/
Author: Козырев Ю.Г.
Tags: детали машин передачи (механические) подъемно-транспортное оборудование крепежные средства смазка кибернетика машиностроение механика справочник издательство кнорус
ISBN: 978-5-406-00982-6
Year: 2015
Text
Ю.Г. Козырев
ГИБКИЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ
СПРАВОЧНИК
Справочное издание
КНОРУС • МОСКВА • 2015
KnonisFtiedia
Ю.Г. Козырев
ГИБКИЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ
СПРАВОЧНИК
Справочное издание
КНОРУС • МОСКВА • 2015
KnonisFtiedia
УДК 621.86/^7(03)
ББК 32.816я2
К59
Рецензенты:
В.А. Гречишников, заведующий кафедрой «Инструментальная техника и техно-
логия формообразования» МГТУ «Стапкин», лауреат государственной премии
Российской Федерации, заслуженный деятель науки и техники Российской Фе-
дерации, д-р техн наук, проф,
Б.Л- Саламандра, генеральный директор научно-производственной фирмы «РЕ-
КУПЕР», ведущий научный сотрудник Института машиноведения РАН, канд
техн, наук
Козырев Ю.Г.
К59 Гибкие производственные системы Справочник : справочное изда-
ние /ЮГ. Козырев. М. КНОРУС, 2015 - 368 с.
ISBN 978-5-406-00982-6
Приведены технические сведения поболее чем 400 типам современных гибких
производственных систем, разработанных в 14 странах
Отражен опыт применения роботизированных технологических комплексов
и гибких производственных модулей, предназначенных для автоматизации про-
цессов изготовления изделий, выпускаемых в машиностроении и приборострое-
нии Рассмотрены классификация, структура, комплектование оборудованием
гибких производственных систем, а также вопросы определения их технических
параметров Приведена методика расчета производительности и экономической
эффективности
Для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий
и проектно-технозогических организаций, занимающихся проблемами разработки,
внедрения и эксплуатации гибких производственных систем и промышленных робо-
тов, о также студентов высших учебных заведений
УДК 621.86/.87(03)
ББК32.816я2
Козырев Юрий Георгиевич
ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ. СПРАВОЧНИК
Сертификат соответствия № РОСС RL AE5I Н 16509 от 18 06 2013.
Изд. № 2590 Подписано в печать 18 03 2014. Формат 60x90/16
ООО «КиоРус»
117218, г Москва, vn Кедрова, д 14, корп 2
Тел 8-495-741-46-28.
E-mail oftice@knorus ni hup //www.knorus ni
'печатано в филиале «Чеховский Печатный Двор»
ISBN 978-5-406-00982-6
а Козырев Ю.Г, 2015
Ф ООО «КноРус», 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...... 5
Глава 1. Автоматизация производства
1.1. Сложные производственные системы...... .7
1.2. Автоматизированные производственные системы . 13
1.3. Автоматизация операций и повышение эффективности
производственных процессов................................21
Глава 2.Гйбкие производственные системы: основные понятия
и технические характеристики
2.1. Термины, определения и классификация ГПС . 28
2.2. ГПС: задачи, структура, характеристики . . .31
2.3. Опыт внедрения гибкого производства . . .44
Глава 3. Технология изготовления изделий в условиях гибких
производственных систем
3.1. 1ребования к технологичности деталей, обрабатываемых на I ПС . .46
3.2. Технология групповой обработки .................... .53
3.3. Проектирование технологического процесса . . 62
Глава 4. Технические средства ГПС
4.1. Технологическое оборудование....................... .69
4.2. Инструментальное обеспечение ГПС .... .76
4.3. Система автоматизированного контроля . .83
4.4. Накопительные загрузочные и манипуляционные средства. . 90
4.5. Автоматизированные транспортно-накопительные
и складские системы .................................... .96
4.6. Удаление стружки и подача СОЖ 105
4.7. Управление в ГПС.............. Ill
Глава 5. Гибкая автоматизация в заготовительных производствах
5.1. Литейное производство ... ... 119
5.2. Резка материала на заготовки и раскрой . 126
5.3. Обработка давлением .................................127
5.4. Сборочно-сварочные ГПС..............................141
4• ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 6. Гйбкие производственные системы механической обработки
6.1. Общие сведения. 146
6.2. ГИС для обработки корпусных детален. 152
6.3. ГП С для обработки деталей типа тел вращения 162
Глава 7. Гибкие производственные системы сборки
7.1. Автоматизация сборочных операций 182
7.2. Гибкие сборочные комплексы 185
7.3. Примеры ГПС сборки . . . . 187
Глава 8. Заводы-автоматы
8.1. Развитие автоматизированных заводов . . 196
8.2. Примеры заводов-автоматов . 198
Глава 9. Подготовка к проектированию гибких производственных
систем
9.1. Общие положения................................... 211
9.2. Порядок проектирования ГП С. ....... 212
9.3. Исходные данные для проектирования ГПС 222
9.4. Определение основных показателей ГПС 227
Глава 10. Проектирование архитектуры ГПС
10.1 Межоперационный транспорт . 240
10.2 . Проектирование складов. . . 242
10.3 Компоновка ГПС 248
Глава 11. Оценка экономической эффективности ГПС
11.1 Особенности ГПС как объекта расчета экономической
эффективности........................................... 251
11.2 Методы оценки экономической эффективности ГПС . 252
Глава 12. Эксплуатация гибких производственных систем
12.1 Проблемы эксплуатации ГПС. 257
12.2 . Ремонт и техническое обслуживание. 261
12.3 . Обеспечение безаварийной работы и требований
безопасности............................................ 265
Приложение. ... . . 268
Список литературы............................................360
Без развитого машиностроения ни одна
страна не может претендовать на лиди-
рующую роль в мировой экономике.
Академик РАНФ.М. Митенков
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время в практике мирового машиностроения на-
блюдается переход на гибкую автоматизацию производства, обеспе-
чивающую обработку де । алей широкой номенклатуры и мобильную
перестройку производства на выпуск новых типов изделий. Развитие
конструкций гибких производственных систем, повышение их техни-
ческого уровня и широкое применение в промышленности и произ-
водстве характеризуют сегодня машиностроение всех промышленно
развитых стран. Наметилась также тенденция создания интегрирован-
ных производств, предусматривающих объединение в единый автома-
тизированный комплекс всех его составляющих — от проектирования
и технологической подготовки производства до выпуска готовых из-
делий. Гибкая автоматизация охватила машиностроение и приборо-
строение и распространяется на другие ведущие отрасли промышлен-
ности.
За последние 40 лет создано большое число систем, которые их раз-
работчики причисляют к гибким производственным системам. Они
эксплуатируются в различных видах производства — большинство
на механической обработке тел вращения и корпусных деталей, но так-
же и на сварочных автоматических линиях, на юрячей и холодной
штамповке, на сборке, окраске и пр. Развиваются комплексные гиб-
кие производственные системы, включающие в себя различные виды
обработки. В ряде стран созданы и эксплуатируются заводы-автоматы
с минимальным участием обслуживающего персонала.
Существующие многочисленные гибкие производственные систе-
мы значительно различаются по структуре, организационно-техноло-
6 • ПРЕДИСЛОВИЕ
гическим схемам, масштабам, числу и степени автоматизации обору-
дования и производственного процесса. Это обусловливает необходи-
мость введения общности понятий — принятия единой терминологии
и классификации.
Сегодня большинством разработчиков принята концепция гибкого
производства, согласно которой к гибким производственным системам
относят группу технологического оборудования с автоматизированной
переналадкой, автоматически обрабатывающего детали различной но-
менклатуры на основе принципов групповой технологии в условиях
производства, работающего с любой серийностью и объединенного
общими системами транспортирования, информации и управления.
Согласно этой концепции сегодня в мире насчитывается более
тысячи гибких производственных систем в разных стадиях разработ-
ки, внедрения и эксплуатации. Многочисленные публикации о них
как в России, так и за рубежом содержат разрозненные данные. Ино-
гда эти сведения неточны и разноречивы, о некоторых гибких произ-
водственных системах имеется весьма незначительная информация
В данном издании представлено около 400 разработок гибких
производственных систем 14 стран, а также содержатся рекоменда-
ции по классификации, проектированию, техническим требованиям
к их структурным составляющим компонентам.
Изложение материалов справочника рассчитано на читателя, зна-
комого с основными понятиями и определениями технологии маши-
ностроения и робототехники.
ГЛАВА
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
1.1. Сложные производственные системы
Автоматизация производства в машиностроении представляет собой
комплексную задачу, связанную с созданием новою современною
оборудования, технологических процессов, систем организации про-
изводства при систематическом повышении прибыли, улучшении
условий труда и сокращении потребности в рабочей силе. Уровень
и способы автоматизации зависят от вида и серийности производства,
оснащенности техническими средствами. Эффективность автомати-
зации определяется тем. насколько рационально организован произ-
водственный процесс в целом, комплексно ли и во всех ли звеньях тех-
нологической цепочки внедрены средства автоматизации, насколько
принятая система организации и управления производством позволя-
ет принимать решения на низшем уровне (для ликвидации внеплано-
вых простоев).
Современное развитие комплексной автоматизации процессов ма-
шиностроения характеризуется:
широким применением метода концентрации (совмещения) эле-
ментарных технологических операций при создании автоматиче-
ского оборудования для массового, серийного и мелкосерийною
производства, поскольку концентрация операций в одной рабо-
чей машине резко повышает ее производительность, позволяет
быстро окупить затраты на автоматизацию;
комплексным применением средств автоматизации процессов
обработки деталей, транспортирования их между рабочими по-
зициями и загрузки-выгрузки при обеспечении контроля над хо-
дом производственного процесса и его управления;
использованием принципа агрегатно-модульного построения
основного и вспомогательного оборудования и производствен-
ных систем в целом, что в несколько раз сокращает сроки про-
ектирования и изготовления средств автоматизации и оборудо-
вания, создает возможность его переналадки и перекомпоновки
при изменении объекта производства;
8 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
применением микропроцессорной техники и компьютеров
для управления технологическими процессами на всех уровнях
(включая управление качеством продукции), что обеспечивает
гибкость производства, высокую надежность управляющих си-
стем, позволяет реализовать большие потенциальные возможно-
сти современных технологий.
Реализация этих тенденций наиболее эффективно проявляется
при создании сложных производственных систем (ПС).
Состав сложной производственной системы определяется прежде
всего содержанием производственного процесса, который в свою оче-
редь формируется на основе следующих показателей:
конструктивно-технологические параметры детали или их но-
менклатуры — цель обработки;
заданная годовая программа выпуска деталей, определяющая
темп выпуска изделий и уровень автоматизации операций;
состав технологического оборудования, обеспечивающий необ-
ходимый темп выпуска деталей;
технико-экономические показатели принятого конструктивно-
технологического и организационного решения производствен-
ной системы.
На практике создаются ПС, различающиеся назначением, струк-
турными составляющими, степенью автоматизации технологических
операций, управления, дифференцированных по уровню организа-
ции причинно-следственных зависимостей внутри подсистем и между
ними. При этом наименее сложная структура и форма организации
соответствует, например, простому территориальному объединению
станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Эти показате-
ли усложняются при организации автоматических линий и в наиболее
развитом виде проявляются при создании гибких производственных
систем (ГПС).
Направленная в основном на повышение производительности
труда и экономию рабочей силы, т.е. на увеличение объема выпускае-
мой продукции, приходящейся на одного работника, автоматизация
должна быть экономически оправдана и обеспечивать возможность
наращивания и совершенствования всего комплекса в целом. Напри-
мер, даже простое территориальное объединение нескольких станков
с ЧПУ дает большие выгоды (в основном организационного порядка:
общее инструментальное хозяйство, единые службы программирова-
ния, атакже обслуживания станков и систем Ч ПУ. упорядочение транс-
портных потоков и т.д.). Подобному участку, представляющему собой
1.1. Сложные производственные системы • 9
группу станков с ЧПУ с ручным обслуживанием и транспортировани-
ем материалов и деталей общецеховыми подъемно-транспортными
средствами, соответствует самый низкий уровень автоматизации (при-
менительно к участкам из станков с ЧПУ). Дальнейшее совершен-
ствование такого участка — введение устройств автоматизации ручных
операций — сопряжено с известными трудностями организационно-
го и технического характера. В большей мере это вызвано разнотип-
ностью технических решений даже по однородному оборудованию,
а также отсутствием единого подхода при создании ГПС, который бы
допускал дальнейшее их развитие.
Структура сложных производственных систем. Любая сложная ПС
представляет собой совокупность объектов, связанных причинно-
следственной зависимостью таким образом, что их функции, про-
изводимые ими действия и выполняемые над ними операции долж-
ны приводить к предусмотренному результату — выпуску продукции
определенного качества в надлежащем количестве и за установленное
время. Оптимальная система достигает максимальной производитель-
ности при ограниченных затратах. Для массового производства опти-
мальным решением является автоматическая линия (АЛ). В условиях
серийного многономенклатурного производства оптимальными могут
быть только ГПС, обладающие свойством относительной адаптации
к изменениям внутри и вне системы, сохраняя при этом производи-
тельность, близкую к максимальной.
По структуре каждую производственную систему можно пред-
ставить как некоторую совокупность взаимосвязанных компонентов
(подсистем), показанных на рис. 1.1 [22,26].
Технологическая подсистема обработки (формообразования, сбор-
ки) деталей включает в себя серийное или специально разработанное
основное технологическое оборудование с различной степенью ме-
ханизации и автоматизации, целесообразность применения которого
определяется требованиями конкретного технологического процесса,
уровнем концентрации и совмещения операций и степенью автомати-
зации переходов обработки. В ГПС подсистему обработки формируют
гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные техно-
логические комплексы (РТК). В ряде случаев (окрасочные, сборочные,
сборочно-сварочные АЛ и др.) подсистему обработки комплектуют
промышленными роботами (ПР), выполняющими основные техноло-
гические операции.
Подсистема перемещения материалов осуществляет операции скла-
дирования, транспортирования и манипулирования предметами труда
Рис. 1.1. Структура сложной производственной системы
1.1. Сложные производственные системы • 11
(заготовками, деталями, инструментами, приспособлениями, оснаст-
кой и др.), а также подачу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)
и удаление стружки и других отходов производства. В этой связи в ее
состав входят:
подсистема потока деталей, которая осуществляет накопление
(складирование), внутрицеховое и межстаночное транспортирование
заготовок и деталей, установку-снятие, переориентацию (если потре-
буется) и фиксацию деталей при обслуживании основного технологи-
ческого оборудования,
подсистема потока инструментов, оснастки и приспособлений, ко-
торая обеспечивает комплектацию, наладку, доставку и смену вспомо-
гательной оснастки, приспособлений, формообразующего и измери-
тельного инструмента в подсистемах обработки и контроля, а также
захватных устройств и инструмента для ПР.
Подсистемы потока деталей и инструментов могут быть объеди-
нены. При этом становится возможным комплектовать запускаемую
партию заготовок набором приспособлений и инструментов, необхо-
димых для их обработки. Установка инструментов в унифицирован-
ных по форме и размерам оправках (блоках) позволяет применять ПР,
обслуживающие поток деталей, для выполнения операций смены ин-
струмента на станках.
Работу подсистем потока деталей и инструментов (подсистем по-
тока предметов труда) обеспечивают транспортные, складские и мани-
пуляционные подсистемы.
При выборе или разрабшке транспортных средств необходимо об-
ращать особое внимание:
— на обеспечение сопряжения с общезаводскими и цеховыми
средствами транспортирования заготовок, полуфабрикатов и готовых
деталей;
— выбор типа и вместимости накопительных устройств, комплек-
тующих станки-автоматы, а также РТК и ГПМ;
— способы ориентации, комплектации и фиксации заготовок (де-
талей) на начальной (входной) позиции транспортных средств и вход-
ных/выходных позициях автоматизированных рабочих мест (в том
числе РТК и ГП М).
Подсистема управления и информации состоит из четырех подсистем:
управления, информации, контроля качества продукции и обеспече-
ния техники безопасности. Она выполняет следующие функции:
— управления основным и вспомогательным оборудованием,
транспортно-загрузочными устройствами и складом;
12 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
— обеспечения работы подсистемы контроля качества продукции;
сбора и обработки информации о внешней среде и состоянии действу-
ющих машин и механизмов;
— фиксации отказов и простоев, контроля и диагностирования ра-
боты оборудования и состояния производства в целях получения за-
данных качественных показателей продукции; накопления и распре-
деления информации о местонахождении партий заготовок и деталей,
а также о степени укомплектованности оснасткой, приспособления-
ми, формообразующим и мерительным инструментом, расчета после-
довательности обработки партий деталей на станках;
— учета изделий, заготовок, полуфабрикатов, материалов, комплек-
тующих, а также оперативной оценки степени заполнения склада; выдачи
информации диспетчеру и прочие функции, связанные с планированием,
организацией производства и управлением другими подсистемами;
— обеспечения техники безопасности.
Вспомогательная подсистема обеспечивает функционирование
и поддерживает работоспособность сложной производственной систе-
мы в целом. В ее функции входят обеспечение энергопотоков, подача
СОЖ, уборка отходов производства, материальное обеспечение и т.д.
Перечисленные подсистемы взаимосвязаны (рис. 1.2), поэтому
конкретное организационное и конструктивно-технологическое ре-
шение по одной из них обусловливает, как правило, определенные
требования и к остальным.
Представленная структура является общей для любой сложной произ-
водственной системы, характеризующейся различной степенью автома-
тизации операций управления, обработки деталей и транспортирования
Рис. 1.2. Взаимодействие подсистем ПС
1.2. Автоматизированные производственные системы • 13
1.2. Автоматизированные
производственные системы
Уровни и способы автоматизации зависят от серийности производ-
ства и оснащенности его техническими средствами |49]
Средства производства, выпускаемые машиностроением, имеют
два полюса:
универсальное оборудование с ручным управлением, обеспе-
чивающее наибольшую гибкость производства (например, уни-
версальные станки, которые могут быть быстро приспособлены
к выпуску практически любой продукции, но обладают низкой
производительностью и требуют постоянного присутствия ста-
ночника);
автоматические линии с жесткой программой работ, обеспечи-
вающие наиболее высокую производительность труда, наимень-
шее привлечение рабочей силы и высокую стабильность каче-
ства, но практически не приспособленные к смене выпускаемой
продукции и трудно перестраиваемые даже при сравнительно
небольших изменениях в конструкции выпускаемого изделия.
Остальное оборудование занимает промежуточное положение.
Развитие автоматизации оборудования позволяет поднять произво-
дительность труда, но, как правило, сопровождается снижением уни-
версальности оборудования и сужением технологических областей его
применения.
Автоматизация имеет целью исключить последовательно различ-
ные функции, выполняемые рабочим-станочником.
Первый уровень автоматизации — автоматизация цикла обработ-
ки. Она заключается в управлении последовательностью и характером
движений рабочего инструмента в целях получения заданной формы,
размеров и качества поверхности на обрабатываемой детали. Наиболее
полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках
с ЧПУ. При этом обеспечивается возможность оптимально осущест-
влять функции управления практически для неограниченной номен-
клатуры деталей. Производительность труда возрастает в 2—4 раза
по сравнению со станками, имеющими ручное управление. Качество
продукции существенно повышается.
Второй уровень автоматизации — автоматизация загрузки (уста-
новки и снятия деталей со станка) Это весьма эффективная область
автоматизации, позволяющая рабочему обслуживать несколько тех-
14 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
нологических единиц оборудования, т.е. перейти к многостаночному
обслуживанию.
Наибольшей универсальностью и быстротой переналадки обла-
дают ПР, используемые в качестве загрузочных устройств. По мере
снижения требований к быстроте переналадки загрузочных устройств
и увеличения размера партии обрабатываемых деталей упрощаются
средства для загрузки деталей в рабочую зону. На многоцелевых стан-
ках такими средствами очень часто служат автооператоры.
Эффективность второго уровня автоматизации все чаще обеспе-
чивается созданием РТК, в которых робот обслуживает одну единицу
или группу оборудования.
Третий уровень автоматизации автоматизация контроля, ранее
выполняемого станочником
за состоянием инструмента и своевременной его заменой (кон-
троль фактического ресурса каждого инструмента и размерный
контроль положения режущих кромок);
качества обрабатываемых деталей (размеров, а в необходимых
случаях и обрабатываемой поверхности);
за состоянием станка и удалением стружки, а также контроль
и подналадка технологического процесса (адаптивное управле-
ние)
Автоматизация перечисленных функций освобождает человека
от постоянной связи с машиной и позволяет расширить сферу об-
служивания оборудования одним человеком. Такая автоматизация
обеспечивает длительную работу оборудования но обработке деталей
одного наименования при минимальном участии или даже без уча-
стия человека в течение одной-двух смен. Широкое распространение
такой автоматизации ограничено необходимостью достаточного запа-
са деталей одного наименования для работы оборудования в течение
нескольких смен. Третий уровень автоматизации обеспечивается соз-
данием адаптивных роботизированных технологических комплексов
и гибких производственных модулей
Четвертый уровень автоматизации — автоматическая переналад-
ка оборудования. Если процесс переналадки осуществляется вручную
и технически не подготовлен, то он может занимать значительную
часть общего календарного времена (от нескольких часов до целой
смены и больше). Чем чаще требуется переналадка (по условиям про-
изводства), тем больше оказываются потери времени и сужается зона
обслуживания одним рабочим. Поэтому одной из центральных задач
является совершенствование систем переналадки оборудования —
1.2. Автоматизированные производственные системы • 15
применяемых приспособлений, инструмента и оснастки, а также ме-
тодов задания циклов и режимов обработки, упрощение переналадки
загрузочных устройств, контрольных систем и тщ.
Оборудование с автоматической переналадкой экономически вы-
годно при обработке любых партий деталей и пригодно к выпуску
сборочных комплектов деталей, необходимых для ритмичной работы
сборочных цехов. Оно позволяет существенно сократить объемы не-
завершенного производства, свести к минимуму производственный
цикл изюювления изделий.
Высокая стоимость всех средств автоматизации, технические труд-
ности, стоящие на пути создания высоконадежного оборудования
и средств контроля и управления, пока сдерживают широкое исполь-
зование в машиностроении этой наиболее высокой ступени автомати-
зации.
Пятый уровень автоматизации — ГПС, которые должны обеспе-
чивать автоматическое производство деталей различными партиями.
При этом себестоимость продукции и производительность ГПС близ-
ки к достигаемым в массовом производстве при изготовлении деталей
одного наименования1.
В таблице 1.1 приведена классификация оборудования, выполнен-
ная по степени автоматизации основных и вспомогательных опера-
ций [51].
Повышение уровня автоматизации применяемого оборудования
тесно связано с ростом уровня организации всего производства на дан-
ном предприятии. Изолированный С1анок с ЧПУ, РТК или ГПМ ока-
зываются неэффективными при одиночном использовании на пред-
приятии, где отсутствует другое подобное оборудование, поскольку
вся система организации производства на данном предприятии не со-
ответствует требованиям, предъявляемым новой высокопроизводи-
тельной техникой.
Точные границы областей рационального применения различных
видов оборудования в зависимости от типа производства очертить не-
возможно, так как они зависят от конкретных технике-экономических
показателей и характера обрабатываемых деталей. Построенные
на основе статистических данных, примерные границы практического
использования различных типов оборудования и производственных
систем, различающихся уровнем автоматизации, а также гибкостью
1 Специально для ГПС уровни автоматизации устанавливаются согласно
ГОСТ 2622»-90 (см главу 2)
16 • ГЛАВА 1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Таблица 1.1
Классификация оборудования по степени автоматизации
основных и вспомогательных операций
Автоматизированная
операция, процесс
Обработка
Загрузка-выгрузка детали
Смена инструмента
Контроль обработки
Обработка деталей, номенклату-
ра которых:
заранее известна на стадии
проектирования
заранее не известна, но ана-
логична предусмотренной
на стадии проектирования
принципиально отлична
от предусмотренной на ста-
дии проектирования
Автоматиче-
ская линия
Примечание. Знак«+» означает «да», знак «—» означает «нет».
и производительностью, показаны на рис. 1.3 (49]. На техническом
уровне можно представить системы максимальной гибкости и низкой
производительности (система, состоящая только из станков с ЧПУ
и обрабатывающих центров, представленная на рис. 1.3), а если повы-
шать производительность, жертвуя какой-то частью гибкости, до тех
пор, пока не будет достигнут противоположный край, то получим не-
переналаживаемую автоматическую линию с максимальной произво-
дительностью и отсугшвуюшей гибкостью.
Наибольшую гибкость обеспечивают отдельные станки с ЧПУ и об-
рабатывающие центры с ручным обслуживанием. Большую произво-
дительность при сохранении гибкости единичного и мелкосерийного
производства обеспечат гибкие производственные модули. Меньшую
степень гибкости, связанную с автоматизацией процессов управле-
ния, но бблыпую способность состыковываться с самым различным
1.2. Автоматизированные производственные системы • 17
Рис. 13. Примерные границы практического использования
оборудования некоторых типов, различающихся
уровнем автоматизации операций
оборудованием демонстрируют роботизированные технологические
комплексы.
Гибкие производственные системы, предназначенные для обра-
ботки деталей, располагаются на поле различных производственных
систем в промежутке между однооперационными станками с ЧПУ
и многооперационными обрабатывающими центрами (ОЦ), применя-
емыми в штучном и мелкосерийном производстве, и автоматически-
ми переналаживаемыми линиями, применяемыми в крупносерийном
производстве.
Можно сказать, что в ГПС стремятся соединить преимущества
мелкосерийного и крупносерийного производства. Традиционное
мелкосерийное производство, основанное на отдельных металлообра-
батывающих станках (например, на ОЦ). очень гибкое, но степень ав-
томатизации очень низкая. Из-за этого также общая рентабельность
осталась слабой. Для крупносерийного производства уже давно была
18 • ГЛАВА 1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
характерна высокая степень автоматизации и базирующаяся на ней
эффективность, но с другой стороны, у него не хватало гибкости
и приспосабливаемости к изменениям. Это традиционное разногласие
между производительностью (эффективностью) и гибкостью решает-
ся в ГПС применением тех достижений, которые готовы к эксплуата-
ции в области металлорежущих станков, инструментальных систем,
средств измерения и информации, методов перемещения материала
и систем управления.
Основные типы автоматизированных производственных систем.
Основное и вспомогательное оборудование, объединенное общей про-
изводственной целью (заданием), образует сложную производствен-
ную систему. Рассмотрим классификационные признаки основных
типов автоматизированных производственных систем.
Автоматизированная производственная система является разно-
видностью сложной производственной системы и представляет собой
совокупность в различных сочетаниях основного и вспомогательного
оборудования с различной степенью механизации и автоматизации,
обеспечивающую выпуск или переработку какого-либо продукта про-
изводства.
Автоматическая линия (.4.3) — система машин (комплекс основно-
го и вспомогательного оборудования), автоматически выполняющих
в определенной технологической последовательности и с заданным
ритмом весь процесс изготовления или переработки продукции про-
изводства. По характеру выполняемых работ различают АЛ: комплекс-
ные, обрабатывающие (по видам производств), упаковочные, консер-
вационные и др. Загрузка, разгрузка и межоперационное перемещение
обрабатываемых объектов между единицами оборудования осущест-
вляется, как правило, автоматической транспортной системой, вклю-
чающей в себя накопитель первичной загрузки.
В автоматизированной (полуавтоматической) линии (производ-
ственной системе) транспорт, загрузочные операции и операции об-
работки автоматизированы частично.
Комплексная АЛ обеспечивает выпуск готовой продукции иногда
в упакованном виде. В этом случае АЛ характеризуется разнообразием
технологических операций (обработка давлением, резанием, сборка,
контроль, мойка и т.п.).
Синхронная (жесткая) АЛ предусматривает одновременное или че-
рез кратные промежутки времени выполнение загрузки, обработки,
разгрузки и передачи объекта производства от одной единицы обра-
батывающего технологического оборудования к другой. В автоматиче-
1.2. Автоматизированные производственные системы • 19
ской линии с жесткой связью между станками выход из строя одного
из них ведет к простою всей линии.
Несинхронная (гибкая) АЛ состоит из независимо действующих
единиц обрабатывающего технологического оборудования. Объекты
производства обрабатываются и передаются с одного рабочего места
на другое не одновременно, а через межоперационные накопители.
В линиях имеются межоперационные активные заделы. При выхо-
де из строя любого станка остальные продолжают работать до ис-
тощения межоперационною задела или заполнения последующе! о
накопителя. Активные заделы хранятся на конвейерах или в нако-
пителях.
Специальные (непереналаживаемые) АЛ предназначены для обра-
ботки строго определенных по форме и размерам изделий. При из-
менении объекта производства такие линии заменяют или переде-
лывают.
Специализированные (переналаживаемые) АЛ обладают более широ-
кими эксплуатационными возможностями и предназначены для обра-
ботки однотипной продукции в определенном диапазоне параметров.
При изменении объекта производства в таких линиях, как правило,
лишь перенастраивают отдельные агрегаты и изменяют режимы их ра-
боты; основное технологическое оборудование в большинстве случаев
используют для изготовления новой однотипной продукции.
Специальные и специализированные АЛ применяют главным об-
разом в массовом производстве.
Гибкопереналаживаемая АЛ должна обеспечивать возможность бы-
строй переналадки для изготовления различной однотипной продук-
ции, аналогичной той, которая предусмотрена на стадии проектирова-
ния. Такие АЛ называют еще быстропереналаживаемыми или группо-
выми. Их применяют в серийном производстве. Возможная несколько
меньшая производительность гибкопереналаживаемых АЛ по срав-
нению со специальными компенсируется их быстрой переналадкой
для производства широкой номенклатуры продукции.
Роботизированная технологическая система (РТС). Это понятие
распространяется на все структурные производственные подразде-
ления, в состав которых в качестве средств автоматизации входят ро-
боты1, в том числе на роботизированные комплексы, участки, линии
и цехи, а также на роботизированные ГПС.
1 Основные понятия и определения в области робототехники, а также типы и харак-
теристики современных промышленных роботов и манипуляторов см. в ГОСТ 25686—85
и [22—27, 59, 61[
20 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
По организационным признакам РТС подразделяют на роботи-
зированные технологические комплексы, технологические линии
и участки.
Роботизированный технологический комплекс (РТК) является основ-
ной структурной единицей РТС любой сложности. Это автономно
действующая совокупность одной или нескольких единиц технологи-
ческого оборудования, а также одного или нескольких промышлен-
ных роботов, выполняющих технологические (основные) или вспо-
могательные операции, и средств оснащения, обеспечивающая авто-
матический цикл работы внутри комплекса и связь его с входными
и выходными потоками остального производства и осуществляющая
многократные циклы. При этом:
— в качестве технологического оборудования может быть исполь-
зован промышленный робот1;
— средствами оснащения РТК могут быть устройства накопления,
ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие, обес-
печивающие функционирование РТК;
— РТК может быть образован на основе одного промышленного
робота, обеспечивающего индивидуальное или групповое обслужи-
вание состыкованного с ним оборудования или законченный цикл
обработки изделия (например, сварки, окраски), а также на базе не-
скольких промышленных роботов, выполняющих взаимосвязанные
или взаимно дополняющие операции над объектом (объектами) про-
изводства на одном рабочем месте (например, сборку, сварку);
— РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь авто-
матизированную переналадку и возможность встраивания в систему.
Возможность встраивания в ГПС обеспечивается оснащением РТК
унифицированными блоками подсоединения к общей системе управ-
ления ГПС, а также к ее транспортным и информационным комму-
никациям. В этом случае РТК приобретает все признаки, характерные
для гибкого производственного модуля. Такие РТК, как и гибкие про-
изводственные модули, являются минимальными структурными еди-
ницами ГПС.
Роботизированная технологическая линия (РТЛ) — совокупность
роботизированных технологических комплексов, связанных между
собой транспортными средствами и системой управления, или не-
скольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых
' В этом случае, поскольку ПР выполняет основные технологические операции
(сборку, сварку, окраску и т п.), комплекс часто называют роботизированным производ-
ственным комплексом (РПК)
1.3. Автоматизация операций и повышение эффективности... • 21
одним или несколькими промышленными роботами для выполнения
операций в принятой технологической последовательности.
Роботизированный технологический участок (РТУ) — совокупность
роботизированных технологических комплексов, где предусмотрена
возможность изменения последовательности выполнения операций.
Промышленные роботы являются основным средством автоматиза-
ции вспомогательных операций, выполняемых РТК
Гибкая производственная система обеспечивает экономически эф-
фекгивное производство изделий произвольной номенклатуры и се-
рийности в пределах заданных характеристик1.
1.3. Автоматизация операций
и повышение эффективности
производственных процессов
Требования рынка постоянно меняются под влиянием конъюнкту-
ры и полому не являются ни в какой мере стабильными и гаранти-
рованными. Нестабильность рынка сбыта (за исключением монопо-
лизированных отраслей промышленности) и практически неизбежное
сокращение жизненного цикла любого продукта делают обязательным
соблюдение двух требований:
продукт должен появляться на рынке сразу же с возникновением
спроса;
производиться этот продукт должен наиболее эффективным
способом, поддерживающим его конкурентоспособность.
Этими требованиями и определяется выбор уровня и средств ав-
томатизации производственной системы, который представляет со-
бой в первую очередь экономическое решение. В этом плане важную
роль играет правильный выбор технического решения производствен-
ной системы, ее архитектуры и уровня автоматизации. Это включает
в себя определение оптимальной сложности системы, установление
показателей гибкости для быстрой переналадки на выпуск различных
изделий, обеспечивающих получение ощутимою экономическою эф-
фекта. Достаточная степень сложности (а следовательно, и стоимость)
системы зависит от стоимости рабочей силы, конъюнктуры рын-
ка и требующейся степени технологической гибкости, достаточной
для выпуска продукции сериями оптимальных размеров.
1 Определение понятия ГПС приведено в главе 2
22 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Экономический анализ позволяет не только выделить для автома-
тизации экономически целесообразную часть производственной си-
стемы и ее периферии, но и выявить узкие места системы. Техническое
совершенствование системы в отношении узких мест позволяет увели-
чить ее экономически целесообразную часть, определив оптимальное
соотношение между ручными, механизированными и автоматически-
ми операциями. При этом устанавливают технически и экономически
целесообразный уровень автоматизации (специальные машины, про-
граммно управляемые ячейки, робототехнические комплексы и т.п.).
Таким образом, созданию автоматизированной производственной
системы должно предшествовав ее экономическое обоснование, ко-
торое должно подтвердить целесообразность финансирования работ,
причем обычно требуется, чтобы капиталовложения окупались не бо-
лее чем за два-три года.
Эффективность автоматизации. Различают пять основных источни-
ков повышения эффективности и экономии производства, реализация
которых связана с применением средств автоматизации.
Применение прогрессивных технологических процессов и, в частности,
новых методов обработки открывает широкие возможности по повы-
шению эффективности производства, которому в свою очередь спо-
собствуют’
— укрупнение программы выпуска изделии за счет организации
специализированных производств по изготовлению однотипных из-
делий, узлов и деталей;
— увеличение размера выпускаемых партий деталей путем их груп-
пирования по конструктивным и технологическим признакам (введе-
ние групповых методов обработки)
Эти мероприятия в свою очередь открывают возможность приме-
нения прогрессивных методов получения заготовок (точного литья,
штамповки, профильного и периодического проката, а также замены
части литых деталей штампосварными деталями). Увеличение разме-
ра партий деталей позволяет также применять методы организации
труда, характерные для крупносерийного и массового производства,
повысить уровень автоматизации операций, в частности применять
предметные типовые автоматизированные технологические комплек-
сы (РТК и ГПМ), предназначенные для обработки конструктивно-
технологических групп деталей в пределах своих технических характе-
ристик*. Такие комплексы должны обеспечивать:
1 Например, токарные РТК для обработки деталей типа тел вращения массой до 40 кг
и размерами 2d > L > d, где £ и d соответственно длина и диаметр детали
1.3. Автоматизация операций и повышение эффективности... • 23
надежное функционирование при высоком уровне автоматиза-
ции;
охват основных технологических процессов машиностроитель-
ного производства, включая заготовительные и сборочные опе-
рации;
возможность стыковки между собой и с типовыми транспорты -
ми системами при различных компоновках автоматизированных
участков и автоматических линий;
широкую приспособляемость к изменению условий производ-
ства.
РТК позволяет выбрать тот уровнень автоматизации процессов
производства и управления, который экономически оправдан в кон-
кретных условиях. Автоматизация технологического процесса обра-
ботки должна быть комплексной — от получения заготовки до сборки
готового изделия. Только в этом случае производственный процесс бу-
дет единой системой, позволяющей наилучшим образом использовать
все производственные ресурсы.
Операции сборки изделия, являясь конечными в общем цикле,
предъявляют требования к конструкции изделия (в целях обеспечения
технологичности и автоматизации сборки), к показателям точности
и качества выполнения отдельных операций. В этой связи при раз-
работке первых опытных образцов предметных РТК и ГПМ особое
внимание должно быть обращено на объект производства, на примере
выпуска которого должны быть выработаны первые технические ре-
шения. касающиеся оборудования, структуры технологического про-
цесса, организации производства и т.п.
Увеличение производительности оборудования может быть получено
путем использования многоинструментальной обработки и концен-
трации операций на станке. Применение высокоавтоматизированно-
го оборудования, оснащенного устройствами автоматической смены
инструмента, средствами автоматической подналадки и размерного
контроля, автоматической загрузки-выгрузки деталей и их закрепле-
ния, может обеспечить существенное сокращение вспомогательного
времени. Одним из путей повышения производительности остается
и применение рациональных режимов обработки.
Снижение трудовых затрат — один из основных источников по-
вышения эффективности производства. Автоматизация производства
сокращает потребность в рабочей силе. Применение РТК и ГПМ на-
ряду со станками с ЧПУ обеспечивает возможность многостаночного
обслуживания. Для обслуживания типовых комплексов, построенных
24 • ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
из унифицированных агрегатных узлов и имеющих единую элемент-
ную базу комплектации, требуется меньшее количество высококвали-
фицированных операторов-наладчиков в связи с уменьшением общей
номенклатуры узлов, подлежащих контролю и ремонту. Таким обра-
зом, создание типовых автоматизированных комплексов может спо-
собствовать общему снижению трудовых затрат
Стабильность (а в ряде случаев и повышение) показателей качества —
следствие автоматизации производственных процессов, поскольку
при этом снижается участие рабочего (и его влияние) на процессы
обработки и преобразования объектов производства, обеспечивает-
ся интерактивный и постоянный контроль параметров технологиче-
ского процесса и точности деталей. Стабильность и рост показателей
качества могут вызвать определенные организационно-технические
мероприятия. Например, увеличение точности обработки деталей
существенно сокращает трудоемкость сборочных работ. Автоматиза-
ция сборочных работ позволяет, в свою очередь, ликвидировать часть
смежных операций, таких как разметка, подгонка по месту.
Экономия, получаемая за счет проведения организационно-техни-
ческих мероприятий, может быть весьма существенной. Значительный
резерв представляет собой трехсменное непрерывное (включая вы-
ходные и праздничные дни) использование РТК и ГПС, работающих
в режиме «безлюдных технологий» (с минимальным использованием
обслуживающего персонала).
В настоящее время большое внимание уделяется быстродействию
РТК и ГПМ, в том числе за счет интенсификации режимов обработ-
ки и увеличения быстродействия ПР. Однако необходимо помнить,
что длительность одного рабочего цикла не может быть достаточным
критерием сравнительной эффективности. Следует учитывать объем
продукции, выпущенной за достаточно длительный период времени
(за смену или в течение суток): автомат может затрачивать на выпол-
нение операции больше времени, чем человек (например, при сварке,
окраске или сборке), но может работать непрерывно на протяжении
значительного отрезка времени без вмешательства оператора. В этом
случае объем продукции, произведенной автоматом за сутки, может
намного превышать объем продукции, произведенной на другом, не-
автоматизированном оборудовании.
Кроме общего объема продукции, выпушенной за фиксированный
промежуток времени, важно постоянство качества и темпа ее выпуска,
обеспечиваемых применением средств автоматизации.
1.3. Автоматизация операций и повышение эффективности... • 25
Использование средств автоматизации приводит к сокращению
брака по вине рабочего и в ряде случаев уменьшает потребность
в специальной оснастке. В результате создания и внедрения типовых
предметных РТК и ГПМ достигается и дополнительный социально-
экономический эффект за счет следующих факторов:
сокращение потерь (выражается в стоимости условно недоданной
продукции), связанных с текучестью рабочей силы и с участием
человека в производственном процессе (перерывы на отдых, ис-
правление брака, неравномерность выработки и т.п.), итоговых
потерь из-за временной нетрудоспособности (заболеваемость,
травматизм, другие причины);
сокращение затраг на социальное обеспечение, всех видов до-
плат и льгот в связи с улучшением условий труда и уменьшением
числа работающих.
Баланс рабочею времени и noiepb в условиях ГПС приведен
в табл. 1.2.
При одинаковом календарном годовом фонде времени (8760 ч)
предполагается, что универсальное оборудование работает две смены,
а ГПС — три. Использование ГПС обеспечивает увеличение в общем
балансе рабочего времени той его доли, которая связана с непосредст-
венной обработкой деталей (подробнее см. [ 10]).
Таблица 1.2
Баланс календарного годового фонда времени работы
универсального оборудования с ручным управлением и ГПС
Структура фонда времени Универсальное оборудование ГПС
Исходные данные
Календарный годовой фонд 365-24 = 8 760 365-24 = 8760
времени, ч (100^) (100^)
Продолжительность рабочей 40 40
недели,ч
Число рабочих смен 2 3
Продолжительность смены, ч*
первой 8 8
второй 8 8
третьей — 7
26 • ГЛАВА 1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Продолжение
Структура фонда времени Универсальное оборудование ГПС
Число рабочих дней в году: всего в том числе: дней, рабочая смена в которых сокращена на 1 ч праздничных дней дней отдыха 221 5 12 132 249 5 12 104
Номинальный годовой рабочий фонд времени в соответствии
Первой 216-8 + 5-7=1 763 244 8 + 5-7= 1987
Второй 216-8 + 5-7= 1763 244 8 + 5-7 1 987
Третьей — 244-7 + 5-6= 1 738
Итого, номинальный годовой фонд времени (рабочее время без потерь) 3526(40,25%) 5 712(65,2%)
Нерабочее в 1емя за год, ч 8760-3526 = = 5 234(59,75%) 8760 - 5712 = = 3 048 (34,8%)
В том числе: перерывы на обед 1-221 = 221 (2,5%) 1-249 = 249 (2,8%)
перерывы из-за сокращения на 1 ч времени работы в праздничные дни 1-5-2= 10(0,11%) 1-5-3= 15(0,17%)
неиспользование третьей смены, ч (216-7)+ (5-6) = = 1 542(17,6%) -
дни отдыха 132-24 = 3 168 (36,16%) 104-24 = 2496 (28,49%)
праздничные дни 12-24 = 288 (3,29%) 12 24 = 288 (3,29%)
Потери рабочего в Планово-предупредительный ремонт >емени (простои), ч 0.04-3526= 141 (1,6%) 0.08-5712 = 457 (5.2%)
Простои по организационным причинам 0,32-3385 = 1083 (12,4%) 0,14 5 255 = 736 (8.4%)
Простои по техническим причинам (устранение отказов) 0,03x3 385 = 102 (1,2%) 0,06x5 255 = 315 (3.6%)
Итого 1326(15,1%) 1 508 (17.2%)
1.3. Автоматизация операций и повышение эффективности... • 27
Окончание
Структура фонда времени Универсальное оборудование ГПС
Потери фонда штучно-ка Организационное и техническое обслуживание рабочего места, включая профилактику и проверку работы АТК ГПС по тестпрограммам Личные надобности и отдых Наладка оборудования ькуляцнонного врем 0,03-3 385= 102 (1.2*5) 0,024-3 385 = 81 (0,9*5) 0.004-3 385= 14 (0,15*5) 0,10-5255 = 525 (6*5) 0.028-5 255 = 147 (1,7*5)
Итого 197 (2,25*5) 672 (7,7%)
Справочные Годовой фонд оперативного времени, ч показатели 3 526—(1 326 + + 197) = 2 003 (22,7*5) 5 712 — (1 508 + + 672) = 3 532 (40*5)
Годовой фонд штучно-каль- куляционного времени, ч 3 526 - 1 326 = = 2 200(25,1*5) 5712- 1 508 = = 4204(48%)
Годовой фонд эффективного времени, ч 3 526 - 14) = = 3 385 (38,6*5) 5712 - 457 = = 5255(60*5)
Коэффициент загрузки технологического оборудования 1 - 0,32 — 0,03 = = 0.65 1 - 0,06 - 0,14 = = 0,8
Примечание. АТК — автоматизированные технологические комплексы
ГЛАВА
ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ: ОСНОВНЫЕ
ПОНЯТИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.1. Термины, определения
и классификация ГПС
Термины и определения основных понятий в области ГПС приведены
в ГОСТ 26228—90.
Гибкам производственная система (ГПС)— управляемая средствами
вычислительной техники совокупность технологического оборудова-
ния, состоящего из разных сочетаний гибких производственных моду-
лей и (или) гибких производственных ячеек, авюматизириваннои си-
стемы технологической подготовки производства и системы обеспече-
ния функционирования, обладающая свойством автоматизированной
переналадки при изменении программы производства изделий, раз-
новидности которых ограничены технологическими возможностями
оборудования.
Гибкие производственные системы применяют в различных отрас-
лях промышленности, автоматизируя любые виды обработки при лю-
бой серийности выпуска изделий Изучение современного произ-
водства, разработок и проектов показывает, что спектр технических
и организационных решений в области создания гибких производ-
ственных систем простирается от производственных модулей, постро-
енных на базе одного станка с ЧПУ. до объединенных компьютером
производственных участков, цехов и заводов-автоматов.
Классификация ГПС. Основными классификационными при-
знаками ГПС являются: масштабность и уровень организационной
струк!уры; комплек!ность изгоювления изделий; комплексность,
вид и методы обработки, формообразования и контроля; разновид-
ность обрабатываемых изделий (типы деталей); технический уровень
(гибкость, степень автоматизации); сфера использования (по груп-
2.1. Термины, определения и классификация ГПС • 29
пам отраслевых производств, видам работ, массе и габаритам про-
дукции).
Но масштабности и уровню организационной структуры производ-
ства ГПС подразделяются на следующие виды:
гибкий производственный модуль (ГПМ) — единица технологиче-
ского оборудования, автоматически осуществляющая техноло-
гические операции в пределах его технических характеристик,
способная работать автономно и (или) в составе гибких произ-
водственных синем либо гибких производственных ячеек раз-
личной структуры и сложности;
гибкая производственная ячейка (ГПЯ) — управляемая средствами
вычислительной техники совокупность нескольких ГПМ и (или)
РТК и системы обеспечения функционирования, осуществля-
ющая комплекс технологических операций, способная работать
автономно и в составе гибких производственных систем при из-
готовлении изделий в пределах подготовленного запаса загото-
вок и инструментов;
гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) — ГПЯ, в которой тех-
нологическое оборудование расположено в принятой последова-
тельности технологических операций;
гибкий автоматизированный участок (ГАУ) — участок цеха, тех-
нологическое оборудование которого состоит преимущественно
из гибких производственных систем различной сложности (ГПС,
ГПЯ и ГПМ), при этом технологический маршрут прохождения
деталей при обработке предусматривав! возможность изменения
последовательности использования технологического оборудо-
вания1;
гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) — цех завода, состоящий
преимущественно из ГПС различной структуры и сложности,
представляющий собой в различных сочетаниях совокупность
гибких автоматизированных линий, роботизированных техно-
логических линий, гибких автоматизированных участков, робо-
тизированных технологических участков для изготовления изде-
лий заданной номенклатуры;
гибкий автоматизированный завод (ГАЗ) — интегрированное
средствами вычислительной техники производство, состоящее
преимущественно из гибких производственных систем для вы-
1 Обычно это происходит при обслуживании роботом группы станков или при рабо-
те оборудования участка по системе склад — станок
30* ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
пуска продукции в условиях ее совершенствования и изменя-
ющейся потребности, представляющее собой совокупность гиб-
ких автоматизированных цехов, объединенных общей системой
планирования и управления.
Таким образом, ГП М рассматривается как возможное техническое
решение при реализации минимальной структуры ГПС и одновремен-
но как составная часть более сложной и организационно развитой гиб-
кой производственной системы
Средство автоматизации ГПМ в общем случае включают в себя:
устройство ЧПУ для автоматизации последовательности
действий рабочих органов технологического оборудования
(в том числе смен заготовок, изделий, инструмента, подачи
смазывающее-охлаждающей жидкости, удаления отходов) и пе-
реналадки;
устройство адаптивного управления для автоматизации регули-
рования параметров технологического процесса при изменении
условий его выполнения;
устройство контроля и измерения во время или после операции
для автоматизации подналадки оборудования;
устройство диагностики оборудования для автоматизации выяв-
ления и устранения неисправностей и тщ.
При этом разновидностью ГПМ является РТК. оснащенный сред-
ствами встраивания в ГПС.
При работе в составе ГПС средства автоматизации ГП М определя-
ются организацией информационных и материальных потоков.
Гибкое автоматическое производство (ГАП) обладает свойством ав-
томатизированной или автоматической переналадки при изготовле-
нии (обработке) в автоматическом режиме изделий произвольной но-
менклатуры в установленных пределах их технических характеристик,
функционирует на основе программного управления и групповой тех-
нологии и является высшей формой организации ГПС.
Уровень автоматизации определяется степенью участия человека
в процессе изготовления изделия (см. табл. 1.1)
Автоматизация переналадки ГПС согласно ГОСТ 26228—90 может
соответствовать 1, 2 и 3-му уровням (соответственно автоматизиро-
ванная и автоматическая переналадка при изготовлении освоенных
иаделий, автоматизированная переналадка при переходе на изготов-
ление новых изделий).
Специализация и комплектность изготовления изделий предусматри-
вает разделение ГПС на следующие группы:
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 31
операционные (технологические) — специализация на выполнении
однородных или непрерывных технологических процессов, где выпол-
няется одна или несколько технологических операций изготовления
изделия (заготовительные, термические, гальванические, механообра-
батывающие, сборочные и т.п.);
предметные (подетальные) — специализация на изготовлении от-
дельных конструктивно и (или) технологически подобных деталей
сборочных единиц;
узловые — специализация на изготовлении комплектов или группы
конструктивно и (или) технологически подобных деталей сборочных
единиц и сборка узлов.
Комплексность обработки. ГПС в общем случае должна обеспе-
чивать комплексную автоматизацию всех звеньев производственно-
го процесса, включая процессы обработки и управления, подготовку
производства, разработку конструкторской и технологической доку-
ментации и планирование.
Существуют ГПС полного технологического цикла, в которых обра-
ботка изделия или детали включает в себя все предусмотренные тех-
нологические операции, и ГПС неполного цикла, когда для завершения
изготовления детали требуются дополнительные операции на обору-
довании вне этой системы.
По видам обработки деталей классификация ГПС очевидна
(рис. 2.1).
Разновидность изделий (типы обрабатываемых деталей) обусловли-
вает назначение ГПС.
По методам обработка классификация ГПС достаточно условна
и больше определяется технологическим процессом, который может
содержать различное оборудование даже в рамках одного вида обра-
ботки (например, фрезерование, шлифование, сверление, растачива-
ние и пр.).
2.2. ГПС: задачи, структура, характеристики
Задачи ГПС. Создание ГПС — направление в комплексной авто-
матизации, прежде всего машиностроительного производства, позво-
ляющее успешно решать проблему автоматизации среднесерийного
и мелкосерийного производства, составляющего сегодня около 70%
мирового производства в целом, и существенно расширить возможно-
сти массового производства в отношении разнообразия изготавливае-
мых изделий.
Рис. 2.1. Пример классификации деталей по видам обработки
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 33
ГПС должны обеспечить:
автоматическое производство изделий различными партиями;
автоматическую переналадку на выпуск различных изделий
(в пределах технических характеристик ГПС);
комплексную автоматизацию всех частей производства, в том
числе обработку и транспортирование предметов труда, подго-
товку производства, разработку конструкторской и технологиче-
ской документации, планирование, контроль и управление;
показатели себестоимости и производительность, близкие к до-
стигаемым в современном массовом производстве при изготов-
лении изделий одного наименования.
Одной из важнейших задач создания ГПС является соединение
высокой автоматизации, присущей массовому производству, с гибко-
стью, характерной для универсального оборудования. Внедрение ГПС
ведет к стиранию границ между единичным, среднесерийным и круп-
носерийным производством
Конечной целью можно считать создание такой ГПС, эксплуата-
ция которой будет рентабельной даже в условиях единичного произ-
водства.
Структура ГПС в целом соответствует структуре сложной производ-
ственной системы (см. рис. 1.1). Одна из возможных структурных схем
ГПС представлена на рис. 2.2.
Технологическая подсистема обработка (формообразования) деталей
(поз. 7на рис. 2.2) формируется из основного технологического обо-
рудования различного назначения с ЧПУ, главным образом из много-
целевых станков, роботизированных технологических комплексов
и гибких производственных модулей
Для повышения коэффициента использования оборудования по-
добные ГПС эксплуатируются круглосуточно. В ночную смену про-
изводственный процесс осуществляется в так называемом безлюдном
режиме.
Автоматизированная система обеспечения функционирования ГПС
(АСОФ ГПС) — совокупность взаимосвязанных автоматизированных
систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую
подготовку их производства, управление гибкой производственной
системой с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ)
и автоматическое перемещение предметов производства и технологи-
ческой оснастки.
В общем случае в АСОФ ГПС входят:
автоматизированная транспортно-складская система (АТСС);
Рис. 2.2. Структурная схема ГПС (пример)
I — спутники и приспособления, 2 — инструментальные магазины, 3 — робот-штабелер, 4 — заготовки и детали, 5 —
монтажный стол с шарнирным балансированным манипулятором (ШБМ), б — накопители деталей с автоматической
загрузкой, 7 — многоцелевые станки (гибкие производственные модули); 8 — робокар, транспортирующий
! перегружающий в накопители детали. 9— робокар, транспортирующий и перегружающий инструментальные магазины,
10 — измерительная машина с автоматической загрузкой-выгрузкой деталей, 11 — оперативный накопитель деталей,
12 — центральная ЭВМ; 13 — пульт оператора; 14 — место заточки инструмента; 15 — место сборки инструмента; 16 —
место сборки спутников с приспособлениями; 17— место комплектации инструментальных магазинов для их перегрузки
на робокар с помощью Ш БМ, 18 — монорельсовый робот, обслуживающий комплекс подготовки производства
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 35
автоматизированная система инструментального обеспечения
(АСИО);
система автоматизированного контроля (САК);
автоматизированная система удаления отходов (АСУО);
автоматизированная система управления технологическими
процессами (АСУТП);
автоматизированная система обеспечения надежности (АСОН);
автоматизированная система управления (АСУ).
Основные характеристики ГПС: производительность, шепень авто-
матизации, гибкость, эффективность, уровень интеграции.
Производительность ГПС — важнейший показатель эффективности
производственного процесса. Наиболее надежным и удобным крите-
рием производительности является показатель, измеряемый коли-
чеством изделий, произведенных в единицу времени (шт/ч). или его
обратная величина — трудоемкость изготовления конкретного изде-
лия. Другим показателем производительности принимают продолжи-
тельность цикла изготовления изделий (узла или комплекта деталей
для его сборки).
Производительность нельзя рассматривать без таких понятий,
как степень автоматизации, гибкость и мобильность.
Степень автоматизации — отношение объемов (времени) работ,
выполняемых без участия и с участием человека. Этот показатель от-
ражает и надежность системы, которая определяется соотношением
времени работы и простоев системы, вызванных отказом оборудова-
ния, устройств управления, вычислительной техники и других компо-
нентов системы.
Гибкость ГПС, т.е. способность к быстрой перестройке и перена-
ладке при полном или частичном изменении объекта производства,
обеспечивают следующие факторы:
объединение всех ГПМ в общую производственную систему
с помощью гибкого транспорта и автоматизированного управле-
ния технологическими процессами и оборудованием;
блочно-модульный состав всех основных и вспомогательных
компонентов;
максимальное использование технологических возможностей
оборудования;
унификация программного обеспечения;
применение систем автоматического проектирования основных
элементов и средств подготовки управления и обеспечения про-
изводства;
36 • ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
программируемость технологии основных и вспомогательных
процессов;
возможность выявления неисправностей оборудования с по-
мощью средств вычислительной техники и замены вышедших
из строя элементов новыми исправными и унифицированными.
Качество гибкости производственных систем определяется пятью
главными показателями: 1) производительностью; 2) себестоимостью;
3) стабильностью обеспечения качества продукции; 4) экономической
эффективностью использования всех средств; 5) условиями работы
человека. На базе этих пяти показателей производства определяют-
ся основные виды и показатели гибкости, из которых в зависимости
от решаемых задач на первый план могут выдвигаться:
производственная гибкость по отношению к номенклатуре и объе-
мам партий выпускаемых изделий — характеризуется затратами вре-
мени и средств, необходимыми для перехода с выпуска изделий одно-
го наименования на выпуск изделий другого наименования в пределах
производственной программы и намеченной номенклатуры, а также
наличием средств регулирования общего объема продукции;
структурная гибкость — характеризуется способностью ГПС пере-
ходить на выпуск заранее не запланированной продукции и изготав-
ливать детали при выходе из строя отдельных единиц оборудования,
а также возможностью расширения и модификации ГПС за счет введе-
ния новых дополнительных ГПМ или объединения нескольких ГПМ
в единый комплекс:
машинная гибкость — характеризуе1ся просютой и быстротой пере-
стройки технологического оборудования для производства заданного
большого количества изделий каждого наименования, определяется
затратами времени на переналадку;
технологическая гибкость — характеризуется способностью систе-
мы производить заданное большое количество деталей каждого наи-
менования при различных вариантах технологического процесса,
определяется отношением числа вариантов к номенклатуре выпускае-
мых деталей;
нечувствительность (устойчивость) — характеризуется способно-
стью системы адаптироваться к количественным и качественным от-
клонениям заготовок, процессов, условий1 при гарантии выполнения
всех предписанных ей технических требований без нарушений в работе
1 В том числе возможность адаптации к случайному, практически любому маршрут)’
прохождения деталей от станка к станку и возможность их обработки на разных станках
системы
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 37
и снижения качества продукции, определяется границами технических
условий на заготовки, технологические процессы и оборудование;
универсальность характеризуется способностью ГПС обрабатывать
различные партии деталей по числу и номенклатуре (форме и разме-
рам) во время нормальной работы системы без какой-либо ее модифи-
кации лишь за счет ввода (в том числе, автоматического) новых управ-
ляющих программ;
гибкость по объему выпуска — характеризуется способностью си-
стемы экономично изготавливать изделия каждого наименования
при разных объемах партий запуска и может быть охарактеризована
минимальным размером партии, при котором использование системы
остается экономически эффективным;
гибкость по номенклатуре — характеризуется способностью систе-
мы к обновлению выпуска продукции, сроками и стоимостью подго-
товки производства деталей нового наименования.
В мелкосерийном производстве в качестве показателя гибкости но-
менклатуры можно принять максимальный коэффициент обновления
продукции, при котором использование системы остается экономиче-
ски эффективным.
Перечисленные виды гибкости гесно связаны между собой,
и улучшение одного показателя гибкости может вызвать ухудше-
ние другого. Поэтому при сопоставлении различных ГПС, особен-
но при анализе вариантов на стадии проектирования, желательно
пользоваться не качественными оценками, а некоторой системой
количественных характеристик, так как создание ГПС. обладаю-
щих высокой гибкостью по всем перечисленным показателям, яв-
ляется не только технически невозможным, но и экономически
нецелесообразным. Поскольку каждая ГПС разрабатывается для
нужд конкретного предприятия, цеха, участка, она оказывается
специализированной не только по технологическому назначению,
но по производственным задачам.
Таким образом, гибкость производственной системы — это не
одно-, а многокритериальный показатель. В зависимости от решае-
мой задачи рассматриваются различные аспекты гибкости ГПС |61,
76—78]. Анализ предложенных определений позволяет сформулиро-
вать понятие максимальной гибкости ГПС как совокупности следую-
щих свойств[61]
— возможности обрабатывать любые детали в любой последова-
тельности в любом требуемом количестве при ограниченном участии
обслуживающего персонала;
38 • ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
— способности выпускать новые или модернизированные изде-
лия без дополнительных капиталовложений, без увеличения оборот-
ных средств, без остановки производства, с малыми затратами средств
и времени на переналадку технологической системы.
Это не означает, что все создаваемые ГПС должны удовлетворять
полностью всем требованиям гибкости. Каждая система должна обла-
дать экономически и технически оправданными и возможными свой-
ствами, но всегда необходимо стремиться к максимальной экономии
трудовых, материальных и других ресурсов и к возможности в будущем
усовершенствовать данную ГПС. Гибкость производственной системы
должна быть экономически обоснована. С уменьшением партий и се-
рий изготовляемых деталей гибкость должна расти.
Показатели гибкости структурных компонентов ГПС различны
[38].
1. На уровне модулей технологической подсистемы обработки это
способность:
выполнения различных операций для одной и той же детали
и одинаковые или различных операции для разных деталей;
самонастройки при возникновении критической ситуации (на-
пример, изменении толщины срезаемого металла, поломке ре-
жущего инструмента и тд.);
самоконтроля выполненных операций (например, диаметра от-
верстий) и последующего принятия решений;
замены вышедших из строя модулей обработки;
самоуправления некоторыми из общепринятых устройств (элек-
тронным щупом, устройством контроля инструмента, устрой-
ством очистки палет и т.д.);
сбора информации о неполвдках в работе ГПМ и диагностика
неисправностей.
2. На уровне модуля автоматизированного склада это обеспечение:
организации и ведения запрограммированной модели транс-
портно-складской системы (реализация алгоритмов переработ-
ки грузов и их адресной доставки на позиции склада и рабочие
позиции);
автоматического опознавания, приема, выдачи, адресного хра-
нения, перегрузки и учета грузовых единиц;
контроля гнезд стеллажей (свободен-загружен), габаритов и мас-
сы грузовых единиц;
сбора информации о состоянии приемных позиций и устройств
обрабатывающего технологического оборудования;
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 39
оптимизации процессов переработки и транспортирования гру-
зов, формирования отчета о работе АТСС и передачи его диспет-
черу и в центральную ЭВМ;
сбора информации о неполадках АТСС и диагностики неисправ-
ностей.
3. На уровне модулей автоматической подсистемы транспортиро-
вания заготовок, деталей и инструмента это способность:
обслуживать разные рабочие позиции (пункты) в различных по-
следовательностях;
перемешать грузовые единицы, различающиеся по форме, га-
баритам и массе (в пределах заданных технических характери-
стик);
функционировать как автоматически, так и в ручном режиме.
4. На уровне модулей автоматической загрузки-выгрузки деталей
при обслуживании рабочих позиций это способность:
обеспечения всех манипуляционных действий с любыми объек-
тами, необходимых для функционирования и нормальной рабо-
ты основного и вспомогательного технологического оборудова-
ния и устройств;
переналадки (изменения последовательности, скорости и содер-
жания манипуляционных действий) в пределах своих техниче-
ских характеристик.
5. На уровне автоматизированной системы центрального управле-
ния это способность:
управлять системой в целях приспособления ее для различных
производственных номенклатур;
оптимизировать применение обрабатывающего оборудования
как в нормальных условиях, так и при возникновении поломок
и неисправностей;
к диалогу со всеми компонентами ГПС, обеспечивая им выдачу
информации или каких-либо материальных средств (например,
инструментов) для создания условий функционирования систе-
мы при изменении стратегии производства.
6. На уровне гибкой производственной системы в целом гиб-
кость — это
возможность увеличения производственной мощности и нара-
щивания средств автоматизации в зависимости от нужд пред-
приятия и посредством добавления модулей;
способность встраивания в производственную систему более вы -
сокого уровня автоматизации;
40 • ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
допустимость неисправностей на большей части из всех модулей
системы (резервирование);
возможность подсоединения системы к системам центральных
ЭВМ предприятия.
В зависимости от серийности и номенклатуры выпускаемой про-
дукции ГПС могут приобретать соответствующие характеристики.
Так, при широкой номенклатуре и мелких сериях отдельных видов
продукции это будет система, ориентированная на обрабатывающие
центры с максимальной гибкостью и относительно ограниченной
производительностью.
Узкая номенклатура продукции при большой серийности означает,
что система будет ориентирована главным образом на высокую произ-
водительность при некоторых потерях своей гибкости.
Наилучший путь, по которому следует идти при выборе какой-либо
гибкой системы, это постепенный переход от простой, очень гибкой
системы, способной расти и увеличивать производительность, к си-
стеме, способной ступень за ступенью расширяться в зависимости
от требований производства данного предприятия.
Мобильность производства обеспечивается свободной планировкой
оборудования, принудительной синхронизацией его работы, осущест-
вляемой системой управления, связью всех модулей технологического
оборудования через автоматические накопители.
Интеграция гибких производственных систем определяется орга-
низацией производства, интеграцией оборудования в ГПС, приме-
нением принципов групповой технологии, уровнем элекгронизации
процессов производства и управления, обеспечением принципов
автономности функционирования отдельных подсистем и их син-
теза в единую систему ГПС, а также — условиями функционирова-
ния ГПС.
Организация производства. Для лучшего использования ГПС не-
обходимо, чтобы работа примыкающих к ней по производственному
циклу участков была увязана по ритму, объемам производства, номен-
клатуре изделий и другим показателям, так как нарушение этих усло-
вий значительно снижает эффект от внедрения ГПС. Система долж-
на быть включена в организационную структуру всего предприятия.
Каждую ГПС следует проектировать индивидуально для конкретного
заказчика. Вероятность принятия неправильных решений и создания
неэффективных систем может быть уменьшена путем поэтапной реа-
лизации проекта. Для этой цели весьма эффективно применение ме-
тодов имитационного моделирования.
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 41
Интеграция оборудования в ГПС обусловливается разнородностью
одновременно обрабатываемых деталей и осуществляется выбран-
ными средствами транспорта и управления. Гибкое производство
не требует расстановки станков и технологического оборудования так,
как это имеет место при традиционной организации: в соответствии
с порядком выполнения технологических операций (поточное произ-
водство) или группировки их на участках в соответствии с их техно-
логическим назначением (токарный, фрезерный и другие участки).
Количество, виды и типоразмеры станков определяются в основном
заданным объемом выпуска деталей, имеющимися производственны-
ми площадями, гибкостью транспорта и составом одновременно об-
рабатываемых групп деталей.
Соблюдение принципов автономности функционирования отдельных
подсистем и их синтеза в единую систему ГПС предопределяет высокую
мобильность всего производства. Раздельное функционирование от-
дельных подсистем обеспечивает живучесть и ремонтопригодность си-
стемы в целом, гибкость и возможность ее перестраивания «на ходу»
Необходимым ус говием функционирования ГПС является наличие:
автоматизированного обрабатывающего оборудования, выпол-
няющего производственные операции за интервал времени,
кратный заданному циклу, либо за интервалы, длительность ко-
торых регулируется управляющей ЭВМ;
вычислительного комплекса, управляющего автоматически
всеми планово-распределительными, технологическими, диа-
гностическими и ремонтно-восс1ановительными процессами,
выполняемыми в ходе производства;
автоматизированной транспортно-складской системы, обе-
спечивающей ГПС объектами производства, инструментом
и оснасткой.
В дальнейшем можно переходить к созданию более крупных ин-
тегрированных гибких автоматизированных производств — гибких
автоматизированных цехов и заводов. В их состав дополнительно (ча-
стично или полностью) должны входить автоматизированные системы
(АС) обеспечения функционирования:
АС научных исследований (АСНП);
система автоматизированного проектирования (САПР);
АС технологической подготовки производства (АСТПП),
АС оперативного планирования производства (АСОПП):
АС моделирования и имитации производства (АСМИП);
АС содержания и обслуживания оборудования (АССОО);
42 • ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
АС энергоснабжения и энергосбережения (АСЭСЭС);
АС материалоснабжения и переработки отходов (АСМСПО);
АС управления снабжением (АСУСнаб);
АС управления сбытом (АСУС Быт);
АС управления экономикой предприятия (АСУЭП);
АС делопроизводства (АСД П );
АС управления кадрами (АСУКадры);
АС управления предприятием (АСУП).
Эти системы организуют потоки производственной информации,
обеспечивают взаимосвязь различных показателей деятельности пред-
приятия, организуют обмен оперативными и статистическими данны-
ми между разными уровнями управления (от каждого станка и рабоче-
го места оператора через все организационно-управленческие уровни
до директора). Они решают задачи загрузки оборудования, снабжения
и сбыта, обеспечивают постоянный оперативный контроль и анализ
хода производственных процессов, а также принятия решений управ-
ленческим персоналом.
Рекомендуемая по ГОСТ 26228—90 номенклатура основных пока-
зателей гибких производственных систем представлена в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Номенклатура основных показателей ГПС
Показатель Свойства
1. Показатели назначения
1.1. Показатели функцио- нальные и технической эффективности
1.1.1. Классификационные признаки Комплектность изготовления изделий, методы обработки, формообразования, сборки и кон- троля, разновидности обрабатываемых изде- лий, уровень автоматизации
1.1.2. Состав Состав технологического оборудования, систем обеспечения функционирования и технологи ческой подготовки производства
1.1.3. Технологические возможности Состав технологических операций и обеспечи- ваемые показатели качества изготавливаемой продукции
1.1.4. Показатели произво- дительности Продолжительность производственного цикла изготовления изделий (узла или комплекта де- талей для его сборки)
2.2. ГПС. задачи, структура, характеристики • 43
Окончание
Показатель Свойства
1.1.5. Экономические по- казатели Суммарный технико-экономический эффект использования ГПС, достигаемый сокраще- нием объема незавершенного производства, непроизводительных простоев оборудова- ния, численности производственного пер- сонала и сроков изготовления и освоения изделий
1.2. Показатели изготавли- ваемой продукции Пределы конструктивно-технологических характеристик изделий, их серийность и пар- тионность, а также полнота охвата изделий по номенклатуре и технологического процесса их изготовления
1.3. Эксплуатационные показатели Режим работы ГПС, продолжительность ее работы в автоматическом режиме, численность персонала, производственная площадь
2 Показатели надежности Коэффициент технического использования оборудования (ГОСТ 27 002—89)
3. Показатели экономно- го использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов Удельные затраты материалов, энергетических и трудовых ресурсов
4. Эргономические пока- затели Показатели условии работы человека
5 Эстетические показа- Показатели совершенства исполнения
6. Показатели транспорта- бельности Приспособленность оборудования к транспор- тированию
7. Показатели стандарти- зации и унификации Степень насыщенности стандартными, унифи- цированными и оригинальными составными частями
8. Патентно-правовые по- казатели Степень обновления технических решений и их патентная зашита
9. Экологические показа- Выполнение требований по защите окружаю- щей среды
10. Показатели безопас- ности Выполнение требований по защите персонала в процессе работы, ремонта и обслуживания оборудования
44 • ГЛАВА 2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ...
2.3. Опыт внедрения гибкого производства
Анализ гибких производственных систем, разработанных в период
с 1980 по 2008 г. в развитых странах (см. приложение и работы [10—15,
22, 23, 26-30, 43-45. 49—52, 54. 64—71, 75-81]). а также опыт про-
ектирования, организации производства и внедрения ПР, РТК и ГПС
позволяют сформулировать некоторые выводы, связанные с особен-
ностями, преимуществами и недостатками гибкого производства.
ГПС получили развитие во всех видах производств, но наиболь-
шее — в механообработке и сварке (соответственно до 71 и 10*6 обще-
го числа). Число станков в ГПС колеблется от 2 до 50 и выше, при
этом 8056 ГПС составлено из 4—5 станков, 15*6 — из 8—10, реже
встречаются системы из 30—50 станков (2—3*6). Различна и степень
гибкости ГПС. Например, в США преобладают системы для обработ-
ки изделий от 4—10 наименований, в Германии — от 50 до 200, в Япо-
нии — от 10 до 100. Наибольший экономический эффект достигается
при обработке корпусных деталей, поэтому, например, в Германии
они составляют 60*6, в Японии — более 70*6, а в США — до 90*6 об-
щего числа ГПС. Нормативный срок окупаемости ГПС в различных
странах составляет от 2 до 5 лет.
Особенности гибких производственных систем заключаются в том,
что каждая из них:
состоит из ряда взаимосвязанных и основных подсистем — обра-
ботки (технологической), транспортно-накопительной (транс-
портно-складской), а также вспомогательной системы под-
держки работоспособности оборудования, объединенных общей
системой управления и информации;
функционирует на основе программного управления и группо-
вой организации производства;
допускает централизованное управление всеми системами
от ЭВМ;
является дост аючно сложным динамическим объектом. ко торый
нельзя описать без определенных допущений. Во многом ее эко-
номическая и техническая эффективность зависит от принятой
схемы и (или) созданной математической модели производства.
При создании ГПС необходимо предусматривать технически
и экономически оправданное, целесообразное и оптимальное взаимо-
действие человека со средствами автоматизации операций, контроля
и управления.
2.3. Опыт внедрения гибкого производства • 45
Преимущества. Опыт создания ГПС в механообработке показыва-
ет, что их применение (по сравнению, например, с участками, осна-
щенными универсальными станками с ручным управлением) обеспе-
чивает достижение высоких технико-экономических показателей.
— снижение трудоемкости обработки деталей в 5 раз;
— сокращение обслуживающего персонала в 3—10 раз;
— сокращение количества требуемого оборудования и увеличение
выпуска продукции за счет повышения использования оборудования,
более полного использования основных фондов;
— сокращение сроков и стоимости подготовки производства ори-
ентировочно в 2—5 раз.
Проблемы и трудности всегда имеют место при внедрении новой
техники. Опыт показывает, что для ГПС это прежде всего:
большие первоначальные капитальные вложения, связанные
с приобретением и пуском ГПС;
длительные сроки проектирования и введения в эксплуатацию;
сложности при проектировании и внедрении системы управле-
ния;
необходимость подготовки и переподготовки кадров: оператор,
должен владеть уже не одной специальностью, а рядом профес-
сий;
отсутствие проверенных методик проектирования ГПС и свя-
занные с этим сложности их создания и технике-экономическо-
го анализа;
малое число проверенных разработчиков и поставщиков, спо-
собных поставлять ГПС комплектно и отлаживать их под ключ.
