Федеральноеагентство по образованиюГосударственноеобразовательное учреждениеВысшегопрофессионального образованияНовгородскийгосударственный университетИмени ЯрославаМудрого
Кафедратехнологии машиностроения
Реферат
Робототехнологическиекомплексы (РТК) и гибкие производственные модули (ГПМ) для различных видовметаллообработки деталей
подисциплине:
«Автоматизацияпроизводственных процессов»
Выполнила:
Студенткагруппы 5433
МышковскаяИ.В.
Проверил:
Преподаватель
НикуленковО.В.
ВеликийНовгород
2008
Содержание
Введение 3
1 Робототехнологический комплекс(РТК)
1.1 Понятие «робототехнологическийкомплекс» 4
1.2 Виды робототехнологическихкомплексов 4
1.3 Многостаночныеробототехнологические комплексы 4
1.4 Достоинства РТК одностаночного иРТК круговой компоновки 4
1.5 Типовые схемы компоновки РТК длясборочных и сварочных операций 5
2 Гибкие производственные модули(ГПМ)
2.1 Общее представление о гибкихпроизводственных модулях 9
2.2 ГПМ на базе токарного станка спередним расположением робота 9
2.3 ГПМ на базе токарного патронногостанка высокой точности 9
2.4 ГПМ на базе токарного станка16К20ФЗ 10
2.5 Основные техническиехарактеристики модуля 16К20ФЗ 10
2.6 ГПМ на базе токарного станка сфронтальным (передним) расположением рабочего органа робота 10
2.7 ГПМ на базе станка типа«обрабатывающий центр» 11
Список литературы 12
Введение
При механическойобработке деталей с помощью промышленных роботов автоматизируют:
• установку заготовок врабочую зону станка и (при необходимости) контроль правильности их базирования;
• снятие готовых деталейсо станка и размещение их в таре (накопитель);
• передачу деталей отстанка к станку;
• кантование деталей(заготовок) в процессе обработки;
• контроль размеровдеталей;
• очистку базовыхповерхностей деталей и приспособлений;
• смену инструментов.
Опыт эксплуатациипромышленных роботов показывает, что наиболее целесообразной формой роботизациив условиях серийного производства является создание роботизированныхтехнологических комплексов (РТК), на базе которых в перспективе могут бытьсозданы роботизированные участки, цехи и заводы.
1 Робототехнологическийкомплекс
1.1 Понятие«робототехнологический комплекс»
Робототехнологическийкомплекс (РТК) — это автономно действующая совокупность технологических средствпроизводства, обеспечивающая полностью автоматический цикл работы внутри комплексаи его связь с входными и выходными потоками остального производства ивключающая в себя единицу или группу технологического полуавтоматическогооборудования (например, металлорежущие станки), взаимодействующего с этимоборудованием промышленных роботов, вспомогательное оборудование.
На базе одних и тех жемоделей станков могут создаваться РТК различных компоновок, комплектуемыепромышленных роботов, обладающими различными технологическими и техническимивозможностями.
1.2 Виды робототехнологическихкомплексов
Наибольшеераспространение получили РТК следующих компоновок:
· одностаночные,состоящие из одного станка, обслуживаемого подвесным (расположенным надстанком), напольным (расположенным рядом со станком) или встроенным в станкепромышленных роботов;
· многостаночныеРТК линейной или линейно-параллельной компоновки, обслуживаемые подвеснымипромышленных роботов;
· многостаночныеРТК круговой компоновки, обслуживаемые напольными промышленных роботов.
1.3 Многостаночныеробототехнологические комплексы
Многостаночные РТКлинейной и линейно-параллельной компоновки, обслуживаемые подвеснымипромышленных роботов, имеют следующие достоинства:
1. занимают меньшую(по сравнению с РТК круговой компоновки) производственную площадь;
2. обеспечивают возможностьпереналадки и ремонта оборудования без остановки работы всего РТК;
3. обеспечиваютвозможность визуального наблюдения за работой оборудования;
4. обеспечиваютбезопасные условия работы обслуживающего персонала;
5. обеспечиваютвозможность обслуживания одним промышленных роботов трех или более станков.
