Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
Вищої професійної освіти
Новгородський державний університет
Ім'я Ярослава Мудрого
Кафедра технології машинобудуванняРеферат
Робототехнологічних комплекси (РТК) та гнучкі виробничі модулі (ГВМ) для різних видів металообробки деталей
з дисципліни:
«Автоматизація виробничих процесів»
Виконала:
Студентка групи 5433
Мишковская І.В.
Перевірив:
Викладач
Никуленко О.В.
Великий Новгород
2008
Зміст
Вступ 3
1 робототехнологічних комплекс (РТК)
1.1 Поняття «робототехнологічних комплекс» 4
1.2 Види робототехнологічних комплексів 4
1.3 багатоверстатні робототехнологічних комплекси 4
1.4 Переваги РТК одностаночного і РТК кругової компонування 4
1.5 Типові схеми компонування РТК для складальних і зварювальних операцій 5
2 Гнучкі виробничі модулі (ГВМ)
2.1 Загальне уявлення про гнучких виробничих модулях 9
2.2 ГПМ на базі токарного верстата з переднім розташуванням робота 9
2.3 ГПМ на базі токарного верстата патронного високої точності 9
2.4 ГПМ на базі токарного верстата 16К20ФЗ 10
2.5 Основні технічні характеристики модуля 16К20ФЗ 10
2.6 ГПМ на базі токарного верстата з фронтальним (переднім) розташуванням робочого органу робота 10
2.7 ГПМ на базі верстата типу «обробний центр» 11
Список літератури 12
Введення
При механічній обробці деталей з допомогою промислових роботів автоматизують:
• установку заготовок у робочу зону верстата і (за потреби) контроль правильності їх базування;
• зняття готових деталей з верстата і розміщення їх у тарі (накопичувач);
• передачу деталей від верстата до верстата;
• кантування деталей (заготовок) в процесі обробки;
• контроль розмірів деталей;
• очищення базових поверхонь деталей та пристроїв;
• зміну інструментів.
Досвід експлуатації промислових роботів показує, що найбільш доцільною формою роботизації в умовах серійного виробництва є створення роботизованих технологічних комплексів (РТК), на базі яких в перспективі можуть бути створені роботизовані ділянки, цехи і заводи.
1 робототехнологічних комплекс
1.1 Поняття «робототехнологічних комплекс»
Робототехнологічних комплекс (РТК) - це автономно діюча сукупність технологічних засобів виробництва, що забезпечує повністю автоматичний цикл роботи всередині комплексу та його зв'язок із вхідними і вихідними потоками решти виробництва і включає в себе одиницю чи групу технологічного напівавтоматичного обладнання (наприклад, металорізальні верстати), що взаємодіє з цим обладнанням промислових роботів, допоміжне обладнання.
На базі одних і тих же моделей верстатів можуть створюватися РТК різних компонувань, що комплектуються промислових роботів, що володіють різними технологічними і технічними можливостями.
1.2 Види робототехнологічних комплексів
Найбільшого поширення набули РТК наступних компонувань:
· Одностаночного, що складаються з одного верстата, що обслуговується підвісним (розташованим над верстатом), підлоговим (розташованим поряд з верстатом) або вбудованим у верстаті промислових роботів;
· Багатоверстатні РТК лінійної або лінійно-паралельної компоновки, що обслуговуються підвісними промислових роботів;
· Багатоверстатні РТК кругової компонування, обслуговуються підлоговими промислових роботів.
1.3 багатоверстатні робототехнологічних комплекси
Багатоверстатні РТК лінійної та лінійно-паралельної компоновки, що обслуговуються підвісними промислових роботів, мають наступні переваги:
1. займають меншу (в порівнянні з РТК кругової компонування) виробничу площу;
2. забезпечують можливість переналагодження та ремонту обладнання без зупинки роботи всього РТК;
3. забезпечують можливість візуального спостереження за роботою обладнання;
4. забезпечують безпечні умови роботи обслуговуючого персоналу;
5. забезпечують можливість обслуговування одним промислових роботів трьох або більше верстатів.
1.4 Переваги РТК одностаночного і РТК кругової компонування
Перевагою РТК кругової компонування, що обслуговується підлоговим промислових роботів, є те, що промислових роботів цього типу характеризується малою матеріаломісткістю і простотою обслуговування.
