12.Констр. и осн. характеристики промышленных роботов (1171745), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Сопряженные (интегрированные) с этим комплексом системы:

• лабораторные системы LIMS,

• системы управления основными фондами EAM,

• ведением проектов CALS,

• системы сбыта CRM,

• система снабжения SRM,

• ремонты FAM.

Этот стандарт больше выгоден производителям программно-технические средства (ПТС). Ведь его использование предприятием дает максимальный доход фирмам, продающим ПТС, разрабатывающим и внедряющим системы автоматизации информационно-управляющие системы (ИУС).

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов.

Недостаток – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

В США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ОСНОВЫ ГИБКОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Гибкое производство - производство, которое позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

Гибкое автоматизированное производство по сравнению с традиционными имеет ряд преимуществ:

• высокая мобильность и сокращение сроков освоения новой продукции;
• высокая производительность и качество выпускаемой продукции;
• улучшение условий труда;
• сокращение производственного цикла и снижение эксплуатационных затрат на производство.

По степени гибкости существуют четыре группы производств:

• 1 группа производств предполагает жесткую технологию производства, когда оборудование предназначено для изготовления только одной детали. По окончании выпуска оборудование не может использоваться для изготовления других изделий. Примером такого производства может служить технологический процесс штамповки;
• 2 группа производств основана на перестраиваемой технологии, когда при изменении отдельных компонентов оборудования можно выпускать новое изделие. Примером такого производства может быть автоматическая линия из агрегатных станков;
• 3 группа производств основана на переналаживаемых технологических процессах и оборудовании. Примером может служить группа станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
Переналадка в данном случае требует более короткой остановки (иногда до 5 мин.) для замены программы обработки детали на станке с ЧПУ;
• 4 группа производств основана на гибкой технологии производства и оборудовании, приспособленном для высокого уровня автоматизации.

Для перехода на выпуск новой продукции никакой переналадки не требуется, а сам переход осуществляется в автоматическом режиме. Примером могут служить интегрированные производственные системы с ЭВМ, управляющей ходом технологического процесса. Третья и четвертая группы производств являются гибкими производствами, их иногда называют программируемыми, так как для перехода с одного объекта производства на другой необходимо изменять управляющие программы, а не оборудование.

Основным звеном гибкого автоматизированного производства является гибкая производственная система (ГПС). В свою очередь, гибкая производственная система структурно включает как минимум в себя:

• гибкий производственный модуль (ГПМ);
• роботизированный технологический комплекс (РТК);
• систему обеспечения функционирования ГПС.

Более сложная гибкая производственная система может включать в себя несколько гибких производственных модулей и роботизированных технологических комплексов, объединенных единой системой обеспечения их функционирования. В целом, гибкие производственные системы строятся по блочно-модульному принципу.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) представляет собой автономно функционирующую единицу технологического оборудования с программным управлением, предназначенную для производства изделий произвольной номенклатуры, автоматически осуществляющую все функции, связанные с изготовлением продукции.

Например, в технологии обработки металлов резанием в качестве автономно функционирующей единицы технологического оборудования с программным управлением используют, как правило, станки типа “обрабатывающий центр”, снабженные устройствами по загрузке заготовок, удалению обработанных деталей, подаче и замене инструмента, удалению отходов и т.д.

На обрабатывающем центре обеспечивается выполнение различных операций (точение, сверление, фрезерование и т.д.) при минимуме вспомогательных действий, связанных с установкой, закреплением, снятием обрабатываемой детали, переменой режущего инструмента и т.д.

Обрабатывающий центр оснащен магазином инструментов, автоматической системой их смены и поворотными столами, обеспечивающими изменение положения обрабатываемой детали. Один такой обрабатывающий центр заменяет 5-6 обычных металлорежущих станков.

Таким образом, гибкий производственный модуль предназначен для выполнения рабочих элементов технологического процесса изменения состояния предмета труда.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) представляет собой автономно функционирующую совокупность технологического оборудования, промышленного робота и средств их оснащения. В отличие от гибкого производственного модуля роботизированный технологический комплекс предназначен для выполнения вспомогательных операций.

Автоматическая система обеспечения функционирования ГПС представляет собой комплекс ЭВМ, программного обеспечения и центральный пульт управления, обеспечивающий координацию и согласование всех составных частей ГПС.

Более сложная гибкая производственная система может включать в себя несколько гибких производственных модулей и роботизированных технологических комплексов, объединенных единой системой обеспечения их функционирования. В целом, гибкие производственные системы строятся по блочно-модульному принципу.

Основными технологическими характеристиками гибких производственных систем являются:

• способность работать без участия человека;
• автоматическое выполнение основных и вспомогательных операций;
• простота наладки;
• гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства;
• высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации.

Широкое внедрение гибких производственных систем является оптимальным путем интенсификации мелкосерийного производства с применением безлюдной технологии изготовления продукции.

Преимущества ГАП по сравнению с участками, состоящими из универсальных станков:

· резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции благодаря более высокой загрузке оборудования;

· быстрое реагирование на изменение требований заказчиков;

· существенное повышение качества продукции за счет устранения ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде;

· сокращение времени производственного цикла в несколько раз;

· уменьшение капитальных вложений, площадей и численности обслуживающего персонала прежде всего за счет трехсменного режима работы, при этом две смены ведутся практически под наблюдением оператора;

· снижение объема незавершенного производства;

· повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса;

· улучшение условий труда, устранение сложных, трудоемких и тяжелых операций, освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда.

ГПС находят применение в основном в станкостроении, машиностроении.

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

· управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;

· число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 – 10;

· реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);

· наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии – более 70, в США – около 90%;

· различна и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии – от 50 до 200;

· нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

Проблемы, возникшие при применении гибких систем:

· ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;

· разработка и введение в эксплуатацию комплексной ГПС оказалось трудным, а также дорогостоящим;

· из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;

· имеется мало поставщиков систем, которые могут поставлять сложные системы.

· в некоторых случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;

· конструктивные элементы ГАПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.

· Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;

· Длительный срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

Перспективы применения гибких систем:

· одновременное повышение эффективности и гибкости;

· повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;

· усовершенствование таких измерительно-контрольных методов, которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;

· уменьшение количества приспособлений и палет за счет автоматизации крепления деталей;

· введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д;

· развитие профилактического техобслуживания.

Значение ГПС

· более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 раза больше по сравнению с применением отдельных станков);

· более короткое время прохода производства;

· уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;

· более ясный поток материала, меньше перетранспортировок и меньше точек управления производством;

· уменьшаются расходы на заработную плату;

· более ровное качество продукции;

· более удобная и благоприятная обстановка и условия работы.

Международная (IFR) классификация промышленных роботов по областям их применения

Система управления роботами

Программное управление

Программное управление — самый простой тип системы управления, используется для управления манипуляторами на промышленных объектах. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, все действия жёстко фиксированы и регулярно повторяются. Для программирования таких роботов могут применяться среды программирования типа VxWorks/Eclipse или языки программирования например Forth, Оберон, Компонентный Паскаль, Си. В качестве аппаратного обеспечения обычно используются промышленные компьютеры в мобильном исполнении PC/104 реже MicroPC.

Адаптивное управления

Роботы с адаптивной системой управления оснащены сенсорной частью. Сигналы, передаваемые датчиками, анализируются и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях, переходе к следующей стадии действий и т.д.

Интеллектуальное управление

Интеллектуальный способ управления основан на методах искусственного интеллекта.

Управление при участии человека

Примером такого робота является аппарат для разминирования с дистанционным управлением.

Характеристики

Список файлов лекций