Способ обмена грузами, устройство обмена грузами, способ формирования грузонесущей поверхности накопителя и гибкая производственная система на их основе

Группа изобретений предназначена для серийных машиностроительных производств, например гибких производственных систем, и может применяться в других производствах с многономенклатурными грузопотоками. Способ обмена грузами характеризуется созданием матричной многоканальной структуры обмена грузами между техническими средствами. Для реализации способа обмена грузами предусмотрены устройства обмена грузами. Способ формирования грузонесушей поверхности накопителя направлен на активный грузообмен между составляющими ее базовыми функциональными блоками средствами накопителя. Способ реализован в виде многогранных обойм, функционирующих в составе гибких производственных систем. Повышаются производительность, вариативность, мощность, ресурсная экономичность грузообмена. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

 

Группа технико-технологических решений, включающая способ обмена грузами, устройство обмена грузами, способ формирования грузонесущей поверхности накопителя и гибкую производственную систему на их основе, предназначена для серийных машиностроительных производств, например гибких производственных систем (ГПС), и может применяться в других производствах с многономенклатурными грузопотоками (фармакологии, пищевой промышленности, торгово-сбытовых организациях, системах хранения банков, аэропортов и т.д.).

Существенное повышение скорости, вариативности, мощности, ресурсной экономичности (по энергозатратам, занимаемой площади и др.) грузообмена - важнейшее условие развития производственных систем различного назначения. Более 30-ти лет в портфеле заказов заявки на «обменные процессы», которые обеспечивали бы привитие поточных форм организации, характерных для массового производства, производствам серийного типа. В частности, для создания ГПС, функционирующих как совокупности автоматических линий (или иначе совокупности скоростных каналов прохождения различных. деталей по своим технологическим маршрутам), возможности существующих способов обмена грузами должны быть превышены многократно.

Известен поштучный способ обмена грузами с последовательно выполняемыми циклами обмена между техническими средствами (ТС) в условиях автоматизированной транспортно-накопительной системы (АТНС) (прототип) [Смехов А.А. Автоматизированные склады. М.: Машиностроение, 1979. - 288 с., С.14, 156; Белянин П.Н. и др. Гибкие производственные системы / П.Н.Белянин, М.Ф.Идзон, А.С.Жогин. - М.: Машиностроение, 1988. - 256 с., С.78-79]. Он получил самое широкое распространение в различных видах и типах производств, обеспечивает индивидуализацию маршрутов, сравнительно прост по алгоритмическому представлению, вариантам конструктивной реализации. Способ заключается в последовательном совершении циклов по отдаче и приему грузов по каналам структуры обмена. Для отдачи груза с помощью устройства обмена грузами (УОГ) принимающему его накопителю стеллажного типа выполняют следующую совокупность действий. Устанавливают обменник - грузозахват УОГ с удерживаемым им грузом напротив той ячейки - адресной позиции (АП) накопителя, в которой он должен быть размещен, т.е. совмещают координаты грузозахвата с координатами заданной ячейки из множества свободных АП накопителя. Затем перемещают грузозахват в ячейку, образуя канал передачи в нее груза - структуру обмена. После этого передают (освобождают от удержания грузозахватом) груз в АП накопителя. Для приема груза УОГ совмещают координаты его грузозахвата с координатами той АП накопителя, в которой находится востребованный груз. Затем перемещают грузозахват в ячейку, образуя канал выдачи из нее груза - структуру обмена. После этого осуществляют захват и изъятие груза из ячейки накопителя. В конце цикла приема груза возвращают грузозахват УОГ в исходную позицию. Указанный способ обмена является «точечным» (если рассматривать ячейку в качестве материальной точки), в цикле формируется один канал отдачи или получения груза. Канал образуется в цикле одной адресной позицией, из множества АП грузонесущей поверхности накопителя, и грузозахватом УОГ. Принцип, на основе которого разработан способ, дает при его использовании совокупность системных недостатков: он затратен по временным, материальным, энергетическим ресурсам, явно недостаточен в решении вопросов гибкости. При поиске одной адресной позиции в цикле вынуждены участвовать остальные АП грузонесущей поверхности накопителя. В результате фактически совершаемая работа многократно превышает полезную (особенно в области высоких значений координатных перемещений: при довольно значимых вместимости - W накопителя и габаритах АП). Структура обмена последовательная. Вариативность по количеству выданных грузовых единиц за один цикл невозможна: различное количество выдаваемых грузов в партии обеспечивается их последовательным набором путем выполнения нескольких циклов. Мощность грузопотока, производительность на нижнем пределе возможностей.

Известно устройство, реализующее указанный выше способ обмена грузами - кран-штабелер с вилочным захватом (прототип) [Смехов А.А. Автоматизированные склады. М.: Машиностроение, 1979. - 288 с. С.14, 156; Маликов О.Б., Малкович А.Р. Склады промышленных предприятий: Справ. / Под общ. Ред. О.Б.Маликова. - Л.: Машиностроение, 1989. - 672 с., С.129-131]. Краны-штабелеры получили самое широкое распространение в различных видах и типах производства, сравнительно просты по конструкции и управлению и предназначены для поиска АП в прямоугольной системе координат (обслуживают устройства хранения-накопления стеллажного типа). Основные исполнительные механизмы крана-штабелера - тележка с установленными на ней вертикальными направляющими для каретки с вилочным захватом, приводы перемещения. Для совмещения координат вилочного захвата с АП стеллажа (накопителя) и возврата его в исходное положение тележка перемещается параллельно горизонтальной оси ОХ, каретка - параллельно вертикальной оси OY. Вилочный захват перемещается параллельно второй горизонтальной оси OZ, образуя канал обмена (поступления груза в АП или его выдачи из АП). Наиболее продолжительной по времени является отработка перемещений исполнительных механизмов относительно осей ОХ и OY. По сравнению с ними время перемещения относительно оси OZ пренебрежимо мало. При значительной вместимости накопителя W и средних габаритах грузов «обменные процессы» протекают медленно, настолько медленно, что время выполнения операций обслуживающего процесса может превышать время изготовления продукции. Предоставляемая данными устройствами возможность индивидуализации маршрутов обеспечивается высокими затратами времени, электроэнергии. Кран-штабелер занимает площадь и объем, сопоставимые по своим размерам с обслуживаемым стеллажом.

Известен способ формирования грузонесущей поверхности (ГРП) накопителя стеллажного типа (прототип) [Смехов А.А. Автоматизированные склады. М.: Машиностроение, 1979. - 288 с., С.17-18]. Способ заключается в том, что составляющие ее грузонесущие элементы - АП размещают так, как размещены элементы в прямоугольной матрице. При этом количество горизонтально размещенных секций соответствует количеству строк матрицы, а количество адресных позиций в секции - количеству столбцов матрицы. Конструктивная реализация данного способа формирования ГРП и алгоритм управления поиском АП в ее условиях сравнительно просты. Способ обеспечивает высокую плотность укладки грузов. Благодаря названным преимуществам он получил наиболее широкое распространение. Существенный недостаток способа в том, что сформированная на его основе ГРП статична, внесение любых изменений в состав размещаемых на ней грузов возможно только за счет внешнего воздействия, в данном случае устройства обмена грузами. Замена или перемещение ячеек ГРП невозможны. Выполненные заявки, вместо того, чтобы активно включиться в обменный процесс, находятся в состоянии пассивного ожидания. Вместе с тем, ГРП открыта, это прямолинейная поверхность, схема доступа ко всем ячейкам одинакова, при этом можно организовать одновременный параллельный доступ к грузонесущим элементам на всем множестве W.

Известна гибкая производственная система Rota - F-125 (прототип) (см. приложение 1, фиг.П1), в которой реализуются гибкие маршруты перемещения грузов внутри технологической системы [Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. - С.630-633]. ГПС предназначена для обработки деталей типа «тела вращения» диаметром до 125 мм, малыми сериями. При программе выпуска 135000 изделий в год число серий колеблется от 500 до 1500. Среднее время выполнения операции - от 13 до 20 мин. Общий диаметр технологической системы - 12 м, высота - 5 м. ГПС включает в себя 7 станков, соединенных автоматически действующей роторной системой накопления и транспортирования, размещенной в его центре. Система включает централизованный накопитель и устройства обмена грузами. Накопитель состоит из девяти, смонтированных одно над другим колец, вращающихся по заданной программе независимо друг от друга. В каждом из них может храниться до шестидесяти заготовок с приспособлениями спутниками. Станки связаны с накопителем устройствами обмена грузами, выполненными в виде подъемников. Движущиеся над станками кольца служат одновременно и накопителями, и механизмами для транспортировки груза. Они являются элементами системы, характеризующими ее маршрутную гибкость. Представленное решение отличает функциональная организация процесса обслуживания поступающих от станков заявок, комплексно учитывающая свойство ее морфообразующих признаков. По сути - это лучшее из известных решений по организации коротких гибких транспортных связей. Грузонесущая поверхность накопителя открыта, динамично организована, развита в соответствии с формой и размерами профиля технологической системы. Каждая ее ячейка непосредственно задействована в реализации обменного процесса между станками. По показателю - время ожидания обслуживания, это также одна из лучших систем, снижающая простои технологического оборудования до минимума. Данные свойства ей обеспечивают особенности морфологии накопителя: наличие параллельных каналов обслуживания (транспортных колец). С позиции теории массового обслуживания это двухфазная система. Заявку выполняет сначала накопитель, реализующий поворот вокруг вертикальной оси OY, затем устройство обмена грузами, реализующее прямолинейное перемещение параллельное оси OY. Время обслуживания заявки (по результатам проведенных авторами расчетов) в первой фазе - 19 с, во второй - 43 с. Благодаря динамичным условиям хранения груза из времени перемещения по круговой координате исключается время перемещения УОГ к адресной позиции. К существенным недостаткам рассматриваемой ГПС относится крайне нежелательный эффект, сопутствующий динамичным условиям хранения грузов: при доставке одной заготовки (детали) вместе с ней по транспортному кольцу, в принудительном порядке, перемещаются еще 59 штук, что значительно повышает энергозатратность поиска. Кроме того, при наличии у ГПС свойства маршрутной гибкости у нее отсутствует вариативность в отношении изменения количества одновременно передаваемых грузов, обмен только поштучный. Кольцевой профиль системы Rota - F-125 крайне не перспективен для его использования в целях увеличения количества технологического оборудования. Он дает рыхлую структуру с низким значением коэффициента использования производственной площади. Образование эффективных связей между гибкими производственными участками (ГПУ), имеющими в основе своей композиции кольцевые накопители проблемно.

Техническим эффектом предлагаемой группы технико-технологических решений, включающей способ обмена грузами, устройство обмена грузами, способ формирования грузонесущей поверхности накопителя и гибкую производственную систему на их основе, является повышение их производительности, вариативности, мощности, ресурсной экономичности (по энергозатратам, занимаемой площади).

