Требования к станкам, встраиваемым в РТК.

Станки, встраиваемые в РТК, должны отвечать следующим требованиям.

Общие требования:

1. высокая производительность и высокий уровень концентрации операций:

2. автоматическая смена инструментов, совмещенная по времени с выполнением холостых ходов:

3. удобный отвод стружки из зоны резания, наличие устройств для дробления и уборки стружки.

Специальные требования, обусловленные работой станков совместно с ПР:

1. автоматический зажим детали;

2. автоматический поджим заготовки к патрону для правильного ее базирования;

3. автоматическое открывание и закрывание защитных экранов (щитков), ограждающих зону обработки;

4. обдув или обмыв под давлением базовых поверхностей сменных устройств для закрепления заготовок, патронов, центров, тисков, столов и т.д.;

5. контроль правильности и надежности базирования деталей в зажимных приспособлениях.

В системах управления станками необходимо предусмотреть каналы для обмена с ПР информацией о выполнении всех взаимосвязанных операций. |

Важную роль в обеспечении требуемых эксплуатационных характеристик РТК играет размерный контроль как заготовок и полуфабрикатов, поступающих на вход РТК, так и готовых изделий. На РТК первого поколения такой контроль осуществляется, как правило, рабочим-оператором (что снижает производительность РТК), а на РТК второго поколения - с помощью ПР или специальными устройствами активного контроля, которыми укомплектованы станки.

Для металлорежущих станков, используемых в составе РТК, характерно наличие разнообразной технологической оснастки, обеспечивающей требуемую точность обработки.

Универсальную станочную оснастку необходимо предварительно проверять и в ряде случаев дорабатывать для возможности ее использования в РТК. Без дополнительной конструктивной доработки можно применять: в токарных станках - центры, поводковые патроны с плавающими центрами, торцовые поводковые патроны, само центрирующие трех кулачковые патроны: во фрезерных, сверлильных, центровальных и протяжных станках - автоматические самозажимные тиски и приспособления с угловой фиксацией детали.

Станки ряда моделей комплектуются магнитными столами, автоматическими прихватами и т.п., которые также не нуждаются в доработке.

Стыковка ПР с металлорежущими станками, серийно выпускаемыми промышленностью, требует проведения работ по их модернизации, особенно в части электроавтоматики. Для обслуживания металлорежущих станков наиболее применимы ПР мод. М20Ц48.01, СМ40Ф2.80.01, УМ 160.80.01.

Вспомогательное оборудование, включаемое, в состав РТК.

К этому оборудованию относятся:

1. транспортно-накопительные устройства, обеспечивающие накопление, хранение, ориентацию, поштучную выдачу и транспортирование деталей внутри или между РТК; базирующие (ориентирующие);

2. контрольно-измерительные устройства;

3. средства обеспечения безопасности труда и безаварийной работы оборудования.

Транспортно-накопительные устройства, как правило, не имеют между собой информационных связей и обмениваются командами с основным технологическим оборудованием и ПР, но сопрягаются с общезаводским и внутрицеховым транспортом.

В транспортно-накопительную систему РТК входят:

§ устройства, выполняющие активные функции по транспортировке или изменению пространственной ориентации деталей (транспортеры, автоматические магазины и др.);

§ устройства, выполняющие пассивные функции по хранению заготовок и полуфабрикатов (накопители).

Накопитель простейшей конструкции (рис. 17) включает в себя ложементы 1, на которых располагаются детали 2.

Базирующие (ориентирующие) устройства обеспечивают безаварийность работы оборудования, обслуживаемого ПР, при возможных пространственных смещениях (относительно требуемых положений) обрабатываемых деталей в накопителе.

Рис. 17 Накопитель для деталей типа вал..

Указанные устройства бывают трех типов:

1. обеспечивающие определенное пространственное положение детали путем ее принудительного перемещения;

2. обеспечивающие ориентирование несимметричных заготовок;

3. обеспечивающие установку требуемого пространственного положения детали и взаимодействующие при этом с ПР.

