4 – конвейер для отвода стружки; 5 – накопитель паллет; 6 – лазерное измерительное устройство; 7 – конвейер паллет с деталями и заготовками; 8 – инструментальный магазин с манипулятором; 9 – автоматизированная тележка для инструментальных палет (на 84 инструмента)
Автоматизированный транспорт ГПС подразделяют на две основные группы:
конвейерного типа (в том числе подвесной) и самоходные тележки (так называемые
трансроботы). Последние разделяются на рельсовые, и безрельсовые. Наибольшую
гибкость транспортных потоков обеспечивают безрельсовые средства, так как они по-
зволяют выполнить разворот на месте, слияние маршрутов, отход от маршрута на за-
данное расстояние (для пропуска встречного транспортера), наращивание числа те-
лежек и т. д.
Самоходные тележки выполняют с различным способом наведения на траекто-
рию движения: индукционным, фотоэлектрическим (инфракрасное излучение), ла-
зерным и навигационным. На борту тележки находятся аккумуляторы питания двига-
телей перемещения и микроЭВМ для управления ими. Аккумулятор обычно можно
заряжать без снятия батарей. Для этого по команде из центра управления робот пере-
мещается на зарядный пункт и автоматически подключается к зарядному устройству.
Задание команды по пункту назначения и содержание маршрута вводится в па-
мять бортовой ЭВМ. Эта информация задается с пульта, расположенного на тележке,
или по каналу связи. В случае радиосвязи команду можно задать в любом месте, на-
хождения тележки на трассе.
При индукционном задании маршрута на корпусе тележки устанавливаются два индуктивных датчика. Датчики воспринимают низкочастотное магнитное поле, воз-
буждаемое током, проходящим по кабелю, лежащему на полу (или под полом). Когда сигналы левого и правого датчиков одинаковы, частоты вращения валов приводов ве-
дущих колес тележки равны. На поворотах трассы возникает разница в величине на-
пряжения, индуцированного в катушках. Это приводит к изменению частоты враще-
ния вала, в результате чего тележка поворачивается в нужную сторону. Такая доста-
точно простая система управления обеспечивает выполнение основных функций пе-
ремещения. При передаче сигналов посредством системы радионаведения передаю-
щую антенну размещают вдоль траекторий движения. На тележке устанавливают приемную антенну. Сигналы обрабатываются бортовой ЭВМ.
Рис. 1.19. Структурная схема основного контура регулирования скорости дистанционного управляемой автоматизированной тележки:
1 – линейное детектирование низкочастотного поля; 2 – сигнал тахогенератора двигателя; 3 – задание плавного пуска; 4 – блок управления приводом рассогласования; 5 – схема операционных усилителей; 6 – усилители рассогласования; 7 – воспринимающая катушка; 8 – привод колес; 9 – тахогенератор.
При фотоэлектрическом методе детектируется световой луч, отражающийся от направляющей ленты, наклеенной на полу. Причем на ленту могут быть нанесены командные метки. Рассмотрим подробнее работу высокоорганизованной тележки с оптическим методом наведения (рис.1.20). На тележке установлены два поворотных диска и два ведущих колеса, соединенные с каждым из двух поворотных дисков. Та-
ким образом, всего используется четыре ведущих колеса. Направление вращения по-
воротных диенов относительно шасси можно менять путем независимого регу-
лирования вращения четырех колес
Для управления тележкой используется бортовая микроЭВМ. В тележках с расширенными функциями может быть применено несколько микропроцессоров. В
трехблочной системе управления тележкой предусмотрены главный процессор, про-
цессор блоков распознавания положения и контроля скорости. Указанные функции могут осуществляться независимо как с точки зрения аппаратных средств, так и с точки зрения программного обеспечения, что позволяет производить параллельную настройку и проверку каждого блока, что существенно облегчает обслуживание. Каж-
дый блок соединен с другими шиной данных.
