Деталей

Система автоматизированной загрузки и разгрузки

В настоящее время производительность труда в машиностроении повышается в основном за счет механизации и автоматизации технологических процессов (ТП). В то же время подавляющее большинство вспомогательных операций, таких как загрузка заготовок и выгрузка готовых деталей из основного технологического оборудования, межоперационное транспортирование деталей, укладка деталей в тару и т. п., осуществляется за счет ручного труда человека, причем человек выполняет самую тяжелую и малоквалифицированную часть данного процесса.

Для устранения такого пробела технологических изготовителей деталей необходимо автоматизировать эти операции. Эта проблема решается двумя путями: 1) за счет применения промышленных роботов (ПР); 2) за счет использования спутниковой подсистемы.

4.2.1. Подсистема загрузки и разгрузки деталей
с помощью промышленных роботов (ПР)

ПР являются универсальным средством автоматизации основных и вспомогательных процессов в условиях большой номенклатуры и частой смены объектов производства.

Они могут выполнять как основные, так и вспомогательные операции по обслуживанию технологического оборудования, что делает их незаменимыми при создании систем ГПС.

От традиционных средств автоматизации ПР отличаются прежде всего универсальностью движения и быстротой наладки на новые операции.

Они могут обслуживать различное оборудование, входящие
в состав ГПС:

- применительно к основному технологическому оборудованию осуществлять загрузку заготовок и разгрузку готовых деталей, контроль, смену инструмента и уборку отходов;

- обеспечивать установку и смену средств контроля в автоматическом режиме.

ПР по конструктивному исполнению подразделяются на подвесные, устанавливаемые на портале; напольные, устанавливаемые на полу цеха; встраиваемые, устанавливаемые непосредственно на обслуживающем оборудовании.

ПР используются в качестве средств автоматизации станков должны иметь:

- конструктивно-технологические параметры (грузоподъемность, скорость перемещения рабочих органов, точность позиционирования, размеры рабочей зоны, тип ЧПУ), соответствующие технологическим параметрам и техническим требованиям станков, для обслуживания которых они предназначаются;

- возможность улучшать ТЭП станков, а именно: повышать производительность станков не менее чем на 20 %, снижать уровень брака, повышать коэффициент загрузки станков в 2–2,5 раза, снижать количество трудозатрат на единицу продукции в 2–2,5 раза;

- достаточную степень универсальности для возможности перехода работы оборудования с одного изделия на другое с минимальным циклом работ по переналадке;

- минимум количества степеней подвижности при условии необходимого объема операций на станке с использованием вспомогательного оборудования, необходимого для параллельной работы комплекса;

- зону, обеспечивающую возможность наблюдения за процессом резания и вмешательства в процесс случая аварийной ситуации.

При этом должны быть гарантированы условия техники безопасности для обслуживаемого персонала – высокая надежность.

Для стыковки станков существующих моделей с ПР необходимы различные виды их модернизации:

- для всех станков, включаемых в РТК, – автоматизация зажима и разжима изделий на станке, модернизация электросхем станка, обеспечивающая связь между станком и роботом;

- для станков с горизонтальными столами и вертикальных токарных – автоматизация очистки базовых поверхностей установочных приспособлений или стола станка;

- для всех станков, имеющих ограждение, – автоматизация перемещения ограждения или изменения его конструкции;

- для токарных станков с горизонтальной осью шпинделя – автоматизация поджима детали (заготовки) к торцу патрона;

- для станков фрезерно-сверлильной группы – автоматизация поджима детали (заготовки) к опорной плоскости установочного приспособления;

- для станков токарной группы – оснащение станка устройством для дробления стружки;

- для круглоторцешлифовальных и шлицеобрабатывающих станков – оснащение их торцевыми или самодействующими поводковыми патронами;

- для зубообрабатывающих станков автоматизация запрессовки деталей на оправку или применение других методов базирования деталей;

- точное и надежное базирование в установочном приспособлении станка;

- механизация и автоматизация удаления стружки, шлама и других отходов за пределы станка;

- возможность безопасной и работы для обслуживаемого персонала и беспрепятственного проникновения руки ПР в зону станка.

Требования к станочной оснастке:

Известно, что металлорежущие станки характеризуются наличием большого ассортимента разнообразной технологической оснастки, обеспечивающей требуемую точность для каждого типа станков в данных условиях.

При создании автоматизированных станочных систем с применением ПР необходимо выбор технологической оснастки осуществлять исходя из следующих положений:

- ПР сам по себе не обеспечивает окончательную точность базирования детали в приспособлении, требования к ПР ограничиваются возможностью ввода заготовки (детали) в зону базирующего приспособления станка с зазором, гарантированным допусками на сопрягаемые поверхности базирующего приспособления и детали;

- технологическая станочная оснастка должна обеспечивать возможность установки детали (заготовки) заданной моделью ПР, требуемую точность базирования и надежность закрепления детали в процессе обработки;

- в целях гарантии правильного положения детали в базирующем приспособлении станка в РТК желательно предусматривать систему контрольных датчиков, фиксирующих положение детали перед обработкой. Датчики могут находиться как на захватном устройстве ПР, так и на самом станке;

- предварительно следует проверить, можно ли существующую станочную оснастку приспособить для работы с ПР без дополнительной модернизации.

