Роботизовані технологічні комплекси (РТК) у гнучкої автоматизації виробництва
Призначення і класифікація РТК. Місце РТК в гнучкої автоматизації виробництва
Головна ідея роботизованого технологічного комплексу полягає в тому, що промисловий робот повинен використовуватися в поєднанні з певним технологічним обладнанням, як, наприклад, прес, металорізальний верстат, зварювальна установка, установка для нанесення покриттів і т.д., і призначений для виконання однієї або кількох конкретних технологічних операцій.
Застосування промислових роботів можна підрозділити на виконання роботами безпосередньо основних технологічних операцій, і виконання допоміжних операцій з обслуговування основного технологічного устаткування. До перших належить автоматичне виконання роботами процесів зварювання, складання, фарбування, нанесення покриттів, пайки, проведення контрольних операцій, упаковки, транспортування і складування. До другої категорії відноситься автоматизація з допомогою роботів процесів механічної обробки (обслуговування різних металорізальних верстатів, шліфувальних та протяжних верстатів), пресів холодної та гарячої штампування, ковальського та ливарного устаткування, установок для термообробки, а також завантаження-розвантаження напівавтоматів дугового зварювання та контактних зварювальних машин , при автоматизації операцій складання.
За ГОСТ 26228-85 "Системи виробничі гнучкі. Терміни та визначення":
Роботизований технологічний комплекс (РТК) - сукупність одиниці технологічного устаткування, промислового робота і засобів оснащення, автономно функціонуюча і здійснює багаторазові цикли.
Примітки.
1. РТК, призначені для роботи у ДПС, повинні мати автоматизовану переналагодження і можливість вбудовуватися в систему.
2. В якості технологічного обладнання може бути використаний промисловий робот.
3. Засобами оснащення РТК можуть бути: пристрої накопичення, орієнтації, поштучної видачі об'єктів виробництва та інші пристрої, що забезпечують функціонування РТК ".
При цьому мається на увазі одна одиниця технологічного устаткування і один промисловий робот.
Якщо кількість промислових роботів і одиниць технологічного обладнання більше, то тоді це буде роботизований технологічний ділянку (РТУ) (ГОСТ 26228-85) - сукупність роботизованих технологічних комплексів, пов'язаних між собою транспортними засобами і системою управління, чи декілька одиниць технологічного обладнання, що обслуговуються одним або кількома промисловими роботами, в якій передбачена можливість зміни послідовності використання технологічного устаткування.
Роботизована технологічна лінія являє собою сукупність РТК, пов'язаних між собою транспортними засобами і системою управління, або декількох одиниць технологічного обладнання, що обслуговуються одним або кількома ПР для виконання операцій в прийнятої технологічної послідовності.
Таким чином, до складу роботизованого технологічного комплексу входять:
1) технологічне обладнання;
2) промисловий робот;
3) допоміжне, транспортне устаткування.
Розглянемо проблему гнучкої автоматизації виробництва з метою встановити місце, яке займають у ній роботизовані технологічні комплекси.
ГПС (за ГОСТ 26228-85) являє собою сукупність у різних поєднаннях технологічного обладнання з ЧПУ, роботизованих технологічних комплексів (РТК), гнучких виробничих модулів (ГВМ), ПР та інших механізмів, що розробляються і функціонують в автоматичному режимі протягом заданого інтервалу часу, володіють властивістю автоматизованої переналагодження при виробництві виробів довільної номенклатури у встановлених межах їх характеристик. відносна автономність виробничих одиниць - ГПМ, забезпечується координацією як єдине ціле багаторівневою системою керування, що забезпечує зміну програми функціонування підсистем ДПС і тим самим - швидке перенастроювання технології виготовлення при зміні об'єктів виробництва.
За організаційною структурою розрізняють такі види ДПС: гнучкі автоматизовані лінії (ГАЛ), гнучкі автоматизовані цеху (ГАЦ), гнучкі автоматизовані ділянки (ГАУ).
ГАЛ - ГПС, в якій технологічне устаткування розташоване у прийнятій послідовності технологічних операцій.
ГАУ - ГПС, функціонуюча технологічного маршруту, в якому передбачені можливість зміни послідовності використання технологічного устаткування.
ГАЦ - ГПС, що є у різних поєднаннях сукупність гнучких автоматизованих і роботизованих технологічних ліній і ділянок для виготовлення виробів заданої номенклатури.
Система забезпечення функціонування ДПС (Рис.1) визначається як сукупність взаємопов'язаних автоматизованих систем, які забезпечують проектування виробів, технологічну підготовку їх виробництва, управління ДПС за допомогою ЕОМ та автоматичне переміщення предметів виробництва та технологічної оснастки.
