2.2. Транспортные системы

Транспортные системы в гибком автоматизированном производстве выполняют две основные группы операций: 1) перемещение заготовок, полуфабрикатов, деталей и отходов по территории цеха и между рабочими местами (в соответствии с технологическими маршрутами их обработки), а также подачу предметов обработки на рабочую позицию технологических машин; 2) доставку инструмента с централизованного склада или пункта комплектации к технологическим машинам и его возвращение после эксплуатации к месту складирования или ремонта, На рис. 2.2 представлена обобщенная схема функционирования транспортной си струмента. В зависимости от вида перемещаемого груза и требуемого режима работы в штамповочных цехах применяют конвейерные, подвесные и напольное транспортные системы (рис. 2.3).

Конвейерные транспортные системы относительно про­сты по устройству, дешевы в изготовлении и удобны в эксплуатации. Их производительность не зависит от расстояния, в отличие от транспортных средств периодического действия, хотя они и уступают последним в маневренности.

17

К онвейеры могут выполнять функции промежуточных накопителей. Основной сферой их применения являются гибкие автоматизированные линии (ГАЛ). Этот тип транспортных систем легко согласуется с линейной производственной структурой ГАЛ и обеспечивает высокую эффективность автоматизации транспортировки предметов обработки на рабочие места. Длина конвейеров легко может быть увеличена путем наращивания секций; они в достаточной степени инвариантны к изменению технологии и номенклатуры выпускаемых изделий.

Из конвейеров, различающихся типом тягового органа, наи­большее распространение получили ленточные и цепные конвейеры. Наряду с приводными применяют также гравитационные конвейеры с устройствами упорядочения движения (накопители, фиксаторы, отсекатели и др.). Из конвейеров, различающихся типом грузонесущего органа, наиболее часто используют ленточные и пластинчатые, а также приводные и неприводные роликовые конвейеры. К гравитационным средствам перемещения грузов отно­сятся склизы (для плоских грузов) и скаты (для грузов, близких по форме к телам вращения). Источником энергии у приводных кон­вейеров обычно служат управляемые электродвигатели. Конвейе­ры часто функционируют совместно с транспортными роботами. В необходимых случаях их оснащают устройствами контроля, выбраковки и другими вспомогательными устройствами.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации используют напольные или подвесные конвейеры. Напольные

18

конвейеры могут быть стационарными, передвижными или переносными.

Последние два типа удобны в условиях частой переплани-ровки производственных участков. В зависимости от вида груза и несущего органа с помощью конвейера можно перемещать грузы не только по горизонтальной, но и наклонной, под некоторым углом, плоскости.

Ленточные конвейеры (рис. 2.4) обычно применяют для транспортировки со склада грузов небольшой массы и, в частности, заготовок и полуфабрикатов относительно небольших габаритных размеров. Тяговый и одновременно грузонесущий орган-лента движется по свободно вращающимся роликоопорам, огибая приводной и натяжной барабаны. При необходимости с помощью роликоопор-лента на рабочем участке может иметь желобчатую форму. Ленточные конвейеры обладают достаточно высокой эксплуатационной надежностью, обеспечивают производительность от не­скольких тонн до нескольких тысяч тонн груза в час. Ленты конвейеров обычно имеют ширину 300...2000 мм, скорость движения ленты составляет 1,5...4 м/с.

Пластинчатые конвейеры (рис. 2.5) применяют для пере­мещения по горизонтали или с небольшим наклоном (до 35°) тя­желых (массой до 500 кг и более) штучных грузов. В частности, они могут использоваться для транспортировки штампов к месту установки. Сочлененные пластины скреплены с одной или распо­ложенными по бокам двумя тяговыми цепями, находящимися в зацеплении с приводными и натяжными звездочками, установ­ленными на концах рамы. Скорость движения пластинчатых кон­вейеров обычно невелика - 0,3...1 м/с. Пластинчатые конвейеры типовых конструкций имеют производительность до 2000 т/ч. По принципу устройства с пластинчатыми конвейерами сходны конвейерные столы для смены штампов у прессов.

19

Р оликовые конвейеры (рис. 2.6) служат для перемещения штучных грузов 1 с плоской опорной поверхностью. Система ро­ликов 2 смонтирована на неподвижных осях конвейера. Длина роликов должна быть несколько большей ширины груза, а расстояние между роликами - несколько меньшим половины длины груза. Мелкие грузы любой конфигурации на таком конвей­ере перемещают в ящиках поддонах, кассетах, налетах и другой специальной таре.