Основна перевага одностаночного РТК з вбудованим у верстат промисловим роботом - мінімальна (в порівнянні з РТК інших компонувань) виробнича площа, що вимагається для розміщення комплексу.
1.5 ТИПОВІ СХЕМИ КОМПОНУВАННЯ роботизованих комплексів ДЛЯ СКЛАДАЛЬНИХ І ЗВАРЮВАЛЬНИХ ОПЕРАЦІЙ
Роботизовані комплекси застосовують для автоматизації операцій на всіх видах складальних робіт: для складання комплектів під механічну обробку або зварювання, при вузловій збірці і остаточному складанні вироби, а також при розкладці або розбиранні деталей у тарі і на столах-супутниках
При автоматизації зварювальних операцій ПР можуть використовуватися як у якості основного, так і допоміжного технологічного обладнання роботизованих комплексів У першому випадку ПР безпосередньо виконує зварювання, для чого він оснащується робочим інструментом, зварювальними кліщами чи пальником з електродами У другому випадку ПР обслуговує стаціонарні зварювальні машини, забезпечуючи збірку і установку в робочу зону машини деталей, що зварюються, а також зняття готових виробів.
РОТІ для попереднього складання й автоматичного зварювання вузлів опор ЛЕП (масою до 15 кг) побудований на базі трьох паралельно працюють зварювальних ПР мод 109А підлогового типу і обслужіваюшего їх ПР типу "Універсал-15М".
Складальний і зварювальний комплекси типу "Універсал - 15М" і ПР 109А
Схема планування
1. ПР мод. "Універсал 15М"; 2 - зварювальний ПР мод. 109А (3 шт.); № - пульт управління; 4 - пристрій управління; 5 - позиція попереднього збирання (3 шт.); 6 - конвеєр (6 шт.); 7 - стіл - кантувач (3 шт.); 8 - склад - стелаж виробів.
Даний роботизований зварювальний комплекс використовується у великосерійному виробництві однотипних виробів Попередня збірка вузлів здійснюється на спеціалізованих стендах вручну Зібрані і механічно закріплені на пристосуваннях-супутниках вузли встановлюються на конвеєр накопичувач, звідки ПР мод "Універсал-15М" переносить їх на один з трьох столів-кантувачів, є в цей момент вільним. Кожен з трьох РТК, що складається зі стола кантувача та зварювальне ПР підлогового типу мод. 109А, виконує необхідні операції дугового зварювання швів, передбачені його керуючої програмою. Після виконання зварювання обслуговуючий ПР мод "Універсал-15М" переставляє зварений вузол разом з пристосуванням-супутником на склад-стелаж готових виробів.
Роботизований комплекс мод РСК 02 призначений для автоматизації технологічного процесу групової складання вузлів електроапаратів, що складаються з комплексів типу вала-втулки (масою до 0,2 кг).
Складальний РТК мод. РСК - 02
Схема планування
1 - автоматичний маніпулятор мод. РСК 02.12 (2 шт.), 2 - пневмопресс мод. РСК 02.11, 3 - вібробункер мод. ВПУ - 250А (2 шт.); 4 - пристрій керування маніпулятором, 5 - конвеєр відвідний (вібролоток).
Зібрані деталі з вібробункер поштучно видаються в орієнтованому вигляді на позиції вивантаження Автоматичні маніпулятори в складі комплексу послідовно транспортують деталі в складальне пристосування, що знаходиться на пневматичному пресі, за допомогою якого здійснюється з'єднання деталей. Після виконання зборки комплекти переносяться маніпулятором на позицію завантаження відвідного конвеєра (вібролотка).
Роботизований комплекс для автоматизації технологічної операції зварювання рами з кожухом пральної машини виконаний на базі підвісного пристрою для точкової зварювання мод. КРН80.21.125 і ПР підлогового типу мод. РR-32.
РТК на базі машини точкового зварювання КРН 80.21.125 і ПР PR - 32
Схема планування
1 - ПР мод. PR - 32 підлогового типу; 2 - підвісний пристрій для точкового зварювання мод. КРН 80.21.125; 3 - поворотно - позиціонує стіл (2 шт.), 4 - стіл - супутник (2 шт.); 5 - відвідний конвеєр тактового типу.
Технологічну операцію точкового зварювання ПР виконує за допомогою кліщів підвісної зварювального пристрою, які автоматично кріпляться до кисті руки маніпулятора ПР поперемінно виробляє зварювальні операції на кожному з двох поворотних столів із закріпленими на них деталями.
