Автоматизированные системы инструментального обеспечения

4. Автоматизированные системы инструментального обеспечения

 

Автоматизированная система инструментального обеспечения – система взаимосвязанных элементов, включающая участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, устройства смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую смену и замену инструмента.

Все разнообразие компоновочных схем АСИО можно свести к 6 типам:

Тип 1 – АСИО с запасом инструментальных комплектов, размещенных в инструментальных магазинах станков ГПС;

Тип 2.1 – АСИО с автоматизированным складом (накопителем) инструментальных комплектов при каждом станке ГПС;

Тип 2.2. 1 – АСИО с совмещенными подсистемами складирования и транспортирования инструментальных комплектов;

Тип 2.3 – АСИО, объединенная с АТСС;

Тип 3 – АСИО со сменными инструментальными магазинами.

Блок-схема алгоритма выбора типа АСИО представлена в /8/.

При выборе типа АСИО определяющим является суммарное количество, необходимых для обработки месячной нормы деталеустановок:

Кин=Кнаим (К1+КД),

где, Кнаим – число наименований деталеустановок;

К1 – число инструментов для обработки одной деталеустановки;

КД – число инструментов-дублеров на одну деталеустановку. Дублеры необходимы для инструментов с малой стойкостью (сверла, особенно малого диаметра). В расчетах можно принимать КД=2–3.

,

где, Тср – средняя станкоемкость обработки одной деталеустановки;

Тин – среднее время работы одного инструмента;

kS-число типоразмеров инструментов, требуемых для полной обработки детали-представителя;

m – число операций технологического процесса изготовления детали-представителя.

Из технологического процесса находим kS=25, m =2.

К1=25/2 =12,5; Кд=2, Кнаим=78,87 (из расчета АТСС).

Кин=78,87·(3+2)=1143,615

Поскольку инструменты, входящие в АСИО хранятся не только на цен
тральном инструментальном складе, но и в магазинах станков, то емкость ЦИС определяется как

Еис=Кин -Еmci,

где Еmci – емкость инструментального магазина i-го станка ГПС.

Габаритные размеры инструментального склада определяются в зависимости от найденной емкости и размеров ячейки (шага) t=120… 200 мм.

Еmci =60, Еис =1143,615 – 60 = 1083,615

t принимаем равным 140 мм. Тогда при расположении инструментального склада в один ярус получаем Lгал/t =22395/140=159,96 = 160 ячеек, принимаем одноярусное расположение ячеек склада. Приняв высоту ячейки 500 мм и расстояние от нижнего яруса до пола цеха 450 мм, находим высоту склада:

Hис=500+450=950 мм.

Расчет загрузки транспорта АСИО

В АСИО смена инструментов осуществляется роботами-операторами (РО), работа которых во многом напоминает работу штабелеров. Для расчета количества роботов-операторов (коэффициента их загрузки) необходимо знать суммарное время их работы:

Кро=Тро/Fpo,

где Тро – суммарное время работы робота-оператора в течение месяца, ч;

Fpo – месячный фонд времени работы робота-оператора, ч.

В свою очередь суммарное время работы робота-оператора будет зависеть от типа системы инструментообеспечения.

Для расчета загрузки РО на складе примем, что инструмент, необходимый для доставки находится в центре склада. Считаем, что инструмент доставляется к станку без очередности их загрузки и без учета инструментальной емкости магазинов-накопителей при станках.

Среднее перемещение робота-оператора на инструментальном складе: Lcp(ис)=0.5 Lис = 22,395*0,5 = 11.2 м

Среднее перемещение робота-оператора при доставке инструмента к инструментальному магазину станка (определяется графоаналитическим методом по схеме):

Lср (им) = (6,8+2,15+3,45)/ 3=4,13 м.

Определим основные расчетные характеристики робота-оператора, характеризующие его работу в линии.

Твв=6Тк+4Tпод+2Тпов+3 (Тв+Тп)+Тчк;

Тсм=4Тк+3Tпод+2 (Тв+Тп)+Тпов,

где Твв – время ввода-вывода одного инструмента;

Тк – время передачи управляющей команды от ЭВМ к роботу-оператору;

TПОД – среднее время подхода робота-оператора к заданному гнезду;

Тв – время выполнения роботом-оператором перехода «взять инструмент»;

Тп – время выполнения роботом-оператором перехода «поставить инструмент»;

Тсм – время смены одного инструмента;

Тпов – время поворота захвата на 180°.

Тк=0,02 мин; Тчк=0,1 мин;

Тв=Тп=0,2 мин; Тпов=0.04 мин.

Время, необходимое для осуществления тех или иных действий робота-оператора определяется исходя из совершаемых перемещении и скоростей этих перемещений.

Vх=60 м/мин; Vy=15 м/мин.

Принимаем, = 0,8 м. = LCP(им)= 4,13 м

Исходя из найденных перемещений по известным значениям скоростей перемещения, найдем время подвода робота-оператора к заданной точке инструментального склада или инструментального магазина:

Тпод(ис)=11,2/60+0,8/15=0,24 мин

Тпод(им)=4,13/60+0,8/15=0,12 мин

Твв=6·0,02+4·0,24+2·0,04+3·0,4+0,1=2,46 мин

Тсм=4·0,02+3·0,12+2·0,4+0,04=1,28 мин

Найдем коэффициент загрузки робота-оператора:

Рассчитаем суммарный коэффициент загрузки кранов-штабелеров и робота-оператора:

К=Ккш+Кро=0,71+0,19=0,9

На основании значения суммарного коэффициента загрузки делаем вывод, что в нашем случае имеем общий для всех станков инструментальный склад. Функции складирования, транспортирования и смены инструмента осуществляет робот-оператор.

 

Библиографический список

 

1. Обработка металлов резанием: Справочник технолога. /Под ред. А.А. Панова. – М.: Машиностроение, 1988. – 736 с.

2. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для вузов /Под ред. Ю.И. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1989. – 846 с.

3. Справочник технолога-машиностроения: В 2-х т. Т. 1. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.

4. Справочник технолога-машиностроения: В 2-х т. Т. 2. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1987. – 496 с.

5. Технологические основы ГПС. /Под ред. Ю.С. Соломенцева. – М.:Машиностроение, 1991. – 240 с.

6. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1988.-392 с.

7. Кузнецов М.М. и др. Автоматизация производственных процессов /Под ред. Г.А. Шаумяна. – М.: Высш. шк., 1978. – 431 с.

8. Моисеев Ю.И., Катюк В.А. Классификация и выбор систем складирования, транспортирования и инструментального обеспечения гибких автоматизированных производств: Учеб. пособие. – Курган: Изд-во КМИ, 1993. – 58 с.

9. Моисеев Ю.И. Технологическое проектирование гибких производственных систем в машиностроении: Учеб. пособие. – Курган: Изд-во КМИ, 1996. – 87 с.