Устройство третьего типа показано на рис. 18. Оно включает в себя стойки 1 с размещенными на них конечными выключателями 2, которые могут быть расположены непосредственно на таре. ПР 4 с деталью 3 перемещается вдоль оси устройства до тех пор, пока не произойдет контакт конечного выключателя 2 с поверхностью детали, что характеризует требуемое пространственное положение детали по отношению к оборудованию РТК.

Устройства, обеспечивающие безопасность труда, являются необходимым компонентом РТК, так как ПР, выполняющие ряд транспортных функций, являются устройствами повышенной опасности и могут стать источником травматизма обслуживающего персонала.

Работа таких устройств основана на принципе формирования сигнала на остановку движения ПР, если человек оказался в зоне его рабочего пространства. Снимать такой блокирующий сигнал должен сам человек, осуществляющий наладку и обслуживание РТК.

Рис. 18. Базирующее (ориентирующее) устройство.

В качестве подобных устройств используют конструкции, в которых применяются различные сенсорные (чувствительные) элементы (например, переходные мостики, формирующие блокировочный сигнал под воздействием массы человека)

Наиболее перспективно применение специальных ограждений, выполненных на базе светолокационных датчиков и обеспечивающих эффективную защиту человека в РТК различной пространственной конфигурации. На рис. 19а,б,в приведены типовые конфигурации участков РТК и размещение стоек устройства ограждения.

При входе в зону рабочего пространства (робот 1 и станок 2) ПР человек пересекает световой луч, идущий от излучателя 3 к. приемнику 4. В результате подается команда на остановку ПР, а также на включение лампочек-светофоров, расположенных на стойках ограждения, что сигнализирует о запрещении работы ПР в автоматическом режиме в указанной зоне его рабочего пространства.

Рис. 19. Типовые конфигурации участков с размещением на них стоек устройств ограждения.

Устройства, обеспечивающие безаварийную работу оборудования, служат для предотвращения аварийных ситуаций при работе ПР, а также для уменьшения тяжести последствий аварийных ситуаций, если они возникли.

Основными причинами возникновения аварийных ситуации в РТК являются:

§ неправильные (непредусмотренные) движения ПР во время обучения и в процессе автоматической работы (в том числе погрешности позиционирования рабочих органов ПР);

§ авария технологического оборудования на участке;

§ ошибочные действия оператора во время наладки и ремонта;

§ нарушение номинальной грузоподъемности ПР;

§ неудобное и тесное размещение технологического оборудования, пультов управления, накопителей и транспортных средств на участке и т.п.

Устройства, обеспечивающие безаварийную работу оборудования, делятся на три группы:

1. контролирующие правильность отработки управляющей программы ПР;

2. контролирующие параметры взаимодействия ПР с внешней средой;

3. осуществляющие диагностирование состояния питающих цепей, узлов и механизмов РТК.

Если устройства первой и второй групп в основном уменьшают тяжесть последствий аварийных ситуаций, то устройства третьей группы, кроме того, позволяют предотвратить их возникновение. Диагностирование производится путем измерения времени отработки перемещений ПР и сравнения этого времени с предельно допустимым; путем оценки конечного состояния РТК после отработки каждого кадра управляющей программы и сравнения этого состояния с заданным.

Типовые РТК "станок-робот"

РТК мод. АСВР-041 (рис. 20), созданный на базе ПР мод СМ40Ф2. 80.01, предназначен для обработки валов диаметром до 200 и длиной до 710 мм и массой до 40 кг.

Предусмотрены три варианта работы РТК:

1. последовательная обработка деталей на станках, налаженных на выполнение разных операции;

2. параллельная обработка деталей одного наименования на станках, налаженных на выполнение одинаковой операции;

3. параллельная обработка деталей двух наименований на станках, налаженных на выполнение соответствующих операций.

Магазины (заготовок и готовых изделий) сварной конструкции выполнены в виде коробчатых направляющих, к которым крепятся планки с призматическими пазами. Планки могут устанавливаться в различных положениях для возможности размещения валов разной длины. Шаг пазов выбирается исходя из диаметра заготовок с учетом промежутков, необходимых для прохода губок захватного устройства.