Установка деталей, що зварюються на позиціонують столи здійснюється в пристосуваннях-супутниках, на яких деталі транспортуються до даного РТК. Після виконання операції зварені вироби вручну знімаються зі столів і переносяться на відвідний конвеєр.
Роботизований комплекс мод. АТМ-039 призначений для автоматизації процесів гнуття і точкового зварювання металевих корпусів з листового матеріалу У вихідному положенні ПР підлогового типу мод. РБ-110 знаходиться перед пристроєм, який виконує згинання різання листів, надаючи йому коробчату форму Після завершення операції гнуття ПР захоплює виріб і переносить нею до апарату точкового зварювання, який автоматично виконує зварний шов на кожному ребрі коробки, що складається з восьми точок з кроком 50 мм . Крокову подачу вироби, а також його поворот у процесі зварювання всіх швів робот здійснює відповідно до керуючої програмою. Зварену коробку ПР потім переносить на стелаж-накопичувач готових виробів.
РТК для точкового зварювання з листових заготовок деталей типу корпусів АТМ - 039
Схема планування
1 - ПР мод. РБ - 110; 2 - автомат точкового зварювання; 3 - пристрій згинання; 4 - накопичувач виробів після зварювання (стелаж).
Різновидом складальних процесів є операції укладання деталей в орієнтованому вигляді в тару або на столи-супутники при їх транспортуванні на технологічний ділянку або автоматичну лінію для подальшої обробки.
РТК мод АТМ-049 призначений для автоматизації процесу укладання деталей типу валів (масою до 37 кг) у тару.
РТК для встановлення деталей типу валів в орієнтованому вигляді в тару, на столи - супутники АТМ - 049
Схема планування
1 - ПР мод. РБ - 232Т, 2 - тара деталей; 3 - роликовий конвеєр; 4 - конвеєр падаючий роликовий; 5 - пристрій управління; 6 - пульт управління ПР.
У складі комплексу є ПР, який знімає деталь з подаючого роликового конвеєра і вкладає її певним чином в тару, встановлену на конвеєрі-накопичувачі Після цією конвеєр переміщається на один крок, а ПР повертається до подаючого конвеєру за черговою деталлю.
Планування зони РТК повинна проводитися в залежності від типу використовуваного технологічного обладнання, його компонування, форми, розмірів і розташування робочих зон, рівня автоматизації обладнання, надійності його роботи і ступеня інформаційного забезпечення, а також від компонування і структурно-кінематичної схеми ПР з урахуванням діючих норм технологічного проектування відповідного виробництва.
При організації РТК, ділянок, ліній необхідно передбачити максимальну механізацію і комплексну автоматизацію основних і допоміжних технологічних операцій та видів робіт, пов'язаних з впливом на працюючих небезпечних і шкідливих факторів, залишаючи за операторами функції управління і контролю.
Обслуговування кувальних агрегатів з програмним управлінням (гідравлічного преса, кувального автоматичного маніпулятора) для автоматизації кування деталей з витягнутою віссю (круглого, квадратного і прямокутного перетинів) масою 0,4-2,0 т.
2 Гнучкі виробничі модулі (ГВМ)
2.1 Загальне уявлення про гнучких виробничих модулях
Гнучкі виробничі модулі (ГВМ), об'єднуючи в своєму складі сукупність технічних систем і пристроїв, функціонально необхідних для виконання складних технологічних операцій, є ГПС нижнього структурного рівня.
До складу ГПМ для механічної обробки входять одна чи дві одиниці основного технологічного обладнання з пристроями ЧПУ і допоміжне обладнання для зміни заготовок та інструменту (накопичувач, автооператор чи ПР), видалення стружки, контролю якості обробки, контролю і підналагодження технологічного процесу. ГПМ, призначений для автономної роботи, в автоматичному режимі виконує багато разів задані цикли обробки, має можливість вбудовуватися у ДПС вищого рівня.