ГЛАВА
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ИЗДЕЛИЙ В УСЛОВИЯХ ГИБКИХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
3.1. Требования к технологичности
деталей, обрабатываемых на ГПС
Форма и размеры деталей машин, изготавливаемых на металлообра-
батывающем оборудовании, а также требования, предъявляемые к зтим
деталям, весьма разнообразны, но по конструктивно-технологическим
признакам эти детали можно подразделить на сравнительно неболь-
шое число классов.
В работах [18, 20] отведено два класса для деталей общемашино-
строительного назначения: класс 40 — тела вращения и класс 50 —
детали, кроме тел вращения. Классы делятся на подклассы, группы,
подгруппы и виды. Выделяют семь основных групп деталей общема-
шиностроительного применения: I — тела вращения, длина которых
не превосходит удвоенного диаметра (диски); 11 — детали, длина ко-
торых больше удвоенного диаметра (валы); III — корпусные детали
с базовыми и без базовых отверстий; IV — изогнутые и фигурные
детали (рычаги, шатуны, кронштейны, корпуса и крышки под-
шипников); V — платы, скобы, кожухи (из листов, полос, лент);
VI — плоскостные детали (плиты, планки, рейки, направляющие);
VII — детали арматуры.
Внутри групп просматриваются два типа подобия между деталями:
по конструктивным (геометрия, форма, размеры) и по технологическим
(оборудование, последовательность операций) характеристикам. Поэ-
тому внутри групп детали подразделяют по массогабаритным и другим
конструктивным признакам, а также по общности операций обработ-
ки, что проявляется в применении типовой и групповой технологии.
Принципы классификации и группирования деталей в условиях ГПС.
После классификации деталей необходимо провести их группиро-
вание для выявления изделий, обладающих общими конструктивно-
3.1. Требования к технологичности деталей, обрабатываемых на ГПС • 47
технологическими признаками для совместной обработки на ГПС
Детали, объединяемые в одну группу, должны обеспечивать:
а ) конструктивно-технологическую общность габаритов деталей,
геометрической формы поверхностей, подлежащих обработке, точно-
сти и шероховатости обрабатываемых поверхностей, материала обра-
батываемых заготовок, методов получения заготовок;
б ) комплексно-механическую обработку групп деталей на кон-
кретной ГПС или на одном участке (в цехе);
в ) максимальную концентрацию операций на одном рабочем ме-
сте и выполнение технологически сходных операций на одном обору-
довании одной модели;
г ) совместную обработку по общности приспособлений и типораз-
мерам инструмента;
д ) аналогичность базовых поверхностей;
е ) экономическую целесообразность групповой обработки в усло-
виях ГПС.
Требования к заготовкам, обрабатываемым в условиях ГПС на РТК
и ГП М, должны быть повышенными [3,22.26,39,51,65]. Необходимо
обеспечивать стабильность размеров и качества материалов, распреде-
ление и постоянство припусков и твердости, предварительную правку
прутковых и трубчатых заготовок. Недопустимо смещение центров от-
верстий, наличие заусенцев, приливов, рваных торцов и других дефек-
тов. Сварные заготовки, поковки, а также резаный прокат нужно за-
чищать от заусенцев, швов и т.п. Чугунные и цветные отливки следует
предварительно зачищать, удалять с них литники. Стальные заготовки
из легированных труднообрабатываемых сталей и стальные отливки
рекомендуется подвергать отжигу. У ответственных отливок следует
контролировать размеры разметкой.
Если заказчик ГПС не в состоянии обеспечить качественную заго-
товку, рекомендуется организовать на предприятии участок доведения
заготовок до параметров, установленных техническими условиями.
Требования к технологичности конструкций деталей при механиче-
ской обработке делят на две группы — общие и специальные.
Общие требования сводятся к следующим [39,65, 79 и др.]:
1 ) детали должны обладать возможностью группирования:
по конструктивно-технологическому сходству деталей в целом;
типовыми совокупностями в этом случае являются группы ше-
стерен, втулок, валов, шпинделей и др.;
по элементарным поверхностям деталей, что позволяет устано-
вить единообразные варианты обработки этих поверхностей.
48 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
а из комбинации этих вариантов получить совокупный техноло-
гический процесс обработки любой детали;
по видам обработки (типам оборудования), единству технологи-
ческого оснащения и общности настройки станков;
2 ) в конструкции детали должны быть предусмотрены:
явно выраженные базы и признаки ориентации, позволяющие
организовать их транспортирование, складирование в ориенти-
рованном виде с использованием стандартизованной оснастки;
однородные по форме и расположению поверхности для ба-
зирования и захватывания, позволяющие без дополнительной
выверки устанавливать детали в принимающие устройства об-
рабатывающего оборудования, где для их базирования и закре-
пления может быть применена универсальная технологическая
оснастка:
3 ) конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возмож-
ность:
хранения и транспортирования деталей средствами переработки
грузов;
надежного захватывания, удержания и перемещения деталей
между рабочими позициями.
Требования к конструкции детали, учитывающие особенности ее об-
работки на станках с ЧПУ [39, 75.77—80]:
возможность усложнения базовой (как правило, корпусной) де-
тали с максимальной концентрацией операций для ее обработки
за одну установку на многоцелевом станке (МС) или ГПМ в це-
лях максимального использования возможностей станка с ЧПУ
и уменьшения числа деталей, входящих в сборочную единицу;
возможность полной обработки детали с минимальным числом
перестановок и максимальной концентрацией операций обра-
ботки детали с нескольких сторон на одном станке за одну уста-
новку;
целесообразность механической обработки на станке с ЧПУ
с максимально возможной номенклатурой режущих инструмен-
тов и приспособлений при групповой обработке всей номен-
клатуры деталей, входящих в группу, обрабатываемую на одной
ГПС.
Требования к деталям, учитывающие особенности программирования
станков с ЧПУ, [39,65, 80]:
размеры до обрабатываемых поверхностей и координаты отвер-
стий должны задаваться от технологических баз;
3.1. Требования к технологичности деталей, обрабатываемых на ГПС • 49
для обрабатываемых поверхностей сложного профиля необходи-
мо указывать координаты опорных точек дуг окружности;
криволинейные контуры не должны иметь резких или острых
переходов от одного участка профиля к другому;
радиусы переходов по всему контуру детали должны быть одного
размера;
на чертежах сложных деталей со многими обрабатываемыми по-
верхностями рекомендуется обрабатываемые поверхности, а так-
же стороны обрабогки нумерова1ь на проекциях и сечениях.
Специальные требования к деталям, зависящие от их конструкции,
технологического процесса и вида обрабатывающего оборудования,
работающего в составе ГПС, сформулированы в работах [3, 15, 22, 26,
36—45,65 и др.].
Рекомендации по повышению технологичности корпусных и пло-
ских деталей. Конфигурация, размеры и взаимное расположение по-
верхностей детали должны обеспечивать возможность базирования
на приспособлениях-спутниках и обработки всех или большинства
поверхностей поворотом вокруг одной-двух осей без изменения по-
ложения детали в приспособлении и положения приспособления
на станке, а также достаточную жесткость при закреплении.
Д гч минимизации номенклатуры потребных режущих инструментов
и технологической оснастки рекомендуется:
максимально унифицировать формы, размеры одноименных
поверхностей (плоскостей, отверстий! и требования по точности
и качеству их обработки не только в одном наименовании дета-
ли, но и в пределах всей группы;
унифицировать (в одной детали и в группе деталей) номенклату-
ру отверстий, особенно высокоточных и крепежных (резьбовых,
под цилиндрические и конические штифты и пальцы и т.п.), тре-
бующих для своей обработки нескольких инструментов, согласо-
вывать с ними диаметры обрабатываемых свободных отверстий.
Для деталей с отверстиями рекомендуется-
не допускать во избежание поломок инструментов пересечения
отверстий, имеющих выходы на литейные скосы и переходы;
не допускать одностороннего, несимметричного выхода инстру-
мента на наклонные поверхности и радиусные приливы;
обеспечивать при обработке растачиваемых и резьбовых отвер-
стий на проход глубину обработки, соответствовующую возмож-
ностям стандартного инструмента;
указывать в глухих высокоточных отверстиях глубину посадки;
50 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
назначать глубину глухих резьбовых отверстий с учетом длины
нарезаемой резьбы, длины заборной части метчика и величины
нестабильности осевого положения метчика после его останова;
располагать основные (особенно, высокоточные) отверстия
на внешних стенках;
обеспечивать величину углов расположения осей обрабатывае-
мых отверстий к торцовой плоскости кратной дискретности за-
дания угла поворота стола станка:
не допускать обратные цековки на вну гренних стенках.
Для деталей слитыми поверхностями рекомендуется:
обеспечивать горизонтальность или вертикальность (наклонные
поверхности следует исключить) обрабатываемых плоских по-
верхностей, а также правильную геометрическую форму с мак-
симальнодопустимыми радиусами переходов;
располагать поверхности, подлежащие обработке, на 5—6 мм
выше необрабатываемых поверхностей (на приливах);
размешать в коробчатых деталях торцовые обрабатываемые по-
верхности на 5—6 мм выше относительно ребер-перегородок
в этих деталях;
предусматривать в деталях, наружные поверхности которых об-
рабатываются и сопрягаются с аналогичными поверхностями
других деталей (плиты, крышки и др.), выступающие над на-
ружными поверхностями платики шириной до 10 мм и высотой
3—5 мм по всему сопрягаемому контуру;
располшать приливы типа платиков, бобышек, буртов так, что-
бы поверхность разъема формы проходила по приливам или по-
верхностям, к которым они подлиты;
цековки выполнять на наружных стенках вместо выступов в виде
бобышек и приливов.
Для деталей типа тел вращения в условиях ГПС рекомендуется [37]:
максимально унифицировать конструктивные элементы (фаски,
шпоночные и поперечные канавки, отверстия, шлицы и т.п.);
по возможности исключать резьбовые поверхности в центровых
отверстиях валов;
исключать большие диаметры фланцев или буртов;
обеспечивать возможность ориентирования заготовки в каждой
исходной позиции для ее захвата и удержания роботом.
Требования к деталям на операциях сборки, сварки, обработки дав-
лением и на других видах оборудования приведены в работах [22—26,
3.1. Требования к технологичности деталей, обрабатываемых на ГПС • 51
35—37, 51, 64, 65, 75] Приведем основные требования, характерные
для процессов обработки давлением и сборки.
Обработка давлением. Высокие скорости обработки металлов дав-
лением обусловливают ориентированную поштучную выдачу загото-
вок на загрузочную позицию. Форма заготовок и деталей, полученных
на промежуточных переходах, должна быть такой, чтобы можно было
передавать их с одной единицы оборудования на другую, а также осу-
ществлять межоперационные перемещения и переориентацию в меж-
штамповом пространств при многопереходной обработке на одной
машине с однозначной фиксацией объектов манипулирования на всех
этапах обработки Поэтому с помощью промышленных роботов
(или автооператоров) целесообразно прежде всего автоматизировать
операции загрузки-выгрузки простейших типов деталей, имеющих
ясно выраженные базы и признаки ориентации, а также поверхности
для надежного захватывания и удержания. Если в качестве исходного
материала используют пруток, полосу или рулонную ленту и прово-
локу, применять ПР для автоматизации загрузки-выгрузки нецелесоо-
бразно. В этом случае загрузка прессов автоматизируется с помощью
валковых, клиновых, клещевых и шиберных подач. Изделие из рабо-
чей зоны можно удалять «на провал», лотковым сбрасывателем, с по-
мощью очередной подаваемой заготовки, сталкивающей изделие, ав-
тооператором («механической рукой») или роботом-разгрузчиком.
Характеристики деталей простейших видов, отвечающих перечис-
ленным требованиям, представлены в работах [22.261
При листовой штамповке к дет алям и заготовкам предъявляют до-
полнительные требования (являющиеся общими при применении
любых средств автоматизации вспомогательных операций — промыш-
ленных роботов, механических рук, различного рода подач и питате-
лей) [49 [:
детали, получаемые за несколько переходов, после завершения
каждого перехода должны оставаться на нижней части штампа,
занимая фиксированное положение;
заусенцы на заготовках не должны вызывать их взаимного сце-
пления при хранении в накопителе и на позиции выдачи;
отклонение от плоскостности и изменение размеров заготовки
не должны превышать 2% ее длины или ширины (в зависимости
от направления подачи в рабочую зону пресса);
листовые заготовки из немагнитного материала во избежание
слипания должны быть обезжирены перед подачей их на исхо-
дную позицию загрузки.
52 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
Автоматизация свободной ковки эффективна при изготовлении по-
ковок простых форм, получаемых в результате повторяющихся тех-
нологических циклов, состоящих из обработки, кантования и подач.
К таким деталям относят:
детали типа тел вращения (валы прямоосные, гладкие, ступен-
чатые, коленчатые, эксцентриковые, кольца гладкие, кольца
с шейками);
детали, кроме тел вращения (плиты гладкие, ступенчатые: рыча-
ги; сюйки и др.).
Сборка. При сборке в условиях ГПС к деталям предъявляют следующие
требования 123]:
простота конструкции, обеспечивающая удобство складирова-
ния и ориентирования, а также исключающая возможность сце-
пления деталей друг с другом при выходе из подающего устрой-
ства (магазина);
наличие на сопрягаемых поверхностях направляющих элемен-
тов (фасок, конусов, проточек и т.п.), облегчающих соединение
деталей;
наличие ярко выраженных базовых поверхностей, размеры
и расположение которых относительно сопрягаемой поверхно-
сти должны быть выдержаны с необходимой точностью;
замена, где это возможно, шлицевых и шпоночных соединений
коническими и эксцентриковыми;
округление на торцах зубьев шестерен для облегчения сборки
зубчатых передач в аксиальном направлении,
гарантированное качество и соответствие чертежу.
К изде гиям, предназначенным для автоматизированной сборки в усло-
виях ГПС, предъявляют минимальные требования (14, 23]:
изделия должны быть сведены в типовые группы, в каждой
из которых следует выбрать (или разработать) одно-два изделия-
представителя, включающих в себя максимальное число сбороч-
ных операций, характерных для всей номенклатуры изделий, ко-
торые предназначены для сборки на проектируемой сборочной
ГПС;
конструкция изделия должна исключать пригоночные работы
и операции механической обработки при сборке;
должна обеспечиваться простота конструкции и минимальное
число деталей, входящих в сборочную единицу, минимизация,
унификация и стандартизация крепежных и соединительных де-
талей;
3.2. Технология групповой обработки • 53
должно соблюдаться постоянство сборочных баз в течение всего
пропесса сборки;
должна обеспечиваться возможность автоматического контроля
качества операций.
3.2. Технология групповой обработки
Групповая технология обработки деталей базируется на технологи-
ческой унификации, направлениями которой, получившими широ-
кое распространение, являются типизация технологических процессов
и групповой метод обработки деталей
Основой технологической унификации служит классификация
деталей и их поверхностей по конструктивно-технологическому при-
знаку на базе общности оборудования, наладки и инструментальной
оснастки. Правила разработки групповых технологических процессов
изложены в ГОСТ 14303—73, 14316—75, 14.301-83.
Классификация деталей по видам обработки (см. рис. 2.1) является
предварительным этапом, облегчающим их группирование, и само-
стоятельного значения не имеет. После разбивки по видам обработки
в результате классификации деталям обычно присваивают определен-
ный классификационный шифр (код), что ускоряет их поиск по задан-
ным признакам и обеспечивает применение средств автоматизации
при решении задач технической подготовки производства. Исполь-
зуя системы кодирования и классификации деталей, можно выявить
их обшие признаки и свести детали в определенные конструктивно-
технологические группы.
Типовой технологический процесс характеризуется единством содер-
жания и последовательности большинства технологических операций
и переходов для группы изделий с общими конструктивными призна-
ками.
В основе типовой технологии лежит классификация деталей
по их форме (конфигурации), размерам, точности и качеству поверх-
ностей на классы, подклассы, группы, подгруппы, типы. Типовой про-
цесс не учитывает различия, специфики деталей (изделий), вошедших
в один тип.
Типом называют совокупность по конструктивным признакам сход-
ных деталей, имеющих в данных производственных условиях общий
(типовой) технологический процесс. Закрепление за одним рабочим
местом обработки деталей, имеющих одинаковую или почти одинако-
54 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
вую конфигурацию (однотипных), обеспечивает специализацию этого
рабочего места, а возможность работы без существенных переналадок
позволяет резко повысить производительность труда. Типовые тех-
нологии используют главным образом в крупносерийном и массовом
производстве.
Групповой технологический процесс — это процесс изготовления
группы изделий с разными конструктивными, но общими технологи-
ческими признаками, характеризуемый единством методов обработ-
ки с использованием однородных и быстропереналаживаемых прис-
пособлений для групп изделий даже с разными конструктивными
признаками.
Групповая технология не противоречит типовой и по своей сущно-
сти является развитием идеи типизации технологических процессов.
Если типовая технология направлена на повышение всей технологи-
ческой подготовки производства, то групповая технология решает за-
дачу повышения эффективности самого технологического процесса.
Групповой (операционной) называется совокупность деталей, ха-
рактеризуемая при обработке общностью оборудования, оснастки,
наладки и операционного технологического процесса. При создании
групп принимают во внимание габариты детали, так как они опре-
деляют типаж оборудования и размеры технологической оснастки.
Кроме того, учитывают геометрическую форму деталей, общность
подлежащих обработке поверхностей, их точность и шероховатость,
однородность заготовок, серийность выпуска, экономичность про-
цесса. На операционных и предметных участках, где комплексно об-
рабатывают отдельные группы деталей (тела вращения типа валов,
зубчатые колеса и шестерни, корпусные детали и тд.), можно приме-
нять наиболее обоснованные и совершенные технологические про-
цессы [19].
На рисунке ЗЛ изображен график, характеризующий необходи-
мость выбора конкретных технологических решений в зависимо-
сти от конструктивно-технологических параметров групп деталей
при их механической обработке [33].
Из рисунка видно, что наиболее сложные основные корпусные де-
тали составляют по количеству только около ГО^, а по стоимости —
5(1'"? общего числа; 40<$> деталей относятся к группе средних и по своей
стоимости составляют 30^; все остальные детали — мелкие и по своей
стоимости составляют всего 20'7 суммарной стоимости изделия. Ве-
личина партии (серийность) определяет и применимость средств ав-
томатизации.
3.2. Технология групповой обработки • 55
Рис. 3.1. Распределение конструктивно-технологических групп деталей
в зависимости от стоимости и количества однотипных деталей в изделии
и рекомендации по применению оборудования для изготовления этих деталей
1 — многоцелевые станки с ЧПУ (единичное и мелкосерийное производство);
2 — операционные и многоцелевые станки с ЧПУ (среднесерийное
производство), 3,4 — специализированные автоматы и переналаживаемые
автоматические линии (крупносерийное производство), 5 — специальные
автоматы и автоматические линии (массовое производство)
Разбивка деталей на классы по общности их обработки или по ви-
дам оборудования, используемого при обработке с дальнейшим деле-
нием на укрупненные группы, обеспечивает возможность составления
такого технологического процесса при изготовлении деталей малыми
партиями, при котором их изготовление осуществляется наиболее ра-
ционально и экономично. Решение этой задачи, известное как метод
групповой обработки деталей, разработано доктором технических наук
С.П. Митрофановым. Создание унифицированных групповых про-
цессов изготовления деталей может базироваться на различных мето-
дах их группирования:
по конструктивно-технологическому сходству деталей (наиболее
типичными совокупностями в этом случае являются группы ше-
стерен, втулок, валиков, шпинделей и др.);
по элементарным поверхностям деталей, что позволяет устано-
вить варианты обработки этих поверхностей, а из комбинации
56 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
элементарных процессов получить технологический процесс об-
работки любой детали;
по преобладающим видам обработки деталей (типам оборудова-
ния). единству технологического оснащения и общности налад-
ки станка.
/рупповой метод обработки деталей заключается в следующем. Все
детали разбивают на классы по признаку используемого оборудова-
ния, обеспечивающего наиболее рациональное изготовление дета-
лей по определенным технологическим операциям (либо полностью
при деталях простой конфигурации, обрабатывающихся за одну опе-
рацию). Например, создаются классы деталей, обрабатываемых на то-
карных, револьверных, фрезерных и других станках.
В пределах каждого класса детали разбивают на группы с учетом
формы деталей, т.е. общности элементов, образующих ее конфигура-
цию; общности поверхностей, подлежащих обработке; общности по-
строения технологического процесса изготовления этих деталей.
Обработка деталей одной группы должна концентрироваться
по каждой операции на одном рабочем месте с применением груп-
повой настройки и характерных для данной группы приспособлений
и инструментов.
Группирование деталей производят по трем видам признаков: кон-
структорским, технологическим и организационно-плановым. Их со-
четания позволяют применять различные виды группирования: по ком-
плексной детали, по видам обработки, на основе комплекса признаков.
Группирование по комплексной детали. В качестве примера на
рис. 3.2 приведены четыре группы деталей, обрабатываемых на токар-
ных станках.
Для составления технологического процесса обработки деталей
принятых групп, называемого групповым, в каждой группе может
быть выделена характерная для нее деталь, которая называется ком-
плексной. Такая деталь состоит из ряда простых поверхностей: наруж-
ных и внутренних цилиндрических, конических, наружных и внутрен-
них канавок, резьбовых поверхностей и т.п. Остальные детали группы
имеют лишь некоторые из этих поверхностей.
Таким образом, комплексная деталь (рис. 3.3, а) является наиболее
сложной в данной группе.
На рисунке 3.3 показан ряд деталей («-л), причем одинаковые
по своему виду поверхности этих деталей обозначены одними и теми же
цифрами. У детали, показанной на позиции а, встречаются все пере-
численные поверхности, поэтому она является комплексной для всех
3.2. Технология групповой обработки • 57
Рис. 3.2. Примеры групп деталей, обрабатываемых
на токарных станках без переналадки
Рис. 3.3. Комплексная деталь («?) и другие детали группы (6—л).
I — цилиндрическая наружная поверхность; 2— коническая наружная
поверхность; 3— наружная канавка, 4 — наружная резьба, 5 — цилиндрическая
внутренняя и две торцовые поверхности — левая и правая, 6 — поверхность
с уступами внутренняя, 7— внутренняя канавка; 8— внутренняя резьба
58 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
простых деталей (б-л), состоящих из сочетаний отдельных элементов.
Для комплексной детали составляется групповой технологический
процесс, предусматривающий возможность уменьшения количества
операций и переходов с использованием общих приспособлений и ин-
струментов {групповая наладка)
Группирование по видам обработки. Можно выделить три случая:
— групповая обработка предназначена для одной операции; метод
охватывает наибольшее количество деталей и особенно эффективен
для однооперационных технологических процессов; позволяет спе-
циализировать рабочее место (рис. 3.4);
— детали группы имеют общий групповой многооперационный
технологический процесс, выполняемый на разнотипном оборудо-
вании; детали проходят либо через все деталеоперации (рис. 3.5, а),
либо через отдельные, необходимые для их обработки (рис. 3.5, 6);
Дсталсолсрация
Рис. 3.4. Группа деталей с обработкой на одном типе оборудования
На единичную сбраишку
С законченным циклом
Входят в другие группы
Рис. 3.5. (руппа деталей с многооперационным процессом обработки,
выполняемой на различном оборудовании
а — с последовательным прохождением через все операции
(однопоточная схема), б — с прохождением через отдельные операции,
необходимые для обработки (двухпоточная ветвящаяся схема)
3.2. Технология групповой обработки • 59
— на одной или нескольких общих операциях объединяю! детали
нескольких групп, каждая из которых охватывает весь технологиче-
ский процесс обработки на разнотипном оборудовании (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Многооперационные процессы обработки деталей
нескольких групп, каждая из которых охватывает весь
процесс обработки на разнотипном оборудовании
Последние два случая (рис. 3.5 и 3.6) создают условия для внедре-
ния групповых поточных линий. Здесь основной признак группиро-
вания — общность технологического оборудования, оснастки и на-
ладки.
Группирование на основе комплекса признаков. В некоторых случаях
разработать комплексную деталь невозможно. Тогда учитывают ком-
плекс признаков: расположение и параметры обрабатываемых поверх-
ностей и поверхностей базирования.
Объединение деталей только по конструктивно-технологическим
признакам не обеспечивает полного использования группового мето-
60 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
да. Необходимо учитывать и организационно-плановые (единое пла-
нирование и организация производства), и экономические вопросы.
При разработке группового технологического процесса согласно
Р 50-54-93—88 «Классификация, разработка и применение технологи-
ческих процессов» необходимо исходить из следующих положений:
— групповая технологическая операция разрабатывается для выпол-
нения технологически однородных работ для изготовления группы
различных деталей (изделий) на специализированном рабочем месте
с определенной групповой оснасткой,
— при обработке конкретной детали группы применяется план
переходов — деталеопераций\
— совокупность групповых технологический операций — группо-
вой технологический процесс (ТП) — обеспечивает обработку различ-
ных деталей группы (нескольких групп) по общему технологическому
маршруту;
— при групповом технологическом маршруте некоторые детали
или их группы могут пропускать отдельные операции;
— принятая последовательность технологических операции долж-
на обеспечивать обработку любой детали группы в соответствии с чер-
тежом и техническими требованиями;
— технологическая оснастка должна быть групповой или универ-
сально переналаживаемой и пригодной для всех деталей группы;
— применяемое оборудование должно обеспечивать высокопроиз-
водительную обработку при минимальных затратах на его переналадку:
— технологическая докуменгация должна быть просюй по форме,
исчерпывающей по содержанию и удобной для пользования.
В таблице 3.1 представлена схема построения групповой опера-
ции [38].
Групповая технология получила развитие по всем технологическим
переделам.
Групповая технология штамповки в мелкосерийном производстве
позволяет заменить ковку штамповкой в штампах со сменными рабо-
чими вкладышами. При этом за основную (номенклатурную) единицу
для разработки групповой технологии принимается не конкретная,
а комплексная поковка, обладающая всеми конструктивными элемен-
тами группы.
Главными предпосылками успешного внедрения групповой тех-
нологии штамповки является максимально возможная степень уни-
фикации поковок, что позволяет увеличить размер партии, на основе
обобщения передового опыта по разработке и применению групповых
3.2. Технология групповой обработки • 61
технологических процессов. Группирование заготовок ведется таким
образом, чтобы в пределах каждой группы применялось одно и то же
оборудование и технологическая оснастка.
Различают единичные и групповые технологические процессы
погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ. Единичный
технологический процесс разрабатывается для выполнения погрузочно-
разгрузочных, транспортных и складских работ на одно изделие.
62 • ГЛАВА3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
Групповой технологическим процесс погрузочно-разгрузочных,
транспортных и складских работ составляют для нескольких изделий,
обладающих общностью маршрута перемещения, условий захвата гру-
зовых единиц, последовательности выполнения операций, однотип-
ностью транспортно-грузонесущих средств и механизмов.
О групповой технологии автоматизированной сборки см. 114, 231.
3.3. Проектирование
технологического процесса
Проектирование (выбор) технологического процесса (ТП) и его ав-
томатизация с помощью высокопроизводительного оборудования —
техническая и экономическая задача, являющаяся первым шагом
для определения основных показателей ГПС.
Общие положения. Разработка ТП для автоматизированных произ-
водственных систем — как правило, многовариантный итерационный
процесс последовательной оптимизации проектных решений, поэтому
при разработке ТП для ГПС широко используют САПРТП и АСТПП
155—581
К многовариантным относятся, например, задачи выбора варианта
ТП, состава и количества оборудования, наборов режущего инстру-
мента, расчета режимов резания и т.д. В разрабатываемом ТП число
возможных комбинаций переходов, схем базирования, методов обра-
ботки и операций даже для простых деталей значительно, а для более
сложных возрастает еще больше. Разные варианты ТП изготовления
одной и той же детали вследствие различий в структуре, применяемом
оборудовании, инструменте, режимах резания ит.д. имеют различные
выходные показатели: производительность, себестоимость, расход ме-
талла, загрузку оборудования и др.
Наличие нескольких вариантов решения задачи (вариантов ТП)
приводит к задаче выбора наилучшего варианта, обеспечивающе-
го выполнение в конкретных производственных условиях всех тре-
бований чертежа детали и дающего наилучшее значение выходных
показателей. Такой технологический процесс носит название опти-
мального. Таким образом, задача проектирования ТП является опти-
мизационной.
ТП разрабатывает для изготовления деталей, конструкции которых
отработаны на технологичность (см. подраздел 3.1).
3.3. Проектирование технологического процесса • 63
Группирование деталей по конструктивным и технологическим
признакам (см. подраздел 3.2) с учетом организации производства яв-
ляется обязательным этапом, предшествующим разработке ТП.
Общие требования к ТПдля ГПС приведены в подразделах 3.1 и 3.2.
Общие требования по комплектности и оформлению: единичных тех-
нологических процессов (ЕТП) — указаны в ГОСТ 3.1119—83; типо-
вых и групповых технологических процессов (ТТП, ГТП) или опера-
ций (технологических: групповых) — в ГОСТ 3.1121—84.
Исходная информация для проектирования ТП подразделяется,
на базовую (конструкторская документация, программа и ТУ на вы-
пуск изделия); руководящую (ГОСТы, отраслевые нормативы и т.п.);
справочную (справочники, каталоги, паспортные данные на оборудо-
вание и т.п.).
Последовательность проектирования ТП в общем случае следу-
ющая:
1) оценка программы выпуска деталей, установление типа (серий-
ности) и формы организации производства (согласно рекомендациям
подраздела 9-3);
2) выбор заготовки и плана обработки по результатам оценки п. 1;
3) выбор одного или нескольких типовых ТП, соответствующих
плану обработки по п. 2;
4) предварительный выбор оборудования для реализации ТП по п. 2;
5) выбор режимов эксплуатации орудий производства в соответ-
ствии с п. 2, 3 и 4;
6) определение затрат для разных вариантов сочетаний по п. 2—5,
7) выбор оптимального варианта ТП по результатам п. 6;
8) уточнение ТП по п. 7, определение числа, выбор и заказ новых
средств технологического оборудования, уточнение, назначение и рас-
чет режимов обработки;
9) нормирование процесса;
10) определение профессий, квалификации и числа исполнителей:
11) выбор метода организации производства;
12) выбор средств механизации и автоматизации элементов ТП
и внецеховых средств транспортирования;
13) выбор гранспортно-накопительной системы и архитектуры
ГПС (структур ГПМ. ГПЯ, ГАУ);
14) составление планировок производственных участков и разра-
ботка операций перемещения изделий и отходов;
15) оформление рабочей документации на ТП;
16) разработка ТЗ на технический проект ГПС.
64 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
Иерархическая структура ТП включает в себя следующие уровни
1. Принципиальная схема ТП, т.е. состав и последовательность эта-
пов обработки детали (изделия). В качестве этого этапа рассматри-
вается часть технологического процесса, включающая однородную
по характеру и точности обработку различных поверхностей и детали
в целом1. Исходной информацией для решения задач этого уровня
являются сведения о детали, программе ее выпуска и существующих
методах и вадах обработки. Цель уровня — получить варианты рацио-
нальных принципиальных схем ТП.
2. Разработка маршрутного технологического процесса, т.е. опре-
деление состава и последовательности технологических операций, вы-
бор баз и технологического оборудования. Цель уровня — по результа-
там п. 1 и справочным сведениям об оборудовании получить варианты
рациональных маршрутов технологического процесса.
3. Проектирование операционной технологии (проектирование
технологических операций с выбором оборудования, приспособлений
и инструмента, а также с назначением режимов резания и норм вре-
мени). В результате формируется несколько вариантов операционных
ТП, из которых выбирается оптимальный.
4. Разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ
(станков, ПР. ТНС и пр.).
Методы проектирования ТП могут быть двух видов [39, 56—58,65]:
на основе заимствования готовых технических решений, ког-
да единичный ТП. выбранный по детали-аналогу, или унифи-
цированный ТП, рекомендуемый для комплексной детали-
представителя, дорабатывается до рабочего ТП;
на основе синтеза отдельных элементов маршрутно-
операционных единичных или унифицированных ТП с целью
разработки некоего обобщенного рабочего ТП. ориентирован-
ного на исходную деталь.
Определение организационно-технологической структуры ГПС
и окончательный выбор формы ее специализации. Специализация и тех-
нология действующего производства должны подвергнуться анализу,
в результате которого подготавливаются рекомендации по их коррек-
тировке и проектированию [2.10.11].
Под специализацией производства понимают его ориентацию на вы-
полнение определенной работы. Существуют три формы внутризавод-
ской специализации.- технологическая (функциональная}, предметная
и подетальная (относящиеся к целевой специализации).
1 Выделяют основные этапы заготовительный, черновой, термический, получисго-
вой, 2-й термический, 2-й получистовой и тл.
3.3. Проектирование технологического процесса • 65
При технологической форме цехи и участки специализируются
на выполнении однородных технологических процессов или опе-
раций. По этому принципу построены почти все заготовительные,
термические, гальванические и другие цехи. В механообрабатыва-
юших цехах формируют участки, укомплектованные однотипным
оборудованием: токарные, фрезерные, шлифовальные и т.п. Одно-
типное оборудование упрощает организацию его технического об-
служивания.
Технологическая специализация ГПС (рис. 3.7, а) предполагает из-
готовление деталей (изделий) с независимой последовательностью
операций на технологическом оборудовании по принципу склад —
станок, поэтому центральным звеном ГПС является автоматизиро-
ванный межоперационный склад 2 с роботом-штабелером 4, через
который детали транспортируются от одного технологического мо-
дуля 5 к другому. Заготовки в межоперационный склад поступают
со склада заготовок 1, а готовые детали через межоперационный
склад доставляются на склад готовых изделий 3. В основу организа-
ционной структуры с независимой последовательностью операций
положено изготовление деталей по определенным технологическим
операциям на соответствующем оборудовании, после чего полуфа-
брикаты возвращают на склад для хранения и передачи для даль-
нейшей обработки на другом оборудовании При этом каждый мо-
дуль укомплектован группами универсального взаимозамену ющего
оборудования и обеспечивает определенный набор технологических
операций.
Преимуществами технологической специализации являются*
— легкость проектирования технологического процесса обработ-
ки и хранения деталей, строящегося по принципу «обработал — верни
на место»;
— более полная загрузка оборудования за счет максимальной кон-
центрации операций в обрабатывающих центрах;
— простота привлечения дополнительного оборудования для до-
делочных работ (при изменении номенклатуры деталей и дополнении
технологического процесса);
— возможность изменения номенклатуры деталей без переплани-
ровки ГПС;
— простота эксплуатации — при ремонте того или иного модуля
технологический процесс не прерывается, поскольку все модули оди-
наковы и могут отличаться лишь индивидуальной наладкой.
66 • ГЛАВА 3 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
й’й £
Рис. 3.7. Разновидности организационно-технологических структур ГПС,
построенных по принципам специализации
в — технологической с независимой последовательностью
выполнения операций, б — предметной с заранее определенной
(зависимой) последовательностью операций, в — подетальной
с возможностью изменения последовательности операций: / — склад
заготовок, 2 — межоперационный склад, 3 — склад готовых изделий,
4— штабелер, 5 — технологический модуль ГПС, 6 — транспортный
робот-трансманипулятор, 7 — робот-манипулятор, 8 — накопитель;
9 — технологическое оборудование;-----► — материальные потоки
Однако технологические маршруты обработки в ГПС, построен-
ной по принципу технологической специализации, получаются доста-
точно длинными и запутанными из-за многократных транспортиро-
вок деталей между автоматизированным межоперационным складом
и технологическими модулями, что приводит к увеличению объема
транспортных работ.
3.3. Проектирование технологического процесса • 67
Методы оперативного планирования, устраняющие простои обору-
дования, сводятся к образованию заделов деталей, инструмента и при-
способлений для обеспечения беспростойного функционирования
ГПС на протяжении определенного интервала времени (смена, сутки,
неделя, месяц и тщ.). Это приводит к увеличению емкости межопера-
ционного склада и объема незавершенного производства.
При предметной форме цехи и участки специализируются на полном
изготовлении одного или нескольких изделий или сборочных еди-
ниц (узлов, блоков), сходных по конструкции и 1СХНОЛОГИИ. В таких
подразделениях существует максимально возможная технологическая
замкнутость цикла производства изделий. Поэтому их называют пред-
метно-замкнутыми. Наиболее часто в одном предметно-специализи-
рованном цехе или участке совмещают стадии обработки и сборки пу-
тем сознания механосборочных цехов и участков. Предметная форма
характерна для предприятий с массовым, крупно- и среднесерийным
типами производства.
Предметная специализация, характерная для ГАЛ, в значитель-
ной мере устраняет перечисленные недостатки, так как предполагает
специализацию ГПС по обработке комплектов деталей для одного
или нескольких однородных изделий. При этом технологические мо-
дули комплектуются из взаимодополняющего оборудования, распола-
гающегося по технологическому маршруту изготовления комплектов
деталей, обеспечивающего зависимую последовательность выполне-
ния операций, заранее определенную физическим видоизменением
и закономерностью формирования изделия в ходе технологическою
процесса (рис. 3.7, б).
Методы оперативного планирования ГПС, построенные по предмет-
ному принципу, выражаются в организации условий для изготовления
отдельного изделия или комплектов деталей внутри ГПС. Организация
этих условий основывается на решении следующих задач: определении
организационной последовательности обработки деталей; устранении
влияния случайных факторов (брака, выхода из строя станков с ЧПУ
или обрабатывающих центров, срыва поставок деталей в автоматизи-
рованный склад и тщ.) на ход производственного процесса путем рас-
пределения существующих и дополнительных ресурсов и тщ. Исполь-
зование данных методов позволяет сокращать длину пути прохождения
деталей в пределах ГПС, уменьшать объем транспортных и складских
работ и время межоперационного ожидания в автоматизированном ме-
жоперационном складе. Межоперационный склад при этом отсутству-
ет, а большое значение приобретают локальные накопители 8 модулей
68 • ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ...
и транспортный робот (трансманипулятор) 6, обеспечивающий после-
довательность выполнения технологических операций.
Однако схема ГПС, построенная по предметному принципу, пред-
полагает наличие модулей, состоящих из взаимодополняющих единиц
оборудования. Это приводит к понижению способности к перестрой-
ке ГПС на выпуск других наименований или комплектов изделий,
что вызывает значительные затраты на перепланировку оборудования
или потери времени при изменении последовательности технологиче-
ского процесса за счет изменения маршрута трансманипулятора 6.
При подетальной форме цехи и участки специализируются на закон-
ченном изготовлении одной или нескольких групп конструктивно и тех-
нологически однородных деталей одного или разных изделий. В поде-
тально-специализированных подразделениях имеет место максимальная
замкнутость технологического цикла по основному (например, метал-
лообрабатывающему) процессу и минимально допустимая совместимость
по другим частичным процессам (термообработка, нанесение покрытий
и др.), обеспечивающим выдачу готовых деталей. Эта прогрессивная фор-
ма эффективна для цехов с любой серийностью прсмзводства.
Подетальная специализация ГПС (рис. 3.7, в) объединяет положитель-
ные черты схем ГПС, построенных по технологическому и предметно-
му принципам. Подобные схемы обычно функционируют по групповой
технологии, предполагающей использование одних и тех же групп ин-
струментов, приспособлений и оборудования для всей группы деталей.
При этом технологические модули ГПС располагаются вдоль техноло-
гического маршрута изготовления деталей и обладают такой же универ-
сальностью, как и технологические модули в схеме ГПС, построенной
по технологическому принципу. Гибкость технологических маршрутов
обеспечивают межоперационный склад 2 и трансманипулятор 6, рабо-
тающие по скоординированным программам. В данной схеме ГПС соз-
даются условия и для более узкой специализации модулей, поскольку
в них концентрируется выполнение однотипных деталеопераций и они
работают без переналадок в течение определенного времени. Но ввиду
того что они укомплектованы универсальным оборудованием, в дан-
ной схеме существует возможность быстрого перехода на изготовление
других наименований изделий или комплектов деталей.
Методы оперативного планирования в ГПС, построенных по прин-
ципу подетальной специализации, такие же, как и методы оператив-
ного планирования в ГПС, построенные по принципу предметной
специализации.
ГЛАВА
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
4.1. Технологическое оборудование
Технологическое оборудование для ГПС подбирают на основе пере-
довых достижений в области техники исходя из особенностей обработ-
ки деталей на конкретном предприятии с учетом способов получения
заготовок, их размеров, материалов и формы, а также требуемых по-
казателей точности и качества поверхности, размеров партии запуска
и годовых программ.
Основным видом технологического оборудования в гибких про-
изводственных системах механообработки является оборудование
с ЧПУ, и прежде всего обрабатывающие центры (ОЦ), а также роботи-
зированные технологические комплексы и гибкие производственные мо-
дули. В ГПС, выполняющих термическую, кузнечнопрессовую обра-
ботку, сварку и т.д., наряду с другими типами технологических машин
также широко применяют оборудование с ЧПУ, ГПМ и ПР. Созданы
многооперационные центры (МЦ), осуществляющие кроме перечис-
ленных шлифовальные, термические и другие операции.
ГПС рассматривается как комплекс, состоящий из большого ко-
личества автоматизированных рабочих мест (РМ): технологических
машин, станков с ЧПУ, многоцелевых станков и др. На РМ можно
использовагь различные технологии обработки (давление, резание,
термообработку, нанесение покрытий) и дополняющие технологии
(мойку, сушку и тд.). Рабочие места связаны между собой устройства-
ми для перемещения изделий таким образом, что на одних и тех же
РМ возможна обработка разных изделий, проходящих через ГПС раз-
личными путями. Компьютер, управляющий ГПС, выполняет также
функции надзора и планирования производства, управляя перемеще-
нием изделий и обеспечивая независимую работу без участия операто-
ра в течение требуемого отрезка времени.
Требования ктехнологическому оборудованию в составе ГПС пре-
жде всего должны соответствовать условиям стыковки с роботами
и создания РТК и ГПМ [22, 26, 51, 65].
70 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности
при сохранении высокой надежности работы.
Конструктивно-технологические особенности станков с ЧПУ [63—
67, 75, 77—80) позволяют обеспечивать совмещение различных видов
обработки (точение-фрезерование, фрезерование-шлифование), удоб-
ство загрузки заготовок и выгрузки деталей, автоматическое или дис-
танционное управление сменой инструмента и т.д.
Повышение точности обработки достигают высокой точностью
изготовления и жес1 костью с i анка, для чего производя! сокраще-
ние длины его кинематических цепей, применяя автономные при-
воды и уменьшая число механических передач. Точность повышают,
устраняя зазоры в передаточных механизмах приводов подач, снижая
потери на трение в направляющих и других механизмах, повышая
виброустойчивость, уменьшая тепловые деформации (за счет предва-
рительного разогрева станка и его гидросистемы), применяя датчи-
ки обратной связи. Температурную погрешность станка уменьшают,
вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур
Приводы станков с ЧПУ должны обеспечивать высокое быстродей-
ствие.
Вспомогательные механизмы станков с ЧПУвключают в себя устрой-
ства смены инструмента, уборки стружки, систему смазывания, за-
жимные приспособления, загрузочные устройства и тд.
Требования к станкам, встраиваемым в ГПС, формулируют исходя
из требований, определяющих возможность включения конкретной
модели в состав РТК и ГПМ [22,25—29,36,49—52,64,66 и др.). Стан-
ки должны:
— обеспечивать высокую производительность и надежность, бы-
струю переналадку и (по возможности) высокий уровень концентра-
ции и совмещения операций при обработке деталей с одного установа;
— иметь полностью автоматизированный никл работы, в том чис-
ле переключение скоростей и подач, автоматизированный либо меха-
низированный зажим изделия;
— обеспечивать необходимый уровень автоматизации вспомога-
тельных операций (контроль деталей, отвод и подвод заграждений,
дробление и вывод стружки и пр.);
— иметь требуемый комплект инструмента с автоматической сме-
ной, совмещенной по времени с выполнением холостых ходов;
— обеспечивать герметизацию рабочей зоны, быть оснащенными
устройствами для дробления и уборки стружки, иметь возможность
свободного отвода стружки и СОЖ из зоны резания;
4.1. Технологическое оборудование «71
— обеспечивать разделение зон обслуживания оператора и робо-
та, что позволит рабочему наблюдать за работой оборудования, уча-
ствовать в загрузке и управлении станком (вплоть до перевода станка
на ручное обслуживание), а также обеспечит безопасность обслужи-
вающего персонала;
— иметь максимальную унификацию отдельных узлов и комплек-
тующих изделий, крепежной и инструментальной оснастки;
— быть оснащены электродвигателем привода главного движения
большой мощности с бесступенчашм регулированием его скорости
в широком диапазоне, иметь несущие части повышенной жесткости, вы-
сокие скорости холостых ходов рабочих органов, оснащаться механизи-
рованными быстропереналаживаемыми или быстросменными приспо-
соблениями для закрепления деталей в широком диапазоне размеров.
При разработке специализированного оборудования на базе автома-
тизированных станков с ЧПУ с применением ПР целесообразно преду-
сматривать:
доступ робота в рабочую зону сверху или с тыльной стороны станка;
выходы для стыковки между системами управления и электро-
автоматики робота и станков, а также установку датчиков для
контроля работы механизмов станка;
оснащение станков устройствами контроля размерной точности
обработки деталей и системами управления с программировани-
ем методом обучения по первой детали, что обеспечит рентабель-
ность применения РТК и ГПМ при обработке деталей с партией
запуска в 2—10 шт.
Компоновки станков должны быть удобными для обслуживания
как операторами, так и роботами. Во всех случаях оператор должен рабо-
тать в условиях, когда соблюдены требования по технике безопасности,
обеспечен удобный доступ к зоне обработки и органам управления станка.
При создании РТК особое внимание следует уделять надежности
работы станков и механизмов, входящих в его состав.
К отдельным видам оборудования, специально создаваемым для
включения в РТК, могут предъявляться дополнительные требования.
Обрабатывающие центры (ОЦ) — многоцелевые станки с ЧПУ, обе-
спечивающие выполнение за одну установку детали большого коли-
чества технологических переходов с помощью различных металлоре-
жущих инструментов таким образом, чтобы получить максимально
(полностью либо почти полностью) обработанную деталь. Для этого
их оснащают магазином для режущих инструментов и системой их ав-
томатической смены. ОЦ имеют управление по двум и более осям
72 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
перемещения рабочих органов, включая поворот (индексацию) стола.
ОЦ стали основным видом технологического оборудования в ГПС,
поскольку позволяют заменить целый парк однооперационных стан-
ков, осуществляя в автоматическом режиме многооперационную об-
работку сложнейших деталей с высокой точностью.
Две основные группы обрабатывающих центров представлены
на рис. 4.1
Обрабатывающие центры
(многоцелевые станки)
I для обработки корпусных
| и плоских деталей
| Фрезерные
I для обработки деталей I
| типа тел вращения |
|Сверлильно-фре1ерно-1 Г I I... . I
расточные Токарные Шлифовальные
|Вертикальные11Горизонтальные] | Универсальные | |всртикальныс| [Горизонтальные|
Рис. 4.1. Классификация обрабатывающих центров
Гибкие производственные модули [63, 65, 69, 80] создают на основе
обрабатывающих центров и (или) роботизированных технологических
комплексов различного назначения, приспособленных для встраива-
ния в ГПС. На основе определенной стратегии СПУ ГПМ управляет
всеми действиями модуля, включая функции контроля и диагностики
На рисунке 4.2 показан ГПМ для обработки корпусных деталей
с дисковым инструментальным магазином, на рис. 4.3 — токарный
ГПМ в составе токарного обрабатывающего центра (ТОЦ), обслужи-
ваемого портальным промышленным роботом, а на рис. 4.4 — шлифо-
вальный ГПМ.
ГПМ оснащают накопителями и средствами автоматической по-
дачи заготовок и инструмента. Вместимость накопителей должна обе-
спечивать работу в течение, как минимум, одной смены без участия
оператора. Для накопления, транспортировки и подачи заготовок
используют палеты — это практически верхняя часть стола станка
без привода движения, но с устройством их закрепления на салазках
станка Заготовку на палеты устанавливают, используя средства меха-
низации или автоматизации, на специальном участке вне зоны ставка.
Кроме палет заготовки могут накапливаться в ориентирующих магази-
нах и подаваться на станок роботом.
4.1. Технологическое оборудование • 73
Рис. 4.2. ГПМ для обработки корпусных деталей.
/ — обрабатывающий центр, 2 — горизонтальный шпиндель,
3 — система управления, 4 — стол с закрепленной палетой, 5— палета
для размещения заготовок; 6 — устройство для смены палет, 7— магазин
палет, 8 — автооператор для смены инструментов; 9 — дисковый
магазин режущих инструментов. 10 — инструменты в магазине
Рис. 4.3. Токарный ГП М
/ — патронный токарный обрабатывающий центр, 2 — шпиндель;
3 — револьверная головка с режущими инструментами; 4 — портальный
промышленный робот для смены деталей и заготовок. 5 — манипулятор
робота, 6 — универсальная палета; 7 — магазин палет; 8 — бункер
для стружки, 9 — транспортер для стружки, 10— система управления
74 • ГЛАВА 4 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Рис.4.4. Шлифовальный ГПМ.
/ — манипулятор установки-снятия заготовок и деталей, 2 — манипулятор
замены электрошпинделей для внутреннего шлифования, 3 — шпиндель
изделия. 4 — шлифовальный шпиндель; 5 — наклонные направляющие,
6 — манипулятор смены шлифовальных кругов, 7— задняя бабка,
8 — измерительное устройство, 9 — система управления
Дальнейшим развитием ГПМ являются гибкие производственные
ячейки, предусматривающие групповое обслуживание станков робо-
том или (и) робокаром. В состав ГПЯ помимо оборудования с ЧПУ
могут входить станки и машины, обслуживаемые вручную, а также до-
полнительные РМ — для мойки, сушки, контроля размеров после об-
работки. Ячейки, обслуживаемые с помощью промышленного робота,
называются роботизированными.
На рисунке 4.5 показана круговая планировочная схема гибкой
производственной ячейки, состоящей из токарного станка У с ЧПУ
и многоцелевого токарного станка 2. Ячейку обслуживает промышлен-
ный робот 4 с системой управления 12. Наряду со станками и роботом
в состав ячейки входят кантователь 3, моечная машина 5, палета 7с за-
готовками типов Л и В, палета 6 с обработанными деталями, установка
распознавания заготовок 9. Оператор находится перед центральным
пультом управления 10 с монитором 11. Рабочая зона робота защище-
на системой фотоэлементов 8.
Помимо круговых получили распрос гранение линейные и линейно-
параллельные планировочные схемы роботизированных ГПЯ, где один
робот обеспечивает групповое обслуживание станков, расположенных
в одну или в две линии (зеркально) вдоль трассы перемещения ПР [22,
26,49-52,75,77, 79].
4.1. Технологическое оборудование • 75
Любой стандартный станок с ЧПУ типа CNC или DNC может быть
встроен в ГПС. Однако создаются и специализированные ОЦ и ТОЦ
для встраивания в ГПС. На ТОЦ начинают выполняться переходы фре-
зерования пазов, плоскостей, скосов, сверления отверстий во флан-
цах и другие переходы, необходимые для завершения обработки де-
талей полностью на одном станке. Централизация обработки деталей
на ОЦ побуждает включать выполнение на них таких видов обработки,
как термообработка, сварка, запрессовка и др., что еше более расши-
ряет возможности станочного модуля.
Рис. 4.5. Круговая планировочная схема гибкой
производственной ячейки (Польша).
/ — токарный станок с ЧПУ мод. ГС526У, 2 — ТОЦ мод. 16К40;
3 — кантователь, 4— промышленный робот, 5— моечная машина,
6 — палета с обработанными деталями, 7 — палета с заготовками типов А и В,
8—система фотоэлементов, 9 — установка распознавания заготовок,
10— центральный пульт управления ГПЯ, 11 — монитор, 12— СПУ ПР
Кроме того, ГПМ может быть литейным, кузнечнопрессовым, сва-
рочным, для механической обработки, сборки и т.п. Это наименьшая
единица гибкого производства, которая может работать автономно
или в составе ГПС.
Сочетания различных ГПМ с разными техническими решения-
ми транспортно-складских систем и применение ПР для единичного
и группового обслуживания технологического оборудования образуют
бесконечное множество возможных архитектурных решений ГПС.
Технические данные и предложения по поставкам ОЦ и ГПМ при-
ведены в соответствующих справочниках |63,65,69].
76 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
4.2. Инструментальное обеспечение ГПС
Режущим и вспомогательный инструмент и приспособления представ-
ляют технологически необходимый комплект, состав которого зависит
от вида и материала заготовки, конфигурации обрабатываемой детали,
системы ЧПУ, требований технологического процесса и технологиче-
ских возможностей станка.
Требования к режущим инструментам: высокая режущая способ-
ность; удобство отвода стружки; стабильность качества и высокая
стойкость; возможность настройки на размер вне станка; технологич-
ность в изготовлении и относительная простота конструкции. В этой
связи для отдельных групп станков подбирают типовые комплекты
(системы) инструментов, каждый из которых представляет собой ми-
нимальный по числу и регламентированный по исполнению набор
вспомогательных и режущих инструментов, позволяющий реализо-
вать технологические возможности данной группы станков.
Конструкцию вспомогательного инструмента определяют его
основные элементы: поверхности, предназначенные для его крепле-
ния на станке, и поверхности, предназначенные для крепления на нем
режущего инструмента. Устройства, осуществляющие автоматическую
смену инструмента и его крепление на станках, определяют конструк-
цию хвостовика, который должен быть одинаковым для всего режу-
щего инструмента к данному станку Принята конструкция хвостовика
с конусностью 7: 24
Зажимные приспособления для станков с ЧПУ, и особенно для ОЦ
и ГПМ. должны быть по возможности автоматическими и иметь по-
вышенную точность. Для обработки нескольких поверхностей с одной
установки заготовки приспособления должны обеспечивать условия
удобного подхода инструмента ко всем обрабатываемым поверхно-
стям, а также условия для смены заготовок во время работы станка.
Конструкция приспособлений должна предусматривать возможность
их быстрой переналадки или смены.
Инструментальное оснащение ГПС является самостоятельной про-
блемой и требует решения задач оптимальной организации инстру-
ментального хозяйства: подбора номенклатуры инструмента, его хра-
нения, идентификации, обеспечения эксплуатации, автоматизации
смены, размерной привязки и настройки, контроля состояния и т.д
Общее направление развития инструментообеспечения в ГПС
ориентируется на применение блочных инструментальных наладок.
4.2. Инструментальное обеспечение ГПС • 77
автоматизацию смены как вращающегося, так и неподвижного ин-
струмента, что позволяет объединить токарную и фрезерную обработ-
ку, автоматическое измерение, контроль состояния и идентификацию
инструмента.
Организация эксплуатации режущего инструмента в ГПС включает
в себя: приемку поступающего режущего и вспомогательного инстру-
мента; его комплектацию и размерную настройку в сборе со вспомога-
тельным инструментом; доставку инструментальных наладок станкам,
наблюдение за состоянием инструмента при обработке деталей и его
своевременную замену; систематизированное хранение и учет. Поэто-
му одним из важнейших вопросов построения ГПС является создание
автоматизированной системы инструментального обеспечения (АСИО)
Автоматизированная система инструментального обеспечения пред-
ставляет собой комплекс взаимосвязанных технических структур
и элементов, включающий в себя участки подготовки (проверки, ком-
плектации и наладки) инструментов, системы их транспортирования
и накопления, устройства смены и контроля качества инструмента,
обеспечивающие его подготовку, хранение, автоматическую установку
и замену.
Комплектация и наладка инструмента происходит в специальных
инструментальных отделениях или в отделениях комплексных наладок,
где одновременно с инструментом настраивают приспособления, ис-
пользуемые при установке и креплении заготовок.
При комплектации и наладке инструмент предварительно на-
страивают относительно системы координат станка, что значитель-
но сокращает его простои благодаря совмещению подготовительно-
заключительного и вспомогательного времени с временем работы
станка. Инструмент предварительно настраивают независимо
от конкретной программы [41 ]. Для этого регламентируются коор-
динатные размеры вершин режущей кромки инструмента. Размер-
ный износ инструмента зависит от пути, пройденного инструментом
в металле. На основе анализа результатов обработки можно преду-
смотреть вероятные размеры каждой последующей детали и ввести
коррекцию. Размерный износ режущего инструмента по задней
и передней поверхностям вызывает закономерно изменяющуюся
погрешность.
Программист рассчитывает перемещение одной из характерных
(отсчетных) точек, принадлежащих рабочему органу станка. На то-
карных станках с поворотной головкой (рис. 4.6, а) отсчетная точ-
78 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
ка О|, как правило, совмещается с проекцией оси поворота головки
на координатную плоскость XZ; в расточных, фрезерных, сверлиль-
ных и многоцелевых станках (рис. 4.6,б) отсчетная точка О} находит-
ся на оси шпинделя у его переднего торца. Вершина Ot режущего ин-
струмента отстоит от отсчетной точки на расстоянии W = +
где И-', и IK- проекции вектора И на координатные оси X и Z. Коор-
динаты И4 и ИС выбирают с учетом оптимальных вылетов режущих
инструментов. Используя каталоги, программист рассчитывает тра-
екторию 2 отсчетной точки, представляя обрабатываемую поверх-
ность I в виде кривой, равноотстоящей от программируемой точки
на расстояние ИС
Рис. 4.6. Базирование инструментов на станке с Ч ПУ
Инструменты должны быть настроены таким образом, чтобы
их вершины отстояли от отсчетной точки точно на предусмотренные
управляющей программой координатные расстояния, что обеспечи-
вается настройкой инструментов на размер.
Инструмент на заданные размеры устанавливают, применяя специ-
альные приборы моделей БВ—2010, БВ—2011, БВ—2013 и др., которые
обеспечивают высокую точность настройки инструмента на размер
по одной или нескольким координатам. В приборах с электронной
системой положение вершины режущих кромок контролируют элек-
тронными датчиками с индикацией результатов измерений на цифро-
вом табло.
Комплекты настроенных наладок направляются на автоматизиро-
ванный склад в обслуживаемые ячейки стеллажа-накопителя.
Устройства автоматической смены инструмента должны иметь
необходимую вместимость магазина или револьверной головки и обе-
4.2. Инструментальное обеспечение ГПС • 79
спечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, вы-
сокую надежность в работе, стабильность положения инструмента, т.е.
постоянство размера вылета и положения оси при повторных сменах
инструмента. В зависимости от компоновки станков и их технологи-
ческих возможностей устройства автоматической смены инструментов
включают в себя:
накопители инструментов (револьверные головки, инструмен-
тальные магазины, магазины шпиндельных гильз);
загрузочно-разгрузочные устройства для съема и установки ин-
струмента в шпиндель станка (инструментальные загрузочные
автооператоры);
промежуточные конвейерные устройства для передачи инстру-
мента от накопителя к загрузочно-разгрузочному устройству при
больших расстояниях от шпинделя до накопителя;
промежуточные накопители инструментальных наладок, явля-
ющиеся местом замены инструмента при больших емкостях ма-
газина.
Револьверная головка — наиболее простое устройство смены ин-
струмента: установку и зажим инструмента осуществляют вручную.
Инструменты для обработки определенной детали устанавливают
в технологической последовательности. Для смены инструмента до-
статочно повернуть револьверную головку в очередную позицию. Ре-
вольверные головки устанавливают на токарные, сверлильные, фре-
зерные, многоцелевые станки с Ч ПУ: в головке закрепляютот4до 12 ин-
струментов.
Инструментальные магазины могут быть дискового, барабанного,
цепного типа.
В зависимости от компоновки станка они могут располагаться
на шпиндельной бабке, колонне, станине или вне станка.
При расположении дискового магазина на шпиндельной баб-
ке не требуется дополнительной координации положения магазина
и шпинделя при смене инструмента загрузочным автооператором.
Цикл работы автооператора наиболее простой. Расположение магази-
на на шпиндельной бабке увеличивает ее размеры и массу, что умень-
шает точность обработки
При расположении магазина на станине шпиндельная бабка раз-
гружается, цикл смены инструмента усложняется. При каждой смене
инструмента шпиндельная бабка должна дополнительно перемешать-
ся из рабочего положения в положение для смены инструмента и об-
ратно.
80 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
При установке магазина на стойке рядом со станком динамические
нагрузки магазина не влияют на точность работы станка, но увеличи-
ваются общие габаритные размеры и занимаемая площадь.
Многосекционные магазины барабанного типа, обладая большой
вместимостью, позволяют использовать при работе станка одну из сек-
ций магазина без перемещения всего запаса инструментов.
Конструкция магазинов цепного типа такова, что можно изменять
их вместимость без существенного изменения конструкции станка.
Автооператоры обеспечивают автоматическую смену инструмента
при обслуживании инструментальных магазинов.
На рисунке 4.7 показана шпиндельная бабка станка с дисковым
магазином М и автооператором А. В магазине предусмотрены по-
воротные гнезда ПГ, опрокидывающиеся в горизонтальное положе-
ние в позиции загрузки. В гнезда магазина может устанавливаться
не только одиночный инструмент, но и многошпиндельные головки.
Упор У головки предотвращает вращение ее корпуса при установке
в шпиндель станка. Автооператор А выполняет движения по циклу:
поворот на 90’против хода часовой стрелки — возвращение в исход-
ную позицию.
Рис. 4.7. Шпиндельная бабка с дисковым инструментальным
магазином и автооператором:
Ш — шпиндель: А — автооператор, М — дисковый инструментальный
магазин, И — инструмент. ПГ — поворотные гнезда: У — упор
Работа автооператора Ас цепным магазином М показана на рис. 4.8.
Здесь инструмент выводится не вдоль оси шпинделя Ш, как в преды-
4.2. Инструментальное обеспечение ГПС • 81
душем примере, а по дуге окружности. Захваты I и 8, находясь на не-
большом расстоянии от магазина М и шпинделя Ш, по команде «Сме-
на инструмента» при помощи гидроцилиндров 2 и 9 одновременно
подаются к инструментальным оправкам и защемляют их. Затем ука-
занные гидроцилиндры поворачиваются гидроцилиндром II вокруг
вертикальных осей 3 и 10. Для смены инструментов корпус 4 повора-
чивается на 180° шестерней 6 от реек гидроцилиндров 5 и 7. Рычаги
гндроцилиндров 2 и 9, поворачиваясь, вводят отработавший инстру-
мент в магазин, а сменивший его — в шпиндель. Длительность смены
инструмента не превышает 9 с.
Рис. 4.8. Работа автооператора А с цепным магазином М
Ш - шпиндель станка, И — инструмент, 1,8 — захваты, 2,5, 7, 9,
- гидроцилиндры, 3, 10 — вертикальные оси, 4 — корпус, 6 — шестерня
Устройства автоматической смены инструментов на станках хоро-
шо известны и освоены [15, 25, 27—29, 36—44,61—65 и др.].
Транспортно-накопительные системы инструментов в АСИО со-
стоят из буферных магазинов барабанного или цепного типов, уста-
навливаемых у каждого станка, и центрального накопителя для на-
ладок инструмента, обслуживаемого инструментальными роботами,
в функцию которых входит доставка отдельных наладок из централь-
ного накопителя к станкам и замена их в буферных магазинах. Автома-
82 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
тическая смена инструмента может осуществляться двумя способами’
одновременно всего магазина или отдельных инструментов в магазине
станка.
При первом способе можно заранее вне комплекса подготовить не-
обходимый инструмент и расположить его в заданной технологической
последовательности. Достоинство такого способа — простота контро-
ля качества инструмента и его стойкости. Время смены инструмента
минимальное, так как инструменты расположены в гнездах магазина
в заданной технологической последовательности.
К недостаткам данного способа относятся-
— конструктивная сложность, громоздкость и высокая стоимость
конструкции, увеличение производственной площади за счет склада
сменных инструментальных магазинов станков;
— ограниченная вместимость магазинов, потери времени на заме-
ну инструмента при обработке деталей малыми партиями и примене-
нии в автоматизированных комплексах, использующих одно приспо-
собление для обработки всех деталей;
— необходимость дополнительного инструмента, повторяющегося
при обработке разных деталей.
При смене отдельных инструментов в магазине станка эти недо-
статки отсутствуют, так как во время обработки одной детали в ма-
газин станка обычно подают инструмент для обработки следующей.
Однако поскольку контроль стойкости каждого инструмента и замена
изношенного осуществляется по командам ЭВМ. это усложняет ло-
гику программного обеспечения системы управления ГПС и состав-
ляющих производственных комплексов. Тем не менее второй способ
позволяет повысить производительность оборудования и не требует
дополнительных площадей.
Кодирование инструмента обеспечивает его идентификацию в це-
лях контроля местоположения и ресурса работы. Идентификацию
осуществляют путем кодирования гнезд, в которые устанавливаются
инструменты, или прикрепления к каждому инструменту идентифи-
кационной бирки. Последний способ более эффективен Каждому
инструменту в ГПС присваивается цифровой код. Для этого исполь-
зуются различные носители кода, ус|анавливаемые на оправках ин-
струментов: кодовые гребенки, наборы резьбовых штырей, специаль-
ные микросхемы. Считывание кода осуществляется бесконтактным
способом.
4.3. Система автоматизированного контроля • 83
4.3. Система автоматизированного контроля
Система автоматизированного контроля осуществляет профилакти-
ку брака и является важнейшим звеном в ГПС, поскольку именно она
в конечном счете определяет возможность безлюдного производствен-
ного процесса, обеспечивая гарантированное качество обработки де-
талей.
Основное назначение САК — профилактика или своевременное вме-
шательство в работу с целью вывода системы в номинальные режимы
эксплуатации. В ее задачи входит:
получение и предоставление информации о свойствах, техниче-
ском состоянии и пространственном расположении контроли-
руемых объектов, а также о состоянии технологической среды
и производственных условий;
сравнение фактических параметров обработки и инструмента
с заданными,
передача информации о рассогласовании производственного
процесса с программными моделями для принятия решений
на различных уровнях управления ГПС;
получение и представление информации об исполнении функ-
ций.
проверка условий производства (запыленности, температуры,
влажности и др.), в том числе обеспечения техники безопасно-
сти.
САК подразделяют на системы выносного контроля, когда кон-
трольные операции выполняются вне технологического оборудования,
и системы встроенного контроля, когда необходимые измерения и кон-
троль осуществляются непосредственно в ходе обработки деталей.
Системы выносного контроля реализуют измерительные машины
и роботы, устанавливаемые на постах контроля или в измерительных
лабораториях. Их недостатком является необходимость транспорти-
рования деталей между технологическим оборудованием, САК и скла-
дами готовой продукции. Однако выносные САК обеспечивают высо-
кую точность измерений, измеряя, например, геометрические параме-
тры деталей с точностью до долей микрометра.
Системы встроенного контроля устанавливают непосредственно
на технологическом оборудовании Большое распространение полу-
чили САК в станках с адаптивным программным управлением, слу-
84 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
жащие для автоматического измерения размеров обрабатываемых де-
талей и формирования данных для адаптивной коррекции программы
управления инструментом. Системы такого рода относятся к системам
активного контроля.
Сущность активного контроля заключается в компенсации тех-
нологических погрешностей в процессе обработки (сборки) деталей.
Встроенные САК часто используют как источники дополнительных
обратных связей для организации коррекции параметров законов про-
граммного и адаптивного управления станками.
Системы активного адаптивного контроля являются наиболее эф-
фективными, так как позволяют достичь предельной точности в изме-
няющихся производственных условиях за счет коррекции программ-
ного управления и самонастройки управляющих параметров. Поэтому
технология адаптивного контроля играет важную роль в ГПС и должна
проектироваться одновременно с гибкой технологией производства,
допускающей (время от времени) вмешательство человека-оператора
в производственные процессы контроля и проверки
Контроль состояния режущего инструмента осуществляют различ-
ными способами, основанными на использовании прямых и косвен-
ных способов измерения (табл. 4.1) |34].
Качественное состояние инструмента определяет гарантированный
срок годности (стойкости), при выработке которого инструмент не-
обходимо заменить дублером. Система ЧПУ (СЧПУ) станка ведет
счет времени, фактически отработанного инструментом. Аварийная
ситуация может возникнуть из-за поломки инструмента (особенно
при сверлении малых отверстий, нарезании резьбы метчиком и in.).
Все это требует дополнительных методов прямого или косвенного
контроля над состоянием инструмента.
Для обнаружения поломки инструмента используют специаль-
ный детектор, который помещается на столе станка. Режущая кром-
ка проверяемого инструмента по программе перемешается к месту
проверки. Если инструмент сломан, длина его будет меньше и он
не дойдет до точки проверки. Применяют и электрические детек-
торы типа конечного выключателя и пневматические детекторы.
Чтобы получить требуемую точность, станки оснащают автоматиче-
скими системами размерной настройки по результатам следующих из-
мерений: положения режущих кромок инструмента, детали в процессе
обработки или одновременно инструмента и детали. Для измерения
положения режущего инструмента применяют устройства щупово-
го типа, устанавливаемые на столе станка. Инструмент, помешенный
в шпинделе станка, подводится по программе к щупу датчика устрой-
4.3. Система автоматизированного контроля • 85
ства. Разность между фактическим положением вершины резца и за-
данным программой добавляется к запрограммированной коррекции.
Таблица 4.1
Способы контроля состояния режущего инструмента
Объект контроля Контролируемый параметр
Режущий инструмент Ширина ленточки износа
Расстояние от вершины режущего инструмента до постоянной
Вибрации
Остаточная радиоактивность**
Температура
Обраба- тываемая деталь Размеры*
Шероховатость обработанной поверхности
Температура
Стружка Форма
Направление схода
Температура
Радиоактивность**
Взаимо- действие режущего инструмен- та со струж- кой и обра- батываемой деталью Положение инструмента относительно обрабатываемой детали
Длительность цикла обработки
Силы резания
Крутящий момент, необходимый для вращения обрабатывае- мой детали или инструмента
Потребляемая мощность на резание
Вибрации механизмов и узлов станка
Звуковые колебания
ЭДС резания (постоянная и переменная составляющие)
Электрическое сопротивление зоны контакта инструмент — обрабатываемая деталь
* Контроль состояния режущего инструмента по диагностическим сигналам осуществляется после окончания резания В остальных случаях возможен контроль как в процессе, так и после окончания резания. * * Для реализации способов необходимо предварительное радиоактивное облуче- ние режущего инструмента или нанесение на режущий инструмент радиоактивного
Качество детали оценивается по точности ее обработки и шерохо-
ватости поверхности.
86 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Точность обработки по размерам и форме в большей мере определя-
ется качеством статистической размерной настройки станков с ЧПУ:
методом полной взаимозаменяемости звеньев системы станок — прис-
пособление — инструмент — деталь (СПИД); способом настройки ин-
струмента вне станка и на станке.
При реализации первого метода необходимо добиться, чтобы по-
грешности всех элементов системы СПИД в совокупности не превы-
шали заданный допуск на измеряемый размер, что реализуется техни-
чески трудно и со значительными материальными затратами.
Цель настройки инструмента вне станка — устранить первона-
чальную погрешность установки инструмента, что не может обеспе-
чить заданную точность, так как требуется дополнительная настройка
на станке по результатам пробного прохода.
Метод настройки инструмента на станке наиболее технологи-
чен и хорошо поддается автоматизации. Он обеспечивает измерение
и компенсацию первоначальной погрешности установки и износа рез-
ца без предварительной его настройки вне станка и выполнения проб-
ных проходов, следовательно, снимает принципиальные ограничения
по д иапазону корректируемых погрешностей.
В качестве универсального средства измерения износа инструмен-
та и качества обработки применяют тактильные датчики касания.
На рисунке 4.9 показан один из вариантов датчика касания. Осно-
вание 2 датчика касания закрепляется на неподвижном узле 1 станка.
В корпусе 5 на трех полусферах /^находится подпружиненная пласти-
на 3, имеющая шесть степеней свободы. В пластину вставлен щуп 9,
проходящий через электромагнит 6. В обмотке электромагнита соз-
дается переменное магнитное поле, что вызывает вибрации щупа 9.
В процессе измерения щуп 9 подводится, например, к обрабатывае-
мой детали. При касании щупом поверхности обрабатываемой детали
нарушаются его колебания, что регистрируется системой измерения,
состоящей из усилителя 8 и электронной системы 7, а координаты
по осям станка соответствуют измеряемому размеру. Точность изме-
рения составляет ±1 мкм. Через 50 мс после измерения датчик касания
готов к следующему измерению.
На рисунке 4.10 показана система измерения режущего инстру-
мента и размеров детали, обрабатываемой на токарном станке, с ис-
пользованием датчиков касания. При этом станок работает в режиме
координатно-измерительной маш ины.
На рисунке 4.11 показан один из вариантов лазерного измеритель-
ного устройства для контроля диаметра обрабатываемой детали. По-
грешность измерения составляет ± 0,01 мм.
4.3. Система автоматизированного контроля • 87
Рис. 4.9. Тактильный датчик касания.
I — подвижная часть станка; 2 — основание, 3 — пластина,
4 — пружина, 5— корпус, 6 — электромагнит, 7 — электронная
система, 8 — усилитель, 9 — шуп; 10 — шарнир, II — опора
Важным критерием для выбора метода измерения параметров дета-
лей является размер серии этих деталей. Если изготовляется большая
серия деталей с коротким временем цикла, то измерение непосред-
ственно на станке удлиняет время их обработки вследствие простоев
станка В этом случае предпочтительнее измерение вне ciaHKa. Если
изготовляются детали средних и малых партий широкой номенклату-
ры, а детали имеют длительные циклы обработки, то предпочтитель-
нее проводить измерения на станке
Шероховатость обработанной поверхности поддается активному
контролю на станках с ЧПУ. Сигнал записи шероховатости поверхно-
сти необходимо получать непосредственно за режущей кромкой ин-
струмента. Для этого используют контактные и бесконтактные методы
измерения.