1.4 ДостоинстваРТК одностаночного и РТК круговой компоновки
Достоинством РТК круговойкомпоновки, обслуживаемого напольным промышленных роботов, является то, чтопромышленных роботов этого типа характеризуется малой материалоемкостью ипростотой обслуживания.
Основное достоинствоодностаночного РТК со встроенным в станок промышленным роботом — минимальная(по сравнению с РТК других компоновок) производственная площадь, требующаясядля размещения комплекса.
1.5 ТИПОВЫЕ СХЕМЫ КОМПОНОВКИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯСБОРОЧНЫХ И СВАРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Роботизированныекомплексы применяют для автоматизации операций на всех видах сборочных работ:для сборки комплектов под механическую обработку или сварку, при узловой сборкеи окончательной сборке изделия, а также при раскладке или разборке деталей втаре и на столах-спутниках
Приавтоматизации сварочных операций ПР могут использоваться как в качествеосновного, так и вспомогательного технологического оборудованияроботизированных комплексов В первом случае ПР непосредственно выполняетсварку, для чего он оснащается рабочим инструментом, сварочными клещами илигорелкой с электродами Во втором случае ПР обслуживает стационарные сварочныемашины, обеспечивая сборку и установку в рабочую зону машины свариваемыхдеталей, а также снятие готовых изделий.
РТУ д/>ля предварительной сборки и автоматической сварки узлов опор ЛЭП(массой до 15 кг) построен на базе трех параллельно работающих сварочных ПР мод109А напольною типа и обслуживаюшего их ПР типа “Универсал-15М”.
Сборочный исварочный комплексы типа " Универсал — 15М" и ПР 109А
Схемапланировки
/>
1. ПР мод.«Универсал 15М»; 2 — сварочный ПР мод. 109А (3 шт.); № — пультуправления; 4 — устройство управления; 5 — позиция предварительной сборки (3шт.); 6 — конвейер (6 шт.); 7 — стол — кантователь (3 шт.); 8 — склад — стеллажизделий.
Данныйроботизированный сварочный комплекс используется в крупносерийном производствеоднотипных изделий Предварительная сборка узлов осуществляется наспециализированных стендах вручную Собранные и механически закрепленные наприспособлениях-спутниках узлы устанавливаются на конвейер накопитель, откудаПР мод “Универсал-15М” переносит их на один из трех столов-кантователей,являющийся в этот момент свободным. Каждый из трех РТК, состоящий из столакантователя и сварочною ПР напольного типа мод. 109А, выполняет необходимыеоперации дуговой сварки швов, предусмотренные его управляющей программой. Послевыполнения сварки обслуживающий ПР мод “Универсал-15М” переставляет сваренныйузел вместе с приспособлением-спутником на склад-стеллаж готовых изделий.
Робо/>тизированный комплекс мод РСК 02 предназначен для автоматизациитехнологического процесса групповой сборки узлов электроаппаратов, состоящих изкомплексов типа вала—втулки (массой до 0,2 кг).
Сборочный РТКмод. РСК — 02
Схемапланировки
/>
1 — автоматический манипулятор мод. РСК 02.12 (2 шт.); 2 — пневмопресс мод. РСК02.11; 3 — вибробункер мод. ВПУ — 250А (2 шт.); 4 — устройство управленияманипулятором; 5 — конвейер отводящий (вибролоток).
Собираемыедетали из вибробункеров поштучно выдаются в ориентированном виде на позициивыгрузки Автоматические манипуляторы в составе комплекса последовательнотранспортируют детали в сборочное приспособление, находящееся на пневматическомпрессе, с помощью которого производится соединение деталей. После выполнениясборки комплекты переносятся манипулятором на позицию загрузки отводящегоконвейера (вибролотка).
Робот/>изированный комплекс для автоматизации технологической операциисварки рамы с кожухом стиральной машины выполнен на базе подвесного устройствадля точечной сварки мод. КРН80.21.125 и ПР напольного типа мод. РR-32.
РТК на баземашины точечной сварки КРН 80.21.125 и ПР PR — 32
Схемапланировки
/>
1 — ПР мод.PR — 32 напольного типа; 2 — подвесное устройство для точечной сварки мод. КРН80.21.125; 3 — поворотно — позиционирующий стол (2 шт.); 4 — стол — спутник (2шт.); 5 — отводящий конвейер тактового типа.
