16. Гибкие производственные системы (гпс)

16.1. Области применения и классификация

Важной особенностью сегодняшнего производства, направленного на удовлетворение все возрастающих запросов потребителей, является рост числа мелких серий обрабатываемых деталей и увеличение их разнообразия, что вызывает необходимость в частой переналадке технологического оборудования. Поэтому в настоящее время наряду с традиционными требованиями (высокой производительности, точности и надежности) к оборудованию предъявляют новое требование – гибкость, т. е. переналаживаемость в минимально возможное время. Этому требованию удовлетворяет оборудование с ЧПУ, объединенное в гибкие производственные системы (ГПС), предназначенные для комплексной обработки различных деталей.

ГПС, включающая в себя технологическое оборудование и систему обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, способна автоматически переналаживаться при переходе на обработку новой детали, входящей в номенклатуру деталей, изготовляемых на данной ГПС.

Достоинство ГПС: существенно снижается производственный цикл изготовления продукции; индивидуальные заказы могут выполняться в условиях серийного производства; значительно сокращается численность обслуживающего персонала, вплоть до создания «безлюдных» производств.

Структура ГПС (рис. 16.1) строится по принципу повышения уровня организации производства: гибкий производственный модуль (ГПМ)гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) или гибкий автоматизированный участок (ГАУ)гибкий автоматизированный цех (ГАЦ)гибкий автоматизированный завод (ГАЗ).

В ГПС, как правило, встраивают только автоматизированное технологическое оборудование, которое приспосабливается к изменяющимся условиям производства при минимальном участии обслуживающего персонала. При производственной необходимости допускается включение в состав ГПС отдельных видов оборудования с ручным управлением.

В ГПС автоматически реализуются следующие функции: управление циклом работы оборудования с помощью УЧПУ, ПК и др.; загрузка, разгрузка и межоперационное транспортирование закрепленных за ГПС деталей; контроль точности и режимов обработки, контроль технического состояния станков, инструментов, транспортной системы; переналадка станков при переходе на обработку новой детали; диспетчирование и управление производством в целом.

ГАЗ

ГАЦ

ГАЦ

ГАУ

ГАЛ

ГАЛ

ГПМ

ГАУ

ГПМ

ГПМ

ГПМ

ГПМ

ГПМ

ГПМ

ГПМ

Рис. 16.1. Организационная структура ГПС

Тип оборудования, применяемого в ГПС, определяется величиной партии и номенклатурой обрабатываемых деталей.

16.2. Гибкие производственные модули

ГПМ состоит из единицы технологического оборудования, оснащенного УЧПУ и средствами автоматизации технологического процесса. ГПМ функционирует автономно, осуществляя многократные циклы, и может встраиваться в ГПС более высокого уровня.

В состав гибкого производственного модуля входят: металлорежущий станок с ЧПУ; транспортно-накопительная система; магазин инструментов и устройств их автоматической смены; устройства автоматического контроля размеров режущего инструмента; система опознавания заготовок; система контроля за состоянием процесса резания; механизм автоматической смены элементов зажимных приспособлений.

На рис. 16.2 показан гибкий производственный модуль для обработки заготовок тел вращения, выполненный на базе двухшпиндельного токарного станка 4 с ЧПУ. Станок имеет механизированные приводы зажимных патронов, ограждения и соответствующие датчики для получения необходимых сигналов о состоянии оборудования, наличии заготовок и т. д.

Рис. 16.2. ГПМ для обработки заготовок тел вращения

В состав модуля входит промышленный робот (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 призмы поворотного стола 5, где она кантуется и одновременно контролируется, что позволяет сократить вспомогательное время. Наличие магазина инструментов 3 и устройств 2 их автоматической смены (в случае износа или поломки инструмента) обеспечивает работу модуля в течение значительного интервала времени (например, в течение двух смен) без участия обслуживающего персонала.

ГПМ со сменными шпиндельными коробками (рис. 16.3), предназначенный для обработки корпусных деталей в средне- и крупносерийном производстве, компонуется на базе унифицированных узлов.

Рис. 16.3. ГПМ со сменными шпиндельными коробками

В комплект унифицированных узлов входят: силовой стол 7, оснащенный приводами (главного движения и подачи), механизмом фиксации 1 и зажимом шпиндельных коробок 6; транспортная система, предназначенная для перемещения шпиндельных коробок 6 по замкнутой прямоугольной траектории и установки на силовой стол, включающая: секции 3 (с приводными роликами); поворотные столы 5 (с приводными роликами), устанавливаемые в местах изменения направления движения шпиндельных коробок; кантователи 2 и 8, служащие для поворота шпиндельных коробок 6 вокруг горизонтальной оси перед их установкой в рабочую позицию и после снятия с нее; перегружатель, перемещающий шпиндельные коробки из кантователя в рабочую позицию и обратно; устройство складирования шпиндельных коробок 4, которое состоит из секций (с приводными роликами) и транспортной тележки, доставляющей шпиндельные коробки со склада на транспортную систему и обратно; поворотный делительный стол 9, на который устанавливается обрабатываемая деталь 10. Поворотный стол имеет три позиции: обработки, выгрузки детали, загрузки. ГПМ

К специальным узлам, входящим в ГПМ, относятся: приспособления для зажима и фиксации обрабатываемых деталей; устройство для контроля целостности режущих инструментов и комплект шпиндельных коробок.

Управление работой ГПМ осуществляется с помощью ПК; имеется центральный пульт, а также пульты, предназначенные для управления в наладочном режиме отдельными механизмами и устройствами.