Для применения в составе РТК без дополнительной конструкторской доработки можно рекомендовать:

- для токарных станков: центры, поводковые патроны с плавающим центром, торцевые поводковые и самоцентрирующие
трехкулачковые патроны;

- для фрезерно-сверлильно-центровальных и протяжных станков;

- самозажимные тиски, приспособления с угловой фиксацией детали и приспособления УСП и УСПО.

Понятие РТК механической обработки охватывает широкий диапазон области применения – от специальных функционирующих комплексов типа "станок – робот" до роботизированных линий, участков и цехов.

При разработке и внедрении РТК ставится задача автоматизации работ, связанных с операциями смены обрабатываемых изделий на станках с транспортными операциями по перемещению изделий в процессе обработки, контроля, удаления стружки.

Проектирование и внедрение РТК в производство решается
на основе тщательного обследования предприятия, технико-экономического анализа, так как требует значительных капитальных затрат на оборудование и средства автоматизации.

Общую структуру РТК можно представить как состоящую из пяти основных систем:

1. Основное технологическое оборудование.

2. Межоперационное транспортирование и складирование.

3. Манипулирование.

4. Измерение и контроль.

5. Удаление технических отходов.

Современное развитие серийного и мелкосерийного механосборочного производства, связанное с тенденциями неуклонного усложнения технологических режимов обработки предметов, приводит к значительному росту удельного веса вспомогательных операций в общем балансе таких технологических схем.

Обычно в процессе проектирования и внедрения РТК решаются вопросы:

- разработка планировки размещения основного и вспомогательного оборудования;

- определение позиций и операций, подлежащих автоматизации;

- разработка способов подачи заготовок и инструмента к станкам;

- выяснение путей транспортировки деталей от станка к станку;

- размещение многооперационных заделов и вспомогательного оборудования.

Сложность решения этих вопросов зависит главным образом от состава основного и вспомогательного оборудования, характеристик обрабатываемых деталей, технических условий на обработку программы выпуска и т. п.

Техника безопасности в РТК.

Широкое внедрение ПР и РТК небезобидно. Дело в том, что современные ПР с их быстрыми и непредсказуемыми движениями
в разных плоскостях становятся весьма опасными для персонала, работающего на данном РТК.

Принципиально ПР должен удовлетворять всем требованиям по ТБ, которые предъявляются к существующим техническим средствам автоматизации, закрепленным в соответствующих правилах
и инструкциях.

Аварийные ситуации при обслуживании основного и вспомогательного оборудования ПР возникают по следующим причинам:

- нарушение нормальной работы ПР вследствие сбоев в устройстве управления;

- ошибочные действия оператора при возникновении сбоев при наладке ПР;

- нарушение в программируемой работе основного технологического оборудования;

- превышение номинальной грузоподъемности ПР, зажимание или заклинивание изделия в технологической оснастке;

- отсутствие контрольно-блокировочных устройств, следящих за возникновением отклонений при выполнении программы;

- неудобное размещение основного и вспомогательного оборудования для обслуживания оператором РТК;

- появление человека в рабочей зоне ПР при работе РТК;

- отсутствие ограждения РТК;

- расположение пульта управления в рабочей зоне ПР или вблизи от нее.

Пульты управления, шкафы с электрооборудованием и рабочие места оператора размещаются вне опасной зоны Пр. Если вредные производственные факторы (шум, температура воздуха и т. п.) имеют повышенные уровни, то оператор должен быть защищен
от воздействия соответствующими техническими средствами.

Наиболее широко применяются ограждения опасной зоны. Обычно они выполняются таким образом, что при открытии прохода в опасную зону происходит отключение робота путем двойного разрыва цепи.

Для ограждений используются:

- механические коммутационные устройства;

- бесконтактные электронные устройства; с использованием ультразвуковых оптоэлектронных и световых (в видимой или инфракрасной области спектра) излучений.

Механические устройства обладают рядом достоинств: простота в эксплуатации, относительно невысокая стоимость и т. д. Однако эти устройства недостаточно надежны, т. к. функционирование их нарушается при воздействии на них воды, масла, пыли, стружки и т. п.

Бесконтактные устройства не имеют указанных недостатков и характеризуются высокой надежностью, устойчивостью к воздействию акустических, световых, электромагнитных и вибрационных помех.

Однако есть и другие недостатки:

- допустимое отклонение центра луча осветителя от оптической оси светоприемника – не более ±2 мм;

- невысокая помехозащищенность от воздействия внешних источников освещения.

От указанных недостатков свободна разработанная
ЭНИМСОМ система "Световой барьер" СБ-15, построенная по блочно-модульному принципу. Она состоит из блока излучателя СБ-И, приемника СБ-15П, блока обработки СБ-150, а также монтажной стойки СБ-15с.

Работоспособность излучателя и приемника до 30 м.

Основные компоновочные схемы применения ПР при механической обработке даны на рис. 5.

а) индивидуальное обслуживание технологического оборудования

Рис. 5. Компоновочные схемы РТК при механической обработке

деталей:

1 – металлорежущие станки; 2 – промышленный робот;

3 – накопитель

б) групповое обслуживание технологического оборудования при круговом ПР

в) при линейном расположении оборудования, обслуживаемого

портальным роботом

Рис. 5. Компоновочные схемы РТК при механической обработке

деталей (продолжение):

1 – металлорежущие станки; 2 – промышленный робот;

3 – накопитель; 4 – рольганг

Дата добавления: 2014-01-05