Оптические датчики, использующие световоды, основаны на том,
что отражательная способность обработанной поверхности зависит
от ее шероховатости. Датчик состоит из зонда, источника света, фото-
диодов и электронной приставки. Гибкий зонд содержит ряд световодов.
Из них одна половина предназначена для передачи луча от источника
88 • ГЛАВА 4 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Рис. 4.10. Схема измерения размеров обрабатываемой
детали и режущего инструмента с использованием
тактильного датчика касания.
I — измерительная головка контроля повреждения режущего инструмента,
2 — резец. 3 — револьверная головка, 4— шаговый двигатель, 5— винтовая
шариковая пара, 6 — шина УЧ ПУ; 7 — ОЗУ; 8 — ТП, 9 — процессор,
10— ПЗУ, II— контроллер измерительных преобразователей,
12 — контроллер измерительного устройства, 13 — измерительная головка
для обрабатываемых деталей, 14— обрабатываемая деталь, 15 — зажимной
патрон станка,X], xj, yi, У2 — координаты датчика касания
Рис. 4.11. Лазерное измерительное устройство диаметра
обрабатываемой детали
I — контроль, 2,3 — измерительное устройство: 4—6,
12— шаговые двигатели, 7—лазер, 8—лазерный луч,
9, 11 — детектор, 10 — зеркало, 13 — измераемая обрабатываемая
деталь диаметром d, 14 — режущий инструмент, а — расстояние
от оси детали до точки отражения лазерного луча
4.3. Система автоматизированного контроля • 89
света к обработанной поверхности, другая воспринимает отраженный
луч и передает его к фотодиодам. Источник света — сфокусированная
лампочка напряжением 2,5 В, работающая для продления срока служ-
бы на напряжении 1,0—1,7 В. Сигнал фотодиодов, зависящий от ин-
тенсивности отраженного луча, поступает в электронную приставку, где
обрабатывается совокупность сигналов за несколько оборотов и выра-
батывается средний сигнал, зависящий от величины Ra обработанной
поверхности. Датчик реагирует на изменение в диапазоне 1...3 мкм
Другой метод активного контроля качества обработанной поверх-
ности основан на применении лазерного луча (рис 4.12). Существу-
ет зависимость между интенсивностью прямого отраженного луча
и шероховатостью поверхности. Для достижения требуемой точности
измерений следует принимать в расчет вид операции и коэффици-
ент поглощения обрабатываемого материала Зона измерения на за-
готовке очищается струей сжатого воздуха, и луч лазера направляется
под углом 85° к обработанной поверхности. С помощью этого метода
можно измерять расстояние до 1 м и площадку в несколько квадрат-
ных миллиметров.
Рис. 4.12. Схема лазерного устройства для измерения
шероховатости обработанной поверхности:
1 — эталонный детектор, 2 — лазер. 3 — прерыватель; 4 — измерительный
детектор, 5, 11 — усилители; 6,8 — фильтры: 7 — выпрямитель, 9 — блок
сравнения. 10 — измерительное устройство. 12 — контролируемая поверхность
Разработан также контактный датчик. При его использовании кон-
такт с заготовкой осуществляется с помощью ролика, установленного
на шариковых подшипниках.
Еще один датчик, разработанный для измерения шероховатости,
состоит из двойного микроскопа, позволяющего получить профиль
90 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
обработанной поверхности с помощью ряда фотодиодов Число дио-
дов, на которые попадает свет, является мерой шероховатости. Такое
устройство при вращении детали позволяет также определить эксцент-
риситет и отклонение диаметра детали. Датчик позволяет измерять
высоту микронеровностей в диапазоне 10—45 мкм, некруглость дета-
ли в диапазоне 0—50 мкм, отклонение диаметра от —100 до +100 мкм
с точностью +1 мкм.
Режимы обработки. Для управления механической обработкой ис-
пользуют тензометрические устройства, определяющие усилия в при-
водах рабочих органов. Контроль этих усилий позволяет определять
и состояние инструмента.
Другие технические решения по оценке состояния режущего ин-
струмента и качества обработки представлены в работах [15, 16, 34,
64-68,75—80]
Контроль состояния узлов и систем технологического оборудования
обеспечивает подсистема внутренней информации, установленная
на станках и получающая сигналы от датчиков температуры, скорости,
моментов и т.п.
Контроль условий производства, в том числе связанных с обеспече-
нием техники безопасности, рассмотрен в работах [27, 37,64[.
4.4. Накопительные загрузочные
и манипуляционные средства
Накопительные загрузочные устройства в ГПС применяют для ком-
плектации РТК и ГПМ в целях локально! о накопления и подачи заго-
товок и деталей в ориентированном положении на рабочую позицию
(непосредственно в рабочую зону станка или под захватное устройство
промышленного робота).
В РТК нашли применение самые разнообразные конструкции на-
копительных загрузочных устройств, которые могут быть разделены
на три основных класса: магазинные, бункерные и вибрационные
Конструкции накопительных загрузочных устройств широко пред-
ставлены в технической литературе [7, 37,44,62,64 и др.].
Манипулирование заготовками и деталями производят автоматиче-
ские перекладчики, роботы, автооператоры и манипуляторы различ-
ных типов, технические данные и примеры применения которых при-
ведены в работах [7, 8, 22—26,49—52, 59, 61 и др.|.
4.4. Накопительные загрузочные и манипуляционные средства • 91
Выбор способа манипулирования деталями, а часто и способа
их транспортирования зависит прежде всего от количества деталей
в партии и их массогабаритных параметров, количества станков в ГПС,
а также от времени обработки, приходящегося на одно закрепление
детали. Конструктивное решение системы манипуляции обусловлено
в основном типом манипулируемых объектов
Манипулирование деталями типа тел вращения (класс 40) обеспечи-
вают автооператоры |7,8] или роботы (22, 25], оснащаемые (при необ-
ходимости) быстросменными широкодиапазонными центрирующими
захватными устройствами (24]. В качестве объекта манипулирования
могут быть как многопредметные палеты (рис. 4.13), поступающие
из магазина, так и одиночные детали, устанавливаемые роботами не-
посредственно на станках.
Корпуса и детали сложных конфигураций с разнообразными фор-
мами и расположением базовых поверхностей обычно устанавливают
на палетах (рис. 4.14), и именно палеты являются предметами манипу-
лирования.
Рис. 4.13. Палеты для складирования деталей типа тел вращения
а — одиночные палеты для деталей, обрабатываемых
с закреплением в центрах, б — с закреплением в патроне,
в — выдвижные палеты, г — многоярусные палеты
Палеты могут быть универсальными (рис. 4.14, а) или специальны-
ми, спроектированными под конкретное изделие (рис. 4.14, 6). Стан-
дарт ISO 8526—1:1990 предусматривает целый ряд элементов для ба-
зирования и закрепления как самих палет, так и обрабатываемых де-
талей и направлен на еще большую универсализацию конструкции
палет. В зависимости от площади зеркала их рабочие поверхности мо-
гут иметь: резьбовые отверстия (рис. 4.14, в), радиальные Т-образные
92 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
пазы (рис 4.14, г), взаимно параллельные Т-образные пазы с шагом
63—160 мм (рис. 4.14, d), Т-образные пазы и шпонки, сдвоенные
Т-образные пазы, идущие в радиальном направлении, а также могут
быть гладкими.
Рис. 4.14. Палеты для корпусных деталей.
а — универсальная, б—специальная, в — зеркало палеты с резьбовыми
отверстиями, г — зеркало палеты с радиальными Т-образными
пазами, д — размерный ряд системы палет с параллельными
Т-образными пазами согласно ISO S526—1 1990
При выборе палет следует руководствоваться следующими крите-
риями:
возможностью установки предметов или непосредственно на па-
лете. или в размещенном на ней крепежном приспособлении;
4.4. Накопительные загрузочные и манипуляционные средства • 93
возможностью размещения на палете нескольких заготовок;
соответствием размерам и форме заготовок, соответствием раз-
мерам стола станка;
минимизацией общего количества используемых в ГПС палет,
что связано с количеством рабочих мест, временем обработки
изделий и временем работы в безлюдном режиме;
минимизацией стоимости палет вместе с закрепленными на них
приспособлениями.
К станочным палетам предъявлякчся высокие требования по точ-
ности позиционирования, жесткости, виброустойчивости, сопро-
тивлению действию сил резания; они не должны реагировать на воз-
действие СОЖ и образующейся в ходе обработки стружки Палеты
(см. рис. 4.14) имеют точность позиционирования 0,002 мм и обеспе-
чивают надежное закрепление деталей при обработке.
Палеты с заготовками размещают в магазинах-накопителях с уста-
новленными на них крепежными приспособлениями. Магазины могут
быть подвижными (рис. 4.15) и неподвижными (рис. 4.16). Независимо
от степени подвижности магазины бывают линейными и замкнутыми
(круглыми и овальными). Линейные неподвижные магазины исполь-
зуются как накопители (буферные); если же требуется большая вме-
стимость, то лучше применять замкнутые магазины. Типовым реше-
нием магазина ГПМ для обработки корпусов является стационарный
магазин с комплектом палет, поворачивающихся вокруг оси магазина,
и толкателем (см. рис. 4.15, а) либо линейный магазин, обслуживае-
мый тележкой с устройством для смены палет.
Манипулирование корпусными деталями осуществляется в основном
устройствами для смены палет, перемещающими предметы с транс-
портной подсистемы (тележки) в магазин-накопитель палет и затем
на рабочую позицию (стол станка). При взаимодействии с неподвиж-
ными магазинами-накопителями палет такие устройства могут быть
поворотными (см. рис. 4.16, а) или прямолинейного действия (см.
рис. 4.16, б). Они характеризуются простотой взаимодействия с мага-
зином палет и не требуют выполнения каких-либо функциональных
дополнительных движений. На тяжелых станках смена палет может
осуществляться с помощью цепных передач
Поворотные устройства используются в ГПС с пассивными
магазинами-накопителями. Устройство располагается в центре ма-
газина. причем позиция югрузки-выгрузки отсутствует. Устройства
для смены палет прямолинейного действия используют вместе с при-
водными круговыми или овальными магазинами-накопителями.
94 • ГЛАВА 4 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Для манипулирования палетами могут применяться также роботы.
При необходимости (например, на операциях сборки, сварки, окра-
ски окунанием и т.п.) ПР могут манипулировать непосредственно
корпусными или коробчатыми деталями без установки и закрепления
их на палетах.
Манипулирование деталями массой до 250 кг обеспечивают соответ-
ствующие модели промышленных роботов из числа представленных
в работах [22, 25, 61]. В зависимости от времени обработки и требова-
ний технологического процесса эти роботы применяют для односта-
ночного и многостаночного обслуживания. При обслуживании одним
роботом группы станков он выполняет и межстаночное транспорти-
рование деталей.
Для транспортирования и установки-снятия деталей массой 250—
500 кг и более, как правило, наиболее экономично применение це-
ховых подъемно-транспортных (в том числе и робототехнических)
средств. Такие детали большой массы обычно достаточно долго обра-
батывают на одном станке. Поэтому для их внутрицеховой доставки
со склада деталей и установки-снятия при обслуживании станков по-
мимо общецеховых подъемно-транспортных средств часто применя-
ют автоматические безрельсовые самоходные тележки-робокары [22,
251, на которых устанавливают палеты-спутники, несущие корпусные
детали Перегрузку спутника с корпусной деталью на станок и сня-
тие со станка после обработки осуществляют специальными автома-
4.4. Накопительные загрузочные и манипуляционные средства • 95
тическими перегружателями, автооператорами, переталкивателями
или используют манипуляторы с ручным управлением.
Манипуляторы с ручным управлением для погрузки-выгрузки пред-
метов производства применяют при большом разнообразии и малых
выпусках (единичном производстве) продукции [59].
Автооператоры для обслуживания станков применяют в условиях
массового и крупносерийного производства, когда переналадка огра-
ничивается сменой захватного устройства [7. 8].
Характеристики автооператоров для смены инструментов на тан-
ках приведены в подразделе 4.2.
Кодирование деталей и заготовок. Правильное перемещение дета-
лей и заготовок в ГПС обеспечивает в первую очередь их надежная
идентификация, т.е. считывание, переработка и передача информации
без перерывов в работе системы.
Оптическая система идентификации основана на использовании си-
стемы штриховых кодов. Цифры в двоичном штриховом коде записы-
ваются как комбинация темных штрихов (1) и светлых промежутков (0)
Принципы записи обычно нормализованы науровне предприятия либо
государства. Штриховые коды установлены также нормами ISO. Систе-
ма считывания и декодирования штрихового кода включает в себя: ска-
нирующую лазерную головку, формирующую качающийся узкий све-
товой пучок; этикетку с кодом, отражающим или поглощающим этот
световой пучок; оптикоэлектронный преобразователь, формирующий
аналоговый электрический сигнал; системный контроллер.
Этикетка с кодом размешается (наклеивается) на палете либо не-
посредственно на детали (в случае обработки без палет) и считывается
сканером. Для повышения помехозащищенности системы применя-
ются оптические фильтры. Системный контроллер выполняет функ-
ции дешифрации кода, корреляции с эталоном, обработки данных
и передачи информации. Информация пересылается в главный ком-
пьютер, который определяет дальнейший путь перемещения детали.
Электромагнитное кодирование применяют при использовании па-
лет и в случае складирования обрабатываемых деталей и заготовок
Носители информации имеют вид резьбовых втулок или прямоуголь-
ных вставок небольших размеров. Они снабжены элементами, обес-
печивающими запись и считывание информации с помощью специ-
альной головки (рис. 4.17). Объем записываемой информации может
колебаться в пределах 16—1024 бит. Считывающее устройство соеди-
нено с системой управления станка. Системы электромагнитного ко-
дирования информации обеспечивают ее надежную передачу, легкую
96 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
и быструю замену и использование различных принципов кодирова-
ния, легко приспосабливаются к разным системам управления и ком-
пьютерным устройствам.
Рис. 4.17. Схема устройства для электромагнитной записи
и считывания информации фирмы Balluff.
I — палета, 2 — носитель информации. 3 — головка для записи
и считывания, 4 — устройство контроля правильности считывания
сигналов, 5 — компьютер или система управления
4.5. Автоматизированные транспортно-
накопительные и складские системы
Автоматизированная транспортно-накопительная система (АТНС)
представляет собой единый комплекс, состоящий из автоматизиро-
ванного склада и транспортной системы, обеспечивающий накопле-
ние. хранение, распределение и транспортирование грузов между ра-
бочими местами на производстве.
Ввиду структурной сложности АТНС, а также в связи с возмож-
ностью автономного функционирования автоматизированные скла-
ды часто рассматривают отдельно или в составе автоматизированных
транспорто-складских систем, являющихся разновидностью АТНС.
АТНС могут быть разных уровней: межцеховыми; цеховыми; ло-
кальными (рис. 4.18) Транспортные связи охватывают грузопотоки:
межцеховые, между производственными участками, межоперацион-
ные и все элементы внутриоперационных перемещений, включая ори-
ентацию, установку заготовки, кассетирование и т.д. В соответствии
с потребностями формируют и межцеховые, цеховые и локальные на-
копители [15].
4.5. Автоматизированные транспортно-накопительные и складские системы • 97
Рис. 4.18. Разновидности транспортно-накопительных систем
Грузопотоки промышленного предприятия могут включать десятки
взаимно пересекающихся и разветвленных связей. Обрабатывающая
ячейка ГПС как элемент производства, например механической об-
работки или сборки, имеет грузопотоки, которые распределяются
по схеме, показанной на рис. 4.19 [15]. Эти грузопотоки во многом
определяют внутренние связи между основными составляющими эле-
ментами производственного процесса в РТК или ГПМ.
Рис. 4.19. Грузопотоки обрабатывающей гибкой
производственной ячейки ГПС
98 •ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Транспортирование деталей в АТНС осуществляется в палетах-
спутниках (ПС) и в других емкостях (поддонах, кассетах, таре с ори-
ентированным расположением деталей). Использование ПС хотя
и увеличивает стоимость АТНС, но упрощает автоматизацию смены
заготовок благодаря единству установочных баз ПС. Транспортиро-
вание деталей без ПС обычно применяют при ручной смене деталей
(на столе станка) или при обработке большого числа изделий одного
наименования.
Технические средства ГНС делятся на две группы, основное обору-
дование и вспомогательное.
Основное оборудование ТИС: склады и различные накопители; стел-
лажные и мостовые краны-штабелеры, транспортные, складские
и перегрузочные роботы; конвейеры, транспортные тележки; пере-
грузочные и ориентирующие устройства; транспортно-складская тара,
поддоны и палеты; технические средства автоматического управления
и контроля.
Вспомогательные средства ТИС: толкатели, сбрасыватели, адресо-
ватели, ориентаторы, подъемники, питатели и др.
Подробнее об устройстве и технических данных компонентов TH С
можно узнать в работах [1, 2, 10, 13, 15, 22, 25—30, 37—45, 49—54,
59-61,65—67, 70, 71, 75.77. 79 и др.[.
Компоновка АТНС и характер транспортных связей оказывают ре-
шающее воздействие на планировку ГПС, взаимное расположение
и технологическую компоновку оборудования, сокращение производ-
ственных площадей и капитальные затраты на строительно-монтажные
работы. Компоновку АТНС определяют конструкция и взаимное рас-
положение накопителей и характер транспортных потоков в ГПС.
Накопители АТНС выполняют функции буферных устройств, сгла-
живающих нарушение ритма работы технологического оборудования.
Они могут быть выполнены в виде площадок складирования, кладо-
вых, автоматических складов и пр. Функции накопителей могут вы-
полнять не только склады, но и собственно транспортные средства,
а также вспомогательные устройства, тара. Наибольшее распростране-
ние в АТНС получили автоматизированные стеллажные склады, об-
служиваемые роботами-штабелерами.
Транспортные потоки АТНС реализуются конвейерами и транс-
портными роботами. Транспортные потоки подразделяются на непре-
рывные и прерывные. Каждый из них может быть ответвленным, пря-
моточным возвратным или обладающим теми и другими признаками.
В реальной ситуации возможно комбинированное использование
4.5. Автоматизированные транспортно-накопительные и складские системы • 99
непрерывного и периодического перемещений при условии разрыва
транспортных средств буферными накопителями (при создании стра-
ховых и технологических заделов, для обеспечения сроков вылежива-
ния, контрольных операций).
Конвейерный транспорт. Различают две основные компоновки
конвейерной АТНС: линейную и замкнутую (рис. 4.20). Выбор ком-
поновки определяется технологическим маршрутом деталей. Помимо
главных движений в раде случаев предусматривают дополнительные
пути. Доставку грузов к транспортным линиям осуществляют обще-
цеховые транспортные средства или кран-штабелер, обслуживающий
автоматический склад или складскую площадку. Накопление деталей
в АТНС может быть централизованным (на складе) и децентрализо-
ванным (на отдельных рабочих позициях). В качестве накопителей мо-
гут использоваться и конвейеры, где организуются буферные заделы.
Рис. 4.20. Компоновки АТНС с линейными (с, б)
и замкнутыми (в—и) конвейерами.
/ — автоматизированный склад-штабелер, 2 — робот-трансманипулятор,
обслуживающий склад и непосредственно основное технологическое
оборудование или позиции загрузки и выгрузки замкнутых конвейерных систем;
3 — конвейерные линии, 4 — РТК, 5 — перекладчик; 6 — поворотный стол
Линейная компоновка предусматривает линейное возвратно-посту-
пательное (рис. 4.20, а) или прямоточное (рис. 4.20, б) движение транс-
портного средства при обслуживании основного технологического
оборудования: заготовки, инструмент и оснастка подаются к рабочим
местам не по замкнутой траектории, а по незамкнутым конвейерным
линиям.
100 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
На рисунке 4.20, а технологическое оборудование располагается
вдоль стационарных транспортных линий. Доставку грузов к транс-
портным линиям обеспечивает кран-штабелер автоматического скла-
да 2. Данная схема имеет следующие недостатки:
— недостаточная гибкость транспортной системы не обеспечивает
изменения транспортных потоков в любой последовательности, по-
скольку предусматривается жесткая привязка оборудования к транс-
портной линии;
— остановка какой-либо транспортной линии или ее части вызы-
вает остановку технологического оборудования;
— транспортные линии занимают большую производственную
площадь.
Схема на рис. 4.20, б прямоточная и характерна для ГАЛ.
Замкнутая компоновка АТНС предусматривает непрерывное посту-
пательное перемещение грузов вдоль рабочих мест, при этом возмож-
но несколько вариантов исполнения:
— с центральным накопителем и циркулирующей системой пода-
чи грузов с помощью конвейера (рис 4.20, в, г, d).
— ответвлениями транспортной линии наружу (рис. 4.20, е);
— ответвлениями транспортной линии внутрь (рис. 4.20, ж);
— перемычками (рис 4.20, з) и без ответвлений (рис. 4.20, и).
Роботизированный транспорт применяют обычно в сочетании
со стеллажными автоматическими складами. По этому принципу по-
строены схемы, показанные на рис. 4.21 и 4.22, где планирование по-
рядка обработки деталей на станках обеспечивает либо система управ-
ления автоматическим складом (рис. 4.21, а), либо система управления
роботом (рис. 4.21, б и рис. 4.22), либо система управления складом
и роботом (рис. 4.21, в), причем СП У складом относится к верхнему
уровню управления.
АТСН на рис. 4.21, а работает по принципу станок-склад: заготов-
ки хранятся в центральном складе 2 и распределяются по станкам 5
роботом-штабелером 6. Загрузка-разгрузка станков осуществляется
через приводные рольганги 3 по одной из следующих схем:
— на приемные столы 4с последующей перегрузкой на координат-
ные столы ОЦ или ГПМ;
— на тактовые столы 30, откуда заготовки загружают в станки
рабочие-операгоры 9 или промышленные роботы 8;
— комбинированный способ загрузки, сочетающий перечислен-
ные схемы.
4.5. Автоматизированные транспортно-накопительные и складские системы • 101
Рис. 4.21. АТНС с автоматическими складами стеллажного типа, работающие по схемам*
с — склад — станок, б—склад — робот — группа станков, в—склад—два
робота—две группы станков, /, 7— загрузочная и разгрузочная позиции
автоматического склада 2,3— приводной рольганг; 4— приемный стол—
перегружатель палет, 5—технологическое оборудование, 6 — робот—
штабелер автоматического склада, 8—робот для установки-снятия деталей
и смены инструментов на станке; 9—рабочий-оператор; 10—тактовый
стол, 11 — монорельсовый робот для группового обслуживания станков
АТСН на рисунке 4.21. б работает по схеме «склад — робот — группа
станков». Распределение загоювок по станкам осуществляет робот //,
обеспечивающий их групповое обслуживание
Автоматический склад с роботом-штабелером на рис. 4.19, в обслу-
живает два гибких автоматизированных участка по схеме «склад — два
робота — две группы станков», причем участки могут работать авто-
102 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
номно либо быть технологически взаимосвязаны, и одни и те же заго-
товки подвергаются обработке на станках двух 1АУ. Передачу деталей
с участка на участок осуществляет робот-штабелер.
К недостаткам схем на рис. 4.21 следует отнести сокращение числа
станков, обслуживаемых одним складом-штабелером, неудобство раз-
мещения вспомогательных помещений для переработки грузов и огра-
ниченные возможности расширения ГПС.
Рис. 4.22. АТСН с портальным роботом, обслуживающим группу станков
/ — подкрановые пути, 2— мостовой робот, 3,8— загрузочные
и разгрузочные позиции автоматического склада, 4,5— участки подготовки
производства, 6 — приводные рольганги выдачи грузов, 7— робот-
штабелер, 9 — позиции приема-установки заготовок и деталей при работе
мостового робота со складом, 10, 11,12 — технологическое оборудование
Схема АТСН (рис. 4.22), обычно применяемая при единичном
и мелкосерийном производстве крупногабаритных изделий, предусма-
тривает транспортную связь склада с технологическим оборудованием
с помощью автоматического мостового крана-штабелера или трехко-
ординатного робота, установленного на кране-балке. Данная схема
имеет преимущества (по сравнению с показанной на рис. 4.19): транс-
портная система не занимает производственную площадь, полностью
используются возможности склада и штабелера, обеспечена высокая
гибкость системы. Недостатками данной схемы являются:
— дополнительные требования к прочности конструкции здания;
4.5. Автоматизированные транспортно-накопительные и складские системы «103
— трудности обслуживания подвесного транспорта;
— сложность в обеспечении требований техники безопасности;
— возможность обслуживания технологического оборудования,
расположенного только на площади, ограниченной подкрановыми
путями;
— необходимость резервного транспортного устройства для пре-
дотвращения простоев всего парка оборудования при профилактиче-
ском ремонте или аварийных остановках.
На рисунке 4.23 показан фрагмент компоновки ГПС механосбо-
рочного производства электродвигателей, состоящий из шести стан-
ков с ЧПУ, обслуживаемых робокарами. Транспортная система пред-
ставляет собой наиболее оптимальный вариант организации гибкого
транспорта в сочетании с гибким накопителем — автоматическим
стеллажным складом с роботом-штабелером. Функции транспор-
тирования грузов здесь выполняют безрельсовые автоматические
тележки-робокары, управляемые ЭВМ и перемещающиеся вдоль
проложенного под полом индуктивного кабеля или нарисованной
на полу белой полосы. Применение такого вида транспорта позво-
ляет использовать имеющиеся проходы между технологическим обо-
рудованием, обеспечивает высокую степень гибкости; каких-либо
дополнительных требований к конструкции здания не предъявляет-
ся. Возможна организация транспортных связей между смежными
участками и цехами.
Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) пред-
ставляет собой совокупность взаимосвязанных автоматизированных
транспортных и складских устройств для укладки, хранения, времен-
ного накопления, распределения, разгрузки и доставки предметов тру-
да и технологической оснастки к рабочим местам, в том числе к ГПМ,
РТК или другому технологическому оборудованию в ГПС. АТСС,
являясь одной из основных подсистем АТНС, в значительной мере
определяет компоновку, архитектуру, функциональные возможности
и стоимость всей гибкой производственной системы, а также надеж-
ность ее работы Поэтому АТСС выполняют и буферные функции:
их используют для сглаживания прерывистости и временной неравно-
мерности производственных процессов.
Основная функция АТСС — осуществление грузопотоков с помощью
адресно-накопительной системы со свободным ритмом, обеспечива-
ющей независимую совмещенную по времени работу на всех рабочих
местах производственного участка.
Ряс. 4.23. Фрагмент компоновки участка ГПС механообработки и сборки.
1 — многоцелевой станок; 2 — приемный стол; 3 — конвейер; 4 — робот-штабелер; 5 —
автоматизированный склад, 6 — участок сборки, 7 — сборочный робот, 8 — участок контроля,
9 — поворотный стол; 10— робокар; И — загрузочное устройство для палет
4.6. Удаление стружки и подача СОЖ «105
Автоматизированные склады. Их основными компонентами явля-
ются: тарные стеллажи-накопители; подъемно-транспортные средства
для обслуживания стеллажей (краны-штабелеры, трансманипулято-
ры); средства упорядоченного расположения грузовых единиц (тара,
поддоны, спутники); устройства приема-выдачи; система управления.
Классификация автоматизированных складов ГПС по типам обору-
дования приведена на рис. 4.24. За основные признаки классифика-
ции приняты наличие стеллажных конструкций, типы и конструкция
стеллажей и штабелирующих машин. Возможна классификация скла-
дов и по другим признакам: объему и размерам складов, выполняемым
функциям, уровню и техническим средствам автоматизации и пр.
Схемы основных типов стеллажных складов предс1авлены на
рис. 4.25. В автоматическом производстве чаще всего применяют схе-
мы с консольными кранами-штабелерами (рис. 4.25, а}, поскольку
они занимают мало места, имеют высокую производительность и лег-
ко поддаются роботизации. Недостаток таких складов в сравнительно
небольшой грузовместимости одной секции, особенно при неболь-
шой высоте помещения. Этот недостаток компенсируют установкой
«зеркальных» секций стеллажей и увеличением их протяженности,
что не всегда приемлемо из-за планировки цеха и увеличивает пробег
крана-штабелера.
При единичном и мелкосерийном производстве применя-
ют склады с автоматическими мостовыми кранами-штабелерами
(рис. 4.25, б).
Склады с гравитационными стеллажами (рис. 4.25, в) исполь-
зуют, когда при незначительной номенклатуре грузов требуются
сравнительно большие запасы материалов, полуфабрикатов и пр.
Их целесообразно применять при малых грузопотоках, небольших
сроках и запасах хранения грузов, малых размерах партий деталей
и изделий.
4.6. Удаление стружки и подача СОЖ
Стружку из рабочей зоны удаляют следующими способами: меха-
ническим, с помощью транспортеров, скребков, щеток; гравитацион-
ным, при котором стружка падает на наклонные поверхности приспо-
соблений и станков и затем сваливается на транспортер под станками;
смывом струей эмульсии; выдуванием сжатым воздухом или отсасыва-
нием; удалением электромагнитом; комбинированными способами
с клеточными
стеллажами
с неподвижным
складированием
с подвижным
складированием
со стеллажными
кранами-штабелерам и
с мостовыми
кранами -штабелерам и
| стеллажные
с приводными
стеллажами
Автоматизированные склады ГПС
с блочными
стеллажами
с элеваторными
стеллажам и
с передвижными
стеллажами
с гравитационными
стел лажами
конвейерные |
| вертикальные j | горизонтальные
элеваторные
цепные
карусельные
специальные
подвесные
карусельные
тележечные
роликовые
специальные
Рис. 4.24. Классификация автоматизированных складских подсистем ГПС по типам оборудования
4.6. Удаление стружки и подача СОЖ «107
Рис. 4.25. Схемы основных типов стеллажных складов.
а — с автоматическим стеллажным краном-штабелером, б— с автоматическим
мостовым краном-штабелером, е — с гравитационными стеллажами, 1 — кран-
штабелер, 2— стеллаж, 3 — накопители, 4 — мостовой кран-штабелер;
X, Н и L — соответственно ширина, высота и длина склада, В — ширина
стеллажа; В,|р — ширина прохода для крана-штабелера, h — высота накопителя;
а — зазор между грузом и стеллажом; п — число стеллажей по высоте склада
При обработке деталей из чугуна (без охлаждения) стружку и гра-
фитовую пыль отсасывают с помощью гидроциклонов. При обработке
отверстий стружку из них выдувают сжатым воздухом или вытряхива-
ют на специальных поворотных устройствах.
При обработке стальных деталей применяют резцы со стружко-
ломами, которые дробят сливную стружку и тем самым улучшают
условия для ее отвода. Базирующие элементы деталей и ПС очищают
от мелкой стружки путем ее смывания СОЖ или выдувания сжатым
воздухом. Во многих ГПС предусмотрены моечные машины, в кото-
рых детали и ПС полностью очищаются от стружки. Для облегчения
удаления стружки из зоны резания и дальнейшего ее транспортиро-
вания необходимо, чтобы длина стружки была не более 200 мм, а диа-
метр ее спирального витка составлял не более 25—30 мм.
108 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Для обособленных участков и автоматических линий, располо-
женных на площади 300—500 м2, с выходом стружки в количестве
до 300 кг/ч целесообразно устанавливать линейные конвейеры вдоль
технологических линий, а в конце линии — сборные емкости.
На участках площадью 2000—3000 м2 с выходом стружки 300—
600 кг/ч нужно применять отдельные транспортные системы со спе-
циальной тарой, установленной в конце системы; заполненную струж-
кой тару целесообразно вывозить из цеха безрельсовым транспортом.
Комплексную систему транспортирования стружки и передачи ее
в отделение стружкопереработки рекомендуется применять на площа-
дях более 3000 м2 с выходом стружки более 600 кг/ч. Транспортные си-
стемы целесообразно располагать так. линейные конвейеры — в кана-
лах, магистральные — в тоннелях. Для удаления стружки от отдельных
станков и ГПС используют ленточные, скребковые и винтовые (шне-
ковые) конвейеры (рис. 4.26).
Рис. 4.26. Транспортеры для удаления стружки из рабочей зоны.
а — ленточный, б — скребковый; в — шнековый с одним и двумя шнеками
Скребковый цепной конвейер (рис. 4.27) имеет желоб 6 (смонтиро-
ванный в бетонном канале 7), к боковым стенкам которого приваре-
ны верхние 8 и нижние 9 направляющие уголки. На уголках смонти-
рованы (на осях II) ролики 10 пластинчатой цепи 2. Цепь натянута
на звездочки 3 и 5. Звездочка 5 приводится во вращение (через ре-
дуктор) от электродвигателя. На цепи жестко укреплены скребки 12.
4.6. Удаление стружки и подача СОЖ «109
При движении цепи нижние скребки перемещают поступающую
от станков 4 стружку по желобу 6, который сверху закрыт крышками /
Рнс. 4.27. Скребковый конвейер для отвода стружки
1 — крышка, 2— пластинчатая цепь, 3 — ведомая звездочка,
4— станок; 5— ведущая звездочка, 6 — желоб, 7— бетонный
канал, 8,9— верхние и нижние направляющие уголки;
10— ролики. II — оси, 12 — пластинчатые скребки
Система удаления стружка, состоящая из различных конвейеров,
показана на рис. 4.28. Стружка 3 с помощью встроенных ленточных
конвейеров 8 удаляется со станков 9 на двухвинтовые конвейеры 7 и 7
и далее (посредством двухвинтового конвейера 4) передается в сбор-
ник 6. Из него стружка (с помощью скребкового конвейера 2 с при-
водом 5) периодически выгружается в автомашину.
Централизованная система отвода СОЖ и стружки, используемая
в ГПС, состоящих из токарных станков, показана на рис. 4.29. Поток
СОЖ смывает стружку, образующуюся при обработке детали на стан-
ках 2, и направляет ее (вместе с жидкостью) в центральный канал 7.
В канале помещен скребковый конвейер 4, перемещающий стружку
на конвейер 5. Наклонный участок конвейера 4 обеспечивает отделе-
ние стружки от СОЖ. Под конвейером 4 установлен металлический
лист с отверстиями, через которые жидкость стекает в канал, соеди-
ненный с баком-отстойником 3, откуда очищенная СОЖ перекачива-
ется в систему для повторного использования.
Подачу СОЖ к станкам осуществляют от индивидуальных или
от централизованных циркуляционных установок. Каждая уста-
новка состоит из бака (с устройством для очистки СОЖ), насоса
110 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
и трубопроводов. Индивидуальные баки охлаждения размещают
в станине станка или рядом с ним. Преимущества централизован-
ных циркуляционных систем: улучшается очистка и стабилизирует-
ся температура СОЖ, в результате чего повышается качество обра-
ботки; улучшаются условия обслуживания и гигиена производства;
сокращается производственная площадь; создаются предпосылки
для механизации приготовления СОЖ, удаления из нее примесей
(стружки, шлама и др.).
Рис. 4.28. Система конвейеров для удаления стружки
1,4, 7— двухвинтовые конвейеры, 2 — скребковый конвейер,
3 — стружка, 5— привод ленточного конвейера, 6 — сборник
стружки, 8 — ленточные конвейеры, встроенные в станки 9
Рис. 4.29. Централизованная система отвода СОЖ и стружки.
I — канал стружки и отработанной СОЖ, 2 — станки, 3 — бак-
отстойник, 4 — скребковый конвейер, 5 — отводящий конвейер
Система централизованной подачи СОЖ (рис 4.30) состоит
из бака-отстойника 7, откуда жидкость подается (насосом У) по на-
порному трубопроводу 2 к станкам 3. Отработанная жидкость само-
теком сливается в колодцы-отстойники 4 и по сливному трубопроводу 5
попадает в бак-отстойник. Утечку и испарения СОЖ в системе ком-
пенсируют перед началом рабочей смены из дополнительного бака 6,
в котором приготовляется СОЖ
АЛ. Управление в ГПС • 111
Рис. 4.30. Схема централизованной подачи СОЖ.
I — насос;, 2 — напорный трубопровод, 3 — металлорежущие
станки, 4 — колодцы-отстойники, 5— сливной трубопровод.
6 — дополнительный бак; 7— бак-отстойник
4.7. Управление в ГПС
Системы программного управления (СПУ) технологическим оборудо-
ванием обеспечивают быструю переналаживаемость и требуемую уни-
версальность. СПУ характеризуются несколькими этапами развития,
определившими особенности применяемого оборудования. Их можно
подразделять на два основных класса: цикловые и числовые.
Цикловое программное управление (ЦПУ) характеризуется полным
или частичным программированием цикла и режима работы станка
либо робота. Перемещение исполнительных элементов регулируется
расстановкой передвижных упоров
ЦПУ является переходной от системы управления с помощью упо-
ров к системам числового программного управления.
Станки с ЦПУ отличаются простой системой управления, не тре-
буют высококвалифицированного обслуживающего персонала, обла-
дают большей производительностью, чем универсальные станки. Од-
нако они имеют меньшие технологические возможности, чем станки
с ЧПУ. Для их переналадки на новый вид деталей затрачивается боль-
шее время, чем при числовом управлении. Это время складывается
из времени задания новой программы и времени размерной настройки
кулачков, путевых переключателей. Поэтому их разумно использовать
при обработке простых деталей с длительностью обработки партии
не менее смены.
112 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Роботы с ЦПУ используют для автоматизации простых операций
типа «взять—перенести—положить» при работе по жесткой про-
грамме.
Числовое программное управление — управление перемещением
исполнительных механизмов и рабочих органов по управляющей
программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Различают
позиционное и контурное ЧПУ. При позиционном управлении пере-
мещение рабочих органов происходит в заданные точки, причем тра-
ектория перемещения не задается; при контурном управлении пере-
мещение рабочих органов происходит по заданной траектории и с за-
данной скоростью для получения необходимого контура обработки
или заданной траектории перемещения.
Адаптивное ЧПУ (адаптивное управление) обеспечивает автомати-
ческое приспосабливание процесса работы оборудования к изменя-
ющимся внешним условиям по определенным критериям; позволяет
станкам и роботам работать в недетерминированных условиях произ-
водства.
Термины и опреде гения основных понятии в области числового
программного управления металлообрабатывающим оборудовани-
ем устанавливает ГОСТ 20523—80, для промышленных роботов —
ГОСТ 27697—88.
Типы систем ЧПУстанками различаются по степени совершенства
и функциональным возможностям.
Системы ЧПУ типа NC (Numerical Control) предусматривали ис-
пользование жестко заданных схем управления обработкой, например
задание программы с помощью штекеров или переключателей, хране-
ние программ на внешних носителях (магнитных лентах, перфори-
рованных бумажных лентах). Каких-либо устройств оперативного
хранения данных, управляющих микропроцессоров не предусма-
тривалось. Их называют системами с жесткой структурой, посколь-
ку применяют для автономного управления станком по «жесткой
логике».
Системы ЧПУ типа CNC (Computer Numerical Control) основаны
на микропроцессоре с оперативной памятью — операционной си-
стемой; приводы управляются собственными микроконтроллерами.
Они являются системами с жестко программируемыми алгоритмами.
Их используют как системы автономного управления отдельными
станками1.
1 Редко — РТК (в крупносерийном и массовом производстве)
АЛ. Управленцев ГПС «113
Системы ЧПУтипа ННС {Hand НС) — разновидность систем ЧПУ
с ручным заданием программы с пульта устройства (на клавишах, пе-
реключателях и т.п.)
Системы ЧПУтипа SHC \Speiher НС) или MNC {Memory НС) —
разновидность систем ЧПУ, имеющая память для хранения всей
управляющей программы.
Основной частью системы числового программного управления
является устройство ЧПУ. относящееся к тому же типу, что и система
Устройство ЧПУ типа NC и HNC имеют постоянную структу-
ру, а устройство ЧПУ типа SNC и CNC — переменную. Устройства
ЧПУ типа SNC и CNC являются более совершенными. Они строятся
на основе микроЭВМ (типа CNC) или микропроцессоров. Их основ-
ные алгоритмы работы задаются программно и могут изменяться
для различных применений. В них можно формировать нестандарт-
ные циклы обработки, что существенно упрощает подготовку и редак-
тирование программы.
Системы ЧПУ типа DHC {Direct НС) предназначены для прямого
управления группой различных станков и другого вспомогательного
оборудования, а также функциональными системами производства
от единой ЭВМ, имеющей общую память, осуществляющей хранение,
редактирование программ и распределение их по запросам от устрой-
ства управления станком (у станков могут быть установлены устрой-
ства типа NC, SNC. CNC).
При объединении нескольких станков с ЧПУ в отдельную группу
(в том числе в ГПС) их управление осуществляют через DNC. Группо-
вое ЧПУ от ЭВМ (DNC) применяют в ГАЛ, ГАУ, ГАЦ и ГАЗ.
Программа для оборудования с ЧПУ может быть загружена с внеш-
них носителей, например дискет, с обычных или специализированных
флеш-накопителей. Помимо этого, современное оборудование под-
ключается к заводским сетям связи.
Автоматизированная система централизованного управления гибким
производством от ЭВМ создает условия для нормального функциони-
рования ГПС согласно основным критериям управления: обеспечению
повышения производительности труда, улучшения качества и сни-
жения себестоимости продукции, экономии материальных ресурсов.
В ней можно выделить несколько более простых систем. Одна из них
предназначена для группового управления станками с ЧПУ (DNC),
другая — для управления АТСС. Верхний уровень обеспечивает коор-
динацию управления ГПС. Такая организация системы использует-
ся, например, для управления автоматизированными участками типа
АС В-20, АСК-10 и др.
114 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
Основу процесса управления составляет переработка информа-
ции, которая выполняется по следующей схеме: сбор, преобразование
и накопление информации => выработка или принятие управляющих
решений => преобразование принятых решений в управляющие воз-
действия на объект управления. В данной схеме выделяются три ком-
понента: система управления (СУ); объект управления; окружающая
среда. При этом СУ непосредственно не воздействует на окружающую
среду, но (при адаптивном управлении) может учитывать ее состояние
при воздействии на объект управления.
Важнейшей частью этой системы является управляющий вычис-
лительный комплекс (УВК), обеспечивающий автоматизацию управ-
ления.
Системы управления ГПС подразделяются на неавтоматизирован-
ные, автоматизированные и автоматические.
Структура СУ ГПС относится к многоуровневой, иерархической.
В настоящее время наибольшее применение находят двухуровневые
автоматизированные системы управления ГПС на базе ЭВМ
Верхний уровень АСУ. построенный на основе вычислительных ком-
плексов, обеспечивает выполнение следующих функций: подготовку,
контроль, редактирование и хранение управляющих программ (УП),
формирование сопроводительных технологических документов, карт
наладок и т.д.; оперативно-календарное планирование; учет хода про-
изводства (состояние оборудования, сведения об инструменте, заго-
товках и т.д.); оперативное управление станками с ЧПУ.
Нижний уровень системы АСУ обеспечивает: непосредственное
управление станками с ЧПУ и другим технологическим оборудовани-
ем; управление АТНС; связь отделений ГПС с ЭВМ и диспетчером.
При необходимости возможна организация многоуровневой АСУ
в условиях гибкого производства на предприятии (АСУП), например:
1) нижний уровень решает вопросы локального управления техно-
логическим оборудованием (станками, РТК и ГПМ);
2) средний уровень реализует групповое управление в ГПЯ (ГАП,
ГАУ), АТНС, обеспечивает диспетчирование работы технологических
подразделений, связь отделений ГПС с ЭВМ и диспетчером;
3) верхний уровень по своим функциям совпадает с изложенным
выше (подготовка и хранение управляющих программ, формирование
технологическихдокументов, оперативно-календарное планирование,
учет хода производства, оперативное управление станками с ЧПУ);
4) высший (директивный) уровень (директор, его заместители) обе-
спечивает принцип единоначалия в рамках всего производственного
АЛ. Управление в ГПС «115
предприятия, директивное руководство различными службами, несет
полную ответственность за выполнение плана и плановых показате-
лей; его решения могут изменять сроки оперативного планирования,
перераспределять производственные задания между подразделения-
ми, определять плановые задания, перераспределять ресурсы, фонды,
средства и тл.
Организация управления. Чем сложнее ГПС, тем больше возмож-
ных уровней управления, но на каждом уровне управление систе-
мой осушествляется совместно человеком-оператором и ЭВМ. Опе-
ратор находится за пультом управляющей ЭВМ и может оказывать
воздействие на различные функции системы. Именно этот способ
организации управления должен применяться как в современных,
так и в перспективных разработках ГПС, поскольку обеспечива-
ет необходимый уровень надежности Человек играет роль резерв-
ной компоненты и при необходимости должен иметь возможность
взять управление на себя, в связи с тем что способен более гибко,
чем ЭВМ, реагировать на изменения обстановки. Важно, чтобы роль
человека в управлении ГПС была сбалансированной: функции опе-
ратора и ЭВМ должны быть разделены, но для повышения надеж-
ности должны перекрываться. Оператор должен иметь возможность
в любой момент вмешаться в управление производственным про-
цессом и скорректировать его.
Вариант логической структуры ГПС показан на рис. 4.31. Блок
«Человекомашинное управление» в составе бригады операторов-на-
ладчиков под управлением сменного инженера ГПС способен влиять
на блоки управления технологическим оборудованием и комплекс
гибкой подготовки производства. На диспетчерском пункте, оборудо-
ванном дисплеем и устройством печати, сменный инженер, получив
предварительное сменное задание, прорабатывает его с учетом ре-
альных возможностей ГПС (состояния оборудования, наличия запа-
сов и т.п.) и корректирует (при необходимости) графики работы обо-
рудования. Также при необходимости вводятся коррективы в работу
АСТПП. Бригада наладчиков вступает в работу по указаниям сменно-
го инженера.
Функциональные системы АСУ ГПС, решающие определенные
задачи, представлены на рис. 4.321. В условиях гибкого интегриро-
ванного производства АСУП в общем случае состоит из следующих
систем: АСНИ, САПР, АСТПП, САК и автоматизированной систе-
1 См также списание структуры ГПС в подразделе 2 2
116 • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГПС
мы управления техническими средствами, включая обрабатываю-
щее и манипулирующее оборудование, АТНС, средства автомати-
ческого распознавания предметов труда, удаления отходов и т.д.
Среди перечисленных систем полезно выделить функциональные
подсистемы.
Подсистема оперативного управления координирует работу обо-
рудования и обслуживающего персонала; осуществляет групповое
управление основным технологическим оборудованием (станками.
ГПМ) и управление АТНС.
Подсистема планирования реализует месячное, оперативное (2—
5 суток) и сменно-суточное планирование; формирует и корректирует
соответствующие плановые документы.
Подсистема технологической подготовки производства осущест-
вляет проектирование технологических процессов: разработку и кор-
ректировку УП и сопроводительной технологической документации:
нормирование.
Подсистема учета обобщает сведения о ходе производства, работе
оборудования, наличии на производстве необходимых средств.
Подсистема контроля и диагностирования контролирует работу
оборудования и средств обеспечения: выполняет диагностирование
технического состояния ГПС.
АСУ ГПС содержит средства технического, программного, инфор-
мационного и организационного обеспечения.
Совокупность компонентов технического обеспечения образует ком -
плекс технических средств (КТС), состоящих из устройств вычисли-
тельной техники, устройств организационной техники и средств пере-
дачи данных.
Компонентами программного обеспечения являются документы
с текстами программ; программы на машинных носителях; эксплуа-
тационные документы.
Совокупность компонентов информационного обеспечения образует
информационную базу (базу данных), включающую в себя докумен-
ты, содержащие описание проектных процедур, решений, комплекту-
ющих изделий, материалов и т.п.; файлы и блоки данных на магнит-
ных носителях.
Компонентами организационного обеспечения являются методиче-
ские и руководящие материалы; положения, инструкции, приказы;
штатные расписания и квалификационные требования и т.п.
Проектирование производства
| Управление производством |
Планирование нагрузки по производительности,
номенклатуре деталей и партиям
Обработка данных
об эксплуатации
.______________________1_______________________
1 Планы заданий и программы работы оборудования
Управление планами и выполнение работ,
контроль за работой оборудования
Обработка данных ।
о неисправностях
Управление АТСС Управление робокарами Управление станками Управление мани пуляциопны ми роботами Человеко- машинное управление
Заготовки,
материалы,
комплектующие'
Склад- автомат Робокары II С™ Манипуляционные ПР Комплекс гибкой подготовки производства
Автоматическая обработка деталей
Рнс. 4.31. Логическая структура ГПС
Сборка,
контроль,
испытание,
ек па ди ре-
продукции
Рис. 4.32. Структура функциональных систем ГПС
ГЛАВА
ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
ПРОИЗВОДСТВАХ
5.1. Литейное производство
Гибкая автоматизация в литейном производстве связана с многоопе-
рационными процессами:
— изготовления моделей, стержней, приготовления стержневых и фор-
мовочных смесей, формовки и сборки форм, заливки форм металлом;
— отвода образующихся газов, охлаждения и выбивки форм, об-
резки литников, заусенцев, зачистки и сортировки отливок;
— транспортирования предметов труда, организации контроля
на всех стадиях производственного процесса и др.
При этом проблемы автоматизации усугубляются усложнением
форм заготовок и требованиями повышения их качества и точности.
Качество отливок сильно зависит от стабилизации свойств исходных
мат ериалов, соответствия требованиям технологического процесса из-
готовления отливок и предрешает многие проблемы ГПС механообра-
ботки, а сложность отливок снимает некоторые проблемы ГПС сбор-
ки, так как отливки сложной конфигурации сокращают количество
деталей на сборке.
Приготовление смесей и формовка. Гибкость смесеприготовительно-
го оборудования зависит от решения проблем дозировки компонентов
смесей, последовательности их приготовления, температуры, влажно-
сти и тд. Другого рода проблемы встают при создании формовочных
машин, в которых выполняются также разные операции изготовления
форм (установка моделей и стержней), уплотнение смесей. Исполь-
зование программирования для машины по ручной формовке первой
опоки не решает проблему полной автоматизации тяжелого ручного
труда. Такая простая операция, как высверливание литниковой чаши
в верхней форме в надлежащем месте и соответствующего размера,
также требует программирования и кодирования форм.
120 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Сборка различных форм на одной машине (линии) обуславливает
смену инструмента, установку и снятие модельных плит с минималь-
ным временем в определенном режиме работы линии. Для перемеще-
ния готовых форм и подачи пустых опок, изготовления на одной ма-
шине верхней и нижней полуформ, установки стержней и затем точной
сборки форм в условиях гибкого производства нужны программируе-
мые интеллектные роботы с устройствами автоматического опознания
модельных плит, опок, стержней и др.
Заливка металла в формы требует гибкости дозирования количества
металла не только по массе металла, но и по режиму заполнения фор-
мы. Важным является процесс охлаждения различных форм, от точ-
ного соблюдения режимов которого зависят кристаллизация металла,
свойства и качество поверхности отливок.
Операция выбивки форм также имеет проблемы при гибком произ-
водстве, связанные с распознаванием отливок после их выбивки тра-
диционным способом — навалом на вибрационный конвейер.
Применение роботов для установки стержней требует упорядочен-
ной подачи их к месту захватывания, но обеспечивает их ориентиро-
ванную установку в формы; при этом в одну форму может быть уста-
новлено 20—30 различных стержней.
Использование роботов для выемки отливок из форм, их очистки,
обрубки и удаления литников может упростить и задачу сортировки
отливок. Однако обрубка и зачистка отливок требует программируе-
мых (в зависимости от контура каждой отливки) перемещений специ-
ального инструмента, способных реализовать роботы.
Применение роботов и автооператоров при обслуживании машин
литья под давлением, кокильного литья и т.п. позволило создать типо-
вые РТК, широко применяемые в литейных ГПС
Проблема очистки заготовок может решаться также созданием
новых способов формовки и формовочных смесей, не пригораю-
щих к поверхности заготовок и способствующих ее высокой чистоте.
Прогрессивным является способ формовки, когда кварцевый песок
удерживается в форме не связующими добавками, которые как раз
и содействуют спеканию и пригоранию формовочной смеси к по-
верхностям отливок, а за счет вакуума в форме. Этот способ не тре-
бует специальных операций уплотнения форм — что обеспечивается
вакуумом, не требует и выбивки — так как после снятия вакуума смесь
легко удаляется из форм, оставляя отливки чистыми. Этот процесс
получил название вакуумно-пленочной формовки (ВПФ).
5.1. Литейное производство • 121
Для обеспечения автоматического управления линией заливки необхо-
дим контроль с помощью ЭВМ всего четырех параметров: количества
формовочного песка, режима его уплотнения вибрацией, расположе-
ния литниковой чаши и количества заливаемого металла.
Автоматизация литейного производства требует разработки и соз-
дания специальных датчиков контроля технологических параметров.
Агрессивная среда не позволяет применять в литейном производстве
общетехнические датчики: наличие шлака также искажает их показа-
ния. Измерения таких простых показа1елей, как температура отливки
и влажность формовочной смеси (которая должна сохраняться в опре-
деленных пределах длительное время) в этих условиях трудно подда-
ются автоматизации.
Создание ГПС в литейных цехах идет не только по пути автоматиза-
ции существующих, но и на основе освоения новых техно югий, соответ-
ствующих гибкому производству. Например, возрос интерес к методу
литья по газифицируемым пенополистироловым выжигаемым моде-
лям, позволяющему отказаться от применения стержней, заменить
многокомпонентные формовочные смеси кварцевым песком, по-
высить выход годного литья, улучшить точность и качество отливок.
В сочетании с системой автоматического управления на базе микро-
процессоров и роботами процесс обеспечивает гибкость производ-
ства, эффективную как для крупных, так и для мелких серий. Этому
способствуют такие особенности данной технологии, как использова-
ние единой опоки-контейнера для различных по размерам моделей;
упрощение системы транспортировки и выбивки опок, рециркуляция
формовочного песка (применяемого без связующих); использование
относительно недорогих алюминиевых пресс-форм для получения пе-
нополистироловых моделей и т.п.
Решение многих вспомогательных процессов литейного производ-
ства, таких как, например, транспортирование, складирование и сво-
евременная подача опок, инструмента и другой литейной оснастки
к формовочным машинам, требует только надлежащей организации
известных средств автоматизации; они тождественны другим произ-
водствам и могут решаться на основе общих принципов гибкой авто-
матизации.
Комплексное проектирование с учетом вида технологии. Многие
проблемы получения литых заготовок могут быть решены еще на ста-
дии проектирования деталей и заготовок увязкой проблем как механи-
ческой обработки, так и получения отливок за счет соответствующей
конструкции деталей, выбора материалов.
122 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Примеры технических решении создания РТК, ГПМ и ГПС для авто-
матизации различных операций в литейном производстве приведены
в различных источниках [4.6, 10, 22,25,26,49—51,64.65, 75 и др.].
В настоящее время на многих зарубежных фирмах и отечественных
предприятиях создан и эксплуатируется ряд различных робототехни-
ческих литейных комплексов. В литейном цехе фирмы Volvo (Швеция)
с 1982 г. эксплуатируется РТК для очистки отливок коробок передач
массой 55 кг. Базовый агрегат комплекса — промышленный робот
мод. 1RB—60 фирмы ASEA (Швеция) последовательно подает отлив-
ки к рабочим инструментам — обдирочному шлифовальному кругу
(с гидроприводом), пневмозубилу и твердосплавной фрезе (с пневмо-
приводом). Цикл обрубки одной отливки пневмозубилом составляет
3 мин, за это время оно совершает 5000 ударов. Очередные заточки
пневмозубила проводятся через каждые девять смен, возвратные пру-
жины заменяются один раз в два месяца.
Робот LSP—26, эксплуатируемый на операции очистки отливок ко-
робки передач автомобиля VW-Golf на заводе Volkswagen (ФРГ), ра-
ботает по обратному принципу, предусматривающему подачу рабочего
инструмента (твердосплавной фрезы) к отливке. Для компенсации ко-
лебаний, воспринимаемых фрезой, применена маятниковая подвеска
ее рабочей оси.
На операции очистки отливок применяется РТК с системой плаз-
менной дуговой резки с промышленным роботом мод. 1RB—60 фир-
мы ASEA с сенсорной информационной системой. Серийный датчик
контроля расстояния (с использованием оптико-волоконной техники)
установлен рядом с плазменной дуговой горелкой. В процессе рабо-
ты манипулятор перемещает горелку и сенсорное устройство по про-
граммной траектории вдоль очищаемой поверхности детали. При об-
наружении заусенцев в контроллер робота поступает от сенсорного
устройства сигнал, позволяющий вывести горелку к основанию зау-
сенца для его удаления.
В настоящее время наиболее распространены ГПС на базе РТК
с машинами литья под давлением (МЛД).
Типовая компоновка РТКлитья под давлением приведена на рис. 5.1,
где робот 1 обслуживает две машины штья под давлением 2. Про-
цесс литья под давлением начинается со смазывания пресс-формы
и пресс-поршня МЛД смазочным материалом. Затем подвижную
и неподвижную половины пресс-формы соединяют и скрепляют
механизмом запирания. Из раздаточной печи 7 в прессовый ста-
кан МЛД автооператор-заливщик 6 заливает расплавленный металл.
5.1. Литейное производство «123
Пресс-поршень вытесняет жидкий металл в полость формы, где он вы-
держивается некоторое время. Затем пресс-форма раскрывается и вы-
талкивателями из нее выбрасывается отливка, которую робот снимает
и переносит в ванну 5для охлаждения, а из нее — под обрубной пресс
4 для отделения литниковой системы. Затем отливка роботом укла-
дывается в тару или на конвейер 3. Скрап проваливается через окно
в столе пресса на конвейер отвода отходов (не показан). После очистки
пресс-формы МВД струей сжатого воздуха от остатков сгоревшего сма-
зочного материала и облоя технологический процесс повторяется. Ав-
томатизация процесса литья под давлением с помощью робота удобна
и выгодна при серийном производстве. Робот легко программируется
по контрольным точкам, индивидуальным для каждой новой отливки.
Способ автоматизации, при котором отливки просто падают из пресс-
формы в ванну с охлаждающей жидкостью, не позволяет проконтро-
лировать их целостность, а с помощью робота можно обеспечить ак-
куратную их укладку. Большое значение имеет и то обстоятельство,
что робота легко можно запрограммировать на управление смазочным
пистолетом с таким расчетом, чтобы он наносил смазку только на ту
поверхность пресс-формы, где это необходимо. Робот может наносить
смазку и при помощи кисти во время рабочего цикла, поэтому не требу-
ется делать перерыва в работе машины. Наконец, робот имеет еше одно
преимущество — при передаче отливок под обрезной пресс он ориен-
тирует их в нужном положении, тогда как на конвейер, проходящий че-
рез охладительный бак, отливки падают беспорядочно. Важной харак-
теристикой промышленных роботов являе|ся их универсальность.
Рис. 5.1. Роботизированным комплекс литья под давлением
/ — робот, 2 — машины литья под давлением, 3 — отводящий
конвейер, 4 — обрубной пресс, 5 — ванна с охлаждающей жидкостью,
6— автооператор-залившик, 7— раздаточная электропечь
124 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Цех литья под давлением для получения пластмассовых деталей
пылесосов, где работают 49 полностью роботизированных МЛД, дей-
ствует на заводе фирмы Matsusita Dencky (Япония) с 1985 г. Весь про-
цесс от загрузки смолы до транспортировки деталей на склад постро-
ен в соответствии с принципами гибкого производства. Цех работает
в трехсменном режиме и обслуживается тремя рабочими. В пересче-
те на трехсменную систему внедрение ГПС высвободило 100 человек
и обеспечило ежегодную экономию в 1 млн дол. США.
Автоматизация транспортных операций является основой созда-
ния автоматизированных и автоматических линий в литейном про-
изводстве. При всем многообразии отливок, их свойств и методов
изготовления общими для литейного производства являются опера-
ции заполнения формы расплавом, его отвердевание, очистка отли-
вок. Для выполнения названных операций необходимо обеспечить
стабильность технологических потоков, к числу которых, например
при изготовлении опочных песчаных форм, относятся:
поток формовочных материалов и смесей при автоматической
их переработке и подаче к формовочным машинам;
поток опок к формовочным машинам,
поток готовых литейных форм под заливку и выбивку на литей-
ном конвейере.
Обобщенная схема грузопотоков технологического процесса в литей-
ном производстве показана на рис. 5.2 [26, 51].
Очень часто в литейных цехах одно транспортирующее устройство
обслуживает несколько потребителей. Например, снабжение сме-
сями формовочных машин обеспечивает одна транспортная лента,
опоки доставляет один роликовый конвейер, отливки транспортиру-
ет на обрубку один подвесной конвейер и тд. При этом в большин-
стве случаев равномерного снабжения рабочих позиций обеспечить
не удается, так как потребляемые материалы подаются периодиче-
ски — порциями. Расход материалов также меняется в зависимости
от темпа работы литейного оборудования. В течение суток или сме-
ны в отдельные моменты возможно превышение расхода над посту-
плением материалов, что приводит к перебоям в работе. Кроме того,
неравномерная подача материалов обусловливает необходимость
увеличения мощности транспортных средств, чтобы, компенсируя
простой оборудования, обеспечить передачу требуемого количества
объектов транспортирования за меньшее время. Затраты на межопе-
рационное транспортирование составляют значительную часть себе-
стоимости литья.
Рнс. 5.2. Обобщенная схема грузопотоков технологического процесса в литейном производстве
126 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
В литейных цехах массового и крупносерийного производства про-
цесс получения отливок, изготовления форм, их сборки, заливки и вы-
бивки организуется по принципу непрерывного потока и осуществле-
ния технологических операций в неизменной последовательности.
Оборудование и рабочие места располагаются в порядке следования
операций с разделением на позиции, соединенные транспортными
средствами
5.2. Резка материала на заготовки и раскрой
Резку сортового металла на заготовки осуществляют на ножницах
и прессах, при этом для высокоуглеродистых и легированных (особен-
но неотожженных) сталей в целях предотвращения образования тре-
щин применяют предварительный подогрев до температуры 450—650
в специальных печах, обслуживающих ножницы. Отрезанные заготов-
ки падают «на провал» или удаляются автооператорами. Длина заго-
товки определяется величиной подачи исходного материала в рабочую
зону ножниц или отрезного пресса.
Операции разделения непрерывных материалов (рулона ленты, бунта
проволоки и тд.) выполняют на оборудовании, которое автоматизиру-
ют применением автооператоров. Ширина отрезанного листа (карточ-
ки) определяется подачей материала в рабочую зону ножниц или от-
резного пресса.
Раскрой листового металла выполняют гильотинными и дисковыми
ножницами для разделения целого листа, полосы или ленты на заго-
товки определенной формы и размеров. Различают следующие спо-
собы разрезки листового металла: прямолинейный, криволинейный
и смешанный. При прямолинейной разрезке получают заготовку с пря-
молинейным контуром — квадратную, прямоугольную, ромбическую
или трапецеидальную; при криволинейной резке — заготовки с конту-
рами кривых линий (окружности, эллипса, параболы и др.); при сме-
шанной разрезке — заготовки, имеющие прямолинейный и криволи-
нейный контуры. Для безотходного раскроя применяют специальные
программы оптимального расположения заготовок на листе.
Гибкий раскрой исходного материала выполняют лазером, который
обладает практически неограниченными возможностями получения
различных контуров вырезки за счет регулирования мощности луча
и программирования перемещения головки. Лазер решает проблему
вырезки одинаковых или разных контуров из пакета листов разной
5.3. Обработка давлением «127
толщины, а также получения объемных заготовок. Технические реше-
ния по созданию ГПС для раскроя материалов приведены в соответ-
ствующих каталогах установок лазерной и плазменной резки.
5.3. Обработка давлением
Гибкость процессов обработки давлением зависит от способа фор-
мообразования (свободная ковка, объемная и листовая штамповка),
формы обрабатываемого изделия и адаптационных возможностей ин-
струмента и машины.
В процессах свободной ковки с неограниченным течением материала
гибкость достигается сменой инструмента, автоматическим интерак-
тивным управлением ступенчатым перемещением инструмента и за-
готовки при местной деформации, дозированием кинетической энер-
гии удара в зависимости от массы и истинной температуры заготовки,
скорости деформации и т.п.
При штамповке с ограниченным течением металла гибкость до-
стигается сменой штампов и применением промышленных роботов
для облегчения переналадки на выпуск новых деталей.
Процессы обработки давлением могут быть составной частью ГПС
механообработки, например холодная накатка резьбы и шлицев,
упрочняющая обкатка поверхностей и т.п. гибкие производственные
модули обработки давлением могут входить в специализированные
ГПС, включающие только кузнечнопрессовое оборудование, или быть
составной частью смешанных ГПС. в которых используются различ-
ные виды обработки.
Автоматизированные ковочные комплексы (АКК) предназначены
для автоматизации свободной ковки. Они обеспечивают изготовление
крупных поковок в условиях мелкосерийного и индивидуального про-
изводства крупных машин |22,25, 26, 751.
Состав типового АКК: быстроходный гидравлический ковочный
пресс с ЧПУ; робот-манипулятор (один или два) с интерактивным
управлением, автоматизированная система нагрева заготовок и тер-
мообработки поковок; средства контроля температуры нагрева загото-
вок; вспомогательные механизмы (транспортирования и ориентации
заготовок, смены инструмента, уборки отходов и т.д.); интерактивная
система управления АКК; устройства техники безопасности.
Гйбкие автоматические линии горячей штамповки формируют из РТК,
созданных на базе ковочно-штамповочных молотов, кривошипных
128 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
горячештамповочных прессов, горизонтально-ковочных машин, об-
резных прессов, а также фрикционных и кривошипно-коленных че-
каночных прессов. Это оборудование необходимо оснащать выталки-
вателями поковок, устройствами автоматизированного смазывания
штампа и сдува окалины. При серийном производстве РТК комплек-
туют системой смены рабочего инструмента, датчиками контроля тем-
пературы заготовки и поковки в процессе ее обработки, средствами
автоматизации подачи заготовки и съема поковки и т.п. ГАЛ объемной
горячей штамповки должны быть укомплектованы установками на-
грева заготовок перед обработкой давлением (пламенный или индук-
ционный нагрев) с контролем температур.
На основе промышленных роботов [25, 26| автоматизируются все
вспомогательные операции: загрузка нагревательных устройств, транс-
портирование нагретой заготовки в зону формообразования, передача
поковки из ручья в ручей, транспортирование и укладка в обрезной
пресс, складирование поковки и отходов.
Гибкие горячештамповочные линии фирмы Texid Со (Италия). Одна
из крупнейших итальянских компаний в области кузнечнопрессово-
го производства Texid Со в настоящее время эксплуатирует уже более
500 промышленных роботов, которые установлены на предприятиях
в г. Турине.
Линия горячей штамповки шатунов (кронштейнов подвески, ро-
ликов толкателя, звеньев цепей, лезвий косилок, фланцев, а также
для производства различных деталей плоской формы массой до 40 кг)
показана на рис. 5.3. Заготовки на начальную позицию АЛ подаются
в стальном бункере /, откуда их вынимает ПР 3, ориентирует требуе-
мым образом и укладывает на конвейер 2. подающий их в туннельную
электропечь для нагрева до температуры горячей штамповки. Робот
берет заготовки из бункера /дотех пор, пока бункер не опустеет. Когда
вынимается последняя заготовка, датчик массы, настроенный на вес
пустого бункера, формирует специальный сигнал, по которому про-
исходит замена пустого бункера полным (подается специальным кон-
вейером — на рисунке не показан — со склада материалов). Продол-
жительность рабочего цикла ПР на этой операции составляет 6 с.
Описываемая операция, контролируемая компьютером, выполня-
ется достаточно надежно, полностью автоматизирована и не требу-
ет участия человека-оператора. Заготовки подаются в бункер в виде
«упорядоченного навала», располагаясь по длине, регулируемой под-
вижной стенкой внутри бункера; позиционирование заготовок может
регулироваться механическим образом, подобная регулировка осу-
5.3. Обработка давлением *129
Рис. 5.3. Линия горячей штамповки шатунов фирмы Texid Со (Италия).
I — бункер заготовок. 2 — подающий конвейер, 3 — ПР мод. ORCA,
4— электропечь, 5 — ПР мод. CARICATORE, 6— горячештамповочный
пресс с трехручьевым штампом, 7— ПР мод. SPECCIO, 8— обрезной пресс,
9 — бункер отходов, 10 — ПР мод SARACINO, 11 — толкающий конвейер
ществляется время от времени на складе материалов в соответствии
с длиной используемых заготовок. Температура заготовки контроли-
руется с помощью оптического температурного датчика.
Промышленный робот 5 берет заготовку с толкающего конвейе-
ра // и укладывает ее в первый ручей штампа горячештамповочного
пресса 6. Одновременно робот осуществляет смазку первого ручья
штампа. Для этой цели используются специальные сопла, которые
размещены на захватном устройстве робота.
Затем управляющее устройство робота CARICATORE формирует
сигнал опускания ползуна пресса. После завершения первого рабочего
хода пресса два других промышленных робота /переносят штамповку
из первого ручья штампа во второй, формируют сигнал на второй рабо-
чий ход ползуна пресса и после его завершения укладывают ее в третий
ручей штампа, подавая сигнал на срабатывание пресса. При каждом
перемещении заготовки из одного ручья в другой специальные соп-
ла, установленные на концах манипуляторов робогов 7, обеспечивают
локальную смазку штамповочных ручьев. Из третьего ручья штампа
шатун выгружается двуруким роботом 10, который, поворачиваясь
вокруг вертикальной оси на 180°, переносит штамповку в следующий
пресс 8 для обрезки облоя. При этом одна рука робота 10 разгружает
пресс 6 и при повороте ПР загружает пресс 8, а вторая рука разгру-
жает пресс 8, скидывая шатун на отводящий конвейер (не показан).
Отделенный облой специальным устройством сбрасывается в бункер
отходов 9. Перед началом операции снятия облоя робот 5 устанавли-
130 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
вает заготовку в первый ручей штампа пресса 6, начиная следующий
производственный цикл АЛ.
Роботизированная АЛ обслуживается одним оператором и обес-
печивает повышение производительности в 2 раза по сравнению
с аналогичным оборудованием с ручным обслуживанием. Для пере-
хода на выпуск других деталей требуется замена штампов и захватных
устройств ПР.
При штамповке шатунов шести типоразмеров (массой 0,75—1,23 кг)
производительность линии составляет 1000 шт./ч. При штамповке
фланцев и роликов (массой 0,5—10 кг) производительность не менее
700 шт. /ч
Линия горячей штамповки тяжелых деталей (фланцев, коленчатых
валов и других деталей массой до 100 кг) показана на рис. 5.4
Рис. 5.4. Л иная горячей штамповки тяжелых деталей фирмы Texid Со (Италия).
I — бункер заготовок; 2— подающий конвейер, 3 — ПР мод. ORCA,
4 — печь (электрическая или газовая), 5 — ПР для загрузки штамповочного
пресса, 6, 8— горячештамповочные прессы; 7— ПР для обслуживания
горячештамповочных прессов 6 и 8; 9— обрезной пресс, 10— бункер отходов,
I1 — ПР для обслуживания прессов 8 м 9; 12 — вы дач ной блок печи
Микрокомпьютерные СПУ роботов, как и в других штамповочных
робототехнических линиях фирмы, используются также для управ-
ления: нагревательной печью, подающими системами, системами
для смазки ручьев штампа, прессовым оборудованием, обеспечивают
распознавание положения заготовок в бункере, контроль температуры
их нагрева и точное позиционирование в штампах.
На АЛ выполняются следующие операции:
робот 3 обслуживает конвейер 2 и бункер 1 заготовок (см. описа-
ние предыдущей АЛ);
конвейер 2 подает заготовки в нагревательную (газовую или элек-
трическую) печь 4, откуда они поступают в выданной модуль 12;
5.3. Обработка давлением • 131
робот 5 захватывает одну заготовку из модуля 12 и устанавлива-
ет эту заготовку в первый ручей штампа горячештамповочного
пресса 6 (выполняется первая операция штамповки);
робот 7 перемешает деталь из первого ручья штампа во второй,
а затем передает ее в штамп пресса 8, где завершается штамповка
детали;
робот 11 снимает деталь с пресса 8 и устанавливает ее в обрезной
пресс 9, выгружает готовую деталь и укладывает ее на конвейер
(не показан), при лом облой сбрасывается в бункер отходов 10.
Продолжительность рабочего цикла АЛ составляет 12 с.
Использование автоматического манипуляционного оборудова-
ния в составе данной АЛ позволило существенно снизить травматизм
обслуживающего персонала, сократить число операторов (линией
управляет один человек) и значительно снизить эксплуатационные
расходы.
Как и в первом случае, переналадка АЛ осуществляется сменой ЗУ
и штампов.
На роботизированных горячештамповочных линиях существенно
повысилось качество изготавливаемых деталей, что обусловлено сле-
дующими причинами:
практически отсутствует растрескивание деталей в процессе
их штамповки, возникавшее ранее из-за плохой смазки ручьев
штампов и отсутствия контроля температуры нагрева заготовок;
отсутствует вытягивание деталей в процессе обрезки облоя, по-
скольку обеспечен контроль оптимальной температуры нагрева
заготовок и их быстрый перенос роботами с позиции на пози-
цию;
показатель неполноты обработки (пропуск одной из производ-
ственных операций, вызываемый человеческим фактором) со-
кратился до 1*?.
ГПС холодного объемного пластического формообразования создают
на базе резьбонакатных, шлиценакатных, профилегибочных и про-
филепрокатных станков, машин поверхностного упрочнения методом
обкатки и раскатки поверхностей и т.п. Такое оборудование не тре-
бует нагревательных устройств и хорошо приспособлено к стыковке
с промышленными роботами и другими средствами автоматизации
вспомогательных операций и контроля. Требования к точности пози-
ционирования заготовки при установке ее в рабочую зону соизмеримы
с требованиями токарных станков (+0,5 мм на 10 мм диаметра по всей
длине заготовки).
132 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Автоматические линии и гибкие производственные системы в хо-
лодной листовой штамповке (ХЛШ) состоят из типовых РТК, объе-
диненных обшей транспортной системой и системой управления.