Роликовые конвейеры бывают двух типов-гравитационными и приводными. В гравитационных конвейерах (см. рис. 2.6), устанавливаемых с наклоном, равным 2...5°, ролики свободно вращаются под действием составляющей силы тяжести груза. При отсутствии уклона такие конвейеры часто служат для облегчения перемещения грузов вручную, например, при установке штампов на пресс. В приводных роликовых конвейерах ролики имеют групповой привод вращения от электродвигателя, при этом скорость вращения может регулироваться.

20

Роликовые конвейеры часто составляют из секций длиной по 2...3 м. В зависимости от требуемой траектории перемещения груза такой конвейер может включать в себя криволинейные и откидные секции, поворотные круги и стрелочные переводы.

Основными параметрами для выбора типа конвейера и определения эффективности его функционирования в условиях гибкого производства являются следующие: производительность; путь транспортировки; форма трассы и направление перемещения груза (горизонтальное, наклонное, комбинированное); условия загрузки и разгрузки; размеры груза, его форма, масса, удельная плотность и другие физические параметры; ритм и интенсивность подачи; соот­ветствие планировке цеха; способность к быстрой переналадке; синхронность с работой сопряженных с конвейером устройств.

Высокая производительность, универсальность, легкость встраивания в производственный процесс, сравнительно невысокая стоимость обусловливают широкое применение конвейеров различных видов в гибком штамповочном производстве. В роторно-конвейерных машинах цепные конвейеры, перемещая инструментальные блоки, являются составной частью обрабатывающей системы. Переналаживаемые конвейеры позволяют устанавливать и регулировать темп производства, обеспечивают его ритмичность. Как и другие элементы гибкой автоматизированной системы, конвейеры оснащаются устройствами программного управления.

У транспортных машин периодического действия рабочий путь чередуется с остановками и холостым пробегом. В отличие от конвейеров, производительность таких транспортных машин зависит от расстояния, однако, их достоинствами являются маневренность и большой диапазон применения. Транспортные машины периодического действия можно разделить на подвесные и напольные. Главным преимуществом первых является высвобождение производственных площадей благодаря размещению этих транспортных средств над технологическими машинами. К ним относятся краны различных видов, электротельферы и др.

На рис. 2.7 показан электротельфер, предназначенный для перемещения грузов по монорельсовой дороге с автоматическим адресованием. Электротельфер состоит из электростали 5 и соединенной с ней жесткой связью и силовым кабелем прицепной тележки блока адресования 3, перемещающихся на колесах по монорельсовому пути 4. Устройство имеет специальную подвеску с приспособлением 6 для захвата груза 7.

21

Работа электротельфера полностью автоматизирована, но для ручного управления имеется также пульт 1, соединенный с т ележкой блока адресования 3 кабелем 2.

Изменение направления движения монорельсовых транс­портных устройств производится на стрелках, установленных в местах разветвления монорельса. Гибкость монорельсовых транспортных систем выше, чем у подвесных транспортных кон­вейеров. Сочетание подвесных транспортных устройств с конвей­ерной транспортной системой и напольными роботами позволяет полностью автоматизировать перемещение предметов обработки и инструмента на протяжении всего маршрута их движения.

Напольные транспортные системы являются наиболее совершенными средствами автоматизации транспортных опера­ций. Основными элементами напольной транспортной системы периодического действия являются самодвижущиеся тележки, снабженные локальной системой управления (реализующей также информационный обмен с центральной ЭВМ). Такие системы обычно имеют автоматический, полуавтоматический и ручной режимы управления.

22

Они характеризуются высокой гибкостью, достаточной надежностью, большой грузоподъемностью, относительно высокой точностью позиционирования, высокой скоростью движения. Для обеспечения безопасности движения и безаварийной работы в конструкции транспортных тележек предусматриваются локационные или индуктивные датчики, предупреждающие случайные наезды и столкновения. Такие тележки могут иметь индуктивное управление, бортовую ЭВМ с дисплеем, автономный блок питания, двигательную установку, промышленный робот и платформу для транспортировки груза.

Перспективными видами напольного транспорта являются платформы и тележки на воздушной и магнитной подушках, исключающих непосредственный контакт с полом или другой опорной поверхностью, вследствие чего практически отпадает необходимость в усилиях на преодоление трения.

