Гибкая производственная система

 

Изобретение относится к гибким производственным системам для обработки и сборки деталей, узлов и может быть использовано в условиях автоматизированного производства. Цель изобретения - повышение производительности, сокращение про- | Вид А Јь Сд) 00 О Ю Фиг. г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (51)5 В 23 0 41/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4405243/08 (22) 07.04.88 (46) 30,06.92. Б|ол. N. 24 (75) В.Я. Шевченко (53) 62-229.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1414573, кл. В 23 Q 41/02, 1986.. Ж, 1743802 А1 (54} ГИБКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к гибким производственным системам для обработки и сборки деталей, узлов и может быть использовано в условиях автоматизированного производства. Цель изобретения — повышение производительности, сокращение продА

1743802 изводственных площадей и снижение энерt озатрат. На опорных стойках 19 смонтированы горизонтальные секции 18, в которых выполнены накопительные ячейки под тару с заготовками 29. На горизонтальных секциях 18, размещенных в несколько ярусов установлены гибкие производственные модули (ГПМ), состоящие из станка 32 робота-манипулятора 33 и приемно-накопительного стола 34. Каждый ГПМ закрыт герметичной оболочкой 36 и снабжен кондиционером 51. Транспортное средство — балка 23 имеет каретку 25 с телескопическим

Изобретение относится к гибким производственным системам для обработки и сборки деталей, узлов и может быть испол ьзовано в условиях автоматизированного производства.

Цель изобретения — повышение производительности, сокращение производствеенных площадей и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 показана в плане гибкая производственная система (ГПС); на фиг. 2— вид А на фиг. 1; на фиг, 3 — аксонометрическое иэображение элементов ГПС, на фиг. 4 — участок (цех), состоящий из автономных гибких производственных модулей (ГПМ), связанйых транспортной системой, общий вид; на фиг. 5 — участок (цех) ГПС для обработки корпусных деталей, общий вид.

Накопительные ячейки 1 — 17 (фиг, 1) расположены в горизонтальных секциях 18, совокупность которых образует склад ГПС.

Секции 18 смонтированы на опорных стойках 19, например, с помощью системы тросов 20 (фиг, 2, 3). Опорные стойки 19 имеют крестообразные стыковочные узлы 21 со стыковочно-зажимными элементами 22.

Взаимодействие элементов 22 с транспортными средствами — балками 23 происходит через стыковочные узлы 24 балок 23. На направляющих балок с возможностью перемещений расположены каретки 25 с телескопическим подъемным устройством 26, герметизирующим кольцом 27 и грузонесущим конусным элементом 28. На грузонесущий конусный элемент при транспортировании устанавливается тара

29 (имеет ответную конусную выемку) с деталями 30. В накопительных ячейках секций

18 тара 29 устанавливается на фиксаторы

31. В горизонтальных складских секциях 18 смонтировано оборудование ГПМ вЂ” станок

32, робот-манипулятор 33, приемно-накопительный поворотный стол 34, система 35 управления. Оборудование ГПМ изолироваподъемным устройством 26. На концах балки размещены стыковочные узлы 24 для соединения со стыковочно-зажиными элементами 22 опорных стоек. Стыковочнозажимные элементы имеют возможность вращения и линейного перемещения относительно опорных стоек, что дает возможность транспортным средствам 23 перемещать тару 29 по любому маршруту.

Тара подается на приемно-накопительный стол ГПМ через накопительные ячейки горизонтальной секции при открытых поворотных крышках 39. 2 з,п.ф-лы, 5 ил. но от внешней среды жесткой герметичной оболочкой 36. Накопительные ячейки секций 18 изолированы от оборудования ГПМ крышками 37 и 38, которые изолируют так5 же воздушную горизонтальную полость в секциях 18.с установленными в этих полостях поворотными крышками 39. Поворот крышек 39 на осях 40 производится приво,цами 41, установленными внутри секций 18.

10 Поворотные крышки 39 установлены в ячей- . ках 8, 9, 12, которые совмещены с приемными .. гнездами 42-44 приемно-накопительного стола 34, что обеспечивает подачу тары внутрь ГПМ через лю15 бую из ячеек 8, 9, 12, В гнездах стола 34 тара устанавливается на фиксаторы 45. Герметизация ячеек 8, 9, 12 при подаче тары внутрь

ГПМ обеспечивается герметизирующим кольцом 27 и крышкой 39. Герметизация

20 кольцом 27 происходит при увеличении его диаметра в результате подачи, например, сжатого воздуха через канал 46 в кольцевую камеру 47 с эластичной оболочкой. Герметизация крышкой 39 происходит при увеличе25 нии ее толщины в результате подачи, например, сжатого воздуха через канал 48 в кольцевые камеры 49 и 50 с эластичными оболочками.

