Автоматизация всех уровней технического контроля продукции и диагностики оборудования внутри цеха

 

Особое значение имеет автоматизация всех уровней технического контроля продукции и диагностики оборудования внутри цеха, объединяющая большой комплекс контрольно-измерительной и диагностической аппаратуры и микропроцессорных средств обработки информации. При полной автоматизации, когда человек в этом звене отсутствует, такая система, вообще говоря, может быть довольно сложной и будет включать в себя новые элементы, которые были не нужны при наличии человека. Обработанная информация контрольно-измерительной системы поступает к диспетчеру цеха вместе с данными по учету изготовляемой продукции. Она же используется и в автоматических системах управления ходом технологического процесса, служит сигналом для подналадки станка или смены негодного инструмента и т. п.

Измерительные машины с программным управлением выполняют функции обратной связи, подавая результаты измерений на "выходе" технологического процесса на его "вход" для коррекции этого процесса в соответствии с заданными критериями качества. Такой замкнутый цикл при управлении процессами от ЭВМ с соответствующей микропроцессорной обработкой информации позволяет наилучшим образом регулировать ритм хода технологического процесса и наиболее точно удовлетворять требованиям стандартов качества продукции. Кроме того, такая система своевременно сигнализирует оператору или диспетчеру о возникающих неполадках.

Традиционные методы измерения, позволяющие контролировать лишь малую часть изделий, иногда задерживающие процесс изготовления, требующие подчас большего времени, чем сам производственный процесс, становятся в гибких производственных системах недопустимым тормозом. Особенно это относится к контролю сложных корпусных деталей с рядом плоскостей, отверстий и приливов. Измерительная машина автоматически способна без изменения позиции такой детали (без ее перевертывания) проверить концентричность, параллельность, перпендикулярность отверстий или их расположение под любым углом и все пространственные (трехмерные) размеры. Результаты контрольных измерений выдаются оператору в цифровом виде и могут передаваться в систему управления технологическим оборудованием для автоматической коррекции.

Кроме целей контроля, специальные измерительные машины могут применяться для программной автоматической разметки сложных деталей и профилей и руководить их обработкой через ЭВМ. Таким образом повышается точность и качество разметки и обработки по сравнению с традиционными методами. Исключаются индивидуальные ошибки человека и повышается производительность. Часто измерительные машины работают в полуавтоматическом режиме с участием оператора, но без выполнения им собственно процессов измерения и выдачи результатов.

Важное значение имеет встроенная в агрегаты гибкой производственной системы аппаратура автоматической диагностики состояния определенных элементов этих агрегатов (механических, гидравлических, электрических, электронных) и обрабатывающего инструмента (износа, деформаций (и пр.). Она может быть использована для автоматической подналадки или сигнализации оператору, если исправление дефекта выходит за рамки возможностей автоматики и требуется вмешательство человека.

Гибкие производственные системы на технологических участках, линиях и в цехе являются основой организации ВЧПС в масштабе комплекса цехов и завода или фабрики в целом. Производство и его автоматизация непрерывно развиваются. Поэтому каждая ГПС в малом и большом масштабе должна строиться таким образом, чтобы предусматривались возможности ее развития, подключения к другим равным и старшим системам.

 

Складской модуль

 

Устройства складирования в ГПС служат для хранения заготовок, частично или полностью обработанных деталей, а также технологической оснастки и режущего инструмента. К ним относятся центральные склады (централизованное хранение) и пристаночные накопители малой емкости (децентрализованное хранение). Последние повышают эффективность многооперационных станков с ЧПУ при их автономном использовании, что особенно важно в случае выхода из строя отдельных подсистем ГПС.

Центральный склад выполняется в трех вариантах: в виде стеллажа-накопителя со штабелером, конвейера-накопителя и в комбинации первого со вторым. В последнем варианте связь между ними осуществляется специальной транспортной тележкой.

Стеллаж-накопитель может быть различного конструктивного исполнения: одно- и двусторонним, одно- и многоярусным. Обслуживание стеллажа осуществляется штабелером (рис. 1).

 

Рис. 1. Стеллаж-накопитель со штабелёром

 

Конвейеры-накопители обычно выполняются замкнутыми цепными, роликовыми, ленточными и комбинированными роликоцепными.

Центральный склад помимо функций хранения выполняет функции выравнивания потоков заготовок и обработанных деталей. Это необходимо для сокращения времени обслуживания станков. Очередь требований, возникающих в системе, относится к центральному складу. Удовлетворение этой очереди осуществляется с учетом очередности поступления заявок или на основе заранее определенных приоритетов.

Наличие центрального склада обуславливает независимость друг от друга рабочих позиций, так как он может выполнять функции промежуточного накопителя при передаче заготовки с одного станка на другой.