Функцией главного блока является управление системой связи между роботи-
зированной тележкой и рабочей позицией. Блок принимает команду на перемещение по каналу передачи данный и передает ее в блок управления распознаванием или в блок управления скоростью. Кроме того, блок управления выполняет функции обра-
ботки данных ввода и вывода и информации о неполадках во время перемещения, по-
ступающей от блоков управления распознаванием и скоростью В качестве осветительного устройства для регистрации белой полосы использу-
ется стробоскоп, расположенный в нижней части шасси, что позволяет получить ста-
бильное изображение в процессе движения. На тележке расположен также гироком-
пас для регистрации направления, когда тележка временно сходит с заданной траек-
тории. Например, в некоторых случаях по одному и тому же маршруту перемещается несколько тележек. Если две тележки встречаются на одной траектории, то одна должна сойти с нее и пропустить вторую, а затем снова вернуться па заданную траек-
торию. В этом случае тележка должна перемещаться, не имея информации о маршру-
те. В связи с этим в системе управления тележкой предусмотрена функция считывай и в направления шасси. На направляющей ленте выполняются метки-команды
(рис.1.20, б).
Блок управления распознаванием предназначен для расчета положения тележки путем обработки изображений белой полосы, передаваемой телевизионной камерой, а
также для считывания отметок различных типов, относящихся к информации о марш-
руте перемещения. Стробоскоп, используемый для освещения, в этот период синхро-
низируется с управляющим циклом центрального процессора для повторения вспы-
шек и получения информации, относящейся к изображению, В тех зонах, где нет бе-
лой полосы, этот блок считывает информацию о направлении шасси, поступающую
от гирокомпаса.
Если два колеса, соединенные с поворотным диском, вращаются в противопо-
ложных направлениях относительно друг друга, то направление вращения поворотно-
го диска можно менять без перемещения шасси. Колеса имеют гибкое соединение с
шасси, что обеспечивает надежный контакт с поверхностью пола и гарантирует ус-
тойчивость роботизированной тележки даже при неровностях пола.
а)
б)
Рис. 1.20. Самоходная автоматическая транспортная тележка (а) и варианты кодирования команд (б):
1 – белая полоса на полу цеха; 2 – контрольная отметка на полосе; 3 – ведущее колесо; 4 – поворотный диск; 5 – стробоскоп; 6 – гирокомпас; 7 – телевизионная камера; 8
– шасси; 9 – блок управления; 10 – оптическая система; 11 – команда остановки; 12 – команда замедления; 13 – изменение режима перемещения с прямолинейного на криволинейное.
В более простых конструкциях вместо телевизионной камеры устанавливают
фототранзисторы. Ориентация движения обеспечивается тем, что тележка «видит»
дорожку из ленты с помощью матрицы из 16 фототранзисторов. Осветитель (или
стробоскоп), установленный над матрицей, освещает ленту. Выходной сигнал фото-
транзистора стробируется триггерами Шмитта, и разность сигналов, отраженных от дорожки и пола, преобразуется в двоичный код. Алгоритм обработки сигналов анали-
зирует отраженное излучение с точки зрения двух переходов между каждым из краев ленты и полом.
Блок контроля скорости предназначен для управления перемещением и рулевой функцией роботизированной тележки. В него поступают команды на перемещение от главного блока управления и информация о позиционировании от блока управления распознаванием. В блоке управления скоростью расчет заданной частоты вращения четырех колес производится с учетом высокой скорости рулевого управления, а ре-
зультат передается в блок управления приводом. Применяют двигатели постоянного тока, по одному на каждое из четырех колес. Блок управления обеспечивает выбор требуемой частоты вращения.
Алгоритм обеспечения следования по трассе включает в себя следующие функ-
ции: управление частотой вращения всех четырех колес, регулирование направления вращения дисков, коррекцию бокового смещения шасси. Алгоритм предусматривает решение несложной системы уравнений с использованием измеряемых параметров.
С обеих сторон тележки расположены устройства связи, обеспечивающие пере-
дачу и прием данных с помощью инфракрасных лазерных светло- и фотодиодов.
Аналогичный блок связи установлен на рабочей позиции, так что эти блоки обеспе-
чивают бесконтактную передачу рабочих инструкций и другой информации после ос-
танова тележки у рабочей позиции. В системе предусмотрена последовательная связь.
