Гибкая производственная система
Изобретение относится к машнностроеиию и может быть использовано в производствах для механической обработки или сборки большой номенклатуры деталей небольших габаритов, преимуш.ествеиио в приборостроении . Цель изобретения - повышение производительности и экономия производственных плош,адей за счет обеспечения возможности подачи заготовок, разгрузки готовых деталей, смены инструментов в гибкой производственной системе (ГПС) в любом месте системы и тем самым сокращения времени на транспортировку этих объектов внутри системы, а также возможности размещения ГПС на нескольких уровнях . ГПС включает производственные ячейки 7 с технологическим оборудованием, роботами-манипуляторами 9, транспортно-накопительную систему, включающую складынакопители 1, выполненные в виде вертикального ряда поворотных относительно вертикальной оси стоек 2 многоярусных секций 3, на каждом ярусе 4 которых смонтированы грузонесущие гнезда. При этом ячейки 7 или отдельные секции 3 одной ячейки 7 расположены на двух или нескольких этажах . 2 3. п. ф-лы, 4 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
РЕСПУБЛИК (504 В 23 41 02
13, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4104086/25-08 (22) 11.08.86 (46) 15.02.88. Бюл. № 6 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей и Владимирский политехнический институт (72) Ю. П. Воронин и Н. Г. Ниянзин (53) 62-229.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1284790, кл. В 23 Q 41/02, 1985. (54) ГИБКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
СИСТЕМА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в производствах для механической обработки или сборки большой номенклатуры деталей небольших габаритов, преимущественно в приборостроении. Цель изобретения — повышение производительности и экономия про„„SU„„1373535 А1 изводственных площадей за счет обеспечения возможности подачи заготовок, разгрузки готовых деталей, смены инструментов в гибкой производственной системе (ГПС) в любом месте системы и тем самым сокращения времени на транспортировку этих объектов внутри системы, а также возможности размещения ГПС на нескольких уровнях. ГПС включает производственные ячейки 7 с технологическим оборудованием, роботами-манипуляторами 9, транспортно-накопительную систему, включающую складынакопители 1, выполненные в виде вертикального ряда поворотных относительно вертикальной оси стоек 2 многоярусных секций 3, на каждом ярусе 4 которых смонтированы грузонесущие гнезда. При этом ячейки 7 или отдельные секции 3 одной ячейки 7 расположены на двух или нескольких этажах. 2 з. и. ф лы, 4 ил.
1373535
Изобретение относится к машиностроению и можег быть использовано в производствах для механической обработки или сборки большой номенклатуры деталей, не имеющих крупные габариты, преимущественно в приборостроении.
14ель изобретения повышение производительности и экономия производственных пло шаде й.
Указанная цель обеспечивается возможностью подачи заготовок, разгрузки готовых деталей, смены инструментов в гибкой производственной системе (ГПС) в любом месте системы и тем самым сокращения времени на транспортировку этих объектов внутри системы, а также возможного размещения
ГПС на нескольких уровнях.
На фиг. 1 изображена планировка ГПС; на фиг. 2 ГПС, общий вид; на фиг. 3— разрез А-А на фиг. l; на фиг. 4 — разрез
Б-Б на фиг. 3.
ГПС включает в себя транспортно-накопительную систему, содержащую складынакопители 1, выполненные в виде вертикального ряда поворотных вокруг общей вертикальной оси-стойки 2 многоярусных секций 3. На каждом ярусе 4 секций 3 смонтированы грузонесущие гнезда 5. Наружные грани секций 3 очерчены дугами окружностей 6, при этом центр этих окружностей 6 является центром соответствующих автоматизированных производственных ячеек 7, в каждой из которых установлен имеющий механическую руку 8 робот-манипулятор 9.
Каждый ярус 4 секции 3 имеет управляемый от системы 10 управления самостоятельный привод 11 поворота. Привод содержит жестко закрепленные на вертикальной оси-стойке 2 мотор-редуктор !2 и связанную с ним посредством зубчатого зацепления кольца обойму 13, концентрично расположенную с возможностью вращения относительно оси-стойки 2. На кольце-обойме 13 закреплены ролики 14, имеющие трапециевидный профиль наружных поверхностей качения 15.