Внутри ГПМ установлен кондиционер

30 51 для поддержания температурного режима. .На фиг. 1 показаны четыре стойки 19, на. которых смонтированы подъемно-поворотные крестообразные стыковочные узлы 21

35 со стыковочно-зажимными элементами 22, Из фиг, 1 видно, что ячейки 1-17 складской секции 18, в том числе и ячейки 8, 9, 12 загрузки-выгрузки ГПМ, могут обслуживаться транспортными средствами 23 с раз40 личных стоек 19. Центры поворота, относительно которых могут обслуживаться ячейки 1-17 данной секции 18, обозначены

Oi, Ог, Оз, 04, В рассматриваемом варианте

1743802 рудования (например, круглошлифоваль- 40 ные станки для длинных валов и др.) могут иметь в качестве основания несколько типовых секций 18. Такое же решение можно ячейки 1 — 17 и тара имеют цилиндрическую форму. Цилиндрические ячейки на фиг. 1 представлены окружностями, центры которых определяют координаты ячеек относительно центров (полюсов) 01, Ог, Оз, 04.

Большинство ячеек может обслуживаться с нескольких полюсов. Например, радиусы R ограничивают эоны секции 18 с расположенными в них ячейками, которые могут обслуживаться каждым из функционирующих в ГПС транспортных средств 23 при его перемещении по кольцевой опорной поверхности соответствующей стойки. Таким образом, при отказе одного из четырех стыковочных узлов 21, обслуживающих данную складскую секцию 18 и ГПМ, обслуживание ячеек склада и ГПМ не прерывается..

На фиг. 4 представлен общий вид участка (цеха) ГПС для обработки мелких и средних деталей. ТПС состоит из блока 52 управления, транспортно-накопительной системы (ТНС) 53, совокупности ГПМ 54 и

55. Для монтажа ГПМ и их обслуживания может использоваться мобильное грузоподъемное средство 56.

На первом этаже блока 52 управления размещен участок загрузки — выгрузки заготовок-изделий, оснащенный кран-балкой

57, столом-накопителем 58 для установки тары (кассет). Гнезда стола 58 совмещены с ячейками 59 для загрузки-выгрузки тары.

Связь участка загрузки-выгрузки с ТН С происходит через ячейки 59, закрываемые поворотными герметизирующими крышками, На втором этаже блока управления расположена аппаратная часть 60 управляющего вычислительного комплекса (УВК) ГПС, связанного локальными вычислительными сетями (ЛВС) с периферийными аппаратными средствами АСУ ГПС.

Под жесткими оболочками ГПМ 54 и 55 может размещаться различное технологическое оборудование. На фиг, 1 — 3 представлен ГПМ для обработки деталей типа тел вращения мелких и средних размеров. При обработке в ГПС деталей более крупных (например, длинных валов, шпинделей и др.), размещенных в специальной таре, ячейки некоторых секций 18 могут иметь другую форму. Соответственно изменяются и грузонесущие элементы некоторых транспортных средств 23, однако ГПМ и транспортные средства с различными специализированными элементами могут объединяться в одну ГПС.

Отдельные виды технологического обо45

5

35 использовать при объединении нескольких станков в одну систему, например при компоновке сдвоенного токарного ГПМ с автономным поворотным промышленным роботом (ПР). Такой технологический участок образует ГПМ 55 с индивидуальной жесткой оболочкой.

Известно, что по принципу автоматизации загрузки и снятия заготовок ГПМ делят на две группы: с применением промышленных роботов и со сменными приспособлениями — налетами. Первый тип ГПМ предназначен.в основном для обработки деталей типа тел вращения, мелких и средних деталей, а второй — для корпусных деталей.

Для смены инструмента в обоих типах ГПМ применяют манипуляторы или ПР, а также комплектную замену магазина инструментов.

Первый тип ГПМ представлен на фиг. 1 — 4.