Промежуточные магазины представляют собой сварные металлические конструкции с двумя направляющими, к которым крепятся планки с двумя призматическими пазами. Планки могут устанавливаться в различных положениях для возможности установки валов разной длины Наличие валов в магазине контролируется путевыми выключателями промежуточный магазин имеет две позиции: для вала, устанавливаемого на станке: для вала, снятого со станка. На первой позиции промежуточного магазина предусмотрен конечный выключатель, контролирующий осевое положение вала. Наличие промежуточных магазинов в РТК уменьшает время загрузки станков.

Рис.20. Планировка РТК мод. АСВР-041; 1-ПР мод. СМ40Ф2.80.01, 2-токарный станок с ЧПУ мод. 16К20Т1, 3-промежуточная позиция, 4-магазин, 5-система светозащиты, 6-электрошкаф, 7 – гидростанция ПР.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала РТК оснащен информационной системой и соответствующими каналами связи с УЧПУ, что позволяет исключить возможность движения ПР в зоне нахождения человека.

В РТК мод. АСВР-01, созданном на базе ПР мод. УМ160Ф2.81.01 (рис. 21), станки располагаются вдоль монорельса ПР (между его опорными колоннами).

Рис.21.Планировка РТК мод.АСВР-01; 1- магазин, 2- промежуточная позиция, 3- фрезерно-центровальный станок мод.МР-179, 4- гидростанция ПР, 5- электрошкаф, 6- ПР мод.УМ160Ф2, 7- ситстема светозащиты, 8- токарный станок с ЧПУ мод.1Б732Ф2.

Непосредственно перед станками расположены промежуточные загрузочные позиции, представляющие собой планки с парой призматических вырезов, закрепленные на направляющей плите, по которой их можно переставлять для настройки на валы нужной длины. Магазины выполнены в виде коробчатых направляющих, к которым крепятся планки с рядами призматических выемок (шаг выемок 90мм). Планки можно устанавливать в различных положениях для размещения валов разной длины. Станки в РТК работают последовательно или последовательно - параллельно, а в отдельных случаях параллельно.

РТК работает следующим образом: ПР налаживается на программы разгрузки - загрузки каждого из станков (в случае параллельной работы станков добавляются циклы перебазирования). В программах работы станков предусматриваются команды "Вызов ПР", поэтому ПР обслуживает станки в порядке поступления вызовов.

Оператор с помощью консольного крана загружает магазин заготовок и разгружает магазин готовых изделий. Краны используются также для загрузки станков при наладке или в случае остановки ПР.

РТК оснащен системой светозащиты, которая состоит из четырех секций (три с фронтальной стороны и одна с боковой, где возможен проход), создающих три зоны. Границы между зонами не ограждаются, так как проходы между ними заняты магазинами.

РТК мод. И5.01 (рис. 22), предназначенный для обработки корпусов гидроблоков, по комплексности охвата технологического процесса приближается к гибкой производственной системе. РТК включает в себя склад-накопитель (что в сочетании с большим временем цикла обработки деталей характерно для тяжелых корпусных деталей), обеспечивает длительное по времени функционирование комплекса без остановок для восстановления запаса заготовок.

Рис. 22. Планировка РТК мод.ИР5.02: 1- ПР мод.УМ160Ф2, 2- многоцелевой станок мод.ИР500МФ4, 3- манипулятор, 4- роликовый конвейер, 5- поворотный стол, 6- ограждение,7- кран-штабелер, 8- склад - накопитель.

РТК мод. БРСК-01 (рис. 23) предназначен для токарной обработки (в патроне) широкой номенклатуры деталей диаметром 40-160 мм и массой до 10 кг в условиях мелкосерийного и серийного производства. В состав РТК входят токарно-револьверный станок мод. 1В340ФЗО, ПР мод. М20Ц48.01, дисковый магазин для деталей и ограждение, обеспечивающее безопасность работы.

РТК с роботом напольного типа модели М20П.40.01 (рис. 24) включает токарный станок с ЧПУ 1 мод. 16К20ФЗ, 16К20РФЗ или 16К20Т1, УЧПУ 2 станком, УЧПУ роботом 3, пульт обучения робота 4, захват 5, поворотный блок б, шток 7 горизонтального перемещения охвата, поворотное устройство 8 в горизонтальной плоскости, каретка 9 вертикального перемещения охвата, тактовый стол 10, зажимный патрон 11, подвижное ограждение рабочей зоны 12, револьверная головка 13 с режущим инструментом и задняя бабка 14.

