Роботизированные технологические комплексы (РТК) механообрабатывабщего и заготовительного производства (стр. 2 из 2)

4. Уровень автоматизации ставка – основной критерий, определяющий возможность включения станка в состав РТК. Чем выше уровень автоматизации, тем с меньшими конструктивными переделками (как правило, путем незначительной модернизации) возможен переход станка на работу в автоматическом режиме, в комплексе с ПР; при этом станок может достаточно быстро переналаживаться на обработку нового изделия. Следует также учитывать степень автоматизации вспомогательных операций (контроль деталей, отвод и подвод заграждений, вывод стружки и др.). Поэтому в состав РТК рекомендуется в первую очередь включать станки с ЧПУ и цикловым программным управлением и станки-полуавтоматы.

Совместная работа станков с ПР требует доработки электрической схемы станка в целях обеспечения обмена необходимой информацией между станком и ПР. Такой обмен осуществляется с помощью команд, поступающих из электросхемы станка в электросхему ПР и наоборот.

Расположение и размеры зоны загрузки станка. Под зоной загрузки понимается часть рабочей зоны станка, в которую поступает заготовка перед ее загрузкой в зажимное приспособление станка.

Типовые схемы зон загрузки станков приведены в табл. 1. Принадлежность к той или иной схеме определяется направлением подачи заготовок в зону загрузки (сверху, сбоку, спереди, сзади) и манипуляционными перемещениями захватного устройства ПР, необходимыми для установки заготовки в зажимное приспособление станка.

Как видно из таблицы 1 все двенадцать схем имеют определенные ограничения с точки зрения возможности входа заготовки в зону загрузки. Каждая из этих зон рассматривается как куб, в который заготовка может войти с пяти сторон по трем осям координат (X, Y и Z). Точка пересечения этих осей привязана к оси симметрии установочного приспособления станка, а ось X условно направлена по ходу руки ПР. т.е. перпендикулярно передней стороне станка.

Схема 10, обеспечивающая вход заготовки по трем осям с пяти сторон, характерна для станков, в зону загрузки которых детали подаются установленными на приспособления-спутники. Последующие схемы (в связи с наличием ограничительных плоскостей, что обусловлено конструктивными особенностями станков) постепенно сужают возможности входа заготовки е зону загрузки (например, схема 120 обеспечивает вход заготовки только по одной оси и только с одной стороны). Анализ показывает, что наибольшее число станков (около 30%) имеет зону загрузки по схеме 60 (загрузка возможна по двум осям с двух сторон), а 25% общего числа станков – зону загрузки по схеме 30 (загрузка возможна по трем осям с четырех сторон).

Процесс загрузки станков с помощью ПР условно подразделяется на три этапа:

1) транспортирование заготовки от места хранения к станку (способ реализации этого этапа зависит от компоновки РТК и конструктивного исполнения ПР);

2) перемещение заготовки в зону загрузки станка (способ реализации этого этапа зависит от формы и взаимного расположения ограничительных плоскостей зоны загрузки;

3) ввод заготовки в базирующее (установочное) приспособление станка, осуществляемый посредством ориентирующих движений ПР (способ реализации этого этапа зависит от расположения приспособления на одной из ограничительных плоскостей зоны загрузки и принципа действия самого приспособления).

Таким образом, станки, включаемые в состав РТК, должны обеспечивать:

1) автоматический зажим и освобождение детали на станке;

2) точное и надежное базирование детали в установочном приспособлении станка;

3) отделение отходов (стружки, шлама) от детали в процессе резания и механизированное удаление их из зоны обработки;

4) автоматизацию контроля отдельных параметров детали в процессе обработки;

5) автоматизированную смену инструмента в процессе обработки;

6) связь систем управления и электросхем станка и ПР, обеспечивающую полностью автоматический цикл работы РТК;

7) возможность безопасного (для обслуживающего персонала) и беспрепятственного доступа (желательно сзади или сверху) руки ПР в рабочую зону станка в процессе загрузки – разгрузки последнего;

8) автоматизацию перемещения ограждения; 19) надежность работы станка и всего РТК.

Таблица 1

Типовые схемы зон загрузки станков		Типовые схемы зон загрузки станков
Обозначение	Эскизы	Обозначения	Эскизы
10		70
20		80
30		90
40		100
50		110
60		120

Кроме того, станки должны быть укомплектованы легко переналаживаемой технологической оснасткой, обеспечивающей точное базирование и надежное крепление деталей в широком диапазоне их размеров в процессе обработки.

Требования к промышленным роботам

ПР должны осуществлять:

1) установку заранее ориентированных заготовок в рабочую зону станка;

2) снятие деталей со станка и раскладку их в тару или укладку в магазин (конвейер);

3) кантование деталей;

4) выдачу технологических команд для управления технологическим оборудованием;

5) транспортирование деталей между станками.