На фиг. 5 представлена компоновка

ГПМ, ГПС для обработки корпусных деталей. ГПМ представлен на примере наиболее распространенного четырехкоординатного горизонтального фрезерно-сверлильнорасточного многоцелевого станка 61 с поворотным столом 62, инструментальным магазином 63 и двухпозиционным накопителем 64 палет.ГПМ установлен между шес-. тью приемно-передаточными стойками (видны стойки 65 — 68). Стойки; между которыми установлен ГПМ, выполняют также функцию несущей конструкции для монтажа элементов 69 — 71 жесткой оболочки, изолирующей ГПМ от естественной климатической среды. Элемент 71 имеет затвор 72, открываемый для ввода — вывода предметов производства внутрь ГПМ. Внутри ГПМ имеется система перегородок — неподвижная перегородка 73 и поворотная 74, установленная на поворотном накопителе 64. Пространство между затвором 72 и перегородками 73 и 74 является приемной камерой ГПМ. Связь данного ГПМ с другими объектами ГПС осуществляется транспортно-накопительной системой; представленной на фиг. 5 стойками 65-68, 75 — 81 и транспортн«..ми средствами 82 с каретками 83.

На корпусе приемно-.передаточных опорных стоек смонтирован стыковочный узел в виде нижнего 84 и верхнего 85 соосных гнезд, а каждый стыковочный узел транспортного средства — балки имеет ответные нижний 86 и верхний 87 стыковочнозажимные элементы.

Жесткая оболочка изолирует от внешней среды минимально необходимый для функционирования и обслуживания ГПМ

1743802 объем., а внутрь ГПМ подведена автономная система поддержания температурного режима.

Система удаления отходов в ГПМ ГПС обоих типов может быть реализована путем совмещения функций ТНС и системы удаления ртходов (СУО), На фиг. 2 — 4 показаны транспортные средства — балки, на которых установлен гребенчатый. захват 88 для сбора отходов (любого вида стружки) в процессе перемещения транспортных средств, Для.дробления и брикетирования стружки в

ГПС установлен агрегат 89.

ГПС на фиг. 1 — 4 работает следующим образом.

Заготовки, приведенные на участок загрузки, укладывают в тару (кассету) и кранбалкой 57 устанавливают в гнезда стола 58.

Транспортными средствами 23 через ячейки 59 тара с заготовками забирается и распределяется в ячейках секций 18 ГПС.

Доставка заготовок иэ накопительных ячеек может выполняться по детерминированной программе в соответствии с планом загрузки ГПМ или по запросам ГПМ. Транспортное средство 23, забрав тару с деталями из накопительной ячейки склада ГПС, перемещается по стойкам 19 и подходит, например, к стойке с полюсом Оз (фиг. 1), после стыковки с узлом 21 стойки 19 (Оз) поворачивается до установки на угол с од новременным перемещением грузонесущей каретки на расстояние от полюса Оз— груэонесущая каретка с тарой устанавливается по.адресу ячейки 12, совмещенной с гнездом 44 приемно-накопительного стола

34 ГПМ. Затем транспортное средство поднимается, тара вводится в ячейку 12, производится герметизация ячейки снизу в результате ввода герметизирующего кольца

27. После герметизации ячейки снизу происходит разгерметизация крышки 39 и ее поворот, ячейка открывается для подачи тары внутрь ГПМ. Грузонесущий конусный элемент 28 с тарой 29 поднимается на штоке подъемного устройства 26 до уровня фиксации тары в гнезде 44 стола 34, Вывод тары из ГПМ производится в обратном порядке.

При загрузке-выгрузке ГПМ подача-снятие деталей на станок 32 роботом 33 и их обработка на станке не прерываются.

ГПС по фиг. 5 работает следующим образом..

Транспортное средство 82 с установленной на палете 90 заготовкой подходит к

ГПМ и стыкуется со стойкой 68, Затвор 72 поднимается и открывает приемную камеру

ГПМ. Транспортное средство поворачивается до совмещения стыковочно-зажимных элементов 86 и 87 с ответными гнездами стыковочного узла стойки 67 и устанавливается на стойках 67 и 68. Палета 90 устанавливается на стол поворотного накопителя

64, транспортное средство 82 отводится по5 воротом на одной из стоек, и затвор 72 закрывается. Двухпозиционный накопитель .

64 поворачивается, палета с заготовкой попадает внутрь ГПМ, а в приемной камере появляется обработанная деталь 91, Да10 лее затвор 72 открывается и транспортное средство забирает палету с обработанной деталью. По стойкам 68 — 75 — 76 — 77 — 78 — 79 —

80 — 81 транспортное средство подаетдеталь в приемную камеру 92, например, склада 93

15 автоматизированного комплекса сборочного производства.

Полезной особенностью данной ГПС является то, что транспортное средство, например, по стойкам 68-67-66 — 65 может

20 подходить к инструментальному магазину

63 и через специальную камеру менять инструмент или весь магазин.

