Определение структуры и состава автоматической транспортно-складской системы ГПС

Автоматическая транспортно-складская система (АТСС) в ГАП предназначена выполнять следующие функции: хранить в накопителях большой вместимости (складе) межоперационные заделы деталей и автоматически транспортировать их в заданный адрес по командам от ЭВМ; транспортировать детали от станка к станку, а также на позиции разгрузки и загрузки; оперативно пополнять накопители небольшой вместимости (приемно-передающие агрегаты, тактовые столы и др.), установленные около каждого станка; транспортировать обработанные детали на позиции контроля и возвращать их для продолжения дальнейшей обработки или на позиции разгрузки – загрузки.

Различают следующие схемы транспортирования деталей: разомкнутую, замкнутую и совмещенную. По конструктивному исполнению склады бывают стеллажного, элеваторного, магазинного типов и конвейеры.

Наиболее часто применяют склады стеллажного типа. Различные схемы компоновок стеллажей-накопителей спутников приведены на рис. 3.5, 3.6. В состав АТСС стеллажного типа входят (рис. 3.6): стеллаж-накопитель спутников с заготовками 1, транспортные средства в виде кранов-штабелеров 2 и 3, позиции загрузки 4, разгрузки 5 и контроля 6. Стеллажи АТСС располагаются, как правило, вдоль линии станков 7 ГПС.

Определение характеристики стеллажа-накопителя. Основной расчетной характеристикой стеллажа является его вместимость, которая определяется исходя из числа спутников, необходимого для полной загрузки станков во время работы комплекса.

Расчеты основных параметров АТСС целесообразно производить исходя из числа среднестатических величин трудоемкости обработки деталей и их месячной программы выпуска на предприятии. Это позволит при смене обрабатываемой детали обеспечить загрузку ГПС, близкой к расчетной.

Максимальное число деталеустановок различных наименований (число серий), которые могут быть обработаны на комплексе в течение месяца, равно [1]:

, (2.4)

где Фст – месячный фонд отдачи станка, ч (Фст = 305 ч); п ст – число станков, входящих в ГПС; t oб – средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки, мин; N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования.

Полученное число деталеустановок (число возможных серий) определяет число ячеек в стеллаже. С точки зрения унификации зажимных элементов приспособлений, захватных устройств, размеров ячеек стеллажей, в ГПС рекомендуется осуществлять обработку различных деталей на приспособлениях-спутниках однотипной конструкции и размерами установочных поверхностей.

Для обеспечения нормальной работы ГПС необходим запас ячеек в накопителе, равный примерно 10 % от K наим.

Наиболее рациональной компоновкой стеллажа является многоярусная двухрядная схема, которая позволяет значительно сократить размеры автоматизированного склада и в то же время обеспечить удобное обслуживание его, расположив соответствующие транспортные механизмы и отделения с обеих сторон (рис. 3.5, г).

Расчет и компоновки склада АТСС приведены в разделе 3 (рис. 3.6 – 3.8).

Расчет числа позиций загрузки и разгрузки. Функционально позиции загрузки, где производится установка заготовки в приспособление-спутник, и разгрузки, где обработанная деталь снимается с приспособления, могут быть либо разделены, либо совмещены. При разделении функций должно быть на участке минимум два рабочих места.

Расчет необходимого числа позиций загрузки и разгрузки производят по формуле:

, (2.5)

где t – средняя трудоемкость операций на позиции (только загрузки или разгрузки, если операции разделены, и суммарная, если обе операции выполняются на одной позиции), мин;

K дет – число деталеустановок, проходящих через позицию в течение месяца, шт.; Фпоз – месячный фонд времени работы позиции, ч.

K дет = K наим N, (2.6)

где N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования K наим, шт.

Для расчетов можно использовать следующие значения трудоемкостей операций по загрузке (t з) и разгрузке (t з) деталей:

t з = 5 мин; t p = 3 мин [1].

Величина Фпоз = Фст = 305 ч (при двусменной работе оборудования).