ДПС складається з низки основних автоматизованих підсистем: технологічної, транспортної, складуються, контролю та управління.
Автоматизована технологічна підсистема ДПС. До складу технологічної підсистеми ДПС входить безлічі ГПМ спільно з необхідними засобами технологічного оснащення, призначених для виконання основних технологічних операцій виробництва ЕА.
Автоматизована транспортно-складська система (АТСС) - підсистема взаємозв'язаних автоматизованих транспортних і складських пристроїв для укладання, зберігання, тимчасового накопичення, розвантаження та доставки предметів праці, технологічного оснащення.
Автоматизована підсистема управління ТП (АСУ ТП) складається із засобів обчислювальної техніки - керуючих ЗВМ, пов'язаних в єдиний комплекс за допомогою інтерфейсних пристроїв та ліній передачі даних, і програмного забезпечення. Призначена для управління окремими одиницями автоматизованого обладнання всіх підсистем і системи в цілому; базується на використанні обладнання з ЧПУ, ГПМ. Програмне управління ГПМ грунтується на застосуванні програми, що визначає порядок дій з метою отримання необхідного результату.
Система управління охоплює всі рівні ієрархії ДПС; нижній рівень управління - ГПМ і обслуговуючі їх АСС, АТС і САК; середній рівень управління - ГАЛ і ГАУ та обслуговуючі їх АСС, АТС і САК; вищий рівень управління - ГАЦ, тобто управління виробничими одиницями (лініями і ділянками) відповідно до заданим планом виробництва виробів.
Підсистема контролю ДПС вирішує завдання:
отримання та передачі інформації про властивості, технічний стан і просторове розташування контрольованих об'єктів, а також про стан технологічного середовища;
порівняння фактичних параметрів із заданими;
передачі інформації про розузгодження для прийняття на різних рівнях ДПС;
отримання та подання інформації про виконання функцій;
автоматичної перебудови засобів контролю у межах заданої номенклатури контрольованих об'єктів;
повноти та достовірності контролю.
Автоматизована система інструментального забезпечення (АСИО) - система взаємопов'язаних елементів, що включає ділянки підготовки інструменту, його транспортування, накопичення, пристрої змін та контролю якості інструменту, що забезпечують підготовку, зберігання, автоматичну установку і заміну інструменту.
Склад і структура ДПС залежить від спеціалізації, технологічних завдань, типів виробів, типу виробництва, частоти зміни продукції. Рис 1.
Для забезпечення функціонування ДПС необхідно:
скомплектувати, підготувати і завантажити в АТСС заготовки, комплектуючі, напівфабрикати, матеріали та інші інгредієнти виробництва;
підготувати, налаштувати і ввести в АТСС і ГПМ пристосування та інструменти; підготувати і ввести в бібліотеку програм АСУТП, АСТПП і АСУП необхідні програми управління гнучкої виробничої системи (ДПС);
автоматизованої системи випробувань (АСД);
системи матеріально-технічного забезпечення (СМТО);
автоматизованої системи управління (АСУ) ІПС.
Малюнок 1 - Організаційні рівні складності ДПС
При цьому підсистеми АСУ, АСНИ, САПР і АСТПП, будучи зовнішніми по відношенню до ДПС, реалізують інформаційне забезпечення на вході ДПС із відповідних баз даних (БД). Так АСУ забезпечує планування завантаження ГПС по номенклатурі і якості виробів, призначених до випуску в певні періоди часу, і планування підготовки виробництва для ГПС; АСНИ і САПР - автоматизоване проектування ЕА з випуском технічної та програмної (ПД) документації; АСТПП - автоматизовані розробки технологічної документації , проектування засобів технологічного оснащення і випуск конструкторської документації на оснащення, розробку керуючих перфострічок для ГПМ, ДПС; АСІ - автоматизоване випробування виробів.
ІПС дозволяють забезпечити повністю автоматизований процес проектування і виробництва виробів ЕА і покласти на людину функції контролю.
Основні схеми взаємодії промислових роботів з основним і допоміжним обладнанням
Одиничне обслуговування обладнання забезпечується автономним або вбудованим в обладнання ПР. Мінімальні завдання, які вирішуються таким РТК, складаються в автоматизації операцій обробки деталі, її встановлення-зняття, базування та фіксації в робочій зоні, а також у забезпеченні зв'язку з транспортними та інформаційними потоками основного виробництва. Різновидом цієї схеми є обслуговування кількома роботами групи машин, число яких менше числа ПР, яка має місце в РТК з машинами лиття під тиском, при обслуговуванні лістоштамповочних пресів і обладнання інших типів (наприклад, у верстатних центрах, де один ПР здійснює установку - зняття деталі, а інший - зміну інструменту та спорядження інструментального магазину верстата). При цьому до складу РТК крім ПР можуть входити автооператора різного призначення (наприклад, в РТК з машинами лиття під тиском).