У залежності від конкретних цілей виробництва застосовуються різні за складом обладнання та його розташуванню ГПМ. Типові компонування ГПМ, до складу яких входить один верстат
2.2 ГПМ на базі токарного верстата з переднім розташуванням робота
Робот, що має схват, закріплюється на передній частині токарного верстата. Поруч з верстатом розташований накопичувач, в гнізда якого оператор встановлює заготовки (вісь деталі вертикальна). При включенні верстата робот захоплює з гнізда накопичувача заготівлю і переносить її в патрон шпинделя. Після затиску заготовки кулачками патрона і відведення робочого органу робота в позицію очікування проводиться обробка заготовки по програмі. По завершенні обробки знову включається в роботу робот, його робочий орган вводиться в зону обробки, схват захоплює деталь; розтискається патрон, деталь виводиться з патрона, транспортується до накопичувача і встановлюється у вільний гніздо. Схват розтискається, робочий орган відводиться в позицію очікування, а накопичувач переміщається на крок. Потім цикл повторюється.
При використанні робота з двома схопили цикл переміщення заготовки наступний.
У позиції I дверцята робочої камери верстата відкривається і схват А переміщується для видалення обробленої деталі. У позиції II деталь виводиться з патрона, тужавіння А і В повертаються на 180 ° для зміни положень. У позиції III заготівля схопив у поміщається в патрон: схват А переміщує деталь із зони обробки; дверцята камери закривається і починається обробка деталі. У позиції IV схват А поміщає деталь на позицію «а» накопичувача; схват У захоплює наступну заготовку на позиції «в», накопичувач переміщується на наступну позицію і цикл повторюється. У результаті при використанні робота з двома захватними пристроями скорочується допоміжний час і підвищується продуктивність роботи модуля.
2.3 ГПМ на базі токарного верстата патронного високої точності (ТПК-125-ВА)
Модуль призначений для патронної обробки високоточних деталей зі сталей і кольорових сплавів: розточування і обточування циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, нарізання різьб, підрізування торців, проточки канавок і ін
Верстат має високу стабільність положення різального інструменту при його автоматичної зміни, забезпечувана спеціальною конструкцією револьверної головки.
Встановлення та зміна деталей автоматизовані за допомогою пневматичного робота.
За один установ модуль може проводити попередню і фінішну обробку великої кількості поверхонь.
Компенсація зносу інструмента здійснюється за допомогою системи електронної корекції.
2.4 ГПМ на базі токарного верстата 16К20ФЗ
Цей модуль побудований, і призначений для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей типу тіл обертання. Він включає в себе токарний верстат 16К20ФЗ з ЧПУ, робот для автоматичного завантаження і тактовий стіл, що виконує одночасно функції накопичувача і транспортера деталей.
2.5 Основні технічні характеристики модуля 16К20ФЗ
Найбільший діаметр виробів, мм:
встановлюються над станиною .............................................. 500
оброблюваних над супортом ............................................ 215
Найбільша довжина оброблюваних
виробів, мм .............................................. .................................. 900
Найбільший діаметр прутка, що проходить
через отвір шпинделя, мм ............................................ ...... 53
Частота обертання шпинделя, хв "'........................................... .......... 22,4
Подача, мм / об:
поздовжня ................................................ ......................... 0,01 ... 20
поперечна ................................................ ....................... 0,005 ... 10
Швидкість швидких ходів, мм / хв:
поздовжніх ................................................ .............................. 7500
поперечних ................................................ .............................. 5000
Крок нарізати різьблення, мм ............................................. ......... 0,01 ... 40,95
Потужність електродвигуна головного
приводу, кВт .............................................. .................................. 11
Габаритні розміри верстата (з роботом
і тактовим столом), мм ....................................... 5270x2355x1600
Маса верстата, кг .............................................. ....................................... 4500
Кількість одночасно керованих координат:
верстата ................................................ ............................................. 2
робота ................................................ ............................................. 1
Найбільше програмоване
переміщення, мм .............................................. ................ 9999,999
Система відліку ............................. Абсолютна і в збільшеннях
Введення даних .................................. З клавіатури або перфострічки
Вантажопідйомність робота, кг:
сумарна ................................................ .................................... 10
однієї руки ............................................... ...................................... 5
Число ступенів рухливості
робота (без захоплення )............................................ ........................... 6
Число рук робота ............................................... .......................................... 1
Число захоплень руки робота .............................................. ......................... 2
Число програмованих координат робота ............................................ 6
Найбільший виліт руки робота, мм ............................................ ......... 630
Маса робота, кг .............................................. ........................................ 110
2.6 ГПМ на базі токарного верстата з фронтальним (переднім) розташуванням робочого органу робота
Цей модуль призначений для обробки в патроні порівняно коротких заготовок. При обробці деталей типу валів і необхідності захоплення заготівки одночасно двома схопили застосовують модулі на базі токарного верстата з верхнім розташуванням портальним робота.