На робототехническом комплексе ХЛШ выполняются следующие
технологические операции: подача рулонного материала на первую
позицию ГАЛ для вырубки заготовки или подача верхней заготовки
из стопы, уложенной в магазине, на уровень захвата ее рукой робота;
захват заготовки из исходной позиции магазина и перенос ее в ра-
бочую зону пресса, укладка заготовки в штамп; штамповка изделия,
вынос отштампованного изделия из рабочей зоны пресса; сброс из-
делия в тару. В некоторых случаях при многооперационной штам-
повке на роботизированной линии возникает необходимость пово-
рота детали при передаче ее с позиции на позицию. Следовательно,
руки промышленного робота должны иметь возможность вращения
(ротации) вокруг своей оси. При однооперационной штамповке не-
обходимость в ротации исключается и, следовательно, могут приме-
няться роботы, имеющие только транспортирующие (региональные)
степени подвижности.
При выполнении указанных операций должна быть создана бло-
кировка, исключающая: захват из исходной позиции неориентиро-
ванных заготовок; захват двух слипшихся заготовок; загрузку пресса
новой заготовкой до выноса из штамповочного пространства ранее от-
штампованной заготовки; рабочий ход пресса при расположении руки
робота с захватом в штамповочном пространстве пресса.
Большое значение для успешной работы робототехническою ком-
плекса холодной листовой штамповки имеет его конструкция, которая
должна соответствовать следующим требованиям:
— после окончания процесса штамповки деталь должна оставаться
в нижней части штампа, причем без потери ориентации в случае от-
сутствия механизмов удаления детали из штампа;
— штамп необходимо оснашать фиксаторами гипа ловителей
или трафаретов, причем угол заходной части фиксаторов может быть
равен 30—60°, а высота фиксирующей части 0,75—0,9 толщины заго-
товки;
— штамп должен иметь автоматические выталкиватели для подъе-
ма детали из матрицы и съема ее с фиксаторов;
— выталкивание летали должно быть плавным и происходить
без смешения заготовки в горизонтальной плоскости;
— конструкция штампа должна исключать возможность запрес-
совки отхода в деталь, и наоборот (при разделительных операциях);
5.3. Обработка давлением «133
— необходимо предусматривать по возможности заднее располо-
жение направляющих колонок штампа, что в некоторых случаях зна-
чительно сокращает продолжительность цикла штамповки,
— при переднем расположении направляющих колонок заготовка
должна проходить с гарантированным зазором;
— штамп должен иметь такую открытую высоту, чтобы захват с за-
готовкой мог войти в зону штамповки с гарантированным зазором;
— в конструкции штампа должна быть предусмотрена возмож-
ность контроля положения заготовки в штампе.
Наиболее важной характеристикой промышленных роботов яв-
ляется грузоподъемность, однако выбор модели робота определяется
не только массой детали. Так, очень часто габаритные размеры прес-
сового оборудования, на котором штампуется деталь, а также штам-
повочная оснастка, приводят к необходимости применения роботов
несколько большей грузоподъемности.
Автоматические линии ХЛШ из типовых унифицированных РТК. Ва-
рианты планировок автоматических линий, в состав которых входят
РТК на базе кривошипных прессов, укомплектованных различными
моделями ПР, действующими по принципу японских роботов типа
Autohand [22,61), показаны на рис. 5.5.
Примеры отечественных разработок ГАЛ ХЛШ приведены
в табл. 5.1.
Гибкие производственные модули для холодной листовой штамповки
предъявляют дополнительные требования к технологическому обору-
дованию. возможное 1ь автоматической перепрограммируемой смены
штампов; опознавание вида заготовок и правильности их расположе-
ния в штампе; автоматизация сбора и удаления отходов из зоны об-
работки; наличие устройства программируемого изменения хода пол-
зуна; наличие автоматизированной системы контроля целостности
штамповочной оснастки; обеспечение средствами диагностики со-
стояния основных систем автоматического комплекса с выводом ин-
формации на центральный пульт управления ГПС.
Гибкие производственные модули и ГНС для холодной листовой
штамповки, разработанные фирмой NIPPON KOKAN К. К. (Япония).
Гибкий производственный модуль листовой штамповки (рис. 5.6), раз-
работанный па базе гидравлического пресса двойного действия,
оснащен ЭВМ, управляющей работой пресса и устройств, обеспе-
чивающих автоматическую подачу заготовки, ее опознавание, съем
готовой детали, смену штампов, программируемую автоматическую
регулировку и наладку всех подсистем ГПМ. Оператор с пульта ЧПУ
134 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Таблица 5.1
Технические данные РТК и ГАЛ ХЛШ
Технические данные РТК и ГАЛ ХЛШ
Л X » 3 «[0 so-но™ИЦ» (нн-mifx ХЛШ-100 «Циклон-ЗБ» X □ т =: а- X с О а° EJ Q. X с ХЛШ-КД2330 ПРЦ-1 ХЛШ -К2320- КМ5Ц42
Производитель- ность, дета.тей/ч 720 1 200 480 450 800 450 600 450
Рабочий цикл, с 3—5 3-4 8 8 3 3...5 3...6 8
Количество рабочих позиций 2 2 2 9 2 3 5 12
Емкость магазин- ного устройства, деталей 100— 600 111— 1670 100- 600 500 1500 900 900
Размеры заготовок,
длина ширина толщина 50— 250 20— 130 70— 300 50— 250 70- 300
50— 180 20— 130 70— 300 50- 180 70- 300
0,5- 3 0,2— 3 0,5— 3 0,5— 3 0,5— 3
Время наработки на отказ, ч 70 70 70 90 70 70 100 100
Число рабочих 2 2 1 3 1 1 2 3
Состав оборудова-
пресс’ робот" магазинное устройство система внешней информации 2 2 2 2 3 6 12
2 2 2 7 2 2 5 10
3 1 1 7 1 1 2 2
2 2 Нет Нет Нет Нет 3 1
* Прессы кривошипно-шатунные усилием 6,3—|0,0 кН
" Модель робота введена в обозначение типа ХЛШ («Ритм—05 01», «Ритм—01.02»,
«Циклон-ЗБ» и т п.)
5.3. Обработка давлением «135
13
4 10 16
Рис. 5.5. Варианты планировок (1-18) автоматических линий (НПО
ЭННКМАШ}, построенных на основе типовых роботизированных комплексов
может ввести в ЭВМ модуля величины давления в гидросистеме пол-
зуна и гидравлической (или пневматической) подушки 1 пресса, уста-
новив таким образом максимальное усилие прессования и усилие ги-
дроподушки. Давление в гидросистемах автоматически поддерживают
пневмоэлектрические регуляторы 7 и 16. Для снижения износа и уве-
личения срока службы штампов пресс снабжен устройствами регули-
ровки усилия прессования и усилия гидроподушки. Эти устройства
обеспечивают штамповку под определенной нагрузкой путем элек-
трического определения пикового усилия с последующим заданием
необходимой величины риулировки ползуна
Пресс снабжен устройством 5 программируемой ре1улировки хода
ползуна, устанавливаемой автоматически по коду штампа.
Регулировки открытой высоты пресса, хода ползуна и хода подуш-
ки также обеспечиваются автоматически по заданиям с пульта управ-
ления. Штампы, поступающие с автоматизированного склада, уста-
навливают на автоматическую тележку 4, которая заходит в рабочую
зону пресса через окно в левой стойке и обеспечивает автоматическую
136 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Рис. 5.6. Гибкий производственный модуль листовой штамповки
на базе гидравлического пресса двойного действия
/ — гидравлическая подушка пресса с устройством автоматической
программируемой регулировки хода, 2— устройство автоматического
опознавания штампа, 3 — устройство автоматического программируемого
управления ходом тележки 4, обеспечивающей подачу и смену штампа
на столе пресса; 5— устройство программируемой регулировки хода
ползуна пресса, 6 — станина пресса, 7 — автоматический программируемый
регулятор давления в гидросистеме ползуна пресса (усилия прессования);
8— регулировка подвески механической руки, 9— ползун, 10— устройство
автоматической установки и зажима штампа на ползуне и столе пресса,
И — устройство автоматической программируемой регулировки открытой
высоты пресса (расстояния между зеркалом ползуна (в его верхнем положении)
и зеркалом стола; 12— стол пресса, 13 — механическая рука, 14— устройство
автоматической программируемой регулировки (по ширине и высоте)
положения конвейера, 15 — конвейер подачи заготовки на позицию захвата
механической рукой, 16 — устройство автоматической программируемой
регулировки давления в гидросистеме гидравлической подушки пресса
смену штампов. Каждый штамп имеет свой код, и бесконтактное
устройство 2 автоматически опознает штамп, подобно тому как это
делается с товаром в крупных торговых центрах, и сообщает на пульт
ЭВМ модуля и на центральный пульт управления ГПС о произошед-
шей замене. Если же по какой-либо причине на стол 12 пресса посту-
пил штамп, направленный по ошибочному адресу, то и в этом случае
формируется соответствующий сигнал вызова оператора, а работа
модуля приостанавливается. После установки штампа в рабочем про-
5.3. Обработка давлением «137
странстве пресса его верхняя и нижняя плиты автоматически зажима-
ются и фиксируются на столе 12 и ползуне 9 пресса устройствами 10
(представляют собой зажимные ключи с пневматическим или гидрав-
лическим приводом).
Листовые заготовки к рабочей зоне пресса подает конвейер 15,
снабженный устройством 14 автоматической регулировки положения
ленты в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С конечной по-
зиции конвейера эти заготовки снимает механическая рука 13 и укла-
ды вае г в штамп. Наличие и правильность расположения «аготовки
в штампе контролируют фотодатчики, информация от которых фик-
сируется на пульте ЧПУ пресса. Съем готовой детали осуществляет
механическая рука 13 или же подобная ей рука, установленная с тыла
пресса. При необходимости готовые детали могут удаляться «на про-
вал» через окно в столе пресса. Регулировку положения механической
руки обеспечивает устройство 8, закрепленное на станине 6 пресса.
Гибкая автоматическая линия холодной листовой штамповки
(рис. 5.7) с управлением от ЭВМ, разработанная фирмой NIPPON
KOKAN К. К. (Япония), состоит из четырех ГПМ на базе гидравли-
ческих прессов двойного действия с ЧПУ по типу представленных
на рис. 5.6. Блоки систем электроавтоматики и ЧПУ каждого пресса
выведены на пульт управления автоматической линией с оперативной
ЭВМ. Дополнительное подключение центральной ЭВМ обеспечивает
автоматический ввод данных в ЧПУ пресса. Оснащение гибкой про-
граммируемой АЛ автоматизированным складом штампов расширяет
ее возможности. Система управления складом стыкуется с централь-
ной ЭВМ, обеспечивающей общее управление гибкой производствен-
ной системой.
ГПС холодной листовой штамповки в прессовом цехе с управлением
от ЭВМ (рис. 5.8), также разработанная фирмой NIPPON KOKAN
К. К. (Япония), является дальнейшим шагом по совершенствованию
рассмотренной выше гибкой автоматической линии.
Листовые заготовки сложены в стопу и уложены на поддоне, име-
ющем четыре вертикальные направляющие. Поддоны с листовыми за-
готовками доставляются робокаром с автоматизированного склада ли-
стов и устанавливаются на автоматическом подъемном столе 10 перед
фронтом первого листоштамповочного ГПМ 7. созданного на базе ги-
дравлического пресса двойного действия с ЧПУ. Механические руки,
закрепленные на стойках пресса с фронта и тыла, обеспечивают за-
грузку листа и съем вырезанной заготовки с передачей ее на транспор-
тер, ведущий к следующему прессу для дальнейшей штамповки.
138 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Рис. 5.7. Гибкая автоматическая линия холодной
листовой штамповки с управлением от ЭВМ
Штампы для прессов хранятся на автоматизированном складе 7,
обслуживаемом роботом-штабелером. При этом на складе могут раз-
мещаться не только штампы, но и подкладные плиты, пакеты и блоки
штампов, спаренные прецизионные блоки пуансонов и матриц, а также
наборы сменных элементов сборных штампов и штамповой оснастки
(колонны, втулки, фиксаторы, ловители т.п.). Каждая грузовая едини-
ца закодирована, и сведения о ее состоянии и местоположении посту-
пают на центральный пульт управления ГПС.
Благодаря агрегатно-модульному принципу конструирования
к складу можно пристраивать дополнительные стеллажи или сни-
мать и собирать часть стеллажей в другом месте. Склад обеспечивает
не только автоматическое определение места хранения и (или) работы
штампа, но и автоматическое управление приемом и выдачей штампов
и других грузовых единиц с автоматическим опознаванием объекта
хранения при приеме и выдаче.
5.3. Обработка давлением «139
Рис. 5.8. Гибкая производственная система в прессовом цехе.
/ — стеллажи автоматизированного склада штампов, 2— опорный рельс:
3— опрокидыватель штампа, 4— мост крана с ЧПУ для транспортирования
штампов, 5 — подвижная опора крана; 6 — каретка крана с захватным
устройством для штампов, 7—листоштамповочные ГПМ с ЧПУ
на базе гидравлических прессов двойного действия, 8 — механическая
рука с пневматическим ЗУ; 9— листовая заготовка, 10— приемный
стол с регулируемой высотой подъема для заготовок; II — штампы;
12— автоматическая тележка для смены штампов, 13 — напольный рельс,
14— рельсовые тележки с приводными роликовыми конвейерами для приема-
выдачи штампов, 15— кран-штабелер автоматизированного склада штампов
Система автоматического опознавания штампов (и других грузо-
вых единиц) состоит из датчиков, расположенных на входе и выходе
автоматизированного склада штампов и у прессов, и опознаватель-
ных ярлыков, прикрепленных к штампам. Каждый ярлык носит за-
ранее зарегистрированный номер. Ультразвуковой датчик все время
выдает сигнал вопроса в определенную зону. Когда штамп проходит
данную зону, ярлык штампа принимает сигнал вопроса и, отвечая
на запрос, выдает свой номер. Датчик, получив ответный сигнал,
опознает штамп и посылает информацию на центральную ЭВМ. Си-
стема бесконтактного определения штампа не подвержена влиянию
пыли или грязи, обеспечивает высокую надежность работы автомати-
зированного склада и предотвращает неправильный выбор штампа.
140 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
В соответствии с заданным графиком и ресурсом работы централь-
ная ЭВМ составляет перечень штампов, подлежащих уходу и профи-
лактическому осмотру.
По запросам робот-штабелер выдает штампы на автоматические
тележки, откуда их снимает кран с ЧПУ 4 и переносит на автомати-
ческие тележки 72, обеспечивающие автоматическую смену штампов.
Кран с ЧПУ также обслуживает и опрокидыватель 3 штампов, отве-
чающий за выполнение задач контроля и ухода за штампами.
На опрокидывателе можег проводиться последовательный контроль
в соответствии с перечнем штампов, подлежащих профилактическому
уходу и перечнем штампов, подлежащих периодическому осмотру. Уст-
ройство позволяет проводить несложный ремонт и промывку штампов
Кран, оснащенный автоматическим захватным устройством,
способен поворачиваться на 90° при передвижении с подвешенным
штампом в продольном и поперечном направлении. В качестве под-
кранового пути используется напольный рельс и балка, закрепленная
на стеллажах склада. Захватное устройство вместе со штампом способ-
но вращаться вокруг вертикальной оси со скоростью 1 об/мин.
ГПС холодной листовой штамповки из рулонной стам (рис. 5.9)
с управлением от ЭВМ, разработанная фирмой NIPPON KOKAN
К. К. (Япония), укомплектована двумя автоматизированными склада-
ми: автоматизированным складом рулонов 4, обслуживаемым краном-
штабелером с ЧПУ 3, и автоматизированным складом штампов 14
с роботом-штабелером 11. Штамповку осуществляет листоштампо-
вочный модуль с ЧПУ 12 (см. рис. 5.6).
Рулоны листовой стали 2 на автоматизированный склад 4 достав-
ляет робокар 18. Со склада рулон автоматической тележкой подает-
ся на приемную позицию, с которой с помощью перекладчика уста-
навливается на разматыватель рулона. Кромка рулона заправляется
в приводные ролики для правки рулона и обрезки (зачистки) боковых
кромок. После этого рулон поступает на позиции отжига, правки, мой-
ки и смазки, а затем — в гильотинные ножницы, откуда нарезанные
листы-заготовки подаются конвейером на приемную позицию штам-
повочного ГПМ 12. Отштампованные детали сбрасываются в тару 19,
которая робокаром 18 (обслуживающим также и склад штампов 14)
переводится на хранение или позиции дальнейшей обработки.
Управление ГПС осуществляет центральная ЭВМ, обеспечива-
ющая в том числе автоматическую передачу программ на пульт управ-
ления ГПМ с оперативной ЭВМ и на пульты управления автоматизи-
рованными складами, а также на диспетчерский пульт робокаров.
5.4. Сборочно-сварочные ГПС • 141
ГПС на рис. 5.9 имеет возможность дальнейшего развития за счет
укомплектования дополнительными листоштамповочными ГПМ.
Рис. 5.9. Гибкая производственная система холодной
листовой штамповки из рулонной стали.
1 — робокар для перевозки рулонов и обслуживания автоматизированного
склада рулонов, 2 — рулон ленточной стали, 3, 11 — кран-штабелер с ЧПУ,
4 — автоматизированный склад рулонов, 5 — разматыватель рулонов,
6 — устройство с приводными роликами для правки рулона и обрезки
кромок. 7 — нагревательная установка для отжига, 8 — моечная машина;
9 — устройство правки тенты и смазки, 10— штампы; 12 — листоштам-
повочный ГПМ с ЧПУ на базе гидравлического пресса двойного действия,
13 — система технического зрения для контроля отштампованных деталей;
14 — автоматизированный склад штампов, 15 — кран-балка, 16 — приемно-
выдачные позиции склада штампов с приводными рольгангами,
17— индуктивная трасса робокаров, 18 — робокар для перевозки штампов
и тары с отштампованными деталями, 19 — тара для отштампованных деталей,
20 — конвейер; 21 — тара для брака; 22 — стол оператора для контроля
и отбраковки деталей; 23 — гильотинные ножницы для разрезки рулона
на листы-заготовки, 24 — центр управления ГПС, 25 — перекладчик рулонов
5.4. Сборочно-сварочные ГПС
Сборочно-сварочные ГПС наибольшее применение находят в авто-
мобильной промышленности. Их компонуют из сборочно-сварочных
и сварочных постов и комплексов, объединенных общей транспорт-
ной системой п управлением в гибкие автоматические линии.
142 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Сборочно-сварочная автоматическая линия кузовов легковых ав-
томобилей (рис. 5.10) разработана фирмой Sciaky (Франция). Линия
обеспечивает выпуск кузовов пяти моделей (1—5 — типоразмеры пяти
кузовов). Она состоит из шести участков:
I, II,111,1V — участки предварительной сборки (где кузова пред-
варительно собирают и обеспечивают с помощью механических
фиксаторов постоянство формы);
V, VI — участки окончательной сборки, прихватки и доварки ку-
зовов, включающие три сборочно-сварочных центра (Ц1, Ц2,
ЦЗ).
На начальных позициях участков I, II, III и IV кузова в сборе авто-
матически загружают на каретки, которые конвейером автоматически
перемешаются по позициям автоматической линии. На следующих по-
зициях на кузова вручную устанавливают нижнюю поперечину и дру-
гие детали днища, а также передней и задней части кузова. Установку
элементов жесткости и механическое скрепление деталей выполняют
специальными временными скрепами.
Сборочно-сварочные центры обеспечивают предварительный элек-
тронный контроль геометрических размеров кузовов, окончательное
их формообразование и предварительную сварку (прихватку в не-
скольких контрольных точках). На двух выходных конвейерах автома-
тических участков V и VI производят окончательную доварку, контроль
и, если требуется, исправление кузовов. Каждый кузов сваривается
в 400 точках. Производительность линии — 150 кузовов/час.
Каждый центр (рис. 5.11) состоит из сварного помоста, где четы-
ре стойки 3 связаны в жесткую раму верхними балками 6. На помосте
закреплены шкафы 4 управления и электроавтоматики. В основании
помоста расположен программируемый координатный стол 11. С кон-
вейера 1 кузов 8 поступает на кондуктор 2, фиксирующий форму кузо-
ва и опознающий его модель по магнитному маркеру, установленному
на кузове. Такая система позволила пустить по конвейеру пять моделей
кузовов. После опознавания модели кузова выбирается программа его
обработки. Ультразвуковые и пневматические датчики, установлен-
ные на координатном столе 11 и в рабочей зоне центра, контролируют
геометрические размеры кузова. Предварительную сварку выполня-
ют шесть роботов агрегатно-модульной гаммы Sciaky, установленных
в центре:
два ПР 5. перемещаясь по монорельсам 7, работают в полярной
системе координат, выполняя сварку днища, передней и задней
частей кузова;
П ять моделей кузовов автомобилей
5.4. Сборов
Рие. 5.10. Сборочно-сварочная линия кузовов легковых автомобилей
пяти моделей (разработкафирмы Sciaky, Франция)1
1—5— типоразмеры пяти кузовов, I, II, III, IV — участки предварительной сборки, V, VI — участки
окончательной сборки кузовов; ЦI, Ц2. ИЗ — сборочно-сварочные станции (центры)
144 • ГЛАВА 5. ГИБКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
с боков по два робота 10, работающих в декартовых координатах,
приваривают борта кузова.
Рнс. 5.11. Сборочно-сварочный центр предварительной
сборки и прихватки кузовов различных моделей.
I — конвейер, 2 — кондуктор, 3 — опора, 4— шкафы электроавтоматики
и управления; 5— монорельсовый ПР, работающий в ангулярных
координатах; 6 — балка верхней рамы, 7— монорельс, 8 — кузов
автомобиля, 9— выходная позиция центра; 10 — бортовой ПР,
работающий в декартовых координатах; 11 — координатный стол
Координатный стол 11 способен также корректировать положение
кузова. На выходной позиции 9 происходит визуальный контроль ку-
зова.
Окончательная сварка. По выходе из сборочно-сварочных центров
кузова по конвейеру направляются к позициям окончательной сварки-
доварки (рис. 5.12).
Сборочно-сварочные автоматические линии на ОАО «АВТОВАЗ»,
введенные в производство с 2004 г. для автоматизации сварки кузова
LADA Kalina, включают 367 роботов грузоподъемностью 150—300 кг,
созданных в сотрудничестве с немецкой фирмой KUKA. Более 85^0
из 4505 точек на кузове свариваются автоматически. Роботы, имея
в своей программе функцию периодической зачистки сварочных элек-
тродов, позволяют поддерживать их рабочее состояние без остановки
АЛ. Система управления параметрами сварки применяет активный
контроль величины сварочного тока и позволяет автоматически его
корректировать в текущем цикле сварки.
Для комплектации новых сварочных АЛ разработано семейство
универсальных роботов TUR грузоподъемностью 15, 30, 150, 200, 300
5.4. Сборочно-сварочные ГПС «145
Рис. 5.12. Доварка после прихватки.
1,3 — роботы Sciaky; 2 — кузов, 4 —
конвейер, 5 — каретка
и 350 кг. Грузоподъемность в 350 кг и манипуляции радиусом до 3 м
особенно важны для сварки кузовов из оцинкованного металла, по-
скольку это очень энергоемкий процесс и, соответственно, требует
больших нагрузок. Помимо сварки робот может брать и перемещать
детали и узлы на последующие операции, параллельно осуществляя
сварочный процесс. Фактически это производственно-транспортный
комплекс. Наличие таких механизмов на сварочной линии производ-
ства позволяет избавиться от дополнительных транспортных систем.
Вообще на линии сварки автомобиля ВАЗ-1118 в сборочно-кузовном
производстве ОАО «АВТОВАЗ» задействовано 377 роботов, из которых
27 имеют грузоподъемность 350 кг1.
1 Роботы ОАО «АВТОВАЗ* начал производить в 1978 г, а с 1981 г— по лицензии
фирмы KUKA. Роботы семейства TUR — универсальные Их можно применять при раз-
личных технологических операциях: сварке, нанесении клеев и герметиков, транспор-
тировании грузов, лазерной и плазменной резке
ГЛАВА
ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
6.1. Общие сведения
Основной областью применения ГПС при механической обработ-
ке и сборке является серийное многономенклатурное производство,
но при необходимости сравнительно частой смены продукции, напри-
мер из-за морального старения (в автомобилестроении, электронике,
при производстве бытовой техники и пр.), их используют и в произ-
водствах с большей серийностью. Действующие в ряде стран мира ГПС
созданы с различным подходом, имеют разный уровень автоматиза-
ции и каждая представляет собой сугубо индивидуальное решение. От-
дельные ГПС по своему назначению, организации и выбору оборудо-
вания могут рассматриваться типовыми представителями нескольких
направлений развития, а также представлять интерес с точки зрения
их возможного тиражирования.
ГПС для механообработки классифицируют по различным призна-
кам (см. подраздел 2.1), но чаще всего по типам обрабатываемых деш-
лей и уровню автоматизации вспомогательных операций, имея в виду
участие оператора в обслуживании станка, а также уровню группового
управления технологическим оборудованием.
По типам обрабатываемых деталей ГПС для механической обра-
ботки можно подразделить на две группы: для обработки корпусных
деталей и деталей типа тел вращения. В таблице 6.1 приведены техни-
ческие данные отечественных ГПС для механической обработки дета-
лей, разделенных по этому признаку.
По уровню автоматизации вспомогательных операций ГПС можно
разделить на несколько групп: первая, где установку-снятие заготовок,
деталей и инструмента, а также контроль обработки и переналадку
оборудования осуществляет рабочий и последующие группы, отлича-
ющиеся тем. что часть этих операций или все они автоматизированы.
Таблица 6.1
Технические данные отечественных ГПС для механической обработки
Деталь Выпуск деталей в год Число Число высво- бож- дае- мых
станков и ро- ботов
Модель (тип) ГПС Год выпуска наименование размеры, мм масса, кг объем пар- тии, шт. = 2 S 1 а 1 1 5 I S :: 3 с 1 ± е ш О X X 3 X 1 я X X в с ю
2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13
ГПС для обработки корпусных дета ie& (работа в две смены
АП-1 1974 Корпусные детали 200x200x120, 500x500x500 До 1 тыс. 5-150 - 30 8 Нет 6/2 ]6 20
АП-2 1975 Корпусные детали 1 050x750x550 До 1 тыс. 5-150 — 30 4 Нет 4/2 10 15
АСК 1977 Корпусные детали то- карных станков 500x400x250 50-300 150 5 30 И Нет 6/2 25 Зи
АСК-00 1983 Корпусные детали то- карных станков 387x350x247 17-42 150 5 30 5 Нет 6/2 15 20
АСК-10 1980 Столы, рычаги, ползуны 750x600x550 До 300 30-50 100 32 9 Нет 6/2 32 40
Продолжение 2
2 3 4 5 6 7 8 у 10 12 13 •
АСК-11 1981 Коробки,корпуса 630x630x630 300 5-50 5.1 36 5 Нет 6/2 12 >5 1
АС К-2 ОТ («Талка-500») 1983 Кронштейны, плиты, призмы 800x800x630 500 3-50 4 63 5 Нет 6/2 20 m
АСК-20 1985 Столы, фланцы, звез- дочки, корпуса 550x450x400 11 270 4 30 4 Нет 6/2 12 о 16 S
АСК-30 1 1984 Станины, столы, стоики 3 285x1 750x1 080 До 5 тыс. 23 0,7 14 4 Нет 6/2 18 25 |
АСК-30.2 1986 Корпусные детали то- карных станков 3 200x3 200x1 400 До 10 тыс. 4-6 0,5 12 4 Нет 6/2 25 2» |
АСК-30 3 1986
АСК-02 01 1983 Корпусные детали 250x250x250 100 20-30 14 60 4 2Р”' 4/2 12 16 i
И 5.02 1983 Корпусные детали 320x320x320 160 30-50 15 10 5 1Р 4/2 15 16 8
И5 06 1983 Корпусные детали 320x320x320 160 30-50 15 10 з 1Р 4/2 10 12 S
ГАУ АСК-02 02 1983 Рычаги, корпуса гидро- блоков 400x225x220 До 80 40-90 34 20 6 1Р, 1Т 4/2 18 26 g
ГАУ АСК-02.03 1985 Плоские, призматиче- ские детали 320x500x800 До 40 10-22 25 15 6 1Р; 1Т; 4/2 14 24 §
ГАУ АСК-02.04 1985 Корпуса гидроблоков прессов, фланцы 270x105x88 До 70 40- 460 25 15 1 1Р; 1Т, 4/2 4 4
ГПК-2 1985 Силовые детали (балки и траверсы) 1 500x800x250 2 500 6-12 - 15 9 1Т; 1И 8/2 70 90
АЛП-3-1 1980 Корпусные детали из 250x250x250 До 150 20-30 5 90 2 2И 8/2 20 40
АЛП-3-2 1982 250x250'250 20-30 14 70 8 ЗИ 8/2 70 90
АК-1 1984 — — 30-50 — 10 5 1Т 8/2 50 70
ГПК-2 1985 Силовые детали (балки и траверсы) 1 500x800x250 2 500 6-12 - 15 9 1Т; 1И 8/2 70 90
Продолжение
2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13
ГПК-3 1985 Раскрой и сверление па- кетов листов алюминия 3 000x1 250 - 8 500 - 500 6 1Т 8/2 - -
«Талка-320» 320x320x400 До 150 5-50 — 60 5 1Т 4/2 50 70
«Талка-320 3» я» Корпусные детали, 320x320x400 1-10 — 60 3 1Т 2/1 30 60
«Талка 320- 500 1» 'д коробки, рычаги, ка- ретки, столы, ползуны, 320x320x400, 500x500x800 150-700 1-100 - 60 10 2Т 6/2 80 120
«Талка-500.5» блоки станин 500x500x800 700 1-10 60 2 1Т 2/1 20 35
«Талка-800» 800x700x1000 До 1 500 1-10 — 60 2 1Т 2/1 25 40
«Талка 50 fl- 800» - - 500x500x800; 800x700x1 000 До 1 500 1-100 25 100 5 1Т 5/2 45 70
РТК ЗХА42 1980 Корпуса и фланцы 150x150x150 До 10 50- 100 25 10 2 1Р 2/1 5 10
ГАУ П506 1980 Корпусные детали - 100 50- 100 - - 5 1Р 2/1 5 6
ГПС для обработки деталей типа тел вращения (работа в две смены)
АУ-1 1972 Валы, фланцы, крышки Диаметр до 250; длина до 750 10 10- 200 50 500 13 Нет 28/12 25 Т
АС В-20 1976 Валы, фланпы, крышки Диаметр до 250; длина до 750 8 30 70 1 200 11 Нет 26/12 25 40 §
АС В-21 1979 Валы, фланцы, крышки Диаметр до 250; длина до 750 8 30 78 240 10 Нет 24/10 28 га 46 i
АС В-22 1983 Валы фланцы, крышки Диаметр до 250; длина до 750 8 30 58 300 12 Нет 28/12 30 « i
а
Продолжение S
2 3 4 5 6 7 8 у 10 12 13 •
AC В-25 1982 Валы, фланцы Диаметр до 250; длина до 1 000 15 30 65 150 15 Нет 28/12 30 48 |
AC В-26 1985 Фланцы, кольца, щиты подшипников Диаметр до 570, длина до 345 100 15-55 70 250 12 Нет 28/12 30 « п
AC В-30 1986 Тела вращения — — — 45 150 8 Нет 22/10 22 32 3
AC В-31 1988 Тела вращения — — — 48 — 8 Нет 22/10 22 32 i
AC В-201 1985 Валы, фланцы, корпус- ные детали Диаметр до 500, длина до 500; 500x500x400 150 25- 100 80 500 15 Нет 28/12 35 £
АУ-ДЗВЗ 1980 Тела вращения — — 30 80 300 40 Нет 30/10 80 60 £
«ТУР-1» 1973 Валы и фланцы Диаметр до 220; длина до 720 До 40 20— 200 50 300 7 5Р+ + 1М 6/3 15 15 о S
»Ротор-1» - Тела вращения Диаметр 12—40; длина 20—350 ДоЗ 20— 200 50 350 10 ЮР 6/3 20 о 23 5
«Ротор-2» - Тела вращения Диаметр 6—36; длина 30—120 До 0.2 20- 200 50 200 5 5Р - - 3 — X
АСВР-01 1980 Ступенчатые валы электродвигателей Диаметр 50—140; длина до 1 400 До 160 50 50 4 3 1Р 2/1 5 4
АСВР-02 1982 Ступенчатые валы Диаметр 50—140; длина до 1 400; До 160 50 50 20 3 1Р 2/1 6 6
АС В Р-03 1983 Ступенчатые валы и фланцы4' 50 50 20 3 1Р 2/1 6 4
АС В Р-04 1981 Ступенчатые валы Диаметр 20—90' длина до 800 До 40 300 20 8 2 1Р 2/1 4 2
АС В Р-041 1982 50 20 2 1Р 2/1 4 2
АСВР-041Л 1984 50 20 2 1Р 2/1 4 2
Окончание
2 3 4 5 6 7 8 g 10 12 13
АСВР-05 1985 Ступенчатые валы и фланцы4' Диаметр 50—140, длина до 1 400 До 160 50 50 20 з 1Р 2/1 б 4
АСВР-051 1987 50 30 3 1Р 2/1 6 4
АСВР-06 1986 Тела вращения 50 40 2 1Р 2/1 8 6
АСВР-10 1980 Ступенчатые валы и фланцы4’ Диаметр до 100; длина до 800 До 40 300 20 8 3 1Р 2/1 6 4
ЛАС-ЧП У 1982 Ступенчатые валы Диаметр до 100; длина до 800 До 160 100 50 10 2 1Р 2/1 4 2
АТ К-15 1985 Тела вращения Диаметр до 400; длинадо1 500 До 100 20- 100 - - 42 - - - -
ГАЦ тел вра- щения 1980 Рычаги, фланцы, крышки, планки Диаметр до 150; длина до 300 До 16 8-100 - - 33 2М.АТСС - -
ГА У Тяжмаша 1985 Фланцы, втулки, валы, оси, гильзы Диаметр до 400, длина до 710 0.2 140 80 300 27 21Р 10/4 40 60
ГАУ для экс- каваторов 1985 Кулач ки. в ал ы, штоки. тяги, цапфы Диаметр до 130; длинадо 1 100 До 62 24- 430 100 200 35 44Р, 11М.2Т; 2АТСС
’ В числителе указано общее число операторов (при двухсменной работе), а в знаменателе — число занятых во вторую смену.
** Число условно высвобождаемых рабочих и универсальных станков указано при работе в две смены.
Обозначения. Р — манипуляционный робот. И — инструментальный автооператор. М — манипуляторе ручным управлени-
ем, Т — транспортная программируемая тележка.
4‘ Диаметр до 400 м.
152 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Классификация ГПС по уровню группового управления станками пред-
полагает, что диспетчеризацию и координацию работы технологиче-
ского оборудования выполняет:
— СПУ робота, прежде всего при групповом обслуживании стан-
ков;
— СПУ межоперационного склада;
— центральная ЭВМ, обеспечивающая координацию СПУ робо-
тов, станков и АТСС, комплектующих ГПС.
Имея в виду перечисленные классификационные группы, рассмот-
рим отдельные конструктивно-технологические решения по созданию
ГПС.
6.2. ГПС для обработки корпусных деталей
ГПС, обеспечивающие подачу заготовок и инструмента по схеме
склад—станок, относятся к самым ранним конструкциям, когда во-
просы загрузки оборудования препоручались рабочему или автоопера-
тору, а отработка технических решений концентрировалась вокруг соз-
дания системы обеспечения функционирования ГПС. На их примере
отрабатывались системы организации и управления производством,
его технической подготовки, разрешались проблемы, связанные с соз-
данием АТСС, САК. АСНИ, САПР и т.д. (см. ГОСТ 26228—85).
Примерами таких ГПС для обработки корпусных деталей могут
служить 1АУ типа АЛ П-3 и АСК (см. табл. 6.1).
Гибкие автоматитрованные участки (1АУ) типа АСК, предна-
значенные для обработки корпусных деталей, состоят из нескольких
ГПМ, объединенных общей автоматизированной системой управле-
ния; при этом технологический маршрут обработки деталей предусма-
тривает изменение последовательности использования оборудования.
Управляющий вычислительный комплекс (УВК) и производствен-
ный комплекс (подсистемы обработки и потока деталей и инструмен-
тов, вспомогательная подсистема) связаны между собой через ЭВМ
(например, при прямом управлении станками в режиме ЭВМ-УЧПУ)
или посредством соответствующей документации (например, при пла-
нировании и учете).
Планировка ГАУ типа АСК приведена на рис. 6.1. Для обработки
(с четырех сторон за одну установку) корпусных деталей применя-
ют сверлильно-фрезерно-расточные станки Н с ЧПУ, оснащенные
устройствами автоматической смены инструмента и устройствами ав-
6.2. ГПС для обработки корпусных деталей «153
тематической смены ПС с закрепленными на них деталями. Станки
связаны между собой транспортной системой 10.
Рис. 6.1. Гибкий автоматизированный участок типа АСК.
/ — управляющий вычислительный комплекс на базе ЭВМ М-6000 и центральный
диспетчерский пульт, 2 — специальный станок для обработки базовых
поверхностей корпусных деталей, 3,4— станки для доделочных операций,
5 — координатно-разметочная машина; 6 — моечная машина. 7— отделение
для хранения станочных палет, элементов переналаживаемой оснастки
и сборки приспособлений, 8 — отделение для хранения, сборки и настройки
инструментов, 9— контрольно-измерительная машина, 10—транспортная
система; 11 — свердильно-фрезерно-расточные многоцелевые станки
Базовые поверхности заготовок обрабатывают на специальных
станках 2 с ЧПУ, а доделочные операции выполняют на станках 3 и 4.
Помимо указанных станков в состав ГАУ в ряде случаев входят
координатно-разметочная машина 5 (для контроля и разметки литья),
моечная машина 6 и контрольно-измерительная машина 9 (для окон-
чательного контроля обработанных деталей).
На участке предусмотрены отделения 7 (для хранения станочных
палет, элементов универсально-сборной переналаживаемой оснастки
и сборки приспособлений) и 8(для хранения, сборки и настройки ин-
струментов).
Отделение 9 оснащено механизированными стеллажами для хране-
ния элементов оснастки и монтажными столами для их сборки.
Отделение 8 оборудовано стеллажами для хранения режущего
и вспомогательного инструмента и рабочими верстаками; для размер-
ной настройки инструмента используют оптические приборы.
Применение 1АУ типа АСК обеспечивает повышение производи-
тельное ги обрабо1ки в среднем в 3,2 раза при стабильном ее качестве
ГПС, оснащенные АТСС и роботизированными межстаночными
транспортными средствами (рельсовыми и безрельсовыми тележками
154 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
с автоматическими перекладчиками палет), наиболее распространены
при механической обработке корпусных деталей.
Гибкие производственные системы «Талка» выпускались серийно
Ивановским станкостроительным производственным объединени-
ем на базе обрабатывающих центров «Модуль-320» («Талка-320»),
«Модуль-500» («Талка-500»), «Модуль-800» («Талка-00») или их со-
вместным использованием. В эти ГПС по требованию заказчика
могут входить OU со сменными многошпиндельными головками
Станки обслуживаются складом-накопителем и рельсовой транс-
портной системой ТС (320-500) или безрельсовой тележкой с индук-
тивным управлением производства фирмы VALMET (Финляндия).
ГПС типа «Талка-500-800» предназначены для обработки любых
корпусных деталей с 500x500x800 мм (обрабатывающий центр
«Модуль-500») и с размерами 800x700x1000 мм (обрабатывающий
центр «Модуль-800») и массой соответственно до 700 и 1500 кг. За-
готовка до готовой детали обрабатывается в автоматическом режиме
с управлением от центральной ЭВМ Система управления на базе
мини-ЭВМ типа СМ осуществляет: переработку, хранение и обмен
информацией, программное обеспечение, необходимое для функ-
ционирования ГПС.
Гибкий автоматизированный цех типа «Талка 320—500.1» (рис. 6.2)
предназначен для обработки различных корпусных изделий из лю-
бых конструкционных материалов в условиях мелкосерийного
производства. Он состоит из трех механообрабатывающих участ-
ков. I — тля мелких и средних изделий на базе четырех ГПМ мод.
ИР320ПМФ4 с 4-местными накопителями заготовок; II — для сред-
них изделий на базе четырех ГПМ мод. ИР500ПМФ4 с 8-местными
накопителями; III — для крупных изделий на базе двух ГПМ мод.
ИР800ПМФ4 с 2-позиционными столами-накопителями. Участки
механообработки I и II объединены с участками подготовки про-
изводства транспортными системами ТС320 и ТС500; участок III
связан общецеховыми транспортными средствами (электрокарами
и мостовым краном 16, передающими заготовки на приемные сто-
лы 18). Управление ГАП осуществляется от ЭВМ типа СМ 1420, раз-
мещенной на втором этаже в помещении управляющего вычисли-
тельного комплекса. На нижнем уровне управление транспортными
системами участков выполняется при помощи программируемых
контроллеров.
ГПС, оснащенные АТСС и манипуляционными роботами, обеспечи-
вают наибольшую гибкость технологического процесса.
Рис. 6.2. Гибким автоматизированный цех типа «Талка 320—500.1»
I. II. Ill — механообрабатываюшие участки для мелких и средних изделий, средних изделий, крупных изделий
соответственно. 2 — ГП М мод. ИР500П МФ4 («Модуль 500»). 2 — световой сигнал. 3 — пульт управления «Модулем
320»; 4 — участок наладки инструментов и приспособлений; 5 — стенд сборки приспособлений; 6 — стенд настройки
инструмента и зарядки инструментальных магазинов, 7— шарнирно-балансирный манипулятор мод ШБМ-500,
8 — стеллажный склад заготовок и деталей; 9 — робот-штабелер; 10 — локальный накопитель и станция загрузки-
разгрузки палет. 11 — управление ТС-500.12 — управление ТС-320. 13 — рельсовый путь, 14 — транспортная
тележка ТС-320; 15 — транспортная тележка ТС-500; 16 — кран мостовой грузоподъемностью 5 т; 17 — управляющий
вычислительный комплекс на базе центральной ЭВМ типа СМ 1420 (второй этаж), 18 — приемный стол, 19 ГПМ
мод ИР800ПМФ4 («Модуль 800»); 20 — ГПМ мод ИР320ПМФ4 («Модуль 320»); 21 — тупиковая моечная машина;
22 — отделение контрольно-измерительных машин, 23 — стеллажный склад инструментов и приспособлений
6.2. ГПС для обработ
156 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ГПС фирмы Toyota (Япония) предназначена для обработки 80 наи-
менований автомобильных блоков цилиндров, изготавливаемых
по заказу в любой последовательности (рис. 6.3). ГПС оснащена
АТСС, включающей два стеллажных склада (заготовок 9 и деталей 2)
с роботами-штабелерами 3, роботизированным межстаночным транс-
портом (приводные роликовые конвейеры //) и двумя передвижными
манипуляционными роботами 7, обслуживающими четыре обрабаты-
вающих центра I с инструментальными барабанами, укомплектован-
ными наборами из 40 инструментов.
Рис. 6.3. Гибкая автоматическая линия обработки блоков цилиндров
автомобильных двигателей фирмы Toyota (Япония).
/ — обрабатывающий центр (с магазином на 40 инструментов);
2 — автоматизированный склад готовых изделий; 3 — робот-штабелер;
4 — шарнирно-балансирный манипулятор, 5 — трехкоординатная измерительная
машина с программным управлением; 6 — автоматическая моечная машина,
7— манипуляционный робот на рельсовой тележке, 8 — автоматизированная
система удаления отходов, 9 — автоматизированный склад заготовок,
10— центральная управляющая вычислительная машина линии и пульт
управления, // — программируемый конвейер с приводными роликами.
12 — шариковый стол, 13 — конвейер подачи заготовок, 14 — место подготовки
инструментальных магазинов, 15 — рабочий-оператор, 16 — рельсовый путь
Заготовки с обработанными базовыми поверхностями поступают
по роликовому конвейеру 13 на шариковый стол 12, где с помощью
ручного шарнирно-балансирного манипулятора (ШБМ) 4 устанавли-
ваются на спутники-палеты (СП). На каждую заготовку приклеивает-
ся магнитный информационный носитель, в котором содержится ин-
формация о заготовке (номер, материал и т.д.). По команде оператора
робот-штабелер 3 устанавливает СП с закрепленной на нем заготовкой
в любую свободную ячейку склада заготовок 9. Считывающее устрой-
ство ячейки передает информацию на ЭВМ участка 10.
6.2. ГПС для обработки корпусных деталей «157
При освобождении от работы любого обрабатывающего центра 1
ЭВМ в соответствии с оперативным планом производства дает коман-
ду роботу-штабелеру 3 склада заготовок 9 на подачу в обработку оче-
редной заготовки определенного типоразмера.
Робот-штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой
из ячейки склада и устанавливает на одну из роликовых дорожек про-
граммируемого конвейера II, который получает команду от ЭВМ о до-
ставке СП с заготовкой к свободному обрабатывающему центру. Оста-
новка заготовки против заданного ОЦ достигается вращением роликов
конвейера с автономными приводами на пути от склада до заданного
места, а остальные ролики остаются неподвижными.
Отдав команду штабелеру на подачу заготовки, ЭВМ переписы-
вает программу обработки указанной заготовки на программоноси-
тель обрабатывающего центра, который за время движения заготов-
ки по транспортной системе полностью подготавливается для работы
с новой (совершенно другой по параметрам обработки) заготовкой:
меняет инструмент для выполнения первого перехода операции и уста-
навливает необходимые режимы обработки.
Робот-манипулятор 7 также по команде ЭВМ перемещается
по рельсовому пути 16 к свободному обрабатывающему центру и про-
изводит перегрузку с транспортера II на рабочий стол обрабатываю-
щего центра, где автоматически (с помощью байонетных зажимов)
СП с заготовкой закрепляется и производится полная обработка блока
цилиндров.
По окончании обработки СП с юювой деталью перегружается
на транспортер, а с транспортера — в моечную машину 6. После мойки
и сушки таким же образом обработанная деталь поступает на трехко-
ординатную контрольно-измерительную машину (КИМ) с программ-
ным управлением 5, где контролируется по программе, переданной
с ЭВМ.
Если замеренные параметры соответствуют чертежу, готовая де-
таль поступает по транспортной системе в склад готовых изделий 2,
при этом оператор с помощью ШБМ 7 снимает готовую деталь с СП.
который возвращается на склад заготовок.
Если контролируемые параметры изделия не соответствуют за-
данным, КИМ вызывает оператора, который принимает решение.
При необходимости (по команде оператора) КИМ распечатывает ре-
зультаты контроля.
В целях экономии рабочего времени контроль за состоянием ин-
струментов в инструментальном барабане и его смена производит-
15В • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ся вне обрабатывающего центра на специальном рабочем месте 14
Для этого инструментальный барабан снимается со станка мостовым
краном, а на его место тут же устанавливается новый барабан.
Контроль и настройка инструмента (в специальных инструмен-
тальных державках) осуществляется с помощью инструментального
микроскопа.
Обслуживают участок три человека (15): инженер-оператор (он же
наладчик, оператор ЭВМ, программист и контролер); рабочий склада
заготовок и готовых изделий; рабочий-инструментальщик.
ГПС оснащена автоматизированной системой удаления отходов 8.
Роботизированные участки моделей И5.02, И5.06 и АСК-02.01 с АТСС
и манипуляционными роботами для группового обслуживания станков
позволяют реализовать любую организационно-технологическую
структуру и обеспечивают гибкие транспортные связи при экономии
производственных площадей.
Участки предназначены для обработки корпусных деталей типа кор-
пусов гидроблоков массой до 160 кг в условиях серийного производства.
Участки обслуживают подвесные передвижные монорельсовые про-
мышленные роботы мод. УМ160Ф2.81.С1 [22, 61]. В компоновке этих
участков используют способность робота УМ160Ф2.81.01 обслуживать
вертикальные станки. Для этого перед станками располагают поворот-
ные устройства, в зажимные приспособления которых робот устанав-
ливает заготовку. Затем по специальной команде заготовка зажимается
(одновременно происходит выравнивание по базам), устройство пово-
рачивается, и заготовка попадает на позицию обработки.
Участки включают склад-накопитель. Так как время цикла обработ-
ки тяжелых корпусных деталей достаточно велико, то наличие склада-
накопителя обеспечивает относительно длительное функционирова-
ние комплекса без остановок для восстановления запаса заготовок,
гибкость технологических маршрутов при экономии производствен-
ных площадей и возможность дальнейшего поэтапного наращивания
гибкого производства
Роботизированный участок И5.02 (рис. 6.4) состоит из пяти ОЦ
мод. ИР500МФ4, которые располагаются по обеим сторонам от моно-
рельса несущей системы робота (три с одной стороны и два с другой),
при этом в максимальной степени используется преимущество кон-
струкции робота — большая зона обслуживания. Часть транспортных
функций в комплексе (установка заготовки на поворотный стол, с ко-
торого она впоследствии захватывается роботом) выполняется краном-
штабелером автоматизированного склада.
6.2. ГПС для обработки корпусных деталей «159
Рис. 6.4. Автоматизированным участок И 05.02*
/ — обрабатывающий центр ИР-500МФ4, 2— автоматический
кран-штабелер, 3 — стеллажный склад; 4 — поворотный стол.
5 — магазин-накопитель; 6 — робот УМ 160Ф2.8101
Рис. 6.5. Роботизированная линия мод И 5.06 (АСК-02.03)
для обработки корпусных деталей
1 — световой барьер; 2— станокс ЧПУ мод 2Р135Ф2; 3— поворотный
стол, 4 — стеллажный склад заготовок, деталей, инструментов
и приспособлений; 5— кран-штабелер; 6— подвесной передвижном
манипуляционный робот мод УМ 160Ф2.8101; 7— стол приемный, 8 — СЧПУ
станка; 9— кантователь, 10— гидростанция робота УМ 160Ф2 81.01,
11 — монорельс робота; 12— СЧПУ робота, 13 — опора монорельса
iiihihiiiiihfK II II II II II II И
Роботизированный участок И5.06 (рис. 6.5) включает в себя три
вертикально-сверлильных станка 2с ЧПУ мод. 2Р135Ф2, обслуживае-
мых промышленным роботом б мод. УМ160Ф2.81.01.
Заготовки, размешенные в специальной таре, доставляются
из склада-стеллажа 4 краном-штабелером 5 на поворотный стол ко-
160 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
торый затем передает тару в зону обслуживания ПР б, который, пере-
двигаясь по монорельсу 11, последовательно устанавливает заготовки
на приемные столы 7 вертикально-сверлильных станков в порядке
выполнения технологического процесса и возвращает обработанные
детали в тару на поворотном столе. С него тара с деталями вновь уста-
навливается штабелером в ячейки склада 4. При необходимости смены
горизонтальных баз обрабатываемой детали робот 6 устанавливает ее
на кантователь 9, который переворачивает деталь на 180° вокруг гори-
зонтальной оси. Диспетчирование работы основного и вспомога1ель-
ного оборудования линии обеспечивает СЧПУ робота 12, подающая
команды системам ЧПУ станков <?на включение автоматических ци-
клов обработки деталей и систем электроавтоматики приспособлений.
В свою очередь работу роботизированной линии и автоматизирован-
ного склада диспетчирует центральная ЭВМ. Для обеспечения безо-
пасности обслуживающего персонала рабочая зона ограждена свето-
вым барьером |26. 27], при пересечении которого робот отключается
в режим ожидания
Роботизированный участок АСК-02.01 (рис. 6.6) состоит из двух
РТК, каждый из которых включает два многоцелевых фрезерно-
расточных станка с ЧПУ и робот мод. УМ160Ф2.81.01, обеспечива-
ющий установку-снятие и межстаночное транспортирование деталей,
смену инструмента на станках и оснастки, очистку баз станков и де-
талей от стружки, а также контроль размеров деталей. Предусмотре-
на автоматическая смена захватных устройств ПР. Детали, станочная
оснас|ка и инструмент хранятся в ячейках двойного С1еллажа склада,
расположенного сзади комплексов над стружкоуборочным конвейе-
ром так, что обслуживающий склад робот-штабелер может передавать
их с одного РТК на другой. Масса деталей — до 100 кг.
РТК с круговой планировкой относятся к самым ранним техниче-
ским решениям при организации группового обслуживания станков
напольным стационарным роботом, работающим в цилиндрической
или сферической системах координат. В состав таких РТК входят
обычно 2—3 станка. Несколько РТК могут объединяться общей ТНС.
РТК мод. ЗХА42 для обработки малогабаритных корпусных деталей
и фланцев (рис. 6.7) выполнен на базе одно- или двурукого ПР мод.
КМ 10Ц42.01 и двух агрегатных станков мод. ЗХА4242 и 3XA4243. Ком-
плекс предназначен для выполнения различных технологических опе-
раций, включающих переходы сверления, нарезания резьбы, обточ-
ки и фрезерования деталей типа корпусов и фланцев массой до 10 кг
в условиях мелкосерийного производства. Робот /забирает заготовку 6
6.2. ГПС для обработки корпусных деталей • 161
Рис. 6.6. Автоматизированный участок АСК-02 01
для обработки корпусных деталей массой до 100 кг.
1 — многоцелевой фрезерно-расточной станок, 2 — промышленный
робот, 3 — кассеты с инструментом; 4— спутники с обрабатываемыми
деталями (заготовками), 5— конвейер для уборки стружки; 6 — стеллажи
склада для деталей, инструмента и оснастки; 7— кран-штабелер
7000
Рис. 6.7. РТК для обработки малогабаритных корпусных деталей.
1,2— агрегатные станки, 3 — автооператор разгрузки станка
на конечной операции, 4 — СПУ РТК; 5— поворотный
тактовый магазин, 6 — заготовки, 7 — робот
Вида
162 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
из поворотного тактового магазина 5, который по команде СПУ РТК 4
при каждом цикле поворачивается на шаг и загружает станок 1, а после
обработки передает ее на станок 2. Разгрузку станка 2 и сброс детали
в тару (установку в магазин) производит автооператор 3.
6.3. ГПС для обработки деталей
типа тел вращения
ГПС, работающие по схеме склад-станок, как правило, строят-
ся по секционному принципу на основе применения единой модели
станков одинакового технологического назначения и типового транс-
портного и вспомогательного оборудования. Агрегатно-секционный
(модульный) принцип построения участков позволяет компоновать
их из отдельных унифицированных секций, обеспечивающих само-
стоятельное выполнение заданных производственных функций, а так-
же комплектовать участки станками различного назначения, число
которых зависит от номенклатуры обрабатываемых деталей и их годо-
вого выпуска. Типовые решения позволяют учитывать любые особен-
ности производственных помещений, что также увеличивает гибкость
системы.
Секционное построение на основе типового транспортного
и вспомогательного оборудования также сокращает объем проектно-
конструкторских работ и уменьшает сроки освоения производствен-
ных мощностей, а также текущей модернизации существующих про-
изводств.
Гибкие автоматизированные участки типа АСВ предназначе-
ны для обработки деталей типа тел вращения с размерами, соответ-
ствующими возможностям станков, объединенных в систему общей
ТСН, управлением и организационно-техническим обеспечением.
За 1972—1992 гг. в России разработаны и опробованы на практике
различные ГАУ типа АСВ (см. табл. 6.1), в которых использовались
от 4 до 16 станков с ЧПУ. В зависимости от моделей и числа встраи-
ваемых станков длина различных участков может составлять 35—60 м
при общей ширине 14 м. Участки могут состоять из токарных станков
с Ч ПУ одного или разных типоразмеров, а также включать сверлильно-
фрезерные, шлифовальные, зубообрабатывающие и другие станки
с ЧПУ. На сверлильно-фрезерных станках можно обрабатывать также
детали плоской формы: планки, рычаги, кронштейны, мелкие корпу-
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «163
са. Количество наименований обрабатываемых деталей практически
не ограничено, а объем неповторяющихся деталей может составлять
40‘S общего объема.
На рисунке 6.8 показан один из вариантов компоновки участка из
12 станков (10 токарных и 2 сверлильно-фрезерных). Общий транспор-
тер, несущий тару, обслуживает перемещающиеся (поперек) автома-
тические транспортные тележки, которые доставляют к станкам спут-
ники с концевым инструментом для сверлильно-фрезерных станков,
поддоны с заготовками, пале । ы с комплекгами оснастки и использо-
ванной оснасткой и секции поперечных транспортеров для удаления
емкостей со стружкой от станков. Транспортер представляет собой
адресную транспортно-накопительную систему со свободным ритмом
перемещений, осуществляющую все грузопотоки и обеспечивающую
независимую и совмещенную по времени работу на всех позициях
участка. Этот же транспортер обслуживает отделения: наладки и ком-
плектации режущего инструмента и оснастки, приема-сдачи готовых
деталей, сбора стружки и ОТК. Имеется также планово-диспетчерское
отделение с управляющим вычислительным комплексом на базе ЭВМ
типа М6000, СМ1 или СМ4 для оперативно-производственного пла-
нирования.
Рис. 6.8. Вариант компоновки участка типа АСВ
I — токарные автоматы или полуавтоматы: 2— сверлильно-фрезерные станки
с ЧПУ; 3 — отделение наладки и комплектации, инструмента, 4 и 5— поворотные
стеллажи соответственно для инструмента и элементов оснастки. 6 — оптический
прибор для настройки режущего инструмента; 7—секции автоматических
транспортных тележек; 8 — конвейер с тележками и ящиками с палетами,
концевых инструментов (я), для заготовок и деталей (б), для комплектов
оснастки (в), емкостями для стружки (г), 9 — отделение сбора стружки.
10 — манипулятор-кантователь емкостей стружки, II — отделение приемки
готовых деталей и ОТК, 12 — секции удаления стружки с гидроукладчиком
164 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Оперативное планирование производства осуществляется с помо-
щью ЭВМ, что обеспечивает планомерную и максимальную загрузку
станков, учет и диспетчирование, сокращает время на подготовку про-
изводства. Эксплуатация участков типа АСВ показала высокую произ-
водительность и малую трудоемкость применяемой системы техноло-
гической подготовки. Суммарное время технологической подготовки
токарных операций для деталей одной партии составляет около 60 мин
(ознакомление с чертежом детали и технологическим маршрутом ее
обработки — 10 мин. заполнение карты исходных данных — 15 мин,
расчет на ЭВМ — 10 мин, просмотр результатов расчетов и комплекта-
ция документов — 15 мин и другие операции).
Управляющий вычислительный комплекс обеспечивает взаимо-
связь работы автоматизированного участка с другими подразделения-
ми предприятия, что повышает уровень организации производства
во всех звеньях предприятия.
Включением в систему станков одинакового технологического на-
значения и одной модели достигается технологическая взаимозаме-
няемость станков в пределах их назначения, крепежной и инструмен-
тальной оснастки, управляющих программ, упрощается содержание
и обслуживание станков, обеспечивается более полная их загрузка
по времени, динамичность производственного графика. т.е. достига-
ется еше более высокая степень гибкости.
Транспортно-накопительная система является распределительной,
универсальной и адресной системой высокой гибкости, которая осу-
ществляет кратчайшую транспортную связь между всеми рабочими
местами. Секционное построение позволяет в зависимости от произ-
водственных требований и условий без дополнительных специальных
решений увеличивать или уменьшать длину транспортера. Это позво-
ляет встраивать дополнительное число станков при росте объема вы-
пуска. Транспортная система обеспечивает встраивание практически
любых станков и их легкую замену при обновлении или необходимо-
сти ремонта. Автоматические транспортные тележки способствуют пе-
реходу от ручной загрузки станков к загрузке роботами, причем любой
конструкции (следующий этап автоматизации).
ГПС, оснащенные ТНС и РТК станок — робот, применяют при соз-
дании 1АУ (мелкосерийное и серийное производство) и АЛ (крупносе-
рийное и массовое производство).
Участки типа АСВ могут оснащаться и различными моделями про-
мышленных роботов. В последнем случае целесообразно использовать
подъемно-транспортные и манипуляционные роботы, что предусмо-
трено общим планировочным решением участков.
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «165
Для участков типа АСВ разработаны конструктивные решения
РТК с применением роботов моделей: Robot Fanuc Mode! О и Model I
(Япония), РВ-50, РВ-50Ф2, СМ40Ц.48.Н, СМ80Ц.48.11, СМ80Ц.25.01.А
(Россия) (21,22, 26] (рис. 6.9).
ГАУ «Ротор-1» (рис. 6.10), установленный на Оптико-мехническом
объединении (г. Санкт-Петербург), обрабатывает более 360 наимено-
ваний деталей типа тел вращения диаметром 12—40 мм, длиной 20—
350 мм (масса заготовок до 3 кг). Партия запуска деталей составляет
20-150 Ш1.
Десять ГПМ установлены в ряд вдоль стеллажа склада и состоят
из модернизированных токарно-винторезных станков модели 16Б16Т1
с ЧПУ HU-31, обслуживаемых монорельсовыми двурукими роботами
модели М-21, и лотковыми подкатными загрузочными устройствами
для ориентированной штучной выдачи заготовок на позицию захва-
та робота. Каждый модуль оснащен измерительным датчиком модели
БВ-4271 для контроля режущей кромки резца.
Стеллажный модульный склад, обслуживаемый роботом-
штабелером модели РСК-250, работает в следующих режимах:
загрузка складских ячеек тарой с заготовками от устройства
загрузки-выгрузки, оснащенного терминалом для ввода инфор-
мации в систему;
перемещение тары с изделиями из ячеек на то же устройство
и терминал;
внутрискладские перемещения тары с заготовками (деталями);
перемещение тары с заготовками из ячеек склада на подкагные
столы — загрузочные устройства технологических модулей;
перемещение тары с изделиями с подкатных столов загрузочных
устройств в ячейку склада или на устройство загрузки-выгрузки.
Использование складского робота-штабелера в качестве транс-
портного средства между складом и технологическими модулями ав-
томатической транспортно-накопительной системы (АТНС) позво-
ляет отказаться от роботов-перекладчиков, сократить число объектов
управления и упростить дисциплину управления АТНС, сократить
протяженность материальных потоков и рациональнее использовать
производственные площади. Средняя периодичность поступления
запросов на транспортное обслуживание технологических модулей
(с учетом среднего цикла изготовления деталей и емкости тары) со-
ставляет 18 мин. Продолжительность цикла работы АТНС (от полу-
чения запроса до возврата в исходное положение после исполнения)
0,5—2,5 мин.
Рис. 6.9. Пример автоматизации загрузки токарных станков мол. 1720ПФЗО на участке типа АСВ роботами моделей Fanuc
Model 0 и Fanuc Model I (й); роботом модели РВ-50 (б); роботом модели РВ-50Ф2 («)•
1 — транспортер, 2 — транспортная тележка с автоматическим адресованием, 3 — робот модели Fanuc Made! 0\
4— УЧПУ робота Fanuc ModelO; 5 — приемные столы для деталей (заготовок); б, 77 — тактовые столы; 7 и 72 —емкости
для стружки. 8— СПУ робота модели Fanuc Model 1,9— робот модели Fanuc Model 1. 10— приемные столы
для деталей (заготовок). 13 — токарный станок, 14 — СПУ станка. 15— робот модели РВ-50.16— СПУ робота
модели РВ-50; /7 — тара с упорядоченным расположением заготовок; 18— базирующие салазки; 19— крестовый
двух координатный программный стол, 20 — колесное основание, 27 — рейка, 22 — фиксирующий механизм,
23 — рельсовый путь; 24 — автоматизированный склад заготовок, деталей, инструментов и приспособлений; 25 — СПУ
робота модели РВ-50Ф2. 26— робот модели РВ-50Ф2, 27— рука робота. 28— ось качания руки робота. 29 — захватное
устройство робота; 30— приставочный накопитель заготовок; 31 — лвухпозиционная автоматическая тележка
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «167
Рис. 6.10. Схема ГАУ «Ротор-1» для обработки деталей типа тел вращения
1 — СПУ ПР, 2 — ПР модели М-21. 3— ЧПУ НЦ-31, 4 — датчик
контроля износа инструмента модели Б В-4271, 5 — станок модели
16Б16Т1, б — электрошкаф станка, 7—датчик контроля наличия
заготовки на позиции захватывания роботом, 8 — подкатное загрузочное
устройство; 9— робот-штабелер модели РСК-250, 10— стеллажный склад,
И — загрузочное устройство склада. 12 — стол приема-выдачи заготовок
и деталей, 13 — тара с заготовками, 14 — пульт ввода информации.
15 — вычислительный центр. 16— микро-ЭВМ «Электроника-60»;
17 — АРМ2-01, 18— мини-ЭВМ СМ4, 19— дисплей, 20— графопостроитель;
21 — полуавтомат кодирования графической информации ПКГИО
22 — световое и звуковое табло, 23 — диспетчерский пульт
Унифицированная тара кассетного типа выполнена в виде двухъ-
ярусного контейнера. Нижний ярус служит для размещения заготовок
в один, два или три ряда (в зависимости от длины заготовок), верхний
ярус используется для приема деталей. Вместимость одного контейне-
ра достаточна для обеспечения технологического модуля заготовками
в течение двух и более часов.
168 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ПР модели М-21 имеет программируемые продольные перемеще-
ния каретки по монорельсу параллельно оси шпинделя станка, цикло-
вые перемещения установленных на каретке вертикальной и наклон-
ной рук, ротацию вертикальной руки на 180° и непереналаживаемые
самоцентрирующие ЗУ с диапазоном диаметров деталей 10—60 мм.
Для достижения необходимой гибкости ГПМ применен инерци-
онный поводковый патрон, обеспечивающий крепление заготовок
диаметром от 12 до 40 мм без переналадки, и использована унифи-
цированная групповая инструментальная наладка. Полная взаимоза-
меняемость ГПМ в пределах типоразмерного ряда допускает перевод
деталей с одного модуля на другой без переналадки. Каждый модуль
обрабатывает деталь с двух сторон, благодаря применению ротации
и переустановке заготовки с помощью ПР.
Станки, входящие в ГПМ, дополнительно оснащены системами
контроля состояния режущего инструмента, обеспечивающими необ-
ходимую технологическую точность за счет автоматической коррекции
управляющей программы. Программируемое прерывание продольной
подачи позволяет получать стружку необходимой длины.
Применение автоматизированных систем проектирования
и расчета не гарантирует в каждом конкретном случае получения
оптимальной управляющей программы (УП). Поэтому процесс
получения УП должен включать процесс ее отладки на технологи-
ческом оборудовании. В ГПС предусмотрен следующий порядок
отладки УП. По директиве диспетчера один из ГПМ переводится
в наладочный режим. Из АСУ ГПС в УЧПУ ГПМ передается УП,
подлежащая отладке. Технолог ведет отладку с использованием
локального терминала редакционного комплекса на базе микро-
ЭВМ «Электроника-60». Отлаженная программа автоматически
извлекается из оперативной памяти УЧПУ и через локальную ин-
формационную сеть поступает в архив УП. В архиве каждая УП
имеет не менее трех версий: 001-УП получена посредством САПР.
002-УП — в состоянии незаконченной отладки, 003-УП — оконча-
тельная. Собственно, УП третьей версии и составляет фонд рабо-
тоспособных УП. Такая дисциплина технологической подготовки
УП соответствует концепции ГПС и создает необходимую обрат-
ную связь в системе АСТПП - ГПС.
Автоматизированный участок СМ-РСД.01 (рис. 6.11), созданный
в Болгарии, предназначен для обработки деталей типа тел вращения
при среднесерийном производстве. Детали изготовляют из поковок
и резаного проката с подготовленными технологическими базами. Ди-
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «169
аметр деталей центровых 20—100 мм, патронных — 36—220 мм; наи-
большая длина центровых деталей 750 мм.
Рис. 6.11. Автоматизированным участок СМ-РСД 01 (Болгария!
для обработки деталей типа тел вращения.
а — планировка: б — расположение роботизированных
технологических комплексов
В состав участка входят- патронно-центровой токарный станок /7
с ЧПУ, два патронных токарных станка 12 с ЧПУ, два токарно-
револьверных станка 10, сверлильно-фрезерный станок 9, моечная
машина 8. Основные технологические операции: чистовая токарная
обработка; сверление и фрезерные операции (нарезание шпоночных
канавок, резьбы, обработка отверстий и т.п.); очистка и мойка деталей.
Подсистема потока деталей включает в себя: четырехъярусный
стеллаж 2 (в каждом ярусе 24 трехпозиционные ячейки), трансмани-
пулятор 1, перемещающий палеты 6 с деталями и инструментом на ра-
бочие позиции около станков, гри тактовые подпалетные станции 3,
установленные рядом со станками с ЧПУ, шесть подпалетных подста-
вок 5, три консольных манипулятора 4 мод. «Пирин», смонтирован-
ных на станках с ЧПУ, тельферный загрузчик 13 с ручным управлени-
170 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ем, обеспечивающий ввод и вывод палет при обслуживании стеллажа,
а также стеллаж 14 регулировки палет.
Участок управляется с центрального диспетчерского пульта 15,
укомплектованного двумя мини-ЭВМ (одна управляет станками, вто-
рая — транспортированием деталей и инструмента, а также выдает ин-
формацию диспетчеру).
Участок обслуживают: диспетчер, наладчик станков с ЧПУ, опе-
раторы на токарно-револьверных станках и сверлильно-фрезерном
станке, рабочий на приемосдаточной позиции и на участке 7 комплек-
тации инструментальных плат, контролер.
РТК станок — робот, объединенные конвейерным транспортом, с ав-
тономными подвесными монорельсовыми роботами, имеющими ка-
ретку с одной рукой или более, перемещающуюся в одной плоскости
с осью центров станка по монорельсу, закрепленному на двух опорах,
широко применяются для комплектации автоматических линий.
Автоматические технологические линии типа АТЛ (Болгария) стро-
ятся как многономенклатурные переналаживаемые несинхронные ли-
нии со свободным тактом и предназначены для обработки деталей типа
тел вращения с массой до 160 кг в условиях массового и крупносерий-
ного производства при объемах партий от тысячи до нескольких десят-
ков тысяч штук. Обрабатываемые детали проходят последовательно
все операции. Установку-снятие деталей при обслуживании станков
осуществляют автономные портальные манипуляторы «Пирин» двух
типов: непереналаживаемые (автооператоры) — для линий массового
производства и робоил — для линий крупно- и среднесерийною про-
изводства. В одну позицию, обслуживаемую манипулятором «Пирин»,
может быть установлено до четырех станков. Транспортирование дета-
лей между позициями производит конвейер. Технические данные при-
ведены в табл. П2 приложения.
На рисунке 6.12, а показан элемент компоновки РТК станок —
робот — конвейер — контрольно-измерительное устройство автома-
тической технологической линии. На рисунке 6.12, б и в пред-
ставлены компоновки автоматических линий АТЛ-06 и АТЛ-07
Особенность линий АТЛ заключается в том, что при обработке сту-
пенчатых валов последние при укладке в ложементы общего кон-
вейера перекашиваются, так как при большом различии диаметров
ступеней невозможно выдержать постоянное положение оси детали
при наличии нерегулируемых ложементов. Поэтому в ряде случаев
общий конвейер прерывают, разбивая его на несколько независи-
мых участков, конструкция ложементов которых обеспечивает ми-
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения • 171
нимальный перекос оси деталей в данном диапазоне перепада диа-
метров (см. рис. 6.12, е).
Рис. 6.12. Применение портальных манипуляторов «Пирин»
для комплектации автоматических линий.
а — элемент компоновки автоматической линии станок — робот —
конвейер — контрольно-измерительное устройство, б — компоновка
автоматической линии АТЛ-06, е — компоновка автоматической линии АТЛ-
07; / — портал; 2 — манипулятор «Пирин», 3 — контрольно-измерительное
устройство. 4 — конвейер. 5 — станок, 6 — круглошзифовальный
станок, 7— шлицефрезерный станок, 8— гидрокопировальный
станок; 9, 10— фрезерно-центровальные станки, //, 12— токарные
станки, 13— агрегатный станок для обработки шпоночных канавок
и отверстий в торце вала, 14 — ограничительные консоли конвейера
АТЛ-06 (рис. 6.12, б) введена в эксплуатацию в 1973 г. на заводе
ЗЕМ-ЛОМ (Болгария) и предназначена для механической обработ-
ки полувалов двигателей моста электрокар (полувалы с фланцами
на одном конце и шлицами — на другом). Линия обеспечивает обработ-
ку (с переналадкой) около 20 типоразмеров валов длиной 350—750 мм,
диаметром шейки 28—45 мм и размерами фланцев от 102 до 155 мм.
В зависимости от типоразмера масса детали составляет 2—10 кг, мате-
риал — сталь 40Х.
АТЛ-07 (см. рис. 6.12, в) предназначена для обработки валов двигате-
ля постоянного тока на заводе им. Георгия Костова в Софии. Произво-
дительность линии — 150 тыс. деталей в год, такт выпуска — 1 мин 20 с.
Диапазон типоразмеров валов: длина 220—1000 мм, диаметр шейки
20—80 мм. Заготовки — резаный прокат.
172 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Линию обслуживают два человека: оператор, наблюдающий за ра-
ботой оборудования, и подсобный рабочий, устанавливающий в ори-
ентированном положении заготовки на начальную позицию конвейе-
ра и снимающий с него на конечной позиции обработанные детали
Перенастройка линии для обработки нового типоразмера деталей
осуществляется двумя операторами за 4 ч. Перенастройку можно осу-
ществлять последовательно с первой операции без остановки всего
оборудования.
Маршрут обработки деталей на линии: подгоювка ихнологиче-
ских баз (подрезка торцов и обработка центровых отверстий); обточка
ступеней вала с двух сторон; сверление и нарезание отверстий в торцах
с одновременным фрезерованием шпоночных канавок; последова-
тельное шлифование первой, второй и третьей шеек.
Межоперационное транспортирование осуществляется конвейе-
рами и портальными манипуляторами «Пирин». На загрузочной (пер-
вой) позиции конвейера заготовки вручную укладываются в ложе-
менты, проходят соответствующую обработку на станках, показанных
на позициях 10—13 (см. рис. 6.12, в), затем с помощью манипулятора
переносятся в ложементы второго конвейера (для обеспечения лучше-
го центрирования деталей в связи с появлением ступеней). Полностью
обработанные детали снимаются подсобным рабочим с ложемен-
тов второго конвейера на конечной позиции линии и укладываются
в тару.
