Гибкие производственные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Промышленные роботы (ПР) агрегатно - модульного типа: структура агрегата

Одним из наиболее важных направлений робототехники является максимальное ограничение конструкций выпускаемых промышленных роботов. Этому способствует унифицированный блочно-модульный принт построения промышленных роботов. Конструктивный модуль (блок) - функционально и конструктивно независимая единица, которую можно использовать как индивидуально, так и в различных комбинациях с другими модулями. Промышленные роботы модульной конструкции получают путем соединения автономных модулей, при этом число степеней подвижности и кинематическую схему выбирают согласно конкретным условиям применения промышленного робота. Модульный принцип построения позволяет сократить сроки и затраты на изготовление, освоение и внедрение в эксплуатации ПР, упростить их конструкцию. Модульные промышленные роботы надежнее универсальных, так как конструкция модулей обычно хорошо отработана. Промышленные роботы модульного типа можно легко перестроить для использования на других работах.

Для разработки агрегатно-модульных ПР используют следующие типовые модули: несущие металлоконструкции (основание, рельсовые пути и т. д.); набор захватных механизмов; механизмы рабочих перемещений с приводами (механизмы подъема, поворота, подъема и поворота, поворота и перемещения, вращения, качания, выдвижения, выдвижения и вращения и т. д.); модули отдельных блоков или в целом управляющих устройств ПР; модули, обеспечивающие перемещение ПР.

Базовый кинематический модуль включает привод, аппаратуру управления и клеммные разъемы для подсоединения к устройству управления. В модулях с ПУ применяют обычно следящие приводы с обратной связью по положению. При использовании электропривода не требуются гидравлические разъемы высокого давления и, следовательно, упрощаются коммуникации между модулями.

Компоновки гаммы агрегатных промышленных роботов можно условно разделить на две группы:

1) Промышленные роботы, построенные на базе одной принципиальной компоновки (однотипные роботы);

2) Промышленные роботы, построенные по различным компоновочным схемам на основе унифицированных модулей (разнотипные роботы).

Промышленные роботы, построенные на базе одной принципиальной компоновочной схемы. В этом случае различные модификации получают за счет изменения взаимного расположения основных модулей, применения дополнительных кинематических модулей, различных типов приводов или систем управления и т. д. На рис. 1.1 показана система построения отдельных модификаций агрегатной гаммы ПР, обслуживающих литейные цехи с поточным характером производства или станки в условиях массового и крупносерийного производства. Всего эта гамма включает 24 модификации, различающиеся числом степеней подвижности (2-6), формами рабочих зон, комбинациями и расположением стыкуемых сборочных единиц. Например, модуль 1, обеспечивающий перемещение по координатам r, ?1, ?2, и модуль 2, осуществляющий движение по координате z, используют в четырех модификациях, а модули 3, 4 только в двух. ПР этой гаммы имеют грузоподъемность 40 кг, гидравлический привод. Система управления - цикловая. Метод программирования перемещений - по упорам, погрешность позиционирования ±2,0 мм.

Рисунок 1.1 - Схема построения отдельных модификаций агрегатной гаммы промышленных роботов

Промышленные роботы, построенные по различным компоновочным схемам на основе унифицированных модулей, обеспечивают разнообразие размеров и форм зон обслуживания. Для массового и крупносерийного производства такие ПР делают упрощенными с цикловыми системами ПУ; для серийного производства используют промышленные роботы широкого назначения, применяемые для выполнения сложных операций. Агрегатная гамма роботов упрощенного типа грузоподъемностью до 6 кг (рис. 1.2) строится на базе модулей линейного и углового перемещений с пневматическим приводом. В этой гамме можно комплектовать до 50 типоразмеров ПР. Число степеней подвижности 2-7. Система управления - цикловая, способ программирования - по упорам. Погрешность позиционирования ±0,1... 0,5 мм в зависимости от набора модулей.

