книги / Надежность и диагностика технологических систем

	1.4. Структурная надежность и уровни автоматизации ГПС			31
		Окончание табл. 1.1
	Выполняемые функции	Степени автоматизации
		1	2	3
	Смена управляющих программ	—	+	+
	Загрузка-разгрузка материалов, заготовок и изделий	—	—	(+)
	Подача вспомогательных материалов к рабочим	—	_	+
	местам
	Удаление отходов производства от рабочих мест			(+)
	Установка и закрепление заготовок в приспособ­			(+)
	лениях-спутниках	—	—
	Контроль качества изготовления	—	—	(+)
	Технологическая подготовка производства	—		+
	Проектирование изделий	—	—	(+)

Примечание. Знак «+» означает автоматическое выполнение функций; « -» — неавтоматическое; «(+)* — автоматизированное.

В общем случае организационная структура ГПС (рис. 1.9) включает ряд специализированных автоматизированных систем, от которых зависит надежность функционирования ТС, их про­ изводительность, эффективность и качество выпускаемой про­ дукции.

1. СОФ — система обеспечения функционирования обору­ дования ГПС. Это совокупность взаимосвязанных автомати­ зированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление ГПС и автоматическое перемещение предметов производства и тех­ нологической оснастки.

В СОФ в общем случае входят: САПР, АСТПП, АТСС, АСНИ, САК, АСД, автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО); автоматизированная система удаления от­ ходов (АСУО).

2. АСУ ГПС — комплексная многофункциональная иерархи­ ческая (многоступенчатая) система, содержащая подсистему опе­ ративного управления ТП, служащую для выработки и реализа­ ции управляющих воздействий на технологическую подсистему ГПС и обеспечивающую управление ТП в реальном масштабе

32	1. Обеспечение надежности автоматизированных ТС

Рис. 1.9. Система обеспечения надежности и эффективности функционирования технологического оборудования ГПС

времени. Система обеспечения подготовки производства состоит из САПР, АСТПП и АСНИ. В функции САПР входит решение задач конструирования изделий, разработки ТП, а также моде­ лирование процессов работы производственных систем.

АСТПП решает задачи технологической подготовки производ­ ства, в том числе информационного обеспечения ГПС. АСНИ пред­ назначена для решения задач научной подготовки производства, включающих поиск и исследование научных и опытно-конструк­ торских разработок.

Технологическая система ГПС — совокупность ТО, объеди­ ненного в линии и участки, и реализованного на нем ТП с учетом контрольных и транспортных операций. В общем случае техно-

1.4. Структурная надежность и уровни автоматизации ГПС

33

логическая система ГПС содержит один или несколько ГПМ, АТСС, САК, АСУО и АСИО, включающую в общем случае участки подго­ товки инструмента, устройства для его накопления, транспорти­ рования, замены и контроля.

САК выполняет входной, межоперационный и окончательный контроль размерно-геометрических параметров заготовок, полу­ фабрикатов и изделий, а также обеспечивает диагностирование процессов и оборудования при выполнении ТП. Как правило, САК создается на базе управляемых ЭВМ координатно-измеритель­ ных машин (КИМ) и контрольных постов, выполняющих функции автоматической обработки и передачи результатов измерений.

Выделяют следующие виды контроля: по взаимодействию с объ­ ектом — активный и пассивный; по конструктивному решению — внутри или вне ГПМ; по реализации во времени — периодический и непрерывный.

АСУО включает комплекс средств для удаления отходов из ГПС. Стружка с режущего инструмента удаляется воздушной струей или смывается смазывающе-охлаждающим технологиче­ ским средством (СОТС). Со станков стружка удаляется шнеко­ выми или скребковыми транспортерами.

Типовые структуры ГПС и их надежность. Надежность функ­ ционирования ГПС зависит от выбранной структурной схемы ее построения. Структурная схема ГПС представляет собой располо­ жение ее компонентов, обеспечивающее наиболее рациональ­ ное функционирование всей системы. В типовых компоновочных схемах ГПС предусматривается как жестко заданный маршрут перемещения обрабатываемых заготовок (в ГАЛ), так и гибкое варьирование этих маршрутов (в ГАУ). В зависимости от схемы расположения ТО в ГПС перемещение заготовок может быть ор­ ганизовано по жесткому (рис. 1.10, a-в) или гибкому (изменяе­ мому) (рис. 1.10, г-е) маршруту, что повышает надежность ГПС.