Расчетное значение числа позиций загрузки и разгрузки округляют в сторону большего целого числа. Для надежности работы ГПС целесообразно выполнять позиции загрузки и разгрузки взаимозаменяемыми. При выходе из строя одной позиции, вторая в этом случае продолжит обслуживание ГПС с большей загрузкой.

Расчет числа позиций загрузки и разгрузки АТСС корпусных деталей приведен в разделе 3.

Расчет числа позиций контроля. В производстве, как правило, первая деталеустановка, а затем каждая n -я проходят контроль. В ГАП это осуществляется на специально-оборудованных позициях контроля. При этом контроль детали осуществляется после обработки на каждом из станков ГПС. Число деталеустановок n, через которое деталь выводится на плановый контроль, устанавливает технолог. Вместе с тем, наладчик, который отвечает за качество обрабатываемых деталей, может вызывать на контроль любую деталь в промежутке обрабатываемых деталей, заданном технологом. Такая необходимость возникает, например, в момент обработки поверхности первый раз после плановой установки нового инструмента и после замены инструмента, выработавшего ресурс стойкости.

Необходимое число позиций контроля n поз.к в ГПС рассчитывается по формуле [1]:

, (2.7)

где t к – суммарное время контроля одной деталеустановки, мин; K дет.к – число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт.; Фпоз – месячный фонд времени работы позиции контроля, ч.

, (2.8)

где K дет – число деталеустановок, обрабатываемых на комплексе за месяц, шт.; n – число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль, шт.:

, (2.9)

где n 1 – плановое число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, шт.; k 1 и k 2 – поправочные коэффициенты, связанные с выводом деталей на контроль по требованию наладчика соответственно для первой деталеустановки в начале смены (k 1) и сразу же после установки нового инструмента (k 2).

tk = tk + tk +...+ tki 1 2, (2.9а)

где tk, tk,..., tki 1 2 – соответственно время контроля поверхностей детали после обработки на 1, 2 и т.д. i -м станках комплекса.

Для расчетов время каждого промежуточного контроля (после неполной обработки поверхностей на станках комплекса) можно принимать равным: t п = 5 мин, время окончательного контроля всех поверхностей детали (после обработки на последнем станке комплекса) - t к.ок = 30 мин.

Плановый вывод деталей на контроль рекомендуется осуществлять через каждые 5 – 8 деталеустановок, т.е. n 1 = 5…8.

Величину поправочных коэффициентов рекомендуют принимать:

k 1 = 1,15; k 2 = 1,05.

Расчетное значение числа n поз.к округляют в сторону большего целого.

Предварительная компоновка станочного комплекса ГПС. На стадии технического

предложения для определения числа подвижных транспортных механизмов АТСС необходимо знать усредненный маршрут обработки деталей на станках гибкого комплекса, величину и число этих перемещений. Для этого необходимо осуществить планировку станочной системы и складской системы комплекса. В ГАП стеллажи-накопители, как правило, располагаются вдоль линии станочной системы.

Станки в ГПС могут быть сгруппированы по конструктивному признаку, например как это показано на рис. 3.7, а, или по типовому технологическому маршруту обработки деталей (рис. 3.7, б). Могут быть и другие варианты компоновок станочной системы [3]. Оптимальным вариантом компоновки станочной системы в ГПС принимается вариант расположения станков, обеспечивающий минимальные суммарные перемещения подвижных транспортных механизмов АТСС.

Для выявления всех суммарных перемещений составляются матрицы и графы ориентировочных перемещений подвижных механизмов АТСС, на основе анализа которых принимается решение об окончательной компоновке станочной и транспортной системах ГПС.

Определение числа подвижных транспортных механизмов АТСС. Работа автоматизированного комплекса, оснащенного накопителем для хранения спутников, позициями загрузки – разгрузки спутников и позициями контроля, требует организации доставки спутников с позиции на станки и обратно. Эти функции выполняют подвижные транспортные механизмы-штабелеры ШТ-1 и ШТ-2 (рис. 3.6), расположенные по обе стороны стеллажа.