Рисунок 1.2 - Схема построения агрегатной гаммы упрощенных роботов

2. Классификация и область применения конвейеров непрерывного действия

конвейер робот агрегат модуль

Конвейером называют машину для непрерывного транспортирования изделий. Отличительной особенностью многих конструкций конвейеров, наряду с выполнением функций по перемещению заготовок, является возможность образования небольших межоперационных заделов, обеспечивающих независимую работу сложных станков в составе автоматической линии.

Основной классификационный признак конвейеров -- тип тягового и грузонесущего органа. Различают конвейеры с ленточным, цепным, канатным тяговыми органами и конвейеры без тягового органа (гравитационные, инерционные, винтовые). Конвейеры с тяговым органом могут быть по виду грузонесущего органа ленточными, пластинчатыми, люлечными, скребковыми, ковшовыми и пр. Для таких конвейеров характерно общее с рабочим органом движение груза на рабочих участках. Тяговое усилие передается либо грузонесущим элементом, либо элементом, проталкивающим или тянущим груз по неподвижному желобу, трубе, настилу и т.п. Конвейеры могут иметь машинный привод (наиболее часто электрический, реже пневматический) или груз может перемещаться под действием силы тяжести (гравитационные конвейеры).

В зависимости от условий используют конвейеры напольные и подвесные. Напольные конвейеры могут быть стационарными, передвижными или переносными. На конвейерах можно перемещать груз в горизонтальной или близкой к ней наклонной плоскости (ленточные, пластинчатые, тележечные, скребковые, роликовые, винтовые, вибрационные, качающиеся); в вертикальной или близкой к ней наклонной плоскости (скребковые, ковшовые, винтовые, вибрационные конвейеры); в любой плоскости. В последнем случае конвейеры состоят из чередующихся горизонтальных, вертикальных или наклонных участков (подвесные, ковшовые, скребковые, люлечные и др.). Кроме того, конвейеры могут различаться в зависимости от рода перемещаемых грузов -- насыпных или штучных. Конструкция некоторых конвейеров позволяет транспортировать как насыпные, так и штучные грузы. Особые группы конвейеров составляют элеваторы, вертикальные конвейеры с подвесными ковшами, люльками или полками, эскалаторы и другие.

Наиболее распространены ленточные (рис. 2.1, а) и цепные (рис. 2.1, б) конвейеры. Грузонесущим и тяговым органом для перемещения заготовок 3 в таких конвейерах служит лента 4 (обычно металлическая) или втулочно-роликовая цепь 7, которые натянуты на барабаны 1 или звездочки 6, смонтированные в корпусе 5. Для предотвращения их провисания предусмотрены направляющие планки 2. Такие конвейеры применяют для относительно легких заготовок 5, допускающих изнашивание поверхности из-за проскальзывания ленты (цепи) под заготовками. Кроме того, конвейеры с металлической лентой используют для транспортирования стружки.

Рисунок 2.1 - Схемы конвейеров непрерывного действия.

Роликовые конвейеры состоят из роликов 2, укрепленных на осях в корпусе 5 (рис. 2.1, в). Роликам сообщается вращение от привода 1 через замкнутую цепь 6 и звездочки 4 закрепленные на осях роликов. Перемещение заготовок 3 или приспособлений-спутников происходит под действием сил трения, возникающих между образующей роликов и заготовками, что позволяет подавать их с подпором. Ролики посажены на оси с небольшим натягом через фрикционные втулки, запрессованные в ролики, что позволяет им проскальзывать в момент нахождения под остановленными заготовками.

Конвейер-распределитель состоит из корпуса 2, внутри которого на звездочках 7 натянута замкнутая цепь 8 с консольно укрепленными (через шаг) пальцами 4, перемещающими детали 3 (кольца, фланцы) по направляющей 5 (рис. 2.1, г). Заготовки подаются в конвейер через механизм приема 1 (с отсекателем), а выдаются через механизмы выдачи 6. Такой конвейер применяют для распределения катящихся заготовок между параллельно действующими станками.