Рис.23. Планировка РТК мод. БРСК - 1: 1 - ПР мод. М20Ц48.01.2, 2 - магазин-накопитель(поаоротный стол), 3 - токарно-револьверный станок мод. 1В340Ф30 с ЧПУ, 4 - устройство упрвления ПР.

Рис. 24. РТК 16К20Ф3Р с роботом напольного исполнения М20П.40.01.

Промышленный робот имеет пять программируемых перемещений:

1. вертикально (z) (вверх и вниз) каретки 9 в пределах 500 мм;

2. поворот в горизонтальной плоскости (q) до 300°;

3. горизонтальное перемещение штока 7 (R);

4. угловое положение поворотного блока 6 (a) до 180⁰;

5. кроме того, схват имеет возможность регулирования углового положения (b) относительно поворотного блока в горизонтальной плоскости.

Следует отметить, что установка и съем обрабатываемой детали в данном РТК осуществляется путем поворота робота устройством 8, так как расстояние между осью поворота ПР и патроном достаточно большое. Подпружиненный схват компенсирует погрешности поворотного вместо поступательного движения загружаемой детали в патрон. Поскольку, основные движения ПР программируются, наладчик может найти в зависимости от конкретной ситуации наиболее целесообразное решение.

Применение тактового стола (ТС) не обязательно. Можно, используя УЧПУ робота, запрограммировать съем и укладку обрабатываемых деталей на стационарном столе - режим палетирования деталей. Это достигается благодаря возможности программирования ПР по вертикали (устройство 9) и по углу (устройство 8). Применение ТС или стационарного стола зависит от конкретных производственных условий. В первом случае требуется больше производственной площади, в другом - программа работы ПР.

На рис. 25 показан РТК мод. РТК 16К20ФЗР с навесным (пристраиваемым) ПР мод. М10П.62.01.

Рис.25. РТК станка с ЧПУ мод 16К20Ф3Р с роботом М10П.62.01.

В отличие от предыдущего случая ПР значительно приближается к станку. Этот вариант исполнения РТК более целесообразен при обработке деталей меньших размеров, чем в предыдущем случае. В этой связи грузоподъемность ПР составляет 10 кг вместо 20 кг. В этом исполнении поворотное движение при установке детали в патрон заменено на поступательное параллельно оси шпинделя посредством каретки 1, а перемещение обрабатываемой детали осуществляется путем поворота части 2 в плоскостях - перпендикулярной оси шпинделя и вертикальной. ПР в положении над столом имеет возможность поворота, так что при необходимости можно пользоваться стационарным столом.

Поворотные блоки отличаются величиной угла поворота и количеством фиксированных точек положения. В зависимости от блока, которым комплектуется РТК, деталь можно обработать с двух постановов без промежуточного кантования детали или с кантованием детали между двух постановов.

Тактовый стол (ТС) (рис. 26) комплекса предназначен для транспортирования деталей в зону захвата ПР. Заготовку можно устанавливать непосредственно на пластину стола, если форма и размеры заготовки позволяют это сделать, или на спутники, которые крепятся на пластинах ТС. Допускается установка заготовок валов в вертикальном положении.

Рис.26. Тактовый стол для обрабатываемых деталей.

При выборе способа установки заготовок на ТС и количества заготовок на пластине (спутнике), необходимо учитывать зону работы ПР, точность его позиционирования, размеры и компоновку захвата. Готовую деталь можно ставить на ТС или на предусмотренную для этого отдельную тару. Спутники разрабатываются применительно к конкретным деталям.

При установке РТК необходимо учитывать: размеры заготовок и номенклатуру деталей, допускаемую захватами нецентричность, возможный угол захвата. Тактовый стол подбирается исходя из габаритов и массы заготовок.

Следует учитывать, что при использовании ПР М10Г1.62.01 захват перемещается вдоль оси шпинделя, на 150 мм для установки детали в патрон. При обработке некоторых деталей выявляется необходимость применения столика для кантования детали или для перебазирования в захватах, который должен находиться в зоне действия ПР.