Основной составной частью ГПС является ГПМ. Простейший ГПМ (рис. 1.11) состоит из станка с ЧПУ 2 типа ОЦ с одним или двумя инструментальными магазинами 1. Станок имеет два ра­ бочих стола 3 (рис. 1.11, а). Заготовку устанавливают на стол вручную, в то время как на другом столе идет обработка. Совме­ щение времени обработки с временем установки обеспечивает выигрыш в производительности и повышает надежность за счет ручной установки (качественной, точной и визуально контроли­ руемой).

34	1. Обеспечение надежности автоматизированных ТС

а б

HvHvbH

г

/с>

ук

Рис. 1.10. Типовые компоновочные схем ы располож ения оборудования ГПС:

а — параллельная; б — линейная однорядная; в — линейная многорядная (сетевая); г — звездообразная; д — круговая; е — роторная {а -в — разомк­ нутое положение оборудования; г -е — замкнутое положение оборудования)

Рис. 1.11. ГПМ на базе одного станка с ЧП У

1 .4. Структурная надежность и уровни автоматизации ГПС

35

Более производительным является ГПМ с автоматизирован­ ным загрузочным устройством (рис. 1.11, б). Он содержит ОЦ 2 с одним или двумя магазинами инструментов 1. Шаговый конвей­ ер-накопитель паллет 4 с 4, 6, 8 или 12 заготовками позволяет длительное время выполнять обработку с ограниченным участием

оператора.
В ГПМ со стендовым (стационар­
ным) накопителем веерного типа
(рис. 1.12) число стендов накопле­
ния заготовок может наращиваться
постепенно, что снижает первона­
чальные затраты. Заготовки со стен­
дов 3 на станок 1 перегружаются по­
воротным столом 2. Загрузка заго­	Рис. 1.12. ГПМ со стендовым
товок в накопитель может выпол­	накопителем веерного типа
няться ПР или робокарой.
Применение специальных шпин­
дельных насадок на станке с гори­
зонтальным шпинделем 2 (рис. 1.13)
дает возможность выполнять также
обработку инструментом, располо­
женным вертикально 1. Это позво­
ляет обрабатывать заготовку с пяти
сторон за один установ, что значи­
тельно повышает точность и надеж­	Рис. 1.13. Схемы применения
ность процесса обработки.	на станках с ЧПУ специальной
Используя различные компоно­	головки для обработки инст­
вочные решения, можно создавать	рументами с вертикальным 1
типовые схемы размещения обору­	и горизонтальным 2 располо­
дования в составе ГПС различного	жением оси
технологического назначения. ГАУ

(рис. 1.14, а) состоит из ГПМ 3, автоматизированного склада (АС) б, отделения комплектации и настройки инструмента 5, моечного отделения 2, контейнеров для сбора стружки 7 и управ­ ляющего вычислительного комплекса (УВК) 1. Все оборудова­ ние ГАУ обслуживается транспортным модулем 4. Если транс­ портным модулем является тележка (рис. 1.14, б), то заготовки и инструментальные блоки (комплектуются в отделении 5) пере­ даются в АС 6 и оттуда доставляются к ГПМ 3 этой тележкой.

36	1. Обеспечение надежности автоматизированных ТС
а
4	Ш	6
	хЩЫ ? 3
	0 I iTTXLl-LLJ
б			I_$У<1
	0	| I 0

Рис. 1.14. Типовые схемы компоновки ГА У для обработки тел вращения в условиях многономенклатурного серийного производства: а — ГАУ с выделенным АС; б — ГАУ с совмещенным АС; в — ГАУ с ПР

ГАУ управляется УВК 2. Для загрузки ГПМ используются ин­ дивидуальные ПР.

Отличие в ГАУ при одностороннем ГПМ 3 (рис. 1.14, в) относи­ тельно транспортного модуля 4 (по сравнению с рассмотренными выше) состоит в том, что ПР 9 загружает два ГПМ 3 заготовками, которые доставляются из АС 6 на поворотный стол 8 модулем 4, который управляется УВК 1.