Групповое обслуживание станков напольными роботами (стационар-
ными или передвижными) применяю] при достаючно длительных
циклах обработки на станках и необходимости взаимоувязанной ра-
боты трех и более (до двенадцати) единиц обрабатывающего обору-
дования. При этом лимитирующую по времени обработки операцию
выполняют, например, на двух станках.
РТК с напольными стационарными роботами, работающими в ци-
линдрической или сферической системе координат, относятся к про-
стейшим и самым ранним формам организации многостаночных
РТК. В качестве таких роботов могут служить универсальные ПР типа
Versatran, Unimate, Puma, Autohand и др. [61]. РТК имеют круговую
планировку, обслуживают до шести рабочих позиций. Примеры тех-
нических решений хорошо известны и приведены в работах [21, 26
И др.].
РТКиз двух станков, обслуживаемых роботом Unimate, который за-
бирает детали из поддонов, перемещаемых по роликовому конвейеру,
и устанавливает их последовательно для обработки на двух станках.
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «173
показан на рис. 6.13 Робот / обслуживает вертикально-фрезерный 2
и сверлильно-расточной 3 станки, подающий 5 и отводящий 6 кон-
вейеры с магазинами заготовок 4 и деталей 7.
Рис. 6.13. Групповое обслуживание станков стационарным
напольным роботом Unimate.
робот I обслуживает три позиции, станки 2,3 и магазин 7
с деталями 4. перемещаемый конвейерами 5 и б
РТК из трех станков и стационарного робота Unimate (рис. 6.14).
Робот обслуживает шесть рабочих позиций: три станка, два транспор-
тера и контрольное устройство. Пунктиром со стрелками обозначе-
на трасса деталей при обработке. Заготовки корпусов и деталей типа
тел вращения робот / забирает с конвейера 3 и передает их на вось-
мишпиндельный агрегатный токарно-резьбонарезной автомат 2.
После обработки деталь поступает на контрольное устройство 4, где
измеряются ее параметры. Затем деталь кантуют и устанавливают
на сверлильно-расточной станок 5. Последняя операция выполняет-
ся на вертикально-фрезерном станке 7. Готовые детали робот передает
на выходной конвейер 6.
РТК с напольными передвижными роботами обеспечивают группо-
вое обслуживание до 12 станков.
Автоматизированный участок токарной обработки из шести стан-
ков с ЧПУ, обслуживаемых передвижным напольным ПР Kawasaki
Ununate-5030, перемещающимся по рельсовому пути вдоль двух рядов
станков, показан на рис. 6.15. Масса деталей до 20 кг. В состав под-
системы потока деталей кроме робота входят: автоматизированный
склад, конвейеры, подводящие от склада к станкам магазины с ориен-
тированными деталями, установленные рядом со станками накопите-
ли с автоматическими устройствами подачи заготовок на фиксирован-
ные позиции, конвейеры для отвода на склад готовых изделий
174 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Рис. 6.14. Групповое обслуживание станков стационарным
напольным роботом Unimate.
робот / обслуживает шесть позиций, станки 2,5, 7, конвейеры
3 и 6, позицию кантования и контроля деталей 4
Рис. 6.15. Автоматизированный участок токарной обработки фирмы Kawasaki
Ununate (Япония) из шести станков с ЧПУ, обслуживаемых напольным
передвижным промышленным роботом Kawasaki Unimate-5030.
/ — автоматизированный склад, 2 — приводной роликовый конвейер
для транспортирования заготовок и обработанных деталей, 3— тактовый
накопитель для передачи заготовок с конвейера на фиксированную позицию
перед станком в пределах рабочей зоны робота и для последующего
возврата обработанной детали на конвейер. 4 — система управления
станком; 5— станок; 6 — конвейер для отвода стружки и бункер для ее
приема, 7 — промышленный робот. 8— помещение с центральной
управляющей ЭВМ, 9— столы ОТК, 10 — диспетчерский пульт участка
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения • 175
Управление участком осуществляется на двух уровнях:
— от центральной ЭВМ, обеспечивающей диспетчирование и ко-
ординацию работы всего комплекса, хранение библиотеки программ
и автоматическое программирование работы станков и робота;
— от автономных систем ЧПУ станков и робота.
Групповое обслуживание станков подвесными передвижными робота-
ми реализуют, располагая оборудование в один или два ряда. При верх-
ней трассе робота и линейном (одно- или двухрядном) расположении
станков проще разместить основное и вспомогательное оборудование,
позиции контроля заготовок и деталей, промежуточные накопители
и т.п. Легко обеспечиваются требования техники безопасности.
ГПС FN-I патронной токарной обработки фирмы Fujitsu Fanuc (Япо-
ния) показан на рис. 6.16. В состав участка вход ят восемь патронных то-
карных станков с ЧПУ. Около каждого станка установлены накопите-
ли заготовок и деталей, выдающие детали на фиксированные позиции
загрузки. Межстаночное транспортирование деталей и их установку-
снятие при обслуживании станков выполняет ПР Kawasaki Unimate,
установленный на портале, перемещающемся по подвесному рельсо-
вому пути вдоль участка. Подсистема потока информации и управле-
ния включает систему DNC Fanuc-Т10, обеспечивающую управление
станками с ЧПУ, диспетчирование их работы и действий робота, а так-
же хранение и выдачу до 800 видов различных программ. Автономные
СЧПУ станков и робота работают в режиме диалога с центральной си-
стемой Т10, управляющей участком. Приоритет обслуживания стан-
ков устанавливается операгором с панели управления ПР.
Диаметр обрабатываемых деталей от 20 до 210 мм, максимальная
масса до 12 кг, время непрерывной работы участка 11 ч. В конце пер-
вой смены обслуживающий персонал заполняет заготовками питате-
ли, проводит смену и настройку инструмента, выполняет различные
профилактические работы, обеспечивая возможность автоматической
работы участка в период последующей смены под наблюдением одно-
го оператора.
Автоматическая линия фирмы Mitsubishi Heavy Inti. (Япония) для об-
работки шлицевых валов массой до 20 кг показана на рис. 6.17. Линию
обслуживают два подвесных передвижных робота Robitus RC. Один
робот обслуживает центровально-фрезерный и два токарных станка,
а другой — остальное оборудование. В зоне действия первого робо-
та расположен двухручьевой конвейер подачи заготовок. В зоне со-
вместного действия двух роботов размешен двухручьевой конвейер
для ввода и вывода деталей на участок термообработки и обработан-
176 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Рис. 6.16. ГПС FN-1 патронной токарной обработки
фирмы Fujitsu Fanuc (Япония)
а — планировка, б — вид сбоку по стрелке А (фрагмент); в — вид по стрелке Б
(фрагмент), / — силовые электрошкафы, 2 — токарные станки, 3 — опорная
система с подвесным двухрельсовым путепроводом для передвижения
робота, 4 — передвижной мост, 5— промышленный робот Kawasaki Unimate,
6 — системы программного управления станками, 7 — накопители заготовок
и деталей, 8 — стойки защитных блокировок, 9 — выносной пульт управления
роботом, 10— СПУ робота. 11 — блок релейной автоматики. 12 — блок
связи с центральной ЭВМ. 13 — вычислительный центр. 14 — ЭВМ
ных деталей на склад готовой продукции. Заготовки нарезают из прут-
ка диаметром 30—100 мм. В соответствии с темпом работы линии за-
дается программа работы роботов, осуществляющих установку-снятие
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «177
деталей на станках и последовательное (по ходу технологического про-
цесса) транспортирование деталей от станка к станку
Рис. 6.17. Автоматическая линия из шести станков,
обслуживаемая двумя роботами Robitus RC*
/— шлифовальный станок, 2—двухручьевой конвейер;
3 — зубофрезерный станок; 4 — тара с деталями, 5 — токарный
станок с ЧПУ, 6 — токарно-копировальный станок; 7— фрезерно-
центровальный станок. 8— монорельс, 9 — робот
Автоматизированные участки типа АСВР с групповым обслужива-
нием станков подвесными передвижными роботами, разработанные
НПОЭНИМС, представляют собой гибкие автоматизированные систе-
мы в составе:
от 2 до £ станков с ЧПУ (с горизонтальной осью шпинделя или
с вертикальной осью шпинделя и горизонтальным столом в но-
менклатуре 36 моделей), расположенных в один или в два ряда
вдоль трассы движения промышленного робота;
подвесного передвижного промышленного робота (мо-
дели СМ40Ф2.80.01, УМ40Ф2.81.01, СМ160Ф2.05.01 или
УМ160Ф2.81.01, их технические данные приведены (61|), обе-
спечивающего групповое обслуживание станков участка;
вспомогательных транспортно-накопительные устройств;
устройств обеспечения безопасной работы робота.
Диспетчирование работы оборудования обеспечивает СПУ ПР мо-
дели УПМ-331, которая обслуживает станки по их вызовам. При од-
новременном поступлении вызовов с двух станков устанавливается
система приоритета, по которой в первую очередь робот обслуживает
станок с наибольшим циклом обработки.
Предусмотрено три варианта работы участка:
— последовательная обработка деталей на станках, налаженных
на выполнение разных операций;
178 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
— параллельная обработка деталей одного наименования на стан-
ках, налаженных на выполнение одной и той же операции;
— параллельная обработка деталей двух наименований на станках,
налаженных на выполнение соответствующих операций.
Участки типа АСВР применяют для размерной обработки де-
талей типа тел вращения, запускаемых в производство партиями
от 10 шт.
В соответствии с размерной специализацией участки типа АСВР
с 1982 г. подразделяют на две группы, каждая из которых предназна-
чена для обработки деталей диаметром D, длиной L и массой т в сле-
дующих диапазонах:
1) участок типа АСВР-04: D = 20—90 мм, L до 800 мм и т до 40 кг;
2) участок типа АСВР-05: D = 50—140 мм, L до 1400 мм
и т до 160 кг.
На участках типа АСВР могут обрабатываться заготовки из ста-
лей различных марок, чугуна, легких и цветных сплавов, нарезаемых
из круглого проката; при этом выполняются токарные (предваритель-
ные и окончательные), резьбонарезные, а также фрезерно-центро-
вальные операции. Детали на токарных полуавтоматах с ЧПУ базиру-
ются при нормальной наладке в центрах (валы могут быть установлены
в самоцентрирующем патроне с поддержкой задним центром и в цен-
трах с приводом вращения с помощью торцового поводкового или ку-
лачкового патрона). В отдельных случаях применяют автоматические
люнеты и приспособления.
Возможно создание отдельных комплексов для финишных опера-
ций. Объединение нескольких участков типа АСВ, выполняющих чер-
новые, чистовые и финишные операции, посредством АТСС и под об-
шей системой управления позволяет организовывать ГПС любой
сложности и технологического назначения.
Участок АС В Р-01 (рис. 6.18) является пилотной разработкой НПО
ЭНИМС для отработки технических решений, нашедших отражение
в семействе участков типа АСВР. Участок предназначен для обработки
валов электродвигателей длиной 500—1400 мм, диаметром до 140 мм
и массой до 160 кг. Валы изготовляют из резаного проката. Заготов-
ки подвозятся электрокаром и загружаются на подающий роликовый
конвейер, с позиции выдачи которого робот УМ160Ф2.81.01 их за-
бирает и раскладывает в ячейки начального накопителя 3. Участок
укомплектован фрезерно-центровальным станком 2 и двумя токарны-
ми станками с Ч ПУ мод. 1Б732ФЗ (9и 13), на которых производят под-
резку торцов, центрование и токарную обработку валов 30 типоразме-
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения «179
ров. Робот обслуживает станки по их вызовам. При одновременном
поступлении двух заявок выбирается станок с наибольшим циклом
обработки. Между станками расположены промежуточные накопите-
ли деталей 6 и 10. Робот, снабженный тактильным щупом, осуществля-
ет поиск заготовки 5 в начальном накопителе /, измеряет ее диаметр,
а с помощью устройства 4 и ее длину, уравнивая припуск на обработку
торцов. Если длина или диаметр заготовки выходят за пределы допу-
сков, она бракуется.
Рис. 6.18. Автоматизированный участок АСВР-01
для обработки валов электродвигателей.
/ — роликовый приводной конвейер подачи заготовок, 2 — фрезерно-
центровальный станок, 3 — начальный накопитель; 4— устройство
для измерения длины заготовки, 5 — заготовка; 6 — промежуточный
накопитель; 7—стойка устройства фотозащиты, 8, 12 — позиции ожидания,
9,13— токарные станки с ЧПУ, 10— промежуточный накопитель,
1 — выходная позиция участка (накопитель готовых изделий): 14 — подвижная
каретка с рукой робота, 15 — монорельс робота; 16 — опорная стойка
Робот перемещается по монорельсу 15, укрепленному на трех
опорных сюйках 10. Он обеспечивает загрузку и разгрузку сiанков,
межстаночное транспортирование деталей, их перебазирование,
промежуточное складирование на накопителях 6 и 10, а также на по-
зициях ожидания 8 и 12, расположенных перед токарными станка-
ми. После обработки робот кладет детали в магазин //на выходной
позиции участка. Безопасность работы обеспечивается системой
фотодатчиков, расположенных в стойках 7. Сзади станков проходит
стружкоуборочный конвейер. Участок обслуживается одним опера-
тором.
180 • ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Автоматизированные участки АС В Р-02 и -ft? являются повторением
описанного выше технического решения, но привязаны к конкретным
условиям потребителей.
Рис. 6.19. Автоматическая линия ЛАС-ЧПУ
1 —робот, 2, 8 — токарные станки 1Б732ФЗУЗ, 3, 9— гидростанции станков,
4,10— электрошкафы станков, 5, II — системы ЧПУ станков, б, 13 — магазины
для заготовок и деталей, 7— электрошкафы автоматической линии, 12— стол,
14 — пульт управления автоматической линией, 15 — система управления
роботом, 16— электрошкаф робота, 17— ограждение;
18 — гидростанция робота
6.3. ГПС для обработки деталей типа тел вращения • 181
Автоматизированный участок АСВР-10 укомплектован фрезерно-
центровальным и двумя токарными станками, обслуживаемыми робо-
том мод. СМ40Ф2.80.01.
АСВР-04 подобен участку АСВР-10, но состоит из двух станков, рас-
положенных в линию, и обслуживающего их робота СМ40Ф2.80.01.
Автоматическая линия ЛАС-ЧПУ, предназначенная для токар-
ной обработки валов в условиях серийного и крупносерийного
производства, комплектуется двумя токарными полуавтоматами
мод. 1Б732ФЗУЗ с ЧПУ (специальная модификации «панков, модер-
низированных для стыковки с промышленными роботами), двуру-
ким роботом мод. СМ320Ф205.01, тактовыми магазинами для пода-
чи деталей на фиксированную позицию (рис. 6.19). Масса заготовки
до 320 кг, длина 500—1400 мм. В накопителе могут располагаться 5—
10 заготовок (в зависимости от диаметра). Накопитель загружается
с помощью общецеховых подъемно-транспортных средств. Робот
не обеспечивает кантования заготовки, поэтому станки располагают
навстречу друг другу со смещением на шаг, что позволяет обрабаты-
вать вал с двух концов.
За период с 1982 по 1995 г. была выпушена серия типовых автома-
тических линий ЛАС-ЧПУ, предназначенных для обработки ступен-
чатых валов диаметром до 100 мм и длиной до 800 мм, в том числе:
ЛАС-ЧПУ-2 и ЛАС-ЧПУ-26 для Узловского машиностроительного
завода; ЛАС-ЧПУ-51 (по типу двух последовательно расположенных
АЛ ЛАС-ЧПУ с общим управлением, включающих два ПР и четыре
обслуживаемых ими станка), ЛАС-ЧПУ-341 для Тутаевскою могоро-
строительного завода.
ГЛАВА
ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
СИСТЕМЫ СБОРКИ
7.1. Автоматизация сборочных операций
Сборка — завершающий этап производства, во многом опреде-
ляющий стоимость и качество продукции и состоящий в получении
конечного разъемного или неразъемного изделия путем соединения
менее сложных деталей и комплектов из них. При этом с технологи-
ческой точки зрения сборка — один из самых трудоемких и сложных
процессов, в наименьшей мере поддающийся автоматизации.
Исходные данные для проектирования техно логических процессов сбор-
ки: сборочный чертеж изделия, технические условия его приемки, годо-
вая программа выпуска изделий и предполагаемая длительность выпуска
изделий в годах. Для проектирования используют справочные материа-
лы: рекомендации по улучшению технологичности конструкций из-
делий, каталоги сборочного и подъемно-транспортного оборудования,
альбомы сборочной технологической оснастки, нормативы по нормиро-
ванию сборочных работ, примеры сборки аналогичных изделий.
Изделия для автоматизированной сборки группируют по типовым
группам сборочных комплектов деталей (с охватываемой базовой де-
талью типа вала или охватывающей деталью типа корпуса).
Первая группа представляет собой комплект с охватывающей ба-
зовой деталью, в которую последовательно устанавливают распорные
втулки, уплотнительные манжеты, пружинные кольца и другие дета-
ли или предварительно собранные комплекты либо изделия (рис. 7.1),
например подшипники качения. В качестве базовой могут служить ле-
тали коробчатой формы, фланцы, блоки зубча1ых колес и т.п.
Вторая группа — это комплект с охватываемой базовой деталью
типа вала или втулки, на которую устанавливают отдельные детали
или предварительно собранные комплекты и изделия (рис. 7.2).
Выделение из изделий типовых комплектов позволяет применить
методы групповой технологии и повысить эффективность автоматиза-
ции сборки в серийном производстве.
7.1. Автоматизация сборочных операций • 183
Рис. 7.1. Типовом комплект с охватывающей базовом деталью
и фиксацией сопрягаемых деталей с помощью
а — фланцев и винтов с двух сторон, б— фланца и винтов
с одной стороны; в — пружинного упорного кольца,
г — пружинных упорных колец (с двух сторон), д — гайки
Рис. 7.2. Типовой комплект с охватываемой базовой деталью (вал, втулка)
и фиксацией сопрягаемых деталей с помощью*
а — сил трения, б— штифта, в — пружинного упорного кольца
Принципы проектирования изделий под автоматическую сборку тесно
связаны с разработкой технологического процесса сборки, устройств
подачи, хранения, ориентации и т.п. Можно выделить некоторые основ-
ные факторы, которые влияют на степень сложности сборочного про-
цесса [23]. Для обеспечения автоматической сборки рекомендуется:
184 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
1) проводить перепроектирование изделий и деталей в целях обес
печения требований технологии автоматизированной (автоматиче-
ской) сборки;
2) отбирать и модернизировать изделия под сборку в соответ-
ствии с требованиями типовых групп, обеспечивающих сборку сверху
или сбоку;
3) минимизировать число деталей в изделии. Обработка на станках
с ЧПУ является одним из путей минимизации, поскольку позволяет
усложнить конструкцию отдельной сборочной единицы, объединяя
в ней признаки нескольких простых деталей, которые иначе надо
было бы собирать в комплект;
4) повышать точность обработки и общее качество сборочных еди-
ниц;
5) сокращать время манипулирования деталями, а следовательно,
сборки за счет:
оснащения ПР устройствами, совмещающими функции захва-
тывания детали и сборочного инструмента;
совмещения операций транспортирования и сборки деталей (на-
пример, на автоматических роторных линиях);
6) конструктивно приспосабливать детали малых размеров для ав-
томатической подачи на сборку с помощью стандартных питателей;
7) выполнять на цилиндрических деталях заходные фаски для обе-
спечения их надежного сопряжения;
8) при соединении деталей с помощью винтов:
минимизировать общее число винтов и их типоразмеров,
предусматривать необходимые зазоры для сборочного инстру-
мента;
применять винты с предварительно надетыми шайбами (напри-
мер, винты с резьбой, накатанной после соединения с шайбой);
использовать такие типы винтов, которые приспособлены к ав-
томатической подаче на сборку;
9) учитывать, что при сочетании автоматизированной (роботизи-
рованной) и ручной сборки на одной операции регулирование лучше
вести вручную. Еще один способ — объединение с одной стороны де-
тали механического соединения и электрического разъема;
10) предусматривать базовую деталь, на которой удобно формиро-
вать процесс сборки всего изделия;
11) соблюдать приемы бинарной сборки, предполагающие под-
соединение комплектующих деталей к базовой;
7.2. Гибкие сборочные комплексы «185
12) применять предпочтительно послойную сборку изделия
по вертикальной оси, последовательно подсоединяя к каждой нижней
детали верхнюю, поскольку при такой схеме легче организовать ис-
пользование типовых компоновок промышленных роботов с работой
в прямоугольных или цилиндрических координатах и проще програм-
мировать их действия, а при необходимости обеспечивать приложение
усилий для соединения деталей;
13) стремиться широко применять агрегатную сборку завершенно-
го узла (агрегата) из предварительно собранных подузлов;
14) сокращать время операций установки крепежных деталей
за счет:
широкого применения клеевых материалов и защелок;
сочетания захватных устройств роботов с обрабатывающим авто-
матическим инструментом;
совмещения захватных устройств робота с измерительным и сбо-
рочным инструментом, гайко- и винтовертами и т.п.
Принципы приспособления конструкции изделий для роботи-
зированной сборки обеспечивают повышение производительности,
снижение затрат на изготовление продукции и совершенствование ее
конструкции независимо от способа сборки.
Проектирование технологии автоматизированной сборки представ-
лено в работах [14,23, 51, 54, 64.68,75,76|.
7.2. Гибкие сборочные комплексы
Основные типы гибких сборочных комплексов — сборочный центр
(СЦ), сборочный РТК, сборочный ГПМ — имеют общий признак:
в них применяются промышленные роботы для выполнения основных
и (или) вспомогательных операций сборки, и они являются компонен-
тами, входящими в состав сборочных ГПС.
Сборочные центры представляют собой компактную совокупность
оборудования, выполняющего все операции сборки на одном рабочем
месте. СЦ формируется на базе сборочного робота или программируе-
мой сборочной машины. Изделие в процессе сборки не перемещается
(или перемещается на небольшие расстояния — в пределах региональ-
ных и локальных перемещений рук манипулятора). Таким образом,
СЦ характеризует высокая концентрация сборочных операций, вы-
полняемых, как правило, на одной сборочной позиции.
186 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
Концепция построения сборочного центра:
— предполагает использование от одного до четырех сборочных
и вспомогательных манипуляторов, объединенных обшей системой
управления;
— позволяет упростить транспортные средства или отказаться
от них и тем самым снизить временные затраты на транспортные пе-
ремещения изделия и его компонентов, сократить производственные
площади и количество обслуживаемого персонала, уменьшить число
единиц оборудования, подлежащих переналадке.
Сборочные центры, сформированные на базе сборочных роботов, могут
быть самостоятельными сборочными системами или компонентами
АЛ и ГПС различной сложности [23]
Промышленные роботы с компоновкой мостового типа, работающие
в прямоугольной системе координат, больше всего подходят к форми-
рованию СЦ, так как наиболее приемлемы для выполнения сборочных
операций и переходов, концентрирующихся на одной сборочной пози-
ции (одном рабочем месте). Такая компоновка обеспечивает высокую
точность позиционирования и послойную вертикальную сборку узла
по схеме «сверху-вниз», а при необходимости приложение усилий для со-
единения деталей. При оснащении датчиками информации о состоянии
внешней среды, транспортно-ориентирующими средствами подачи дета-
лей на начальную позицию сборки, магазинами с автоматической сменой
сборочного инструмента и захватных устройств такие роботы превраща-
ются в адаптивные сборочные центры, обеспечивающие сборку сложных
узлов. Роботы с компоновкой мостового типа также используют в каче-
стве контрольно-измерительных машин. Примерами разработок роботов
мостового типа являются модели Sigma/MTG фирмы Olivetti (Италия),
«Фотон» (Россия, Украина), Vestingauz (США) [22— 26,75,76|.
Сборочные роботизированные технологические комплексы [СРТК}
представляет собой совокупность основного технологического сбо-
рочного оборудования и манипуляционных ПР. объединенных обшей
системой управления, работающих в едином производственном цикле
по сборке изделий и способных быстро перестраиваться на новый вид
продукции. Обычно в состав сборочного РТК входят один или более П Р
и одна или несколько единиц технологического оборудования для реа-
лизации элементов процесса автоматической сборки. В ряде случаев
С РТК имеет в своем составе управляющий вычислительный комплекс.
СРТК может работать автономно или в составе АЛ и ГПС.
Концепция СРТК предполагает использование широкой номен-
клатуры сборочного оборудования и допускает взаимодействие с ра-
7.3. Примеры ГПС сборки «187
бочими местами сборщиков, выполняющих вручную отдельные опе-
рации сборки и контроля. Учитывая, что размещение большого числа
оборудования в пределах РТК или у транспортера автоматической ли-
нии (связывающего несколько РТК) вполне возможно, а также допу-
ская использование на отдельных рабочих местах ручной труд, мож-
но заключить, что область применения сборочных РТК значительно
шире, чем СЦ. Подробнее об этом изложено в работах [22—26,49, 52].
Гибкий сборочный производственный модуль должен работать авто-
матически и автономно, а также иметь автоматическую переналадку,
возможность встраивания в ГПС. Очевидно, что СЦ и СРТК также
могут работать в составе ГПС, если их оснастить унифицированными
блоками подсоединения к системе управления гибкой производствен-
ной системы, а также к ее транспортным и информационным комму-
никациям
Синхронизация сборочных операций является необходимым усло-
вием организации гибких производственных систем. Ее применяют
при проектировании сборочных центров, многопозиционных сбороч-
ных РТК, а также при создании гибких автоматических линий и авто-
матизированных участков сборки.
Способы синхронизации сборочных операции:
дифференциация операций осуществляется, если операционная
норма времени больше и не кратна такту и процесс сборки легко
поддается дифференциации. Выравнивать время, затрачиваемое
на каждую операцию, можно путем разбиения ее на более мел-
кие части (переходы);
концентрация операций осуществляется, если операция по дли-
тельности меньше такта. Мелкие операции или переходы, запро-
ектированные в других операциях, группируются в одну;
совмещение операций сборки и транспортирования деталей обе-
спечивают роторные автоматические линии, в которых изделия
и инструменты совершают совместное транспортное движение
на рабочих роторах, а операции сборки смещаются по фазе.
7.3. Примеры ГПС сборки
Автоматические сборочные линии формируют из сборочных яче-
ек с различной степенью автоматизации операций. Оборудование
располагается в последовательности выполнения технологиче-
ского процесса сборки. Сборка изделия выполняется постепенно.
188 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
по мере его перемещения по сборочной линии. Сборочные ячей-
ки связаны друг с другом транспортной системой со встроенными
межоперационными накопителями. Сборочная линия управляется
многоуровневой вычислительной системой. Отдельные сборочные
ячейки могут быть программируемыми (сборочные центры и РТК),
специализированными или даже представлять собой рабочее место
сборщика, выполняющего сборку вручную. По мере совершен-
ствования технологии программируемой сборки количество спе-
циализированных ячеек и сборщиков будет снижаться. Хорошо
продуманная сборочная система позволяет со временем заменить
сборщиков сборочными центрами и РТК без больших дополни-
тельных затрат.
Конфигурациясборочной линии можетбыть замкнутой или разомк-
нутой — выбор определяется местными условиями.
Программируемая автоматическая линия замкнутой конфигурации
для сборки электродвигателей представлена на рис. 7.3.
Программируемая автоматическая линия разомкнутой конфигура-
ции для сборки подшипниковых опор представлена на рис. 7.4.
Гйбкие автоматизированные участки сборки комплектуют
программно-управляемыми единицами сборочного технологиче-
ского оборудования (СЦ, РТК, ГПМ) различных типов, объединен-
ных многоуровневой системой управления и автоматизированной
транспортно-складской системой, а также специальными система-
ми обеспечения функционирования оборудования ГПС в автома-
тическом режиме.
Гибкий автоматизированный участок сборки редукционных клапа-
нов (рис. 7.5) реализован на основе развитой транспортно-складской
системы, состоящей из трех предметных автоматизированных скла-
дов и транспортных роботов (робокаров), связывающих сборочные
РТК |23, 54]. На участке выпускают редукционные клапаны шести
типоразмеров.
Редукционный клапан (рис. 7.5, а) включает в себя пять деталей:
верхнюю крышку /, корпус 2, плунжер 3, пружины 4 и нижнюю крыш-
ку 5.
Порядок сборки редукционного клапана показан на рис. 7.5, б. Он
осуществляется за два этапа:
1) корпус 2с нижней крышкой 5собирают на сборочном РТК «А»;
2) окончательная сборка изделия (соединение с деталями I, 3 и 4)
осуществляется на сборочном РТК «Б».
В состав ГАУ (рис. 7.5, в) входят:
Рис. 7.3. Программируемая сборочная линия замкнутой конфигурации для сборки электродвигателей,
/, 13,15 — питатели; 2 — задняя крышка в сборе с подшипником; 3 — задняя крышка; 4,27 — спутники;
5, 7, 9,11,16,17— роботы, б — передняя крышка, 8— ротор в сборе, 10— питатель ротора. 12— корпус.
14 — статор; 18 — ось; 19 — бункер; 20, 21 — роликовые конвейеры; 22 — основание; 23 — подводящий
конвейер, 24 — отводящий конвейер, 25 — электродвигатель в сборе, 26 — скоба
э1 ГПС сборки
190 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
Рис. 7.4. Программируемая сборочная линия разомкнутой конфигурации.
I — вибробункерный питатель; 2,4 — прессы, 3 — магазин
с деталями, 5 — робот Vestingauz 5000
отделение II подготовки сборочных компонентов, скомплекто-
ванное на базе трех РТК, на которое с участка I механической
и термической обработки поступают комплектующие детали;
отделение автоматизированной сборки и контроля III, включаю-
щее в себя два сборочных РТК модульной компоновки (А и Б)
и РТК V, связанные между собой локальной двухкоординатной
транспортной системой VI;
центральная ЭВМ (поз. IV);
робокары VII, перемещающиеся по трассам VIII, выполненным
в виде индукционных кабелей, которые проложены под полом
цеха. Робокары оснащены системой навигации и системами ав-
томатического распознавания и адресования деталей. Они обес-
печивают транспортное обслуживание автоматизированных
складов, сборочных позиций и оборудования в отделении II,
пункт IX подзаправки бортовых аккумуляторных батарей робо-
каров,
автоматизированный склад X для хранения готовой продукции
и неисправимого брака;
автоматизированный склад XI для хранения технологической
оснастки (в том числе технологических модулей для сбороч-
ных ПР, сборочных приспособлений, сменного инструмента
7.3. Примеры ГПС сборки • 191
Рис. 7.5. Гибким автоматизированный участок сборки редукционных клапанов.
а — составные части редукционного клапана 1 — верхняя крышка, 2 — корпус,
3 — плунжер. 4— пружина: 5— нижняя крышка, б— последовательность сборки
редукционного клапана А — сборка на РТК «А» корпуса с нижней крышкой
Б — досборка на РТК «Б» всего изделия, в — структура автоматизированного
участка. I — участки механической и термической обработки, II — отделение
подготовки сборочных компонентов. III — сборочные РТК (А — для сборки
корпуса редукционного клапана с нижней крышкой, Б — для окончательной
сборки изделия). IV — центральная ЭВМ, V— РТК, контролирующий качество
сборки. VI — локальная транспортная система, связывающая между собой РТК
III и V; VII — транспортная тележка с системой навигации и автоматического
адресования (робокар). VIII —трассы движения транспортных тележек,
IX — пункт подзарядки бортовых аккумуляторных батарей транспортных
тележек, X, XI, XII — автоматизированные склады готовой продукции
и неисправимого брака, технологической оснастки, захватных устройств
и сборочных инструментов, а также ориентирующих накопителей с деталями,
в четырех круговых выносках обозначены. 1,2,3,4 — накопительные устройства
групповой или поштучной выдачи собираемых деталей. 5— сборочная
головка, б, 7— собираемые детали. 6— сборочное устройство, 9— лоток;
10 — подвеска. II — вибратор лотка. 12 — маркер. 13 — перегрузочный вибратор
192 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
и захватных устройств, сборочных и свинчивающих адаптивных
головок, необходимых для обслуживания всей номенклатуры
объектов производства 1АУ);
автоматизированный склад XII для накопителей с упорядо-
ченными и сориентированными деталями, предназначенными
для сборки.
Комплектующие детали могут поступать в накопители ориенти-
рованными и подготовленными для подачи в сборочные РТК. В этом
случае детали в соответствующей таре поступают либо на склад XII,
либо непосредственно со склада готовой продукции участка I
на РТК III в последовательности, предусмотренной технологией
сборки по вызову соответствующего РТК. Аналогично упорядочен-
ные в отделении подготовки II детали в накопителях поступают либо
на промежуточное хранение в склад XII накопителей, либо непосред-
ственно в РТК III
В отделении подготовки II детали, подлежащие сборке, проходят
этапы первичного и вторичного ориентирования, кассетирования
и стапелирования в кассетах. Для этого входящие в состав отделения
РТК содержат механизмы поштучной или групповой выдачи /, кас-
сетируюшие 2, транспортные 3. бункерные загрузочно-ориентирую-
щие 4, а также стапелирующие устройства (см. круговую выноску в II).
Кроме того, отделение подготовки снабжено информационными
модулями (представляющими собой комплекс технических средств
на базе систем технического зрения и фотометрических линеек), пред-
назначенными для идентификации класса объекта, установления его
положения в базовой системе координат, оценки качества изготовле-
ния и отбраковки.
При поступлении заявки необходимая оснастка вызывается со скла-
да XI и подается на промежуточные накопители РТК транспортным
подвижным модулем VII. Заявки формируются по кодовым номерам
обслуживаемых деталей. Все склады обслуживаются вибрационными
автооператорами линейного типа, производящими загрузку и выгруз-
ку ячеек склада и перегрузку объектов (оснастки, инструмента, дета-
лей и готовой продукции) из соответствующего склада на подвижный
транспортный модуль или из него в склад.
РТК III обеспечивают идентификацию, контроль качества и ком-
плектацию деталей 6 и 7 сборочной головкой 5 на сборочном устрой-
стве 8. Здесь же обеспечивают установку собранного подузла на локаль-
ную транспортную систему VI, скомплектованную из вибрационных
линейных устройств — лотков 9, установленных на упругих плоских
7.3. Примеры ГПС сборки «193
подвесках 10 с вибраторами направленного действия II и стыкуемых
с вибростолами разделения материальных потоков.
Перегрузку объектов с робокара VII на транспортную систему VI
осуществляют через приемные устройства 9, которыми укомплектова-
ны рабочие позиции отделения II и РТК III
Готовая продукция проходит контроль качества на позиции V, после
чего робокаром VII подается либо в ячейки годной продукции, либо
в ячейки неисправимого брака на складе X. Если брак исправимый,
изделие по локальной транспортной системе VI передав геи несоответ-
ствующий РТК для доработки.
Подзарядка бортовых аккумуляторов робокар VII происходит у по-
ста подзарядки IX, причем швартовку робокара к посту подзарядки,
локальной транспортной системе VI, РТК и складам осуществляют
с помощью направляющих устройств, снабженных маркерами /2 иден-
тификации позиции. В случае обслуживания технологических пози-
ций обеспечивается стыковка перегрузочного вибростола 13 на модуле
с приемным вибрационно-линейным устройством
Общее управление технологической системой осуществляет цент-
ральная ЭВМ. выдающая через систему лазерной связи программные
управляющие модули на бортовую систему управления транспортным
модулем. Программные модули формируются либо на основании дан-
ных оперативно-календарного планирования, либо по заявкам РТК
с учетом анализа имеющегося на складах задела комплектующих де-
талей, необходимой оснастки и состояния сборочных инструментов
в целях обеспечения нормального функционирования 1АУ. Борювая
система управления транспортным модулем реализована на микро-
ЭВМ «Электроника-80».
Гибкий автоматизированный участок сборки станочных шпиндель-
ных узлов и коробок скоростей (Япония), состоящих соответственно
из 32 и 37 деталей, обеспечивает свободное (с гарантированным за-
зором) соединение деталей, запрессовку с заданным усилием, сборку
и закрепление болтами, сверление, рассверливание и нарезание резь-
бы, а также сварку лазером (рис. 7.6) [10, 23]. Для ориентации соеди-
няемых деталей используется система технического зрения.
Детали подаются на сборку ориентированными в кассетах
на склад 13 кассет. Со склада кассет, где в кассеты 15 ориентированно
уложены подлежащие сборке детали, кассеты с деталями с помощью
переталкивателя устанавливают на грузовую площадку автоматической
транспортной тележки (робокара) 14. Робокар обслуживает три пози-
ции участка: многоцелевой сборочный ГПМ 4, приемную позицию
194 • ГЛАВА 7. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ
Рнс. 7.6. Гибкий автоматизированный участок сборки станочных
шпиндельных узлов и коробок скоростей (Япония).
/ — вертикальные манипуляторы, 2 — горизонтальный манипулятор,
Г— магазин захватных устройств и сборочных инструментов, 4 — многоцелевой
сборочный ГПМ. 5— робот модели Fanuc Robot-A-O, 6 — склад покупных
изделий; 7— реверсивный автоматический конвейер, 8— шкаф
с электрооборудованием. 9— робот типа Fanuc Robot-M 1, 10 — пульт
управления, II— система технического зрения, 12— главный пульт
управления и монитор. 13 — склад кассет, 14 — робокар; 15— кассета
реверсивного конвейера 7и приемную позицию РТК комплектования
сборочных единиц, досборки (если потребуется) и контроля, где уста-
новлен робот 9типа Fanuc Robot-M 1.
ГПМ 4 имеет поворотный стол и оснащен тремя манипуляторами,
из которых два вертикальных / смонтированы наверху, а один гори-
зонтальный 2— сбоку. Каждый манипулятор имеет пять программиру-
емых координат и снабжен набором автоматически сменяемых захват-
ных устройств и инструментов, размещенных в магазине 3, имеющем
36 позиций
Манипуляторы обеспечивают захватывание, перенос и сопряжение
собираемых деталей, и кроме того, один из вертикальных манипулято-
ров используется для запрессовки подшипников, второй — для наре-
зания резьбы, сверления и закручивания гаек, а третий (боковой) —
для сборки деталей в горизонтальном положении.
7.3. Примеры ГПС сборки «195
Склад 6 покупных изделий и автоматический конвейер 7 обслужи-
вает робот 5 типа Fanuc Robot-А-0. Напротив робота с противополож-
ной стороны конвейера /установлена на колонне система техническо-
го зрения 7/ для контроля правильности укладки покупных изделий
в кассеты.
ГПМ и РТК имеют автономное управление с пультов 10. В шка-
фах 8 смонтировано электрооборудование участка. Имеются цен-
тральный пульт управления участком и монитор 12.
ГЛАВА
ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
8.1. Развитие автоматизированных заводов
Комплексная автоматизация в машиностроении и разработка на ее
основе сложных крупномасштабных производственных систем, т.е.
автоматизация заводов, стали привлекать к себе внимание с середины
прошлого столетия. В первую очередь это коснулось массового произ-
водства. Сразу же после войны в СССР был построен и в 1950 г. начал
работать первый в мире завод-автомат, который обслуживался девятью
рабочими и производил 3500 поршней в смену для автомобильныхдви-
raienen. Весь процесс изготовления поршней, начиная с их отливки
и заканчивая упаковкой, был полностью автоматизирован за исключе-
нием визуального контроля алюминиевых болванок. Сравнение этого
завода с Московским автоагрегатным заводом, имевшим аналогичное
производство, показало, что на заводе-автомате количество рабочих
уменьшилось в 4 раза, а продолжительность цикла работ — в 2 раза.
Введение в строй завода-автомата через пять лет после окончания
тяжелейшей войны и на пять лет раньше запуска аналогичного завода
в США (в 1954 г.) было следствием понимания необходимости и неиз-
бежности комплексной автоматизации производства в машинострое-
нии.
П<бкие производственные системы. Начиная с 1970 г., одним из на-
правлений повышения эффективности производства стало широкое
применение гибких производственных систем. От внедрения ГПС ожи-
далось: увеличение коэффициента использования оборудования и сни-
жение накладных расходов, уменьшение объема незавершенного про-
изводства, сокращение затрат на рабочую силу, ускорение сменяемости
моделей выпускаемой продукции в соответствии с требованиями рын-
ка, сокращение сроков поставок продукции и повышение ее качества.
Развитие работ в данном направлении привело к появлению понятия
компьютеризированного интегрированного производства (КИП).
Концепция КИП подразумевала новый подход к организации
и управлению производством, новизна которого заключалась не толь-
В.1. Развитие автоматизированных заводов • 197
ко в применении компьютерных технологий для автоматизации техно-
логических процессов и операций, но в создании интегрированной ин-
формационной системы всего предприятия. Информационная инте-
грация процессов достигалась путем использования общих баз данных,
позволяющих более эффективно решать вопросы разработки и про-
ектирования изделий, подготовки производства, планирования и уп-
равления производством, решения задач материально-технического
обеспечения, охватывая все процессы предприятия. Разработке и прак-
тическому воплощению концепции КИ П был посвящен целый ряд ра-
бот российских и зарубежных ученых и исследователей.
Гйбкие автоматизированные заводы (ГАЗ). В рамках государственной
научно-технической программы «Технологии, машины и производства
будущего» в 1988 г. в СССР началась реализация комплекса проектов
по созданию гибких автоматизированных заводов «Красный пролета-
рий» по производству шпиндельных узлов металлорежущих станков
и Тверского завода штампов по производству штампов, представля-
ющих собой попытку практической реализации концепции КИП [27]
По ряду объективных причин проекты не реализованы в полном
объеме. Было выполнено предварительное проектирование двух за-
водов, изготовлены опытные образцы нового оборудования, создан
испытательный полигон, разработаны основные компоненты инте-
грированной автоматизированной системы управления. В результа-
те научно-исследовательских опытных конструкторских разработок
(НИОКР) был создан значительный научно-технический задел, кото-
рый был использован затем в проектах меньшего масштаба.
Ряд проектов был осуществлен за рубежом. Одним из первых стал
проект ГАЗ, реализованный в Японии фирмой Yamazaki Machinery
Works для производства деталей металлорежущих станков.
В1981 —2005 годах в разных странах было создано более 50 ГАЗ с раз-
личным уровнем автоматизации, из которых 20 — в Японии (двенад-
цать ГАЗ выпускали металлорежущее оборудование), десять — в США,
из них четыре ГАЗ изготавливали изделия для аэрокосмической про-
мышленности. Остальные ГАЗ были ориентированы на выпуск ав-
томобилей и различных агрегатов широкой номенклатуры, включая
компоненты вычислительной техники и электрических машин.
Работы по созданию ГАЗ продолжаются. В апреле 2008 г. Toyota
Motor (Япония) объявила о том, что инвестирует 500 млн дол. в стро-
ительство автоматизированного завода по производству двигателей
на севере Японии в целях увеличения выпуска продукции и удовлет-
ворения растущей потребности в топливосберегающих автомобилях.
198 «ГЛ ABA 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
Прогнозируемая мощность — 400(ТОО двигателей ежегодно Завод
будет производить новый тип компактного четырехцилиндрового
бензинового двигателя объемом 1.5 литра для малолитражных авто-
мобилей, спрос на которые увеличивается из-за высоких цен на то-
пливо
8.2. Примеры заводов-автоматов
П1бкий автоматизированный завод по выпуску гокарных станков
с ЧПУ и многоцелевых станков фирмы Yamazaki Machinery Works (Япо-
ния). В его состав входят пять цехов:
автоматизированный цех механообработки деталей станков, на-
званный «Система 21» (система XXI в.);
высокоточный цех с постоянным климатом (отклонения темпе-
ратуры ±1 °C) для производства шариковых винтов, гаек и сбор-
ки шариковых пар;
автоматизированный малолюдный цех для производства штам-
посварных деталей (крышек, кожухов и т.п.), включая их окраску;
два сборочных цеха, в которых проводится также отладка и про-
верка (контроль)станков.
Все пять цехов связаны проездом шириной 10 м. по которому пе-
ремешаются автоматически управляемые тележки — робокары. Об-
щая площадь завода 49 тыс. м2. На территории завода расположены
60 станков с ЧПУ, 28 универсальных станков, 12 автоматических ин-
дуктивных тележек-робокаров и шесть ЭВМ. Завод рассчитан на вы-
пуск 120 токарных станков с ЧПУ и многоцелевых станков (МС) в ме-
сяц при трехсменной работе.
Автоматизированный цех «Система 21» (рис. 8.1) обеспечивает об-
работку различных деталей станков и состоит из четырех механообра-
батывающих ГПС: ГПС фланцев, ГПС шпинделей, ГПС корпусных
деталей и ГПС станин. ГПС станин состоит из двух участков: 1 —
для станин и тяжелых корпусных деталей и 2 — для тяжелых станин.
Все детали на всех ГПС обрабатываются полностью, включая закалку
направляющих станин и их шлифование (исключение составляет за-
калка шпинделей, которая производится на стороне по субконтракту).
ГПС фланцев и ГПС шпинделей размещены в ряд в одном пролете,
между ними находятся терминалы управления. В среднем пролете в два
ряда расположены ГПС корпусов и один участок ГПС станин, между
которыми перемещается рельсовая тележка для перевозки сменных
8.2. Примеры заводов-автоматов • 199
Рис. 8.1. Планировка ГАП «Система 21» фирмы Yamasaki (Япония).
1— токарный МС модели 40N, 2— вертикальный МС модели
YQC = 20/40,3— шлифовальные станки с ЧПУ типа CNC,
4 — палетные накопители, 5 — рельсовая тележка-робот, обслуживающая
ГПС и транспортирующая заготовки (детали). £ и 7 — горизонтальный МС
соответственно моделей HQC-30 и Н-22, 8 — рельсовая тележка-робот,
обслуживающая две ГПС и транспортирующая
инструментальные магазины дискового типа
(имеет кантователь для перемещения магазина на МС),
9 и 13— МС моделей YMS-H250 и YMS-500,10— портальный робот
для очистки заготовок; 7/ — индукционная транспортная тележка-робот
для внутри- и межцеховой связи, 12 — продольно-шлифовальный станок,
14 — ГПС фланцев, 75— ГПС шпинделей. 16 — склад палет, 17— склад
заготовок, 18 — ГПС корпусных деталей, 19 — ГПС станин,
20— участок закалки; 21 — ОТК, 22— отделение настройки
инструмента. 23 — участок установки станин на палеты
дисков автоматических магазинов от отделения настройки инструмен-
та к МС обеих ГПС. В третьем пролете находится второй участок ГПС
станин, имеющий тяжелый МС для обработки с пяти сторон станин
и колонн массой от 5 до 25 т, шлифовальные станки для обработки на-
правляющих станин и установку для их закалки пламенем.
200 «ГЛАВА 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
ГПС фланцев состоит из четырех токарно-фрезерных МС типа
Slant Torn 40 N Mill, четырех горизонтальных МС типа HQC-30 и двух
вертикальных МС типа YQC-20/40.
Токарно-фрезерные МС являются новой разработкой фирмы. Они
имеют револьверные головки на 15 инструментов, включая фрезы
для обработки плоскостей, торцовые фрезы, сверла и метчики для об-
работки отверстий на цилиндрической и торцовой поверхностях за-
готовок. что позволяет прямо на токарных МС выполнять операции,
обычно предназначенные для небольших МС. Это сокращает число
установок и общее время обработки. На этой ГПС обрабатываются де-
тали 400 наименований, диаметром и длиной до 300 мм; общий объ-
ем выпуска до 7500 дет/мес. Среднее время обработки одной детали
20 мин. Станки снабжены пневматическими устройствами для очистки
зажимных кулачков. Все обработанные детали с этой ГПС перевозятся
робокаром и лифтом на второй этаж в цех узловой сборки
ГПС шпинделей состоит из пяти токарно-фрезерных МС того же
типа, вертикального МС типа VQC-20/40, круглошлифовального
и внутришлифовального станков с ЧПУ. На данной ГПС изготовля-
ются шпиндели 35 наименований; общий объем выпуска 1650 дет/мес.
Максимальное время обработки одного шпинделя 75 мин.
Станки этих двух линий загружаются роботами конструкции фир-
мы Yamazaki, которые закреплены спереди станка.
Заготовки (6—10 шт.) сначала укладывают на стандартные диски-
палеты; шпиндели (длиной до 600 мм) закрепляют зажимами для удер-
жания на палетах в вертикальном положении, за|ем диски-палеты ро-
бокаром перевозятся и перегружаются на столы-накопители, где они
образуют необходимый задел (главным образом для ночной смены).
Каждая линия обслуживается одной рельсовой автоматической теле-
жкой, которая перевозит диски-палеты со столов-накопителей на спе-
циальные столы у каждого станка, расположенные с другой стороны
рельсового пути. Отсюда диски-палеты автоматически по сигналу
от станка поступают на загрузочную позицию, с которой роботом по-
даются на станок. Каждая линия имеет общий транспортер для удале-
ния стружки.
ГПС корпусных деталей состоит из 12 горизонтальных МС модели
Н-22; на ней обрабатывают корпуса коробок передних бабок, коробок
подач, револьверных головок, кареток и других деталей габаритами
300—800 мм. На данной ГПС обрабатывают детали 85 наименований;
общий объем выпуска — 1200 дет/мес. Среднее время обработки одной
детали 6 ч. ГПС имеет автоматические склады палет и заготовок. Вме-
8.2. Примеры заводов-автоматов • 201
стимость склада 228 палет с заготовками, что эквивалентно 348 ч обра-
ботки различных деталей. Станки обслуживаются одной автоматиче-
ской рельсовой тележкой, имеющей значительно ббльшую скорость,
чем робокары.
В состав ГПС корпусных деталей входит специальный робот, осу-
ществляющий установку и закрепление деталей на палетах. Робот под-
нимает заготовку, устанавливает ее на палету, управляет зажимными
захватами и переставляет палету с заготовкой в склад, откуда она пере-
возится рельсовой тележкой к станкам.
При необходимости перебазирования детали для обработки ее дру-
гих поверхностей деталь на той же палете рельсовой тележкой возвра-
щается к позиции загрузки, где она перегружается на специальный
кантователь, который захватывает заготовку, вместе с ней поворачива-
ется на 90' и отпускает заготовку. Затем робот снова устанавливает ее
на палету и перебазирует на новую базу. После завершения обработки
деталь подается к специальному устройству, которое поворачивает де-
таль на 180° и обратно, что обеспечивает очистку ее от стружки
Первый участок ГПС станин состоит из шести горизонтальных МС
модели YMS-H250 и станка для шлифования направляющих станин.
На этом участке обрабатываются детали размерами 800—1500 мм.
Второй участок имеет пятикоординатный МС типа YMS-5000Q
и продольно-шлифовальный станок с ЧПУ. Применение пятикоорди-
натного МС большего размера оправдано тем, что позволяет в течение
10—20 ч без оператора обрабатывать сразу несколько станин, установ-
ленных на столе станка. Второй участок предназначен для обработки
деталей размерами более 1500 мм (до 3000x3000 мм) и массой 5—25 т.
Оба участка обрабатывают 40 различных типов станин, колонн,
оснований; общий объем выпуска — 240 дет/мес. Средний цикл обра-
ботки одной детали 12 ч. Оба участка используют одну газопламенную
установку для закалки направляющих станин.
Станины (по две штуки), как и другие корпусные детали на других
ГПС, устанавливают на палеты без предварительной обработки баз.
Верхняя поверхность станины (направляющие) обрабатывается в по-
следнюю очередь после перестановки, которую производят вручную.
Конструкция МС способствует минимальному перемещению дета-
лей, полному совмещению операций, обработке деталей с пяти сто-
рон. При термической обработке и шлифовании станины остаются
на той же палете, что и при ее механической обработке. Робот порталь-
ной конструкции, работающий по типу пылесоса, очищает от струж-
ки детали. Движения робота программируются по трем координатам.
202 • ГЛАВА 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
что позволяет очищать деталь по всему ее контуру. После шлифования
станины кантователями устанавливают на робокары, которые пере-
возят их на сборку
МС первого участка ГПС станин, как и МС ГПС корпусных дета-
лей, имеют сменные диски инструментальных магазинов. На рельсовой
тележке, перевозящей по два диска-магазина из отделения настройки
инструмента к станкам, установлен специальный робот-кантователь,
который перегружает диски с тележки на М С обеих ГПС. В отделении
настройки инструмент в дисках меняют вручную. Для измерения ycia-
новки инструмента наладчик использует специальный прибор фирмы
Sony. Перед установкой в магазин вылет каждого инструмента измеря-
ется, величина вылета вводится в ЭВМ, а затем учитывается програм-
мой обработки при установке инструмента на станке.
Имеется центральная автоматическая система удаления стружки
со всех ГПС.
Четыре ГПС обслуживаются шестью робокарами, шестью автома-
тическими рельсовыми тележками, 17 роботами. Робокары снабжены
звуковыми устройствами, обеспечивающими, по мнению фирмы, без-
опасность движения и способствующими, благодаря звучащей мело-
дичной музыке, снижению стрессовых условий. Роботы используются
на загрузке токарно-фрезерных МС, а также для установки заготовок
на палеты и для очистки заготовок от стружки.
Высокоточный термостатированный цех с постоянным климатом.
В термостатном помещении высокоточного цеха площадью 6600 м2
изготовляю 1 шариковые пары винт-1айка и другие отдельные детали
станков. Цех имеет обрабатывающий, шлифовальный, измерительный
и сборочный участки. На участке механической обработки используют
станки с ЧПУ и универсальные станки с ручным управлением. Обра-
ботка шариковых гаек производится на пяти станках с ЧПУ: на двух
токарных и трех внутришлифовальных. Доминируют устройства ЧПУ
собственного производства типа Mozart и фирмы Fanuc. Точное шли-
фование, измерение и сборка шариковых пар выполняются в поме-
щении с наиболее жестким температурным режимом (20 ± 0,5 °C)
Измерение винтов осуществляют на измерительном комплексе, осна-
щенном ЭВМ и лазерным интерферометром На всех операциях об-
работки и окончательной сборки шариковые винты и пары распола-
гают горизонтально. Накопленная ошибка винтов составляет 0,1 мкм
на всей длине. Весьма высокая точность шариковых пар не позволяет
тем не менее исключить коррекцию на винт, вводимую в устройство
ЧПУ при окончательной сборке станка.
8.2. Примеры заводов-автоматов • 203
Автоматизированный цех штампосварных деталей. В небольшом
цехе штампосварных деталей штамповка и гибка кожухов и других де-
талей производятся на гибких производственных ячейках прессования
и гибки, в состав которых входят два дыропробивных пресса, три ги-
бочных пресса (все с ЧПУ) и два сварочных робота. Однако большой
объем сварки и зачистку сварных швов выполняют вручную.
Сборочные цеха. Сборка станков выполняется в двух цехах: не-
больших узлов — на втором этаже и общая — на первом. Собранные
узлы с помощью лифта и робокаров поступают в цех общей сборки
на первом этаже, куда подаются и все крупные детали, покупные узлы
и устройства ЧПУ. Все покупные узлы и изделия проходят входной
контроль двухчасовой непрерывной обкаткой. Средние и крупные
станки собирают на стендах по традиционной схеме с подачей деталей
рольгангами; токарные станки с ЧПУ небольших размеров — на кон-
вейере. Дополнительное оборудование, например роботы, специаль-
ные патроны и т.п., собирают отдельно.
Вычислительный комплекс завода состоит из трех систем, реализо-
ванных на шести ЭВМ: системы управления и диспетчирования про-
изводством; системы САПР—АСТПП, имеющей телефонную связь
с центральной ЭВМ компании; системы контроля температурного
режима в производственных помещениях, сточных вод, энерго- и во-
доснабжения. Четыре ЭВМ системы управления и диспетчирова-
ния работают независимо друг от друга с вводом данных в эти ЭВМ
и от упомянутой центральной ЭВМ, установленной в штаб-квартире
компании на основном заводе (на расстоянии 20 км oi данного за-
вода) по телефонной связи. Связь управляющих ЭВМ с периферий-
ными устройствами в самой системе осуществлена по световодам.
Из четырех ЭВМ одна управляет двумя ГПС (корпусов и станин);
ГПС шпинделей и ГПС фланцев имеют свои ЭВМ; одна ЭВМ управ-
ляет транспортом и тяжелыми станками линии станин и закалочной
установкой.
Оборудование рассчитано на ежедневную 8-часовую безотказную
работу в течение 2 лет. Коэффициент использования станков 0,93
Отказы роботов составляют 4^, около 2^ — простои по организа-
ционным причинам (ожидание заготовки, запаздывание смены дис-
ков инструментального магазина и др.) и около — прочие отказы
и простои. Размеры партий деталей не рассчитываются и часто опреде-
ляются числом деталей, загружаемых на одну палету. При изготовле-
нии по одной детали проверке подлежит каждая деталь, при изготов-
лении партии в 10 и более деталей проверяется каждая третья деталь.
204 • ГЛАВА 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
Стойкость инструмента контролируется ЧПУ по числу обработанных
деталей, мелкие сверла проверяются дополнительно контактным дат-
чиком (щупом-пробой). Заготовки (литые) поступают на завод с дру-
гого завода фирмы.
Проект завода разработан фирмой Mazak (отделение фирмы
Yamazaki).
Завод работает круглые сутки. На нем занято 240 человек, из них
39 — на четырех механообрабатываюших ГПС. 20 — управленческий
персонал и 30 — прмраммисты, 80 — на сборке, остальные — на пан-
ках с ЧПУ, универсальных станках в других цехах и на вспомогатель-
ных работах (например, пол в пролетах, занятых системой, ежедневно
моют с мылом вручную).
Из 52 человек, занятых на четырех ГПС, по 3 оператора в каждую
смену обслуживают ГПС шпинделей и ГПС фланцев, 5 операторов —
ГПС корпусов и 4 оператора — ГПС станин; 3 оператора загружают
заготовки на палеты и робокары вне системы (только в первую смену);
3 оператора в смену заняты в вычислительном центре и еще один —
каждую смену в инструментальном отделении. Система может рабо-
тать в безлюдном режиме в третью смену, но есть все предпосылки обе-
спечить безлюдный режим работы и во вторую смену.
Машиностроительный комплекс Fuji фирмы Fanuc Ltd. (Япония)
объединяет предприятия по производству станков, промышленной
робототехники, электротехнических приборов и электродвигателей.
Он состоит из двух крупных гибких автоматизированных заводов.
Гибкий автоматизированный завод Fuji FN-2 по произвооству про-
мышленных роботов, злектрозрозиониых станков и многоцелевых
станков фирмы Fanuc Ltd. (Япония), созданный в 1981 г., показан
на рис. 8.2.
Площадь завода 100x200 м. В состав завода входят: полностью ав-
томатизированный цех механической обработки, сборочный цех,
участки сварки и контроля, два автоматизированных склада заготовок
(материалов) и деталей и узлов. Цех механической обработки 3 рабо-
тает в три смены, сборочный цех 6 — в две смены и участки сварки 4
и контроля 5 — в одну смену.
Завод выпускает шесть моделей промышленных роботов (Fanuc
Model М-0, М-00, М-1, М-2, М-3, Sirobot) и по четыре модели элек-
троэрозионных станков и малогабаритных многоцелевых станков.
В месяц выпускаются: 300 роботов, 100 электроэрозионных станков,
100 многоцелевых станков с ЧПУ (CNC) и 100 прерывателей. На заво-
де работают 100 человек.
Рнс. 8.2. Гибкий автоматизированный завод Fuji FN-2 по производству промышленных роботов, электроэрозионных станков
и многоцелевых станков фирмы Fanuc Ltd..
1. 2 — автоматизированные склады материалов, заготовок, деталей, оснастки и инструментов; 3 — цех сборки;
4 — участок контроля, 5 — участок сварки, 6 — цех механообработки, 7 — робокар, 8 — центральная ЭВМ
206 «ГЛАВА 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
Главной отличительной особенностью рассматриваемого произ-
водства является то, что обрабатывающие модули не имеют собствен-
ных запасов заготовок и деталей. Снабжение осуществляется только
через централизованный склад по запросам от ГПМ
Материалы и заготовки, поступающие на завод, хранятся в авто-
матизированных складах материалов 1 и 2. Со складов необходимые
материалы передаются по запросу к каждому механообрабатывающе-
му модулю. Доставку осуществляет автоматическая транспортная си-
стема, состоящая из трех трасс, каждую из которых обслуживает авто-
матическая индуктивная транспортная тележка (робокар) 7. Получив
требуемые материалы, обрабатывающий модуль в автономном режиме
в соответствии с рабочей программой изготавливает заданную деталь
Автоматизированный цех механической обработки выпускает различ-
ные детали станков и роботов 450 наименований партиями 5—20 шт.
Наибольший размер деталей 1700x1000x1000 мм, массадо 2000 кг. В со-
ставе цеха 32 станка, в том числе 5 токарных с ЧПУ и 23 многоцелевых
станка с пристаночными накопителями палет. Загрузка-выгрузка де-
талей на станки осуществляется промышленными роботами фирмы
Fanuc, составляющими с механообрабатывающими станками 30 ГПМ.
Готовые детали поступают в автоматическую транспортную систему,
которая обеспечивает их доставку на автоматизированный склад 2 де-
талей и узлов. Общий персонал цеха 19 человек. При этом в дневную
смену один оператор обслуживает пять ГПМ. В ночную смену цех об-
служивает один оператор.
Сборка станков и роботов выполняе|ся на трех учащках сборочно-
го цеха 3. Необходимые детали и комплектующие изделия поступают
на рабочие места сборки со склада 7 и подвергаются ручной и авто-
матической сборке. Все покупные узлы и изделия проходят входной
контроль двухчасовой непрерывной обкаткой. Средние и крупные
станки собирают на стендах по традиционной схеме с подачей деталей
рольгангами; токарные станки с ЧПУ небольших размеров — на кон-
вейере. Другое оборудование и оснастку небольших размеров и мас-
сы, например роботы, специальные патроны и т.п., собирают отдельно
на сборочных центрах и ГПМ.
На этом заводе в дневную смену осуществляется планомерное осви-
детельствование режущего инструмента, при необходимости выпол-
няется его реставрация или замена, а также производится подготовка
новых управляющих программ, пополняются запасы заготовок и ма-
териалов и очищаются рабочие места от стружки и других отходов. Все
эти мероприятия позволяют организовать полностью безлюдное про-
8.2. Примеры заводов-автоматов • 207
изводство. Ночью на заводе остается два человека — оператор механи-
ческого иеха и дежурный диспетчер, который осуществляет общее на-
блюдение за работой завода, используя при этом показания приборов
контроля, поступающие в центральную диспетчерскую в обобщенной,
удобной для восприятия форме.
Автоматизированный завод Fuji по производству сервозлектродви-
гателей переменного и постоянного тока приводов станков фирмы
Fanuc Ltd. (Япония), созданный в 1982 г., показан на рис. 8.3. Завод —
двухэтажный (размеры здания в плане 200x600 м) с цехом механообра-
ботки на первом этаже и сборочным цехом на втором. Имеются общий
высотный автоматизированный склад, два сварочных участка. На за-
воде осуществляется автоматизированное изготовление более 900 раз-
личных деталей партиями 20—1000 шт. При трехсменной работе завод
выпускает в месяц 10 000 электродвигателей 40 типоразмеров.
На заводе используют 52 ПР для загрузки-выгрузки станков
и 49 ПР на сборочных работах.
Особенность данного производства состоит в изготовлении и сбор-
ке мелких деталей с небольшим временем обработки, что для гибкой
автоматизации является более трудной задачей, чем автоматизация
и организация безлюдной работы при длительном изготовлении круп-
ных деталей.
Заводом управляет одна ЭВМ, которая обеспечивает оперативное
планирование, следит за выполнением графика производства, а также
отвечает на запросы диспетчера
В механическом цехе на первом лаже расположены в пять рядов
60 станков с ЧПУ, из них 44 токарных, 8 круглошлифовальных (все за-
гружаются роботами) и 8 многоцелевых станков (пятый ряд), которые
имеют палеты и загрузочные устройства на 12 палет, что обеспечива-
ет безлюдную работу в течение 16 ч. Детали на палеты устанавливают
вручную. Механический цех работает в три смены (24 ч): 21 оператор
занят обслуживанием станков и роботов, во вторую и третью смены ра-
ботает по одному оператору-наблюдателю за пультом управления с тре-
мя видеотерминалами, с которыми связана 21 телевизионная камера.
Механический цех обслуживают два робокара, перевозящие стан-
дартные палеты с группами заготовок к позициям у каждого робота
Детали, обработанные в механическом цехе, грузят на специальные
палеты и с помощью двух робокаров отправляют на автоматизирован-
ный склад, где поднимают на второй этаж. Загрузка палет в цехе меха-
нообработки и разгрузка их в сборочном цехе выполняется роботами.
Цех сборки, расположенный на втором этаже, состоит из 25 гибких
Рис. 8.3. Автоматизированный завод Fuji по производству сервоэлектродвигателей переменного и постоянного тока
приводов станков фирмы Fanuc Ltd (Япония)
1 — автоматизированный склад, 2,5— индуктивные тележки (робокары), 3 — цех механообработки, 4— цех сборки
8.2. Примеры заводов-автоматов • 209
сборочных модулей, обслуживаемых 49 роботами. Сборочные модули
установлены в четыре линии, и собираемые узлы перемешаются между
ними с помощью робокаров и конвейеров.
На одной роботизированной линии выполняется сборка не-
больших серводвигателей постоянного тока, на второй — больших
серводвигателей постоянного тока, на третьей — серводвигателей
переменного тока и на четвертой — двигателей-шпинделей. Кон-
струкция каждой линии позволяет собирать практически любые
электродвигатели, что обеспечивает необходимую гибкость при со-
кращении выпуска одних и увеличении выпуска других электродви-
гателей.
На линии двигателей-шпинделей партии собираемых двигателей
разных типов очень маленькие, и поэтому на них часто требуется пере-
наладка (замена захватов, следящих устройств и сборочного инстру-
мента); на других линиях сборочные машины и роботы являются уни-
версальными и не требуют переналадки.
Дополнительно в цехе есть еще две линии: одна, состоящая из спе-
циальных машин — для намагничивания корпусов, вторая — для руч-
ной сборки. Уровень автоматизации сборки 65^.
В начале каждой линии производится балансировка узла ротора-
вала, после чего на оба конца вала напрессовываются шариковые под-
шипники. Корпус масляного уплотнения впрессовывается во фланец
и заполняется смазкой, затем ротор-вал собирается с фланцем, и кор-
пус опускается на ротор до фланца. Последними операциями сбор-
ки являемся запрессовка крышки корпуса в корпус, вставка четырех
болтов с шайбами и затяжка гаек. Затем двигатель передается на ли-
нию ручной сборки для регулировки. Эти операции выполняются
на семи-восьми модулях каждой из трех линий сборки серводвигате-
лей и на трех модулях линии двигателей-шпинделей.
Ручная сборка в основном связана с регулировкой ротора и флан-
ца, для того чтобы на обе намотки поступал одинаковый ток, а так-
же для выполнения отдельных видов намотки. Вдоль четырех линий
перемещаются пять робокаров, доставляющих на стандартных палетах
от склада к различным сборочным модулям по 20— 50 деталей в зави-
симости от их размера. У каждого модуля находится стол с тремя по-
зициями для палет: одна — для загрузки-разгрузки робокар, вторая —
для подачи детали роботом на сборку и третья — запасная. На этих
палетах подаются детали, которые добавляются в процессе сборки
каждого узла. Сами собираемые узлы между модулями перемешаются
на небольших конвейерах.
210 • ГЛАВА 8. ЗАВОДЫ-АВТОМАТЫ
Сборочный цех работает в одну смену (8 ч). На поточной линии
ручной сборки заняты 19 человек.
Механический и сборочный цехи обслуживаются одним автома-
тическим складом, который связывает первый и второй этажи. Склад
используется для хранения и подачи заготовок, покупных деталей, ча-
стично и полностью готовых изделий. Использование большого коли-
чества роботов объясняется широкой номенклатурой продукции, вы-
пускаемой очень мелкими партиями.
Основная задача при создании этого ГАЗ состояла в повышении
производительности труда, которая увеличилась в 3 раза. В месяц
101 робот и 60 человек выпускают 10 000 электродвигателей, при этом
себестоимость изготовления продукции снизилась на ЗО*?.
ГЛАВА
ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
СИСТЕМ
9.1. Общие положения
Проектирование ГПС любой сложности ведут в порядке и по общим
правилам, выработанным для проектирования предприятий и про-
изводственных систем в машиностроении. Рекомендации по про-
ектированию машиностроительных предприятий широко отражены
в технической литературе [-43—45] и в полной мере относятся к про-
ектированию ГПС, поскольку в зависимости от структурного уровня
производства она может состоять из следующих основных и вспомога-
тельных компонентов (см. главу 2):
на уровне завода — из автоматизированных цехов основного
и вспомогательного производства, системы автоматизированно-
го проектирования, интегрированной системы планирования,
управления и обеспечения производства, интегрированной си-
стемы автоматизации технологической подготовки производ-
ства и автоматизированной сишемы техническою обслуживания
и ремонта оборудования, транспортной и складской систем;
на уровне цеха — из автоматизированных участков, комплексов
и линий основного производства, автоматизированной системы
управления и обеспечения, автоматизированных участков тех-
нологической подготовки производства, автоматизированных
участков комплектования, транспортирования и складирования,
участков технического обслуживания оборудования, участков
удаления отходов производства;
на уровне участка, комплекса, линии — из ГПМ и ГПЯ на базе
основного технологического оборудования, автоматизирован-
ной системы управления технологическими процессами и обо-
рудованием, модулей подготовки производства, систем инстру-
ментообеспечения, обеспечения заготовками, материалами.
212 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
оснасткой, обслуживания и обеспечения работы оборудования,
удаления отходов производства.
Технические данные, условия эксплуатации и применения, методи-
ки проектирования и выбора технологического оборудования, функ-
циональных основных систем, их компонентов и средств технического,
программного, информационного и организационного обеспечения
работы ГПС также широко освещены в технической литературе (1—12,
14—16, 21—30,71,75—81| и нормативных документах [82—86J*.
Поэтому не будем рассматривать вопросы выбора технологического
оборудования и средств технического оснащения ГПС, а также разра-
ботки функциональных автоматизированных систем управления и про-
ектирования. Сосредоточим внимание на порядке проектирования,
определении исходных данных и выборе основных показателей ГПС,
поскольку эти этапы определяют содержание технического задания
на ГПС и, следовательно, возможность достижения современного тех-
нического уровня конкретной гибкой автоматизированной системы.
9.2. Порядок проектирования ГПС
Проектирование гибкого автоматизированного завода можно вести
в двух направлениях:
постепенной реорганизации существующего предприятия в за-
вод-автомат при поэтапном введении новых ГПС и уровней
управления производством;
разработки нового проекта завода-автомата на базе новых мето-
дик проектирования заводов с упором на рационализацию архи-
тектуры и компоновки согласно требованиям технологического
процесса, присоединения складов, организации систем верти-
кального и горизонтального товарообращения, создании систе-
мы многоуровневого управления производством и т.д.
Создание в промышленности ГПС, а тем более — заводов-
автоматов сдерживается их высокой стоимостью. Кроме того, разра-
батываемые сегодня ГПС, как правило, являются уникальными, при-
способленными для решения лишь ограниченного круга конкретных
задач производства. Удешевление проектов ГПС связано с укификаци-
1 См также ГОСТ 24 301-80, ГОСТ 24.302—80, ГОСТ 24 303—80, ГОСТ 24 304-82.
ГОСТ 24.401 - 80, ГОСТ 24.402—80. ГОСТ 24 501 -82, ГОСТ 24.701 —86. ГОСТ 24 702—
85, ГОСТ 24 703—85
9.2. Порядок проектирования ГПС • 213
ей технических, конструктивных, аппаратных и программных средств
автоматизации. Модульность конструктивных компоновок транспорт-
ных систем, промышленных роботов и манипуляторов позволяет су-
щественно расширить область их применения за счет разнообразия
вариантов соединения модулей. Стандартизация интерфейсов техни-
ческих средств предоставляет возможность построения централизо-
ванных систем управления ГПС и обеспечения их функциональной
надежности. При этом создание гибкого производства возможно лишь
на основе групповой технологии.
Принципы организации и проектирования ГПС взаимосвязаны и пред-
ставляют собой:
построение технологических процессов на основе организации
группового производства;
совмещение высокой производительности и универсальности;
модульное построение ГПС и ее компонентов на основе типиза-
ции и унификации конструкторских решений;
иерархическую структуру основных составляющих компонентов
производственной системы;
преимущественно программную перенастройку технологиче-
ского оборудования;
обеспечение предметной максимальной замкнутости производ-
ства.
Построение технологических процессов на основе их типизации
и унификации, составляюших основу организации группового про-
изводства, а также унификация конструктивных, аппаратных и про-
граммных средств — это необходимое условие обеспечения гибкости
производства с изменяющимися плановыми заданиями по объему
и номенклатуре выпускаемой продукции. Достижение высокого уров-
ня унификации при создании ГПС является реальной предпосылкой
снижения степени экономического риска при внедрении этих систем
в производство.
Совмещение высокой производительности и универсальности в усло-
виях ГПС достигается за счет использования ЧПУ
применительно к основному технологическому оборудова-
нию — использованием ОЦ и ГПМ, обеспечивающих интенсив-
ную многооперационную обработку деталей с одного установа
при программном управлении и перенастройке оборудования,
применительно к транспортно-накопительным системам — цен-
трализованной системой программного управления автоматиче-
ской переработкой и перемещением грузовых единиц с исполь-
214» ГЛАВАВ. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
зованием автоматического адресования и унифицированных
ячеек для хранения стандартизованных поддонов и палет с дета-
лями и заготовками
Модульное построение ГПС на базе типизации и унификации кон-
структорских решений осуществляют как в рамках одной гибкой про-
изводственной системы, так и по всему автоматизированному пред-
приятию в целом с минимальным числом конструкторских проработок
уникальных элементов.