Ролики 14 выступают за габариты кольцаобоймы 13 и мотор-редуктора 12 настолько, что взаимодействуюгцие с ними вертикальные направляющие 16 (фиг. 4) ответного желобчатого профиля, смонтированные в ярусе 4, не задевают за выступаюшие части индивидуального привода поворота 11 при повороте яруса 4. Поверхность качения 15 роликов 14 и поверхность ответного профиля направляющих 16 секций 3 образуют базовые поверхности, осуществляющие кинематическую связь яруса 4 с приводом 11 и сообгцающие вращение яруса 4 от привода 11.
В центре секции 3 концентрично ее базовым поверх ностям вы пол нено вертикальное сквозное отверстие 17 для размещения в нем элементов индивидуального привода поворота 1. В нижней части каждого яруса 4 смонтированы катки 18, на верхней части
2 смонтировано опорное кольцо 19. Аналогичное опорное кольцо 19 смонтировано в основании оси-стойки 2. Ярус 4 под действием силы тяжести опирается катками 18 либо на опорное кольцо 19 нижележащего яруса 4, либо на опорное кольцо в основании оси-стойки 2 склада-накопителя l. Оси катков 18 ориентированы по нормали к направлению движения вдоль опорного кольца, внутренний диаметр которого превышает
1ц размеры сквозного отверстия 17 настолько, чтобы при осевом перемещении яруса 4 вдоль оси-стойки 2 кольцо 19 не задевало за ролики 14, а катки 18 при повороте яруса 4 относительно оси-стойки 2 не проваливались в вертикальные пазы направляющих 16.
Ярус 4 может состоять из отдельных съемных частей (палет) 20 или быть выполнен в виде одной съемной палеты 20 с грузонесущими гнездами 5. Базовыми элементами, которыми ярус 4 удерживает такую часть 20, 20 являются подпружиненные фиксаторы 21 и отверстия 22 (фиг. 4). Базовыми элементами грани, которыми она удерживается на ярусе 4, являются ответные пазы 23 и установочные штифты 24. Схват 25 роботаманипулятора 9 дополнительно оборудован базовыми элементами 26, выполненными в виде цилиндрических штифтов, ориентированных в направлении выдвижения схвата 25. Ответными базовыми элементами в ярусе 4 являются цилиндрические отверсЗ0 тия 27, оборудованные ловителями 28, выполненными, например, в виде заходных фасок. На оси-стойке 2 склада-накопителя 1 смонтированы также датчики 29 и 30, которые контролируют ориентацию яруса 4 при ее повороте и наличие сменных частей 20
З5 с грузонесущи ми гнезда м и 5. Мотор-редуктор 12 индивидуального привода поворота 11 и датчики 29 и 30 электрически связаны через кабель 3! и разъемы 32 с управляющей системой 10. Автоматизированная система управления 10 ГПС может содержать не40 сколько иерархических уровней. При этом нижний уровень может включать управляюшие блоки станков 33 с ЧПУ. Автоматизированная система управления 10 объединяет также транспортеры 34, подающие в ГПС
4> детали или заготовки 35, инструмент 36, оснастку 37, которые размещены либо на тактовых позициях транспортера 34, либо в палетах 20. Склады-накопители 1 и станки 33, расположенные вокруг робота-манипулятора 9 и объединенные системой 10 уп50 равления, образуют автоматизированную производственную ячейку 7. Поскольку ячейки 7 связаны с системой 10, то они объединены в систему более высокого уровня автоматизации ГПС, включающую объединенные системой 10 управления отдельные
55 склады-накопители 1, которые могут функционировать как центральный склад или как промежуточные накопители, станки с ЧПУ
33, контейнеры 34. При этом секции 3, обслу1373535 живаемые общим роботом-манипулятором 9 некоторых ячеек 7, могут быть установлены друг над другом на нескольких уровняхэтажах, при этом сами ячейки 7 тоже могут быть установлены в несколько уровнейэтажей.
ГПС функционирует следующим образом.
Перед началом работы в память управляющей системы 10 оператор вводит данные о расположени и складов-накопителей i, роботов-манипуляторов 9, станков 33, транспортеров 34, данные по их техническим хя рактеристикам, сведения о потоке постуиак>щих на ГПС заготовок 35, сведения о наличии и размещении имеющегося на ГПС задела заготовок 35, инструмента 36, оснастки 37 и другую оперативную информацик>.
О дальнейшей работе ГПС оперативная информация в систему 10 поступает по кабелям 31.
