Учебное пособие 800427

ГПМ 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.