Автоматизация производства

2. Компоновочная и  комплектно-структурная схемы гибких  автоматизированных участков

Автоматизированные участки могут  быть отнесены к гибким автоматизированным производствам по следующим признакам: применение станков с числовым программным  управлением; осуществление грузопотоков посредством адресной транспортно-накопительной системы со свободным ритмом; обеспечение технологической подготовки производства участка автоматизированными станками, реализуемыми с помощью ЭВМ; внедрение оперативно-производственного планирования от ЭВМ.

Основные особенности автоматизированных участков рассмотрим на примере автоматизированного  участка, который предназначен для  механической обработки деталей  типа тел вращения средних размеров. На участке могут быть также обработаны детали плоской формы и мелкие корпуса в пределах технологических возможностей сверлильно-фрезерных станков, входящих в состав участка.

В состав участка входят токарные полуавтоматы с ЧПУ, сверлильно-фрезерные  станки, многооперационные станки, образующие станочную систему. В состав станочных секций, образующих станочную систему, входят станки одной модели, что позволяет облегчить их обслуживание и ремонт. Общее число станков на участке 8, 12 или 16.

Структурная схема ГПС определяется типом обрабатываемых деталей, технологическим процессом их изготовления. В зависимости от типа изделий ГПС могут быть предназначены обработки корпусных деталей (около 70 % всех ГПС), деталей типа тел вращения (около 30 %) и смешанного типа (небольшое количество).

Рисунок 1 – Структурно-компоновочная схема ГПС механообработки: 1 — приспособления — спутники, 2 — инструментальные магазины, 3 — робот-штабелер, 4 — заготовки и детали, 5 — монтажный стол, 6 — накопители с автоматической загрузкой, 7 — обрабатывающее оборудование, 8, 9 — самоходные транспортные тележки-робокары,10 — измерительная машина, 11 — пункт оперативного накопления, 12— ЭВМ, 13 — пульт оператора, 14 — отделение заточки инструмента,15 — отделение комплектации и настройки инструмента, 16 — отделение сборки приспособлений-спутников, 17 — отделение комплектации магазинов

Технологическое назначение ГПС существенно  влияет на выбор структурной схемы  участка. Например, корпусные детали обрабатываются обычно в приспособлениях-спутниках, а тела вращения нет; длительность обработки корпусных деталей существенно больше, чем тел вращения, поэтому различны внутриучастковые запасы заготовок и устройства для их хранения; для обработки корпусных деталей нужна более широкая номенклатура режущего инструмента и технологической оснастки, чем при обработке тел вращения, и т.д.

Типовые компоновочные схемы ГПС

ГАУ 1-го уровня автоматизации для  изготовления промышленных роботов, показан на рис. 2. Цех состоит из участков станков, собранных по группам: многоцелевых с накопителем 1 спутников, токарных 10, сверлильных 2 и других, оснащенных промышленными роботами. Предусмотрен участок уникального оборудования и участок сборки промышленных роботов. Транспортная система, связывающая участки станков со складом мелких и средних заготовок 8 и складом крупных заготовок 9, выполнена на базе робокаров 7, перемещающихся по заданной траектории, обеспеченной прокладкой низкочастотного кабеля в полу. Транспортная система включает в себя три основных робокара и один запасной. От автоматизированного склада робокар с грузом может быть по заданию ЭВМ (на рисунке не показана) направлен по любому из рабочих маршрутов. Вдоль указанных маршрутов расположены позиции 3 выгрузки поддонов с грузом, поступающим со склада, и погрузки поддонов с грузом, возвращающимся с производственных участков в склад. Здесь же располагаются видеотерминалы Т для связи операторов участка со складом.

Рис. 2 - План гибкого автоматизированного участка 1-го уровня автоматизации

Возврат робокара на склад  с рабочих маршрутов осуществляется по маршруту 4, свободному от позиций  выгрузки-погрузки. Перемещение робокара осуществляется в одном направлении, без реверсирования. Робокары. возвращающиеся по маршруту 4, а также от позиций  у автоматизированных складов, могут быть направлены по маршруту 5 для подзарядки у станции зарядки 6. Предусмотрен также резервный маршрут для расположения излишних в данный момент робокаров. Оперативные накопители поддонов и приемные позиции поддонов у станков и автоматизированных складов выполнены в виде роликовых конвейеров. Автоматизированная транспортно-складская система осуществляет складирование, комплектование и доставку по запросу операторов в производственные участки заготовок, режущего и мерительного инструмента, оснастки и технической документации в поддонах после выполнения предыдущего задания. Переналадку станков для выполнения нового задания (изготовления партии новых изделий), включая смену приспособления, инструмента, подачу и закрепление очередной заготовки и ее выгрузку со станка в тару, осуществляет оператор также, как в автономно эксплуатируемых ГПМ.

ГАУ ГПК-1 2-го уровня автоматизации  показан на рис. 3. Разработанный в НИАТ ГАУ предназначен для изготовления корпусных и кольцевых деталей диаметром до 800 мм и высотой до 800 мм. АТСС ГТК-1 транспортирует детали массой (со спутником) до 1000 кг, число ячеек оперативного накопителя спутников 10. ГАУ ГПК-1 характеризуют:

а) широкие технологические  возможности, обеспечивающие обработку  с высокой точностью (± 0,01 мм при позиционировании) корпусов как прямоугольной, так и сложной пространственной формы на четырех и пяти координатных ГПМ, входящих в состав ГПК-1, оснащенных современной системой ЧПУ типа CNC (со встроенной микро-ЭВМ), автоматической сменой инструмента (из магазина емкостью в 30 инструментов на каждый шпиндель), устройством контроля размера фактической поверхности;

б) высокая производительность обработки благодаря возможности  реализации высоких режимов резания (частоты вращения шпинделя в диапазоне 20-6000 об./мин и подачи до 10 м/мин), одновременной обработки несколькими инструментами от двух или трех шпинделей;

в) эффективность использования  в серийном производстве в результате быстрой переналадки технологического оборудования на изготовление другой детали за счет автоматического ввода в ГПМ новой программы из центральной ЭВМ и автоматической загрузки-выгрузки в ГПМ новой заготовки на спутниках унифицированной конструкции АТСС с робокаром со скоростью перемещения 60 м/мин;

г) высвобождение свыше шести человек производственных рабочих при двухсменной работе за счет перехода на режим автоматической работы всего оборудования ГАУ от центральной ЭВМ, обеспечения автоматического контроля обработки непосредственно на станке от высокоточных датчиков контакта;

д) легкая адаптация к  производственным условиям конкретного  оборудования с применением метода агрегатирования и модульной  конструкции.

Рис. 3 - Гибкий автоматизированный участок мод. ГПК-1 2-го уровня автоматизации: 1 - технологические модули (4 шт.); 2 - моечная камера для очистки деталей от стружки 3, 4 - склад заготовок и обработанных деталей; 5, 6, 7,8- манипуляторы; 9 — монтажный стол загрузки-выгрузки заготовок, деталей и комплектов на приспособления-спутники. 10 - стол подготовки и наладки инструментов; 11 - спутники; 12 - операционный накопитель; 13 — стол оперативного контроля деталей; 14 - агрегаты загрузки спутников (6 шт); 15 - автоматическая рельсовая транспортная тележка; 16 - управляющий вычислительный комплекс