Скорость передачи данных составляет 2400 бод.
Роботизированная тележка оснащена загрузочным устройством, выполненным в виде стола, в верхней части которого расположен толкатель. Когда тележка оста-
навливается у рабочей позиции, детали, находящиеся на тележке, выгружаются с по-
мощью толкателя. Для загрузки тележки используется толкатель, установленный на рабочей позиции.
Адрес назначения может также кодироваться штриховыми метками, считывае-
мыми при движении.
Конструкции автоматизированных транспортных средств и программное обес-
печение управления ими совершенствуются; при этом используют разнообразные средства ориентации, передачи и обработки информации.
На основе ГПМ, различной степени сложности транспортных средств, склада заготовок и инструмента разработано значительное число конфигураций ГПС. Если систематизация в отношении средств управления уже определилась, то конструктив-
ные исполнения ГПС весьма разнообразны. Они зависят от вида производства, но-
менклатуры обрабатываемых деталей, уровня автоматизации завода в целом.
Пример компоновки ГПС типа АСК первого поколения для обработки корпус-
ных деталей приведен на рис. 1.21. ГПС имеет простую линейную планировку с пря-
мой трассой. ГПС включает в себя пять фрезерно-сверлильно-расточных ГПМ с инст-
рументальными магазинами, склад заготовок и деталей, склад приспособлений и рельсовый транспорт.
Участок подготовки производства на АСК включает в себя отделение хранения палет и универсально-сборной переналаживаемой оснастки с автоматизированными стеллажами, сборки приспособлений и отделение хранения и настройки инструмен-
тов.
Контрольно-измерительная машина (BE140K) с управлением от ЭВМ предна-
значена для автоматического обмера и регистрации основных геометрических по-
грешностей размеров корпусных деталей с введением коррекции в управляемую про-
грамму.
Для ГПС второго поколения характерна разветвленная трасса транспортной системы, позволяющая создать более компактную планировку, мощные склады палет и инструмента. В такой ГПС (рис.1.22.) автоматизированный склад используют для хранения заготовок, зажимных приспособлений, палет и обработанных деталей неза-
вершенного производства. Передача материалов на склад и со склада на конвейер на-
ладочной станции выполняется автоматизированным краном-штабелером. Конвейер соединяет склад с шестью наладочными станциями, на которых шесть операторов за-
гружают палеты с заготовками в зажимные приспособления для обработки на ГПМ.
Наладочные станции имеют дисплеи, на которых высвечивается графическое изобра-
жение зажимного приспособления и поэтапная процедура наладки. Установленные в зажимные приспособления заготовки возвращаются на склад, где система управления
присваивает им кодовый номер. Это позволяет затем использовать заготовки во
вторую и третью смену в режиме безлюдной технологии. По вызову палета с
заготовками транспортируется со склада с помощью конвейера на одну из двух загру-
зочных позиций. В этих позициях выполняется установка палет на автоматизирован-
ную тележку, которая перемещается к ГПМ. ГПС обслуживают три тележки с ин-
дуктивным управлением.
Рис. 1.21. Комплексно-автоматизированный участок АСК-20 для обработки корпусных деталей:
1 – автоматизированный склад; 2, 3 – станции загрузки-разгрузки деталей; 4 – автоматизированная тележка; 5 – промежуточный накопитель; 6 – модуль на базе станка ИР500ПМФ4; 7 – многоцелевой станок ИР-800ПМФ4; 8 – шкаф электрооборудования; 9
– УЧПУ; 10 – ЭВМ ГПС.
Рис. 1.22. Компоновка ГПС для обработки корпусных деталей станков:
1 – устройство для предварительной настройки инструментов; 2 – накопитель инструментов; 3 – устройство автоматической смены инструментов; 4 – накопитель комплектов инструментов; 5 – склад инструментов; 6 – автоматизированная тележка для
транспортирования комплекта инструментов; 7 – автоматизированная тележка для транспортирования деталей; 8 – ГПМ; 9 – станция очистки; 10 – установка выдачи палет на автоматизированную тележку.