Указанный технический эффект достигается тем, что способ обмена грузами в условиях автоматизированной транспортно-накопительной системы заключается в совершении циклов по отдаче и приему грузов между техническими средствами ее оснащения по каналам структуры обмена, включающим обменник, при этом в циклах совмещают координаты позиции, содержащей груз отдающего его устройства обмена грузами с координатами, заданной из множества свободных, адресной позиции грузонесущей поверхности принимающего груз накопителя вместимостью W для образования зоны обмена, образуют структуру обмена для отдачи груза в зоне обмена от УОГ накопителю, передают груз из позиции УОГ в АП принимающего его накопителя, а также совмещают координаты свободной позиции УОГ с координатами АП накопителя, содержащей востребованный груз, для образования зоны обмена, образуют структуру обмена для приема груза от накопителя УОГ, передают востребованный груз из АП накопителя в свободную позицию УОГ, возвращают исполнительные механизмы канала обмена в исходную позицию, при этом совмещения координат адресных позиций УОГ и накопителя для образования матричной зоны обмена по циклам отдачи и приема грузов осуществляют одновременно, затем по всей совокупности передаваемых УОГ на накопление грузов и востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно образуют матричную многоканальную структуру обмена грузами, далее осуществляют обмен грузами между двумя данными техническими средствами, причем первым отдает грузы то техническое средство, в котором размещают обменник, при этом всю совокупность передаваемых грузов перемещают одновременно из АП первого ТС в расположенные напротив них АП второго ТС, далее всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП второго ТС, одновременно перемещают в расположенные напротив них АП первого ТС, за тем возвращают исполнительные механизмы каналов обмена в исходные позиции, если обменник размещают на УОГ, то сначала всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них АП накопителя, а затем всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них АП УОГ, если обменник размещают на накопителе, то сначала всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них АП УОГ, а затем всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них АП накопителя, для реализации способа обмена грузами может быть использовано устройство обмена грузами, включающее механизм совмещения координат его грузозахвата с координатами требуемых адресных позиций, из множества АП, образующих, по меньшей мере, одноярусную грузонесущую поверхность вместимостью W накопителя, с которым он производит обмен грузами, размещенными на спутниках, а также его возврата в исходную позицию и непосредственно обменник, при этом УОГ содержит магазин, грузонесущая поверхность которого является матричным отображением грузонесущей поверхности накопителя, с которой производится обмен, механизм совмещения его координат с координатами накопителя, изменяющий его положение по одной координате в горизонтальной плоскости с возможностью образования между накопителем и УОГ матричной зоны обмена и матричной многоканальной структуры обмена мощностью Р, 1≤P≤W, на основе взаимодействия конструктивных элементов обменника, выполненного в виде выдвижных пластин, каждая из которых установлена в нижней части одного из ярусов либо магазина, либо накопителя с возможностью выдвижения вдоль направляющих, по меньшей мере, в одну из профильных сторон, а именно в зону обмена, и соединена с механизмом выдвижения, а также размещенных на выдвижных пластинах электромагнитов со штоками по количеству АП в каждом ярусе, штоки электромагнитов имеют возможность взаимодействия с пазами, выполненными на спутниках грузов, и подпружиненными рычагами-фиксаторами, расположенными на спутниках, при этом механизм выдвижения пластин может быть выполнен одностороннего действия с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещен вместе с выдвижными пластинами в ярусах накопителя и включать в каждом его ярусе электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала электродвигателя с разнонаправленной резьбой, при этом механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителя может быть выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно грузонесущей поверхности накопителя, кроме того, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителя может быть выполнен в виде выдвижной стойки, установленной с возможностью перемещения по направляющим, смонтированным параллельно грузонесущей поверхности накопителя, при этом магазин УОГ оснащен поярусно расположенными в нем кассетами с телескопическими направляющими, зафиксированными в магазине подпружиненными поворотными рычагами-фиксаторами, стойка оснащена схватами по количеству кассет, которые управляются электромагнитами и установлены с возможностью взаимодействия с кассетами, при этом стойка снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения для выдвижения и возврата в исходную позицию, кроме того, механизм выдвижения пластин может быть выполнен двухстороннего действия с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещен вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими зубчатыми секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены пары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, при этом механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителей выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно грузонесущей поверхности накопителя, с которой предусмотрен обмен, при этом грузонесущая поверхность накопителя может быть сформирована способом, который заключается в размещении составляющих ее грузонесущих элементов или адресных позиций в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице, в которой количество горизонтально размещенных секций соответствует количеству строк матрицы, а количество адресных позиций в секции - количеству столбцов матрицы, при этом совокупность грузонесущих элементов, интегрированную в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице, представляют в качестве базового функционального блока (БФБ), выполняющего функцию накопления, а также формозадающего компонента (ФЗК) ГРП, при этом грузонесущую поверхность формируют как след формозадающего пошагового перемещения ФЗК, выполняемого по определенному закону, при этом количество шагов в полученной интеграции является мультипликатором количества БФБ накопителя, получаемую при этом дискретную грузонесущую поверхность представляют как результат блочно-столбцового разбиения ГРП на БФБ вместимостью W, имеющие одинаковый размер, то есть включающие одинаковое целое число столбцов, ГРП расчленяют посекционно и далее образуют БФБ как множество вариантов комбинаций строк, допускаемых количеством строк и количеством БФБ, по схеме построчного замещения, путем перемещения из одного БФБ, по меньшей мере, одной АП с выполненной заявкой - отдаваемым грузом в другой БФБ и последующего размещения в нем, по меньшей мере, одной АП с новой заявкой - принимаемым грузом, взятой из другого БФБ при помощи циклических перемещений секций накопителя, при этом количество БФБ выбирают исходя из количества матричных зон обмена, способ обмена грузами, устройства обмена грузами и способ формирования ГРП накопителя могут быть использованы в гибкой производственной системе, включающей систему управления, автоматизированную систему инструментального обеспечения, по меньшей мере, один гибкий производственный участок, композиционной основой которого является расположенная в его центре АТНС с размещением вокруг нее технологического оборудования (ТО) с пристаночными магазинами, связанного посредством АТНС поштучной передачей грузов на спутниках, используемый при этом на кольцевой части технологических маршрутов транспортер-накопитель выполнен в виде обоймы, имеет замкнутый в поперечном сечении профиль и представляет собой многоканальное устройство, каждый из параллельно функционирующих каналов которого образован ячеистыми секциями, расположенными в его обойме поярусно на носителях, установленных с возможностью автономного поворота относительно ее вертикальной оси, при этом ГПС построена как многоканальная конструкция, каждый из каналов которой представлен в виде элементарной структуры с переменным составом входящих в нее технических устройств: управляемых средств индивидуального технологического воздействия на деталь определенной номенклатуры и средств транспортирования и накопления на различных участках ее индивидуального технологического маршрута (трассы), сохраняющих адресную позицию груза на основе матричного обмена, АТНС, как исходное множество индивидуальных трасс, на кольцевой части маршрутов выполнена в виде многогранной обоймы, состоящей из рамы с поярусно расположенными кольцевыми направляющими, в которых на опорных дисках смонтированы секции, выполненные в виде правильных многогранников, каждая секция имеет возможность поворота в ряд фиксированных положений, по количеству граней секции, для чего каждая секция снабжена приводом поворота и управляемым средством ее фиксации, для передачи грузов с кольцевой части маршрутов, реализуемой обоймой, каждому пристаночному магазину между ним и гранями секций обоймы, совмещенными в одной вертикальной плоскости в БФБ, предусмотрена матричная связь, реализуемая устройством обмена грузами, при этом каждый из пристаночных магазинов выполнен стеллажного типа по матричному отображению грузонесущей поверхности грани обоймы со сквозными адресными позициями, которые одной открытой стороной обращены к матричной зоне обмена с грузонесущей поверхностью грани обоймы, второй открытой стороной обращены к поштучной зоне обмена с технологическим оборудованием, и размещен в зоне пересечения смежных граней обоймы так, что его фронтальная сторона параллельна плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы и отстоит от нее на расстоянии, обеспечивающем образование матричной зоны обмена грузами, при этом ТО размещено в проемах, образованных геометрией профиля АТНС, развернуто своей рабочей зоной к зоне поштучного обмена грузами, обслуживаемой роботом, при этом привод поворота каждой секции обоймы выполнен в виде электродвигателя, размещенного на раме, и зубчатой пары, состоящей из зубчатого венца, расположенного на опорном диске и шестерни, установленной на валу электродвигателя, а средство фиксации выполнено в виде, по крайней мере, одного фиксатора, установленного на раме с возможностью перемещения, посредством привода, и взаимодействия с клиновыми выступами, размещенными на опорном диске по количеству граней секции, для управления фиксаторами каждая секция снабжена путевыми выключателями по количеству граней секций, кроме того, каждое устройство обмена грузами может быть выполнено с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обоймы, и включать в каждой грани секций обоймы электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, а механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы, при этом магазин УОГ используется в качестве пристаночного магазина, также каждое устройство обмена грузами может быть выполнено с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обоймы, и включать в каждой грани секций обоймы электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, а механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы выполнен в виде выдвижной стойки, установленной с возможностью перемещения по направляющим, смонтированным параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы, при этом магазин УОГ оснащен поярусно расположенными в нем кассетами с телескопическими направляющими, зафиксированными в магазине подпружиненными поворотными рычагами-фиксаторами, стойка оснащена схватами по количеству кассет, которые управляются электромагнитами и установлены с возможностью взаимодействия с кассетами, при этом стойка снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения для выдвижения и возврата в исходную позицию, в качестве пристаночного магазина используется магазин УОГ, кроме того каждое устройство обмена грузами может быть выполнено с механизмом выдвижения пластин двухстороннего действия, с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены пары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы или пристаночного магазина выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы, кроме "того, по меньшей мере, два ГПУ могут быть установлены с возможностью соединения матричной связью, реализуемой устройством обмена грузами, и образования репликативной ГПС, при этом обоймы ГПУ могут быть установлены последовательно вдоль прямолинейных направляющих УОГ так, что одна из граней каждой из них находится в плоскости, параллельной направляющим УОГ, при этом матричная связь может быть выполнена в виде устройства обмена грузами с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обойм и включающим в каждой грани секций обойм электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обойм гибких производственных участков выполнен в виде подвижного магазина УОГ, установленного на направляющих и оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения, при этом магазин устройства обмена грузами используется в качестве пристаночных магазинов и связан поштучным обменом грузами с технологическим оборудованием гибких производственных участков посредством роботов, кроме того матричная связь может быть выполнена в виде устройства обмена грузами с механизмом выдвижения пластин двухстороннего действия, с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены пары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обойм гибких производственных участков или пристаночных магазинов выполнен в виде подвижного магазина УОГ, установленного на направляющих и оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения в позиции матричного обмена с гранями обойм гибких производственных участков или пристаночными магазинами.