По заложенной программе системой 0 управления оптимизируются маршруты обработки различных по номенклатуре заготовок 35 с учетом получения высокой производительности ГПС максимального коэффициента загрузки оборудования (сведен»»я к минимуму простоев станков 33 в ожиza>IHI» поступления на них очередной детали), oliтимизируется интенсивность об.ьема инструментов 36 и Оснастки 37 (т. е, их распределение во времени между станками) между складами-накопителями 1 и станками 33 и между сямичи станками ЗЗ. Сигналы уп равлении усиливаются системой согласовя ния и по кабелям 31 поступают к индивидуальному приводу поворота 11 яруса 4.
llривод 11 через базовые поверхности !5 и 16 сообп(ает вращение ярусу 4 до поступления сигнала с датчика 29 об ориентации яруса 4 в рабочей зоне робота-манипулятсра 9. После поступления сигнала с датчи ка 30 О наличии на ярусе съемной части 20 выдаются соответствующие команды роботуманипулятору 9, который передает заготовки 35 из грузонесущих гнезд 5 ориентированного яруса 4 в рабочую зону станка 33.
После обработки детали 35 передаются манипулятором 9 в Ту же или другую секцик> накопителя, либо в секции смежного накопителя, либо на транспортер 34 в зависимости от выбранного ЭВМ маршрута обработки. Получив от станка один или более подлежащих дальнейшей обработке деталей 35, ярус 4 поворачивается и транспортирует их в зо>гу работы робота-манипулятора 9 соседней ячейки 7. Ярусы 4 складанакопителя 1 поворачиваются независимо одна от другой. После поворота яруса 4 с деталями 35 вокруг вертикальной стойки 2 в зону работы манипулятора соседней ячейки 7 цикл повторяется. Передача обрабатываемых деталей от одного станка к другому по предписанному системой управления маршруту продолжается до тех пор, пока детали не будут полностью обработаны н соответствии с программой, зада вяечой Tc x нологическим процессом обработки. Ск,l;iлнакопитель 1 может выполнять ф HhllHH центрального склада и 1Н промеж точного накопителя (фиг. 1). Детали,З5. ин(» р, чент 36 и оснастка 37 могут постуlll»Tь в я>с ики 7 ГПС от любого центрально<О скляля, промежуточного накопителя или трансll<)ртера 34 пошт11»но или коапп(кточ, «1(ill<)lf1О ленным в съемную часть 20, ярус 4. При эх Оч многообразие маршрутов потоков летялей 35, инструментов 36 и оснастки 37 необя»;»Ttль но реализуется только в плос Ko(TH Одного яруса 4 накопи гсля ). Передач» 1,(чной
15 части 20 с комплектом летя.пей 35, ин(гр>ментов 36 и оснастки 37 произво f>ITt sf чини пулятором 9 при наличии хотя бы ОлпойдругoH пустой секции Toro же и.iH (()(ел>ц<<) с нич склада-накопителя !. Прн II()(1) II. нни си(нала с датчика 30 Об Отсутствии >ш с(h2О ции 3 части 20 с гру foHttyflfffv ff яч(Йк,»чи ) система управления 10 полнеT коч;»11,1у
О соответствующей Ориента(ши aT(>f<> 5fpyt;I.
Во время ее H o Bo po Td робот - х> 1» 1» 1» и л 51 т < ) 1) подводит схвят 25 к съемной ч;1(ги 2(f. (lpH 5 этом смонтировянн ьп ня схвя г(25 lll I иф ты 26 ориентирук>тся ловителями 28 и f;fx<)iHT в отверстия 27 части 20 до iflop<». Гif)hff
oхвята 25 няжичак>т Hli I«);iilpy>f(ffff(нньн фиксаторы 21. улер>к>»1»1»ющ>»е ло eT<)«> м<) чс нга часть 20 ill ярусе 4 П(>О>»салол»11 фик
30 сания части 20 в сх вате 25 ч;»ни((у.>ят<>р;» !! ,(tT IHof> данной чали 20 ня >ц>выи ярхо которыЙ к эт<)му чомс нгi ).+(закон llf.l I!<> ворот, происхîли1 в обряTHОч поpялкt T;i к и и о 6 p d:» o. 51, (- п 0 ч О и 1 ь к ) повОротных я р х со»» 4 накопителей 1 и манипуляторов !) ре;»35 !If»yt Ic>f многообра:»ие маршруг<>в O6p;If)<» ки деталей:35 как в горизон>я, ь!1()й, 1,»h H в всртикальной H1Оскостяx
l1pH Отказе в pH6oTE лк)6ОЙ t 1иницы ()(новного и вспочогяте.>ьного тс хнологическ<>го оборудования система 10 у приял(н»»51
ПО ЗаЛОжЕННОй В Ift(ПрОГраММЕ Оцс Ннн;ц< сложившуюся ситуацию, выбирав> и (>t,!,»и зует новые маршруты для каждой lf() ft нк лат уры деталей 35, инструмента 36 и ()(н;i(" кн 37, обеспечивая теч самым i(T()è÷fffff!(45 чежстаночные транспортные свяflf.