Все десять ГПМ оснащены сменяемыми инструментальными магазинами, на 60
позиций. Система управления инструментом обеспечивает возможность перемещения дисков с комплектом инструментов со склада (на 1000 позиций) к любому из ГПМ. С
учетом инструментов в магазинах станков, общее число их в ГПС составит 1600 шт.
Устройство выбора закодированного инструмента забирает его со склада и передает в буферный накопитель (сменный диск на пять комплектов по три инструмента в каж-
дом).
После комплектования инструментов в буферном накопителе эти комплекты передаются в инструментальный магазин ГПМ на автоматизированных тележкая. Для транспортирования инструментов в системе используются две автоматизированные тележки. Эти тележки обслуживают ГПМ с тыльной стороны, тогда как заготовки по-
даются на станок с передней стороны.
Каждый ГПМ оснащен устройством для автоматической смены комплектов ин-
струментов, которое заменяет комплект с затупившимся инструментом на новый,
транспортируемый автоматизированной тележкой.
Затупившиеся или сломанные инструменты транспортируются в накопителую зону инструментального склада, но не на сам склад. Во время работы в режиме без-
людной технологии в этой зоне скапливаются все затупившиеся и сломанные инстру-
менты, снятые с ГПМ. Соответствующее обслуживание, ремонт, затачивание и на-
стройка инструментов осуществляется оператором в зоне предварительной настройки инструментов. Оператор-инструментальщик затачивает затупившиеся инструменты,
вводит в систему новые и устраняет сломанные. Устройство для предварительной на-
стройки инструментов соединено с системой управления для ввода коррекции длины и диаметра инструментов. Датчик идентифицирует инструмент по штриховому коду,
нанесенному на хвостовик, проверяя, относится ли информация о коррекции длины и радиуса к данному инструменту.
В распоряжении оператора имеется ЭВМ для получения данных об инструмен-
те, а также графический дисплей с клавиатурой для ввода информации о настройке инструмента. Для каждого инструмента в память ЭВМ вводится функциональный и
индивидуальный номер. Функциональный номер присваивается по выполняемой ин-
струментом операции и его номинальному размеру, этот номер имеют инструменты,
выполняющие одинаковые функции.
Индивидуальный номер отражает фактическую длину инструмента после на-
стройки и используется для введения величии коррекции в УП на изменение длины и радиуса инструмента, учета стойкостных параметров.
В ГПМ имеется модуль контроля за состоянием инструмента, который обеспе-
чивает контроль за износом, поломкой и сроком службы инструментов, автоматиче-
скую коррекцию режимов резания. Данные о состоянии производственного оборудо-
вания и информация от системы контроля непрерывно поступают в верхний уровень системы управления по каналу ЛВС.
Одним из важных аспектов обеспечения гибкости и производительности явля-
ется распределение инструментов. Для решения проблем, связанных с системой транспортирования инструментов и сокращением времени, используют статистиче-
ский анализ.
Каждой цепочке технологического процесса или операции обработки предпи-
сывается соответствующий комплект инструментов, необходимых для изготовления детали. На основе анализа определяют оптимальное число комплектов инструментов в данной группе. Эта (кластерная) группа инструментов обеспечивает каждый станок гибкостью для изготовления любой отдельной детали из номенклатуры, предусмот-
ренной анализом.
Станции очистки является составной частью зоны обработки. После заверше-
ния операций обработки на ГПМ автоматизированная тележка перемещает обрабо-
танную деталь на станцию очистки. Детали и палеты подаются на поворотный стол станции и вращаются во время обдувки воздухом; таким образом устраняются при-
липшая стружка и смазочно-охлаждающая жидкость.
В системе используется также централизованная подсистема отвода стружки,
включающая в себя линии пылеотсасывающих устройств с ручным управлением для удаления стружки с рабочих позиций и загрузочно-разгрузочных станций, а также ре-
циркулирующую подсистему сбора стружки со станков и с моечной станции, распо-
ложенной под полом цеха. Отвод стружки осуществляется с помощью цепного кон-
вейера и подъемного бункера.