Подібний модуль розроблений Володимирським верстатобудівним заводом на базі токарного багатоопераційного верстата. Над станком розташовуються двохрейкові напрямні, по яких переміщається каретка, що несе два робочих органу з схопили. Заготівлі валів поміщаються в тарі на столі. Спеціальні підставки столу призначені для розміщення коротких заготовок, що обробляються в патроні. Цикл роботи модуля аналогічний розглянутому раніше. Верхнє розташування робота дозволяє надійно транспортувати довгі деталі типу валів, поліпшити огляд робочої зони в процесі завантаження-розвантаження, зв'язати тару з автоматизованим складом цеху. При обробці коротких заготовок один робочий орган робота служить для забору заготовки з тари (пристрої завантаження-розвантаження) і завантаження в патрон шпинделя верстата. Після обробки однієї сторони робочий орган витягує заготівлю, розгортає її на 180 ° і ставить її другим кінцем у патрон шпинделя; другий робочий орган робота служить для вилучення з патрона шпинделя готової деталі і її доставки в тару.
2 .7 ГПМ на базі верстата типу «обробний центр»
Цей модуль представлений складається з накопичувача (магазин) супутників ланцюгової конструкції здійснює потактовой односторонні переміщення від приводу. За допомогою механізму подачі супутник з магазину передається на трипозиційні човниковий пристрій, що забезпечує автоматичну зміну супутників на верстаті. Коли стіл знаходиться в робочому положенні (позиція В) і ведеться обробка черговий заготівлі, човниковий пристрій зміщується вправо. Супутник із заготівлею з магазину переміщається спочатку на позицію А, а потім, при поверненні човникового пристрою в початкове положення, - на позицію Б. Після завершення обробки деталі на верстаті стіл переміщається на позицію А, супутник з обробленою деталлю переміщається на позицію Г. На стіл встановлюється наступний супутник із заготівлею (з позиції Б). Після повернення столу в робоче положення супутник з обробленою деталлю з позиції Г послідовно переходить на позицію А, а потім повертається в магазин. Така схема забезпечує узгодженість роботи верстата і магазину супутників при виготовленні деталей з різним машинним часом їх обробки.
За аналогічною схемою працюють ЦПК на базі обробних центрів ІР-500, які входять до складу автоматизованого верстатного комплексу АСК-20, розробленого Івановським верстатобудівним виробничим об'єднанням.
У ЦПК для обробки корпусних деталей поряд з обробними центрами використовуються свердлильно-розточувальні і фрезерні верстати з ЧПУ. Так, у складі ГПК для об'ємної обробки складних деталей застосовується спеціалізований вертикально-фрезерний верстат МА655АЗ з ЧПУ. Він призначений для обробки (фрезерування площин і пазів, свердління, зенкерування, розгортання і попереднього розточування отворів) деталей складної криволінійної форми - типу дисків, плит, а також корпусних деталей із сталей, титанових та інших легких сплавів. Верстат оснащений пристроєм для автоматичної зміни інструменту.
Список літератури
1. Автоматизовані комплекси механічної обробки валів з використанням промислових роботів. Метод. рекомендації, ЕНІМС. -М.: НІІмаш, 1983, -64 с.
2. Волкович Л.І. та ін Комплексна автоматизація виробництва .- М.: Машинобудування, 1983, - 2269 с., іл.
3. Нахапетян В.Г. Діагностування обладнання гнучкого автоматизованого виробництва. - М.: Наука, 1985.
4. Гнучке автоматизоване виробництво. / В. Д. Азбель та ін - К.: Вища, Ленінградське відділення, 1983, - 376 с.
5. Єлісєєв С.В. та ін Промислові роботи. деякі проблеми впровадження. - Іркутськ: Изд-во іркутського університету, 1982, - 362 с., Іл.
6. Мельников Г.М. Проектування механоскладальних цехів. Підручник для машиностр. спеціальності, М.: Машинобудування, 1990.
7. Чину П.І. та ін Створення та впровадження роботизованих технологічних комплексів на машинобудівних предпріятіях.-Київ: УкрНІІНТІ, 1982, - 52 с.