В процессе работы Обор ловя н и я H(>, чожна замена и переустановка »ц H(прявн )и единицы технологичс ского Обор>,IOH,ill!i>l, например с помощьк> тел ьфер;1 или кр,! II балки, имеющихся в расин>ложе (ив li<, х»
gp При перемонтяже ярусов 4 ск.I;u()I>-H;lholllf телей 1 верхние ярусы можно:ц YoffTI»p()H
lit hot IItтся h;I lh,f>II» << <>Il();)H,>!
1373535
Формула изобретения ПППБ
В этот момент секция 3 готова к работе.
Переустановка склада-накопителя 1 возможна после отсоединения (подсоединения) кабеля 31 при помощи разъемов 32. При этом перекомпановка ГПС производится без прекра щения работы технологического оборудования. По команде от управляющей системы О в любом накопителе может быть установлено любое количество секций в процессе функционирования ГПС, т. е. изменение и перераспределение емкостей накопителей выполняется автоматически без прерывания работы ГПС либо из имеющегося на участке резерва накопителей (секций) либо путем перераспределения секций, имеюшихся внутри технологической системы.
1. Гибкая производственная система, содержащая объединенную системой управления совокупность имеющих общие границы между собой автоматизированных производственных ячеек с технологическим оборудованиемм и роботами-ма нипулятора м и, транспортно-накопительную систему, включак)щую расположенный по границе каждой ячейки, имеющей форму окружности, грузонесущими гнездами внутрь ячейки многоярусный склад-накопитель изделий и инструментов, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и экономии производственных площадей, последний выполнен в виде нескольких отдельно установленных поворотных относительно вертикальной оси секций, каждая из которых включает в себя грузонесущие гнезда складов-накопителей соседних между собой ячеек и имеет внешний контур, очерченный в плане дугами окружностей, составляющих границы этих ячеек, при этом ось поворота секции равноудалена от центров последних, а каждый ярус секции снабжен самостоятельным приводом поворота и выполнен сменным, причем склады-накопители части производственных ячеек расположены на двух или нескольких уровнях-этажах производственного здания так, что секции, установленные на верхнем этаже каждого из таких складовнакопителей, соосны секциям, установленным на нижнем этаже с возможностью их обслуживания роботом-манипулятором через проем между этажами.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что секция склада-накопителя выполнена в виде оси-стойки с установленными на ней приводами поворота ярусов, каждый из которых выполнен в виде концентрично закрепленной на оси-стойке на уровне соответствующего яруса кольца-обоймы с возможностью поворота от двигателя и на котором равномерно по ее периметру расположены ролики с горизонтальной осью вращения и образующим профилем внешней эц поверхности в виде трапеции, причем каждый из ярусов выполнен с внутренней вертикальной сквозной полостью и вертикальными направляющими желобами, обращенными в эту полость с возможностью взаимодействия с роликами при установке яруса на ось-стойку и его повороте, для чего на верхнем торце каждого яруса и в основании оси-стойки кон центрично последней размещены опорные кольца, а и нижней части каждого яруса — опорные катки с возможностью качения при повороте яруса по опорному кольцу либо основания, либо нижележа щего яруса.
3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что грузонесущие гнезда склада-накопителя выполнены съемными, а каждый ярус несущий такие гнезда, снабжен замком для их крепления, при этом роботы-манипуляторы соответствующих ячеек установлены с возможностью захвата таких гнезд и их смены.
1373535
SO З1 гг,гу М ( го!
< >
1 .1 (Составитель А Котов
Редактор Н. Горват Тепрел И Ве рес Корректор А Зимокосов
Заказ 361/11 Тираж 920 Поди ис иое
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по «лим п.<обретений и открытий
113035, Москва, Ж 35, 1>;Ii I<
Производственно-полиграфическое пр<дприити<. I У кп>род. < I 111><>< I TII;I>I. 4
-1