Унификация, типизация технических решений и агрегатирование
при проектировании оборудования для ГПС обеспечивают:
— увеличение гибкости отдельных компонентов и комплексов
в целом за счет возможности наиболее полного и эффективного вы-
полнения некоторых технологических и производственных задач;
— сокращение сроков проектирования оборудования, поскольку
используются типовые конструкторские решения;
— снижение производственных затрат на выпуск и освоение ком-
плексов благодаря серийному выпуску основных унифицированных
компонентов на специализированных предприятиях;
— увеличение надежности работы оборудования комплексов в свя-
зи с применением апробированных конструкций унифицированных
компонентов
Необходимым условием для агрегатно-модульного построения
РТК, ГПМ и ГПС на их базе является унификация конструктивных
компонентов, позволяющая использовать в разных моделях и типах
оборудования одинаковые комплектующие изделия, детали и сбороч-
ные единицы (узлы).
Дальнейшее развитие унификации выражается в агрегатировании,
т.е. построении оборудования из стандартных узлов, которые пред-
ставляют собой функционально и конструктивно независимые моду-
ли, обеспечивающие создание кинематически автономных агрегатов
с унификацией их компонентов, подвижных и неподвижных соедине-
ний.
Этот принцип построения распространяется не только на основное
технологическое оборудование, но и на вспомогательные устройства,
инструментальную и технологическую оснастку, а также контрольно-
измерительные и управляющие системы для ГПС.
Модульный подход к построению производственных систем позволя-
ет путем соответствующего выбора и размещения роботизированных
технологических модулей собрать ГПС, предназначенную для выпу-
ска заданного класса изделий. Структура ГПС, основу которой состав-
9.2. Порядок проектирования ГПС • 215
ляют механообрабатывающие и сборочные роботизированные моду-
ли, показана на рис. 9.1. Каждый такой модуль в некоторых случаях
может сам по себе рассматриваться как гибкая производственная си-
стема или ее функционально замкнутая подсистема. Однако в крупно-
масштабных производствах занято, как правило, несколько модулей.
Помимо обрабатывающих и сборочных модулей в состав таких произ-
водств входят автоматическая транспортная подсистема с самодвижу-
щимися тележками для обмена заготовками и деталями между модуля-
ми, автоматическая подсистема складирования для хранения и выдачи
заготовок и изделий, а также автоматизированная подсистема управ-
ления производством с центральным компьютером.
Рис. 9.1. Схема ГПС, построенной по модульному принципу
Принцип модульности ГПС реализуется на базе типовых гибких
производственных модулей, которые разрабатывают для основных
способов обработки
Модульное и многоуровневое расположение (на 2—3 этажа завод-
ского здания) автоматизированных складов позволяет сократить за-
нимаемую площадь и протяженность товарооборота в пределах пред-
приятия, централизовать и при этом упростить управление складским
хозяйством
Модульный принцип построения ГПС позволяет не только обеспе-
чить гибкость при переходе к выпуску изделий нового класса, но и дает
возможность варьировать в широких пределах производительность
путем добавления или отключения необходимого количества одно-
типных модулей.
Принцип иерархического построения основных компонентов ГПС
(подсистемы обработки деталей; подсистемы потока деталей, инстру-
ментов и оснастки; подсистемы управления и информации) предусма-
216 • ГЛАВА В. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
тривает построение многоуровневых структур производства и управ-
ления.
По масштабности и уровню организационной структуры производ-
ства на самом нижнем уровне находятся гибкие производственные
модули и ячейки, на высших уровнях — гибкие автоматизированные
линии, участки, цеха, предприятия в целом.
Иерархичность транспортно-накопительных систем ГПС предусма-
тривает локальные пристаночные накопители, запитываемые от опе-
ративных (при автоматических линиях или участках) или цеховых
и общезаводских транспорте-накопительных систем.
Принцип иерархического построения системы управления ГПС в сово-
купности с модульным и унифицированным аппаратным и программ-
ным обеспечением — непременное условие проектирования сложных
автоматизированных производственных систем.
Блочно-модульный принцип компоновки СУ. Развитие средств микро-
электроники привело к преобладанию микропроцессорных средств
локального управления, которые закреплены за отдельными ком-
понентами ГПС или встроены в них. В этом случае разработка АСУ
ГПС связывается с созданием распределенной микропроцессорной
СУ. Наибольшее распространение получили следующие типы много-
процессорных систем: иерархические, однородные, параллельные ма-
тричные и сетевые.
АСУ с иерархической структурой имеют два и более уровней иерар-
хии. Организация процесса управления осуществляется центральным
процессором, имеющим собственный набор и ОЗУ. Кроме гопэ, цен-
тральный процессор обеспечивает решение задач ТПП, оперативного
управления, разработки управляющих программ (УП) и ведения об-
щей базы данных. Процессоры второго уровня могут решать задачи
группового управления технологическим оборудованием ГПС
Однородные системы управления имеют общую память, доступную
всем процессорам, устройства ввода-вывода и сопряжения с каналами
связи с общим доступом и с единой оперативной системой, осущест-
вляющей общее управление всеми аппаратными и программными ре-
сурсами.
Пара цельные матричные системы управления строятся на основе
матричных управляющих вычислительных комплексов. УВК пред-
ставляет собой массив одинаковых процессорных модулей (ячеек),
соединенных между собой определенным образом и одновременно
выполняющих один и тот же поток команд над различными потоками
данных под управлением центральной ЭВМ. Каждый процессорный
9.2. Порядок проектирования ГПС • 217
модуль имеет свою локальную память, а также адаптеры связи, обес-
печивающие передачу данных и управляющих сигналов.
Сетевые системы управления характеризуются использованием
большого числа устройств локального управления и обеспечивают
возможность реконфигурации системы в соответствии с конкрет-
ным применением. При этом предполагается, что каждое локальное
устройство управления имеет свою канальную память и его можно ре-
ализовать на основе недорогих микропроцессоров. Гибкость вычисли-
тельной сет достигается за счет специальных адаптеров межпроцес-
сорной связи, управляющих процессом адресации, приема и передачи
сообщений.
Программное обеспечение. При комплексировании сетей управле-
ния кроме аппаратных средств требуется разработка программного
обеспечения (ПО), которое реализует процедуры управления.
В настоящее время выделяются два принципиально различных
подхода к созданию ПО:
— создание универсального ПО, способного удовлетворить все
требования вновь создаваемых ГПС;
— создание типажа модулей ПО, из набора которых можно строить
АСУ с требуемыми функциями.
Сегодня затраты на разработку ПО составляют значительную часть
общих затрат на создание АСУ ГПС на базе ЭВМ Поэтому при раз-
работке ПО широко используют принципы унификации и типизации,
а также различные технологии программирования.
За рубежом при создании АСУ ГПС широко применяют библиоте-
ки типовых программ FMS SOFTWARE LIBRARIS. Такие библиотеки
обычно включают в себя программные модули, которые позволяют
реализовать основной набор функций управления ГПС. Каждый про-
граммный модуль в библиотеке является законченным программным
продуктом, поставляемым заказчику под ключ.
Программное обеспечение включает в себя:
— алгоритмы постоянных циклов работы оборудования, включен-
ного в ГПС (станков, роботов, транспортных средств и т.п.);
— средства формализации выходных документов, программируе-
мые пользователем (печать заголовков документов в пользовательском
формате, автоматическую нумерацию страниц и т.п.);
— одновременную с выводом резул ьтатов печать исходных данных,
что облегчает анализ их влияния на результат;
— режим «что, если?..», позволяющий пользователю в режиме
имитации выполнения программы экспериментировать с различными
218 • ГЛАВА9. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
входными данными. Наличие такой возможности значительно облег-
чает обучение пользователей;
— унифицированный набор команд управления программами.
Например, в такой набор включают модули, реализующие функ-
ции: планирования и моделирования работы ГПС; ведения базы дан-
ных об инструменте, оснастке и станочных приспособлениях; группо-
вого управления станками с ЧПУ от ЭВМ; управления материальными
затратами; расчета размера партии запуска: расчета производственной
мощности ГПС.
Принцип преимущественно программной перенастройки заключается
в том, что основное и вспомогательное технологическое оборудование
ГПС при смене изделий перенастраивается путем ввода новых управ-
ляющих программ. Перенастройка оборудования вручную допустима
в минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической
неэффективности реализации программной перенастройки.
Обеспечение предметной максимальной замкнутости производства
на возможно более низком уровне структуры ГПС позволяет свести
к минимуму затраты на транспорт и манипулирование; является не-
обходимым условием сокращения производственного цикла за счет
уменьшения времени на межоперационное пролеживание деталей
и заготовок и минимизации простоев оборудования путем координа-
ции процессов выполнения технологических операций с операция-
ми транспортирования, складирования и управления. Одновременно
достигается снижение количества операций при общем повышении
гибкости ГПС, что обусловливает эффек1ивное внедрение бршад-
ных форм организации труда, повышение ответственности персона-
ла за конечный результат.
Состав технической документации на ГПС. Проектирование ГПС
начинается с анализа заявки заказчика, которая должна давать полное
представление о задачах, решаемых гибкой системой, соответствовать
действующим стандартам и содержать, по возможности, все необходи-
мые исходные данные для проведения проектных работ. Анализ заявки
предполагает предварительную технико-экономическую оценку це-
лесообразности проведения проектных работ и создания ГПС в кон-
кретных условиях. Проектантом и изготовителем (часто в одном лице)
совместно с заказчиком подготавливается информация для принятия
решения, которое находит выражение в виде протокола согласования
заявки и проектов договоров на поставку оборудования.
После согласования заявки и в соответствии с типовым порядком
прохождения проектно-конструкторской документации (рис. 9.2)
9.2. Порядок проектирования ГПС • 219
предусматриваются следующие этапы разработки: техническое зада-
ние, техническое предложение, эскизный проект, технический проект,
рабочий проект [10, 111.
Рис. 9.2. Типовые этапы разработки проектно-
конструкторской документации на ГПС
Техническое задание на ГПС является исходным документом для раз-
работки. В нем заказчикуказываетосновное назначение ГПС.еетехни-
ческие характеристики, показатели качества, технико-экономические
требования, предъявляемые к системе, основные стадии и этапы раз-
работки конструкторской документации, ее состав, а также ряд специ-
альных требований (см. табл. 2.1 главы 2).
Техническое предложение на ГПС содержит технические и технико-
экономические обоснования целесообразности разработки докумен-
тации ГПС на основе сравнительного анализа возможных проектных
вариантов. Решение принимается с учетом конструктивных и эксплу-
атационных особенностей предлагаемого проекта, имеющихся в про-
мышленности аналогов и с учетом патентных материалов.
Эскизный проект представляет собой комплекс конструкторских до-
кументов, содержащих один или несколько вариантов принципиаль-
ных конструкторских решений, дающих представление о назначении,
устройстве и характере работы проектируемой ГПС и ее основных си-
220 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
стем. Эта конструктивные решения сопровождаются сравнительными
технико-экономическими расчетами, анализом показателей по каче-
ству, надежности, материалоемкости, унификации.
Технический проект представляет собой комплект конструкторской
документации, содержащей окончательные технические решения,
дающие полное представление об устройстве ГПС. и все исходные ма-
териалы для разработки рабочей документации.
Рабочий проект ГПС является окончательной формой документов,
содержащих все необходимые сведения для подготовки производства,
изготовления изделий, сборки, отладки, испытаний и последующей
эксплуатации ГПС в целом и сопровождается детальной пояснитель-
ной запиской, содержащей чертежно-техническую документацию,
спецификации, схемы, алгоритмы и т.д.
Этапы проектирования ГПС сопровождаются тщательной проработ-
кой вариантов проектных решений и технико-экономическими рас-
четами, позволяющими установить приоритеты рассматриваемых ва-
риантов. Принятый проект подвергается всестороннему техническому,
технологическому, организационному, социальному и экономическому
анализу. В качестве технико-экономических показателей используются
номенклатура изделий, производительность, трудоемкость, капиталь-
ные затраты, себестоимость и тд. В организационно-экономическую
часть проектов составными элементами входят задачи по формированию
экономико-математических моделей функционирования ГПС, схемы
материальных и информационных потоков, алгоритмы и программы.
Задача проектанта в условиях широкого использования блочно-
модульных конструкций состоит в разработке компоновочных вари-
антов (с минимальным числом конструктивных проработок уникаль-
ных элементов).
На рисунке 9.3 представлена схема принципиального подхода
к созданию ГПС [11]. Процесс проектирования начинается с анали-
за организационно-технических особенностей создаваемой системы
(объектов производства, типа и вида производства и т.д.). На основе
особенностей и критериев функционирования системы создаются
проектные варианты (один или несколько) в укрупненном виде, по-
сле чего выполняется расчет экономической эффективности и выби-
рается наиболее целесообразный вариант для детальной проработки.
Широко используется набор типовых решений (уже выполненных
проектов) и систем имитационного моделирования. Отрицательный
результат является основанием для формирования на начальном этапе
нескольких (а не единственного) вариантов проекта.
| 7 | Технический проект ГПС~|
| 8 | Уточненный расчет экономического эффекта принятого варианта ГПС |
| 9 [Принятие решения о рабочем проектировании ГПСиэапуске г, прои.г,1лстгд|
Рис. 9.3. Последовательность комплексного проектирования ГПС
222 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
Для принятия решения о запуске проекта в производство необ-
ходимо определить качество выполненных решений, для чего кро-
ме оценки достижения заданных параметров система исследуется
на информационную и техническую совместимость с существующим
производством. Изучается ее поведение при предельных нагрузках
и устойчивость при отклонении параметров эксплуатации от заданных
(диапазон устойчивости)
9.3. Исходные данные
для проектирования ГПС
Исходными данными для проектирования ГПС служит подетальная
производственная программа выпуска изделий заданной номенкла-
туры, составленная из обшей производственной программы «авода
с приложением чертежей, спецификаций деталей, описаний конструк-
ций и технических условий на изготовление деталей и изделий.
В исходных данных для проектирования должны быть указаны
конструктивно-технологические данные продукции и организацион-
но-технические сведения действующего производства, в том числе:
номенклатура изделий, узлов и деталей, подлежащих изготовле-
нию и сборке (цеховой список),
годовая программа выпуска по каждому наименованию изделий
и деталей, включенных в цеховой список;
подетальный перечень с указанием количества подлежащих вы-
пуску запасных частей;
вид (тип) производства, единичное, серийное, массовое;
действующие формы и методы организации производства;
режим работы цеха; специализация действующего производства
и технологические процессы изготовления деталей, подлежащие
корректировке в процессе проектирования;
заводской технологический маршрут, определяющий характер
заготовки и последовательность прохождения по цехам завода
обрабатываемых деталей и собираемых в цехе узлов;
схема генерального плана завода (по желанию проектировщика).
Исходные данные для проектирования должны включать в себя ре-
комендации заказчика по основным показателям назначения и надеж-
ности ГПС (согласно табл. 2.1), а также предложения по ее архитектуре
и размещению на генеральном плане завода.
9.3. Исходные данные для проектирования ГПС • 223
Конструктивно-технологические данные продукции во многом опре-
деляют технические показатели ГПС.
Требования к номенклатуре изготавливаемой продукции:
— стабильность потребности в изменяющихся рыночных услови-
ях, поскольку затрачивать средства на автоматизацию производства
без уверенности в постоянстве спроса на продукцию нецелесообразно;
— адаптивность к изменяющимся параметрам спроса, т.е. способ-
ность изделий, запланированных к выпуску на ГПС. к модернизации
и совершенствованию технико-экономических показателей;
— способность к группированию по конструктивным и технологи-
ческим признакам, унификация конструктивных элементов и подго-
товленность к групповому производству;
— подготовленность к автоматическому проектированию;
— соответствие принципам организации ГПС.
Производственную подетальную программу выпуска изделий состав-
ляют по определенной форме, которая должна содержать все необхо-
димые данные для проектирования
Проектирование сложных производственных систем ведется
по точной, приведенной или условной программам.
Точная программа обязательна при проектировании выпуска про-
дукции в условиях крупносерийного и массового производства, тре-
бующих большой точности всех технологических расчетов, поэтому
номенклатура всех подлежащих изготовлению изделий и их деталей
(включая и запасные части) устанавливается точно и обеспечивается
рабочими чертежами, спецификациями и техническими условиями.
Проектирование по точной программе предусматривает подроб-
ную пооперационную разработку технологических процессов изго-
товления каждой детали, выбор оптимального оборудования и расчет
технически обоснованного времени, необходимого для выполнения
каждой операции.
Приведенная программа используется преимущественно при проек-
тировании производств мелко- и среднесерийного, а также единично-
го производства, характеризующихся разнообразием выпускаемой но-
менклатуры. Подлежащие изготовлению изделия условно приводятся
к нескольким типовым представителям, по которым имеются полные
данные (чертежи, описания, технические условия), являющимся наи-
более характерными для каждой группы.
При проектировании по приведенной программе заданную номен-
клатуру изделий разбивают на группы, в каждую из которых входят
изделия, наиболее схожие по конструкции и технологии. В каждой
224» ГЛАВА 6. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
группе выбирается изделие-представитель, на которое определяется
трудоемкость изготовления. Для определения трудоемкости каждого
изделия, входящего в ту или иную группу, пользуются коэффициентом
приведения АГ11р, определяющим соотношение трудоемкости изделия-
представителя и каждого изделия данной группы:
АГ11р = АГв-Л-сер-Кл-Л',1,
(9-1)
где Кв— коэффициент, учитывающий различие в весе (массе); — коэффи-
циент, учитывающий различие серийности; А^.л коэффициент сложности;
/4, — коэффициент, учитывающий другие особенности объекта, например раз-
личие в точности изделия-представителя, наличие комплектующих поставок
по кооперации отдельных узлов или агрегатов и др.
При использовании метода приведения возможны два варианта
формирования групп и выбора типовых представителей.
Первый вариант применяют при закреплении за цехом изготовле-
ния деталей для некоторого количества подобных изделий, создавае-
мых обычно на одной базе и различающихся характеристиками в опре-
деленном диапазоне. В этом случае формируют одну или несколько
групп изделий и в качестве представителя выбирают одно из изделий
группы.
Второй вариант применяют при изготовлении цехом изделий, су-
щественно отличающихся друг от друга. В этом случае детали всех ма-
шин объединяют в технологически подобные группы (валы, втулки,
плоскостные, корпусные детали и др.), и в каждой группе выбирают
типовые технологические процессы с техническим нормированием.
Для геометрически подобных деталей можно воспользоваться про-
стой формулой определения коэффициента К*.
где mi — масса рассматриваемого изделия; тпр — масса изделия представителя
Коэффициент Ки, учитывающий различие в весе (массе) геометри-
чески отличающихся деталей, определяется по формуле
где Сс и Св — коэффициенты, определяющие долю основного го и вспомога-
тельного 1В времени в штучном tw времени обработки; У*и,- и У.»»яп — соот-
9.3. Исходные данные для проектирования ГПС • 225
ветственно суммарные массы (вес) деталей рассматриваемого изделия группы
и изделия-представителя.
Коэффициент KL(.p определяется соотношением количества штук
по годовой программе изделия-представителя N„f к количеству штук
по годовой программе приводимого изделия Д';, т.е. Кар = —.
N.
Коэффициент Кс:1 можно представить в виде произведения коэф-
фициентов. учитывающих связи между конструктивными факторами
и трудоемкостью приводимых изделий*
Ка, = Р1а> -Р*1 ... Р“"
где P|, Р2, .. Р„ - коэффициенты, учитывающие различия соответствующих
технических параметров в рассматриваемом изделии и изделии-представителе;
а,. аг,... о„ — показатели, отражающие степень влияния соответствующих тех-
нических параметров на трудоемкость обработки.
Коэффициент Кс, рассчитывается проектирующими организа-
циями на основании данных, которые представляются заказчиками.
Обычно принимают KLn — 1.
Условную программу проектируют по выбранному изделию-пред-
ставителю, для которого подсчитывают трудоемкость изготовления,
но расчеты, выполненные для изделия-представителя без коэффици-
ента приведения, полностью переносятся на все изделия данной груп-
пы.
Перечень деталей (с указанием количества подлежащих выпуску за-
пасных частей) составляют по определенной форме, содержащей све-
дения о календарном распределении выпуска за год, количес1ва и пе-
риодичности партий и числа деталей в партии.
Организационно-технические сведения по действующему и проек-
тируемому производству необходимы для обеспечения согласования
с ним проектных решений по создаваемой ГПС.
Вид производства: единичное, серийное, массовое — классификаци-
онная категория производства, выделяемая согласно ГОСТ 14.004—83
по признаку применяемого метода изготовления изделия. Основным
показателем, характеризующим вид производства, является коэффи-
циент закрепления операций (К,) для группы рабочих мест, который
определяется как отношение числа всех различных технологических
операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение ме-
сяца. к числу рабочих мест:
226 • ГЛАВА В. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
(9.4)
*рм
где Ко„; — число операций, выполняемых на /-м рабочем месте; Кр „ — количе-
ство рабочих мест на проектируемой ГПС (ГАУ, ГАЛ. ГАЦ).
В зависимости от серийности выпускаемой продукции К3 характе-
ризуется различным числом закрепленных операций за одним рабо-
чим местом.
Значения коэффициента закрепления операций K.s в зависимости
от серийности выпускаемой продукции:
Массовый.......... ... 1
Крупносерийный ... . 1—10
Серийный. . 11—20
Мелкосерийный 21—40
Единичный. ... 40
Единичное производство характеризуется малыми объемами выпу-
ска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых,
как правило, не предусматривается.
Оно универсально, поскольку охватывает разнообразные типы
изделий, и поэтому наиболее гибкое, т.е. приспособлено к выполне-
нию разнообразных заданий; предполагает отсутствие специализа-
ции на рабочих местах; применение универсального оборудования,
расположенного группами по функциональному назначению, ор-
ганизацию групповой обработки деталей, разделенных на группы
по конструктивно-технологическим признакам; последовательное
перемещение деталей с операции на операцию партиями.
Применяемое оборудование и оснастка — универсальные. Квали-
фикация рабочих — высокая.
Серийное производство характеризуется изготовлением деталей (из-
делий) периодически повторяющимися партиями или сериями, со-
стоящими из однотипных по конструкции и одинаковых по размерам
деталей, запускаемых в производство одновременно. Основным прин-
ципом этого вида производства является изготовление всей партии
(серии) целиком. Понятие «партия» относится к количеству деталей,
а «серия» — к количеству изделий, запускаемых в производство одно-
временно. В зависимости от количества изделий в партии или серии
и частоты повторяемости серий в течение года различают производство
мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, характеризующие-
ся различными значениями коэффициента закрепления операций.
Станки — автоматизированные. Оснастка — универсально-
переналаживаемая. Квалификация рабочих — высокая, средняя.
9.4. Определение основных показателей ГПС • 227
Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска
одинаковых деталей и изделий, изготовление которых ведется путем
непрерывного выполнения одних и тех же постоянно повторяющихся
операций на определенных рабочих местах, расположенных в порядке
выполнения технологического процесса.
Станки — полуавтоматы, автоматы, агрегатные. Оснастка — специ-
альная. Квалификация рабочих — сравнительно низкая.
Формы организации производства. Каждому вид}' производства свой-
ственна своя форма его организации:
по типам оборудования — технологическая (цеховая) форма:
предметная или групповая.
поточная (одно- или многономенклатурная).
Технологическая организация свойственна единичному производству
и характеризуется тем, что станки располагаются по признаку одно-
родности обработки, т.е. создаются участки токарных, фрезерных и тд.
станков.
Предметная или групповая форма свойственна серийному производ-
ству, предусматривает расположение станков в порядке технологиче-
ского процесса. Обработка происходит партиями. Время выполнения
операций на отдельных станках не согласовано со временем выпол-
нения операций на других станках. Детали во время работы хранятся
и транспортируются одной партией.
Поточная форма соответствует крупносерийному или массовому про-
изводству и предполагает совокупность следующих специальных при-
емов организационного построения производственного процесса:
— расположение рабочих мест в порядке операций технологиче-
ского процесса;
— специализация каждого рабочего места на выполнении одной
операции;
— передача предметов труда с операции на операцию поштучно
или мелкими партиями сразу же после окончания обработки,
— ритмичность выпуска, синхронность операций, выравнивание
длительности операций на каждом рабочем месте.
9.4. Определение основных показателей ГПС
Перечень основных характеристик, необходимых (вместе с исхо-
дными данными) для проектирования ГПС, должен соответствовать
номенклатуре показателей, приведенной в табл. 2.1 и, кроме того.
228 • ГЛАВА В. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
включать рекомендации по методам организации производства, тех-
нологии изготовления продукции, сведения по количеству и составу
оборудования, предложения по архитектуре ГПС и компоновке основ-
ных ГПМ.
Специализация ГПС устанавливается техническим заданием и в за-
висимости от комплектности изготовления изделий, принятых мето-
дов обработки и уровня организационной структуры подтверждается
или корректируется при проектировании ТП.
Типы станков определяют по принятому технологическому процес-
су обработки детали-представителя.
Количество станков определяют по программе выпуска в зависимо-
сти от их производительности, коэффициента использования, серий-
ности выпускаемой продукции и принятого метода организации про-
изводства.
Программа выпуска — N, шт., за фиксированное время
(9.5),
где 5 — количество станков; Q, — теоретическая (паспортная) штучная про-
изводительность лимитирующего станка шт./ч; — фактическая штучная
производительность лимитирующего станка шт./ч, Fa — действительный фонд
времени, ч; цис - коэффициент использования станка.
Вид производства определяют по формуле (9.4) и коэффициенту К3.
При организации единичного производства количество станков опре-
деляют приблизительно, поскольку точно установить номенклатуру
выпускаемой продукции трудно. Б основу расчета закладываются сле-
дующие показатели: съем продукции Qj, шт., с единицы оборудования
за фиксированное время, ч; число станкочасовй, необходимое для об-
работки комплекга деталей на одно изделие. Точность укрупненных
расчетов зависит от того, насколько верно определены значения ука-
занных показателей. Расчетное количество станков Sfj по j-w группе
оборудования определяется по формулам
, _W,„.
FT-
(9.6)
где Crog — годовой объем выпуска продукции, шт.; возможно принять С*год =
= EA^, Nj — объем выпуска за год изделий у-й партии; — коэффициент
сменности работы поу-й группе оборудования; F3j—эффективный фонд рабо-
чего времени одного станка у-й группы:
9.4. Определение основных показателей ГПС • 229
(9.7)
где гр — нормативные затраты времени на ремонт данного оборудования,
°о к номинальному фонду; /п — нормативные затраты времени на наладку,
переналадку, передислокацию этого оборудования, °Ь к номинальному фонду;
FnJ — номинальный фонд рабочего времени одного станкау-й группы.
Номинальный фонд времени работы станка зависит от числа ка-
лендарных дней Дк и нерабочих дней в году Дн, принятого режима
сменности работы в сутки и определяется по формуле
^(Дк-Дн)^,
где Гчх — среднее число часов работы станка в сутки по принятому режиму
сменности.
Количество станков по каждой группе оборудования устанавли-
вается путем округления полученного значения до целого так, чтобы
общее количество станков не выходило за пределы их числа, принято-
го по всей ГПС
Серийное производство предполагает групповую обработку ограни-
ченной номенклатуры конструктивно и технологически однородных
изделий, изготовляемых повторяющимися партиями. Количество стан-
ков каждого типа для гибких производственных систем составляет
2Х,л,-
v - —------- /о чт
где S— количество станков каждого типа (округляется до целого значения);
— годовой объем выпуска деталей одного типа; tBj— технологическое вре-
мя обработки деталей одного типа, мин; п — количество типов деталей; F№ —
действительный годовой фонд времени работы ГПС с учетом установленных
сменности и числа рабочих дней в году, а также установленного уровня всех
видов потерь рабочего времени, ч; т]ис — коэффициент загрузки станка.
Массовое и крупносерийное производство характеризуются поточной
формой организации и применением автоматических линий. Количе-
ство оборудования приблизительно может быть определено по фор-
муле (9.5) при условии синхронизации производительности станков
различных типов (выравнивания производительности на технологиче-
ских операциях)
Исходными показателями при проектировании поточного произ-
водства являются объем выпуска продукции и такт потока (такт вы-
пуска продукции).
230 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
Объем выпуска продукции определяют по годовой программе
Такт потока — интервал времени, через который периодически
производится выпуск изделий. Он определяется, мин:
для поточно-серийной формы (многономенклатурное серийное
производство) средний такт линии находят по зависимости
£ЛГ,(1+0,(№) л'
(9.10)
прямоточной формы (массовое производство)
Wlwl(1 + 0,0A)fl"4”
(9-П)
где Froo — регламентируемое чисто рабочих часов в год, — общее время
переналадок в год (£п/гол ~ ^Jj)\ f> — время переналадки на переход к выпуску
/-й партии рекомендуется £пугод 0,1 Frqa; Nroa — годовая программа выпуска
изделий, шт/год; Nj — объем выпуска за год изделий /-й партии; к — допу-
стимый процент брака и запасных изделий, добавляемый к годовой програм-
ме, t]Kp = 0,97 — коэффициент, учитывающий время капитального ремонта;
i]r = 0,75—0,99 — коэффициент готовности; цпер = 0,9 — 0,99 — коэффициент,
учитывающий время регламентированных перерывов, мин.
Определять такт можно по отношению к действительному фонду
времени Fa за любой период работы (месяц, сутки, смену) с учетом
потерь на ремонт оборудования и регламентированных перерывов,
мин. Тогда такт
(9.12)
где N, — программа запуска за тот же период времени, шт.
Такт по времени цикла лимитирующего станка
^1.0 ^цпгах + ^ВЦП >
(9.13)
где 7^гоах — продолжительность цикла лимитирующего станка, /в11п — продол-
жительность внецикловых несовмещенных операций.
Зная Т, и Т1М, выдают задание на проектирование или подбор обо-
рудования, при этом при необходимости 7?го уравнивают с Т,, умень-
шая 7^гоах за счет увеличения числа станков на этой операции.
Темп работы линии — величина, обратная такту. При организации
поточного производства необходимо обеспечить такой темп, чтобы
выполнить план по выпуску продукции.
9.4. Определение основных показателей ГПС • 231
Количество оборудования S определяют для каждой операции
(при использовании ОЦ и ГПМ — совокупности операций) техноло-
гического процесса исходя из программы и такта работы АЛ:
5 = ^, (9.14)
где /оп — оперативное время (сумма основного технологического и вспомога-
тельного времен). Ту — такт работы автоматической линии.
Синхронизация операций на метал юрежущих станках при поточном
производстве применяется для обеспечения полной загрузки оборудо-
вания и непрерывности производственного процесса и заключается
в выравнивании операций во времени следующими способами:
1) рационализацией метода обработки Во многих случаях можно
повысить производительность станка за счет: изменения режимов ре-
зания, направленного на уменьшение машинного времени; одновре-
менной обработки нескольких деталей; устранения дополнительных
затрат времени на вспомогательные перемещения рабочих органов
станка и др.;
2) созданием межоперационных заделов и использование мало-
производительного оборудования в дополнительную смену. Данный
способ синхронизации связан с поиском дополнительных площадей
и увеличением размера незавершенного производства. Величина меж-
операционного задела ZMO равна разности выработки на смежных опе-
рациях за период времени Т, его максимальная величина может быть
рассчитана по формуле
= xCtA> (9.15)
где fCMjO — период работы на смежных операциях при неизменном числе рабо-
тающих станков, мин; 5„ SJ+1 — число единиц оборудования, занятого на смеж-
ных операциях в течение периода /смо; /„ /|+1 — нормы времени на смежных
операциях:
3) переброской части обрабатываемых деталей на другие станки,
не входяшие в состав линии.
Уточненное определение количества обрабатывающего оборудования
в ГПС целесообразно производить по рекомендациям раздела «Про-
изводительность станков с ЧПУ и гибких производственных систем»
[65], предусматривающим оценку как ожидаемой (на стадиях проек-
тирования), так и реальной (в процессе эксплуатации) производитель-
ности.
232 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
Штучная проазводительность автоматизированного станка, шт./ч,
определяется по формуле
0 = —, (9.16)
'«
где — калькуляционное время обработки, мин: /к = flllT + t„Jn, гп1 —
подготовительно-заключительное время; п — число деталей в партии, гШТ —
штучное время, мин, норма времени на изготовление единицы продукции (де-
тали, изделия) или выполнения единицы работы (операции), установленная
без подготовительно-заключительного времени (так как подготовительно-
заключительное время устанавливается на отдельную серию изделий): /шт =
= гОп "1" (обе "1" ГПр.т "* /отп, /оп — оперативное время; гоп = + /о; 1^, tB, (обе» Гпрт,
Апл — время основное, вспомогательное, технического обслуживания рабочего
места, организационно-технологического обслуживания производственного
процесса, перерывов в работе на отдых и личные надобности рабочего, мин.
Теоретическая производительность, шт./ч, QT =60/Тц, где Ти — про-
должительность цикла, мин.
Фактическая производительность Сф — где «]ис = 0,65—0,9 —
коэффициент использования. При укрупненных проектных расчетах
принимают ожидаемое значение = 0,75—0,80, что позволяет ориен-
тировочно прогнозировать ожидаемую производительность при опре-
деленном значении Т„.
Производительность обрабатывающего центра, шт. /мин или шт. /ч,
чаще всего записывают в виде Q =\/Ти.
Цикловая производительность Сц характеризует лишь потенциаль-
ные возможности оборудования по выпуску продукции в условиях,
когда оно работает непрерывно, без простоев и при этом вся выпу-
щенная продукция является годной. В реальных условиях это недо-
стижимо. Поэтому формулы фактической производительности СЦф
учитывают простои оборудования и выпуск бракованной продукции.
Фактическая производительность равна теоретической цикловой про-
изводительности, умноженной на коэффициент использования ц„с:
Сцф = ОцЦнв = <9 17)
‘и 'р+ в
где /р — время рабочих ходов, когда проводится обработка, контроль, сборка;
г0 — время несовмещенных вспомогательных ходов, когда технологический
процесс прерывается.
Показатели функционирования РТК и ГПМ удобно рассматривать
по времени работы станка и средства автоматизации (например, про-
9.4. Определение основных показателей ГПС • 233
мышленного робота ПР или автоматического перекладчика палет)
по управляющей программе.
1. Коэффициент использования фонда рабочего времени станка
по времени работы по управляющей программе
(9.18)
где — суммарное время работы станка по управляющей программе, ч;
I., — действительный фонд времени, ч.
2. Коэффициент использования фонда рабочего времени робота
по времени работы по управляющей программе
(9.19)
где — суммарное время работы ПР по управляющей программе, ч.
3. Коэффициент загрузки человека-оператора при обслуживании
одного РТКили ГПМ
(9.20)
где У/пп — суммарное время работы оператора, ч
4. Фактическая производительность РТК (ГПМ), шт./ч,
Д'
где Na — число деталей, произведенных за действительный фонд времени
5. Коэффициент технического использования РТК (ГПМ)
6. Номинальная (паспортная) производительность РТК (ГП М)
(9.23)
где fynimu) — время работы по управляющей программе лимитирующего стан-
ка; /пр(11С) — время занятости робота по обслуживанию одного станка, не совме-
234 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
шенное с работой этого станка, мин; р — число потоков вструктуре групповых
РТК или ГПЯ'
Оценки общего значения коэффициента использования tjhl недоста-
точно как при проектировании, так и при эксплуатации оборудования.
В большинстве случаев необходима расшифровка, почему величина
г)и<. принимает те или иные значения, какие причины и виды простоев
являются преобладающими.
Д.1я станков с ЧПУ
Лис = Лтех - Л..СР • Пзагр. (9-24)
где цтед — коэффициент технического использования, численно показыва-
ющий долю времени, в течение которого оборудование при обеспечении всем
необходимым работает. цпер — коэффициент переналадок, который показы-
вает долю планового фонда времени, когда при условии обеспечения всем не-
обходимым оборудование может функционировать, выпуская определенную
продукцию, Цзагр — коэффициент загрузки, показывающей, какую долю пла-
нового фонда времени оборудование обеспечено всем необходимым для рабо-
ты, т.е. насколько оно загружено в данных условиях производства
При комплексной автоматизации производства, в том числе соз-
дании гибких производственных систем, весьма редко собственная
производительность всех звеньев (ехнологической цепи бывает оди-
наковой. Поэтому только лимитирующие звенья имеют полную за-
грузку (Пзщр —> 1,0), и реальный коэффициент загрузки определяется
лишь случайными перебоями в обеспечении функционирования.
Для остальных, нелимитирующих, звеньев т)за1р <1,0
Примеры истолкования значений указанных коэффициентов при-
ведены в [6512.
1 В РТК и ГПЯ с обслуживанием роботом группы станков могут быть реализованы
однопоточная, многопоточная и ветвящаяся схемы технологического потока, соответ-
ственно, с последовательным прохождением всех станков, с возможностью обработки
на тюбом станке, с сочетанием перечисленных схем (см. подраздел 3 2, рис 3.5 и 3.6).
’ Например [65]: ],„ = 0,8 означает, что в периоды, когда оборудование обеспечено
всем необходимым для выпуска продукции, оно 80% времени работает, а 20% этого вре-
мени простаивает по техническим причинам (без учета переналадок);
= 0,9 означает, что в периоды, когда оборудование имеет вес организационные
предпосылки для работы (есть заготовки, инструмент, электроэнергия и пр ). оно 10%
времени простаивает из-за переналадок для обработки другой продукции, а 90% време-
ни может ее выпускать с чередованием периодов бесперебойной работы и простоев.
T)iarr = 0,9 означает, что 90% фонда времени оборудование имеет все необходимое
для работы (есть заготовки, инструмент, рабочие на месте и тл.), а в течение 10% време-
ни чего-то не хватает
9.4. Определение основных показателей ГПС • 235
Коэффициент загрузки оборудования определяется отношением рас-
четного количества станков к принятому.
Нормативный коэффициент сменности работы оборудования опреде-
ляется исходя из загрузки установленного оборудования, как правило,
при двухсменном или трехсменном режиме работы с учетом норма-
тивного коэффициента, учитывающего время пребывания станков
в ремонте.
Согласование пропускной способности отдельных участков по мощно-
сти. Производственная мощность участка, оснащенного однотипным
оборудованием, определяется следующим образом:
у (*+с1р)
(9.25)
где Л'Г1. — принятое количество оборудования; — нормативный коэф-
фициент сменности работы оборудования; К — коэффициент выполнения
норм, достигнутый в базисном году по участку (цеху), С^, — плановое задание
по снижению трудоемкости, нормо-час.
Сопряженность отдельных участков по мощности необходима, если
продукция одного служит для изготовления продукции другого и опре-
деляется по формуле
/ Л/у2У,,
(9-26)
где — коэффициент сопряженности участков по мощности; Myl. Myi — мощ-
ности сравниваемых участков (продукция 1-го участка используется для изго-
товления единицы продукции 2-го участка); У( — удельный расход продукции
1-го подразделения.
Надежность функционирования ГПС — это способность системы
сохранять свою работоспособность в определенных условиях эксплу-
атации в течение заданного срока службы. Этот показатель является
комплексным, обусловленным работоспособностью, безотказностью,
ремонтопригодностью и долговечностью системы.
Работоспособность — состояние системы, при котором она соот-
ветствует всем требованиям, установленным в отношении основных
параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных
функций.
Коэффициент технического использования
где Т — суммарное время, ч, пребывания в работоспособном состоянии всех
ГПМ, входящих в состав ГПС, за фиксированный период времени (неделя,
236 • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
месяц); ГоВ — суммарное время, ч, технического обслуживания всех ГОМ
плюс суммарное неперекрываемое время технического обслуживания вспомо-
гательного оборудования, вызывающее простой одного или нескольких ГОМ
в составе ГОС; 7рем — суммарное время, ч, планового и непланового ремон-
та всех ГО М плюс суммарное неперекрываемое время планового и неплано-
вого ремонта вспомогательного оборудования, вызывающее простой одного
или нескольких ГОМ в составе ГОС.
Режим работы ГПС в сутки — число рабочих часов, в том числе
и в безлюдном режиме, оценивается отношением Кр = TJ1A = 0,8—
0,97. Передовые зарубежные фирмы обеспечивают для ГПМ режим
работы в 21—23 ч в сутки при 1—3 ч обслуживания, шести рабочих
днях в неделю и одном дне профилактики.
Безотказность — свойство системы непрерывно сохранять свою ра-
ботоспособность при определенных режимах и уровнях эксплуатации.
Показателем безотказности является вероятность безотказной ра-
боты которая определяется как произведение вероятностей безот-
казной работы ее отдельных станков (например, при последователь-
ном расположении):
Л = Л Л - - Л,-
Вероятность безотказной работы отдельных станков или устройств
определяется как произведение вероятностей безотказной работы от-
дельных элементов станков:
Р = В| - в2 ... вл.
Наибольшее число отказов в ГПС механообработки представля-
ют: инструментальная система (20—22% от общего числа); система
управления (10—12%), система транспортирования и загрузки деталей
(6—10%); гидравлика (6—7%); датчики (5—6%); электрооборудование
(4-5%).
Установленная наработка на отказ ГПС за фиксированный период
времени (сутки, неделю, месяц, год):
где S — число станков в ГОС; tj — наработка j-ro станка на отказ за один час
работы; tn — число отказов всех S' станков.
Коэффициент готовности К, — отношение продолжительности без-
отказной работы То к сумме продолжительностей безотказной работы
Т„ и времени на ремонт Гв:
9.4. Определение основных показателей ГПС • 237
Ремонтопригодность — приспособленность узлов и механизмов
системы к предупреждению и обнаружению причин возникновения
отказов, повреждений и устранению их последствий путем ремонтов
и технологического обслуживания. Оценивается затратами времени,
ч, восстановления работоспособности ГПС:
где tj — среднее время восстановления J-ro станка
Долговечность — свойство систем длительно (с перерывами на ре-
монт) сохранять свою работоспособность при определенных режимах
работы и условиях эксплуатации:
5 г
где Xj — величина фактического ресурса /-го станка.
Расчет персонала ГПС ведут для трех категорий работающих:
на неавтоматизированных операциях (сборка приспособлений,
установка заготовок на палетах, предварительная настройка ин-
струмента вне станка и подобные работы);
операторов, занятых полностью на обслуживании ГПМ данной
ГПС;
работающих определенное рабочее время на данной ГПС.
а осгальное время занятых на других работах (программисты, си-
стемники и тщ.)
В общем случае при заданной технологии необходимая предпри-
ятию численность персонала определяется программой выпуска про-
дукции, нормами затрат рабочего времени и установленной продол-
жительностью работы-
где Н,_ — норма численности персонала данной группы (профессии, уровня
квалификации); Nj — плановый годовой объем продукции /-го вида; Н,; —
норма затрат рабочего времени персонала данной группы на единицу продук-
23В • ГЛАВА S. ПОДГОТОВКА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ...
ции к-го вида, Fe — годовой фонд времени одного сотрудника данной группы:
К„ — плановый коэффициент выполнения норм.
Количество работающих на неавтоматизированных операциях
(участке сборки приспособлений и установки заготовок на палетах)
рассчитывается по формуле
где N — годовая программа выпуска продукции, шт.; — время сборки
универсально-сборочного приспособления. Если установка заготовки про-
изводится без приспособления, то ТсЪпр = 0, — время установки детали
в приспособление; Т^лал — время установки заготовки или приспособления
с заготовкой на паяете; Fa р.—действительный годовой фонд времени работаю-
Число рабочих на участке предварительной настройки режущего ин-
струмента на размер вне ciaHKa рассчитывают [37] по формуле
где (/шч ср среднее штучное время по всем деталям, обрабатываемым на ГПС,
мин; Тнгст — время настройки одного инструмента; /ра — норма времени ре-
зания на станке инструментом f-й группы (типа) при изготовлении деталей,
мин; Гсюйк — стойкость инструмента i-й группы (типа), мин; Л — количество
групп (типов) режущего инструмента, используемых на ГПС
Число наладчиков-операторов технологического оборудования при-
нимают от числа обслуживаемых станков [37.47|:
— для универсальных станков — один рабочий на один станок;
— для станков с ЧПУ — один наладчик на два станка;
— для станков-автоматов — один наладчик на 3—6 автоматов;
— для обрабатывающих центров — один оператор на 3—5 ОЦ,
— для ГПМ — один оператор на 5—10 ГПМ;
— на автоматических линиях (3—10 позиций) — один наладчик.
Количество операторов, обслуживающих группу ГПС, принимают
5—10% от числа рабочих-станочников технологического оборудова-
ния.
Численность вспомогательных рабочих принимают равным 5%
от числа основных.
9.4. Определение основных показателей ГПС • 239
Инженерно-технический персонал составляет обычно 25—5(1% от
числа рабочих-станочников.
С увеличением количества ГПС, действующих на одном предпри-
ятии, относительная численность работников последних трех групп,
приходящаяся на единицу технологического оборудования, уменьша-
ется, поскольку появляется возможность организации специальных
централизованных групп (ремонта, настройки, программистов, си-
стемщиков и т.п.).
ГЛАВА
ПРОЕКТИРОВАНИЕАРХИТЕКТУРЫ ГПС
10.1. Межоперационный транспорт
Межоперационный транспорт — одно из основных условий органи-
зации автоматизированных производств и прежде всего непрерывной
и ритмичной работы автоматических линий, поскольку в поточном
производстве транспортные средства не только используются для пе-
ремещения изделий, но и служат для регулирования такта работы
и распределения предметов труда между параллельными рабочими ме-
стами на линии. Выбор транспортных средств зависит от габаритных
размеров, массы обрабатываемых деталей, типа и числа оборудования,
величины такта и степени синхронизации операций.
Применяемые транспортные средства можно подразделить на кон-
вейерные (непрерывного и прерывного действия) и дискретные (на-
польные и подвесные транспортные роботы, в том числе ПР для груп-
пового обслуживания станков). Основные типы описаны в подразде-
лах 4.4 и 4.5 и в работах [7, 19, 21, 22, 25, 26,62, 70, 71, 75, 77-81].
Конвейерные системы осуществляют принудительное транспорти-
рование предметов производства по несущей поверхности к рабочему
месту (месту потребления груза).
Скорость ленты конвейера:
при непрерывном движении рассчитывается в соответствии
с тактом поточной линии:
К-у, (10-1)
при прерывном движении скорость конвейера определяется
по формуле
Р„=—, (Ю-2)
где /о—расстояние между центрами двух смежных рабочих мест (niai конвейера),
м; — время транспортирования изделия с одной операции на другую, мин.
10.1. Межоперационный транспорт *241
Режимы работы дискретных транспортных средств определяют
по рекомендациям [22, 51], в частности выявляют оптимальное число
станков при групповом их обслуживании промышленным роботом:
при групповом обе гуживании роботом оборудования, работающего
в режиме жесткой автоматической линии, оптимальное число
станков п, соотнесенное к одному роботу, устанавливают исходя
из заданного такта работы линии Т, и несовмещенного с работой
основного оборудования времени /в, затрачиваемого роботом
для обслуживания одной технологической позиции
Т Т
и<—+1; п<т+1; т-—; (10.3)
ГИ
при групповом обслуживании роботом независимо работающих
станков их число оказывает важнейшее влияние на загрузку ро-
бота и возможность возникновения простоев обрабатывающе-
го оборудования. Вследствие вероятностного характера заявок
от станков к ПР может образовываться очередь, появление кото-
рой вызывает наложенный простой станков и снижение произ-
водительности РТК
Оптимальное число и вероятные значения дополнительных про-
стоев с 1анков, а также коэффициент использования робота мотут быть
найдены построением упорядоченного ряда обслуживания, если из-
вестны конкретные значения roci и
Однако при широкой номенклатуре обрабатываемых деталей и ча-
стой смене объектов производства, а также при независимой работе
оборудования необходимо уже на стадии проектирования провести
ориентировочную оценку показателей.
При закреплении за участком из п единиц оборудования, обслу-
живаемых одним ПР, номенклатуры деталей, длительность основного
времени обработки которых /их,- распределена в интервале а—Ь по за-
кону Р=с достаточной для практики точностью можно считать,
что вероятность обслуживания роботом в случайный момент времени
i-ro станка:
Р/=, (10.4)
Вероятность совпадения периода обслуживания А: единиц оборудо-
вания равна произведению вероятностей:
’шз=А ЛРз- Pk-
242 • ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕАРХИТЕКТУРЫ ГПС
Простои основного оборудования участка:
при обслуживании роботом двух станков
при обслуживании роботом участка из трех станков
при обслуживании четырех станков
П4 = 6(Р| 2 - Pl 2 j) + 4(2P, 2 3 - Р| 2 3 4) + 3А,2,3;4 « Т.Д.
Средние значения величин Pt, Р{2; 23 и т.д. могут быть найдены
исходя из закона распределения Р = F(tux!). При подстановке то=—
получим
= (10.5)
т.+|
Для большинства законов распределения вычисление интеграла
в квадратурах затруднительно, и для нахождения искомых значений
следует пользоваться методами численного интегрирования на ЭВМ.
Коэффициент использования Лр промышленного робота при об-
служивании им и единиц оборудования:
/Г =------у----г, (Ю.6)
<И4)
где П„ — суммарные простои участка.
10.2. Проектирование складов
Автоматизированные склады ГПС предназначены для хранения за-
паса объектов обработки, инструмента, приспособлений, материалов,
в связи с тем что при многономенклатурном производстве невозмож-
но организовать обработку различных партий деталей в едином ритме,
подобно автоматическим линиям с жестким циклом. Их используют
в качестве организующего звена, информационная модель коюрою
может применяться для планирования работы ГПС, гак как сменно-
суточное задание рассчитывается на основании информации о на-
10.2. Проектирование складов • 243
личии предметов и средств обработки на складе. АТС С должна иметь
достаточную емкость для обеспечения непрерывности многосменного
технологического цикла при рациональном использовании площадей
и объемов производственных помещений, обеспечить сохранность
обрабатывающих устройств и готовых изделий в заданном ориентиро-
вочном положении при операциях приема, хранения и выдачи, а также
учет комплектности склада и выдачу информации об этом на верхний
уровень управления.
Склады для ГПС подразделяют по назначению: для проката и штуч-
ных заготовок; для полуфабрикатов, деталей и изделий; для техноло-
гической оснастки, приспособлений и инструментов. Эти склады
могут быть разделены и сообщаться между собой внутризаводским
или внутрицеховым транспортом либо конструктивно и технологи-
чески объединяться в общую АТС С. Но технические параметры этих
складов (площадь, размеры, число ячеек, ярусов и рядов, количество
и грузоподъемность штабелеров и т.д.) определяют раздельно. Основ-
ные типы складов рассмотрены в подразделе 4.5.
Основными данными при проектировании складов являются сведения
по номенклатуре грузов. Для упрощения последующих расчетов от-
дельные виды грузов целесообразно объединять в группы: заготовки,
инструмент, приспособления, запчасти для оборудования, порожняя
тара, готовые изделия, полуфабрикаты, отходы производства, брак,
вспомогательные материалы.
При укрупненном проектировании площадь складов SK к определяют
на основании нормативных данных о запасах хранения заготовок, по-
луфабрикатов и готовых деталей, используя технико-экономические
показатели аналогичных складов:
где — масса заготовок, полуфабрикатов, деталей, проходящих через цех
в течение года, т: г — нормативный запас хранения грузов на складе, календ,
дн.; q = 10—40 — средняя грузонапряженность площади склада, т/м2; D —
число календарных дней в году, к„ — коэффициент использования площади:
кк = 0,25—0,3 — при обслуживании склада напольным конвейером; к„ = 0.35—
0,4 — при обслуживании стеллажными и мостовыми кранами-штабелерами.
При детальном проектировании складов учитывают номенклатуру за-
готовок, полуфабрикатов, деталей и определяют основные параметры
склада: число ячеек, секций, штабелеров, рабочих мест — путем плани-
ровки оборудования и определяют число работающих. Технические па-
раметры складов устанавливают по рекомендациям (37—39,43—45].
244 • ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ГПС
При этом определяют запас хранения по каждой группе заготовок:
0, = —. <10.8)
365
где т, — масса поступающих за год заготовок, т; — запас хранения, дн
Далее определяют необходимое число единиц тары Zi для разме-
щения необходимого запаса по каждой группе заготовок:
Z = 0-. (10.9)
Ст/
где Ст) — средняя вместимость тары данного типа, qiltm — максимальная грузо-
подъемность выбранного типа тары; Ки — коэффициент использования тары
по грузоподъемности:
А;, = 0,2-0,85.
Число секций стеллажей
(10.10)
где т — число групп заготовок, хранящихся на складе; z — число единиц тары,
размещаемой в одной секции данного типа стеллажа
Площадь участков для временного хранения грузов
где тг — масса поступающих за год (отправляемых) грузов, т; к„ — коэффи-
циент, учитывающий неравномерность поступления (к„ = 1,3) и отпуска (к„ =
= 1,5) грузов; t — время нахождения груза на площадке (два-три дня); д'— гру-
зонапряженность приемной и отпускной площадок, принимая равной поло-
вине средней грузонапряженности склада д'.
(10.12)
где Z„ — число поддонов, размещаемых в одной ячейке; CTi — средняя грузов-
местимость тары, т; ZB — число ярусов стеллажей по высоте;^ — площадь за-
нимаемая одной секцией стеллажа, м2.
Склад проката и штучных заготовок размещают в начале пролетов
механического цеха либо в специальном пролете, перпендикулярном
к станочным пролетам, либо в начале общего склада ГПС.
10.2. Проектирование складов • 245
Межоперационные оклады служат для того, чтобы обеспечить
хранение заделов, возникающих на различных операциях техноло-
гического процесса в непоточном производстве. Они могут входить
в общую структуру централизованного склада; являться частью ав-
томатизированных транспортно-накопительных систем; быть авто-
номными на участках изготовления деталей. Выбор того или ино-
го варианта должен быть увязан с выбором транспортной системы
цеха и ГПС.
Площадь межоперационного склада определяйся но формуле
где т — масса деталей, обрабатываемых в цехе (на участке) в течение года,
т; D — число календарных дней в году; q — грузонапряженность склада, т/м2
(q % 15 т/м2), Кк < 0,5 — коэффициент использования площади склада, I— запас
хранения, суток; i — число доставленных деталей-полуфабрикатов на склад
в сутки, при этом 1= п!',п — число операций технологического процесса; / —
количество деталей-полуфабрикатов за одну доставку
Склад готовых деталей служит для накопления и хранения оконча-
тельно обработанных деталей, ожидающих поступления на сборку.
Площадь такого склада определяется по формуле
где т — масса деталей и узлов годового объема выпуска, подлежащих хране-
нию, т, i — число рабочих дней запаса, сут.
Хранение приспособлений, инструментов и технологической оснастки
предусматривают в специальных помещениях при ГПС, если общее
число станков превышает 50 единиц. В противном случае в цехе созда-
ют общую кладовую инструментов и приспособлений
Инструментально-раздаточная кладовая (ИРК) находится в ве-
дении инструментальной службы завода и служит для снабжения
рабочих-станочников и слесарей режущим и мерительным инстру-
ментом. а при непоточном производстве еще и приспособлениями.
При определении числа кладовщиков исходят из того, что один
кладовщик обслуживает следующее число станков:
в единичном и мелкосерийном — 35—40;
серийном — 55—65;
крупносерийном — 75—85;
массовом — 95—105.
246 • ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕАРХИТЕКТУРЫ ГПС
При проектировании участка унифицированных станочных приспо-
соблений (и оснастки) — УСП (УСПО) необходимо знать число Z„p
сборно-разборных приспособлений, собираемых на участке в течение
года:
Z..P = /VU..«’= (10.15)
где Non — число операций, выполняемых в цех за год с использованием УСП
(УСПО), tn — среднее число запусков заготовок в год.
Площадь участка УСП. Один слесарь собирает за год до 1000 ком-
поновок УСП. Площадь, отводимая для одного слесаря, должна быть
не менее 20 м2.
Размещают участок рядом со складом приспособлений.
Автоматизированная система инструментального обеспечения
(АСИО). На стадии технического предложения рассчитывают основ-
ные параметры АС И О, определяют характеристики центрального ма-
газина или склада инструментов, числи и функции подвижных транс-
портных механизмов.
Суммарное число инструментов, необходимых для обработки дета-
леустановок всей номенклатуры:
+ *ц, (10.16)
где к, — число инструментов, используемых для обработки деталеустановок
всей номенклатуры:
* I = (*наИХб)/4н, (10.17)
где А1|шш — число наименований деталеустанововок; — среднее время обра-
ботки деталеустановокодного наименования, мин, — среднее время работы
одного инструмента, мин; кл — число дублеров инструмента (для инструмента
малой стойкости: метчики, развертки и др.) для обработки деталеустановок
месячной программы
= «Хаим, (10.18)
где ti„ — среднее число дублеров на одну деталеустановку.
Как правило, при проектировании таких систем склад (или цен-
тральный магазин) инструмента располагают над станками, что позво-
ляет экономить производственную площадь. При этом склад выпол-
няют одноярусным, а число рядов может быть различным и зависит
от числа инструментальных гнезд, которое в нем должно быть. Однако
вместимость центрального магазина не всегда достаточна, чтобы обес-
печить обработку всех деталеустановок. В этом случае вводят вторую
10.2. Проектирование складов • 247
линию накопителей, организуют хранение инструмента вне комплек-
са и при создании грузопотока используют специальные устройства
(подъемные кассеты) для подачи инструмента, находящегося вне ком-
плекса. в центральный магазин и вывода из него. Кассеты обеспечива-
ют вертикальное перемещение инструмента от рабочего места опера-
тора к центральному магазину инструментов и обратно.
Производительность, число инструментов в час, которую должна
обеспечить кассета:
(1019)
где т — коэффициент, учитывающий число деталей в партии (при пуске по-
ловины деталей полумесячными партиями т = 1,5); Ф^,. — месячный фонд
работы кассеты, принято 305 ч.
На рисунке 10.1 показана схема транспортирования инструмента
с двумя линиями накопителей ИЦ1 и ИЦ2, кассетой К1 и инструмен-
тальными роботами-автооператорами: АИ1 — для доставки инструмен-
та из накопителя ИШ в магазины станков и обратно; АИ2 — для об-
мена инструментов между линиями накопителей ИЦ2 и ИЦ1 Число
инструментальных роботов-автооператоров определяется по коэффи-
циенту загрузки
= (10.20)
где — суммарное время, затрачиваемое роботом-автооператором на об-
служивание станков, ч; Фа — месячный фонд работы автооператора (305 ч)
При к,„р> 1 используют два робота-автооператора.
('„/“) <10.21)
где кск — число смен инструмента на одном станке в течение месяца, /см — сред-
нее время смены одного инструмента, мин; п — число станков в комплексе.
При расчете числа роботов-автооператоров АИ2
^сбсл - i +7;щ- (10.22)
где Тя.е — время обслуживания кассет при вводе и выводе инструмента с ком-
плекса, ч:
Т...-*..(«../<Ю), 00-23)
где А,.в — суммарное число инструментов вводимых и выводимых с комплекса
в течение месяца, 1В.В — среднее время одного ввода-вывода, мин; 7цц — время
на обмен инструмента между линиями центрального магазина инструментов, ч
248 • ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ГПС
Рис. 10.1. Схема автоматизированной системы инструментального
обеспечения (АСИО).
ИЦ1, ИЦ2 — накопители инструментов, АИ1, АИ2 — автооператоры
инструментальные; К1 — кассета инструментальная;
£цц — протяженность накопителя инструментов
10.3. Компоновка ГПС
Компоновка ГПС определяется методом организации производства,
степенью его автоматизации и специализации технологических задач,
типами изделий и серийностью их изготовления, частотой смены про-
дукции И Т.Д.
Размещение технологического оборудования во многом зависит
от принятой схемы ТНС. Все многообразие планировок оборудования
укладывается в пять схем ТНС (рис. 10.2):
с централизованным складом и транспортными роботами, пере-
мещающимися по путепроводу, вдоль которого расположены ра-
бочие места (рис. 10.2, а);
с конвейером в составе транспортной системы (рис. 10, б);
при этом конвейерные системы могут быть различного типа (см
рис. 4.20) и сочетаться с централизованным складом;
с конвейером, исполняющим роль накопителя (рис. 10.2, в);
с централизованным складом и гранспортированием деталей
к рабочим местам штабелером склада (рис. 10.2, г);
с централизованным складом и портальным роботом, обслужи-
вающим всю площадь ГПС (рис. 10.2, д).
Планировка гибкого производственного участка (пеха) составляется
по выбранной компоновке согласно маршрутной карте производствен-
ного процесса и с учетом общего направления движения материалов. Н е-
обходимые данные берут из маршрутной карты производственного про-
цесса. Маршрутная карта представляет собой графическое изображение
последовательности всех операций, включая перемещение материалов
10.3. Компоновка ГПС • 249
и их ожидание. Расстановка оборудования производится по существу-
ющим нормативам с максимальным соблюдением прямоточности.
Рис. 10.2. Принципиальные компоновки ГПС
в — с централизованным складом и транспортными роботами (напольными
или подвесными), б — с централизованным складом и конвейерной
транспортной системой, в — с накопителем в составе транспортной системы,
г — с централизованным складом и транспортированием деталей к рабочим
местам штабелером склада, д — с централизованным складом и портальным
роботом, обслуживающим всю площадь ГПС, / — рабочее место, 2 — путепровод,
3 — транспортный робот, 4 — централизованный склад, 5— позиции загрузки-
разгрузки деталей при обслуживании транспортных роботов, б — кран-
штабелер склада, 7 — позиция приема-выдачи деталей при обслуживании
транспортера-накопителя, 8 — подвесной рельсовый путь, 9 — подвижный мост
промышленного робота; 10 — промышленный робот, 11 — позиции приема-
выдачи, 12 — транспортер-накопитель; 13 — конвейерная транспортная система
Рабочие места ГПС могут иметь различное оснащение средствами
автоматизации (см. рис 4.21).
Число рабочих мест по операциям процесса
Ч-г/С (10.24)
где CPi — расчетное число рабочих мест на одной операции процесса, % — нор-
ма времени на операцию с учетом установки, транспортировки и снятия дета-
лей, мин
Принятое число рабочих мест Clipi определяется округлением рас-
четного количества до ближайшего целого числа. При этом учитыва-
ется, что на стадии проектирования допускается перегрузка в пределах
10—12*5 на каждое рабочее место.
Последовательность проектирования цеха может быть следующей:
определение количества основного (технологического) оборудо-
вания;
выбор состава производственных участков;
определение состава и количества оборудования на участке;
250 • ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ГПС
определение алгоритма работы оборудования на участке;
разработка требований к условиям работы оборудования,
составление заданий на проектирование нестандартного обору-
дования;
компоновка производственных участков;
планировка основного оборудования; предварительное опреде-
ление числа работающих;
расчет производственной площади;
проектирование складской системы;
проектирование транспортной системы;
проектирование системы инструментообеспечения;
проектирование системы ремонтного и технического обслужи-
вания;
проектирование системы контроля качества изделий;
проектирование системы охраны труда;
проектирование системы управления и подготовки производства;
уточнение компоновки цеха;
уточнение планировки оборудования;
уточнение состава и количества работающих.
определение общей площади цеха и его габаритов;
определение технико-экономических показателей;
выбор оптимального варианта проекта.
Обязательным условием такой последовательности проектирова-
ния механосборочных цехов является наличие уже разработанного
технологического процесса изготовления изделий.
На основании исходных данных, которые определены из условий
работы механосборочного производства и разработанных техноло-
гических процессов изготовления изделий, проектируют основные
и вспомогательные системы, а затем производят пространственную
увязку всего оборудования.
Проектирование каждой вспомогательной системы осуществляет-
ся в той же последовательности, что и основной системы.
Каждый вариант проекта получают после однократного прохож-
дения последовательности проектирования. При многократном про-
хождении последовательности проектирования делают несколько
вариантов, причем разработка последующего и выбор оптимального
варианта проекта достигаются путем анализа результатов проектных
решений. Подробно порядок проектирования машиностроительных
цехов рассмотрен в работе [45].
ГЛАВА
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ГПС
11.1. Особенности ГПС как объекта расчета
экономической эффективности
Экономическая эффективность ГПС определяется использованием
пяти традиционных источников, реализация которых связана с при-
менением средств автоматизации (см. подраздел 1-3), а влияние резко
усиливается при воздействии общих (стратегических) и частных (так-
тических) преимуществ гибкого производства.
Традиционные источники эффективности средств автоматизации,
усиливающиеся под влиянием гибкого производства, хорошо из-
вестны.
Эффективность прогрессивных технологических процессов увеличи-
вается за счет применения приемов массового производства при вы-
пуске изделий меньшей серийности.
Увеличение годового съема продукции с одного рабочего места обеспе-
чивается за счет роста производительности оборудования в 2—4 раза
(в связи с применением ОЦ и ГПМ) и трехсменного использования
календарного годового фонда времени (см. табл. 1.2).
Снижение трудовых затрат выражается прежде всего в уменьше-
нии потребности в рабочей силе и проявляется в многостаночном
обслуживании и введении смен с безлюдной или малолюдной техно-
логией.
Стабильность (а в ряде случаев и повышение) показателей каче-
ства — следствие автоматизации производственных процессов. Осо-
бенно проявляется в условиях программного и адаптивного управле-
ния производственными процессами, характерных для ГПС.
Экономия от организационно-технических мероприятий достигается
при трехсменной работе благодаря безлюдным технологиям.
К стратегическим преимуществам гибкого производства можно от-
нести:
— сокращение сроков и стоимости подготовки производства ори-
ентировочно до 2—5 раз;
252 • ГЛАВА 11. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГПС
— сокращение потребных капиталовложений до 1,5—2 раз при
переходе на выпуск новых изделий;
— устранение противоречий между малой серийностью выпу-
ска объектов производства и крупными масштабами самого про-
изводства;
— замена управления оборудованием и производством человеком
и (или) при помощи ЧПУ более сложным, оперативным и оптималь-
ным управлением на базе ЭВМ;
— повышение информативности системы и исключение сбоев
при управлении.
К тактическим преимуществам гибкого производства по сравнению
с универсальным оборудованием относятся:
— увеличение съема продукции с одного рабочего места за счет
роста производительности труда и увеличения коэффициента смен-
ности;
— высвобождение до 50—80% численности рабочих,
— сокращение единиц технологического оборудования до 2—3 раз
и увеличение коэффициента его загрузки до 0.95;
— сокращение длительности производственного цикла до 2—5 раз;
— повышение качества продукции;
— сокращение потребности в производственных площадях до 1,5 раз;
— повышение культуры производства, квалификации и содержа-
ния труда
11.2. Методы оценки экономической
эффективности ГПС
Обзор методов оценки экономической эффективности. Капита-
ловложения в новую технологию требуют тщательного планирования
и проводятся с помощью тех же методик оценки затрат, которые при-
меняются для традиционных средств производства. Однако использо-
вание робото1ехники и интегрированных производственных систем
позволяет добиться существенно большей экономии затрат, гибкости
и производительности.
При оценке эффективности применения ГПС следует иметь в виду,
что результаты экономического анализа представляют собой лишь
справочную информацию, необходимую для определения приоритет-
ности капиталовложений. Окончательное решение должно прини-
11.2. Методы оценки экономической эффективности ГПС • 253
маться не только на основании экономических расчетов, но и на осно-
вании сравнения множества альтернативных вариантов
По результатам экономического анализа рекомендуется определять
лишь приоритетность капитальных вложений. Не особенно заботясь
о модернизации оборудования, можно получить внешне привлека-
тельные результаты экономического анализа. Однако предприятие,
которое постоянно обновляет технологическое оборудование и совер-
шенствует производственные процессы, не сможет получить хороших
результатов экономического анализа и будет вынуждено менять усло-
вия эксплуатации (например, увеличивать коэффициент сменности)
или использовать более выгодные источники финансирования.
Существуют четыре традиционных метода экономического анали-
за альтернативных вариантов [64], которыми пользуются при оценке
периода окупаемости для каждой конкурирующей станочной системы
(табл. 11.1).
Таблица 11.1
Методы оценки экономической эффективности
Метод расчета Описание
1 затрат Затраты на оборудование рассчитываются как сумма капитальных затрат, эксплуатацион- ных расходов и т.д для каждого из вариантов. Варианты оцениваются путем сравнения по- лученных сумм
1.1 Метод простого срав- нения затрат Простое сравнение сумм затрат в течение рас- четного периода
1.2 Метод сравнения при- веденных затрат Сравнение обращенной приведенной стоимо- сти капиталовложений и затрат
1.3 Метод коэффициента окупаемости капита- ловложений Сравнение среднегодового размера капиталов- ложений и обшей суммы затрат
1.4 Метод пассивного минимума затрат В случае ежегодного изменения суммы экс- плуатационных расходов рассчитывается пас- сивный минимум эксплуатационных расходов и капитальных затрат
2 Метод расчета периода окупаемости капита- ловложений Рассчитывается срок возмещения капитала. Варианты сравниваются по продолжительно- сти этого срока
3 Метод расчета скоро- сти окупаемости капи- тальных вложений Сравнение и оценку вариантов проводят по величине отношения суммы доходов к сум- ме вложенного капитала. Метод подходит для определения приоритетности вариантов
254 • ГЛАВА 11. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГПС
Окончание
Метод расчета Описание
3.1 Метод расчета коэффициента окупаемости по первому году Сравнивают норму прибыли на капитало- вложения в первом финансовом году с запланированной
3.2 Расчет будущих наличных поступлений, приведенных в оценке настоящего времени Рассчитывают норму прибыли, которая необходима для того, чтобы наличный доход (за вычетом расходов и налогов) был равен сумме капиталовложений
3.3 Метод средней нормы прибыли Рассчитывают средний доход и среднюю остаточную стоимость оборудования в каждом году и сравнивают варианты
4 Метод определения предельной допустимой суммы капитальных вложений Рассчитывают допустимый объем капиталовложений, необходимый для экономии на оплате труда одного работающего Решение принимается по сумме капиталовложений
Для обеспечения доверительной оценки приоритетности капита-
ловложений целесообразно использовать больше одного метода. Рас-
четы ведут на стадиях, предшествующих техническому проекту.
Методы, разработанные на основе правила минимизации затрат.
Обычно это правило применяют в методе сравнения приведенных за-
трат. Чистую приведенную стоимость проекта С„ определяют из балан-
совых ведомостей или по формуле
с _^(-ACk+3k-RCk) f L
" h й+П* «+«"’
где k — номер года; я — срок службы, год; АСк — затраты на приобретение обо-
рудования, приходящиеся суммарно на к-й год, Э*— потенциальная экономия
в течение А-го года; RCk — эксплуатационные расходы в течение к-го года; L —
прогноз ликвидационной стоимости; 7 — норма процентной ставки прибыли.
При сравнении нескольких вариантов предпочтение следует отдать
варианту с наименьшей приведенной стоимостью.
Если период оценки п (т.е. срок службы) неизвестен, можно вос-
пользоваться формулой
у, АСк ^3k-ACk
(1+0* ’
Вычисляют минимальное значение п, при котором справедливо нера-
венство, а затем выбирают вариант с наименьшим сроком окупаемости.
11.2. Методы оценки экономической эффективности ГПС • 255
Если неизвестна величина потенциальной годовой экономии Э*,
то издержки за весь срок службы для альтернативных вариантов LCC
можно рассчитать по формуле
£(?с ^(ACk+RCk)_______t_
h (l+o* (1+z)
Предпочтение отдают варианту с минимальными издержками.
Метод расчета периода окупаемости капиталовложений. Для руко-
водства фирмы важно знать срок, в течение которого окупаются ка-
питаловложения. Анализ окупаемости капиталовложений по годам
помогает определить этот срок. Срок окупаемости Р, год, определяют
по формуле
Р = 7/(Э,-Е),
где I— размер капиталовложений в оборудование и оснастку, Э, — годовая эко-
номия оплаты труда; Е — годовые эксплуатационные расходы, связанные с обо-
рудованием. в том числе расходы на оплату труда по обслуживанию и ремонту.
Метод расчета скорости окупаемости капиталовложений {нормы
прибыли). Этот метод предполагает расчет нормы прибыли для каждого
из вариантов. Предпочтение отдается варианту с максимальным при-
ростом прибыли по годам.
Если неизвестны процентные ставки i. можно воспользоваться
формулой
Z АС, /(1 + П) = КЭк - RC,)/( 1 + П),
где П — расчетная норма прибыли.
Из всех вариантов, в которых норма прибыли превышает мини-
мальнодопустимую, выбирается вариант с максимальным приростом
нормы прибыли.
Метод расчета предельной допустимой суммы капиталовложений.
Этот метод позволяет определить размеры капитальных вложений
на основании экономии, получаемой за счет сокращения численности
работающих при внедрении одного промышленного робота:
где I — потенциально возможный размер капитальных вложений в робото-
технику, оснастку, вспомогательное оборудование, а также эксплуатационные
расходы в течение к лет (всего срока службы внедряемой робототехнической
системы) при условии сокращения рабочих (например, станочников) в ре-
зультате роботизации выполняемых ими операций; РС1 — число сокращенных
рабочих, Фр — эффективный годовой фонд времени рабочего (принимается
по нормативу), для станочников Фр = 1860 ч, к = 6—10 лет — срок службы
256 • ГЛАВА 11. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГПС
робототехнической системы, Зп — фактическая почасовая ставка заработной
платы (с учетом премии) одного рабочего.
Несмотря на то что все перечисленные методы эквивалентны сточ-
ки зрения выбора окончательного варианта капитальных вложений,
различные предприятия отдают предпочтение тем или иным методам,
исходя из производственных особенностей.
Оценка эффективности ГПС на стадии технического проекта требу-
ет большей точности и базируются на следующих методах технико-
экономического анализа.
1. Метод сопоставления качественных и количественных пока-
зателей, существенных для пользователя (численности работающих,
производительности, гибкости и т.п.), и определение прямого или кос-
венного эффекта от применения ГПС. Расчеты ведут по формулам ме-
тодов окупаемости.
2. Метод опытной оценки, при котором выбирают несколько пере-
менных (объем выпуска, точность, достижимая гибкость и т.п.) и со-
поставляют их с базовыми величинами действующего производства
в данной отрасли. По результатам сопоставления выбирают приемле-
мый вариант технического проекта. Недостаток метода состоит в не-
возможности проследить динамику изменения показателей при из-
менении производственных условий. Достоверность результатов —
в пределах отраслевых данных.