Перечень чертежей

Фиг.1. Вариант УОГ одностороннего действия.

Фиг.2. Обменник УОГ одностороннего действия (иллюстрация работы).

Фиг.3. Выдвижные пластины с магнитами обменника УОГ одностороннего действия (иллюстрация работы).

Фиг.4. Вариант УОГ одностороннего действия с выдвижной стойкой (выдвижная стойка в исходном положении).

Фиг.5. Вариант УОГ одностороннего действия с выдвижной стойкой (выдвижная стойка в позиции обмена).

Фиг.6. Выдвижная стойка УОГ одностороннего действия (иллюстрация взаимодействия схватов и выдвижных кассет).

Фиг.7. Телескопическая направляющая выдвижной кассеты.

Фиг.8. Обменник УОГ одностороннего действия (иллюстрация работы в составе УОГ с выдвижной стойкой).

Фиг.9. Выдвижные пластины с магнитами обменника УОГ одностороннего действия (иллюстрация работы в составе УОГ с выдвижной стойкой).

Фиг.10. Вариант УОГ двухстороннего действия.

Фиг.11. Выдвижная пластина УОГ двухстороннего действия (иллюстрация работы, вид сверху).

Фиг.12. Выдвижная пластина УОГ двухстороннего действия (иллюстрация работы, разрез по пластине).

Фиг.13. Выдвижная пластина УОГ двухстороннего действия (иллюстрация работы, фронтальный вид на УОГ).

Фиг.14. Выдвижные пластины с магнитами обменника УОГ двухстороннего действия (иллюстрация работы).

Фиг.15. ГПС с УОГ одностороннего действия.

Фиг.16. Многогранная обойма с расположенными на ней обменниками.

Фиг.17. ГПС с УОГ одностороннего действия и выдвижной стойкой.

Фиг.18. ГПС с УОГ двухстороннего действия.

Фиг.19. Многогранная обойма, без обменников (для ГПС с УОГ двухстороннего действия).

Фиг.20. Репликативная ГПС с УОГ одностороннего действия.

Фиг.21. Репликативная ГПС с УОГ двухстороннего действия.

Способ обмена грузами реализуется в условиях АТНС. Он заключается в совершении циклов по отдаче и приему грузов между техническими средствами ее оснащения по каналам структуры обмена. В качестве участников грузообмена рассматриваются накопитель вместимостью W и устройство обмена грузами. В циклах грузообмена выполняют следующую совокупность действий. Совмещают координаты устройства обмена грузами и накопителя для образования между их грузонесущими поверхностями матричной зоны обмена одновременно по циклам отдачи и приема грузов. Затем по всей совокупности передаваемых на накопление и востребованных грузов одновременно образуют матричную многоканальную структуру обмена грузами. Далее осуществляют обмен грузами между двумя данными ТС, причем первым отдает грузы то техническое средство, в котором размещают обменник. При этом всю совокупность передаваемых грузов перемещают одновременно из АП первого ТС в расположенные напротив них АП второго ТС, далее всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП второго ТС, одновременно перемещают в расположенные напротив них АП первого ТС. Данный конструктивный признак устройства «взаимное расположение элементов» для способа является признаком «условие выполнения действия». По признаку идентифицируются два способа обмена грузами. По первому способу обменник размещают на УОГ. Поэтому сначала всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них свободные АП накопителя, а затем всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них свободные АП УОГ. После чего возвращают исполнительные механизмы каналов обмена в исходные позиции. По второму способу обменник размещают на накопителе. Поэтому сначала всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них свободные АП УОГ, а затем всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них свободные АП накопителя. После чего возвращают исполнительные механизмы каналов обмена в исходные позиции. Количество одновременно передаваемых матричным обменом грузов Р может варьировать в пределах 1≤P≤W.

Для реализации заявленного способа обмена грузами предлагается три варианта устройств обмена грузами.

Варианты устройств обмена грузами

Первый вариант УОГ одностороннего действия (с возможностью образования одной матричной зоны обмена) показан на фиг.1-3. УОГ 1 (фиг.1) включает магазин 2, установленный с возможностью перемещения по направляющим 3, обменник 4 и привод 5 возвратно-поступательного перемещения магазина 2 УОГ 1 по неподвижным направляющим 3 в позиции обмена. Магазин 2 выполнен стеллажного типа. Число ярусов 6 в магазине 2 равно числу секций 7 накопителя 8, с которым предусмотрен обмен грузами. Количество ячеек 9 (адресных позиций) в ярусах 6 магазина 2 равно количеству ячеек 10 в секциях 7 накопителя 8. Обменник 4 выполнен в виде пластин 11 (фиг.2 и фиг.3) с размещенными на них электромагнитами 12 со штоками 13, по количеству ячеек 10 в одной секции 7 накопителя 8. Пластины 11 установлены в нижних частях секций 7 накопителя 8 с возможностью перемещения вдоль направляющих 14. Для перемещения каждой пластины 11 имеется электродвигатель 15 с двухсторонним валом 16, на концах которого имеются участки 17 с ходовой резьбой. На резьбовых участках 17 вала 16 имеется по одной гайке 18. Каждая гайка 18 посредством тяги 19 соединена с пластиной 11 обменника 4. Резьбовые участки 17 на валу 16 имеют разное направление резьбы. Привод 5 УОГ 1 предназначен для совершения возвратно-поступательных перемещений по направляющим 3 в позиции обмена, до совмещения координат ГРП магазина 2 УОГ 1 и накопителя 8, для образования матричной зоны обмена 20. Привод 5 включает электродвигатель 21, который через коническую зубчатую передачу 22 соединен с шестерней 23. Шестерня 23 установлена с возможностью зацепления с зубчатой рейкой 24, закрепленной на неподвижных направляющих 3. Грузы в секциях 7 накопителя 8 и в ярусах 6 магазина 2 размещены в спутниках 25 (фиг.3), имеющих пазы 26. Для фиксации спутника 25 в секции 7 накопителя 8 или в ярусе 6 магазина 2 на нем размещен с возможностью поворота и взаимодействия со штоком 13 электромагнита 12 подпружиненный рычаг-фиксатор 27.

Работа устройства обмена грузами по первому варианту (обменник 4 одностороннего действия размещен в ярусах накопителя 8, механизм совмещения координат выполнен в виде подвижного магазина 2 УОГ 1). При включении электродвигателя 21 вращение вала посредством конической зубчатой передачи 22 передается шестерне 23, которая входит в зацепление с неподвижной зубчатой рейкой 24. Посредством данной передачи магазин 2 УОГ 1 перемещается вдоль неподвижных направляющих 3 в необходимую позицию обмена грузами до совмещения координат ГРП магазина 2 УОГ 1 и накопителя 8 для образования матричной зоны обмена 20. Для образования матричной многоканальной структуры обмена и передачи по ней грузов выполняется следующее. По команде контроллера подается напряжение на электромагниты 12, находящиеся в адресных позициях 10 грузов, которые необходимо переместить из секций 7 накопителя 8 в адресные позиции 9 магазина 2 УОГ 1. При этом шток 13 электромагнита 12, выдвигаясь, попадает в паз 26 спутника 25, а также поворачивает подпружиненный рычаг-фиксатор 27. После чего включаются необходимые электродвигатели 15. При вращении вала 16 электродвигателя 15 гайки 18 начинают перемещаться в противоположные стороны и посредством тяг 19 толкают пластину 11 обменника 4. Пластина 11 выдвигается из секции 7 накопителя 8, при этом спутники 25 с грузами увлекаются штоками 13 включенных электромагнитов 12 и перемещаются в магазин 2. При выключении электромагнитов 12 спутники 25 высвобождаются и фиксируются в магазине 2 посредством подпружиненных рычагов-фиксаторов 27. Затем по команде контроллера подается напряжение на электромагниты 12, находящиеся в адресных позициях 9 грузов, которые необходимо переместить из магазина 2 в секции 7 накопителя 8. Шток 13 электромагнита 12, выдвигаясь, попадает в паз 26 спутника 25, а также поворачивает подпружиненный рычаг-фиксатор 27. После чего включаются необходимые электродвигатели 15. При этом вал 16 электродвигателя 15 вращается в противоположном направлении и гайки 18, перемещаясь, посредством тяг 19 задвигают пластину 11 обменника 4 обратно в секцию 7 накопителя 8. При этом необходимые спутники 25 с грузами увлекаются штоками 13 включенных электромагнитов 12 и перемещаются из магазина 2 в секции 7 накопителя 8. При выключении электромагнитов 12 спутники 25 высвобождаются и фиксируются в секции 7 накопителя 8 посредством подпружиненных рычагов-фиксаторов 27. Таким образом, за один двойной ход пластины 11 обменник 4 перемещает необходимые грузы из секций 7 накопителя 8 в магазин 2, а также из магазина 2 в секции 7 накопителя 8. Далее, при реверсе электродвигателя 21 магазин 2 УОГ 1 перемещается вдоль неподвижных направляющих 3 либо в исходную позицию, либо в позиции обмена грузами с другими накопителями.

Второй вариант УОГ одностороннего действия и выдвижной стойкой, выполняющей функции совмещения координат УОГ и накопителя, показан на фиг.4-9. Устройство обмена грузами 1 (фиг.4-5) включает неподвижный магазин 2, обменник 4, выдвижную стойку 28, установленную с боковой стороны магазина 2 с возможностью перемещения по направляющим 3, и привод 5 возвратно-поступательного перемещения выдвижной стойки 28. Магазин 2 выполнен стеллажного типа. В ярусах 6 магазина 2 в направляющих 29 расположены ячеистые кассеты 30, каждая из которых может автономно выдвигаться из магазина 2. Количество кассет 30 в магазине 2 равно числу поярусно расположенных секций 7 накопителя 8 так, что каждой секции 7 накопителя 8 соответствует своя кассета 30 магазина 2. Количество ячеек 9 (адресных позиций) в кассете 30 равно числу ячеек 10 в одной секции 7 накопителя 8. Для фиксации каждой кассеты 30 в магазине 2 служат выполненные в магазине 2 пазы 31 (фиг.6), по числу кассет 30, и размещенные на кассетах 30 подпружиненные поворотные рычаги 32, установленные с возможностью взаимодействия с пазами 31. Для обеспечения полного выдвижения кассеты 30 из магазина 2 на кассете 30 имеется телескопическая направляющая 33 (фиг.7). Выдвижная стойка 28 размещена в направляющих 3 с возможностью перемещения параллельно фронтальной стороне накопителя 8 до совмещения ее координат с координатами накопителя 8 для образования матричной зоны обмена 20. Для перемещения стойка 28 снабжена приводом 5, включающим электродвигатель 21, который через коническую зубчатую передачу 22 соединен с шестерней 23, установленной с возможностью зацепления с зубчатой рейкой 24, закрепленной на направляющих 3. На стойке 28 расположены схваты 34 (фиг.6) по количеству кассет 30, выполненные в виде рычагов с отогнутыми концами 35, приводимые в движение с помощью электромагнитов 36. Обменник 4 (фиг.8-9) конструктивно выполнен так же, как в устройстве обмена грузами по первому варианту, поэтому его подробное описание не приводится. Грузы в секциях 7 накопителя 8 и в кассетах 30 магазина 2 размещены в спутниках 25 (фиг.9), имеющих пазы 26. Для фиксации спутника 25 в секции 7 накопителя 8 или в кассете 30 магазина 2 на нем размещен с возможностью поворота и взаимодействия со штоком 13 электромагнита 12 подпружиненный рычаг-фиксатор 27.