а
б
в
а - Вбудовування робота в устаткування;
б - Розташування робота у основного технологічного обладнання;
в - Обслуговування кількома роботами групи машин, число яких менше числа ПР.
Групове обслуговування обладнання при його лінійному, лінійно-паралельному або круговому розташуванні може здійснюватися одним ПР, що забезпечує крім операцій, названих ваше, ще й межстаночное транспортування деталей.
При цьому за допомогою ПР вирішуються також завдання диспетчирування роботи обладнання, що входить до складу РТК, елементів транспортних систем і додаткових механізмів. Різновидом зазначеної схеми є обслуговування кількома ПР групи верстатів, число яких перевищує число роботів.
При цьому можна не тільки забезпечити обробку деталей з різною послідовністю операцій, але й скоротити простої основного технологічного обладнання, пов'язані з багатоверстатні обслуговуванням, виконуваних ПР.
а
б
в
г
а - Обслуговування кількома роботами групи машин, число яких перевищує число ПР. Обробка деталей з постійною послідовністю операцій
б - Можливість зміни послідовності обробки та пропуску операцій
в - Обслуговування одним ПР групи машин. Кругове розташування устаткування (до п'яти одиниць, не більше)
г - Лінійне розташування устаткування (кількість регламентується коефіцієнтом використання устаткування на робота)
У залежності від серійності виробництва, в якому використовується РТК з груповим обслуговуванням устаткування, для такого комплексу можуть бути застосовані різні організаційні форми завантаження основного технологічного устаткування від незалежної роботи кожного верстата, до перетворення РТК в потокову лінію.
Однак для забезпечення необхідної гнучкості виробництва в РТК з груповим обслуговуванням ПР необхідно передбачати створення міжопераційних заділів, забезпечення можливості пропуску окремих операцій на деяких типах деталей, зміни порядку обробки і т.п.
За допомогою ПР повинна вирішуватися і завдання незалежної доставки деталей до верстатів і їх межстаночного транспортування.
Індивідуальне виконання основних технологічних операцій, таких як зварювання, фарбування, зборка і т.п., здійснюється технологічних або універсальним ПР, на базі якого організовується РТК, що включає різного роду допоміжні, транспортні, орієнтують пристрої та механізми, робота яких контролюється системою програмного управління робота .
а
б
Виконання одним роботом закінченою технологічної операції (переходу). а - Перенесення та обробку деталей здійснює робот за рахунок зміни захоплень та інструменту на позиції 6; б - Транспортування деталі здійснюється конвеєром, керованим СПУ робота
Групове використання ПР для виконання основних технологічних операцій на увазі застосування роботів різних типів (допоміжних, технологічних та універсальних), пов'язаних в єдиний комплекс, що забезпечує закінчений технологічний процес.
а
б
Виконання групою роботів заключній технологічної операції (переходу)
а - Група роботів різного технологічного призначення виконує операцію на одній позиції 6;
б - Група роботів одного технологічного призначення виконує закінчену операцію.
Примітка. На схемах позначено: 1 - ПР; 2 - конвеєр; 3 - основне технологічне обладнання; 4 - магазин з заготовками, деталями або інструментом, 5 - допоміжні пристрої, що розширюють функції робота (пристрої контролю, вимірювання, і т.п.); 6 - допоміжні пристрої орієнтації або фіксації деталей.
Список літератури
Роботизовані технологічні комплекси / Г.І. Костюк, О.О. Баранов, І.Г. Левченко, В.А. Фадєєв - Учеб. Посібник. - Харків. Нац. аерокосмічний університет "ХАІ", 2003. - 214с.
Н.П. Меткина, М.С. Лапін, С.А. Клейменов, В.М. Крітській. Гнучкі виробничі системи. - М.: Видавництво стандартів, 1989. - 309с.
Гнучкі виробничі комплекси / під. ред. П.М. Белянина. - М.: Машинобудування, 1984. - 384с.
Гнучке автоматичне виробництво / під. ред. С.А. Майорова. - М.: Машинобудування, 1985. - 456с.
Іванов О.О. ДПС у приладобудуванні. - М.: Машинобудування, 1988. - 282с.
Управління робототехнічними системами та гнучкими автоматизованими виробництвами / під. ред. Н.М. Макарова, - М.: Радіо і зв'язок, 1981, ч.3 - 156с.
Широков А.Г. Склади у ДПС. - М.: Машинобудування, 1988. - 216с.