18

Лекция 10

Гибкие производственные системы с применением промышленных роботов

Мировой тенденцией, преобладающей в настоящее время, явля­ется снижение серийности и масштабов выпуска изделий при расширении их номенклатуры. Этим обеспечивается возможность гибко реагировать на изменения спроса и реально поступающих заказов. Традиционным методом балансировки производства и спроса было создание запасов готовой продукции определенно­го ассортимента. Однако этот метод в условиях возрастающего разнообразия потребностей покупателей перестает быть удовлет­ворительным. Наличие значительных запасов готовой продукции, создаваемых «на всякий случай», означает омертвление значи­тельного капитала и выведение его из оборота. Создание таких запасов делает предприятие консервативным, и не производит­ся то, что можно продать, а наоборот, продается то, что было произведено.

Поэтому современной тенденцией является придание произ­водству способности оперативно реагировать на колебания спро­са без создания значительных запасов готовой продукции.

Во всех типах производств над заготовкой с момента ее по­ступления на склад предприятия и до выдачи готовой детали на сборку (или на выходной склад готовых деталей) выполняется ряд операций на основном технологическом оборудовании, а также производится целый ряд вспомогательных операций. При этом лицо, занимающееся организацией производства и управлением технологическим процессом, не имеет права нарушать техноло­гическую дисциплину, т. е. без согласования с технологом изме­нять последовательность выполнения операций, предусмотренных технологическим маршрутом или менять параметры этих опера­ций. В зависимости от сложности и уровня автоматизации произ­водственной системы упомянутые вспомогательные операции вы­полняются либо вручную, либо с помощью различных механиз­мов, либо при том или ином сочетании действий оператора и работы механизмов.

В области крупносерийного и массового производства с успе­хом применяются гибкие переналаживаемые линии (ГПЛ), об­служиваемые роботами. Наиболее часто промышленные роботы применяются здесь для выполнения операций загрузки и выгруз­ки на начальных и конечных позициях линий в целом и на техно­логически и конструктивно законченных участках линий. В этом случае решается задача переналадки линий на обработку часто сменяемой продукции.

Промышленные роботы применяются также для загрузки, раз­грузки и других видов обслуживания агрегатных станков. В этом случае минимальная технологическая ячейка обычно состоит из 2 — 3 станков и промышленные роботы применяются для уста­новки и снятия деталей, а также для их межстаночного проекти­рования.

В мелкосерийном и серийном производствах промышленные роботы используются обычно в сочетании со станками с ЧПУ. Это позволяет автоматизировать групповую обработку мелких се­рий деталей, выполняя следующие операции:

установку и снятие детали на станке;

очистку баз станка и детали;

контроль правильности базирования заготовки на столе, в пат­роне и в центрах;

контроль деталей, прошедших обработку;

смену, установ и контроль режущего инструмента на станке;

выборку и раскладку деталей, установленных с соответствую­щей ориентацией в специальной таре (например, в кассетах);

установку, складирование и штабелирование деталей или спе­циальной тары;

обслуживание автоматизированных и механизированных скла­дов;

транспортирование деталей или специальной тары (например, кассет или палет) от станка к станку;

внутрицеховое транспортирование;

загрузку и разгрузку различного вида транспортеров;

консервацию и упаковку деталей;

выполнение заданной последовательности обслуживания стан­ков в группе.

С помошью промышленных роботов (специальных, специали­зированных и целевых) можно автоматизировать операции по за­грузке и разгрузке деталей, если конструкция этих деталей удов­летворяет следующим требованиям:

детали имеют однородные по форме и расположению поверх­ности для захвата и базирования, позволяющие устанавливать их на станок без дополнительной выверки;

детали имеют ясно выраженные конструктивные и технологи­ческие базы и признаки ориентации, которые позволяют осуще­ствлять их транспортирование и складирование ориентированно либо в специальных тарах, поддонах, кассетах и т.п.;

конструктивно-технологические параметры деталей позволяют применять принципы групповой обработки;

масса деталей находится в пределах 10...500 кг. Детали меньше­го веса можно загружать стандартными устройствами типа вибро­бункеров. Зачастую также ручная загрузка и выгрузка таких не­больших деталей оказывается более простой и эффективной, чем при использовании промышленных роботов. Для деталей массой более 500 кг необходимо создавать и использовать роботы специ­альной конструкции.

Возможные сочетания промышленных роботов различной гру­зоподъемности с отечественными станками различных марок и различных типоразмеров приведены в табл. 4.4.

Выполнение вспомогательных операций для деталей сложных конфигураций, отличающихся формами базовых поверхностей, таких как вилки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т.п., в ус­ловиях многономенклатурной обработки требует специальных ус­тановочных, фиксирующих и захватных устройств.

Для успешного внедрения роботов в производственные систе­мы вводятся необходимые изменения в конструкцию технологи­ческого и вспомогательного оборудования, разрабатываются вспо­могательные устройства, расширяющие функции промышленных роботов, соответствующие транспортные системы, создается оп­тимальная компоновка участка станков, реорганизуются его свя­зи с остальным производством. Вносятся также необходимые и допустимые изменения в конструкцию деталей, с которыми ра­ботает робот.

Станки, ориентированные на работу совместно с промышленным роботом, обладают следующими особенностями:

система управления робота должна быть связана с системой управления станка, чтобы преобразовывать и передавать на исполнение различные технологические команды, например зажим |или разжим патрона либо центров, включение станка и т.д.;

зажим детали в патроне (для деталей типа фланцев), захват детали поводком (для деталей типа валов), фиксация и зажим I детали на рабочем столе станка (для фрезерных и тому подобных Е станков) осуществляются автоматически. Автоматизируется так-же поджим заготовки к торцу патрона либо задней бабкой, либо г специальным устройством для поджима на револьверной головке или на суппорте станка;

автоматизируется перемещение (открывание и закрывание) щитков ограждения рабочей зоны станка;

для расширения технологических возможностей станка токар­ные станки патронного типа в некоторых случаях оснащаются ус­тройствами автоматической фиксации шпинделя в определенном угловом положении;

в станках, предназначенных для работы совместно с роботом, предусматривается особо низкая частота вращения шпинделя, что необходимо для контроля биения заготовки. Такие станки снаб­жаются устройствами для дробления стружки с целью обеспечить отвод стружки из зоны резания;

доступ в рабочую зону сверху или с тыльной стороны станка является свободным для наблюдения рабочего за работой станка и робота.

Для эффективности применения промышленных роботов в со­ставе производственных систем используется специально создан­ное для этих целей вспомогательное оборудование и оснастка: магазины, спутники, накопители, специализированная тара, на­боры захватов. Уже на стадии разработки технологического про­цесса следует решать вопросы ориентирования деталей, чтобы избежать затрат на последующее создание специальных ориенти­рующих устройств. Например, технологический процесс должен быть таким, чтобы на позицию загрузки заготовка приходила ори­ентированной в то положение, которое она должна иметь на пер­вой операции. Для типовых деталей, таких как валы, зубчатые колеса, фланцы, кольца, крышки, планки, рычаги и др., разра­батывается специальная легкопереналаживаемая тара.