Анализ и выбор компоновок

Содержание

 

Введение. 4

1. Анализ и выбор компоновок. 5

2. Выбор технического оборудования. 19

3. Информационные системы.. 27

4. Выбор системы управления. 31

4.1 Система управления специальным технологическим оборудованием 32

4.2 Описание СУ верхнего уровня. 36

Список используемых источников. 38

Введение

Структурно-алгоритмическое построение систем управления ПР и технологическим оборудованием определяется прежде всего задачами автоматизации конкретных видов производств, которые описываются технологической программой управления робототехническим комплексом оборудования с различными иерархическими уровнями. При этом организация технологической «среды» в отношении ее предельности (детерминированности) и сложности обуславливает использование на низшем уровне управления с аппаратной реализацией алгоритма, а на высшем – универсальных, в том числе адаптивных средств со свободно программируемым алгоритмом управления.

Развитие микропроцессорной техники, унификация объектов управления, расширяющаяся сфера применения ПР. создали благоприятные предпосылки для реализации принципов блочно-модульного построения систем управления, позволяющих без особых затрат создать разнообразные модификации систем для решения конкретных задач автоматизации.

Повышение информационно-вычислительных возможностей систем управления, особенно универсального типа и группового управления, приводит к использованию мультипроцессорных многоуровневых структур управления. Однако по-прежнему актуально создание простых автономных специализированных систем управления циклового и позиционного типов.

В курсовом проекте с учетом развития принципов структурно-алгоритмического построения систем управления будут рассмотрены некоторые обобщенные структуры систем управления и примеры реализации таких структур для основных классификационных групп в подклассах локального и группового управления, отражающих качественное различие иерархических уровней управления технологическим оборудованием.

Анализ и выбор компоновок.

 

Типовые схемы компоновок РТК механообработки

При создании РТК используют станки с ЧПУ или станки-полуавтоматы, у которых машинное время составляет 3–15 мин и более. Как правило, технологический цикл обработки изделий на металлорежущих станках осуществляется группой станков, обеспечивающих выполнение этого цикла. В связи с этим при создании РТК типа «станок – ПР» целесообразно использовать ПР для обслуживания группы однотипных либо разнотипных станков. Число станков, включаемых в РТК, зависит от конструктивного исполнения ПР (размеров его рабочей зоны), а также от машинного времени станков, включаемых в состав РТК. При малом машинном времени (3 мин) обслуживание ПР нескольких станков приводит к простою технологического оборудования, поэтому в данном случае, а также в условиях крупносерийного производства целесообразно использование однопозиционных РТК на базе ПР с цикловым программным управлением, предназначенных для обслуживания одного станка.

Компоновки РТК зависят от конструкции и кинематической схемы ПР, определяющих размеры и форму его рабочей зоны.

На базе одних и тех же моделей станков можно создавать РТК различных компоновок, комплектуемые ПР с различными техническими и технологическими возможностями. В основном используют три вида компоновок РТК: 1) однопозиционный РТК, состоящий из одного станка, обслуживаемого одним ПР (напольным, портальным или встроенным в станок); 2) многопозиционный РТК круговой компоновки, состоящий из двух-трех станков, обслуживаемых ПР напольного типа; 3) многопозиционный РТК линейной и линейно-параллельной компоновок, состоящий из двух и более станков, обслуживаемых портальным ПР.

При одинаковых составе оборудования, производственной программе и номенклатуре обрабатываемых деталей, линейные компоновки по сравнению с круговыми имеют следующие преимущества: требуемая для размещения РТК производственная площадь в 1,4 раза меньше; большие удобство и безопасность обслуживания (переналадка и ремонт оборудования не требуют остановки всего РТК, более благоприятные условия для визуального наблюдения за работой оборудования); увеличивается число обслуживаемых станков (до 5–6 против 2–3 при круговой компоновке); сокращается время передачи заготовки от станка к станку.

Комплексы типа РТК – 1 создаются на базе ПР, работающих в плоской прямоугольной системе координат, из одного или двух однотипных станков с применением линейной компоновки. Комплексы должны комплектоваться вспомогательным оборудованием для автоматической подачи ориентированной заготовки на загрузочную позицию (тактовыми столами, шаговыми транспортерами, приводными магазинами – накопителями), расположенными в плоскости работы ПР.