Устройство обмена грузами по второму варианту с обменником 4 одностороннего действия и выдвижной стойкой работает следующим образом. При необходимости перемещения одной или нескольких кассет 30 в зону обмена 20 по команде с контроллера (на фиг.4-9 не показан) срабатывают нужные электромагниты 36. При этом поворачиваются соответствующие схваты 34. Отогнутый конец 35 охвата 34 попадает в паз кассеты 30 и зацепляет данную кассету 30. Одновременно под действием охвата 34 поворачивается подпружиненный поворотный рычаг 32, вследствие чего происходит расфиксация кассеты 30. Затем включается электродвигатель 21, который посредством конической зубчатой передачи 22 и шестерни 23, входящей в зацепление с неподвижной зубчатой рейкой 24, перемещает стойку 28 вдоль направляющих 3. В результате одна или несколько кассет 30 оказываются в зоне обмена 20. (На фиг.5 в зону обмена перемещены первая, четвертая и пятая кассеты, считая сверху.) Затем происходит обмен грузами. Последовательность действий при этом такая же, как и при обмене грузами в УОГ по первому варианту, с той разницей, что в УОГ по первому варианту в зону обмена перемещается весь магазин 2, а в УОГ по второму варианту магазин 2 остается на месте, а в зону обмена посредством выдвижной стойки 28 перемещаются только необходимые кассеты 8. В результате работы обменника 4 за один двойной ход пластины 11 необходимые грузы перемещаются из секции 7 накопителя 8 в кассету 30 магазина 2, а также из кассеты 30 магазина 2 в секцию 7 накопителя 8. После этого стойка 28 под действием привода 5 перемещается по направляющим 3 в исходную позицию и возвращает выдвинутые кассеты 30 в магазин 2. После отключения электромагнитов 36 подпружиненные поворотные рычаги 32 фиксируют кассеты 30 в магазине 2.

Третий вариант УОГ двухстороннего действия (с возможностью образования двух матричных зон обмена 20, обменник 4 двухстороннего действия размещен в ярусах 6 магазина 2 УОГ 1, механизм совмещения координат выполнен в виде подвижного магазина 2 УОГ 1) показан на фиг.10-14. Устройство обмена грузами 1 включает магазин 2, установленный с возможностью перемещения по неподвижным направляющим 3, смонтированный на магазине 2 двухсторонний обменник 4 и привод 5 возвратно-поступательного перемещения УОГ 1 по неподвижным направляющим 3 в позиции обмена. Обменник назван двухсторонним по виду используемого в нем механизма выдвижения пластин и возможности образования двух матричных зон обмена 20. Магазин 2 выполнен стеллажного типа. Число ярусов 6 в магазине 2 равно числу секций 7 накопителя 8, с которым предусмотрен обмен грузами. Количество ячеек 9 (адресных позиций) в ярусах 6 магазина 2 равно количеству ячеек 10 в секциях 7 накопителя 8 (на фиг.10-13 накопитель 8, а также секции 7 с ячейками 10 не показаны). Обменник 4 выполнен в виде пластин 11 с размещенными на них электромагнитами 12 со штоками 13 по количеству ячеек 9 в каждом ярусе 6 магазина 2. Пластины 11 установлены в нижней части каждого яруса 6 магазина 2 с возможностью выдвижения по направляющим 14 (на фиг.10-14 не показаны) как в одну, так и в другую, противоположно расположенные, зоны обмена 20. Для обеспечения свободного перемещения пластин 11 с электромагнитами 12 и выдвинутыми штоками 13 в обе стороны (в обе зоны обмена 20) в нижних частях ячеек 9 ярусов 6 магазина 2 выполнены сквозные пазы 37 (см. фиг.13). Для выдвижения пластин 11 обменник 4 снабжен электродвигателем 15, который посредством червячной передачи 38 приводит в движение вал 39, на концах которого расположены конические шестерни 40, установленные с возможностью взаимодействия с коническими зубчатыми секторами 41, установленными на двух размещенных вертикально по боковым сторонам УОГ 1 валах 42. С вертикальными валами 42 посредством управляемых сцепных муфт 43 связаны пары рычагов 44 с пальцами 45. На каждую пластину 11 приходится одна пара рычагов 44, каждый из которых связан сцепной муфтой 43 с разными валами 42. Пальцы 45 рычагов 44 установлены в продольных пазах 46 пластин 11 (см. фиг.12). Грузы в секциях 7 накопителя 8 и в ярусах 6 магазина 2 размещены в спутниках 25 (фиг.14), имеющих пазы 26. Для фиксации спутника 25 в секции 7 накопителя 8 или в ярусе 6 магазина 2 на нем размещен с возможностью поворота и взаимодействия со штоком 13 электромагнита 12 подпружиненный рычаг-фиксатор 27. Привод 5 УОГ 1 предназначен для совершения возвратно-поступательных перемещений по направляющим 3 в позиции обмена, до совмещения координат магазина 2 УОГ 1 и накопителя 8, для образования матричной зоны обмена 20. Привод 5 включает электродвигатель 21, который через коническую зубчатую передачу 22 соединен с шестерней 23, установленной с возможностью зацепления с зубчатой рейкой 24, закрепленной на неподвижных направляющих 3.

Работа устройства обмена грузами по третьему варианту. При включении электродвигателя 21 вращение вала предается посредством конической зубчатой передачи 22 шестерне 23. Шестерня 23 входит в зацепление с неподвижной зубчатой рейкой 24, закрепленной на неподвижных направляющих 3 магазина 2. Посредством данной передачи магазин 2 УОГ 1 перемещается вдоль направляющих 3 в необходимую позицию обмена грузами до совмещения координат ГРП магазина 2 УОГ 1 и накопителя 8 для образования матричной зоны обмена 20. Для образования матричной многоканальной структуры обмена и передачи по ней грузов выполняется следующее. По команде контроллера подается напряжение на электромагниты 12, находящиеся в адресных позициях 9 с востребованными грузами, которые должны быть переданы из УОГ 1 в накопитель 8. При этом шток 13 электромагнита 12, выдвигаясь, попадает в паз 26 спутника 25 (см. фиг.14), а также поворачивает подпружиненный рычаг-фиксатор 27. Далее по команде контроллера включаются сцепные муфты 43, соединяющие вертикальные валы 42 с рычагами 44. После чего включается электродвигатель 15, который посредством червячной передачи 38, вала 39, конических шестерен 40 и конических зубчатых секторов 41 поворачивает вертикальные валы 42. При этом пластины 11 выдвигаются в зону обмена 20 посредством рычагов 44 с пальцами 45. Сцепные муфты 43 могут включаться избирательно, так чтобы в процессе обмена участвовали только необходимые пластины 11. В результате спутники 25 с грузами увлекаются штоками 13 включенных электромагнитов 12 и перемещаются в накопитель 8. При выключении электромагнитов 12 спутники 25 высвобождаются и фиксируются в накопителе 8 посредством подпружиненных рычагов-фиксаторов 27. После этого по команде контроллера подается напряжение на электромагниты 12, находящиеся в адресных позициях 10 грузов, которые необходимо переместить из накопителя 8 в адресные позиции 9 УОГ 1. Шток 13 электромагнита 12, выдвигаясь, попадает в паз 26 спутника 25, а также поворачивает подпружиненный рычаг-фиксатор 27. После чего включается электродвигатель 15, при этом вал 39 вращается в противоположном направлении и пластины 11 посредством рычагов 44 с пальцами 45 перемещаются обратно в УОГ 1. При этом спутники 25 с грузами из адресных позиций 10 накопителя 8 перемещаются в адресные позиции 9 магазина 2 УОГ 1. При выключении электромагнитов 12 спутники 25 высвобождаются и фиксируются в УОГ 1 посредством подпружиненных рычагов-фиксаторов 27. Таким образом, за один двойной ход пластины 11 обменник 4 перемещает необходимые грузы из магазина 2 в накопитель 8 и из накопителя 8 в магазин 2. Далее, за счет реверса электродвигателя 21 УОГ 1 может перемещаться вдоль направляющих 3 либо в исходную позицию, либо в позиции обмена грузами с другими накопителями. УОГ 1 с двухсторонним обменником 4 может обслуживать накопители 8, размещенные с обеих его сторон. На фиг.14 накопитель 8 показан расположенным с левой стороны от магазина 2.

Способ формирования грузонесущей поверхности накопителя заключается в том, что составляющие ее грузонесущие элементы или адресные позиции размещают так, как размещены элементы в математическом преобразователе - матрице, в данном случае прямоугольной. При этом количество горизонтально размещенных секций соответствует количеству строк матрицы, а количество адресных позиций в секции - количеству столбцов матрицы. При этом совокупность грузонесущих элементов, интегрированную в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице, представляют в качестве базового функционального блока (БФБ), выполняющего функцию накопления, а также формозадающего компонента (ФЗК) ГРП. При этом грузонесущую поверхность формируют как след формозадающего пошагового интегрирующего перемещения ФЗК, выполняемого по определенному закону. Это может быть прямолинейное перемещение, параллельное оси ОХ или оси ОУ, …, круговое относительно оси ОУ и т.д. При этом количество шагов в полученной интеграции определяется количеством БФБ, образующих накопитель. По своим свойствам количество шагов в направлении заданного перемещения является мультипликатором ФЗК. Количество БФБ выбирают исходя из количества матричных зон обмена. Полученное структурно-кинематическое образование - дискретную грузонесущую поверхность представляют как результат блочно-столбцового разбиения ГРП на БФБ вместимостью W, имеющие одинаковый размер, то есть включающие одинаковое целое число столбцов. Затем ГРП посекционно расчленяют. Далее каждый из БФБ образуют как множество вариантов комбинаций строк, допускаемых количеством строк - секций ГРП и количеством БФБ. Для обновления состава адресных позиций БФБ используют схему построчного замещения (для перемещения элемента или элементов матрицы a_i,j, a_i,j+1, a_i,j+2, …, из одного БФБ в другой перемещают i-ю строку матрицы). Схему реализуют при помощи циклических перемещений секций накопителя. Таким образом, при необходимости передачи из одного блока ГРП, по меньшей мере, одной АП с выполненной заявкой - отдаваемым грузом в другой блок осуществляют перемещение, например, поворот той секции, в которой АП размещена. Одновременно или в последующем в БФБ размещают, по меньшей мере, одну АП с новой заявкой - принимаемым грузом, взятой из другого БФБ. Таким образом, обменные процессы активизируются не только за счет изменений передачи грузов от одного ТС другому, но и за счет возможности поступления АП в любую матричную зону обмена на основе активных обновлений ГРП, грузообмена между БФБ ГРП средствами накопителя.