Основные требования к ПР, используемым для автоматизации металлорежущих станков, следующие:

1) конструктивные и технологические параметры ПР (грузоподъемность, скорость перемещения рабочих органов, точность позиционирования, размеры рабочей зоны, тип программного управления) должны соответствовать параметрам станков, для обслуживания которых они предназначаются;

2) применение ПР должно обеспечить: повышение производительности станков не менее чем на 20%; повышение качества обработки; повышение коэффициента загрузки станков в 2 – 2,5 раза; снижение трудоемкости на единицу продукции в 2 – 2,5 раза;

3) ПР должен иметь число степеней подвижности, обеспечивая при этом необходимый объем операции при обслуживании как станка, так и вспомогательного оборудования РТК;

4) достаточная степень универсальности, позволяющая при переходе РТК на обработку нового изделия обходиться минимальной переналадкой ПР;

5) высокая надежность, обеспечивающая наработку ПР на отказ не менее 1000 ч;

6) наличие зоны безопасности, находясь в которой обслуживающий персонал может беспрепятственно наблюдать за процессом резания и в случае аварийной ситуации принимать соответствующие меры, не подвергаясь при этом возможности быть травмированным ПР.

Автоматизация металлорежущих станков с помощью ПР может осуществляться в двух направлениях. Первое направление – создание однопозиционных РТК, в которых ПР обслуживает один станок. При этом ПР может быть автономным или встроенным в станок. Автономные ПР применяют для обслуживания станков различного технологического назначения, имеющих единую схему манипуляционных перемещений при загрузке – выгрузке деталей, причем обрабатываемые на этих станках детали должны входить в одну группу по таким параметрам, как тип, размеры и масса. Встроенные манипуляторы создают, как правило, для одной определенной, модели станка. Второе направление – создание многопозиционных (групповых) РТК, в которых ПР обслуживает группу из 2 – 6 станков. В многопозиционных РТК в функции ПР помимо загрузки оборудования также входят транспортирование деталей между станками, переориентация деталей, управление станками.

Требования к вспомогательному оборудованию и технологической оснастке РТК

Вспомогательное оборудование входящее в РТК типа «станок-ПР», состоит из транспортно-накопительных устройств, обеспечивающих непрерывную работу РТК в автоматическом цикле в течение заданного времени.

Функции транспортно-накопительных устройств следующие:

1) накопление определенного числа ориентированно расположенных заготовок на исходной позиции РТК;

2) поштучная выдача заготовок в определенное место, где они захватываются ПР;

3) транспортирование изделий внутри РТК с сохранением их ориентации и передача их на последующие участки;

4) переориентация изделий между станками РТК (при необходимости);

5) хранение межоперационного задела и задела, предназначенного для другого РТК.

Требования к вспомогательному оборудованию определяются: типом РТК; параметрами (тип, форма, материал, размеры) обрабатываемых деталей; типом и числом входящих в РТК станков; серийностью выпуска и штучным временем обработки деталей на станках. Типом РТК и входящих в его состав станков определяются: функции вспомогательного оборудования (хранение, непрерывное транспортирование, шаговая подача и т, д.); положение оси изделия при хранении и транспортировании; конструктивное исполнение вспомогательного оборудования (магазин, тактовый стол, конвейер и др.).

Параметрами обрабатываемых деталей определяются форма и размеры ложементов (призмы, штыри, отверстия и т.д.) для установки деталей. Серийностью и штучным временем обработки определяется вместимость вспомогательных устройств. Вспомогательное оборудование должно создаваться на базе унифицированных элементов для возможности его быстрой переналадки

Выбор технологической оснастки РТК осуществляют с учетом следующих положений:

1) ПР сам по себе не обеспечивает требуемую для обработки точность базирования детали в приспособлении. Поэтому технологическая оснастка должна обеспечивать: возможность установки в ней детали с помощью ПР заданной модели; требуемую точность базирования; надежность закрепления детали в процессе обработки;

2) чтобы гарантировать правильное положение детали в базирующем приспособлении станка, желательно оснастить РТК контрольными датчиками, фиксирующими положение детали перед началом обработки и расположенными как на захватном устройстве ПР, так и на самом станке;

3) необходимо предварительно проверить, можно ли имеющуюся на станке технологическую оснастку приспособить для работы в условиях РТК без ее модернизации.

Список литературы

1.Роботизированные технологические комплексы/ Г.И. Костюк, О.О. Баранов, И.Г. Левченко, В.А. Фадеев – Учеб. Пособие. – Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ», 2003. – 214 с.

2.Широков А.Г. Склады в ГПС. – М.: Машиностроение, 1988. – 216 с.