Комплексы типа РТК-2 создаются на базе портальных ПР, работающих в ангулярной цилиндрической системе координат, из однотипных и разнотипных станков в количестве от двух до шести единиц технологического оборудования с использованием линейной и линейно-параллельной компоновки. Комплексы оснащаются входными, выходными и промежуточными (между станками) накопителями. Поскольку ПР могут брать заготовки из разных точек и укладывать изделия в тару, возможно использование вспомогательного оборудования, не имеющего приводных механизмов.

Комплексы типа РТК-3 формируются на базе ПР, работающих в цилиндрической системе координат, из одного станка с горизонтальной осью шпинделя и ПР. В качестве вспомогательного устройства используется сменная тара, обеспечивающая хранение деталей в ориентированном виде с заданным шагом расположения.

Комплексы типов РТК-4 и РТК-5 строятся на основе ПР, работающих в цилиндрической и сферической системах координат. Комплексы имеют преимущественно круговую либо линейно – параллельную двухрядную компоновку и могут состоять из одной – трех единиц технологического оборудования.

Роботизированные комплексы для механообработки заготовок типа тел вращения могут иметь различные компоновочные схемы в зависимости от выполняемых ими технологических задач.

Наибольшее применение в машиностроении получили РТК, состоящие из автоматизированных станков (токарных, круглошлифовальных, многоцелевых и др.), оснащенных накопительными устройствами для заготовок и деталей, системой программного управления и обслуживаемых с помощью ПP. В первую очередь такие РТК предназначаются для серийного изготовления деталей мелких и средних размеров с небольшим временем обработки. Комплексы могут оснащаться как встроенным в станок, так и внешними ПР напольного или портального типа.

РТК мод. М01И611 — «Ритм» показанный на рисунке 1.1 предназначен для токарной (патронной и центровой) обработки мелких деталей типа тел вращения из штучных заготовок массой до 0,1 кг. ПР мод. «Ритм-01.08», установленный на крышке шпиндельной бабки токарно-винторезного станка с ЧПУ мод. 1И611ПМФЗ, производит его загрузку заготовками, находящимися на позиции выдачи их вибробункером. Обработанные изделия ПР снимает со станка и сбрасывает в тару через специальный лоток.

 

 

Рисунок 1.1- РТК модели М01И611

 

Для токарной обработки деталей типа длинных валов массой до 5 кг из штучных заготовок используют РТК мод. 1708ПР4 (рисунок 1.2), включающий в себя многорезцовый станок-полуавтомат типа 1708, автоматизированное загрузочное устройство (тактовый стол) для поштучной выдачи заготовок и обслуживающий их ПР напольного типа мод. ПР4.

ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: загрузку и разгрузку станка, сбрасывание детали в тару, а также управление включением автоматического цикла работы станка. В станке имеется конвейер для удаления стружки, которая автоматически подается в тару.

 

 

Рисунок 1.2- РТК модели 1708ПР4

 

Для токарной патронной или патронно-центровой обработки деталей средних типоразмеров (с массой заготовки до 10 кг) за один или два установка (с возможностью поворота заготовки на 180') в настоящее время широко используют РТК 16К2ОФЗ.Р132 (рисунок 1.3) и его модификации.

Встроенный в станок 16К2ОФЗ ПР мод. М10П62.01 выполняет в составе комплекса следующие операции: снятие заготовки с определенной позиции тактового стола типа СТ220; установку заготовки в патрон станка; снятие и возвращение обработанной детали на ту же позицию тактового стола. Установка заготовок на подвижные платформы тактового стола осуществляется в ориентированном виде посредством специальной оснастки. ПР может оснащаться различными типами схватов в зависимости от вида заготовок.

 

 

Рисунок 1.3- РТК модели 16К20Ф3.Р132

РТК мод. БРСК-01 (рисунок 1.4) предназначен для автоматизации процесса токарной обработки в условиях мелкосерийного производства широкой номенклатуры фланцевых деталей массой до 10 кг. Комплекс построен на базе токарно-револьверного станка с ЧПУ мод. 1В340ФЗО или аналогичных токарных станков с ЧПУ (мод. 1П426ФЗ, 1,Б616ФЗ и др.), обслуживаемых совместно с магазинным накопителем (с поворотным столом) с помощью ПР портального типа мод. М2ОЦ.48.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станка заготовками из магазина-накопителя, снятие обработанных деталей и укладку их в тот же магазин.