На основе заявленных способа обмена грузами, устройств обмена грузами и способа формирования грузонесущей поверхности накопителя предлагаются два варианта многогранной поворотной обоймы в составе ГПС и пять вариантов ГПС.

Каждая из ГПС построена как многоканальная конструкция, каждый из каналов которой представлен в виде элементарной структуры с переменным составом входящих в нее технических устройств: управляемых средств индивидуального технологического воздействия на деталь определенной номенклатуры и средств транспортирования и накопления на различных участках ее индивидуального технологического маршрута - трассы, сохраняющих адресную позицию детали на основе матричного обмена.

Первый вариант ГПС показан на фиг.15-16. ГПС 47 включает систему управления (не показано), автоматизированную систему инструментального обеспечения (не показано), гибкий производственный участок 48. Композиционной основой гибкого производственного участка 48 является расположенная в его центре автоматизированная транспортно-накопительная система 49 с размещением вокруг нее технологического оборудования (ТО) 50 с пристаночными магазинами 51, связанного посредством АТНС 49 поштучной подачей грузов на спутниках 25 (не показано). АТНС 49, как исходное множество индивидуальных трасс, на кольцевой части маршрутов выполнена в виде многогранной обоймы 52 (см. фиг.16). ФЗК ГРП обоймы представляет собой прямолинейную поверхность. Грузонесущие элементы ФЗК размещены в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице. Грузонесущая поверхность обоймы образована круговым формозадающим перемещением ФЗК относительно оси ОУ. Мультипликатор формозадающего перемещения равен четырем. Соответственно обойма имеет четыре грани, на каждой из которых ведутся обменные процессы. Конструктивно обойма состоит из рамы 53 с поярусно расположенными кольцевыми направляющими 54, в которых на опорных дисках 55 смонтированы грузонесущие ячеистые секции 7. Секции 7 выполнены в виде правильных многогранников 56 с гранями 57, установленных на опорных дисках 55 с возможностью автономного поворота вокруг вертикальной оси OO' обоймы 52 в ряд фиксированных положений по количеству граней 57. Каждая грань 57 секции 7 имеет ячейки - адресные позиции 10 для накопления штучных грузов. Грани 57 различных секций 7, расположенные в одной вертикальной плоскости, образуют грань 58 обоймы 52. Таким образом, каждая грань обоймы - это совокупность граней секций обоймы, совмещенных в одной вертикальной плоскости в БФБ. Каждая грань 57 секций 7 представляет собой вариативную составляющую грани 58 (или иначе БФБ) обоймы 52. Если грань 58 обоймы 52 - матрица, то грани 57 секций 7 - строки матрицы, изменяющие ее содержание - состав АП. На грани 58 обоймы 52 получаем различную комбинацию строк. Грань 58 обоймы 52 - это ее комбинативная составляющая. Смена граней 57 секций 7 в грани 58 обоймы 52 осуществляется за счет поворота секций 7 обоймы 52. Для поворота секций 7 на раме 53 расположены электродвигатели 59 по количеству секций 7. Каждая секция 7 снабжена расположенным на опорном диске 55 зубчатым венцом 60, с которым входит в зацепление шестерня 61, расположенная на валу 62 соответствующего электродвигателя 59. Для фиксации секции 7 в нужном положении предусмотрены средства фиксации, а именно, на опорном диске 55 расположены клиновые выступы 63, по числу граней 57 секции 7, а на раме 53 для каждой секции 7 имеются один или несколько фиксаторов 64, приводимых в движение пневмоцилиндрами 65. Для управления электродвигателями 59 и пневмоцилиндрами 65 фиксаторов 64 используются путевые выключатели, выполненные в данном варианте исполнения в виде герконов 66. На каждой секции 7 размещен управляющий магнит 67, а на раме 53 установлены герконы 66 по количеству граней 57 секций 7. Для передачи грузов с кольцевой части маршрутов, реализуемой обоймой 52, к технологическому оборудованию предусмотрена матричная связь. Она осуществляется устройствами обмена грузами 1, выполненными по первому варианту - одностороннего действия (с одной матричной зоной обмена). При этом магазины 2 УОГ 1 дополнительно выполняют функции пристаночных магазинов 51. С этой целью магазины 2 установлены с возможностью перемещения по неподвижным направляющим 3. Каждый магазин 2 снабжен приводом 5 для его возвратно-поступательного перемещения в позиции обмена. В качестве ГРП накопителя 8, с которой УОГ 1 осуществлял обмен грузами в решениях по п.п.1-8 формулы, в данном решении выступает грань 58 (или БФБ) обоймы 52. Она является основным результатом реализации принципов формирования ГРП, заложенных в заявленном способе. Их подробное изложение было дано выше и здесь не повторяется. Обменники 4, с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, смонтированы в каждой грани 57 каждой секции 7 обоймы 52. Магазин 2 выполнен стеллажного типа по матричному отображению грузонесущей поверхности грани 58 обоймы 52 со сквозными адресными позициями. АП одной открытой стороной обращены к матричной зоне обмена, а второй открытой стороной обращены к поштучной зоне обмена с технологическим оборудованием 50. Количество ярусов 6 в магазине 2 равно числу поярусно расположенных секций 7 обоймы 52. Количество ячеек 9 - адресных позиций в ярусе 6 магазина 2 равно числу ячеек 10 в одной грани 57 секции 7 обоймы 52. Каждый магазин 2 размещен в зоне пересечения смежных граней 58 обоймы 52 так, что его фронтальная сторона параллельна плоскости грани 58 обоймы 52, с которой данный магазин 2 обменивается грузами, и отстоит от нее на расстоянии, достаточном для образования матричной зоны обмена 20 грузами. Количество магазинов 2 соответствует числу граней 58 обоймы 52. Технологическое оборудование 50 размещено в проемах, образованных геометрией профиля АТНС 49, и развернуто своей рабочей зоной к зоне поштучного обмена с соответствующим магазином 2. Для обмена грузами между технологическим оборудованием 50 и магазинами 2 ГПС 47 оснащена роботами 68.

ГПС 47 по первому варианту работает следующим образом. Загрузка и выгрузка ГПС 47 осуществляется через магазины 2, дополнительно выполняющие функции пристаночных магазинов 51, поштучно пристаночными роботами 68 или вручную. Обмен грузами между технологическим оборудованием 50 и магазинами 2 осуществляется поштучно роботами 68. Обмен грузами между магазином 2 и гранью 58 (БФБ) обоймы 52 аналогичен подробно описанному выше обмену грузами между магазином 2 УОГ 1 по первому варианту и накопителем 8. Повторим лишь основные действия с конкретизацией участников обмена. Посредством привода 5 магазин 2 УОГ 1 перемещается по направляющим 3 в позицию обмена грузами с обоймой 52. На фиг.15 магазин, помеченный буквой а, изображен в позиции обмена грузами с обоймой 52. Магазины других УОГ 1 показаны в позициях обмена грузами с технологическим оборудованием 50 и выполняют функции пристаночных магазинов 51. Далее с помощью обменников 4 (с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия) за один двойной ход пластин 11 происходит перемещение необходимых грузов из секций 7 обоймы 52 в магазин УОГ 1, а также из магазина УОГ 1 в секции 7 обоймы 52. После чего магазин УОГ 1, перемещаясь по направляющим 3, встает в позицию обмена грузами с технологическим оборудованием 50. Поворот секций 7 обоймы 52 вокруг вертикальной оси OO' происходит следующим образом. По команде контроллера соответствующие пневмоцилиндры 65 приподнимают фиксаторы 64, освобождая необходимую секцию 7 обоймы 52. Включается соответствующий электродвигатель 59, который посредством шестерни 61, входящей в зацепление с зубчатым венцом 60, поворачивает секцию 7. В тот момент, когда секция 7, поворачиваясь, занимает необходимое положение, срабатывает один из герконов 66 и по его команде электродвигатель 59 выключается, пневмоцилиндры 65 опускают фиксаторы 64, в результате чего секция 7 останавливается и фиксируется в новом положении. Поворот каждой из секций 7 обоймы 52 происходит автономно так, что в одной вертикальной плоскости могут оказываться сгруппированными в один блок разные грани 57 секций 7. Иными словами секции 7 могут автономно поворачивать свои грани 57 в зоны обмена 20 различных пристаночных магазинов 51. Таким образом, с помощью обоймы 52 реализуется кольцевая часть маршрутов грузов. Технологическое оборудование преимущественно функционирует в режиме взаимодополнения, что не исключает возможности перехода части или всего оборудования на работу в режиме взаимозаменяемости или в автономном режиме. В этой связи следует указать, что в ГПС могут выполняться как операции одного технологического передела, например только механообработки, так и различных переделов, например нанесения покрытий, санобработки, контроля, сборки и т.д.

Второй вариант ГПС показан на фиг.17. ГПС 47 включает систему управления (не показана), автоматизированную систему инструментального обеспечения (не показана), ГПУ 48. Композиционной основой ГПУ 48 является расположенная в его центре АТНС 49 с размещением вокруг нее технологического оборудования 50 с пристаночными магазинами 51, связанного подачей грузов на спутниках 25 (не показаны). АТНС 49, как исходное множество индивидуальных трасс, на кольцевой части маршрутов выполнена в виде многогранной обоймы 52. Ее конструктивное исполнение такое же, как в ГПС 47 по первому варианту. Для передачи грузов с кольцевой части маршрутов, реализуемых обоймой 52, предусмотрена матричная связь. Для ее осуществления используются УОГ 1, выполненные по второму варианту - одностороннего действия (с одной матричной зоной обмена) и выдвижной стойкой. При этом магазин 2 УОГ 1, наряду с обменом грузами с гранью 58 обоймы 52, дополнительно выполняет функции пристаночного магазина 51. Обменники 4 с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия смонтированы в каждой грани 57 каждой секций 7 обоймы 52. С боковой стороны каждого магазина 2 расположена выдвижная стойка 28 с возможностью перемещения по направляющим 3. Подробное описание устройства обмена грузами по второму варианту - одностороннего действия, с одной матричной зоной обмена, и выдвижной стойкой дано выше. Магазин 2 выполнен стеллажного типа. В его ярусах 6 в направляющих 29 расположены ячеистые кассеты 30 (позиции 6, 29 на фиг.17 не показаны), каждая из которых может автономно выдвигаться из магазина 2. Количество кассет 30 в магазине 2 равно числу поярусно расположенных секций 7 обоймы 52, так что каждой секции 7 обоймы 52 соответствует своя кассета 30 магазина 2. Количество ячеек 9 (адресных позиций) в кассете 30 магазина 2 равно числу ячеек 10 в одной грани 57 секции 7 обоймы 52. Каждый магазин 2 размещен в зоне пересечения смежных граней 58 обоймы 52 так, что его фронтальная сторона параллельна грани 58 обоймы 52, с которой данный магазин 2 обменивается грузами, и отстоит от нее на расстоянии, достаточном для образования матричной зоны обмена 20 грузами. Количество магазинов 2 соответствует числу граней 58 обоймы 52. Для обмена грузами между технологическим оборудованием 50 и магазинами 2 ГПС 47 оснащена роботами 68.