Конструкция грузонесущей каретки 83 транспортного средства 82 может быть раз25 личной и зависит от специфики выполняемых функций, При транспортировании тяжелых деталей каретка находится у стойки, на которой происходит ротация.

Удаление отходов от ГПМ обеспечивает30 ся транспортными средствами 23 (фиг. 1 — 4) по двум вариантам:

1. Отходы собираются в спецтару. размещенную под станком 32 в одной из ячеек секции 18, Периодически тара с .отходами

35 вывозится транспортным средством 23, 2, Отходы накапливаются в спецотсеке секции 18 и порциями высыпаются на площадку под секциями, а затем собираются захватами 88, закрепленными на некоторых

40 из транспортных средств 23. Этим транспортным средствам по мере необходимости задаются спецмаршруты перемещений для сбора и сброса отходов в приемный бункер

89 стружкодробильного агрегата брикети45 ровочного пресса.

Для ремонтообслуживания ГПМ могут использоваться мобильные грузоподъемные средства 56 (фиг. 4). В этих целях в

50 верхней части оболочки 36 имеется также проем, закрытый крышкой 94. Жесткая быстросъемная оболочка 36 может убираться прй ремонтообслуживании. Следует учесть и тенденцию к обеспечению гарантирован55 ного ресурса работы оборудования. При такой системе через определенный срок оборудование подлежит принудительной профилактике независимо от его работоспособности, Для профилактического обслужи-. вания секции 18 с оборудованием ГПМ

1743802.

10 снимают со стоек 19 с помощью средств 56 и перемещают в ремонтные помещения.

В целях экономии территории для установки ГПС, складские секции 18с ГПМ могут монтироваться на стойках 19 в несколько 5 ярусов, а для перемещения транспортных средств 23 между ярусами стыковочные узлы 21 некоторых стоек могут перемещаться по вертикали, перекрывая несколько ярусов (например, стойка 95 на фиг. 4. 10

Крестообразные стыковочные узлы 21 позволяют перемещаться на одной приемно-передаточной стойке нескольким транспортным средствам (фиг.4).

Формула изобретения 15

1. Гибкая производственная система, содержащая транспортную систему, включающую опорные стойки с размещенными на них вертикально подвижными и поворотными стыковочно-зажимными элементами, 20 транспортные средства, каждое из которых выполнено в виде горизонтальной балки с подвижной кареткой, причем на концах упомянутой балки размещены стыковочные.узлы под ответные стыковочно-зажимные .25 элементы опорных стоек, а также гибкие производственные модули, каждый из которых включает в себя станок, робот-манипулятор, прйемно-накопительный стол под тарус заготовками, отличаю щаяся 30 тем, что,. с целью повышения производи- . тельности, сокращения производственных площадей и снижения энергозатрат, каждый гибкий производственный модуль установлен на дополнительно введенной 35 горизонтальной секции, которая размещена между опорйыми стойками и закреплена на них, при этом в упомянутой секции выполнены накопительные ячейки, а приемно40 накопительный стол выполнен поворотным с несколькими приемными гнездами под тару с возможностью ориентации последних относительно соответствующих накопительных ячеек секции для приема из них тары, причем каждый гибкий производственный модуль снабжен герметичной оболочкой, а каретка — телескопическим подъемным устройством с грузонесущим конусным элементом, при этом в таре выпол- нена соответствующая ему конусная выемка, кроме того, каждый стыковочно-зажимной элемент опорных стоек выполнен с возможностью одновременной стыковки по меньшей мере с двумя транспортными средствами, при этом секции размещены в несколько ярусов, а стыковочно-зажимные элементы по меньшей мере одной из стоек установлены с возможностью перемещения между упомянутыми ярусами, причем накопительные ячейки секции, соответствующие грузонесущим гнездам приемно-накопительного стола, снабжены приводными поворотными в горизонтальной плоскости крышками, при этом на телескопическом подъемном устройстве и на крышке соответственно выполнена кольцевая камера с эластичной оболочкой для .герметизации модуля со стороны накопительной ячейки.

2. Система пои. 1, отл ичаю ща я с я тем, что по меньшей мере на одном транспортном средстве установлен гребенчатый захват для сбора стружки в место ее брикетирования.

3. Система пои. 1,отл и чаю ща я с я тем, что каждый модуль снабжен кондиционером, установленным внутри герметичной оболочки, 1743802

1743802

1743802

1743802

Редактор А. Маковская

Заказ 2153 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно! о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Фиг. 5

Составитель А. Шкуркин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О. Ципле

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101