Применение промышленных роботов в автоматизированных транспортно-накопительных системах

В гибких производственных системах (ГПС) применяют следующие ПР: вспомога­тельные, выполняющие функцию загрузки и разгрузки основного и вспомогательного оборудования; технологические, выполняю­щие некоторые технологические операции (сварку, снятие заусенцев, полирование, сбор­ку, контроль, окраску и т. д.); складские, выполняющие загрузку и разгрузку стеллажей и т. п.; транспортные, выполняющие функции перемещения предметов обработки от склада к технологическому оборудованию и наобо­рот.

ГПС предъявляет повышенные требования ко всем техническим средствам, входящим в систему. Одним из основных требований является быстрый переход на новый цикл ра­боты по командам от управляющей ЭВМ

Рассмотрим технологическую цепочку (склад - транспортная система — накопительное устройство – основное оборудование). Основным связующим звеном, объединяющим все технологическое оборудование, является автоматизированная транспортно-накопительная система (АТНС).

На структуру АТНС влияет много факто­ров, но основными являются номенклатура деталей, обрабатываемых в ГПС, и програм­ма выпуска их. Определяющими являются следующие параметры детали: материал, га­баритные размеры, масса, технологические базы и базы захвата ПР. Номенклатура и про­грамма выпуска определяют организацию производства и в какой-то степени техноло­гию изготовления детали. На структуру АТНС влияют также типы, модели и число станков, особенности технологической оснаст­ки, инструмента, штучное время и т. д. Необ­ходимо учитывать также состав и величину транспортных партий, последовательность за­пуска обрабатываемых партий деталей, число одновременно обрабатываемых типоразмеров деталей, транспортные потоки и т. д. Кроме того, структура АТНС зависит от производ­ственного помещения (высоты, площади про­езда и т. д.), параметров оборудования, входя­щих в состав АТНС (грузоподъемности, ско­рости перемещения, режимов разгона и тор­можения, числа степеней подвижности, размеров рабочих, зон, способности автоматической смены захватов).

В полном составе в АТНС входят транс­портные средства, обеспечивающие смену за­готовок, инструмента, технологической ос­настки на одной или нескольких единицах технологического оборудования, накопители (по числу технологического оборудования).

АТНС может состоять из трех основных функциональных подсистем, обеспечивающих хранение и транспортирование: 1) режущего инструмента (подсистемы «инструмент»); 2) заготовок и деталей (подсистемы «де­таль»); 3) станочных приспособлений (подси­стемы «оснастка»). Каждая из этих подсистем может состоять из отдельных функцио­нальных элементов, обеспечивающих: хране­ние изделий («накопитель»), выполнение транспортных операций с закрепленными за ней грузами («транспорт»).

ГПС, функционирующие при незначитель­ном участии человека, необходимо постоянно обеспечивать заготовками, полуфабрикатами, инструментами и т. д. Кроме того, необходи­мо оперативно транспортировать готовую продукцию и отходы производства. Вес эти задачи возложены на складские и транс­портные роботы, составляющие особую груп­пу промышленных роботов. Конструктивной основой их в зависимости от поставленной задачи служат консольные и мостовые краны-манипуляторы, краны-штабелеры, тележки и т. д. Выбор той или другой конструкции за­висит от массы и размеров изготовляемой продукции, грузооборота и т. д.

К складским ПР относятся роботы-штабелеры - напольные рельсовые машины. Штабелеры с программным управлением нашли ши­рокое применение и серийно выпускаются промышленностью. Техническая характеристи­ка их приведена в табл. 19. Схема робота-штабелера РШ-500 показана на рис. 24. Роботы-штабелеры имеют следующие программи­руемые перемещения: горизонтальное по ре­льсовым направляющим; вертикальное карет­ки; горизонтальное выдвижение захвата. Робот-штабелер позволяет накапливать заготов­ки и материалы в ячейках типа этажерки, занимающих относительно малую площадь, осуществлять выдачу заготовок и материалов в стандартной таре или поддонах на приемно-выдающие устройства складов. На рис. 25 приведены типовые схемы компоновки авто­матизированных складов.

Работа автоматизированного склада осу­ществляется следующим образом. Получив за­дание направить заготовки и детали со склада на рабочее место ГПС, оператор набирает на пульте код этих заготовок и деталей и вводит его в процессор. Последний автоматически определяет номер ячейки склада, в котором находится данный объект, и выдает команды роботу-штабелеру. Во время перемещения ПР сигналы от датчиков положения поступают в вычислительное устройство, которое сравни­вает коды текущей и заданной позиции и при их совпадении выдает сигнал на остановку штабелера. Робот-штабелер захватывает тару и доставляет ее на приемную позицию склада. В частном случае могут применяться варианты, когда робот-штабелер непосредствен­но передает заготовки, полуфабрикаты на ра­бочее место, что исключает применение других транспортных средств.