 

Рисунок 1.4- РТК модели БРСК-01

На базе автоматизированного двухшпиндельного токарного станка мод. МР-315, ПР портального типа мод. М40П.О5.01, роликового конвейера-накопителя и поворотного устройства для переориентации заготовки (поворота ее на 180') создан РТК мод. МРК-40.202 (рисунок 1.5) для двусторонней обработки фланцевых деталей массой до 40 кг.

ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: захват заготовки из тары, находящейся в позиции загрузки на роликовом конвейере; установку заготовки в патрон первого шпинделя; установку заготовки после обработки ее с одной стороны на позицию переориентации; установку повернутой на 180' заготовки во второй шпиндель; перенесение обработанной детали к конвейеру-накопителю и установку ее в тару.

Для совмещения операций снятия и установки заготовки и детали в шпиндель станка ПР снабжен двухзахватным устройством. При необходимости ПР может выполнять параллельную загрузку и разгрузку двух шпинделей станка.

 

 

Рисунок 1.5- РТК модели МРК-40.202

 

Кроме индивидуальных РТК, в механообрабатывающем производстве в настоящее время используют групповые роботизированные комплексы (участки и линии), обеспечивающие полную токарную обработку деталей с двух сторон, а в ряде случаев подготовку баз под последующую обработку (например, фрезерование торцев и зацентровку валов) и финишную (например, шлифовальную) обработку. В состав РТУ и РТК включают несколько станков одного или различных типов, которые взаимно дополняют или заменяют друг друга.

В РТЛ оборудование обслуживается ПР в последовательности выполнения операций для заданного технологического процесса. В отличие от этого на РТУ предусматривается возможность изменения последовательности использованияоборудования в зависимости от конкретного варианта обрабатываемого изделия. В робототехнических комплексах ПР кроме операций обслуживания оборудования выполняет межоперационное транспортирование, переориентацию и раскладку деталей в тару. Для обеспечения условий техники безопасности комплексы имеют ограждение с системой светозащиты.

Последовательность обработки на взаимодополняющих или заменяющих друг друга станках может быть как постоянной, так и изменяющейся в зависимости от технологического задания или текущего состояния станков.

Комплекс на базе токарного автоматизированного станка мод. 1713 (рисунок 1.6) и ПР портального типа мод. МП (двурукое исполнение) предназначен для крупносерийного производства валов (массой до 10 кг) для коробок передач сельскохозяйственных машин. Заготовки вручную устанавливаются в ориентированном виде на тактовом столе, который периодически их подает в зону обслуживания ПР. Последующие загрузочно-разгрузочные, транспортные операции, передача заготовки между станками и возврат детали на тактовый стол выполняются ПР в технологической последовательности.

 

 

Рисунок 1.6- РТК модели 1713-МП

 

Для токарной обработки заготовок типа дисков, колец, втулок, фланцев (массой до 40 кг) применяют комплекс на базе патронного токарного станка с ЧПУ агрегатного типа мод. АТ250П, обслуживаемого универсальным ПР напольного типа мод. УМ1 показанные на рисунке 1.7.

ПР в составе комплекса осуществляет загрузку и разгрузку станков из магазина карусельного типа и укладку деталей после обработки в тот же магазин, который периодически поворачивается в следующую позицию.

 

Рисунок 1.7- РТК модели АТ250П-УМ

 

РТУ мод. АСВР-041 (рисунок 1.8) предназначен для обработки различных тел вращения — валов (массой до 40 кг) в условиях серийного производства. Комплекс построен на базе двух токарных станков с ЧПУ мод. 16К2ОФЗ, накопителей заготовок и деталей, устанавливаемых в них в ориентированном виде, промежуточных однопозиционных столов для обработанных на станках деталей и обслуживающего ПР портального типа мод. СН4ОФ2.80.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станков заготовками, их разгрузку на промежуточной позиции после обработки, межстаночное транспортирование обработанных деталей, перебазирование и раскладку заготовок и деталей в накопители, а также поиск в них нужных заготовок и деталей. РТУ снабжен системой светозащиты рабочей зоны.