ГПС 47 по второму варианту работает следующим образом. Загрузка и выгрузка ГПС 47 осуществляется через магазины 2 УОГ 1 либо поштучно пристаночными роботами 68 или вручную, либо кассетами 30, (предварительно расфиксированными) вставляемыми и вынимаемыми вручную с боковой стороны магазина 2, противоположной той стороне, с которой расположена выдвижная стойка 28. Обмен грузами между технологическим оборудованием 50 и магазинами 2 осуществляется роботами 68. Работа УОГ 1 по второму варианту - одностороннего действия и выдвижной стойкой подробно описана выше, поэтому только конкретизируем основную совокупность действий по обмену грузами между магазинами 2 УОГ 1 и обоймой 52. Стойка 28, выдвигаясь по направляющим 3, перемещает кассеты 30 магазина 2, участвующие в обмене грузами, в зону обмена 20. На фиг.17 магазин УОГ 1, обозначенный буквой а, изображен с выдвинутой стойкой 28 и с кассетой 30, расположенной в зоне обмена 20. У других магазинов стойки 28 и кассеты 30 в исходном положении. Далее, с помощью обменников 4 с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, за один двойной ход пластин 11, происходит перемещение необходимых грузов из секций 7 обоймы 52 в кассеты 30 магазина 2, а также из кассет 30 магазина 2 в секции 7 обоймы 52. После чего стойка 28, передвигаясь по направляющим 3 в исходное положение, перемещает кассеты 30 обратно в магазин 2. Поворот секций 7 обоймы 52 вокруг вертикальной оси OO' происходит так же, как дано в описании работы ГПС по первому варианту. По сравнению с ГПС по первому варианту в рассматриваемой ГПС магазин 2 остается неподвижным. Технологическое оборудование 50 имеет возможность обмена грузами с магазином 2 УОГ 1, выполняющим функции пристаночного магазина 51 в любой момент времени. Благодаря наличию выдвижной стойки обмен грузами между магазином 2 и обоймой 52, а также между магазином 2 и технологическим оборудованием 50 может осуществляться параллельно, что исключает простои. Кроме того, существенно снижаются энергозатраты.

Третий вариант ГПС показан на фиг.18-19. Гибкая производственная система 47 включает систему управления (не показана), автоматизированную систему инструментального обеспечения (не показана), ГПУ 48. Композиционной основой ГПУ 48 является расположенная в его центре АТНС 49, а также принятый вариант размещения вокруг нее технологического оборудования 50 с пристаночными магазинами 51. Оборудование связано подачей грузов на спутниках 25 (на фиг. не показаны). АТНС 49, как исходное множество индивидуальных трасс, на кольцевой части маршрутов выполнена в виде многогранной обоймы 52. Конструктивное исполнение многогранной обоймы 52 (см. фиг.19) такое же, как и в ГПС по первому и второму вариантам, с той разницей, что в рассматриваемом варианте ГПС на обойме 52 отсутствуют обменники 4. Пристаночные магазины 51 выполнены стеллажного типа. Каждый пристаночный магазин 51 размещен так, что его фронтальная сторона параллельна грани 58 обоймы 52, с которой данный пристаночный магазин 51 обменивается грузами. Количество пристаночных магазинов 51 соответствует числу граней 58 обоймы 52. Для обмена грузами между технологическим оборудованием 50 и пристаночными магазинами 51 ГПС 47 оснащена роботами 68. Для передачи пристаночным магазинам 51 грузов с кольцевой части маршрутов, реализуемой обоймой 52, между ними и обоймой 52 предусмотрена матричная связь. Для ее реализации предусмотрено УОГ 1 по третьему варианту - двухстороннего действия (с двумя матричными зонами обмена). При этом в качестве участников грузообмена выступают как соответствующая грань 58 обоймы 52, так и пристаночный магазин 51. УОГ 1 двухстороннего действия (с двумя матричными зонами обмена) включает магазин 2, установленный с возможностью перемещения по направляющим 3, смонтированный на магазине 2 двухсторонний обменник 4 и привод 5 возвратно-поступательного перемещения УОГ 1 по направляющим 3 в позиции обмена (позиции 4 и 5 на фиг.18-19 не показаны). Конструктивное исполнение обменника 4, привода 5 возвратно-поступательного перемещения, других элементов УОГ 1 двухстороннего действия рассмотрено выше и здесь подробно не приводится. Неподвижные направляющие 3 расположены параллельно грани 58 обоймы 52 и, соответственно, параллельно фронтальной стороне пристаночного магазина 51, между которыми УОГ 1 осуществляет обмен. Число ярусов 6 в магазине 2 УОГ 1 равно числу секций 7 обоймы 52, а также числу секций 7 пристаночного магазина 51. Количество ячеек 9 (адресных позиций) в ярусах 6 магазина 2 УОГ 1 равно количеству ячеек 10 в гранях 57 секций 7 обоймы 52, а также количеству ячеек 10 в секциях 7 пристаночного магазина 51 (на фиг.18-19 позиции 6, 9 не показаны).

ГПС 47 по третьему варианту работает следующим образом. Загрузка и выгрузка ГПС 47 осуществляется через пристаночные магазины 51 поштучно пристаночными роботами 68 или вручную. Она может осуществляться с помощью УОГ 1, которые в свою очередь получают или отдают грузы от передвижных накопителей стеллажного типа (на фиг.18 не показаны). Обмен грузами между технологическим оборудованием 50 и пристаночными магазинами 51 осуществляется роботами 68. Обмен грузами между пристаночными магазинами 51 и обоймой 52 осуществляется УОГ 1 по третьему варианту - двухстороннего действия. Его работа подробно описана выше, поэтому повторим основные действия по обмену грузами. С помощью привода 5 возвратно-поступательного перемещения УОГ 1 перемещается вдоль неподвижных направляющих 3 в необходимую позицию обмена грузами. На фиг.18 УОГ 1, обозначенное буквой а, находится в позиции обмена с обоймой 52. Другие УОГ 1 находятся в позиции обмена с пристаночным магазином 51. С помощью обменников 4 двухстороннего действия за один двойной ход пластин 11 происходит перемещение необходимых грузов из магазина 2 УОГ 1 в обойму 52 (или в пристаночный магазин 51), а также из обоймы 52 (или из пристаночного магазина 51) в магазин 2 УОГ 1. Таким образом, УОГ 1 может получить необходимые грузы из пристаночного магазина 51 и затем, переместившись по направляющим 3, отдать эти грузы в обойму 52, а также выполнить указанные действия в обратной последовательности. Кольцевая часть маршрутов реализуется так же, как и в ГПС по первому и второму вариантам, с помощью обоймы 52. В рассматриваемой ГПС пристаночный магазин 51 остается неподвижным, как и в ГПС по второму варианту. Технологическое оборудование 50 имеет возможность обмена грузами с пристаночным магазином 51 в любой момент времени. Обмен грузами между пристаночным магазином 51 и обоймой 52, а также между пристаночным магазином 51 и технологическим оборудованием 50 может осуществляться параллельно, что исключает простои.

ГПС по четвертому и пятому вариантам относятся к репликативным. В репликативной ГПС подобные по составу, структуре, компоновке ГПУ связаны подобными - матричными связями. Компоновочное решение репликативной ГПС имеет характерные признаки периодизации - повторения одинаковых структурных построений, в основе которых многогранное исполнение обойм с расходящимися от них матричными связями, объединяющими ГПУ в ГПС. Образование в технологической системе репликативных связей позволяет легко наращивать ГПС, присоединяя к ней все новые и новые ГПУ и тем самым получать новые составы ее потребительских свойств. Это универсальная в своей области технологическая среда с плотной структурой, короткими транспортными связями. Внутри системы каждая деталь занимает свой индивидуальный уровень, эшелон, перемещаясь к любой единице ТО на условиях выбора маршрута. Укажем, что каждая единица ТО связана короткими скоростными каналами с оборудованием не только своего ГПУ, но и с каждой единицей ТО, входящей в ГПС. За счет наличия у каждой единицы ТО нескольких связей с внешней, по отношению к ГПУ средой и нескольких связей с оборудованием своего ГПУ создан высокий потенциал комбинативных построений. На множестве всего технологического оборудования ГПС создается множество элементарных структур определяемых технологическими маршрутами обработки деталей.

Два заявленных варианта репликативных ГПС отличаются пограничными решениями пространственно-временной дифференциации и интеграции функций УОГ и, соответственно, конструктивным исполнением. В этой связи дадим краткое пояснение различий. В четвертой ГПС функции и компоненты УОГ разделены с ТС ГПУ: обменники размещены в ярусах обойм. В свою очередь, магазин УОГ выполняет функции пристаночных магазинов. В пятой ГПС УОГ экипирован полностью: двухсторонний обменник смонтирован на его магазине. Четвертый вариант - простейшее по составу ТС решение. Между станками и обоймами смежных ГПУ по линейным направляющим курсирует один стеллаж - легкая пространственная конструкция. В него закладывают и из него забирают грузы пристаночные роботы и обоймы, оснащенные обменниками. В пятом варианте между пристаночными магазинами и обоймами двигается полифункциональное УОГ, которое само выдвигает грузы из своего магазина в обоймы и пристаночные магазины и само забирает из них грузы в свой магазин.