Двухвалковые конвейеры используют для перемещения с подпором цилиндрических заготовок 3 (рис. 2.1, д), например, колец, втулок, дисков. При перемещении заготовки вращаются, что позволяет применить указанные конвейеры для загрузки -- выгрузки бесцентровых крутошлифовальных станков. Валковые конвейеры имеют разные исполнения в зависимости от формы валков 5. Наиболее распространенной конструкцией является конвейер с коническими валками, с углом конуса при вершине до 2°. Вращение двум валкам, укрепленным в корпусе 4 сообщается от привода 1 через цепную передачу 2 и звездочки 6, установленные на осях валков.

Винтовые конвейеры - используют для перемещения заготовок поперек и вдоль оси. В первом случае (рис. 2.1, ё) спирали 4 винтов 5,находящихся в корыте 6, расположены так, чтобы заготовка 3 лежала между ними без перекоса. Винтам сообщается синхронное вращение от привода 7 через цепную передачу 1 и звездочки 2. Для перемещения заготовок вдоль оси винты установлены таким образом, чтобы выступы одного винта свободно входили бы во впадины другого. В этом случае заготовка перемещается по наружной поверхности спиралей между винтами.

Вибрационные конвейеры используют в тех случаях, когда затруднительно перемещать заготовки 3 другими способами (например, из-за их сцепляемости). Основным недостатком указанных конвейеров является возможность вибрации соседних металлорежущих станков. Конвейер состоит из лотка 2 (рис. 2.1, ж), пружин 1 и основания 6. Лоток получает движение от электромагнитного вибратора 4 (или от эксцентрикового механизма) с упругим звеном 5.

Пневматический полусамотечный конвейер (рис. 2.1, з). Перемещение заготовок 3 в корпусе 4 конвейера, расположенного наклонно под углом, меньшим угла трения, осуществляется сжатым воздухом (давление 0,01-0,02 МПа), подаваемым через отверстия 5 или 2, просверленные под углом на опорной 4, а иногда и на боковых 1 поверхностях. Заготовки двигаются в корпусе под действием струй сжатого воздуха, образующих воздушную прослойку толщиной 0,01--0,02 мм между заготовками и поверхностью 4.

Лотковые самотечные конвейеры предназначены для гравитационного перемещения заготовок качением по роликам или скольжением по наклонной (в большей части прямой) поверхности длиной 2-5 м и более (рис. 2.1, и, к). Угол наклона конвейеров устанавливается в зависимости от способа перемещения заготовок, их массы и материала. При перемещении деталей качением а = 5 ... 10° (рис. 2.1, и), а при скатывании по роликам а = 3 ... 5° (рис. 2.1, к). Для каждой конкретной заготовки и способа ее перемещения производится подбор угла наклона конвейера с учетом допустимой скорости соударения деталей, при которой на поверхности их (при ударах) не образуются дефекты в виде забоин, вмятин и пр. Конвейер для перемещения заготовок 4 качением состоит из опорной 3 и двух боковых 2 стенок (рис. 2.1, и). Для предотвращения самопроизвольного выпадания заготовок 4 (особенно при большом угле наклона) предусмотрена предохранительная полоса 1. В конвейерах для перемещения заготовок 4 по свободно, вращающимся роликам 6 (рис. 2.1, к) последние устанавливают на осях 5, укрепленных в боковых стенках 2, которые между собой жестко соединяют стяжками 7. В качестве ролика используют шарикоподшипник или два шарикоподшипника, запрессованные во втулку. Для уменьшения скорости перемещения заготовок в лотковых конвейерах, применяют амортизаторы 5, свисающие ремни, а также разные конструкции спусков.