3. Метод математического моделирования, являющийся наилуч-
шим. Для каждой станочной системы разрабатывается своя математи-
ческая модель, содержащая в общем случае как детерминированные,
так и стохастические переменные. Результаты моделирования также
являются вероятностными [65).
Влияние экономических спадов и инфляции на прибыль следует учиты-
вать при проведении расчетов, особенно на длительную перспективу.
Чтобы учесть инфляцию, сумму капиталовложений на данный мо-
мент следует преобразовать в соответствующую будущую сумму на А-й
год при заданном темпе инфляции.
Стоимость средств производства в будущем при известной их стои-
мости в настоящее время определяется как функция от (1 + С)*, где
G — темп инфляции, °о
По изменению будущей стоимости средств производства можно
оценить характер изменения стоимости будущей продукции. Анало-
гично рассчитывают и стоимость будущих доходов. Экономический
спад приводит к снижению спроса на продукцию, в результате чего
производственные мощности работают с неполной загрузкой. Пря-
мым следствием этого является снижение нормы прибыли.
ГЛАВА
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
12.1. Проблемы эксплуатации ГПС
Проблемы и требования к условиям эксплуатации ГПС совпадают
с проблемами и требованиями, характерными для автоматических
линий, роботизированных комплексов и систем. Они сформулирова-
ны в работах [22, 26, 62, 65 и др.| и нормативных документах по экс-
плуатации оборудования, узлов и систем. Остановимся на наиболее
важных трудностях и проблемах, выявленных при эксплуатации ГПС
и их компонентов.
Обеспечение высокой надежности всех компонентов ГПС относится
к числу основных проблем Не всякое оборудование, приспособление,
режущий инструмент и устройство управления могут быть использо-
ваны в ГПС, если надежность их работы недостаточна. Показатели
надежности процессов обработки и отдельных узлов приведены в ра-
ботах [62, 65]. Повышения надежности в ГПС достигают созданием
более совершенных конструкций, резервированием узлов и систем,
внедрением систем диагностики, контроля и управления элементами
ГПС.
Постоянство качества заготовок играет важную роль. В ГПС необ-
ходимо использовать более качественные и точные отливки, поковки,
сварные конструкции. Форма заготовки для ГПС должна быть ближе
к форме детали и более точной, чем в традиционном производстве (см.
подраздел 3.1).
Приспособления для закрепления и установки деталей на станках
должны быть универсальными или легко переналаживаемыми, иметь
высокое быстродействие, во многих случаях быть многоместными,
обеспечивать позиционирование заготовок в весьма узких пределах
допуска, позволять обрабатывать детали как можно полнее с одного
установа. Унификация, простота конструкций, точность и надежность
приспособлений обеспечивают создание ГПС высокого уровня.
Создатели ГПС должны решить три задачи, связанные с примене-
нием приспособлений:
25В • ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
1) отобрать детали в партии для групповой обработки и выбрать схе-
мы установки деталей в многоместных приспособлениях, рассчитать
необходимое число приспособлений; при этом отбор деталей нужно ве-
сти не столько по форме, сколько по таким параметрам, как требования
поточности обработки, подобие технологических переходов обработки;
2) выбрать оптимальную схему крепления заготовки в приспо-
соблении, конструкцию установочных элементов; эта задача должна
решаться конструктором и технологом одновременно, иначе может
увеличиться число необходимых установов и тем самым будет нару-
шен главный принцип построения обработки в ГПС — максимальная
концентрация переходов обработки при минимальных затратах;
3) хранить и ремонтировать приспособления так, чтобы затраты
времени на поиск приспособлений на складе были минимальны, а ре-
монт обеспечивал полное восстановление точности приспособлений.
Эффективность работы станков с ЧПУ может быть достигнута
только при применении рациональной системы технического обслу-
живания |65]. После монтажа станок с ЧПУ (ГПМ или РТК) в течение
восьми часов должен проработать по тест-программе согласно реко-
мендациям руководства по эксплуатации. В течение месяца после сда-
чи в эксплуатацию станок с ЧПУ должен работать со средней нагруз-
кой и на средних частотах вращения и подачах. Примерно через 200 ч
работы следует остановить станок и, проведя его осмотр и промывку,
заполнить все резервуары, картеры и индивидуальные смазочные точ-
ки свежим смазочным материалом. С этого момента станки с ЧПУ об-
служиваются по графику.
На станках с ЧПУ (и особенно на ОЦ и ГПМ) целесообразно из-
готавливать детали сложной конфигурации, при обработке которых
необходимо одновременное перемещение рабочих органов станка
по нескольким осям координат (контурная обработка), детали с боль-
шим числом переходов обработки (эффект обеспечивается в том чис-
ле за счет уменьшения брака). На станках с ЧПУ достаточно легко
и с меньшими затратами можно откорректировать программу управ-
ления, поэтому на этом оборудовании можно изготавливать детали,
конструкция которых часто меняется.
Станки с ЧПУ независимо от класса точности должны использо-
ваться только для работ, ограниченных технологическим назначением
станка, допустимыми нагрузками, размерами фрез, сверл ит.д. Станки
с ЧПУ высокого класса точности не следует применять для обработки
деталей, которые по точности, заданной чертежом, могут быть обра-
ботаны на станках более низкого класса точности Предварительную
обработку отверстий, подлежащих растачиванию на координатно-
12.1. Проблемы эксплуатации ГПС • 259
расточных станках с ЧПУ, следует проводить на сверлильных, фрезер-
ных и расточных станках нормальной точности с оставлением необхо-
димого припуска под последующую обработку.
На станках с ЧПУ запрещается устанавливать заготовки, масса
которых выше, чем указано в паспорте станка, и с габаритами, пре-
вышающими допустимые. Для обеспечения равномерного изнашива-
ния столов рекомендуется небольшие заготовки закреплять на разных
участках стола.
В условиях применения сложного дорогостоящего оборудования
необходимо более тщательно выполнять технологические разработ-
ки, выбирать режущий и вспомогательный инструмент, более полно
использовать технологические возможности станка, правильно выби-
рать модель станка и номенклатуру обрабатываемых на нем деталей.
Режущий инструмент на станках с ЧПУ (особенно ОЦ и ГПМ), от-
носящихся к дорогостоящим видам технологического оборудования,
следует использовать самых совершенных типов и конструкций и на-
значать интенсивные режимы обработки. Целесообразно применять
инструменты со сменными пластинами с покрытием (в том числе
и для сверления и развертывания), инструмент, оснащенный компо-
зитами. Комбинированный инструмент позволяет уменьшить затраты
времени на смену, позиционирование стола и т.д., кроме того, при этом
уменьшается число инструментов, необходимых для обработки дета-
ли, и число гнезд в инструментальном магазине.
Следует использовать инструмент точного исполнения, небольшой
длины, так как при этом выше режим обработки, точность, стойкость
и надежность инструмента. Весь инструмент необходимо налаживать
вне станка. На станке следует иметь устройство для контроля состоя-
ния режущей кромки, фиксации времени работы с указанием момента
смены инструмента. Состояние инструмента, используемого на фи-
нишных переходах, необходимо контролировать в целях оперативной
его подналадки в процессе обработки; с этой же целью можно контро-
лировать точность обработки детали.
В некоторых случаях целесообразно применять многошпиндельные
приспособления и головки или столы, позволяющие, например, на стан-
ке с горизонтальным шпинделем обрабатывать поверхности, располо-
женные произвольным образом относительно основной базы детали.
Обеспечение автоматизации смены инструмента должно быть
сквозным в пределах ГПС. Обычно из магазинов в шпиндель инстру-
мент подается автоматически, а загрузку инструментов в магазины
выполняют вручную. Так же заменяют инструмент и при его поломке.
Таким образом, встает проблема ликвидации этой ручной работы.
260 • ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
Системы автоматизированного контроля режимов обработки, раз-
меров детали и состояния инструмента — условие обеспечения безлюд-
ной технологии. Дальнейшее развитие станков должно идти в направ-
лении создания средств адаптивного контроля, измерения размеров
деталей в процессе резания, устройств для автоматической компенса-
ции износа инструмента, позволяющих получать точно заданные раз-
меры. Такие станки обеспечат бесперебойную работу ГПС в течение
20—24 ч. Решение этой задачи — залог эффективности ГПС, причем
не столько вследствие экономии от сокращения незапланированных
смен инструмента, сколько в результате устранения дорогостоящих
контрольных операций, машин контроля качества и переделок брака
Отвод и уборка стружки остаются сложной и дорогостоящей за-
дачей. При использовании отдельных станков эта проблема не имеет
такой остроты, так как стружку убирает оператор. С увеличением ко-
эффициента использования станков и при их использовании в ГПС
количество стружки значительно увеличивается, и возникает задача ее
автоматического удаления.
Проблему удаления стружки следует решать в первую очередь со-
вершенствованием способов получения заготовки с минимальными
припусками на обработку. Рекомендации по автоматизации удаления
стружки даны в подразделе 4.6.
Снятие заусенцев и закругление острых кромок на деталях остается
проблемой. Определены возможность и целесообразность применения
промышленных роботов для снятия заусенцев и закругления острых
кромок на деталях в роботизированных технологических комплексах
механической обработки и ГПС. Наибольший эффект может быть до-
стигнут применением в ГПС нескольких различных методов снятия
заусенцев и закругления острых кромок.
Сложность и недостаточная надежность программного управления
являются еще одной проблемой, вызывающей простои ГПС. Простои
по этой причине, например, на ГПС США составляют 15—30% (в не-
которых случаях до 60%) суммарного времени простоев системы. Опыт
показал, что продолжительность простоев из-за сбоя программы не-
сколько больше, чем предполагалось при проектировании. Различные
электронные устройства не могут быть состыкованы непосредственно
с ЭВМ, для этого необходимы промежуточные устройства.
Подготовка кадров. Перечисленные задачи нельзя решить без соот-
ветствующей переподготовки кадров. Концепция гибкого производ-
ства меняет роль каждого, повышая ответственность при снижении
непосредственного участия в том, что фактически делается. Без над-
лежащей подготовки кадров трудно понять и дать правильную оценку
12.2. Ремонт и техническое обслуживание • 261
происходящему. Рабочий перестает быть оператором, знающим одну
специальность, он становится техником, владеющим рядом профес-
сий. Если раньше результаты работы конструктора нередко создава-
ли трудности, которые приходилось решать и устранять технологу,
то в гибком производстве с самого начала все должно быть правиль-
ным и простым. И об этом заботится конструктор-технолог, знающий
те трудности, которые появляются в производстве из-за неудачной,
нетехнологичной конструкции.
Управленческий персонал должен владеть основами программи-
рования, но не ради умения программировать, а чтобы понимать спе-
циалистов (электронщиков, программистов), формулировать задачи,
уметь оценить работу, сделанную другими специалистами.
Трудности в реализации всех возможностей ГПС возникают не только
при внедрении и эксплуатации, но создаются и на этапе ее проектирова-
ния. Концепция гибкого производства затрагивает практически все сто-
роны производства, и недооценка планирования недопустима. Ошибки
планирования производства, поставок материалов, инструмента и ком-
плектующих, нарушение графиков обслуживания и ремонта оборудова-
ния и т.п.— все это влияет на эффективность работы ГПС.
Недостатки ГПС связаны главным образом с их высокой стоимо-
стью и требующимися при внедрении большими капиталовложениями,
особенно первоначальными. При этом проектировщики и пользова-
тели систем при принятии решения часто не могут дать четкого эко-
номического обоснования применения ГПС, гак как имеется много
взаимозависимых факторов, которые трудно поддаются количествен-
ному выражению Задача разработки более совершенных методик
определения эффективности ГП С остается актуальной.
12.2. Ремонт и техническое обслуживание
Ремонт и техническое обслуживание оборудования, составляющего
ГПС по ГОСТ 26228—85, проводят согласно техническим условиям
(ТУ) и руководствам по его эксплуатации (РЭ), требованиям техни-
ческой документации (ТД) и в соответствии с ГОСТ 15.601—98 «Си-
стема разработки и постановки продукции на производство. Техниче-
ское обслуживание и ремонт техники. Основные положения», а также
ГОСТ 27241—87 «Системы производственные гибкие Техническое
обслуживание и ремонт. Общие положения». Ремонт (Р) и техническое
обслуживание (ТО) должны предусматривать состав работ, направлен-
ных на обеспечение комплексных показателей надежности РТС, ГПС
262 • ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
и их составных частей, предусмотренных ТУ на них, в течение всего
срока службы.
Единая служба ремонта и обслуживания техники необходима для
успешной работы ГПС.
Для обеспечения выполнения ТО и ремонта каждой из составных
частей ГПС разрабатывают согласно требованиям ГОСТ 15.601—98
систему ТО и ремонта техники (СТОИРТ), включающую:
— изделия — объекты ТО и ремонта (составляющие части ГПС);
— комплексные показатели надежности ГПС и их составляющих;
— средства ТО и ремонта;
— быстроизнашивающиеся комплектующие изделия и запасные
части;
— исполнителей ТО и ремонта (организации, специалистов);
— документацию (конструкторскую, в том числе эксплуатацион-
ную и ремонтную, нормативную, организационную, технологическую
и др.), устанавливающую требования к составляющим СТОИРТ и свя-
зям между ними.
При техническом обслуживании и ремонте должны соблюдаться
нормы и правила безопасности труда согласно ГОСТ 12.2.072—98.
Составные части ГПС (изделия) как объекты ТО и ремонта должны
согласно ГОСТ 15.601—98 соответствовать следующим положениям:
1. Изделия как объекты ТО и ремонта наиболее полно характери-
зуются свойством ремонтопригодности.
2. Ремонтопригодность изделия определяют следующие факторы:
потребность изделия в ТО и ремонте;
технологичность конструкции изделия при ТО и ремонте;
требования к исполнителям ТО и ремонта.
Определение технологичности конструкции изделия проводят
по ГОСТ 23887-79.
Порядок отработки изделий на ремонтопригодность по перечис-
ленным факторам определен в ГОСТ 23660—79.
3. Потребность изделия в ТО и ремонте зависит от долговечности,
безотказности и сохраняемости его составных частей и соединений.
4. Технологичность конструкции изделия и его отдельных состав-
ных частей зависит:
от контролепригодности, доступности и легкосъемности изде-
лия и его составных частей;
взаимозаменяемости и восстанавливаемости составных частей
изделия;
унификации составных частей изделия и инструмента, приме-
няемого при ТО и ремонте изделия.
12.2. Ремонт и техническое обслуживание • 263
5. Требования к исполнителям ТО и ремонта зависят:
от определимости и ясности обозначений мест выполнения опе-
раций ТО и ремонта;
обеспечения одновариантности сборки;
наличия необходимой маркировки,
четкости и лаконичности указаний в эксплуатационной и ре-
монтной документации;
ограничения требований к профессиональной подготовке и ква-
лификации исполнителей ТО и ремоша.
6. Ремонтопригодность изделия обеспечивается в процессе его от-
работки как объекта ТО и ремонта.
7. Отработка изделия как объекта ТО и ремонта включает в себя:
разработку критериев отказов и предельных состояний изделия
и его составных частей в соответствии с требованиями к их на-
дежности;
обеспечение заданной ремонтопригодности изделия.
8. Программа обеспечения ремонтопригодности должна входить
составной частью в программу обеспечения надежности изделия.
9. Показатели ремонтопригодности определяют по ГОСТ 27.002—
89 и ГОСТ 21623—76.
Общие правила и порядок обеспечения ремонтопригодности
при разработке изделий приведены в ГОСТ 23660—79.
Техническое обслуживание направлено на поддержание работоспо-
собности ГПС и ее составных частей, для чего устанавливают:
плановое (решаментированное) ТО, выполняемое в запланиро-
ванные перерывы в работе, с периодичностью, предусмотренной
в ремонтной документации;
неплановое ТО, выполняемое по мере возникновения в нем по-
требности.
Работа по плановому ТО проводится в соответствии с эксплуатаци-
онной документацией и состоит из периодических плановых проверок
состояния оборудования, приспособлений, устройств и систем РТС,
выполнения их смазки и регулировки, проведения необходимых ис-
пытаний.
Неплановое ТО заключается в восстановлении случайных наруше-
ний регулировки и замене отказавших быстроизнашивающихся и лег-
козаменяемых деталей.
При проведении ТО должна использоваться информация, содержа-
щаяся в эксплуатационной документации, а также получаемая сред-
ствами технического диагностирования.
264 • ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
Особое внимание при проведении ТО следует обращать на состоя-
ние рабочих органов ПР. Перед началом работы состояние ПР следует
проверять работой по поверочной тест-программе.
Ремонт предназначен для восстановления исправности или работо-
способности ГПС, для чего устанавливаются плановые и неплановые
ремонты.
Плановые ремонты проводят после отработки запланированного
количества часов оперативного времени.
Неплановые ремонты осуществляют по возникновению потребности.
Ремонтная документация содержит информацию:
о видах ремонтов и их чередовании в ремонтном цикле;
продолжительности ремонтных циклов;
периодичности выполнения внутрицикловых ремонтов;
трудо- и материалоемкости ремонтов;
организации передачи оборудования в ремонт, приемке его
из ремонта и контроле качества ремонта.
На основании технико-экономических расчетов должны устанав-
ливаться различные сочетания плановых и внеплановых ремонтов,
предусмотренные ГОСТ 18322—78:
для механической, гидравлической и пневматической части —
плановые: текущий — средний — капитальный (ТР — СР — КР),
или (ТР — СР), или (ТР — КР);
для электронной части — внеплановый по потребноеги (HP);
для электрической части — плановые проверки и внеплановый
(по потребности) ремонт.
Продолжительность ремонтных циклов и периодов планируется
по оперативному времени работы, фиксируемому средствами системы
оповещения и учета работы и простоев ГПС.
Рекомендуется внеплановые ремонт и ТО проводить в третью сме-
ну, а планируемые ТО и ремонт — в праздничные дни.
Остановка составных частей ГПС производится:
для планового ремонта текущего и среднего — по отработанному
оперативному времени, капитального — по отработанному опе-
ративному времени с контролем технического состояния;
для внепланового ремонта — по фактическому состоянию.
Состав работ по различным видам ремонтов уточняется в каждом
конкретном случае по данным диагностики и периодических плано-
вых ремонтов.
При капитальном ремонте может производиться модернизация
составных частей ГПС, направленная на повышение их надежности,
производительности и других качественных показателей. Допускается
12.3. Обеспечение безаварийной работы и требований безопасности • 265
изменение технических характеристик оборудования в соответствии
с утвержденным в установленном порядке проектом модернизации.
Качество ремонта регламентируется ТУ на ремонт.
Приемку оборудования после ремонта проводят в соответствии
с ГОСТ 20831-75.
12.3. Обеспечение безаварийной работы
и требований безопасности
Безаварийная работа оборудования обеспечивается правильной его
эксплуатацией и соблюдением регламентов обслуживания и ремонта
каждой производственной единицы. Подробные рекомендации при-
ведены в работах [22,26, 37,45, 51,64,65].
Система обеспечения безопасности предназначена для обеспечения
безопасной работы персонала, безаварийной работы оборудования
и комфортных условий окружающей среды. Применительно к различ-
ным машинам и механизмам, производствам и условиям труда его охра-
на и безопасность регламентируется нормативными документами разно-
го уровня и отражается в технической литературе [22,26, 37,64,65 [.
Подсистема обеспечения беюпасной работы персопала ГПС предна-
значена для создания условий безопасной эксплуатации и обслуживания
оборудования, профилактики и ликвидации пожаров, а также ограни-
чения их последствий. В автоматизированном производстве роль этой
подсистемы возрастает, так как возрастает насыщенность производства
автоматическими средствами, представляющими особую опасность
для работающих. Большое значение приобретает зашита от механиче-
ского воздействия устройств. При планировке автоматизированных
участков необходимо предусматривать установку ограждений у основ-
ного и вспомогательного оборудования и возможность аварийного от-
ключения его. Ограждение рабочей зоны автоматизированного участка
может быть выполнено с применением механических ограждений, а 1ак-
же устройств, использующих различные контактные, силовые, ультра-
звуковые, индукционные, локационные и другие датчики [22, 26].
Знаки безопасности и сигнальную разметку устанавливают
по ГОСТ Р 12.4.026—2001. Механические ограждения должны соот-
ветствовать требованиям ГОСТ 12.2.062—81, безопасность оборудова-
ния — требованиям ГОСТ 12100-2—2002.
При использовании подвесного транспорта над проходами, проез-
дами и рабочими местами в целях предупреждения несчастных случаев
266 • ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
необходимо предусматривать защитные или другие устройства, пре-
пятствующие падению перемещаемых грузов.
Общие требования обеспечения безопасной и безаварийной рабо-
ты автоматизированных участков, в том числе оснащаемых промыш-
ленными роботами, представлены в работах [22, 26, 51, 64], а также
в ГОСТ 12.2.072—98 «ССБТ. Роботы промышленные. Роботизированные
технологические комплексы и участки. Общие требования безопасности».
Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами профилак-
тики и активной противопожарной защиты.
Профилактика представляет собой комплекс мероприятий, необ-
ходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьше-
ния его воздействия.
Активная противопожарная защита обеспечивает успешную борьбу
с возникающими пожарами. Для этой цели предусматривают систему
пожарных водопроводов, стационарные пожарные установки автома-
тические и ручные с дистанционным пуском, огнетушители и проти-
вопожарные шиты с ящиками для песка.
Подсистема обеспечения санитарных условий труда предназначена
для соблюдения санитарных норм воздушной среды, освещения, чи-
стоты помещений, защиты от вибраций, шума, а также проведения
мероприятий по производственной эстетике.
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводитель-
ного труда является обеспечение санитарных норм воздушной среды
в рабочей зоне помещений, т.е. в пространстве высотой до 2 м над уров-
нем пола, путем устранения воздействия таких вредных производствен-
ных факторов, как пары, пыль, избыточные теплота и влажность
Правильно спроектированное и выполненное освещение в про-
изводственных цехах способствует обеспечению высокой произво-
дительности труда и качеству выпускаемой продукции. Сохранность
зрения, состояние нервной системы работающих и безопасность
на производстве существенно зависят от условий освещения.
Культура производства в значительной степени определяется пра-
вильной организацией работ по обеспечению чистоты помещений
Работы по уборке помещений следует облегчать с помощью их меха-
низации.
По характеру и способам проведения уборочные работы можно раз-
делить на уборку помещений (конторских, цеховых, производствен-
ных, бытовых, складских) и уборку зданий, включая работы на высоте
(крыш, стен, окон, остекление фонарей, уборку межфонарного про-
странств низов, осветительной арматуры). Каждая разновидность убо-
12.3. Обеспечение безаварийной работы и требований безопасности • 267
рочных работтребует своих способов механизации и организации. На-
пример, уборочные работы на высоте требуют специальной подготов-
ки рабочих, применения соответствующих механизмов и устройств.
Увеличение производительности и, как следствие, рост мощности
и быстроходности производственного оборудования при одновре-
менном снижении его материалоемкости сопровождается усилением
вибраций. Воздействие вибраций не только ухудшает самочувствие
работающих и снижает производительность труда, но часто приводит
к тяжелому профессиональному заболеванию — виброболезни. Поэ-
тому при проектировании механосборочного производства вопросам
борьбы с вибрацией должно уделяться большое внимание. Введение
дистанционного управления цехами и участками позволит полностью
решить проблему защиты от вибраций.
Шум на производстве причиняет большой ущерб, вредно действуя
на организм человека и снижая производительность. Утомление рабо-
чих и операторов вследствие сильного шума увеличивает число оши-
бок при работе, способствует повышению травматизма. При проекти-
ровании цехов выполняют расчет ожидаемого шума на рабочих местах
и предусматривают противошумные мероприятия: изменения в кон-
струкции шумообразующего источника; заключение его в изолиру-
ющие кожухи; применение глушителей шума при выпуске сжатого
воздуха из пневмосистемы, размещение наиболее мощных источников
шума в звукоизолированных помещениях; использование звукопогло-
щающей облицовки стен, штучных звукопоглотителей и звукопогло-
щающих экранов, виброизолирующих фундаментов или амортиза-
торов под оборудованием. Если невозможно снизить уровень шума
до допустимых пределов с помощью перечисленных мероприятий,
следует применять индивидуальные средства защиты работающих —
заглушки и наушники. В ряде случаев при проектировании производ-
ственных процессов необходимо обращать внимание на средства за-
щиты не только от шума, но и от инфра- и ультразвука.
Производственная эстетика, оказывая психологическое действие
на человека, также влияет на производительность труда, поэтому
эстетическому оформлению помещений следует уделять большое
внимание.
Подсистема обслуживания работающих предназначена для оказа-
ния неотложной медицинской помощи (врачебные и фельдшерские
пункты), обеспечения питанием (столовые, буфеты, лотки и пр.) и удо-
влетворения других бытовых потребностей персонала (гардеробы, са-
нитарные узлы, душевые, курительные, питьевые автоматы и т.п.).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Гибкие производственные системы
№ Фирма- заказчик. название ГПС (место уста- новки ГПС) Область при- менения Фирма- поставщик
| 2 3 4
БЕЛЬГИЯ
CoierpiBar Huller Hille
- СагетреВаг Sdiamanu
3 CoretpiBar транспортные машины Schamonn
4 Cattrpdkir fabnque Rationale
5 DaJ Автомобиле- строение Com/ш SpA
БОЛГАРИЯ
БАЛКАНКЛР АТЛ-06 (г Лом) Подъемно- транспортное машино- строение ЦНИИМС
2 БАЛКАНКАР; АТЛ-07 (г София/ ЦНИИМС
3 БАПКАНКАР. АТЛ-23 (г София) ЦНИИМС
4 БАЛКАНКАР. АТЛ-30 ЦНИИМС
B s !5 S3 S S 1 h Характеристика обрабатываемых деталей
Наименование Номен- клатура Размер де- талей мм
размер партии
масса, кг
5 6 7 8
1981 экскаваторов 4 2 500
1 и более 1 500
1981 Сварные колесные рамы 100-300 зиоо— 4000 2000“
1981 Рамы шасси землеройных машин -
1983 Цилиндры двигателей - -
1985 Осн грузовых машин - -
1973 Полувалы дви- гателей мостов электрокаров 20 <1350—750,
3000 2—10
1975 Валы двигателя 10 0до8О
1 000— 3000
2—40
1980 Поворот- ные цапфы для электро- каров 4x2 (прав. 210>150х х70
2000— 5000
1982 Семейство балок моста электрокаров - IOOO— 2000 700х300х х200
До 80
Приложение • 269
развитых промышленных стран (примеры)
Число станков, входящих в ГПС, в том числе Сведения об основ- ном и вспомогатель- ном оборудовании входящем в ГПС Технико- экономические показатели При-
токар- много- целевых прочих всего
10 II 12 13 14 15
2 4 2 4 Рельсовые тележки, автоматические за- грузчики -
Накопители заго- товок, инструмен- тальные магазины рельсовые тележки Стоимость ГПС 10 млн доя США, производительность 400 шт /мес
- • Ч 13 Две индуктивные тележки шесть КИМ АТСС, две ЭВМ роботы, обслу- живающие станки ГПС работает в две смены Стоимость ГПС 8 млн дол США. Время обработки со- кращено в 2 раза
Пет сведений о составе ГПС Олин робот обслужи- вает станки Время обработки сокращено с 300 до 100 с
-1 1 - 3 Индуктивные тележки -
4 6 Конвейер, пять про- мышленных роботов типа Ширин», один промышленный ро- бот английской фир- мы TRANSMATIК АТЛ работает в две смены Станки извод- СССР
2 - 5 7 Конвейер, семь про- мыш ленных роботов типа Ширин» АТЛ работает в две смены -
2 3 2 7 Конвейер, семь про- мышленных роботов типа Ширин» АТЛ работает в две смены -
4 • Конвейер шесть промышленных ро- ботов типа Ширин* АТЛ работает в две смены -
270 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
5 БАЛКАНКАР, АТЛ-31 Дизелестрое- цниимс 1983 Маховики для дизелей 1 000— 3000 -
6 БАЛКАНКАР СМ-РСД01 БАЛКАНКАР, СМ-РСД05 Машино- строение цниимс цниимс 1980 1983 Детали типа тел вращения Подшипнико- вые щиты Диаметр 20—220
1000 8 1 200
До 20 Диаметр до 300
До 10
ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Normal air (Grewkeme) Авиационная ктм. Hitachi- Seiki 1982 Детали узла соплового ап- парата 8 До 100
До 25
2 Normal air (Yeovil) ность Детали лета- тельных аппа- ратов 10 До 300
До 100
з Bnnsh Lay land Дизелестрое- КТМ 1980 Детали коробок передач двига- 300(70типо- в..-) -
Ч Oerirkcm (Leeds) Станкострое- Oerirkon Mashinen 1985 Детали станков 10 До25 “ 500
До 300
5 Gardner, Barton Hall, Engine Works Дизелестрое- КТМ 1982 Блоки цилин- дров дизельных двигателей 1 500
До 50 До 500
6 Ti Matra Churchill Станкострое- Ti Matrix Churchill 1983 Корпусные детали станков 18 До 300 До 50»
Приложение *271
s 10 II 12 13 14 15
12 1 10 23 Два соединенных конвейера» 23 про- мышленных робота типа•Лирин** АТЛ работает в две смены -
5 2 АТСС трн консоль- ных промышленных робота типа*-Пирин» Работа вдве смены -
4 3 I АТСС. семь ГПМ с ПР мод РБ—241 (типа Faniic-1) Работа вдве смены -
2 2 7 II Индуктивные тележ- ки промышленный робот, ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 2,15 млн дол США -
Индуктивные тележ- ки два КИМ, ЭВМ, роботы, обслуживаю- щие станки ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 2 млн дол США -
- 2 3 5 Индуктивные тележ- ки КИМ. ЭВМ робот - Детали миния
- J - 3 Накопитель палет, индуктивная тележ- ка, ЭВМ - -
Программируемый роликовый конвейер- накопитель. перегру- жатели ЭВМ Работает вдве сме- ны Стоимость ГПС 1,9 млн фунтов стер- лингов ваемые детали миния
3 8 Включает АТСС для заготовок, ин- струмента и оснастки, готовых изделий По- мимо 8-ми обраба- тывающих станков в составе ГПС маши- на литья под давлени- ем отрезной станок, установка для плаз- менной резки.уста- новка заточки и за- чистки инструментов, сварочный и окра- сочный роботы станция контроля, индуктивные тележки и конвейер па - т. центральная JBM Интегрирован ная ГПС работает в трн смены
272 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 J 4 5 £ 7 8
7 600GROUP System» (Cokhesrer) Станкострое- 600 CROUP 1983 Вазы и зубча- тые колеса 50 25-100 До 650 До 150
8 Butler Machine Toot Станкострое- Buller Machine 1985 Корпусные 5-15 До 1 500
Приложение • 273
ПроЛпжение
10 II 12 13 14 15
4 9 ГПС построена по схеме конвейер- робот—станок Ро- ликовый конвейер, 6 станций загрузки- разгрузки обраба- тываемых деталей Роботы модели Fanuc Ml Две ЭВМ модели System Series 500Е Стоимость ГПС — 4 млн фунтов стер- лингов Обра- ваемые летали •зугуна. миния
1 Склад-накопитель инструментов, нако- пители палет и заго- товок, индуктивные тележки ПР. КИМ центральная ЭВМ За- грузка лета- гпс расши- цию в завод-
274 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
9 Cummins Engines Дизелестрое- NCMT (CERA) 1985 Клапаны блока для дизельных двигателей До 150
До 500 До 0.5
IC Bntisk Nuclear Fuels Атомная энергетика & Trekker Mdrwin Ltd 1982 Графитовые стержни -
До 150
» Kearney & Trekker Mamin Lid Станкострое- Kearney & Trekker Mamin Ltd 1983 Детали станков 30 До 100 ’
12 Babcock (Bristol) Станкострое- Уатахрк! 1983 Детали станков 8 До 50
10
13 R A Lister Дизелестрое- R.A Lister IBM 1984 Маховик, кор- пуса подшип- ников ~1 25 0350 _ До 40
Приложение • 275
5 10 II 12 13 14 15
ГПМ для шлифо- вальной обработ- и сборки Кон- для свя- зи с дру- участка- работки гриро- ванный ГПМ шлифо- вальной снятия шлифо- вания со стан- циями мойки, •шстъи. сушки и сбор- спужива- етробот ASEA
Программируемый роликовый конвейер- накопитель, перегру- жатели, ЭВМ Работает в две смены -
2 • 4 Индуктивная тележ- ка, перегружатели, программируемый роликовый конвейер- накопитель. ЭВМ Работает 12 ч (в том числе 4 *1 без опера-
Кнвейер, перегружа- тели ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС — 0.75 МЛН фунтов стерлингов -
2 4 Накопители палет, два робота, КИМ СТЗ.ЭВМ ГПС работает в три смены Стои- мость ГПС 0,75 млн фунтов стерлингов
27fi • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 £ 1 8
14 Ketlon Автомобиле- строение NCMT, Оката 1985 Зубчатые ко- 5-15 0 150- 250 мм
15 Rolls Royce (Stmderltind) три ГПС Авиационная промышлен- Rolls Royce, IBM 1985 Диски турбин корпуса ком- прессоров 14 -
16 Perkins Engines (Peterborough) Тракторо- строение Ti Her ben Churchill 1984’ 1990 Балансиры дизельных двигателей -
17 Anderson Stratchfyde Ltd (Motherwell) Тяжелое ма- шинострое- ние шахтное оборудование Giddings & Levis Fraser Ltd 1983 Рычаги и кор- пусные детали погрузчиков 14 1-5 2 500 2 500
18 CoterpiBar (Gkiseew) Тракторо- строение Schamann 1984 Корпуса коро- бок передач 10 10-50 -
19 Worthtnffon Simpson, FFS 800-2 Тракторо- строение Werner Kolb 1985 Корпуса на- 25 4—8 До 800
20 Deep Sea Seats Ltd Судостроение Ti Matrix 1985 Уплотнения для валов греб- ных винтов 20 2-3 1 500 300
Приложение • 277
При&пжение
5 10 II 12 13 14 15
4 4 9 КИМ, конвейере ма- газинами, 4 робота фирмы R. 11 Symons Octopus ЭВМ ГПС работает в две смены шестьдней в неделю Стоимость ГПС 1,2 млн фунтов стерлингов -
ГПМ для механической обработки Незавершенное про- изводство сокращено в 2 раза Стоимость обработки снижена на 40% -
4 £ Портальные роботы, инструментальная система SANDVK. коррекция ин- струментов, КИМ конвейер центра- лизованная система отвода стружки Управление от ЭВМ фирмы Alien Bradley Среднее время об- р аботьи детали 2,25 мин Выпуск 100000 балансиров/ год Обслуживают пять человек в две смены Стоимость ГПС —0.75 млн фунтов стерлингов ГПС входит вАЦ где выпол- опера-
* - £ Накопители палет, индуктивные тележ- ки перегружатели мини-ЭВМ типа DuptalPDP 11/44 Выпуск 1 000 шт / год ГПС обслужива- ют 10 человек -
- 4 - 4 Накопитель паяет, рельсовые тележки перегружатели. моеч- ная машина, устрой- ство снятия заусенцев, центральная ЭВМ типа Dtfftel POP 11/44 Время обработки детали 12—48 мин
- 1 - Накопители загото- вок и инструментов, робокары для подачи заготовок и инстру- ментов, перегружате- ли. центральная ЭВМ типа WEPNERSC1L Предусмотрено подключение к системе CAD/CAM ГПС работает в три смены
• Накопитель палет с заготовками (на 12 палет), склад ин- струментов, индук- тивная тележка мод МгстПиЛ, централь- ная ЭВМ Применение ГПС сократило продолжи- тельность обработки на 60% Стоимость ГПС — 0.6 млн фун- тов стерлингов
27В • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 £ 1 8
21 ICB Excavators (Rochester) 2 ГПС Производство George 1985 Цилиндры двигателей 2 -
8—24
Schamonn 1986 Тела вращения 12 -
22 GEC Telecom Электро- техническая и электрон- ная промыш- ленность Press Shear 1985 Электрою кафы и корпуса СПУ 24 -
2—20
23 Locos Kearney & Trecker Manvin 1985 Детали электро- оборудования 14 -
2 ICO
24 Jaguar Автомобиле- строение Ti Matrix 1984: 1990 Ступицы ав- томобильных 2 -
4-120
25 Rolls-Royce (Derby Line I, Line 2) Авиационная промышлен- Elb-Schlrff 1984 Лопатки турбин авиационных двигателей Длина лопатки 30—450 мм
6—18
Приложение • 279
1Юртальный робот
Время
Сварочные роботы.
КИМ, конвейер,
центральная ЭВМ
Монорельсовый
На Line 2 лва
шлифовальных
ГПМ, связанных
конвейером
ГПС работает в две
смены шесть дней
в неделю
Выпуск ||)тыс шт./
гол, ГПС работает
в две смены
АТСС. индуктивные
тележки централь-
ная ЭВМ
Незавершенное про-
изводство сокращено
в 2 раза Стоимость
обработки снижена
на 40%
АЛ работают в три
смены Стоимость —
3 млн фунтов стер-
лингов АЛ входят
в состав АЗ
Роботизиро-
ванная сбо-
рочно-свароч-
6 мин
Стоимость ГНС —
2,5 млн фунтов стер-
линго
Промышленный
робот «Dainichi Seiko
РТ600.. КИМ, два
подвесных конвей-
ера, ЭВМ
На Line I семь ГПМ
(два шлифовальных
МС, КИМ и моечная
машина, обслуживае-
мые роботом модели
ASEA), связанных
программируемым
конвейером.управ-
ляются центральной
ЭВМ
входит
АЦ
280 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 6 7 8
26 Beaver Machine Станкострое- Beaver Machine 1984 Детали станков 10 10—50
27 British United Shoe Mashining Общее маши- ностроение Kearney & Trecker Marwin 1934 Штампы для обуви 3 000 100 До 50
23 Rolls-Royce (Derby) Авиационная промышлен- Rolls Royce, IBM 1985 Диски турбин и компрессоров 35 16-48 0350 До 40
29 Cessna Fluid Power (Glenrothes) Общее маши- ностроение British Ohvetu 1985 Корпуса, флан- цы. крышки гидронасосов 5 наименова- ний деталей 1 000 типо- размеров 50-500 0 150-360 До 200
30 Caterpillar (Gtas^wv) Тракторо- строение Schiess Froriep 1985 Корпуса 1-10 До 800
Schumann 1985 Детали шасси 2—20
31 Howden Compressors Общее маши- ностроение Schumann 1985 Корпуса ком- прессоров 40 800
Приложение • 281
ПриАнжение
10 II 12 13 14 15
- 4 Накопитель палет, инструментальный магазин с роботом, конвейер, рельсовые тележки к станкам Стоимость ГПС — 7 млн фунтов стер- лингов Про- извод- тился с до двух недель.
2 6 АТСС КИМ, моеч- ная машина, рельсо- вая тележка ГПС работает в три смены пять дней в неделю Обрабаты- ваемые детали из ста- ли, чугуна, алюминия -
9 1 2 12 АТСС, индуктивные тележки конвейер, роботы, обслужи- вающие станки цен- тральная ЭВМ Стоимость ГПС — 8 млн фунтов стер- лингов ГПС входит
Конвейер- накопитель деталей- Работа вдве смены ГП С обслуживает один оператор Время обработки 20 мин, выпуск — 70000 насосов в год Стои- мость ГПС — 1 млн фунтов стерлингов -
тележка, робот, КИМ, моечная ма- шина, управляющая ЭВМ
- 3 1 4 Накопитель палет рельсовые тележки. Работа вдве сме- ны Каждую ГПС обе суживает один оператор в смену. Стоимость — 1 м ли фунтов стерлингов -
1 две КИМ у каждой ГПС центральная ЭВМ Каждую ГПС
оператор
2 Накопители палет, инструментов, рель- совые тележки, цен- ----»—ЭВМ Обслуживает один человек ГПС работа- ет в две смены -
282 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
32 GEC (Trafford Park! машино- строение 1985 Коллекторы для гидрогене- раторов -
33 GEC (Rugby) 1985 Лопатки турбин
34 Blackstone Ltd, FES 800-3 Диче пестрое- Werner Kolb 1986 Детали дизель- ных двигателей 10 800
2(125
35 Ford Motor Co Автомобиле- строение Pinler 1985 Детали транс- миссии 9
10 50
36 Victors Products (Wallsend) Электро- техническая промышлен- Kearney £ Trecker Marwin 1985 Элементы кол- лекторов 23 До 50 кг
1Й0
37 Dow ty Mining Горнодобы- вающая про- мышленность Kearney & Trecker Marwin 1985 Элементы шахтного обо- рудования 25
6-48
38 Cincinnati Mdacrun Станкострое- Cincinnati Milacron 1985 Корпуса, флан- цы крышки 15 0150 -320
5—20
До 120
39 Ingersoll Rand Станкострое- TiMatrir 1985 Корпуса 1—10 '
40 ICB Transmissions (Ik'revhaml Землеройно- транспортные машины Schumann 1987 Корпуса коро- бок передач 28 10 800 100 ~
Приложение • 283
10 II 12 13 14 15
* 3 9 Станки токарной фрезерной, сверлиль- ной групп КИМ, лазерная раскроеч- ная машина АТСС, роботы ГПС работает в две -
1 2 ч Участок обслуживает один робот Участок работает влве смены
4 Накопители за- готовок на семь палет и инструмента рельсовая тележка, робокар для подачи инструмента, пере- гружатели Лазерная система кодирования и идентификации инструмента, цен- тральная ЭВМ ГПС работает в две смены (4 ч без опера- тора) Стоимость— 1,9 млн фунтов стер- лингов -
2 3 II АТСС. индуктивные тележки роботы. КИМ центральная ЭВМ Предусмотрено под- ключение к системе CAD/CAM ГПС работает в три смены
4 Индуктивные тележ- ки автоматические перегру жате л и склад, мини-ЭВМ ГПС работает в три смены пять дней в неделю Стоимость ГПС — 0,73 млн фунтов стерлингов -
- 2 1 3 - Стоимость ГПС — 0,8 млн фунтов стер- лингов -
3 2 Индуктивная теле- жка, робот, управ- ляющая ЭВМ CAD/ САМ Стоимость ГПС — 1 млн фунтов стер- лингов -
2 Рельсовые тележки, автоматические пере- гружатели. централь- ная ЭВМ Стоимость— 1,5 млн фунтов стерлингов
10 14 АТСС. два крана- штабелера, накопи- тель на 60 палет, две моечные машины, КИМ три индук- тивные тележки, конвейер для отвода стружки, дае мини- ЭВМ связанные с центральной ЭВМ ГПС работает в три смены (18 ч без об- служивающего персонала) Произ- водительность 1400 деталей/неделя Стоимость ГПС — 4,75 млн фунтов стер- лингов
284 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
41 Rolls-Royce (Derby) Авиационная промышлен- Amchem 1985 Лопатки турбин -
42 Rolls-Royce (Bristol) цех-автомат на два ГПС Авиационная промышлен- 1985 Замок лопаток газовых турбин двигателей самолетов -
43 Burman and Son Тракторо- строение Hitachi Seiki 1985 Детали картера 100 500к500х х500
До 50
44 Hcwden Compressors Производство компрессоров Pietro Camaghi 1985 Детали ком- прессора 0 до 9 000
6—12
45 British Aerospace цех-автомат из двух ГПС Авиационная промышлен- Manein Productioi Machines Automax Mitsui Seiki 1986 1988 Детали лета- тельных аппа- ратов 1 500 605х305х хЮО
5—10
46 ||j it 1 Авиационная промышлен- ? ? 5 3 Г- 1986 Корпуса кла- панов 8
700 18—610
Приложение • 285
10 II 12 13 14 15
Три электроэрозион- ных станка, ультра- звуковая моечная машина. КИМ карусельный магазин электродов, ленточ- ный конвейер, робот Входит
6 На первой ГПС три протяжных станка, четыре при- станочных робота КИМ, устройства для снятия заусенцев и для клеймения Anchem, конвейер для удаления струж- ки, це . * сая ЭВМ Время обработки 1—S мин ГПС рабо- тает в две смены Производительность 500—1000 деталей/ -
- 2 2 Накопитель загото- вок, КИМ моечная машина, робот, кон-
1 - Накопители палет, ЧПУ С НС Micron Hitachi Seiki На палете четыре детали Среднее вре- мя обработки одной детали 20 мин -
1 1 2 4 Накопители палет, автоматические пере- гружатели палет -
8 8 Четыре индуктивные тележки, портальный робот для смены ин- струментов инстру- Цех-автомат работает 24 ч пять дней в неде- лю Стоимость 5 млн фунтов стерлингов —
10 10 ментальный магазин. АТСС из четырех складов,склад ин- струментов централь- ная управляющая ЭВМ, С AD,САМ
8 Цех-автомат* АТСС, восемь индуктивных ГПС обслуживают семь человек в две смены Стоимость ГПС 4,2 млн фунтов стерлингов Дчи- извод- цикла умень- шилась та 50%
установки колец, моечная машина, три промежуточных на- копителя. централь- ная ЭВМ
286 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 6 7 8
47 dusrin Rover Автомобиле- строение Kearney £ Тгескег Maneln 1986 Детали двига- -
48 Landis Land; FFS 800-2 Станкострое- Werner Kolb 1986 Детали шли- фовальных станков 16 800 мм
10—18
49 Yanazoki Machinery (UK) Станкострое- Yamazaki Machinery (Japan) 1987 Детали токар- ных станков и ОН 18 -
6—24
50 Haise! EmgneenneCo (Hnddersfield) Турбины Haise! Engineering Co (Hann Kolb) 1987 Валы и колеса турбин 50 -
51 Stratham and Hen Shaw Подъемно- транспортное машино- строение tnbucon 1996 Детали подъемно- транспортных машин и склад- ского оборудо- вания 24 50-600
4
Приложение • 287
Нри&пженые
10 II 12 13 14 15
10 15 Цех-автомат* два участка механообра- ботки и два участка сборки с пятью роботизированными СЦ Станция под- готовки инструмента, попвесной конвейер с роботом АТСС. 10 индуктивных тележек, роботизи- рованная станция загрузки-разгрузки, КИМ, центральная ЭВМ -
- 1 Накопитель за- готовок рельсовая тележка, две станции загрузки разгрузки заготовок и приспо- соблений, централь- ная управляющая ЭВМ, CAD/CAM ГПС работает в две смены Производи- тельность 500 — 1000 деталей/неделя -
Токарные и лрутие станки 36 АТСС, склад инстру- ментов, накопители палет, индуктивные тележки роботы, центральная ЭВМ CAD/CAM Цех-автомат из трех ГПС для обработ- ки деталей станин и коробок передач Выпуск 1 200 стан- ков/гоц Численность персонала 220 чело- век. работают в три смены Стоимость 5 млн фунтов стерлингов -
23 Семь ячеек, каждая включает четыре станка, обслуживае- мых роботом, АТСС, индуктивные тележ- ки, центральная ЭВМ CAD/CAM Стоимость ГПС 4,2 млн фунтов стер- лингов -
3 4 10 Накопитель палет накопитель У С П станция загрузки- разгрузки, станция подготовки инстру- мента, индуктивные тележки центральная управляющая ЭВМ, CAD/CAM Комбинированная обработка корпусных деталей и деталей типа тел вращения -
28В • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1
ИТАЛИЯ
1 ( Brescia > Автомобиле- строение Сотой 1979 2009 Корпусные детали До 900
До 220
2 Nilova InmcenH Berardi SpA Корпуса блоков цилиндров 10 До 300
До 100
3 Sojim Сотой SpA Маховики 5
4 Cilera Elsag 19S1 Детали мотоцн- t До 10
До 250
5 IVECO (Brescia I Сотой SpA 1981 Детали двигате- лей грузовиков и тракторов 500
До 50 До 150
Ь Maserati (Modena! OhcemOCN 1982 Головки блоков цилиндров спортивных автомобилей
До 30
7 VM (CeM Jobs 1982 Детали картера 10 ЮОхЮОх *500
До 50
8 Piaggpj Gilera (Milan) Berardi SpA 1983 Детали мотоцн- -
6—12
9 Buwell Сотой SpA 1984 Дифференциа- лы и корпуса подшипников 15 -
5—1 000
Приложение • 289
Роликовый конвейер
Роликовый конвейер
Роликовый конвейер
Работает в три сме-
ны (три оператора
в смену) Выпуск 30
двигателей/сут
ГПС работает в три
смены
ГПС работает в три
смены
Роликовый конвейер,
KV.P DEA BRAVO,
моечная машина,
центральная ЭВМ
Роликовый конвейер,
КИР моечная маши-
на, ЭВМ
Работает в рве смены
Выпуск 220деталей/
I 9 I 10 I П I 12 I 13 I 14 I 1Г
Программируемый
роликовый конвейер-
накопитель, КИМ
сменные много
шпиндельные голов-
ки перегружатели,
ЭВМ
Роликовый конвейер,
накопитель палет,
рельсовые тележки,
автоматические пере-
гружатели, моечная
машина. ЭВМ
Накопители палет,
тележка, центральная
ЭВМ
290 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 £ 7 8
IC Rocwei It'ECOI Автомобиле- Mandtiun SpA 1987 Чашкидиф- ференциалов грузовиков -
11 Piag&o Gilera Berardi SpA 1984 Головки блоков цилиндров двигателей 10 120
12 Fiat Auro ComauSpA 1984 Ступицы и кар- данные соеди- нения - -
13 Atfa-Romeo SpA Saimp 1986 Детали автомобилей 16 10—18 800
14 Ferron Auto Mandilti SpA 1988 1986 Детали двигз- 24 15—60 900
15 Al/a-Romeo Saimp Детали двигате- лей и коробок передач -
16 Mandeih Станкострое- Mandeili 1982 Корпусные детали станков 8 62 От400х *200*300 до 1 850х *1 200* *450 До 2 000
17 Fiat Tractors (Modena) Тракторо- строение ComauSpA 1988 Корпуса ко- робок передач и муфтсцепле- 6—12 -
Приложение • 291
Приди ijtcehue
S 10 II 12 13 14 15
1 Накопитель палет две рельсовые тележ- ки, моечная машина, КИР, центральная ЭВМ П роизводитель- 14 деталей/ч
4 5 3 12 Вертикально- токарные станки и четырех-и пяти- координатные много- целевые станки, центральная ЭВМ накопитель палет, два накопителя много- шпиндельных голо- вок, конвейер Производительность 90 деталей/сутки ГПС работает в три смены
1 Я 1 10 АТСС индуктивные тележки централь- ная ЭВМ -
* АТСС индуктивные тележки КИМ, два робота, централь- ная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 2 млн фунтов стерлингов
15 21 АТСС индуктивные тележки три КИМ. три моечные ма- шины, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Произво- дительность летали для 15двигателей/сут
2 Я я 1Я АТСС заготовок и инструментов, индуктивные тележ- ки КИМ, моечная машина, лазерная термообработка, центральная ЭВМ CAD/CAK1
- 5 2 АТСС накопители палетиУСП рельсо- вые тележки, КИМ, моечная машина центральная ЭВМ ГПС работает в три смены (одна смена — без операторов, две смены обслуживают четыре оператора)
- Я 4 12 Накопитель палет роликовый конвейер палет, автоматиче- ские перекладчики, КИР, моечная ма- шина, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены (одна смена — без операторов, две смены обслуживают четыре оператора)
292 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 £ 7 8
18 Innocenti Sanreus-racehio Тракторо- строение Innocenti Sonteus- tacchio 1988 Детали коробок скоростей 15 -
5—10
14 Goldoni Berardi SpA 1984 Корпусные де- тали тракторов -
20 ОМ (Brescia) Jobs 1984 Детали двига-
10 120
21 Same Trattori SpA (Trewgho) Oheetii 1985 Детали дизель- ных двигателей -
10—20
22 Lambonhm Berardi SpA 1986 Детали двига- -
23 TexidCo (Tunne) Сельхоз- техника TexidCo 1990 Штамповка шатунов дви га- 6 150x50
8—16 тыс
075—1.23
24 TexidCo (Turine) TexidCo 1990 Штамповка фланцев, роли- ков, звеньев 14 250x50
10—60 тыс
0,5—10
25 TexidCo (Turine) TexidCo 1998 Штамповка звеньев цепей, лезвий коси- лок. фланцев 16 250х50х хЮО
8—16 тыс
До 40
26 Texid Co (Tonne) TexidCo 1998 Штамповка фланцев, ко- ленчатых валов 14 1 500x250» х50
10—60 тыс
До 100
27 TexidCo (Turne) TexidCo 2004 Плоские штам- пованные детали 1 500х500х х|0
10—60 тыс
До 100
Приложение • 293
ПриЛилсеьие
10 II 12 13 14 15
1 14 19 АТСС индуктивные тележки ЗКИМ, центральная ЭВМ, CAD/CAM
- 3 Накопитель палет роликовый конвейер паяет, автоматике ские перекладчики
3 2 АТСС индуктивные тележки КИМ, мо- ечная машина, цен- тральная ЭВМ
4 6 Накопитель палет роликовый конвейер моечная машина КИМ два ПР, цент- ральная ЭВМ ГПС работает в три смены пять дней в неделю Обслужи- вают два оператора. Производительность 100 тыс детаяей/гол
4 АТСС, индуктивные тележки КИМ, два робота, централь- ная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 1 млн фунтов стерлингов
- Конвейер, нагре- вательная печь, два штамповочных прес- са, роботы централь- ная ЭВМ ГАЛ работает в три смены (каждую смену обслуживает один оператор)
Конвейер, нагре- вательная печь, три штамповочных прес- са, роботы централь- ная ЭВМ ГАЛ работает ь три смены (каждую смену обслуживает один оператор)
Нагревательная печь, четыре штамповоч- ных пресса, обрезной пресс, печь для отжи- га, роботы централь- ная ЭВМ ГАЛ работает в три смены (каждую смену обслуживает один оператор)
- - - « Нагревательная печь, три штамповочных пресса, обрезной пресс, печь для отжи- га, роботы централь- ная ЭВМ ГАП работает в три смены (каждую смену обслуживает один оператор)
4 Нагревательная печь, три штамповочных пресса, роботы, цент- -.-..пяЭВМ ГАЛ работает в три смены (каждую смену обслуживает один <-4W>)
294 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
23 Sd.70 Текстильное машино- строение Berardi SpA 1984 Детали тек- стильных станков 500x500
10—60
29 Электро- техническая и электрон- ная промыш- ленность Mondelli 1983 1988 Детали ком- пьютерной техники и СПУ
30 31 IBM ГАЛ горячей штамповки TexidCo (Turine) 2010 Штамповка фланцев, ко- ленчатых валов 14 1 500x1-е До 40
10—60 тыс
TexidCo (Turine) 2010 Плоские штам- пованные детали 16 1 500*500* хЮ
8—60 тыс
До 100
США
Rockwell Inter- national (Newark) Автомобиле- строение Kearney & 1970 Картеры мостов До 45 До 350
2 North American Roe well Kearney & Trecker 1973 Корпуса диф- ференциалов для грузовиков 33
10-50
3 General Motors (Chntvkt Dtroit) Comau SpA (Италия! 1982 Чашки диф- ференциалов, труб, головок цилиндров, выпускные коллекторы 64 600
10-50 До 100
* Mock Truck (Ha&erstoun) Kearney & Trecker 1983 Картеры коро- бок передач До 50
5—25
Приложение • 295
Приди гжеиие
10 II 12 13 14 15
4 2 6 Роликовый конвейер, КИР, моечная маши- на, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 1 5 млн фунтов стерлингов
6 Накопитель палет тележка, КИМ. мо- ечная машина, робот ASEA IRb-60 цен- тральная ЭВМ ГПС ширя- тапно с 1983 г
Нагревательная печь, два штамповочных пресса обрезной пресс, печь для отжи- га, роботы, централь- ная ЭВМ ГАЛ работает в три смены (каждую смену обе суживает один оператор)
Нагревательная печь, четыре штамповоч- ных пресса, обрезной пресс, печь для отжи- га, роботы, централь- ная ЭВМ ГАЛ работает в три смены (каждую смену обе суживает один оператор)
9 При цепные тележ- ки с робокарами, станция загрузки- разгрузки, КИМ моечная машина. ЭВМ ГПС работает в три смены Выпуск 30 тыс шт./год -
• Прицепные тележ- ки с робокарами, станция загрузки- разгрузки, КИМ, моечная машина. ЭВМ ГПС работает в три смены -
» Роликовый конвей- ере накопителями палет, КИР моечная машина, станция загрузки-разгрузки автоматические пере- кладчики централь- ная ЭВМ, CAD/CAM -
1 5 9 Прицепные тележ- ки с робокарами, станция загрузки- разгрузки, КИМ. моечная машина, ЭВМ. CAD/CAM ГПС работает в три смены Стоимость 8 млн дол -
296 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
5 Diesel Allison Divttioi o/GMs Truck and Bus Group (Derrmtl Автомобиле- строение Diesel Allison Dninon 19S6 Корпуса ко- робим передач и другие детали 44 ЮОхЮОх х500
10—50
До 50
6 Buick Gear and Erl Сотой SpA 1985 Корпуса диф- ференциалов f -
6-12
7 Caterpillar (Deicatur) MAZAK 1984 Балки заднего моста грузо- виков -
25-50
8 Caterpillar (Peoria) MAZAK 1984 Чашки диф- ференциалов грузовиков -
50-100
si GM Buick Cadillac, Oldsmobile Grand (Michigan) Ingersoll Engineers 1985 Узлы сварочных машин и при- способлений 24
10-40 120
10 Sundstrand Aviation Omniline (Rockford ll) Авиационная промышлен- While Sundstrand 1965 Корпуса. крышки, флан- 44 Одо 400
10-70 До 200
11 Avco-Licoming (William-sport) Kearney & 1975 1981 Узлы и летали двигателя, кор- пусные детали 800x1 200
10-18 До 300
12 Avco-Licoming (Stratford) Kearney & Trecker 1976 1982 Корпусные детали авиаци- онных двига 10 6—12 400x200» к 1600
До 200
Приложение • 297
ПриАнжеьие
s 10 II 12 13 14 15
8 1(1 АТСС две индуктив- ных тележки, автома- тическпе перекладчи- ки палет, загрузочно- разгрузочная стан- ция, КИМ, моечная машина, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 3,2 млн лол -
3 2 Роликовый конвейер, КИР, моечная маши- на, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены -
1 5 * 10 Роликовый конвейер, КИР, моечная маши- на, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены -
1 3 10 АТСС индуктивные тележки роботы, моечная машина, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены -
7 • 8 АТСС индуктивные тележки роботы для подачи инстру- мента к станкам, КИР, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 9 млн дол -
8 14 Роликовый конвейер, накопители палет, КИР, моечные ма- шины, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Обработка 36 тыс шт./год ГПС заменила 100 станков Стоимость ГПС 6 млн дол ГПС
14 4 18 АТСС индуктивные тележки станции загрузки-разгрузки, КИМ, два робота, две ЭВМ ГПС работает в три смены, заменила 80 станков Выпуск 24 тыс шт./год Стоимость— 14 млн фунтов стерлингов IIU 1 .'X
II 10 Станции загрузки- разгрузки, накопи- тели палет робокары с тележками КИМ, моечная машина центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Выпуск 11— 18 тыс деталей/год
29В • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
13 Hughes Aircraft Е! Segundo Авиационная промышлен- Kearney & Trecker 1981 Элементы оптических и лазерных
6—8
14 1 ought Aerospace Corporation (Dallas) Cincinnati Milacron 1984 Детали фюзе- 600 1 000> *1 000* *1000
6-12
15 Commercial. Airplane Aerospace (Auburn. K'ashington) Shin Nippon KukiKo 1985 Детали само- 150 760*760* *760
6-8
16 Sundsirend Corporation (Ames, Iowa) Kearney & 1985 Детали ги- дравли'кских трансмиссий 14
160 До 20
17 Sundstrand Avtatiun (Bockfunl Illinois! Tuyoda 1985 Детали само- -
18 GE Aircraf t Engine Business Croup Gliding 1986 Валы втулки 40 0400
6—240 До 160
Приложение • 299
10 II 12 13 14 15
II • 12 Станции загрузки- разгрузки тележки с тяговым цепным приводом, КИМ центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в две смены Выпуск 4 500—7 500 деталей/ -
8 10 Накопители палет заготовок и инстру- мента, индуктивные тележки КИМ фирмы DEA, моечная машина, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены (в но'шую смену—без операто- ра) Стоимость ГПС Юмяндоя Время сниже- вЗ Ш!'.-
• 6 АТСС. две индуктив- ные тележки, КИМ, автоматические пере- кладчики централь- ная ЭВМ. CAD/CAM ГПС работает в три смены (в истую смену—без операто- ра) Стоимость ГПС 8 млн дол НИ.