В ГПС вместимость складов достаточно высокая, так как при большой номенклатуре обрабатываемых деталей необходимо иметь большие объемы накопителей для временно хранимой технологической оснастки, межоперационных заделов и т. д.

Транспортные ПР предназначены для авто­матизации операций и процессов перемещения со склада на рабочие места и от рабочих мест на склад. Они являются также источником ин­формационного обеспечения автоматизиро­ванных систем управления производством и технологическими процессами, так как вы­дают информацию о месте нахождения пере­мещаемого предмета.

В зависимости от назначения, технологиче­ских особенностей применения и выполняемых функций транспортные роботы могут быть: напольные рельсовые, подвесные монорель­совые, подвесные многорельсовые, напольные безрельсовые. Транспортные ПР выполняют с подвижным или неподвижным захватом гру­за, который может быть активным (захваты­вание - удержание груза — разжим захвата) или пассивным (поддержание предмета без за­жатия). Транспортные ПР с активным захва­том применяют как с дополнительными устройствами и механизмами (ориентация предмета, информация о наличии предмета на выдающих и приемных позициях), так и без дополнительных устройств (информация поступает от обслуживаемого основного обору­дования). Транспортные роботы с пассивным захватом применяют только в комплекте с до­полнительными устройствами и механизмами, обеспечивающими установку перемещаемого предмета на выдающих и приемных позициях на требуемой высоте.

Транспортные роботы (напольные рель­совые и подвесные монорельсовые) переме­шаются по принудительному маршруту, т. е. в строгом соответствии с заданной програм­мой. Роботы мостовые и напольные безрель­совые перемещаются по свободному маршру­ту, т. е. между любыми позициями загрузки (разгрузки), находящимися в пределах обслу­живаемой зоны, Такие роботы управляются от микропроцессоров или от микроЭВМ в связи с необходимостью решения логических задач выбора направления движения, контроля по­ложения и выбора кратчайшего маршрута перемещения. Такими ЭВМ могут быть «Электроника-60» или СМ-1800. В случае при­менения нескольких транспортных роботов возникает необходимость группового управле­ния ими, а также оснащения дополнительны­ми устройствами и механизмами, в том числе обеспечивающими выбор оптимального пути перемещения и контроль за безаварийным одновременным перемещением нескольких ПР. Решение этих задач возможно с использованием ЭВМ типа СМ или АСВТ М-6000. Тех­нические характеристики транспортных монорельсовых роботов приведены в табл. 20.

Напольные безрельсовые транспортные ро­боты обеспечивают: значительное снижение капиталовложений на монтаж трассы; устра­нение загромождения производственных пло­щадей стационарными транспортными устрой­ствами; экономию производственных площа­дей вследствие совмещения трасс роботов с внутрицеховыми проездами и проходами; оптимальное распределение грузопотоков бла­годаря простоте трасс и возможности измене­ния маршрутных схем и парка робот-кар при перестройке производства или увеличении вы­пуска продукции; простоту взаимодействия с вспомогательным технологическим оборудо­ванием на рабочих местах. Но требуется, чтобы трасса была чистой.

Напольные транспортные роботы движут­ся: 1) вдоль провода, уложенного на глубине 40—60 мм от поверхности пола (по проводу пропускают ток силой в несколько сотен мил­лиампер, с частотой 2 — 20 кГц и напряжением не более 12 В; создается переменное электро­магнитное поле, за которым следят датчики транспортного робота); 2) по светоотражаю­щей полосе, прикрепленной к полу (слежение за трассой проводится с помощью фотосчитывающих датчиков, реагирующих на изменение световых потоков и вырабатывающих упра­вляющие сигналы); 3) по программе с исполь­зованием гироскопа.

Для взаимодействия с вспомогательным оборудованием (выдающие и приемные столы на складе и на рабочих станциях) транс­портные роботы имеют платформу, которая может подниматься - опускаться и переме­щаться горизонтально вправо-влево. Кроме того, транспортные роботы могут переме­щаться по трассе, т. е. эти ПР имеют три про­граммируемых перемещения. Применяют мо­дификации транспортных роботов для загруз­ки (разгрузки) платформы. В табл. 21 приве­дены технические характеристики транспортных напольных безрельсовых роботов.