Способы хранения заготовок в складе определяются их видом и принятой технологией обработки. При обработке корпусных деталей наибольшее распространение получила паллетизация. В этом случае заготовки устанавливаются вручную на универсальные приспособления-спутники (паллеты), имеющие базовую плиту с сеткой пазов и отверстий, предназначенных для установки сменных базирующих и зажимных элементов. Паллеты имеют два точных координатных отверстия, по которым осуществляется единая установка ее на рабочих позициях станков, работающих в ГПС. Использование паллет на 30...35% увеличивает стоимость складского модуля.

Заготовки тел вращения хранятся в контейнерах или в магазинах. Внутри магазина устанавливаются поддоны, на которых на унифицированных элементах находятся заготовки. Поддоны в магазине хранятся штабелями. Магазин имеет привод, который выдвигает каждый поддон в отдельности для подачи его на тактовый стол для перемещения в зону, обслуживаемую ПР.

Складские модули обычно предусматривают хаотичное хранение, т.е. ячейки склада не закрепляются за каким-то определенным видом изделий или тары. Обычно емкость склада ГПС механической обработки составляет 100-150 паллет (магазинов).

 

 

Транспортный модуль

 

Под транспортным модулем понимается транспорт, функционально связанный с основным и вспомогательным оборудованием ГПС и обеспечивающий перемещение заготовок, обработанных деталей, режущего инструмента, сменных агрегатов и узлов (например, многошпиндельных головок) и др. В состав транспортного модуля могут входить также устройства для подачи СОЖ, сбора и удаления стружки (отходов производства). Структура транспортного модуля приведена на рис. 1.

 

Рис. 1. Структура транспортного модуля ГПС

 

Доминирующей задачей потока материалов является транспортирование заготовок и деталей, частично или полностью обработанных.

Следует отметить, что гибкость транспортной системы в значительной степени определяет гибкость всей ГПС.

Общее многообразие транспортных систем, применяемых в ГПС, можно классифицировать следующим образом (рис.2).

В случае линейной структуры транспортной системы, например, в поточных линиях, заготовки от одной рабочей позиции к другой передаются с помощью транспортера в жесткой и неизменной последовательности. Для гибких технологических систем такая форма транспортной системы мало эффективна.

Замкнутая структура транспортной системы предполагает строго определенное замкнутое направление перемещения заготовок. Такая транспортная система осуществляется, как правило, с помощью роликовых транспортеров, втулочно-роликовых цепей и т.п. Гибкость системы в этом случае достигается тем, что при неблагоприятных условиях загрузки отдельных рабочих позиций, заготовки могут неоднократно циркулировать в ней. Однако это приводит к возрастанию времени транспортирования.

 

Рис. 2. Структура транспортной системы ГПС

 

Лучевая структура транспортной системы характеризуется произвольной последовательностью расположения позиций обработки и предполагает использование центрального склада. Возможности рассматриваемой структуры транспортной системы довольно высокие.

Сетевая структура транспортной системы обеспечивает доставку заготовок на рабочую позицию как через центральный склад, так и минуя его непосредственно с предыдущей позиции. Последнее обстоятельство особенно важно при обработке крупногабаритных и тяжелых деталей.

Рассматриваемая структура транспортных систем не исключает наличие промежуточного накопителя на каждой рабочей позиции.

Выбор той или иной структуры транспортной системы определяется характером обрабатываемых деталей, составом оборудования, производственными площадями, требуемой гибкостью ГПС и капитальными затратами. Наибольшими возможностями для ГПС располагают лучевая и особенно сетевая структура транспортной системы.

В качестве транспортирующих устройств используются рельсовые и самоходные тележки, различного рода краны и конвейеры. Использование в качестве транспорта конвейеров и рельсовых тележек ограничивает гибкость автоматизированной станочной системы. В настоящее время большинство ГПС строится на базе самоходных тележек (роботрайлеров и робокаров).

По назначению робокары делятся на следующие виды:

- рабочая тележка для транспортирования грузов;

- тележка-тягач для перемещения груза в прицепных тележках;

- тележка-перекладчик, которая комплектуется механизмами, выполняющими загрузочно-разгрузочные операции в автоматическом режиме.

В состав робокара входят:

- платформа с приводом;

- система управления, включающая в себя бортовую ЭВМ;

- система слежения за движением и устройство путевого контроля;

- система сигнализации и обеспечения безопасности работы;

- аккумуляторная батарея;

- вспомогательная технологическая оснастка.

Маршрут перемещения робокар определяется системойнаведения - индукционной или фотоэлектрической. При индукционной системенаведениямаршрут задается проволочным проводником, заделанным в пол, по которому течет ток частоты от 5 до 32 Кгц. При фотоэлектрической системе наведения маршрут задается потоком света, отраженного от полосы фольги, наклеенной на пол. Точность позиционирования робокар составляет 1-4 мм.