Технологическуюоперацию точечной сварки ПР выполняет с помощью клещей подвесного сварочногоустройства, которые автоматически крепятся к кисти руки манипулятора ПР попеременнопроизводит сварочные операции на каждом из двух поворотных столов сзакрепленными на них деталями.
Установкасвариваемых деталей на позиционирующие столы осуществляется вприспособлениях-спутниках, на которых детали транспортируются к данному РТК.После выполнения операции сваренные изделия вручную снимаются со столов ипереносятся на отводящий конвейер.
Роб/>отизированныйкомплекс мод. АТМ-039 предназначен для автоматизации процесса гибки и точечнойсварки металлических корпусов из листового материала В исходном положении ПРнапольною типа мод. РБ-110 находится перед устройством, которое выполняет гибкираскроя листа, придавая ему коробчатую форму После завершения операции гибки ПРзахватывает изделие и переносит ею к аппарату точечной сварки, которыйавтоматически выполняет сварной шов на каждом ребре коробки, состоящий извосьми точек с шагом 50 мм. Шаговую подачу изделия, а также его поворот впроцессе сварки всех швов робот осуществляет в соответствии с управляющейпрограммой. Сваренную коробку ПР затем переносит на стеллаж-накопитель готовыхизделий.
РТК дляточечной сварки из листовых заготовок деталей типа корпусов АТМ — 039
Схемапланировки
/>
1 — ПР мод.РБ — 110; 2 — автомат точечной сварки; 3 — устройство гибки; 4 — накопительизделий после сварки (стеллаж).
Разновидностьюсборочных процессов являются операции укладки деталей в ориентированном виде втару или на столы-спутники при их транспортировании на технологический участокили автоматическую линию для последующей обработки.
РТК м/>од АТМ-049 предназначен для автоматизации процесса укладки деталейтипа валов (массой до 37 кг) в тару.
РТК для установки деталей типа валов вориентированном виде в тару, на столы — спутники АТМ — 049
Схемапланировки
/>
1 — ПР мод.РБ — 232Т; 2 — тара деталей; 3 — роликовый конвейер; 4 — конвейер падающийроликовый; 5 — устройство управления; 6 — пульт управления ПР.
В составекомпл/>екса имеется ПР, который снимает деталь с подающегороликового конвейера и укладывает ее определённым образом в тару, установленнуюна конвейере-накопителе После этою конвейер перемещается на один шаг, а ПРвозвращается к подающему конвейеру за очередной деталью.
Планировказоны РТК должна проводиться в зависимости от типа используемоготехнологического оборудования, его компоновки, формы, размеров и расположениярабочих зон, уровня автоматизации оборудования, надежности его работы и степениинформационного обеспечения, а также от компоновки и структурно-кинематическойсхемы ПР с учетом действующих норм технологического проектированиясоответствующего производства.
При организации РТК, участков, линий необходимо предусматриватьмаксимальную механизацию и комплексную автоматизацию основных и вспомогательныхтехнологических операций и видов работ, связанных с воздействием на работающихопасных и вредных факторов, оставляя за операторами функции управления иконтроля.
Обслуживание ковочных агрегатов с программным управлением(гидравлического пресса, ковочного автоматического манипулятора) дляавтоматизации ковки деталей с вытянутой осью (круглого, квадратного ипрямоугольного сечений) массой 0,4—2,0 т.
2 Гибкие производственные модули (ГПМ)
2.1 Общее представление о гибких производственных модулях
Гибкие производственныемодули (ГПМ), объединяя в своем составе совокупность технических систем иустройств, функционально необходимых для выполнения сложных технологическихопераций, являются ГПС нижнего структурного уровня.
В состав ГПМ длямеханической обработки входят одна или две единицы основного технологическогооборудования с устройствами ЧПУ и вспомогательное оборудование для сменызаготовок и инструмента (накопитель, автооператор или ПР), удаления стружки,контроля качества обработки, контроля и подналадки технологического процесса.ГПМ, предназначенный для автономной работы, в автоматическом режиме выполняетмногократно заданные циклы обработки, имеет возможность встраиваться в ГПСболее высокого уровня.