Расчет числа штабелеров, расположенных со стороны станков. Штабелер, расположенный со стороны станков, должен передавать спутник с заготовками со стеллажа на станок, со станка на станок и со станка на стеллаж. Примеры циклограмм работы штабелера, расположенного со стороны станков ШТ-1, показаны на рис. 3.7.

Для определения числа штабелеров со стороны станков необходимо знать усредненный маршрут обработки деталей по станкам, который наносится на предварительной компоновке станочной системы. Знание маршрута позволяет определить общее число перемещений спутников со станка на станок в течение, например, месяца. Зная число обрабатываемых деталеустановок, число выходящих на контроль и возвращающихся деталеустановок по станкам, можно подсчитать число перемещений штабелера, расположенного со стороны станков.

Зная расстояние между станками и скорость движения штабелера, можно рассчитать суммарное время Т обсл работы штабелера со стороны станков [1]:

, (2.10)

где K стел−ст – число перемещений между стеллажом и станками; K ст−ст – число перемещений между станками; t стел−ст – среднее время, затрачиваемое на передачу спутника со стеллажа на станок и обратно, мин; t ст−ст – среднее время, затрачиваемое на передачу спутника со станка на станок, мин.

Время выполнения штабелером одной передачи спутника (t стел−ст или t ст−ст) равно:

t стел−ст = t ст−ст = t 1 + t 2, (2.11)

где t 1 – время отработки кадра "Подойти и взять спутник", мин; t 2 – время отработки кадра "Подойти и поставить спутник", мин.

t 1 = t к + t под + t в.с; (2.12)

t 2 = t к + t под + t п.с, (2.13)

где t к – время расчета и передачи кадра команды от ЭВМ в устройство ЧПУ штабелера, мин; t под – время подхода штабелера к заданной точке, мин; t в.с – время работы цикловой автоматики по выполнению команды "Взять спутник", мин; t п.с – то же "Поставить спутник", мин.

Время t к колеблется в пределах t к = 1,5…10 с; время t в.с = t п.с = = 0,15…0,25 мин [1]. Время подхода штабелера к заданной точке

, (2.14)

где Lx и Ly – соответственно длина перемещения штабелера по осям x и y, м; Vx и Vy – соответственно скорость перемещения штабелера по осям x и y, м/мин.

Для расчетов можно принимать [1]: Vx = 60 м/мин; Vy = 6 м/мин.

Рассчитав суммарное время обслуживания станков, можно определить число штабелеров для выполнения этой работы:

, (2.15)

где Фш – фонд работы штабелера, ч.

При числе K шт ≥ 1 необходимо принимать два штабелера.

Расчет числа штабелеров, расположенных со стороны позиций загрузки, разгрузки и контроля. Штабелер ШТ-2 (рис. 3.8) расположенный со стороны позиций загрузки, разгрузки и контроля, должен подавать свободные спутники на позицию загрузки, устанавливать загруженные спутники в стеллаж, доставлять спутники с деталями на позиции контроля и разгрузки. Для определения числа штабелеров со стороны позиций необходимо прежде всего установить число перемещений штабелеров в этой зоне, которое определяется числом деталеустановок, обрабатываемых на комплексе, и числом деталеустановок, выводимых на позицию контроля. Зная расстояние между позициями и скорость передвижения штабелеров, можно определить суммарное время работы штабелера со стороны позиций [1]:

, (2.16)

где K стел−поз и K поз−поз – соответственно число перемещений между стеллажом и позициями; t стел−поз и t поз−поз – соответственно среднее время передачи спутника со стеллажа на позицию и с позиции на позицию, мин.

Время на передачу спутника, затрачиваемое штабелером, работающим со стороны позиций, определяется аналогично работе штабелера со стороны станков по формулам (2.11) – (2.14) с учетом соответствующих расстояний между позициями по осям x и y.

Для определения числа перемещений между позициями и стеллажом составляется матрица и строится график ориентировочных перемещений штабелера.

Число штабелеров со стороны позиций определяется по формуле:

, (2.17)

где Т о′бсл – суммарное время работы штабелеров со стороны позиций, мин; Ф0 – фонд работы штабелера, ч.

Дата добавления: 2014-10-15