Простейший ГАУ состоит из двух станков (2 и 2). типа ОЦ, об­ щего перегружателя заготовок 3, закрепленных на паллетах 4 и 5 (рис. 1.15). Каждый станок имеет свой комплект паллет. Заготовки загружают на паллеты вручную. Данная компоновка обладает высоким уровнем надежности, так как обеспечивает длительную бесперебойную работу модулей в автономном режиме.

ГАУ, показанный на рис. 1.16, имеет объединенные устройства для смены паллет и единую систему автоматической смены инст­ румента для нескольких (до четырех) станков. Инструмент заме­ няется специальным ПР. Один комплект паллет используется

1.4. Структурная надежность и уровни автоматизации ГПС

37

Рис. 1.15. ГАУ с двумя модулями и единым автоматизированным устройством смены паллет и инструмента:

1 ,2 — станки с ЧПУ; 3 — рельсовый перегружатель заготовок; 4, 5 — стенды с паллетами, закрепленными за каждым станком

4-

I I I	I I 1/1 Г I 1"1 Т
\	/у ____
СУ-	4су
	- Е

□□□QPDDP

—_______ 7__________ б

Рис. 1.16. ГАУ с двумя модулями и единым автоматизированным загрузочным устройством смены паллет и инструмента:

1 ,4 — станки с ЧПУ; 2 — накопитель инструмента; 3 — робот смены инст­ румента; 5 — рельсовая тележка-перегружатель паллет; 6 — паллеты; 7 — позиции загрузки-разгрузки паллет; 8 — АСУ распределения загрузки; СУ — система управления

38 1. Обеспечение надежности автоматизированных ТС

для нескольких станков. Станки взаимозаменяемы, что повы­ шает надежность ГАУ в целом.

ГАУ с координатно-измерительной машиной и установкой для мойки деталей (рис. 1.17) предназначены для выполнения не­ скольких операций. Станки разного технологического назначе­ ния дополняют друг друга, используется также одна транспорт­ но-накопительная система. Сложные заготовки обрабатываются с шести сторон.

Рис. 1.17. ГАУ с координатно-измерительной маш иной и установкой для мойки деталей:

l t 4 — станки с ЧПУ; 2 — ЭВМ участка; 3 — промышленный робот — кан­ тователь заготовок; 5 — стол — перегружатель паллет; 6 — установка для удаления стружки и мойки деталей; 7 — координатно-измерительная ма­ шина; 8 — конвейер — накопитель паллет; 9 — станция загрузки-разгруз­ ки паллет заготовками и деталями; 10 — поворотный стол; СУ — система

управления

ГПС, представленная на рис. 1.18, обеспечивает изготовление деталей типа тел вращения с использованием станков разных групп. Подача заготовок осуществляется в кассетах. Заготовки из кассет на станки подает ПР. Он же укладывает в кассеты гото­ вые детали. Управление ГПС осуществляет центральная ЭВМ.

1.4. Структурная надежность и уровни автоматизации ГПС

39

Рис. 1.18. ГПС для обработки деталей типа тел вращения с использованием станков с ручным управлением и ЧПУ:

1 — протяжной станок; 2 — зубофрезерный станок; 3 ,4 — токарные стан­ ки с ЧПУ; 5 — промышленные роботы для загрузки-разгрузки станков; 6 — конвейер-накопитель; 7 — позиции загрузки заготовок; 8 — централь­ ная ЭВМ; 9 — ЭВМ управления транспортом; 10 — ЭВМ управления кон­ тролем и наладкой инструмента

На ГАЛ с жестким конвейером подачи заготовок обработка выполняется последовательно на каждом рабочем месте (рис. 1.19). Для повышения надежности и производительности используют­ ся станки с многошпиндельными головками.

Рис. 1.19. ГАЛ с последовательным выполнением операций:

1 — конвейер подачи заготовок на линию; 2 — автоматический загружатель линии; 3 — шаговый конвейер; 4 — станки с ЧПУ; 5 — накопитель шпиндельных головок; 6 — промышленный робот; 7 — станок с ЧПУ с мно­ гошпиндельными головками; 8 — установка для удаления стружки и мойки деталей; 9 — координатно-измерительная машина; 10 — конвейер с обра­

ботанными деталями; 11 — ЭВМ линии