В зависимости от конкретных целей производства применяются различные посоставу оборудования и его расположению ГПМ. Типовые компоновки ГПМ, в составкоторых входит один станок
2.2 ГПМ на базе токарного станка с передним расположениемробота
Робот, имеющий схват,закрепляется на передней части токарного станка. Рядом со станком расположеннакопитель, в гнезда которого оператор устанавливает заготовки (ось деталивертикальна). При включении станка робот захватывает из гнезда накопителязаготовку и переносит ее в патрон шпинделя. После зажима заготовки кулачкамипатрона и отвода рабочего органа робота в позицию ожидания производитсяобработка заготовки по программе. По завершении обработки снова включается вработу робот, его рабочий орган вводится в зону обработки, схват захватываетдеталь; разжимается патрон, деталь выводится из патрона, транспортируется кнакопителю и устанавливается в свободное гнездо. Схват разжимается, рабочийорган отводится в позицию ожидания, а накопитель перемещается на шаг. Затемцикл повторяется.
При использовании роботас двумя схватами цикл перемещения заготовки следующий.
В позиции I дверца рабочей камеры станка открывается и схват Аперемещается для удаления обработанной детали. В позиции II деталь выводится изпатрона, схваты А и В поворачиваются на 180° для смены положений. В позиции IIIзаготовка схватом В помещается в патрон: схват А перемещает деталь из зоныобработки; дверца камеры закрывается и начинается обработка детали. В позицииIV схват А помещает деталь на позицию «а» накопителя; схват В захватываетследующую заготовку на позиции «в», накопитель перемещается на следующуюпозицию и цикл повторяется. В результате при использовании робота с двумязахватными устройствами сокращается вспомогательное время и повышаетсяпроизводительность работы модуля.
2.3 ГПМ на базе токарного патронного станка высокой точности(ТПК-125-ВА)
Модуль предназначен дляпатронной обработки высокоточных деталей из сталей и цветных сплавов: расточкии обточки цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб,подрезки торцов, проточки канавок и др.
Станок обладает высокойстабильностью положения режущего инструмента при его автоматической смене,обеспечиваемой специальной конструкцией револьверной головки.
Установка и смена деталейавтоматизированы с помощью пневматического робота.
За один установ модульможет производить предварительную и финишную обработку большого количестваповерхностей.
Компенсация износа инструмента осуществляется с помощью системыэлектронной коррекции.
2.4 ГПМ на базе токарного станка 16К20ФЗ
Этот модуль построен, ипредназначен для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа телвращения. Он включает в себя токарный станок 16К20ФЗ с ЧПУ, робот дляавтоматической загрузки и тактовый стол, выполняющий одновременно функциинакопителя и транспортера деталей.
2.5 Основныетехнические характеристики модуля 16К20ФЗ
Наибольший диаметризделий, мм:
устанавливаемыхнад станиной..............................................500
обрабатываемыхнад суппортом ............................................215
Наибольшая длинаобрабатываемых
изделий,мм................................................................................900
Наибольший диаметрпрутка, проходящего
через отверстиешпинделя, мм..................................................53
Частота вращенияшпинделя, мин"'.....................................................22,4
Подача, мм/об:
продольная.........................................................................0,01...20
поперечная.......................................................................0,005...10
Скорость быстрых ходов,мм/мин:
продольных..............................................................................7500
поперечных..............................................................................5000
Шаг нарезаемой резьбы,мм......................................................0,01...40,95
Мощность электродвигателяглавного
привода,кВт................................................................................11
Габаритные размеры станка(с роботом
и тактовымстолом), мм.......................................5270x2355x1600
Масса станка,кг.....................................................................................4500
Количество одновременноуправляемых координат:
станка.............................................................................................2
робота.............................................................................................1
Наибольшеепрограммируемое
перемещение,мм..............................................................9999,999
Система отсчета… Абсолютная и в приращениях
Вводданных… С клавиатуры или перфоленты
Грузоподъемность робота,кг:
суммарная…10
однойруки.....................................................................................5
Число степенейподвижности
робота (беззахвата).......................................................................6
Число рукробота.........................................................................................1
Число захватов рукиробота.......................................................................2
Число программируемыхкоординат робота............................................6
Наибольший вылет рукиробота, мм.....................................................630
Масса робота,кг......................................................................................110
2.6 ГПМ на базе токарного станка с фронтальным (передним)расположением рабочего органа робота
Этот модуль предназначендля обработки в патроне сравнительно коротких заготовок. При обработке деталейтипа валов и необходимости захвата заготовки одновременно двумя схватамиприменяют модули на базе токарного станка с верхним портальным расположениемробота.