 

 

Рисунок 1.8- РТК модели АСВР-041

 

РТЛ для обработки деталей типа буксы массой до 160 кг построена на базе двух токарных станков с ЧПУ мод. 1П752МФЗ (рисунок 1.9), двухпозиционного накопителя с поворотным столом и обслуживающего ПР портального типа мод. УМ16ОФ2.81.02. Комплекс с помощью загрузочного устройства непосредственно взаимодействует с автоматизированным складом, в ячейках которого устанавливается тара с заготовками и обработанными деталями.

ПР в составе комплекса осуществляет следующие операции: выбор заготовки из тары, расположенной на поворотном устройстве, и загрузку первого станка для обработки одной ее стороны; последовательную загрузку другого станка для обработки второй ее стороны; установку готовой детали на поворотное устройство. При повороте стола этого устройства тара перемещается в загрузочную позицию склада.

 

 

Рисунок 1.9- РТК модели 1П752МФ3

 

РТЛ для полной обработки вальцов сельскохозяйственных машин (массой до 40 кг) состоит из станков: агрегатно-расточного мод. 10А803 (рисунок 1.10), двух токарно-винторезных мод. 16К20, специализированного многорезцового токарного мод. МТ57 и специального агрегатного. Каждый из станков индивидуально обслуживается ПР или манипулятором. При помощи ПР мод. СМ40Ц.40.11 осуществляется загрузка агрегатно-расточного станка мод. 10А803 заготовками из накопительного устройства и передача их после обработки на штанговый конвейер, с которого остальные станки последовательно загружаются манипуляторами мод. МР80.

 

 

Рисунок 1.10- РТК модели 10А803

 

РТУ мод. АСВР-01 (рисунок 1.11) предназначен для обработки валов (массой до 160 кг) для электродвигателей 30 типоразмеров в условиях серийного производства.

Заготовки в виде резаного проката подводятся электрокаром и загружаются на подающий конвейер, с загрузочной позиции которого их снимает ПР мод. УМ160Ф2.81.01 и раскладывает в ориентированном виде в тару магазина.

Участок укомплектован фрезерно-центровальным станком мод. МР179 и двумя токарными станками с ЧПУ мод. 1Б732ФЗ или 1740ФЗ, на которых производится подрезка торцов, центрование и токарная обработка валов. Обслуживание роботом станков осуществляется по их вызовам. При одновременном поступлении двух заявок ПР обслуживает станок с более длительным циклом работы.

Между станками расположены промежуточные магазины-накопители с тарой для частично. и полностью обработанных заготовок. Непосредственно у каждого станка имеется промежуточный накопитель обработанных деталей. Стружка убирается конвейером, проходящим сзади станков (на схеме планировки не показан).

ПР в составе комплекса выполняет загрузку и разгрузку станков заготовками, межстаночное транспортирование, перебазирование заготовок и деталей, а также поиск заготовок в накопителе и раскладку деталей в тару. Безопасность работы обеспечивается системой светозащиты с фотодатчиками, расположенными в стойках ограждения.

 

 

Рисунок 1.11- РТК модели АСВР-01

 

РТЛ мод. АСВР-07 (рисунок 1.12) предназначена для финишной обработки деталей типа валов (массой до 160 кг) в условиях серийного производства.

В состав комплекса включены центродоводочный станок МА3926 и два круглошлифовальных станка с ЧПУ мод. ЗМ163Ф2. Обслуживание станков вместе с накопительным и контрольно-измерительными устройствами осуществляет ПР мод. УМ16ОФ2.81.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станков заготовками, снятие со станка, межстаночное транспортирование, перебазирование заготовок и деталей, а также поиск заготовок в магазине и перенос их на позицию контроля перед загрузкой в станок. Заготовки располагаются в магазине в ориентированном виде. Комплекс оснащен системой светозащиты.

 

 

Рисунок 1.12- РТК модели АСВР-07

 

РТЛ для обработки валов (массой до 40 кг) в крупносерийном производстве построена на базе фрезерно-центровального станка с ЧПУ МР71, токарного станка с ЧПУ моделей 1А730 или КМ144, шаговых конвейеров-накопителей заготовок и обработанных деталей, обслуживаемых с помощью ПР начального типа СМ40Ц.40.11 и показана на рисунке 1.13.

ПР в составе комплекса выполняет операции загрузки и разгрузки станков в соответствии с заданной технологической схемой обработки, осуществляет координацию автоматических циклов их работы. [2]

 

 

Рисунок 1.13- РТК модели МР71