Платформа на воздушной подушке (рис. 2.8) состоит из плиты 1 с отверстиями 2, служащими для подачи воздуха, и мягкой диафрагмы 5, прикрепленной к плите фланцем 4. При повышении

д авления диафрагма деформируется, открываются выпускные клапаны 3 и воздух поступает в рабочую полость, где образуется зона повышенного давления (воздушная подушка). Платформа приподнимается на высоту h и часть воздуха выходит через образовавшийся зазор 6, обычно не превышающий 0,5 мм.

23

Благодаря очень малому коэффициенту трения (примерно 0,004) для перемещения платформы с грузом не требуется значи­тельных усилий. Устройства на воздушной подушке при движении обладают высокой маневренностью и обеспечивают равномерное распределение нагрузки на пол или другую опорную поверхность; они могут использоваться в тесных, а также взрывоопасных помещениях, однако для их нормальной работы необходима достаточно ровная опорная поверхность. Этот транспорт нашел применение для перемещения тяжелых штампов и других массивных грузов. Принцип воздушной подушки может использоваться также для облегчения перемещения стопы металлических листов.

В гибких производственных системах на различных этапах производства в качестве транспортных средств применяют робо­тизированные тележки (робокары) различной конструкции. Как правило, такие тележки имеют бортовые ЭВМ для связи с при­чальными устройствами и обмена информацией с центральной ЭВМ. Траекторией движения управляют оптические, электромаг­нитные, акустические, гироскопические или другие системы управления курсом.

Робокары «Электроника», НЦТМ-01, МП12Т, МП13Т движутся по светоотражающей полосе, считываемой фотоэлектрической системой. Типовым примером использования транспортных устройств этого вида может служить схема функционирования робокара. По команде датчика рабочего места «Требуется заготовка» система управления автоматизированной транспортно-складской системы определяет адрес поступившей команды и робот-штабелер доставляет специальную тару с заготовками на приемно-отгрузочную позицию. Тара имеет кодовый номер, который хранится в оперативной памяти бортовой микроЭВМ. После погрузки на платформу робокар движется по трассе, считывая номера встречаемых рабочих мест. При совпадении номеров рабочего места и тары, имеющейся на платформе, робокар останавливается, корректирует свое положение по электронно-оптическому датчику и устанавливает на рабочее место требуемую тару. При наличии на данном рабочем месте тары с готовыми деталями робот устанавливает ее на освободившееся место на платформе, что является командой для доставки тары к приемному устройству склада готовых изделий.

Для направления движения тележек применяют также элек­тромагнитную систему, где трасса задается индуктивным шлей­фом, например, медной шиной.

24

Проходящий по шлейфу перемен­ный ток определенной частоты индуцирует ток в катушке антенны тележки. Управление тележками осуществляется либо с помощью устанавливаемого на них микропроцессора по программам, передаваемым от неподвижного пульта, либо с помощью центральной ЭВМ. Комплексную автоматизацию обеспечивает сочетание этих способов управления. Питание электродвигателей тележек осуществляется от аккумуляторных батарей, требующих подзарядки через каждые 16 ч работы, что осложняет их эксплуатацию.

Применение автоматизированных систем транспортировки, оснащенных самоходными тележками, выгодно, несмотря на суще­ственные затраты при их внедрении. На первой стадии самоход­ные тележки с успехом могут обслуживать уже имеющиеся техно­логические машины и другие рабочие места цеха с минимальным их переоснащением. Такие транспортные системы потребляют сравнительно мало электроэнергии, практически не создают шума и не загромождают проходов и проездов, поскольку направляющие линии наносятся на поверхность пола или прокладываются на одном уровне с ним.

При разработке структуры автоматизированных транспортных систем следует учитывать технологические, организационные и экономические факторы. К технологическим факторам относятся габаритные размеры и масса перемещаемых грузов, их вид (стопа полуфабрикатов или заготовок, специальная или универсальная тара с заготовками или готовыми деталями и т. п.), длина пути перемещения грузовой единицы за одну операцию и по всему технологическому маршруту, число операций, потребность в транспортировке инструмента, его параметры, вид техно­логических машин и др.

К организационным факторам относятся планировочные решения, определяющие маршрут перемещения грузовых единиц, количество деталей в партии, длительность изготовления партии деталей, количество деталей в межоперационном заделе, определяющее вместимость автоматизированных накопителей, и др.

При разработке автоматизированной транспортно-складской системы необходимо учитывать всю совокупность технико-экономических показателей, включая срок окупаемости при эксплуатации.