2.2. Выбор и сравнительный анализ компоновок автоматизированной системы

Схема компоновки разрабатывается на основе имеющегося оборудования, его габаритных размеров и рационального расположения оборудования. Схема компоновки автоматизированной системы загрузки-выгрузки представлена в графической части данного курсового проекта на первом листе.

Компоновка роботизированного комплекса неразрывно связана с его структурой. В однопредметных комплексах с одним роботом можно выделить две разновидности планировки – линейную и кольцевую. При линейной планировке обслуживаемое роботом оборудование располагается в один или два прямолинейных ряда. Такие РТК строятся на базе напольных или подвесных подвижных роботов. При кольцевой (полярной) планировке оборудование устанавливают вокруг робота в один (реже в два) дугообразный ряд. Здесь используются роботы с полярной системой координат (цилиндрической или сферической).

Сравнительно часто вход РТК (подводящий транспортёр или накопитель заготовок) и выход (отводящий транспортёр или накопитель обработанных деталей) выполняют раздельно: при значительном изменении формы и размеров изделий в процессе их обработки, а также при таких типах накопительных и транспортных устройств, которые не допускают одновременную работу с обработанными и необработанными деталями.

1. Перед представлением предлагаемых и возможных вариантов компоновки ГПС для обработки детали следует учитывать основные общие требования предъявляемые к оборудованию.

2. К основному оборудованию предъявляют следующие основные требования:

• высокая мощность электродвигателя привода главного движения и применение бесступенчатого регулирования его скорости в широком диапазоне;

• повешенная жесткость несущих частей станка;

• высокие скорости вспомогательных ходов рабочих органов;

• низкая трудоемкость и малая продолжительность переналадки станков;

• применение инструментальных магазинов, обеспечивающих автоматическую смену инструмента, а также различного типа многопозиционных револьверных головок, обеспечивающих быстросменность и удобное расположение инструментального оснащения;

• применение встраиваемых в станок конвейеров и емкостей для удаления стружки;

• удобство обслуживания;

Транспортно-накопительные системы деталей предназначены выполнять следующие функции:

• транспортировать обрабатываемые детали (заготовки);

• хранить в накопителях межоперационные заделы деталей;

• транспортировать детали, обработанные на станках на позиции разгрузки;

В качестве вспомогательного оборудования в гибких производственных системах наиболее широкое применение нашли промышленные роботы (ПР). С их помощью автоматизируют следующие операции:

• установку заготовок в рабочую зону станка (при необходимостью с контролем правильности базирования

• снятие деталей станка и раскладку их в тару (накопитель)

• передачу деталей от станка к станку

• кантование деталей (заготовок) в процессе обработки;

• очистку баз деталей и приспособление

• смену инструмента

Необходимыми условиями эффективного применения ПР в условиях гибких производств являются следующие:

• соответствии массы манипулируемого объекта грузоподъемности ПР

• соответствие зоны, в которой должно проводиться манипулирование (транспортирование), зоне обслуживания робота

• соответствии траектории, скорости и точности, требуемых для выполнения движений объекта, кинематическим и точностным возможностям ПР и возможности запрограммировать требуемые позиции

• возможность захватывания объекта захватным устройством ПР или возможности стыковки соответствующего захватного устройства с кистью ПР

• возможности организации беспрепятственного движения исполнительного устройства ПР между требуемыми позициями

• соответствие условий окружающей среды (допустимая влажность, химическая активность и др.) исполнению ПР

Обработку данной детали можно производить либо с применением двух видов роботов: напольный и портальный.

Рассмотрим несколько вариантов компоновки и выберем наиболее подходящий.

Вариант 1

Применяемое основное оборудование: один станок мод 16К20Ф3С18, вспомогательное оборудование – промышленный робот «Универсал 5.02»

Робот предназначен для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного рода технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других операций.

Основные параметры

Грузоподъемность, кг	5
Число степеней подвижности	6
Наибольшее перемещение:
вокруг вертикальной оси I-I, град	340
вдоль вертикальной оси I-I, мм	400
вдоль горизонтальной оси III-III, мм	630
вокруг вертикальной оси II-II, град	240
вокруг оси III-III, град	180
вокруг вертикальной оси IV-IV, град	180
Наибольшие скорости перемещений
вокруг оси I-I поворота, град/с	81
руки в вертикальном направлении вдоль оси I-I, м/с	0,27
выдвижение руки вдоль оси III-III, м/с	1,08
поворота руки вокруг оси II-II, град/с	132
Точность позиционирования, мм	±1
Масса (вместе с ЧПУ), кг	690

Принцип работы

Заготовка из лотка – накопителя схватывается роботом. Робот совершает поворот на 90° и подает заготовку в самоцентрирующийся патрон токарного станка модели 16К20Ф3С18. После выполнения операций на токарном полуавтомате, этот же робот, забирает заготовку и передает ее в накопитель деталей.

Рис.3. Вариант компоновки №1

Вариант 2

Применяемое основное оборудование: два станка мод 16К20Ф3С18, вспомогательное оборудование – промышленный робот «Универсал 5.02», расположенный между станками.

Принцип работы

Заготовка из тактового стола схватывается роботом. Робот совершает поворот на 90° и подает заготовку в самоцентрирующийся патрон первого токарного станка. После выполнения операций на токарном полуавтомате, этот же робот, забирает заготовку и передает ее ко второму токарному станку, предварительно перезахватив ее на тактовом столе. Готовую деталь из зоны обработки токарного станка робот переносит в тактовый стол - накопитель деталей.

Рис.4. Вариант компоновки №2

Вариант 3

Применяемое основное оборудование: два станка мод 16К20Ф3С18, вспомогательное оборудование – промышленный робот «М40П.05.01».

Специализированный ПР М40П.05.01 предназначен для обслуживания различного технологического оборудования, в том числе металлорежущих станков с ЧПУ. ПР оснащается устройством ЧПУ позиционного типа, позволяющим осуществлять заданные программой перемещения по трем координатным осям и выполнять большое число команд управления циклом работы как самого ПР, так и обслуживаемого технологического оборудования.

ПР оснащается устройством для автоматической смены схватов, в том числе двузахватным, обеспечивающих одновременное манипулирование с заготовкой и обработанной на станке деталью.

Конструкция манипулятора ПР предусматривает возможность установки на нем дополнительных механизмов и устройств, например для контроля базирования заготовки, измерения диаметра обрабатываемой на станке детали.

Манипулятор ПР выполнен передвижным и имеет портальную конструкцию, позволяющую осуществлять групповое обслуживание станков с горизонтальной осью шпинделя

Основные параметры

Грузоподъемность, кг	40
Число степеней подвижности	5
Наибольшее перемещение:
каретки по монорельсу, мм	10800
руки в вертикальном направлении, мм	420
Поворот руки, град	100
Поворот кисти руки, град	90
Наибольшие скорости перемещений
каретки, м/с	0,8
руки в вертикальном направлении , м/с	0,8
поворота кисти руки, град/с	90
Точность позиционирования, мм	±1
Масса (без ЧПУ), кг	3000

Принцип работы

Заготовка из накопителя заготовок конвейерного типа захватывается рукой робота. Робот по порталу совершает перемещение в сторону полуавтомата и подает заготовку в зону обработки и устанавливает в патрон станка. После обработки робот, забирает заготовку, и передает ее на следующий токарный станок, после обработки на втором станке робот передает ее в накопитель деталей.

3. Рис.5. Вариант компоновки №3