Гибкие производственные модули

Повышение уровня автоматизации машиностроительного производства приводит к созданию ГПМ, включающих в себя автоматизированную единицу технологического оборудования или РТК для изготовления изделий определенного вида с возможностью изменения в заданном диапазоне их типоразмерных характеристик. В ГПМ дополнительно обеспечивается автоматическое измерение и контроль качества изготавливаемых изделий, диагностика состояния инструментов, механизмов и устройств самого оборудования, а также автоматическая подналадка технологического процесса и автоматическая переналадка оборудования на изготовление другого типоразмера изделия. ГПМ можно рассматривать как разновидность РТК с более высоким уровнем автоматизации всех вспомогательных, контрольно-измерительных и диагностических операций, с элементами адаптивного управления.

Рис. 10. Временная циклограмма работы РТК

Гибкий производственный модуль (ГПМ) состоит из единицы технологического оборудования, оснащенного УЧПУ и средствами автоматизации технологического процесса. ГПМ функционирует автономно, осуществляя многократные циклы, и может встраиваться в ГПС.

В общем случае в состав станочного модуля – ГПМ входят:

· станок с ЧПУ;

· транспортно-накопительная система;

· магазин инструментов и устройство их автоматической смены;

· устройства автоматического контроля размеров обработанных деталей;

· устройство контроля размеров режущего инструмента;

· система опознавания заготовок;

· система контроля за состоянием процесса резания;

· механизм автоматической смены элементов зажимных приспособлений.

На рис. 10 показан станочный модуль фирмы EMAG, выполненный на базе двухшпиндельного токарного станка 4 (рис. 11, а)с ЧПУ. Станок имеет механизированные приводы зажимных патронов, ограждения и соответствующие датчики для получения необходимых сигналов о состоянии оборудования, наличии заготовок и т д.

В состав модуля входит ПР 1, оснащенный четырьмя манипуляторами и предназначенный для загрузки - разгрузки станка. ПР способен одновременно взять с транспортно-накопительной системы 6 две заготовки и снять с двух шпинделей станка 4 две обработанные детали.

Кроме того, ПР устанавливает заготовку на призму поворотного стола 5, где она кантуется и одновременно контролируется, что позволяет сократить вспомогательное время. Наличие магазина 3 инструментов и устройства 2 их автоматической смены (в случае износа или поломки резца) обеспечивает работу модуля в течение значительного интервала времени (например, в течение двух смен) без участия обслуживающего персонала.

В ГПС для многономенклатурного мелкосерийного производства ГПМ оснащают широким набором дополнительных устройств, увеличивающих их гибкость. ГПМ, работающие в режиме безлюдной технологии, должны отвечать ряду специальных требований, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Например, токарным ГПМ предъявляют следующие основные требования:

· управление от ЭВМ,

· наличие магазина инструментов,

а)

б)

Рис.11. Гибкий производственный модуль фирмы EMAG

· конвейера для сбора стружки,

· автоматический зажим и разжим заготовок в патроне станка.

К дополнительным требованиям относятся:

· возможность автоматической переналадки патрона по программе,

· регулировки по программе силы зажима заготовки определяемого жесткостью заготовки и силами резания,

· автоматической корректировки УП при изнашивании режу­щего инструмента и т.д.

Аналогичным требованиям должны отвечать и ГПМ на базе многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков. Кроме этого, такие ГПМ должны отвечать специфическим требованиям:

· наличие магазинов приспособлений-спутников,

· многошпиндельных головок,

· возможность замены комплектов инструментов или целиком инструментальных магазинов;

· замена тары для стружки

· емкостей для СОЖ при переходе на обработку различных материалов;

· очистка от стружки опорных поверхностей спутников и позиционных приспособлений;

· корректировка положения заготовки в спутнике и т.д.

Обязательным требованием к ГПМ является возможность его встраивания в ГПС. Поэтому он должен иметь стандартные сопрягающие устройства для стыковки с автоматическими транспортно-складскими системами (АТСС), с центральной ЭВМ, а также отдельными системами ЧПУ станков, ПР и транспортных устройств. ГПМ создают на основе модульного принципа.

На рис. 12 представлена компоновка отечественного ГПМ "Модуль 500" созданного на базе многоцелевого станка ИР-500МФ4, оснащенного дополнительным накопителем 5 приспособлений-спутников.

Для обеспечения автоматической работы станочного модуля в течение полутора-двух смен перед станком устанавливают многоместные загрузочные устройства (накопители) для спутников (рис. 13). Для передачи спутников на станок из позиций неподвижного накопителя применяют схему с использованием двух-позиционного перегружателя (каретки-оператора) (рис. 13, а). Загрузочное устройство карусельного типа (рис. 13, б) осуществляет передачу и прием спутников через одну позицию, расположенную перед станком.

Рис. 12. Компоновка ГПМ "Модуль-500" на базе

многоцелевого станка ИР-500 МФ4:

I ~ станок; 2 — шкаф электрооборудования; 3 - система управления измерением параметров обработки; 4 - устройство ЧПУ; 5 - накопитель спутников; 6 - устройство смены спутников; 7 — спутник; 8 — кассета с инструментом

.

Рис. 13. Многоместные загрузочные устройства для спутников многоцелевых станков

Загрузочное устройство с подвижными позициями (рис. 13, в) обеспечивает передачу и прием спутников с двух различных позиций, расположенных вдоль оси.

Установка на спутниках различных деталей предусматривает наличие системы автоматической идентификации (распознавания) спутников. С этой целью на спутники устанавливают кодовые гребенки или другие кодовые элементы, по которым датчик на исходной позиции, определяет наличие соответствующего спутника с определенной заготовкой и дает команду на вызов требуемой управляющей программы и подготовку необходимого инструмента. В ГПС накопители для спутников связаны между собой гибкой транспортной системой. Автоматическая тележка-оператор, управляемая от ЭВМ, обеспечивает передачу требуемой детали со спутником на другой модуль, на склад, на моечную или на контрольно-измерительную машину (КИМ).