3. Варианты компоновочных схем гибких производственных модулей (ГПМ)

Основной составной единицей при создании гибких производств является комплекс оборудования или так называемый гибкий (автоматический переналаживаемый) производственный модуль, представляющий собой комплекс взаимосвязанных машин:

а) металлорежущий станок;

б) промышленный робот;

в) местное транспортно-накопительное устройство для подачи заготовок и удаления деталей, а также для накопления их запаса у станка.

На рис. 3.1 изображена схема технологического модуля конструкции ЭНИМСа.

Рисунок 3.2 - Схема гибкого производственного модуля конструкции ЭНИМСа

Заготовки в специальных контейнерах 4 (прямоугольные ящики с ячейками) подаются на правую ветвь кольцевого транспортера-накопителя 5, откуда они периодически поступают на тележку 3 робота 2.

Робот берет из ячейки заготовки, устанавливает их на станок 1, снимает после обработки со станка и укладывает в те же ячейки контейнера. Когда заготовки всех ячеек обработаны, тележка робота с контейнерами переходит в крайнее левое положение (показано пунктиром). Здесь стол освобождается от деталей и получает новый контейнер с заготовками.

Контейнер с готовыми деталями передается на левую ветвь кольцевого транспортера-накопителя. Подача контейнеров с заготовками на кольцевой транспортер-накопитель и удаление с него контейнеров с готовыми деталями осуществляются краном-штабелером общей транспортно-складирующей системы ГПС. Такой производственный модуль может использоваться и как отдельный станок-автомат. В этом случае обслуживание кольцевого транспортера-накопителя осуществляется обычным краном или вилочным погрузчиком.

Гибкие производственные модули обычно применяются при изготовлении деталей типа тел вращения. Этому способствует геометрическое подобие заготовок таких деталей.

Типовые компоновочные структуры в зависимости от взаиморасположения рабочих зон и зон обслуживания следующие (рис. 3.2): фронтальная (рис. 3.2, а); поперечная (рис. 3.2, б); дипольная (рис. 3.2, в); угловая (рис. 3.2, г); круговая (рис. 3.2, д); комбинированная (рис. 3.2, ё).

Фронтальная, поперечная, дипольная и угловая компоновки являются линейными. Наиболее простая линейная компоновка - фронтальная. Она распространена как в ГПС для изготовления деталей типа тел вращения с использованием портальных роботов или манипуляторов, так и корпусных деталей.

Рисунок 3.2 - Рекомендуемые схемы размещения основного технологического оборудования

Дипольная компоновка рекомендуется в случае необходимых перестановок и дает возможность промышленному роботу или манипулятору обслуживать два станка. Поперечная компоновка применима для ГПМ, изготовляющих корпусные детали и детали типа тел вращения. В качестве пристаночного транспорта может применяться конвейер или портальный робот.

Условия компоновки ГПС позволяют сократить ее протяженность и целесообразны в случае изготовления деталей типа тел вращения. Круговую компоновку применяют в ГПС для изготовления различных деталей при использовании в качестве транспортного и загрузочного средства манипулятора вращательного типа. Комбинированная компоновка предпочтительна, если она выполняется в форме решетки с квадратными ячейками.

Список использованных источников

1. Челпанов И. Б. Устройство промышленных роботов - 2-е изд. перераб. и доп. - Спб.: Политехника,2001. - 203 с.: ил.

2.Воробьев Е. И. и др. Промышленные роботы аrрегатно-модульноrо типа / Е. И. Воробьев, Ю. Г. Козырев, В. И. Царенко; Под общ. ред. Е. П. Попова. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.: ил.

3. Власов С. Н. и др. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника - М.: Машиностроение, 1988. - 144 с.: ил.

4. Меткин Н. П. Гибкие производственные системы. / Н. П. Меткин, М. С.Лапин, С. А.Клейменов, В. М. Критський; Под общ. ред. Н. П. Меткина - М.: Издательство стандартов, 1989. - 309с.

Размещено на Allbest.ur