Четвертый вариант ГПС показан на фиг.20 (матричная связь между ГПУ выполнена в виде УОГ с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, который размещен вместе с пластинами в гранях секций обойм, подвижный магазин УОГ выполняет функции пристаночных магазинов). По конструктивным признакам это простейший вариант репликативной ГПС. ГПС 47 включает систему управления, автоматизированную систему инструментального обеспечения (не показаны), гибкие производственные участки 48, связанные матричной связью обмена грузами. Грузы размещены на спутниках 25 (на фиг.20 не показаны). В центре каждого ГПУ 48 расположена АТНС 49. На кольцевой части маршрутов она выполнена в виде многогранной обоймы 52. Вокруг нее размещено ТО 50 с пристаночными магазинами 51. Для формирования матричной связи между соседними ГПУ 48 используется УОГ 1, выполненное по первому варианту. Механизм совмещения координат УОГ 1 с координатами требуемых граней 58 (БФБ) обойм 52 гибких производственных участков 48 выполнен в виде подвижного магазина 2 УОГ 1. Магазин 2 установлен с возможностью перемещения по направляющим 3 в позиции обмена грузами с обоймами 52 и ТО 50 ГПУ 48. Он снабжен приводом 5 возвратно-поступательного перемещения (на фиг.20 не показан). Для образования матричной связи между соседними ГПУ 48 их обоймы 52 установлены последовательно вдоль прямолинейных направляющих 3 УОГ 1 таким образом, что одна из граней 58 (или с позиций матричного представления - один из блоков) каждой из них находится в плоскости, параллельной направляющим 3. Соответствующие пояснения даны на фиг.20. Два ГПУ 48, между которыми формируется матричная связь, обозначены буквами а и б. Направляющие 3, с установленным на них магазином 2, реализующим матричную связь между ГПУ 48, обозначены буквой в. Механизм выдвижения пластин размещен в каждой грани 57 секций 7 обойм 52. Магазин 2 имеет стеллажную конструкцию, построенную по матричному отображению грани 58 (блока) обоймы 52.

ГПС 47 по четвертому варианту работает следующим образом. Загрузка и выгрузка ГПС 47 осуществляется поштучно пристаночными роботами 68 или вручную через внешние, расположенные по границе ГПС 47, пристаночные магазины 51, либо магазины 2 УОГ 1. Обмен грузами между ТО 50 и магазинами 2 осуществляется роботами 68. Кольцевая часть маршрутов грузов реализуется с помощью обоймы 52. Магазин 2 на основе матричного обмена вначале получает грузы из любой обоймы 52, находящейся в зоне действия матричной связи, затем из него изымаются востребованные грузы и передаются в нее. Он доставляет грузы к ТО 50, относящемуся к различным ГПУ 48. На основе поштучного обмена с роботами 68 магазину 2 передаются грузы и изымаются из него. От технологического оборудования 50 магазин 2 доставляет грузы к обоймам 52, курсируя между ним и обоймами 52, реализуя линейный отрезок многоканальной транспортной магистрали АТНС 49. Ниже раскрыта процедура обмена грузами с одной из обойм 52. Посредством привода 5 магазин 2 УОГ 1 перемещается вдоль неподвижных направляющих 3 в позицию обмена грузами с обоймой 52. Далее с помощью обменников 4 за один двойной ход пластин 11 происходит перемещение необходимых грузов из секций 7 обоймы 52 в магазин 2, а также из магазина 2 в секции 7 обоймы 52. В ГПС 47 на основе объединения ГПУ 48 достигается возможность формирования целого узла (множества) связей: от одной обоймы к другой, напрямую от станка к станку другого ГПУ, от станка к обойме своего ГПУ, от станка к обойме другого ГПУ. Это дополнительный фактор активизации, повышения гибкости грузообмена. Варианты режимов работы ГПС 47 различны и определяются как характером взаимодействия оборудования в ГПУ 48, так и характером взаимодействия ГПУ 48 между собой. Из множества возможных вариантов назовем в качестве примера два: 1) режим взаимодействия станков в ГПУ - взаимодополнение, режим взаимодействия ГПУ в ГПС - взаимодополнение; 2) режим взаимодействия станков в ГПУ - взаимодополнение, режим взаимодействия ГПУ в ГПС - взаимозаменяемость.

Пятый вариант ГПС показан на фиг.21 (матричная связь выполнена в виде устройства обмена грузами с механизмом выдвижения пластин двухстороннего действия, размещенным вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ). ГПС 47 включает систему управления (не показана), автоматизированную систему инструментального обеспечения (не показана), гибкие производственные участки 48, связанные матричной связью обмена грузами. Грузы размещены на спутниках 25 (на фиг.21 не показаны). В центре каждого ГПУ 48 расположена АТНС 49. На кольцевой части маршрутов она выполнена в виде многогранной обоймы 52. Вокруг нее размещено технологическим оборудованием 50 с пристаночными магазинами 51. Пристаночные магазины 51 выполнены стеллажного типа. Для обмена грузами между ТО 50 и пристаночными магазинами 51 ГПС 47 оснащена роботами 68. УОГ 1, предназначенное для реализации матричной связи между ГПУ 48, выполнено по третьему варианту - двухстороннего действия (с возможностью образования двух матричных зон обмена). Для совмещения координат УОГ 1 с координатами требуемых граней 58 (БФБ) обойм 52 гибких производственных участков 48 его магазин 2 выполнен подвижным и установлен с возможностью перемещения по направляющим 3 в позиции обмена грузами с обоймами 52 и пристаночными магазинами ТО 50 ГПУ 48. Магазин 2 снабжен приводом 5 возвратно-поступательного перемещения (на фиг.21 не показан). Для образования матричной связи между соседними ГПУ 48 их обоймы 52 установлены последовательно вдоль прямолинейных направляющих 3 таким образом, что одна из граней 58 (или с позиций матричного представления - один из блоков) каждой из них находится в плоскости параллельной направляющим 3 УОГ 1. В качестве пояснения на фиг.21 два ГПУ 48, между которыми формируется матричная связь, обозначены буквами а и б. Направляющие 3, с установленным на них УОГ 1, реализующим матричную связь между данными ГПУ 48, обозначены буквой в.

ГПС 47 по пятому варианту работает следующим образом. Загрузка и выгрузка ГПС 47 осуществляется через внешние расположенные по границе ГПС Пристаночные магазины 51 или магазины УОГ 1 поштучно пристаночными роботами 68 или вручную. Также загрузка и выгрузка ГПС 47 может осуществляться с помощью расположенных по границе ГПС УОГ 1, которые в свою очередь получают или отдают грузы от передвижных накопителей стеллажного типа (на фиг.21 не показаны). Обмен грузами внутри гибкого производственного участка 48 осуществляется так же, как и в ГПС по третьему варианту. Обмен грузами между технологическим оборудованием 50 и пристаночными магазинами 51 осуществляется поштучно роботами 68. Кольцевая часть маршрутов грузов реализуется с помощью обоймы 52. Обмен грузами между пристаночными магазинами 51 и обоймой 52 осуществляется устройствами обмена грузами 1 по третьему варианту - двухстороннего действия (с двумя матричными зонами обмена). В состав ГПС 47 по пятому варианту входит УОГ 1, имеющее возможность перемещаться по неподвижным направляющим 3 в позиции обмена грузами с обоймами 52 и пристаночными магазинами 51 двух смежных ГПУ 48. Это обеспечивает обмен грузами между технологическим оборудованием 50, входящим в различные ГПУ 48. Следует указать на многофункциональность данного УОГ 1. Он ведет матричный обмен грузами с обоймами 52, доставляет грузы к пристаночным магазинам 2 ТО 50, относящимся к различным, смежным ГПУ 48, ведет матричный грузообмен с пристаночными магазинами 2 ТО 50, от них доставляет грузы к обоймам 52, курсируя между ними и обоймами 52, реализуя линейный отрезок многоканальной транспортной магистрали АТНС 49. Таким образом, наряду с матричной связями внутри обоих ГПУ 48 он реализует матричные связи между их обоймами 52. В рассматриваемой ГПС пристаночные магазины 51 стационарные. Технологическое оборудование 50 имеет возможность обмена грузами с пристаночным магазином 51 в любой момент времени. Обмен грузами между пристаночным магазином 51 и обоймой 52, а также между пристаночным магазином 51 и технологическим оборудованием 50 может осуществляться параллельно, что исключает простои.

Взаимосвязь системы признаков группы технико-технологических решений с заявленным техническим эффектом раскрыта в табл.1. В таблице приняты следующие условные обозначения наименований использованных признаков, характеризующих устройство:

ннэ - наличие нового конструктивного элемента;

нсэ - наличие связи между элементами;

фвс - форма выполнения связи между элементами;

врэ - взаимное расположение элементов;

пвэ - параметры выполнения элементов и их взаимосвязь.

1. Способ обмена грузами в условиях автоматизированной транспортно-накопительной системы (АТНС), заключающийся в совершении циклов по отдаче и приему грузов между техническими средствами ее оснащения по каналам структуры обмена, включающим обменник, при этом в циклах совмещают координаты позиции, содержащей груз отдающего его устройства обмена грузами (УОГ) с координатами, заданной из множества свободных, адресной позиции (АП) грузонесущей поверхности (ГРП) принимающего груз накопителя вместимостью W, для образования зоны обмена, образуют структуру обмена для отдачи груза в зоне обмена от УОГ накопителю, передают груз из позиции УОГ в АП принимающего его накопителя, а также совмещают координаты свободной позиции УОГ с координатами АП накопителя, содержащей востребованный груз, для образования зоны обмена, образуют структуру обмена для приема груза от накопителя УОГ, передают востребованный груз из АП накопителя в свободную позицию УОГ, возвращают исполнительные механизмы канала обмена в исходную позицию, отличающийся тем, что совмещения координат адресных позиций УОГ и накопителя для образования матричной зоны обмена по циклам отдачи и приема грузов осуществляют одновременно, за тем по всей совокупности передаваемых УОГ на накопление грузов и востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно образуют матричную многоканальную структуру обмена грузами, далее осуществляют обмен грузами между двумя данными техническими средствами (ТС), причем первым отдает грузы то техническое средство, в котором размещают обменник, при этом всю совокупность передаваемых грузов перемещают одновременно из АП первого ТС в расположенные напротив них АП второго ТС, далее всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП второго ТС, одновременно перемещают в расположенные напротив них АП первого ТС, за тем возвращают исполнительные механизмы каналов обмена в исходные позиции.

2. Способ обмена грузами по п.1, отличающийся тем, что обменник размещают на УОГ, при этом сначала всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них свободные АП накопителя, а затем всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них свободные АП УОГ.

3. Способ обмена грузами по п.1, отличающийся тем, что обменник размещают на накопителе, при этом сначала всю совокупность востребованных грузов, находящихся в АП накопителя, одновременно перемещают в расположенные напротив них свободные АП УОГ, а затем всю совокупность передаваемых на накопление грузов одновременно перемещают из АП УОГ в расположенные напротив них свободные АП накопителя.