2МС 10 АТСС индуктивные тележки КИМ, моечная машина центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены (в но'шую смену — без операто- ра) Стоимость ГПС 8—10 млн дол -
АТСС индуктивные тележки автомати- ческие перекладчики паяет, станция сня- тия заусенцев, КИМ. моечная машина центральная ЭВМ ГПС работает в три смены пять дней в неделю Обслужи- вают два оператора Производительность 100 тыс детая ей /гол -
20 токарных МС 4 24 АТСС индуктивные тележки роботы дяя загрузки станков шлифовальные стан- ки, КИМ, мое'тная машина, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 16 млн ДОЛ -
300 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4
- i? э л 1 fl Авиационная промышлен- Lodged Shtpky
20 Lockhixd Jor^rta White Sandstrand
21 ThaigUls Aircraft Co Torrance Milacron
22 Pratt and Whitney Aircraft /Colambiisl Ingersoll Milling Machine Co
23 Pratt and Whitney Aircraft IColambitsI In^rsoB Milling Machine Co
5 6 7 8
1986 Диски турбин двигателей самолетов
6—24
1986 Детали само- 140 -
1—15
1986 Детали само- 15 I 000> х!000> х1000
6-3
1988 Детали двига- телей из жаро- прочных спла- вов. включая порошковые (диски лопат- ки. компрессо- ры авиадвига-
1985 Диски турбин 10 0 305-860
30 22.7-160
Приложение • 301
ПриЛижение
9 | 10 II 12 13 14 15
4 токарных М < АТСС для деталей и инструментов, ин- дуктивные телехки, монорельсовый робот для загрузки станков, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в две смены (третья сме- на — без оператора) Время обработки деталей 30—60 мин Стои- мость ГПС 4 млн дол -
1 6 АТСС три индуктив- ные тележки- КИМ. роботы, обслужи- вающие станки, вен- тральная ЭВМ Стоимость ГПС 12 млн дол -
Накопители палет, три индуктивные тележки КИМ, моечная машина централизованный отвод стружки и по- да'та СОЖ, автомати- ческие перекяад'тики. центральная ЭВМ ГПС работает в три смены (в ночную смену—без операто- ра) Стоимость ГПС 20 млн дол т
4 46 1 52 Завод-автомат АТСС, транспортный кон- вейер, подвесная монорельсовая система Подача деталей к станкам — конвейером, загрузка станков 50 роботами грузоподъемностью до 270 кг Две КИМ моечная машина центральная ЭВМ CAD/CAM Завод работает в три смены Выпуск 7 000 изделий/гзд -
3 вертикальных токарных МС Цех-автомат из двух ГПС. накопители палет, станции загрузки-разгрузки индуктивные тележ- ки роликовый кон- вейер, связанный с заводским транс- портом, автоматиче- ская подача инстру- ментов на палетах, центральная ЭВМ, CAD/CAM ГПС работает в три смены Выпуск 7 000 изпелий/год
302 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 £ 7 8
24 I outfit Аего^юсе (Dalias) Авиационная промышлен- Cincinnati Milacron 1988 Детали само- 15 180x60x24
6 24
25 Ingersoll Rand, Omni line (Roanoke) White Sunastrana 1969 Детали и узлы гидравлики 130 До 600х х600х400
12-36
600
26 MAZAKCorp (USA Florence) MAZAK Yamasaki (Japan) 1983 Детали станков 180 100x100* х500
6-36
400
27 Kearney & Treckir Kearney & 1984 Детали станков 15 ЮООх хЮООх хЮОО
200
28 Lucas Machine DIV Litton inds (Cleveland) Machine DIV Lilian 1984 Диски станков 10 0 305-860
30 22.7-160
29 Cincinnati Milacron Piasncs DIV Afton (Ohio) Cincinnati Milacron 1985 Детали стан- ков, штампы для прессоЕг- ния пластмасс От71 до 3 500 ти- поразмеров 1-24 800х800х х800
Приложение • 303
ПриЛижение
10 II 12 13 14 15
4 • АТСС три индуктив- ные тележки, КИ М моечная машина, роботы, сбслужи- вающие станки цен- тральная ЭВМ CAD/ САМ ГПС работает в три смены (в ночную смену—без операто- ра) Стоимость ГПС 20 млн дол НИ'.- 'ИХ
1 • Роликовый конвейер, накопители палет, КИМ, моечная ма- шина. автоматиче- ские перекладчики паяет, центральная ЭВМ Годовой выпуск 30 тыс деталей ГПС работает в три смены (в ночную смену — без оператора) Стои- мость ГПС 12 млн ГПС 18 траты жены на 70%
- 13 1 10 Накопители палет, три индуктивных тележки КИМ,мо- ечная машина, на копитель инструмен- и робот для их смены, автоматические пере- кладчики централь- ная ЭВМ, CAD/CAM Работа в три смены (без оператора) Стоимость ГПС 20 млн доз
8 10 ГПС построе- на по схеме склад—станок Имеется склад палет, заготовок штабелер, рельсовые тележки роботы- перекладчики, ЭВМ, CAD/CAM Работа в три смены Стоимость ГПС 15 млн доз -
• Накопитель инстру- мента, две индуктив- ные тележки, КИМ центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 6 млн дол -
* Накопители палет, накопитель инстру- мента, КИМ. три индуктивные тележ- ки, автоматические перекладчики палет, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 6 млн дол -
304 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
30 Ingersoll Eritineers (Rockford, Illinois) Станкострое- Ingersoll Engineers 1986 Детали станков 82 2—16 До бООх х600х400
600
31 Ingersoll Miiiutg Machine Co (Rockford) Ingersoll Milling Machine Co 1986 Детали станков 18 Др 1 ОООх хЮООх хЮОО
2—36
До 1 500
32 Lucas Machine Dll WERNER Kolb 1986 Детали станков 15 До 500х х500х500
2-20
600
33 White Sundstrand Machine Tool (Illinois) While Sandstrand Machine Tool 1988 Детали станков 150 От 150х X150x150 до 1 200х х| 200х х| 200
2-200
До 1 000
34 CMF Robots (Rochester Hills) Роботострое- CMF Robots. Inters oil Engineers: Le Bland Makino 1993 Детали и узлы роботов 400 0 305-860 22.7—160 добООх >600x400
6-120
600
35 Attis Charmers (Mitwankee} Зракторо- сгроение Kearney & 1971 Литые корпута, крышки, детали трансмиссий 8 20Ux200x х200
4-24
Приложение • 305
ПриАнжеьие
s 10 II 12 13 14 15
12 4 16 Цех-автомат АТСС три КИМ. мо- ечная машина, пять индуктивных теле- жек, автоматические перекладчики палет центральная ЭВМ CAD/CAM Обслуживающий персонал сокращен в 4 раза ГПС ра- ботает в три смены (в ночную смену — без оператора) Стои- мость ГПС 20 млн -
12 13 Накопители палет, три индуктивных тележки КИМ, моечная машина, автоматические пере- кладчики централь- ная ЭВМ. CAD/CAM Работа в три смены Стоимость ГПС 20 млн дол -
Накопитель заго- товок, стеллажный накопитель инстру- мента, индуктивные тележки Работа в три смены -
II * 16 АТСС, индуктивные тетежки моечная машина, станция контроля и измере- ний, центральная ЭВМ CAD/CAM Работа в три смены без операторов Стоимость ГПС 20 млн дол -
4токар- ных МС IS < 28 Завод-автомат АТСС станция под- готовки инструмен- тов с портальным ПР, портальные ПР для загрузки стан- ков, индуктивные тележки КИМ, моечная станция, ПР для снятия заусенцев, централизованная система СОЖ и от- вода стружки, цен- тральная ЭВМ. CAD/ САМ Выпуск завода 60—80 роботов в месяц ГПС работает в три смены Стоимость 26 млн -
1(1 При цепные букси- ровочные тележки с палетами, пере- кладчики палет, цен- тральная ЭВМ ГПС работает в три смены Обработка 13—15 тыс шт/год каждого наименова- ния Стоимость ГПС 6 млн дол -
306 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
36 CarerpiBar. Omni line 3 (East Peoria II) Тракторе- White Sundstrand 1974 Корпусные де- тали. крышки, детали транс- миссий ( 400х600х х400
2—36 250
37 CarerpiBar (East Peoria Ih Kearney & Trecker 1976 Детали моста трактора 8 а -2000
1000 До 2 ООП
38 JI Case Racine In&rsoB Milling Machine Co 1978 Корпуса коро- бок передач
20—400
39 John Deere and Co (DubuQie) Bendis 1979 Коробки пере- 12 1000> -1 200х хбОО
12-360
До 4 000
40 John Deere and Co Diedeslieim 1981 Детали передач и приводов
41 John Deere Waterloo Tractor Works Kea ney & 1984 Детали транс- миссий и дру- гие детали тракторов 12 -
6-120
42 Interualionat Harvester Omni UneS (Louisville KY) White Sundstrand 1980 Корпуса узла сцепления 20 600
14-24
43 Caterpillar (East Peoria II) Ex-Cell-0 1980 Детали трак- торов -
12—36
44 CarerpiBar (East Peoria II) Babeock& Wilcox 1980 Тоже -
18-130
Приложение • 307
Приди 1жение
10 II 12 13 14 15
2 * 14 Накопители палет, станция контроля рельсовые тележки, станции загрузки- разгрузки. централь- ная ЭВМ Выпуск 13 тыс шт деталей/год ГПС работает в три сме- ны Стоимость ГПС 6 млндол -
> • 3 Роликовый конвейер, станции загрузки- разгрузки. централь- ная ЭВМ Выпуск 8 000 дета- лей/год Работа в три смены Произ- вырос-
2 4 6 Роликовый конвейер, накопитель загото- вок. центральная ЭВМ - -
Станки имеют 88 многошпин- дельных сменных головок Роликовый конвейер Работа в три смены Стоимость ГПС 2,5 млн дол -
2 Конвейер- накопитель загото- вок, конвейер нако- пители инструмента, роботы-загрузчики Работа в три смены Стоимость ГПС 2.5 млн дол -
20 8+2 30 АТСС. тележки стяговым цепным приводом, приста- вочные накопители палет, КИМ, моечная машина, восемь многошпиндельных автоматов, станции загрузки-разгрузки, централизованная система СОЖ и от- вода стружки, цен- тральная ЭВМ, CAD/ САМ Головой выпуск 40—бОдеталей ГПС работает в зри смены (занято три оператора в смену) Стоимость 20 млн доз -
- 8 9 Две рельсовые буксировочные тележки с палетами, перекладчики палет. КИМ, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 10 млн дол -
- - Я 4 Транспортер на воз- душной подушке - -
34 34 Роликовый конвейер, станции загрузки- разгрузки, централь- ная ЭВМ - -
ЗОВ • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 J 4 5 £ 7 8
45 General Dynamics Тракторо- строение While Sundstrand 1980 Детали трак- торов 14 -
20-400
46 Caterpitlar (Aurora) Giddings & 1980 Детали двигате- лей тракторов Б 4 П00 мм
12—36
47 Caterpillar Omni (East Peoria If) White Sundstrand 1981 Корпуса и крышки узла трансмиссии -
8—36
4Я General Dynamics Cincinnati Milacron 1982 Детали трак- торов 18 -
12—120
49 CoterptOar Cincinnati Milacron 1986 Рукоятки экс- каваторов -
50 Xerox Webster NY (Louisville KY) копироваль- ная техника Webster 1978 Валы копиро- вальных машин ~ 14—500 ' 600
51 Harm Graphics Graphics 1992 Цилиндры
700
Приложение • 309
ПриЛимсение
10 II 12 13 14 15
- 2 14 1« Роликовый конвейер, накопитель загото- вок, центральная ЭВМ - -
* 6 Роликовые тележки, склад заготовок и ин- струмента, централь- ная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 13 млн лол -
- S 4 12 Накопитель за- готовок. станции загрузки-разгрузки, рельсовые тележки с паллетами, станция контроля, централь- ная ЭВМ. CAD/CAM Работа в три смены Стоимость ГПС 15 млн лол Козф- циент вания увели- чился в2 Чис- опера- торов тилась с 13 до 7
- 12 12 Роликовые тележки, склад заготовок и ин- струмента, централь- ная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 10 млн лол Цех из трех ГПС
2 2 4 Промышленные ро- боты и индуктивные тележки центральная ЭВМ CAD/CAM -
» < • Роботы установка пайки, станция кон- троля, роликовый конвейер накопите- ли палет у стан ков. ЭВМ ГПС работает в три смены Выпуск 128 тыс шт /год мость ГПС-
9 Тележки, ЭВМ -
310 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 6 7 8
52 Caterpillar Tractor Со Транспортное машино- строение Oerlikon Weather 1979 Тормозные 21536
18-130 27,5
53 General Electric Erie Works Giddings & 1986 Корпуса двига- телей и коробок передач для ло- комотивов _ 10 20—40 1 500 ~ 1 200
54 Caterpillar (Derenpon) Подъемно- транспортное машино- строение Cincinnati Milacron 1985 Рамы погруз ЧИКОВ -
12-36
55 ASEA (USA) Kearney & Trekker 1979 Корпуса си- стемы передач в судовых дви- гателях -
8-36
56 Mercury Marine Kearney & Trekker 1984 Подшипники лодочных мо- торов в -
1000-2000
57 Boeing Aerospace Co (Kent) Аэрокосми- ческая про- мышленность While Sundstrand 1981 Детали и эле- менты лета- тельных аппа- ратов 15 -
4-12
53 General Electric Aatraft Ennne Business Group (Wilmington) Завод-автомат Genera! Electric Aircraft Engine Business Group 1982 1988 Детали типа тел вращения для двигателей летательных аппаратов -
59 Lockheed Marietta (Louisville KY) Ракетострое- Giddings & 1982 1983 Элементы тур- -
14
60 Gould Pumps Inc Ъ'-еса Fates -
12-16
Приложение *311
ПриЛижение
10 II 12 13 14 15
2 1 фре- зерный Роликовый конвейер -
« 9 Рельсовые те лежки, робот, накопитель паяет, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены, заменила 29 станков Выпуск 9 тыс шт /год Об- служивающий персо- нал — два человека. Стоимость 16 млн Произ- повы- силась в 2,5
2 Роликовые тележки, склад заготовок и ин- струмента, централь- ная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 5 млн дол -
5 I АТСС, тележки с тя- говым цепным при- водом, центральная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 8 млн дол -
9 2 II АТСС, тележки с тя- говым цепным при- водом, центральная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 10 млн дол -
3 Роликовый конвейер, накопитель палет, центральная ЭВМ Работа вдве смены Повышение произво- дительности на 65% Стоимость ГПС 5 млн дол иалю- 1
103 МС 102 145 350 АТСС заготовок и инструментов Промышленные роботы для загрузки станков и индук- тивные тележки, центры контроля, центральная ЭВМ, CAD/CAM свыше 50 микро-ЭВМ (каж- дая для двух станков) Завод работает в три смены Стоимость 870 млн дол
48 5 53 Роботы,станция контроля роликовый конвейер, накопите- ли палет у станков, 12 микро-ЭВМ (на 4 станка каждая) цен- тральная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 15 млн дол
2токар- - ыхМС 2 2 6 Тележки, ЭВМ ГПС работает в три смены
312 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 6 7 8
61 Harris Corp Kennedale 1986 Валики и ни линдры для пе- чатных машин 700 050 L = 45-300
25—100
62 Cummins Envne Kearney & Treeker 1984 Элементы тормозных устройств 10 -
20-40
63 Jorge awn Manufacturing Kearney & Treeker 1984 Коллекторы и опоры валов 150 -
12-36
64 Borg H'arirer (York. Pe insyhvnia) построение Comau SPA 1985 Детали ком- прессоров, коленчатые валы, головки корпуса 85 90— 1 300
500
65 Vickers (Omaha) La Salle Machine ToolDiV of ACME Cleveland 1985 Блоки ци- линдров ги- дравлических поршневых насосов, блоки цилиндров 27 -
16-80
66 Onan Corp (Minneapolis) Электро- техническая промышлен- Kearney & Treeker 1984 Корпуса гене- раторов 12 -
20-1Ы)
67 Trumpf 1985 Детали генера- торов, электро- двигателей, переключа- 140 -
1 000
68 US Army Waterville Arsenal (Albany. HY\ Военно- промыш- ленный ком- White Consolidates Industries (WCIi 1985 Детали затво- ров орудий 10 1500
20-40 1200
Приложение • 313
ПриАнжение
10 II 12 13 14 15
2 4 Роликовый конвейер с палетами, роботы, склад заготовок, накопители палет, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Годовой вы- пуск 6 5000 (валики) и 5 000(цилиндры) Обслуживают два человека в смену
2 £ робот, накопитель палет, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены
3 Роликовые тележки, склад заготовок и ин- струмента, централь- ная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 5 млн ДОЛ
1 верти- кальный МС 4 АТСС.участок измерений, про- мышленные роботы у станков, моечный робот, индуктивные тележки центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены Производительность 160 деталей/сут Вы- пуск 3 8500 деталей/ год Стоимость ГПС 9,6 млн дол
3 • II Конвейер, 11 роботов ASEA КИМ,моечная машина, станция контроля, централь- ная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в две смены по 10 ч в сме- ну, Четырехчасовая профилактика в сут- ки Производитель- ность 135 детаз ей/ч Стоимость ГПС 18 млн дол
- 1 1 2 Тележки. ЭВМ -
« АТСС, два лазерных пресса ГКитагк С с роботом и сменой инструмента, ин- дуктивные тележки, ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 2,5 млн дол
2 8 12 Две КИ М, две ин- дуктивные тележки, робот, накопитель па- лет моечная станция, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Стоимость ГПС 15,3 млн дол Про- дитель- повыси- в1,5— к coal, зования обору- в 4 раза
314 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 6 7 8
69 ЕМС Curpuration (Aiken, Corobno} Военно- Cincinnati Milacron 1985 Детали броне- танковой тех- ники и пуско- вых установок 20 12—18 -
70 Remington Arms Co ленный ком- Cincinnati Milaeron 19S6 Детали затво- ров орудий 4 -
ФРАНЦИЯ
• Renault ('chicles Industry (Boutheon) Автомобиле- Renauh Machines
2 Peugeot (St Louis Haul- Machines
1 Citroen Industry Citroen Industry Automatic Industry
4 ASEA Unelected (Orleans} Kearney & Trecker
5 6 Ford (Bordeaux} Sleinel
1981 Корпуса коро- бок передач 32 1—12
1982 Корпусные детали 12 500
20-80 100
1983 Корпуса коро- бок передач, головки блока цилиндров, корпуса диффе- ренциалов 50 500
30-80 1000
1983 Корпусные детали 12 5—25 До 50
1983 Корпусные детали 16 14-28 -
1984 Валы 13 140 -
Приложение • 315
ПриАнжеьие
10 II 12 13 14 15
I Три индуктивные тележки КИМ склад заготовок и инстру- мента центральная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 2 млн дол
- 10 II КИМ, две индуктив- ные тележки, склад заготовок и инстру- мента, центральная ЭВМ Автоматическая работа в три смены Четырехчасовая про- филактика в неделю Стоимость ГПС 6,5 млн дол
• Индуктивные тележ- ки накопитель палет, станция загрузки- разгрузки, КИМ моечная машина ЭВМ ГПС работает в три смены Обслужива- ют пять операторов в смену. Выпуск 30 тыс шт./год Стоимость 4,5 млн
2 2 « Склад палет, склад- накопитель инстру- ментов, индуктивные тележки КИМ,мо- ечная машина, ЭВМ ГПС работает в три смены Обслуживают девять операторов в смену. Стоимость 2 млн евро -
Накопитель палет инструментальный склад, КИМ, моечная ные тележки, робот, две ЭВМ ГПС работает в три смены Две смены сбссужцвают по де- вять операторов, третью смену — один оператор Стоимость 4,6 млн евро ГПС станка
• 6 Накопитель палет тележка, станция загрузки-разгрузки КИМ, моечная ма- шина. ЭВМ, CAD' САМ ГПС работает в три (одна смена — без персонала) -
* 6 АТСС заготовок и инструментов Промышленные ро- боты и КИМ Стан- ция автоматической сборки Завод работает в три
5 Промышленные роботы для обслужи- вания станков, ин- дуктивные тележки, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены (одна смена — без обе суживающего персонала) Окупае- мость капитальных затрат 6 лет
31fi • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
7 CaterpiBar (Grenoble} Тракторо- строение Mondelli 1984 Корпусные детали 12 -
12—16
Я Massey Ferguson (Beauvais} Reuwti Aulomo-tion 1942 Корпусные де- тали привода 12 800 мм1, L ~ 45-300
25—50
9 SHECMA Авиационная промышлен- Re until Automation 1994 Диски турбин двигателя -
12-40
10 11 SHIAS SHIAS Sodelegue- TAY Sodetegue- TAY 1982 1984 Детали само- Детали ракет 25 —
12—36
35
12—36
12 SHIAS Sodetegue- TAY 1984 Детали верто- 15 -
12-36
13 Messier Hispano Bugatti (Molsheim} Renault Machines 1983 Детали само- 40 -
20-40
14 Alslhom Atlanlique (Saini Manti’) Судостроение Mondelli 1981 Детали дизель- ных двигателей 21 -
12-36
15 Alslhom Atlamtque Сотой 1985 Лопатки паро- вых турбин 00 2. - 1 000
12-36
16 EmaultSomua Станкострое- Mondelli 1982 Детали токар- ных станков 40 -
12-36
17 Leroy Somer (Angouleme} Электро- техническая промышлен- 1981 Роторыэлек тродви гаге лей 2600 L - 200— 1000
5-100
Приложение • 317
ПриЛилсение
5 10 II 12 13 14 15
5 инструментальные магазины ЭВМ ГПС работает в три смены, производи- тельность 4 детали/ч
ч Я 17 Два роликовых конвейера с пале- тами, две станции загрузки-разгрузки, роботы, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Среднее вре- мя обработки детали 12.5 мин
10 14 Автоматизированные ГПС работает в две смены Производи-
тележки, роботы, инструментальные магазины ЭВМ мес Средний цикл обработки 2 > Стои- мость ГПС 5,2 млн фунтов стерлингов
Я 2 10 Роликовые тележки, склад заготовок и ин- струмента, централь- ная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 40 млн фр франков
2 Я 2 12 АТСС индуктивные тележки, склад заго- товок и инструмента ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 50 млн фр франков
IS 2 20 АТСС. роботы, ин- дуктивные тележки, центральная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 60 млн фр франков
2 10 Конвейер, роботы, склад-накопитель заготовок и инстру- мента, центральная ЭВМ Работа в три смены Стоимость ГПС 5 млн дол
2 1 4 Накопитель палет рельсовая тележка, моечная машина центральная ЭВМ Работа в три смены
Я 10 Накопитель палет, конвейер централь- ная ЭВМ Работа в три смены
2 Я 2 12 Рельсовые тележки, склад заготовок и ин- струмента централь- ная ЭВМ Работа в три смены
5 - 19 24 Роликовый конвей- ер промышленные роботы, КИМ, цен- тральная ЭВМ ГПС работает в две смены Производи- тельность 600 рото- ров за 15*>
31В • ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение • 319
Приди 1жеиие
10 II 12 13 14 15
Накопитель палет рельсовые тележки, моечная машина КИМ, автоматиче- ские перегружатели палет, центральная ЭВМ ГПС работает в три два оператора в сме- ну) Время обработки одной детали состав- ляет 19—71 мин
3 Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, робокар, ЭВМ ГПС работает в три смены
- Индуктивные тележ- ки накопитель палет, станция загрузки- разгрузки, КИМ моечная машина ЭВМ ГПС работает в три смены
г 2 Роликовый конвейер, накопитель палет, ЭВМ ГПС работает в две смены
4 Накопитель много- шпиндельных го- ловок, роликовый конвейер КИМ робот, ЭВМ ГПС работает в две смены Произ- водительность 30 корпусов редукторов в смену. Обслужива- ют 7 операторов в две смены
4 12 16 Накопитель загото- вок, кран-штабелер, 13 роботов станция загрузки-разгрузки КИМ моечная ма- шина. ЭВМ, CAD' САМ ГПС работает в две смены Численность персонала сократи- лась на 30% Стоимость ГПС 6 млн фунтов стер- лингов
АТСС заготовок и инструментов рельсовые тележки, промышленные ро- боты ЭВМ Завод работает в три смены -
5 - 2 II Промышленные роботы, индуктивные тележки, централь- ная ЭВМ ГПС работает в три смены
320 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4
7 Bosch Автомобиле- строение Steinel
8 ZF ZF
9 Opel Diedes-heim
10 Ford (Koln) Ford
11 Daimler— mann
12 Volkswppn- FFS 630-4 Werner Koib
13 Daimler— Huller-Hiile
14 (Esslingen) Моторострое- Burr
15 Kfockner Humboldt Dents Дизелестрое- Burkhart Weber
16 Robert Bosch, FFS 400-6 Werner Kolb
5 6 7 8
1983 Корпусные детали 8 -
12—Ifc
1983 Корпуса коро- бок передач 6 -
25-50
1984 Головки блоков цилиндров, картеры -
12—40
1990 Блоки зубчатых колес, валы
12—36
1985 Детали транс- миссии 15 -
12-36
1986 Корпуса ко- робок передач и дифферен- циалов До 500
12-36
1985 Выхлопные трубы 25 -
200
1983 Корпусные детали 250 700
10—100 80
1983 Блок цилин- дров, головки блоков цилин- дров, корпуса коробок ско- ростей 18 60 ~ До 1800 До 600
1983 Детали насосов и фрикционных муфтвдвита- 100 25 До 400
Приложение • 321
Приди 1жеиие
10 II 12 13 14 15
10 10 Накопитель палет роликовый конвейер, конвейер для струж- ки, перегружатели палет, ЭВМ ГПС работает в три -
три-четыре оператора всмену
6 Подвесной кон вейер, две станции загрузки-разгрузки, роботы, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены Среднее время обработки детали 25 мин -
3 2 18 13 2 15 Ленточный конвейер, роботы, ЭВМ Работа в три смены - -
23 АТСС. роботы, ин- дуктивные тележки КИМ, центральная ЭВМ Работа в три смены
2 1 2 АТСС, индуктивные тележки склад заго- товок и инструмента ЭВМ Работа в три смены -
- 12 - 12 Склад-накопитель палет, приставочные накопители палет; роботы, индуктивные тележки централь- ная ЭВМ Работа в три смены -
12 14 АТСС. индуктивные тележки склад заго- товок и инструмента ЭВМ Работа в три смены -
13 2 15 Роликовый конвей- ер КИМ, моечная машина, накопитель палет, ЭВМ ГПС работает в три смены -
• • Накопитель палет ГПС работает в две смены Цен- СОЖ
многошпиндельнык головок,рельсовые тележки моечная машина, центральная ЭВМ
8 Накопитель загото- вок, две рельсовые тележки две моечные машины централь- ная ЭВМ ГПС работает в три смены, обслуживают три-четыре оператора в смену Цен- сож
322 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
17 KHD FFS1500-2 Диэелестрое- Werner Kolb 1987 Детали пвигз- 1 500> >3 500
5—50
До 1 600
18 Heldelberger Druck-mashinen (HiestocA) Полиграфи- ческое маши- ностроение Burr. Heidel- mashinen 1984 Корпусные детали 50 До 1 200 До 100
30-150
IS Eberhard Bauer 9TC1 Электро- техническая промышлен- Werner Kolb 1981 Корпуса ко- робок передач электромоторов 500 До 630
5-200
20 Bosch. (Snettean} Sleinet 1985 Детали тормоз- ных устройств 150
12-36
21 BMW; FFS-S00-5 Wemer Kolb 1985 Корпуса ци- линдров элек- тромоторов 50 До 800
12-360
22 Heller (bhunugeu) Heller 1974 Корпусные детали 150 1000
12-24 800
23 TrumpJ Deckel. Trumpf 1981 Детали станков 72 До 400
20—500
24 (Mwichen) [HAG 1983 Корпусные детали 10 -
200
25 Deckel Deckel 1984 Станины, стойки 28 -
5-50
26 Deckel Deckel 1984 Детали станков 40 -
1-200
Приложение • 323
Накопители палет.
шпиндельных голо-
вок и инструмента,
рельсовая тележка
портальный робот
для подачи инстру-
мента, центральная
ЭВМ
Роликовый конвейер,
роботы.накопители
палет, роботы, ЭВМ
Накопитель палет,
конвейер моечная
машина, перекладчи-
ки палет, централь-
ная ЭВМ
Конвейер промыш-
ленный робот. КИМ,
центральная ЭВМ
Накопитель загото-
Работа в три смены
Работа в две смены
Работа вдве смены
Пен
траль-
СОЖ
Цен-
вок, две индуктивные
тележки КИМ,мо-
ечная машина
Автоматическал
смена инструмента.
Работа вдве смены
Рельсовые тележки.
кран-штабелер. ЭВМ
Рельсовые тележки
ЭВМ_____________
траль-
СОЖ
ГПС работает в две
смены
Роликовый конвейер,
перекладчики палет
центральная ЭВМ
Работа в три смены
(4 ч без оператора)
Накопители палет.
две индуктивные
тележки перекладчи-
ки палет, ЭВМ
Накопитель загото-
Работа в три смены
(4 ч без оператора)
вок, две индуктивные
тележки, роботы
ЭВМ_______________
Работа вдве смены
Обслуживают пять
операторов
324 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
27 Werner Kolb-. PFZI500 Станкострое Werner Kolb 1983 Станины, стой- ки. основания 50 1500x2000
5-50
28 Werner Kolb-, FFZ630-2 Wtntcr Kolb 1985 Элементы скла- дов. устройств смены палет, палеты, кор- пуса коробок передач 50—60 До 630
25-250
29 Trump! GmbH (Dnzinpetf Winter Kolb 1985 Детали прессой -
30 Вапеп/еШ Machinen- fabnktn, FFS 630-2 Winter Kolb 1985 Детали машин для литья пол давлением 12 До 800
1—50
31 Sehormamt Scitamonrt 1986 Корпусные 2 1000
12-24 До 1 600
32 Banen/eld Machinen- fabnktn, FFS 630-2 Winter Kolb 1984 Пластины со- пел для машин литья пол дав- лением 12 До 630
5-25
33 Karl Schmidt. FFS 630-2 Werner Kolb 1985 Кривошипы, поршни 10 До 630
200
34 Fritz Werner Indastneews- rusiunfftn GmbH Werner Kolb 1985 Корпуса, крышки и дру- гие детали ма- шин для литья и специальных станков 27 До 500
25-650
Приложение • 325
ПриАнжение
Работа вдве смены
Работа вдве смены
Работа вдве смены
Склад-накопитель
Работа вдве смены
Склад-накопитель
Работа в три смены
(4 ч без оператора)
ГПС работает в три
смены (I смена —
без оператора)
тележка, накопитель
инструментов, пор-
тальный робот
СОЖ
СОЖ
Накопитель за-
Работа в три смены
(4 ч без оператора)
Выпуск SO—4000
деталей/год
Цен-
трал ь-
В каждой I НС на-
копитель заготовок,
рельсовая тележка,
склад-накопитель
инструментов, пор-
тальный робот. ЭВМ
Три роботизиро-
ванных комплекса
для обработки
корпусных деталей,
крупных деталей
и листового металла
Склад индуктивные
тележки, роботы.
ЭВМ
тележка, накопитель
инструментов, пор-
тальный робот
Индуктивная тележ-
ка, кран-штабелер,
ЭВМ
Цен-
тележка, склад-
накопитель инстру-
ментов, портальный
робот
Два накопителя
заготовок, склад-
накопитель инстру-
ментов, портальный
робот, моечная
машина, центральная
ЭВМ
326 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 £ 8
35 Heyln^nsioedr, FFS 800-2 Станкострое- Werner Kolb 1985 Коробка пере- дач, шпиндель и другие детали станков 150 До 800
1—5
36 MAHO Schamonn 1987 Столы и стойки станков 30—40 До 1 400
6—20
37 Delmap Kearney Treeker; Delmag 1981 Детали станков 40 3000
1— ’0 До 250
37 MANAG; FFS 800-4 машино- строение ПётегКо/Ь 1986 Детали ком- г| рессоров 50 До 800
5—15
38 VFW. Fokker Авиастроение Heller 1979 Корпусные детали 200 1 200
24 До 20
39 MSB Droop, Rein; MBB 1979 Детали само- 200 4000
6-150 До 270
40 TCI-MR Werner Kolb 1982 Тоже 10 500* х! 200
20
41 Dormer DlAG 1982 Корпусные
42 Karl Zeiss (Obtrkochen) Точное при- боростроение и оптика S,e:nel 1983 Корпусные детали оптиче- ских приборов 40 До 250
10-800
43 Siemens; FFS500-3 Приборо- строение Werner Kolb 1987 Элементы систем управ- ления 200 До 500
1—100
Приложение • 327
Приди ixeuue
10 II 12 13 14 15
1 Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, ЭВМ Работа в три смены (4 ч без оператора) Выпуск 1 500—2 000 деталей/год -
6 Накопитель палет, рельсовая тележка, моечная машина, КИМ, плазмопресс, сварочный робот, ЭВМ Работа вдве смены подго- стру-
2 1 Роликовые тележки, кран-штабелер Работа вдве смены -
4 < Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, робокар, ЭВМ Работа вдве смены Выпуск 2 000—6 000 шт /год Цен- траль- СОЖ
- Е - Е Рельсовые тележки, роботы, ЭВМ - -
20 24 Склад инструментов, индуктивные тележ- ки, промышленные роботы, центральная ЭВМ Работа в три смены (4 ч без оператора) Стоимость ГПС 50 млн дол Цен- трал ь- СОЖ
- 1 - Приставной на- копитель палет, перекладчики палет кран-робот - -
- t - 6 Роликовый конвейер - -
л • Накопитель палет рельсовые тележки, конвейер для струж- ки КИМ, роботы, центральная ЭВМ Работа вдве смены Обслуживают два оператора в смену -
3 • Накопитель за- тележка, накопитель инструментов, робо- кар, роботы моечная машина, ЭВМ Работа вдве смены -
32В • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 J 4 5 6 7 8
44 FFS 800-6 Электронная и электро- техническая Werner Kolb 1986 Детали лазер- ных печата- ющих устройств 17 800
45 Siemens' FFS 800-6 промышлен- Werner Kolb 1988 Детали (кор- пусные и тела вращения) при- боров и систем управления 300 5—2000 До 400
46 Westphalia Separotoren Общее маши- ностроение От DEC- Schmdler- Drfintm 1988 Корпусные детали насосов 40 5-20 До 1 000 800
47 ffauni-Werte Korber Co, FFS 630-2 Сельско- хозяйствен- ное машино- строение Werner Kolb 1985 Тара и упако- вочные устрой- ства для пере- р отки табака До 630
48 Kaser Fendr, FFS 630-4 Тракторо- строение Werner Kolb 1986 Корпуса коро- бок передач. муфты 20 6—15 До 630
49 Scyeidl Bachmann FFS 500-3 и машино- строение Werner Kolb 1986 Корпусные де- тали. крышки, подшипники 150 2-8 До 500
50 ZeUwe^er-Usler FFS 500-2 Текстильное машино- строение Weener Kolb 1987 Детали тек- стильных станков
51 Karl Mayer; FFS2 000 Weener Kolb 1985 Корпуса коро- бок передач 10-80 2000> хЗООО
52 Derfaipp-Werke- FFS 630-4 Werner Kolb 1985 Детали швей- ных машин 50 5—300 До 630
Приложение • 329
Приди 1жеиие
10 II 12 13 14 15
£ Накопитель загото- вок. индуктивные тележки склад- накопитель инстру- ментов. КИМ. моеч- ная машина ЭВМ Работа вдве смены -
• 1 Накопители загото- вок и инструментов моечная машина портальный робот Работа вдве смены -
2 Автоматизирован- ный склад заготовок со штабе сером две индуктивные тележ- ки КИМ.три ЭВМ Работа вдве смены Обслуживают два оператора. Время об- работки 60—90 мин -
2 1 • Накопитель загото- вок, КИМ, порталь- ный робот, ЭВМ - -
1 - Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, робокар. ЭВМ Выпуск 4 500 шг /год -
Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, робокар. ЭВМ Выпуск 2000— 6000 шт /год -
2 2 Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов, робокар. ЭВМ -
• Накопители сменных шпиндельных голо- вок и инструмента, рельсовая тележка, портальный робот подачи инструмента, ЭВМ -
» Накопитель за- готовок, рельсовая тележка, склад- накопитель инстру- ментов, портальный “'от, ЭВМ Работа вдве смены -
330 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 6 7 8
53 Jakob Muller, FFS 630-2 Текстильное машино- строение Werner Kolb 1985 Детали тек- стильных станков 12 До 630
10-80
ШВЕЦИЯ
• (Lmriesbere} Автомобиле- Heller 1976 Корпусные детали 700
60 До 150
2 <,Kopmg\ Heller 1975 Корпусные 700 floV)
30—30
3 (KoHsruel Fatae, 1986 Валы планетар- ного редуктора грузовика 12 060—280
15-М 0.5—25
• Saab- Ka/n« 1984 Боковые шасси грузовиков -
5 AB ffygg-och Trantfum екоюту 1985 Корпусные детали 5000x1000
1-12 6000
Приложение • 331
Приди мнение
10 II 12 13 14 15
Накопитель за- тележка, склад- накопитель инстру- ментов. робокар, ЭВМ -
2 Роликовый конвейер ГПС работает в три смены Произво- дительность 4 000 шт /год -
* 2 4 Роликовый конвейер, накопитель палет. ЭВМ ГПС работает в три смены Произво- дительность юооо шт /год -
Портальный робот накопительная трасса для сборки между операциями ГПС работает в две смены Производи- тельность 30 редукто- ров в смену ГПС и сбор-
Склад заготовок, кран, конвейер, станция загрузки- разгрузки, КИМ моечная машина. ЭВМ. CAD/CAM ГПС работает в три смены (четыре опе- ратора днем,два — ночью, 3 ч — без опе- раторов) Стоимость ГПС 20 млн швед- ских крон -
Кран,накопитель палет ЭВМ ГПС работает в три смены 10 ч — без операторов Производительность 1 000 шт /год Стоимость ГПС 6,5 млн шведских -
332 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 £ 7 8
6 1 oho Components AB (Skode) автоматизиро- ванный завод Автомобиле- строение Components AB, ACS; SMT Machine Company 1982 1985 Тяжелые колен- валы дизельных двигателей 20 1950
200
1982 Патрубки бен- зиновых двига- 8 -
20
1985 Маховики бензиновых двигателей -
20
1985 Коленвалы дизельных двигателей -
2 000
1984 Корпуса рас- пределитель- ных механиз- мов и кожуха дизельных двигателей 12 -
20
1984 Выхлопные коллекторы двигателей 12 30 -
Приложение • 333
10 II 12 13 14 15
12 12 12 ГПМ обслужи ваемых портальным роботом. склад за- готовок и инструмен- тов. приставочные накопители загото- вок. индуктивные тележки центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работаете две- три смены Производительность 30 тыс шт /год. Стоимость 80 млн шведских крон -
- Ч 12 Четыре ГПМ. обслу- живаемых роботом Роликовые кон- вейеры индуктивные тележки, моечная и сушильная маши- ны. мини-ЭВМ ГПС работает в две смены Обслуживают два оператора в каж- дую смену. П р о и з в од и т ел ь- ность 250 тыс шт / год Стоимость ГП< 30 млн шведских -
- 10 4 14 Девять ГП М на базе вертикально- токарных и много- шпиндельных сверлильно- расточных станков, обслуживаемых портальным роботом Склад заготовок, роликовые конвейе- ры. моечная машина, сборочный центр, два КИМ, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в две смены Обслуживают три оператора в каж- дую смену. Произво- дительность 200 тыс шт /год -
10 10 ГПС состоит из че- тырех РТК, обслу- живаемых 'гетырьмя рсяхлами Конвейер, три индуктивные тележки центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в две смены Обслуживают два оператора в каж- дую смену. Производительность 60 тыс шт./год Сто- имость ГПС 25 млн шведских крон -
Два робота, моечная машина. КИМ ин- дуктивные тележки, центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работаете две смены Стоимость ГПС 17 млн швед- ских крон -
4 4 Два автопогрузчика с вильчатым захватом Работа вдве смены Обслуживают два оператора в каждую -
334 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
7 Saab — Scania Автомобиле- строение Scania 1983 Соединитель- ные фланцы к шарнирным валам 6 0до 120
1 500 8,5
8 IWu. Mondelli 1987 1992 Головки блоков цилиндров двигателей 18 ~ 60 До 1 800 До 600
9 IbhoBM (Eskihiuna) Автомобиль- ное и транс- портное машино- строение SAJO 1983 Детали земле- ройных машин
10 ABBygg-och Transport- ekonomy Поцьемно- траиспортиое машино- строение АВ By^-vch Transport- ekonomy Yosydci 1983 Детали по- грузчиков и транспортных тележек 100
5—50
11 ASEA (Lu/Wca) Электро- техническая промышлен- Eeamey Treeker 1978 Детали высо- ковольтных прерывателей, силовых транс- форматоров коммутацион- ных устройств 45 До 1 000 До 100
30-150
12 ASEA Kearney Treeker 1985 Детали электро- техни'1еского оборудования 50 До 600
5—200
13 Atlas Copco SMT Marine Company 1983 Детали электро- технического оборудования 86 До 120 До 18 кг
1 500
14 FlugiAB; Автоматизи- рованный цех изтрехГПС- ГПС-1 ГПС 2 ГПС 3 SMT Marine Company 1987 1992 Насосы Корпуса на- Корпуса ста- торов Крыльчатки на- Три типа на- сосов, один из которых в 1 500 вари- -
Приложение • 335
Проди икение
ч 10 II 12 13 14 15
1 4 6 Ленточный конвейер. КИМ, моечная машина, четыре ро- бота, ЭВМ ГПС работает в три смены Произво- дительность 70 тыс шт /год -
10 7 17 Два накопителя заго- товок, две рельсовые тележки два КИМ, две моечные маши- ны. центральная ЭВМ ГПС работает в две смены Обслуживают семь операторов. Производительность 50 тыс шт./год
4 « Индуктивные те сеж- Стоимость ГПС 40 млн шведских -
3 Склад палет автопо- грузчик с вильчатым захватом -
* 6 Робокары с букси руемыми тележками, промы шлейные роботы, склад- накопитель палет. роботы. ЭВМ Работа вдве смены Стоимость ГПС 2,5 млн дол
4 Накопитель палет, две индуктивные тележки роботы, перекладчики палет, центральная ЭВМ Работа вдве смены -
3 • 4 II АТСС КИМ, моеч- ная машина 4 ро- бота, участки литья метан ообработх и. сборки центральная ЭВМ CAD/CAM -
• • 4 АТСС цеха, индук- тивные тележки, про- мыш ленные роботы, два КИМ централь- ная ЭВМ Цех работает в две смены Обслуживают 7 операторов. Произ- водительность 50 тыс шт /год Стоимость 6 4 млн шведских крон Стоимость? 5 млн шведских крон Стоимость 6 млн шведских крон -
336 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 6 7 8
15 Bofors (Katskoga) Военная про- мышленность Тпхкег 1978 Корпусные детали воору- жения 45 -
1—50
16 AB Bygg-oefi Trampoti- ekonomy (Vjotby) Станко- строение и подъемно- транспортное машино- строение АВ Byrguch Transport- екопоту 1983 Детали транспортно- складского оборудования 00 -
5-50
17 ESAB Станкострое- ние и общее машино- строение АВ Byrguch Transport- ekonoiny 1983 Детали свароч- ных автоматов с ЧПУ -
18 Seco Tools AB Инструмен- тальная про- мышленность Automation 19S3 Элементы ин- струментов 100 50—250 ~
IS ASEA Судостроение Trecker 1979 Корпуса су- довых транс- миссий
10-20
ЯПОНИЯ
Toyvda Machine Works. Lid. Tipros / Toyoda Machine Winia, Ltd 1972 Детали станков 500* *500*500
60 400
2 Hitachi Seiki Co Ltd; Mosier-102 (Narnshino) Hitachi Seiki Co Ltd 1972 Детали станков 80 1 500* *500*500
10
S0O
3 Hitachi Seiki Co Ltd- Master-501 Hitachi Seiki Co Ltd 1975 Детали станков 12 50*100* *500
50—100
До 100
Hitachi Seiki Co Ltd; Master-106 Hitachi Seiki Co Ltd 1979 Детали станков 120 500* *500*500
5—40
400
5 Mori Seiki (Hara) Mon Seiki 1978 Корпусные детали
Приложение • 337
Приди мнение
9 10 II 12 13 14 15
2 Индуктивные тележ- ки, магазин карусель- ного типа, робот Стоимость ГПС 0,9 млн дол -
20 23 Склад заготовок, склад паяет, кран- титэбесер, роботы, роликовый конвейер центральная ЭВМ CAD/CAM ГПС работает в три смены (одна смена — без обслуживающего персонала) -
- * * Накопитель загото- вок, индукционные тележки четыре робота, центральная ЭВМ Работа вдве смены Стоимость ГПС 5 млн шведские крон -
1 1 2 4 Робот КИМ, моеч- ная машина сбороч- ный участок Работа вдве смены
5 2 Робокар с букси- руемыми тележками, перекладчики палет Работа вдве смены Производительность 5 000 шт /год -
* Накопитель палет нал ЭВМ ГПС работает в три смены Произво- дительность 6 000 ШТ./ГОД -
2 « 12 Склад-накопитель заготовок, конвейер, пристаночные на- копители заготовок перекладчики. цен- тральная ЭВМ ГПС работает в три смены Время обработки 7—100 мин Обслу- живающий персона.1! девятьчеловек Общий трали- зован- ления сгруж-
Накопитель палет моечная машина, роботы, роликовый нал ЭВМ -
Склад-накопитель заготовок, цепной конвейер приста- ночные накопители палет, перекладчики, загрузочная станция, центральная ЭВМ Время обработки 20—120 мин Обслу- живающий персонал два человека -
7 Накопитель палет тележка, центральная ЭВМ Работа в три смены -
33В • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
6 Yamazaki Machinery Works Ltd- (dichi) цех-автомат Line I, Line 2 Станкострое- Yamazah Machinery Works Ltd 1981 Крупные корпусные детали станков основания, колонны, стой- ки, станины, а также детали коробок пере- дач шпиндель- ных узлов 23 ЗОООх «3000
5-Ю До 6 000
350 От 500x500 до 1 000х хЮОО
5—20
До 2 000
Toshiba Machine Co Lid (Nwnazu) Toshiba Machine Co Lid 1982 Детали станков и литьевых машин
£ Fanuc Ltd, завод-автомат FujiFN-2 Fanuc Ltd 1981 Роботы,элек- троэрозионные станки, мало- габаритные многоцелевые станки (МС) 450 До 1 700х хЮООх хЮОО
5-20
До 2 000
9 Murala Machinery Co Ltd MR-L (huijama) Murala Machinery Co Ltd 1981 1992 Детали станков и текстильных машин 300 наи- менований и 1 500 типо- размеров До 800х хЮООх х500
До 1 300
До1 ЗОО
IC Okuma Machinery Works Co Ltd; FMSMC-i (Oguchi) Okuma Machinery Works Co Lid 1982 1992 Станины, суп- порты станков, детали гидрав- 95 500х500х х500
5—20 150
6—200 До 1 000
Приложение • 339
10 II 12 13 14 15
- 10 - 10 Рельсовые тележ- ки, накопители паяет с заготов- ками, сменные инструментальные магазины -барабан ы, станция загрузки Кран-манипулятор для смены инстру- ментальных магази- нов. Общая система отвода стружки Центральная ЭВМ, CAD/CAM Работа в три смены (третья смена — без оператора) Обслуживающий персонал 12 человек (вместо 250 человек) Выпуск 14 тыс дета- лей /мес Стоимость двух ГПС 20 млн дол -
•
9 14 АТСС. 12 ГПМ. ин- дуктивные тедехки. КИМ центральная ЭВМ Работа в три сме- ны (третья смена без оператора) Число станков уменьшено в Зраза Стоимость ГПС 220 млн иен Чис- вбраз
- В состав завода входят цех-автомат механообработки, автоматизирован- ный сборочный цех. участки сварки и контроля дваав- томатизированных Выпускает шесть моделей роботов и по четыре модели станков Выпуск завода в месяц 300 роботов, 100 электро- эрозионных станков, 100 МС На заводе работают 100 чело- век Стоимость заво- да 36 млн дол -
и готовых деталей
16 4 20 АТСС, кран- штабелер, два робота, моечная машина КИМ конвейер, центральная ЭВМ, CAD/CAM Работа в три смены, сбссуживающий пер- сонал два-три чело- века в смену (третья смена — без операто- ра) Время обработки 40 мин увели- в4,5
36 127 28 191 12 цехов-автоматов, четыре АТСС. 120 роботов станция под готовки инстру- мента, склад У С П индуктивные тележ- ки световолоконная оптикадля передачи информации, цен- трализованная СОЖ. центральная ЭВМ CAD/CAM Завод работает в три смены (ночная сме- на — без оператора) -
340 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
11 Shinmenea Коцц/ Со Ltd; НК-1 Станкосзрое- Hitachi 1982 1990 Детали роботов, зажимные при- способления оснастка 80 500*500* *500
10—40
12 Okamoto Machinery Works Со Ltd; OKM-I Hitachi 1982 Приспособле- ния и оснастка 800*800* *800
13 Shin Nippon Koki Co Ltd; (Shmodoyama) Shin Nippon Koki Co Ltd 1982 Детали станков 250 -
5-50
14 Hitachi Seiko; MasterSiO* Hitachi 1982 Корпусные детали и тела вращения 250
5—50
15 Ь/ицаЮ Machine Tool Works Co Ltd Niigata Machine Tool Works 1983 Детали станков 70
5-150
16 Takisawa Machine Tool Co Ltd; Цех-автомат FMS Center (Okayama) Takisawa Machine Too! Co Ltd; Takenaka Komuten 1983 1995 Детали станков 40 моделей станков. 1 600 типо- размеров деталей 80 5-40 20 500*500* *1000
До 1500 500*500* *100
15-100
До 500
17 Mitsubishi Heavy hidiistnes 1983 1984 1992 Малогабарит- ные корпусные детали- валы и фланцы, станины и дру- гие крупные детали -
industries' цех-автомат из трех ГПС- ГПС I ГПС 2 ГПС 3
Приложение *341
Приди ixeuue
10 II 12 13 14 15
10 • 19 Накопитель па- лет, две рельсовые тележки КИМ,две моечных машины, центральная ЭВМ ГПС работает в три смены (ночная сме- на — без оператора) Обслуживает один оператор в смену. Время обработки 0,5—1ч Стоимость ГПС 150 млн иен -
Склад заготовок и де- тележка, конвейер, инструментальные станочные магазины на 300 инструментов Стоимость ГПС 100 млн иен -
3 > АТСС, рельсовые тележки КИМ цент- ральная ЭВМ Работа в три смены -
Накопитель палет робот-загрузчик то- карного станка, ин- дуктивная тележка, центральная ЭВМ Работа в три смены -
5 Два автоматизиро- ванных склада загото- вок и инструментов, две индуктивные тележки, КИМ робот, центральная ЭВМ Работа вдве смены -
15 22 Цех-автомат входит в общий комплекс модернизирован- ного завода АТСС станции загрузки, кран-манипулятор, склад инструментов, рельсовая тележка, роботы, два КИ М моечная машина, центральная ЭВМ CAD/CAM Цех работает в три смены Обслужи- вают три оператора в смену(ночная сме- на — без операторов) Повышение произво- дительности в 10 раз Стоимостьдвух ГПС 12 млн дол -
- 2 4 3 7 АТСС цеха, индук- тивные тележки, про- мышленные роботы, два КИ М централь- ная ЭВМ Цех работает в три смены Обслуживают 15 операторов (ноч- ная смена — без опе- раторов) Стоимость 1 5 млн фунтов стерлингов -
342 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 7 8
18 Mori Seiki' автоматизиро- ванный завод на 300 станков «go) Станкосзрое- Mon Seiki, Toy oil a Machinery Works Co Lid 1990 Корпусные детали стани- ны. суппорты и другие круп- ные элементы станков 145 -
1—50
19 Yamazaki (Minokomo) Завод-автомат »Sistem-2ie; цех-автомат механической обработки Yamazaki 1983 Детали станков 5—60 От 10 до 3 000
1—10
До 8 000
Line I Фланцы
Line 2 Детали шпин-
Line 3 Корпусные детали
Line 4 Салазки,стопы
Line 5 Станины. стойки
20 Makino Milting Machine Co- цех-автомат* FMSSmax (JtsxcO Makino Milling Machine Co 1983 Детали станков 550 3000x3000
1—10 До 6 000
Приложение • 343
ПриЛижение
10 II 12 13 14 15
Индуктивные тележки магазин карусельного типа, робот Две АТСС обслуживающие все цехи (механической обработки,сборки, покраски, обработки листа) 16 индуктив- ных тележек, про- мышленные роботы, централизованные системы СОЖ и уборки стружки, центральная ЭВМ CAD/CAM Стоимость ГПС 0,9 млн дол Завод работает в три сме- ны (ночная смена без операторов) Производительность 350 станков/мес Стоимость 40 млн
- Общая ЭВМ заво- да и цеховые ЭВМ Система CAD/CAM. применена свето- волоконная оптика для информационной связи Общезавод- ская АТСС н обще- цеховые АТСС На- копители заготовок, паяет, индуктивные и рельсовые тележки Работа в три смены На заводе работают 115 человек В цехе механообработки — трали- зован- СОЖ уборки СГРУ’Ж-
4 5 1 10 Роботы, тележки, на- копители заготовок 16 человек Выпуск 600 станков/мес
J - Г Роботы, тележки, на- копители заготовок Объем капиталовло- жений 50 млн дол
- 12 - 12 Перекладчики палет, тележки роботы
- 5 - 5 Перекладчики палет, тележки
1 2 3 6 Перекладчики палет, тележки
- 10 - 10 АТСС. накопитель инструментов, пять индуктивных тележек, моечная машина, накопители заготовок, палет Центральная ЭВМ, CAD/CAM Работа в три смены (третья смена — без оператора) Время обработки 47 мин Обслужи- вающий персонал два человека в смене Цен- трали- зован- сож уборки струж-
344 • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4 5 £ 7 8
21 Osaka Kiko (Inujama'l Станкострое- Osaka Kikv 1983 Детали станков 69 -
5
22 IkegaiCorp (Mizunofaxhfi ikegaiCorp 1984 Детали станков -
23 Takeda Iron Works Osaka Kiko 1984 Детали прессов 170 5 -
24 Hitachi Seik i; цех-автомат (Abiko) Hitachi Seiki 1984 Детали станков -
FMS 112 Станины, стойки 80 1500x2500
1—4 До 6 000
FMS113 Корпусные детали 130 500x500
10—40
FMS 114 Тела вращения 468 0 = 50- 300,
4—20 .1-300
40
Приложение • 345
Приди ixeuue
5 10 II 12 13 14 15
Индуктивная тележка обеспечивает связь по схеме склад — станок Работа в три смены (третья смена — без оператора) Число станков уменьшилось с 13 до 3, персона- ла — с шести до двух человек в смену -
2 Индуктивная тележ- ка, накопитель палет, автоматическая сме- на паяет Двухсменная работа в автоматическом режиме -
2 з Индуктивная тележ- ка, накопитель палет, автоматическая сме- на падет -
36 127 28 191 Компоновка ГПС выполнена по схеме склад—станок Цех имеет общую АТСС с рельсовыми и ин- дуктивными тележка- ми а также центра- лизованную систему уборки стружки и СОЖ Центральная ЭВМ CAD/CAM Цех работает в три смены (ночная сме- на — без оператора) Стоимость трех ГПС 5 млн дол
1 2 6 Накопитель палет, моечная машина. КИМ рельсовая тележка ГПС обслуживают четыре оператора Число станков сокра- щено на 25%
4 6 Двухрядный много- ярусный склад заго- товок, автопогрузчик, многоярусный склад инструментов с ро- ботом индуктивная тележка, КИМ. моеч- ная машина Станция загрузки с роботами
4 Склад-накопитель падет, общий ин- струментальный магазин-накопитель, индуктивная теле- жка. моечная ма- шина. три токарных РТК ГПС обслуживают пять операторов. Число станков сокра- щено на три
346 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
25 Yoshida Косу о Co Ltd; 10ГПС Yoshida КоцуоСо Ltd 1984 1988 Крупные литые детали штампы и электроды для электроэро- зионныхстан- 80 До 500х х500
10 40
26 Murata Machinery, цех-автомат Murata Machinery 1985 1992 Детали станков и ткацких ма- 250 бЗОхбЗОх х900
1—20
Станкострое- Колонны, станины элек- троэрозионных станков
27 Mitsubishi Electric Co Ltd (Nagoya} Mitsubishi Electric Co Ltd 1985 80 -
5—10
28 LkegaiCoip завод-автомат (Nagoya} IkegaiCorp Osaka Kiko Co 1988 Детали станков 1250 -
5—50
29 Fuso Seiko, *Tipros2e Toyoda Machine WuriaCo Ltd 1979 Металлические формы, ша- блоны 20 500х500х х500
5-100
До 1500
30 Toshiba Tangaitoy Co Lid Инструмен- тальная про- мышленность Toshiba Tangalloy Co Ltd 1980 Элементы сборного инструмента фрез, резцов и др., державки, зажимы, кор- 300 наи менований. 3 600 типо- размеров 0 = 50— 300,
и-30— 300
2-20 До 50
Приложение • 347
ПриЛижеьие
10 II 12 13 14 15
125 134 АТСС, склад- накопитель палет, рельсовые и индук- тивные тележки, три КИМ, две моечных нал ЭВМ CAD/CAM ГПС работают в три смены (ночная сме- на — без оператора) Каждую ГПС обслу- живают три опера- тора в смену. Время обработки 0,5—1 ч Стоимость одной ГПС 150 млн иен
£ АТСС, общий нако- питель инструментов, подача инструментов роботами, индуктив- ная тележка ГПС работает по схеме склад—станок, цен- тральная ЭВМ Время обработки на одной палете 30—100 мин Сте- пень автоматизации ГПС —90% Стои- мость ГПС 750 тыс фунтов стерлингов
9 Автоматизированный склад, промежу- точные накопители заготовок, станция загрузки индуктив- ные тележки, КИР, центральная ЭВМ Работа в три смены Выпуск 200 станков/ мес Степень авто- матизации ГПС 90% Время обработки 1,5 ч Персонал пять
На завале создано интегрированное производ ство меха- нообработки и сбор- ки Общая АТСС, централизованные системы уборки стружки и СОЖ. центральная ЭВМ Работа в три смены Выпуск 150 стан- ков в месяц Объем капиталовложений 5 000 млн иен
- - Конвейер- накопитель, пере- кладчики падет цен- тральная ЭВМ Работа в три смены (ночная смена — без операторов) Обслуживают два человека в смену
4 Е АТСС цеха, индук- тивные тележки, промышленные ро- боты пристеночные накопители палет, два КИМ централь- ная ЭВМ Выпуск 430 комплек- тов в месяц Работа в три смены (ночная смена — без опера- торов) Обслуживают два человека в смену. Число станков со- кратилось с 50 до 8 стоимость ГПС 500 млн иен -
348 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
31 Fuji Xerox, eTipros 3* Общее маши- ностроение Toyoda Machinery Works Co Ltd 1972 Корпусные детали множи- тельной и по- лиграфической техники 14 -
1—1110
32 Kajita San^va' «Prod Master 103. Hitachi Seiki 1976 Корпуса венти- лей клапанов 48 -
12-50
33 Toyoda Machinery Works Co Ltd; *Tipros6» Toyoda Machinery Works Co Ltd 1977 Детали контор- ского оборудо- вания 63 500*500* *400
10-25
34 Peon Jidoki; •Ttpros 7» Toyoda Machinery Works Co Ltd 1978 Детали пищеперера- батывающих машин 50 600*600* *600
50-60
35 Toshiba Electric Co Ltd Toshiba Electric Co Ltd 1978 Несущие де- тати компрес- сора, рамы, кронштейны 6 200*200* *300
5-100 До 150
36 Totwfa Machinery Co Ltd; Ttpros S Toyoda Machinery Works Co Ltd 1979 Детали корпу- сов холодиль- ных установок 14—17 800*800* *800
До 700
37 Hokuetse, TS-2 System Toyoda Machinery Works Co Ltd 19S0 Корпуса ком- прессоров 40 630*630* *630
1 — 10
До 1 000
Приложение • 349
Приди iMctMK
10 II 12 13 14 15
Конвейер- накопитель за- готовок, станция загрузки роботы, центральная ЭВМ Выпуск 6 000 дега- лей/мес Время обра- ботки 3 мин Работа в три смены (ночная смена — без опера- торов) Цен- ванная подачи СОЖ
* 2 Е Склад-накопитель центральная ЭВМ Время обработки 4—10 мин -
2 • Накопитель палет рельсовая тележка, пристаночные на- копители, моечная машина Время обработки 10—20 мин -
Накопитель палет рельсовая тележка пристаночные нако- пители, центральная ЭВМ Выпуск 2 000 из- делий/мес Работа в три смены (ночная смена — без опера- торов) Персонал три че- ловека Стоимость 250 млн иен Цен- тра- ваниая подачи СОЖ
1 Конвейер- накопитель, пере- кладчики Выпуск 146 изделий / мес Работа в три смены (ночная сме- на — без операторов) Обслуживают два человека в смену -
3 Накопитель палет, рельсовая тележка, перекладчики, цен- тральная ЭВМ Время обработки 180—300 мин Выпуск 200—300 изделий / мес Работа в три смены (ночная сме- на — без операторов) Обслуживает один человек в смену -
- 2 - Накопитель палет, рельсовая тележка, перекладчики, цен- тральная ЭВМ Выпуск 1 800 из- делий /мес Работа в три смены Пер- сонал один человек в смену(ночная смена — без операто- ров) Стоимость ГПС 130 млн иен -
350 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
38 Brother Ind Co Ltd; BR-I Общее маши- ностроение Brother Ind Co Ltd 1980 Корпуса швей- ных машинок 215x295* *200
12—50
До 15
39 Tsurumi V/g. Co Ltd- завод-автомат no производ- ству насосов (Kioto) Tsununi M/g Co Ltd. Toyoda Machinery Works Co Ltd 1982 Насосы 780типов -
40 Mitsubishi Electric Co Ltd; цех-автомат {Nagoya} Mitsubishi Electric Co Ltd 1985 Детали швей- ных машин 10 моделей машин 630*630
41 Fuji Eiecinc Kawasaki Unimate 1973 Статоры элек- тродвигателей 20
До 15
42 Towdo Machinery Works Co Ltd; TY-12 Электро- техническая промышлен- Toyoda Machinery Works Co Ltd 1979 Детали вен- тиляционных установок - 300*300* *300
43 Fuji Electric Kawasaki Unimate 1981 1985 Валы электро- двигателей 20 026. а-1260, 0 55. а=1650
До 15
Приложение • 351
10 II 12 13 14 15
25 25 Конвейер, автопо- грузчики, приста- ночные накопители конвейер отвала стружки, централь- ная ЭВМ Выпуск 3000 ма- шин /мес Время обработки 6 мин Персонал два чело- века в смену(ночная смена — без операто- ров) Стоимость ГПС 290 млн иен -
В состав завода входят ГПС меха- нообработки , четыре сборочные линии, четыре окрасочные АТСС с шестью ин- дуктивными тележка- ми централизован- ные системы уборки стружки и СОЖ, центральная ЭВМ CAD/CAM Выпуск завода 2 400 насосов в день Работа в три смены (ночная сменв — без операторов) -
Накопитель палет рельсовая тележка, пристаночные нако- пители центральная ЭВМ Время обработки 40 мин -
6 Автоматизированный склад, роликовый конвейер робокар, центральная ЭВМ Работа в три смены (ночная смена — без операторов) Обслуживают два человека в смену -
2 • 9 20 15 станций обра- ботки конвейер- накопитель, цен- тральная ЭВМ Работа в три смены (ночная смена — без операторов) Вре- мя обработки одной детали 2—3 мин -
4 4 10 Конвейер, порталь- ные роботы,накопи- тели палет централь- ная ЭВМ Работа в три смены, по одному в смену (ночная смена — без операторов) Стоимость ГПС 500 млн иен Цен- ванная подачи СОЖ
352 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 J 4 5 6 7 8
44 Fanuc Со Ltd; завод-автомат (Fuji) Электро- Fanuc Co Ltd 1982 Электродвига- тели приводов станков
45 Toshiba Co Lid Toshiba Co Ltd 1983 Коробки пере- ключений, ре- дукторы и др 3000 500х500х >400
1—20
46 Fuji Denki цех-автомат обработай и сборки* линия валов линия роторов (Shizuka) промышлен- Fuji Denki 1984 Специальные электродви- гатели малых размеров 1 500—2000
10-20
47 Toshiba Ltd; FAPS цех-автомат Toshiba Ltd 1984 Детали пере- ключателей 2000 3-40 От 50x50 До 1 ОООх хЮОО
48 Toujota Motor Co Ltd; TiprosS Автомобиле- строение Toyoda Machinery Works Co Ltd 1973 Головки блока цилиндров двигателей 10 800x500» х400
3—5
49 Komatsu (Awazu) Hitachi 1976 Валы трансмис- сий, передач бульдозеров 45 0500: а-1656
12-60
50 Komatsu Komatsu 1979 Детали земле- ройных машин 130 6—48 0 200—800. с.-40-350
5-350
Приложение • 353
Приди ijtcehue
S 10 II 12 13 14 15
Двухэтажный завод с цехом механообра- ботки включающим 52 робота (первый этаж), п цехом сбор- ки, включающим 49 роботов(второй этаж) Общий вы- сотный автомати- зированный склад с индуктивными и рельсовыми теле- жками Имеется два сварочных участка Выпуск 1 ООООэлек тродазгателей в ме- сяц Обслуживающий персонал 60 человек Стоимость завода 37 млн дол -
< 9 15 Автоматизированны й склад, индуктив- ная тележка, робот для загрузки станков центральная ЭВМ Персонал сокращен с 75 до 7 человек Стоимость ГПС 4 млндол -
2 2 5 Портальные роботы, конвейер Один модуль об- работки роторов (промышленный робот и токарные автоматы) и один сборочный модуль Сокращение числа операций в 9 раз повышение произво- дительности в 5 раз -
5 - 12 Автоматизированный склад, общецеховой портальный кран- манипулятор стан- ция загрузки палет с роботом.станция подготовки инстру- мента общий мага- зин инструментов с роботом для загруз- ки токарных станков, центральная ЭВМ Среднее время об- работки детали 1 ч Повышение произво- дительности в 10 раз -
8 9 Накопитель палет, подвесные те дежки, пристаночные на- копители заготовок центральная ЭВМ Выпуск 2 000 ком- плектов в год Работа в трн смены (ночная смена—без опера- торов) Обслуживают два человека в смену -
2 - 7 9 Многоярусный склад палет с краном- штабелером цен- тральная ЭВМ - -
< 3 3 12 Склад заготовок, рельсовые тележки накопитель палет, индуктивная тележка .я ЭВМ - -
354 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 £ 7 8
51 Yamatake Honey Yelisi Prod Master 502 (Samukawa) Приборо- строение Hitachi Seiki 1974 1975 Клапаны, вен- тили, детали систем управ- ления и а атома- 4 СОЗ -
20-60
52 53 54 55 £ S S E 1 MF-1 ACTRAN- SFER Center Дизелестрое- Maki no Milling Machine Co Ltd 1972 Головки блока цилиндров двигателя 40 400х600х *200
12—20 60-180
Prod Master 802 Hitachi Seiki 1973 1975 Крышки, шату- ны двигателей 8
8-16
Prod Master803 Hitachi 1974 1975 Детали корпуса двигателя 9 500*200х хЗОО
12—60 500
Prod Master 804 Hitachi Seiki 1975 Детали блока цилиндров 18 200
6-48
56 TRAN- SFER Center Ma kino Milling Machine Co Lid 1976 Головки блока цилиндров двигателя 10 1 200* *1 200* *4000
1-4
До 5 000
57 Kawasaki HI KW-I (Nishi) Kawasaki HI 1975 Клапаны радиально- поршневых двигателей 6 0254, c i 185
12—60 14—23
58 Kawasaki Herat Ind Kawasaki Heavi Ind 1978 Корпуса карте- ров двигателей 300*250* *100
1—10
59 Diesel Kiki Diesel Kiki 1984 Блоки цилин- дров насосов двигателей 99 От 100* *60*250 до 500* *120*250
2-10
Приложение • 355
Приди 1лсение
s 10 II 12 13 14 15
S О Конвейер- накопитель палет, накопитель У СП рельсовая тележка пристаночные на- копители. моечная машина, система подачи СОЖ. цен- тральная ЭВМ Время обработки 3—10 мин Персонал четыре человека Сокращение числен- ности персонала в 3 раза времени обработки — в 7 раз Стоимость ГПС 400 млн иен -
5 Конвейер- накопитель палет, моечная станция Среднее время обра- ботки детали 40 мин -
• Накопитель палет, роликовый конвейер, централизованная повача СОЖ, цен- тральная ЭВМ Работа в три смены (ночная смена — без операторов) Обслуживают два человека в смену -
3 10 Накопитель палет рельсовая тележка -
< 10 16 Конвейер- накопитель палет заготовок, центра лизованный отвод стружки, релейная автоматика Время обработки 6—16 мин -
10 • II Конвейер- накопитель палет, пристаночные на- копители. моечная машина, центральная ЭВМ Время обработки 40-90 мин -
3 7 10 Конвейер, рельсовая тележка с роботом центральная ЭВМ Время обработки 6 мин Персонал — два человека в смену. Работа вдве смены -
- - 14 14 Конвейер Выпуск 146изд./мес -
14 14 Автоматизированны й склад, накопитель палет робот тележка Выпуск 1 700 изд / мес при трехсменной работе -
356 • ПРИЛОЖЕНИЕ
2 3 4 5 6 7 8
60 61 ii и SK-I Транспортное и подъемно- транспортное машино- строение Sumitomo Metal industries Ltd 1975 Оси вагонов 0130 мм
30—2000
SK-2 1975 Колеса 0900
30-2 000 500
62 Hitachi Seisaki She Hitachi Seisaki Sho 1976 Валы земле- ройных машин и автокранов 45 -
12-60
63 Toyoda Machine Works Co Ltd; Tipros IO Toyoda Machine Works Co Ltd 1979 Корпуса коро- бок передач 20 500х500х <500. 800х800х х800
50-100
64 Nihon Lusoki NYS-I lasudo 1981 Детали транс- портных машин 19 20-70 ОтбООх х500 до700х х700
65 66 Prod Master805 Тракторное и сельскохо- зяйственное машино- строение Hitachi Seiki 1977 Детали трак- торов -
20-llrt
Prod Master 104 Hitachi 1978 Корпусные детали 760х350х х520
5 До 100
67 68 Toioda Machine Works Co Ltd; Tipros 5 Kubota Tekko, Prod Master 105 Toyoda Machine Works Hitachi Seiki 1977 1979 Корпусные детали тракто- ров и сельхоз- машин Корпусные де- тали тракторов 40 600x600* х400 500х500х х500
40 30 511-?*Г
69 Kubota Tekko, Prod Master 806 Hitachi Seiki 1980 Детали трак- торов -
3-20
70 Komatsu; KM-3 Komatsu 1981 Зубчатые коле- са для бульдо- 11 -
12-60
Приложение • 357
HpuAi iMcehue
s 10 II 12 13 14 15
1 - 2 3 Конвейер,автоопера- торы станков Обработка 3 000 осей и 5 000 колес в месяц. —
3 - - Конвейер, автоопера- торы станков повышена в 7 раз Стоимость SK-I — 230 млн иен, SK-2 — 100 млн иен
4 ID 14 Склад-накопитель заготовок, индуктив- ные тележки, цен- тральная ЭВМ -
4 « АТСС ГПМ на базе МС, индуктивные тележки централь- ная ЭВМ Персонал — семь человек -
5 1 2 II Склад заготовок, накопитель палет рельсовая тележка, центральная ЭВМ - -
- - 2 2 Конвейер- накопитель, приста- Работа в три смены (ночная смена — без оператора) Об- щая стоимость двух ГПС 1500 млн йен -
7 ночные накопители палет, роботы, цен- тральная ЭВМ -
Склад-накопитель заготовок с краном- штабелером кон- вейер, рельсовая тележка, центральная ЭВМ Работа вдве смены Обслуживают два человека -
- 5 9 Склад-накопитель, конвейер-накопитель Время обработки 4 мин Выпуск 10 тыс шт/мес Обслужи- -
на КИМ,централь- ная ЭВМ четыре человека при работе в три смены
1 2 - 3 Конвейер, автоопера- торы станков - -
> Четыре станка обслу- живает один робот FanucMode! 1 Приставочный нако- питель заготовок Время обработки -
35В • ПРИЛОЖЕНИЕ
1 2 3 4
71 Nintata internal Combustion Engine Plonti цех-автомат (Niigata) Niigata Combustion Engine Plant
72 Shin Nippon Koki Ko Ltd Судостроение Shin Nippon
73 Mitsubishi Shipyards (Nattasah) Mitsubishi Shipyards
74 Поставки no ГПМ и ГПС для холодной вистовой штамповки NIPPON KORAN K.K
75
76
77
5 £ 7 8
1981 Головки блока цилиндров дизельных двигателей 30 От280х «190x110 до 870* хбЗОхЗОО
6 30
30-350
1982 Корпусные детали судовых дизелей £ 2200x900* х900 2000
5—20
1985 Лопатки паро- вых турбин 100 -
10о—15о
1983 20Ю Холодная листовая штам- повка 30 1500> х2 500x10
50-200000
Приложение • 359
10 II 12 13 14 15
Е Накопители палет, конвейер рельсовые тележки станции загрузки-выгрузки, КИМ, центральная ЭВМ Работа в три смены (ночная смена — без оператора) Обслуживающий персонал — четыре человека, сокраще- ние станков с 31 д о 8, персонала — с 31 до 4, стоимости обра- Ь -гки — в 2 раза -
3 Накопитель палет, индуктивные тележ- ки, станция загрузки- разгрузки - -
4 Накопитель палет. накопитель УСП ин- дуктивная тележка рельсовая тележка с роботом централь- ная ЭВМ Работа вдве смены Персонал —два че- ловека -
1 Гибкий производ- ственный модуль для ХЛШ на базе гидропресса с ЧПУ Для комплектования ГАЛ и ГПС холодной листовой штамповки
ГАЛ в составе ГПМ поп 74 Гибкие произвол- ственные модули для ХЛШ на базе гидро- прессов с ЧПУ
ГПС всоставе ГПМ поп 74 Гибкие производ- ственные модули дляХЛШ, АТССдля штампов и их авто- матическая смена, подача листовых заготовок и транс- порт готовых деталей робокарами
ГПМ для ХЛШ, две АТСС для рулонов из ленты и для штам- пов автоматическая смена штампов, транспорт готовых деталей робокарами
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация дискретного производства / Б. Е. Бонев (и др.]; под общ.
ред. Е.И. Семенова, Л.И. Волчкевича М.: Машиностроение; София :
Техника, 1987.
2. Автоматизация производственных процессов в машиностроении /
Н М. Капустин [и др.]; под общ. ред. Н.М. Капустина М : Высш, шк.,
2007.
3. Автоматизация процесса литья под давлением на основе применения
промышленных роботов и приборов контроля / ЯМ. Рывкис [и др.];
М.: НИИМАШ, 1978.
4. Автоматизированные технологические комптексы «оборудование —
робот» * методич рекомендации. М : НИИМАШ, 1981.
5. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М. Высш, шк.,
1979
6. Беынин П.Н Промышленные роботы и их применение. Робототехни-
ка для машиностроения М.: Машиностроение, 1983.
7. Бобров В. П Автоматическая загрузка станков с применением автоопе-
раторов. М. НИИМАШ, 1980.
8. Бобров В.Л. Проектирование загрузочно-транспортных устройств
к станкам и автоматическим линиям. М.: Машиностроение, 1964
9- Бурдаков С Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н Проектирование мани-
пуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов.
М.: Высш шк.. 1986
10. Васильев В.Н. Организация, экономика и управление гибкого интегри-
рованного производства в машиностроении М : Машиностроение.
1986.
11 Васильев В.И., Садовская Т.Г. Организационно-экономические основы
гибкого производства: учеб, пособие для вузов. М : Высш, шк., 1988.
12. Гибкие производственные комплексы / под ред. П.Н Белянина,
В А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1984.
13. Гибкие производственные системы развитых капиталистических стран.
М.: ВНИИТЭМР, 1987.
14. Гибкие производственные системы сборки / ПИ. Алексеев [и др.]; под
общ. ред. А.И. Федотова.Л. Машиностроение, 1989.
15. Гибкое автоматическое производство/ под ред. С. А. Майорова. Г. В. Ор-
ловского, С Н.Халкиопова Л. Машиностроение, 1985.
16. Данилов А.А. Сенсорные устройства автоматов контроля и сборки. Л.:
Машиностроение. 1984.
17. Евстифеев Г.А., Веретенников И.С. Средства механизации сварочного
производства. Конструирование и расчет. М.: Машиностроение, 1977.
Список литературы • 361
18. Иллюстрированный определитель деталей общемашиностроитель-
ного применения. Руководящие технические материалы Классы 40
и 50 Общесоюзного классификатора промышленной и сельскохозяй-
ственной продукции. М : Изд-во стандартов, 1976.
19. Камышный Н.И Автоматизация загрузки станков. М.: Машинострое-
ние, 1977.
20. Классификатор технологических операций в машиностроении и при-
боростроении. Ч. 2. М : Изд-во стандартов, 1973
21. Козырев Ю.Г. Заводы-автоматы — прототип предприятий будущего //
Станки и инструмент. 1988. № 7. С. 2—3
22. Козырев Ю.Г. Захватные устройства и инструменты промышленных ро-
ботов М. КНОРУС, 2010.
23. Козырев Ю.Г. Наладка и эксплуатация станков с числовым программ-
ным управлением и промышленных роботов. М.: Машиностроение,
1980
24. Козырев Ю.Г. Применение промышленных роботов. М. : КНОРУС,
2011.
25. Козырев Ю I. Программно-управляемые системы автоматизирован-
ной сборки М : Академия, 2008
26. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Основные типы и технические
характеристики. М : КНОРУС, 2015.
27- Козырев Ю.Г Промышленные роботы : справочник. 2-е изд., перераб.
и доп. М.: Машиностроение, 1988.
28. Конструкция и наладка станков с числовым программным управле-
нием и роботизированных комплексов : учеб, пособие / Л.Н. Грачев,
А.Н. Ковшов, Ю.Г. Козырев |и др.]. М : Высш. шк.. 1986.
29. Мартынов А. К. Гибкие производственные системы механообработки
в единичном и мелкосерийном производстве деталей точной механи-
ки. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1986.
30. Мельников Г.Н., Вороненко В.П. Проектирование механосборочных
цехов : учеб, вузов / под ред. А.М. Дальского. М.: Машиностроение,
1990.
31. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями эконо-
мических систем М.: Мир, 1975.
32. Организация производства и управления предприятием / О.Г Туровец,
В Б. Родионов, М И. Бухалков. М : ИНФРА-М, 2005
33. О типизации промышленных роботов / Л.Л. Подкаминер |и др.]. М
Изд-во стандартов, 1976
34. Палей С.М., Васильев С.В. Контроль состояния режущего инструмента
на станках с ЧПУ. М.: НИ И МАШ, 1983.
35. Патон Б.Е., Спыну Г.А., Тимошенко В.Г. Промышленные роботы для
сварки. Киев: Наукова думка, 1977-
362 • СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
36. Подготовка производства к применению промышленных роботов: ме-
тодич. рекомендации. М.: НИИ МАШ, 1987
37. Полетаев В.А. Компьютерно-интегрированные производственные си-
стемы : учеб, пособие. Кемерово: Изд-во КузГТУ, 2006.
38. Полетаев В.А. Проектирование машиностроительного производства,
учеб, пособие. Кемерово Изд-во КузГТУ, 2004.
39. Полетаев В.А. Проектирование технологических процессов маши-
ностроительного производства : учеб, пособие. Кемерово : Изд-во
КузГТУ, 2004.
40. Попов Е.П. Робототехника и гибкие производственные системы. М.
Наука, 1987.
41. Проблемы создания гибких автоматизированных производств/ под ред.
И.М. Макарова, К.В. Фролова, П.Н. Белянина. М. Наука, 1987.
42. Программное управление станками и промышленными роботами /
В.Л Косовский [и др ]. М. Высш шк., 1986
43. Проектирование автоматизированных участков и цехов : учебник для
вузов/ В.П Вороненко [и др.]; под ред. Ю. М Соломенцева. М : Высш,
ш к., 2003.
44. Проектирование и разработка промышленных роботов // С.С. Аншин
]и др под общ. ред. Я.А. Шифрина, П.Н. Белянина. М.: Машино-
строение, 1989.
45. Проектирование машиностроительного производства /В.П. Воронен-
ко, Ю.М. Соломенцев, А. Г. Схиртладзе. М.: Дрофа. 2007.
46. Проектирование машиностроительных заводов и цехов: справочник:
в 6 т. / под ред. Е.С. Ямпольского. М. - Машиностроение, 1974.
47. Промышленные роботы. Внедрение и эффективность : пер. с яп. /
К. Асаи [и др ]. М. Мир, 1987.
48. Ребрин Ю.И Основы экономики и управления производством : кон-
спект лекций. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000.
49. Роботизированные комплексы «оборудование — робот» : каталог /
под ред. Ю.Г. Козырева. М. НИИ МАШ. 1983.
50. Роботизированные комплексы «оборудование — робот» стран — чле-
нов СЭВ : каталог/под ред. Ю.Г. Козырева. М.: НИИМАШ, 1984.
51. Роботизированные производственные комплексы / Ю.Г. Козырев
[и др.]; подред. Ю.Г Козырева, А.А. Кудинова. М.: Машиностроение,
1987.
52. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производ-
ственные системы в машиностроении : альбом схем и чертежей : учеб,
пособие для втузов / Ю. М. Соломенцев [и др.], под общ ред. Ю.М. Со-
ломенцева. М.: Машиностроение, 1989.
53. Робототехника / Ю.Д. Андрианов [и др.], под ред. Е П. Попова,
Е.И. Юревича. М.: Машиностроение, 1984.
Список литературы • 363
54. Робототехнические системы в сборочном производстве / под ред.
Е В. Пашкова. Киев: Вища школа. 1987.
55. Рыжков В.И. Информационные технологии в государственном и му-
ниципальном управлении : учеб, пособие. Хабаровск : Изд-во ДВАГС,
2004.
56. САПР в технологии машиностроения : учеб, пособие / В.Г. Митрофа-
нов |и др ]. Ярославль: Ярославск гос техн, ун-т, 1995.
57. Системы автоматизированного проектирования: в 9 кн. Кн. 6. Автома-
тизация конструкторского и технологического проектирования : учеб,
пособие для втузов / НМ. Капустин, Г. Н. Васильев; под ред. И. П. Но-
ренкова. М.: Высш, шк., 1986
58. Системы автоматизированного проектирования технологических про-
цессов, приспособлений и режущих инструментов: учебник для вузов /
С.Н. Корчак |и яр ], пол обш рея С.Н Керчака. М.: Машинострое-
ние, 1988
59. Сбалансированные манипуляторы / И.Л. Владов |и др.|: пол рея.
П Н. Белянина. М.: Машиностроение, 1988.
60. Смехов А. А Автоматизированные склады. М. Машиностроение. 1979.
61. Современные промышленные роботы: каталог/под ред. Ю.Г. Козыре-
ва. Я. А. Шифрина. М. Машиностроение. 1984.
62. Справочник металлиста . в 5 т. Т. 5 / под ред Б Л Богуславского. М
Машиностроение. 1978.
63. Справочник оборудования ООО «ПромСервис М» URL http ://
promservis24 ru/default.aspx
64. Справочник по промышленной робототехнике * в 2 т. / пер. с англ /под
ред. Ш Ноф. М : Машиностроение. 1989
65. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т / А.М. Дальскии
|и др.|; под ред. А.М. Дальского, А.Г Косиловой. Р.К. Мещерякова.
А.Г. Суслова. 5-е изд. М. Машиностроение, 2003
66. Технологические основы гибких производственных систем . учебник
для вузов / под ред Ю М Соломенцев. М.. Высш. шк. 2000.
67. Технологическое оборудование ГПС / О.И. Аверьянов |и др.]; под ред.
А.М. Федотова, О.Н. Миняева Л. Политехника, 1991.
68. Тимофеев А. В. Адаптивные робототехнические комплексы Л : Маши-
ностроение. 1988.
69. Типаж гибких производственных модулей на 1986—1990 гг. / Минстан-
копромСССР. М.. ВНИИТЭМР, 1985.
70. Типаж оборудования транспортно-складских систем для гибких произ-
водственных систем на 1985—1990 тт. / Р Г. Шелег |и др.]. М . ВНИИ-
ТЭМР, 1985.
7 L Трухин В В Проектирование гибких производственных систем : учеб,
пособие. Кемерово КузГТУ, 2005.
364 • СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
72. Управляющие системы промышленных роботов / Ю.Д. Адрианов
[и др.]; под ре д И.М. Макарова, В. А. Чиганова. М.: Машиностроение,
1984
73. Шатюуей А., Тротт Дж. Р. Шаблоны проектирования. Новый подход
к объектно-ориентированному анализу и проектированию Киев: Ви-
льямс, 2002
74. Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS пер. с англ. М. Машино-
строение, 1980.
75. Automatizacia Technologickych Procesov Priemyselnymi Robotami a
manipulatoramt / Cop LI., Buda J , Kozyrev Ju Bratislava: Alfa, 1989
76. Handbook of Design for Manual and Automatic Assembly / University ot
Massachusetts and University of Safford Safford, 1980.
77. Honczarenko J. Elastyczna automatyzacja wytwarzama : Obrabtarki i sy-
stemy obfobkowe. Warszawa: WNT, 2000
78. International Encyclopedia of Robotics. New York, 1988.
79. RankyP. Flexible Manufacturing Systems. Thedestgn and operation of FMS.
IFS (Publications) Ltd.U.K. North-Holland Publishing Co., 1983.
80. Santarek K. Elastyczne systemy produkcyjne Warszawa : WNT, 1989.
81. Sun R, Dili? J.W. Optimization of Flexible Manufacturing Systems Using
New Perturbation Analyses // Proc, of the ORSA/TIMS FMS Conf.,
Michigan : Ann Arbor, 1984.
82. РД 50-620—86 Методические указания. Система автоматизирован-
ного проектирования (САПР). Обшие требования по взаимодействию
САПР с гибкими производственными системами (ГПС) и автомати-
зированными системами управления (АСУ), построенными на основе
типовых математических моделей. М.. 1986.
83. ГОСТ 24.104—85. Единая система стандартов автоматизированных си-
стем управления. Автоматизированные системы управления. Обшие
требования. М , 1985.
84. ГОСТ 34.602—89. Техническое задание на создание автоматизирован-
ной системы. М., 1989
85. Р 50-54-11—87. Единая система технологической подготовки произ-
водства. Общие положения по выбору, проектированию и применению
средств технологического оснащения М , 1987.
86. Р 50-609-39—01. П равила выбора средств контроля. М., 2001.