Подобный модуль разработан Владимирским станкостроительным заводом набазе токарного многооперационного станка. Над станком располагаютсядвухрельсовые направляющие, по которым перемещается каретка, несущая дварабочих органа с схватами. Заготовки валов помещаются в таре на столе.Специальные подставки стола предназначены для размещения коротких заготовок,обрабатываемых в патроне. Цикл работы модуля аналогичен рассмотренному ранее.Верхнее расположение робота позволяет надежно транспортировать длинные деталитипа валов, улучшить обзор рабочей зоны в процессе загрузки-разгрузки, связатьтару с автоматизированным складом цеха. При обработке коротких заготовок одинрабочий орган робота служит для забора заготовки из тары (устройствазагрузки-разгрузки) и загрузки в патрон шпинделя станка. После обработки однойстороны рабочий орган извлекает заготовку, разворачивает ее на 180° и ставит еевторым концом в патрон шпинделя; второй рабочий орган робота служит дляизвлечения из патрона шпинделя готовой детали и ее доставки в тару.
2.7 ГПМ на базе станка типа «обрабатывающий центр»
Этот модуль представленсостоит из накопителя (магазин) спутников цепной конструкции совершаетпотактовые односторонние перемещения от привода. С помощью механизма подачиспутник из магазина передается на трехпозиционное челночное устройство,обеспечивающее автоматическую смену спутников на станке. Когда стол находится врабочем положении (позиция В) и ведется обработка очередной заготовки,челночное устройство смещается вправо. Спутник с заготовкой из магазинаперемещается сначала на позицию А, а затем, при возврате челночного устройствав исходное положение, — на позицию Б. После завершения обработки детали настанке стол перемещается на позицию А, спутник с обработанной детальюперемещается на позицию Г. На стол устанавливается следующий спутник сзаготовкой (с позиции Б). После возврата стола в рабочее положение спутник собработанной деталью с позиции Г последовательно переходит на позицию А, азатем возвращается в магазин. Такая схема обеспечивает согласованность работыстанка и магазина спутников при изготовлении деталей с различным машиннымвременем их обработки.
По аналогичной схемеработают ГПК на базе обрабатывающих центров ИР-500, которые входят в состававтоматизированного станочного комплекса АСК-20, разработанного Ивановскимстанкостроительным производственным объединением.
В ГПК для обработки корпусных деталей наряду с обрабатывающими центрамииспользуются сверлильно-расточные и фрезерные станки с ЧПУ. Так, в составе ГПКдля объемной обработки сложных деталей применяется специализированныйвертикально-фрезерный станок МА655АЗ с ЧПУ. Он предназначен для обработки(фрезерования плоскостей и пазов, сверления, зенкерования, развертывания ипредварительного растачивания отверстий) деталей сложной криволинейной формы — типадисков, плит, а также корпусных деталей из сталей, титановых и других легкихсплавов. Станок оснащен устройством для автоматической смены инструмента.
Список литературы
1. Автоматизированныекомплексы механической обработки валов с использованием промышленных роботов.Метод. рекомендации, ЭНИМС. –М.: НИИмаш, 1983,-64 с.
2. Волкович Л.И. идр. Комплексная автоматизация производства.- М.: Машиностроение, 1983, — 2269с., ил.
3. Нахапетян В.Г.Диагностирование оборудования гибкого автоматизированного производства. – М.:Наука, 1985.
4. Гибкоеавтоматизированное производство. /В.Д.Азбель и др.- Л.: Машиностроение,Ленинградское отделение, 1983, — 376 с.
5. Елисеев С.В. идр. Промышленные роботы. некоторые проблемы внедрения. – Иркутск: Изд-воиркутского университета, 1982, — 362 с., ил.
6. Мельников Г.Н.Проектирование механосборочных цехов. Учебник для машиностр. специальности, М.:Машиностроение, 1990.
7. Чинаев П.И. и др.Создание и внедрение роботизированных технологических комплексов намашиностроительных предприятиях.-Киев: УкрНИИНТИ, 1982, — 52 с.