4. Устройство обмена грузами (УОГ), включающее механизм совмещения координат его грузозахвата с координатами требуемых адресных позиций, из множества АП образующих, по меньшей мере, одноярусную грузонесущую поверхность вместимостью W, накопителя, с которой он производит обмен грузами, размещенными на спутниках, а также его возврата в исходную позицию и непосредственно обменник, отличающееся тем, что оно содержит магазин, грузонесущая поверхность которого является матричным отображением грузонесущей поверхности накопителя, с которой производится обмен, механизм совмещения его координат с координатами накопителя, изменяющий его положение но одной координате в горизонтальной плоскости с возможностью образования между накопителем и УОГ матричной зоны обмена и матричной многоканальной структуры обмена мощностью Р, 1≤|Р|≤W, на основе взаимодействия конструктивных элементов обменника, выполненного в виде выдвижных пластин, каждая из которых установлена в нижней части одного из ярусов либо магазина, либо накопителя с возможностью выдвижения вдоль направляющих, по меньшей мере, в одну из профильных сторон, а именно в зону обмена и соединена с механизмом выдвижения, а также размещенных на выдвижных пластинах электромагнитов со штоками по количеству АП в каждом ярусе, штоки электромагнитов имеют возможность взаимодействия с пазами, выполненными на спутниках грузов, и подпружиненными рычагами-фиксаторами, расположенными на спутниках.

5. Устройство обмена грузами по п.4, отличающееся тем, что механизм выдвижения пластин выполнен одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещен вместе с выдвижными пластинами в ярусах накопителя и включает в каждом его ярусе электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала электродвигателя с разнонаправленной резьбой.

6. Устройство обмена грузами по п.4, отличающееся тем, что механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителя выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно грузонесущей поверхности накопителя.

7. Устройство обмена грузами по п.4, отличающееся тем, что механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителя выполнен в виде выдвижной стойки, установленной с возможностью перемещения по направляющим, смонтированным параллельно грузонесущей поверхности накопителя, при этом магазин УОГ оснащен поярусно расположенными в нем кассетами с телескопическими направляющими, зафиксированными в магазине подпружиненными поворотными рычагами-фиксаторами, стойка оснащена схватами по количеству кассет, которые управляются электромагнитами и установлены с возможностью взаимодействия с кассетами, при этом стойка снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения для выдвижения и возврата в исходную позицию.

8. Устройство обмена грузами по п.4, отличающееся тем, что механизм выдвижения пластин выполнен двухстороннего действия, с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещен вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими зубчатыми секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены нары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, при этом механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП накопителей выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно грузонесущим поверхностям накопителей, с которыми предусмотрен обмен.

9. Способ формирования грузонесущей поверхности накопителя, заключающийся в размещении составляющих ее грузонесущих элементов или адресных позиций в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице, в которой количество горизонтально размещенных секций соответствует количеству строк матрицы, а количество адресных позиций в секции количеству столбцов матрицы, отличающийся тем, что совокупность грузонесущих элементов, интегрированную в соответствии с размещением элементов в прямоугольной матрице, представляют в качестве базового функционального блока (БФБ), выполняющего функцию накопления, а также формозадающего компонента (ФЗК) ГРП, при этом грузонесущую поверхность формируют как след формозадающего пошагового перемещения ФЗК, выполняемого по определенному закону, при этом количество шагов в полученной интеграции является мультипликатором количества БФБ накопителя, получаемую дискретную грузонесущую поверхность представляют как результат блочно-столбцового разбиения ГРП на БФБ вместимостью W, имеющие одинаковый размер, то есть включающие одинаковое целое число столбцов, ГРП расчленяют посекционно и далее образуют БФБ как множество вариантов комбинаций строк, допускаемых количеством строк - секций ГРП и количеством БФБ, по схеме построчного замещения, путем перемещения из одного БФБ, по меньшей мере, одной АП с выполненной заявкой - отдаваемым грузом в другой БФБ и последующего размещения в нем, по меньшей мере, одной АП с новой заявкой - принимаемым грузом, взятой из другого БФБ при помощи циклических перемещений секций накопителя, при этом количество БФБ выбирают, исходя из количества матричных зон обмена.

10. Гибкая производственная система (ГПС), включающая систему управления, автоматизированную систему инструментального обеспечения, по меньшей мере, один гибкий производственный участок (ГПУ), композиционной основой которого является расположенная в его центре АТНС с размещением вокруг нее технологического оборудования с пристаночными магазинами, связанного посредством АТНС поштучной передачей грузов на спутниках, используемый при этом на кольцевой части технологических маршрутов транспортер-накопитель выполнен в виде обоймы, имеет замкнутый в поперечном сечении профиль и представляет собой многоканальное устройство, каждый из параллельно функционирующих каналов которого образован ячеистыми секциями, расположенными в его обойме поярусно на носителях, установленных с возможностью автономного поворота относительно ее вертикальной оси, отличающаяся тем, что ГПС построена как многоканальная конструкция, каждый из каналов которой представлен в виде элементарной структуры с переменным составом входящих в нее технических устройств: управляемых средств индивидуального технологического воздействия на деталь определенной номенклатуры и средств транспортирования и накопления на различных участках ее индивидуального технологического маршрута (трассы), сохраняющих адресную позицию груза на основе матричного обмена, АТНС, как исходное множество индивидуальных трасс, на кольцевой части маршрутов выполнена в виде многогранной обоймы, состоящей из рамы с поярусно расположенными кольцевыми направляющими, в которых на опорных дисках смонтированы секции, выполненные виде правильных многогранников, каждая секция имеет возможность поворота в ряд фиксированных положений по количеству граней секции, для чего каждая секция снабжена приводом поворота и управляемым средством ее фиксации для передачи грузов с кольцевой части маршрутов, реализуемой обоймой, каждому пристаночному магазину между ним и гранями секций обоймы, совмещенными в одной вертикальной плоскости в блок, предусмотрена матричная связь, реализуемая устройством обмена грузами, при этом каждый из пристаночных магазинов выполнен стеллажного типа по матричному отображению грузонесущей поверхности грани обоймы со сквозными адресными позициями, одной открытой стороной обращенными к матричной зоне обмена с грузонесущей поверхностью грани обоймы, второй открытой стороной - к поштучной зоне обмена с технологическим оборудованием и размещен в зоне пересечения смежных граней обоймы так, что его фронтальная сторона параллельна плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы и отстоит от нее на расстоянии, обеспечивающем образование матричной зоны обмена грузами, при этом технологическое оборудование размещено в проемах, образованных геометрией профиля АТНС, развернуто своей рабочей зоной к зоне поштучного обмена грузами, обслуживаемой роботом.

11. Гибкая производственная система по п.10, отличающаяся тем, что привод поворота каждой секции обоймы выполнен в виде электродвигателя, размещенного на раме, и зубчатой пары, состоящей из зубчатого венца, расположенного на опорном диске и шестерни, установленной на валу электродвигателя, а средство фиксации выполнено в виде, по крайней мере, одного фиксатора, установленного на раме с возможностью перемещения, посредством привода, и взаимодействия с клиновыми выступами, размещенными на опорном диске по количеству граней секции, для управления фиксаторами каждая секция снабжена путевыми выключателями по количеству граней секций.

12. Гибкая производственная система по п.10, отличающаяся тем, что каждое устройство обмена грузами выполнено с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обоймы, и включает в каждой грани секций обоймы электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы, при этом магазин УОГ дополнительно используется в качестве пристаночного магазина.

13. Гибкая производственная система по п.10, отличающаяся тем, что каждое устройство обмена грузами выполнено с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обоймы, и включает в каждой грани секций обоймы электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, а механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы выполнен в виде выдвижной стойки, установленной с возможностью перемещения по направляющим, смонтированным параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы, при этом магазин УОГ оснащен поярусно расположенными в нем кассетами с телескопическими направляющими, зафиксированными в магазине подпружиненными поворотными рычагами-фиксаторами, стойка оснащена схватами по количеству кассет, которые управляются электромагнитами и установлены с возможностью взаимодействия с кассетами, при этом стойка снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения для выдвижения и возврата в исходную позицию, при этом магазин УОГ дополнительно используется в качестве пристаночного магазина.

14. Гибкая производственная система по п.10, отличающаяся тем, что каждое устройство обмена грузами выполнено с механизмом выдвижения пластин двухстороннего действия, с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены пары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обоймы или пристаночного магазина выполнен в виде подвижного магазина УОГ, оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения и установленного на направляющих, смонтированных параллельно плоскости касательной фронтальной стороны грани обоймы.

15. Гибкая производственная система по п.10, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два ГПУ установлены с возможностью соединения матричной связью, реализуемой устройством обмена грузами, и образования репликативной ГПС, при этом обоймы ГНУ установлены последовательно вдоль прямолинейных направляющих УОГ так, что одна из граней каждой из них находится в плоскости, параллельной направляющим УОГ.

16. Гибкая производственная система по п.15, отличающаяся тем, что матричная связь выполнена в виде устройства обмена грузами с механизмом выдвижения пластин одностороннего действия, с возможностью образования одной матричной многоканальной зоны обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в каждой грани секций обойм и включающим в каждой грани секций обойм электродвигатель, соединенный с выдвижной пластиной посредством двух тяг, каждая из которых шарнирно связана с одной из двух гаек, навернутых на участки вала двигателя с разнонаправленной резьбой, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обойм гибких производственных участков выполнен в виде подвижного магазина УОГ, установленного на направляющих и оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения, при этом магазин устройства обмена грузами используется в качестве пристаночных магазинов и связан с технологическим оборудованием гибких производственных участков поштучным обменом грузами посредством роботов.

17. Гибкая производственная система по п.15, отличающаяся тем, что матричная связь выполнена в виде устройства обмена грузами с механизмом выдвижения пластин двухстороннего действия, с возможностью образования двух матричных многоканальных зон обмена, размещенным вместе с выдвижными пластинами в ярусах магазина УОГ, адресные позиции которого имеют выполненные в их нижних частях пазы, при этом выдвижные пластины имеют продольные пазы и установлены с возможностью выдвижения по направляющим как в одну, так и в другую противоположно расположенные зоны обмена, для выдвижения пластин обменник снабжен электродвигателем, соединенным посредством червячной пары с валом, на концах которого установлены конические шестерни с возможностью взаимодействия с коническими секторами, смонтированными на двух установленных вертикально по боковым сторонам УОГ валах, также по обеим боковым сторонам УОГ разнесены пары рычагов с пальцами, которые посредством управляемых сцепных муфт связаны с вертикальными валами, пальцы рычагов установлены в продольных пазах пластин, механизм совмещения координат УОГ с координатами требуемых АП обойм гибких производственных участков или пристаночных магазинов выполнен в виде подвижного магазина УОГ, установленного на направляющих и оснащенного приводом возвратно-поступательного перемещения в позиции матричного обмена с гранями обойм гибких производственных участков или пристаночными магазинами.