Структурно-гибкая производственная система

 

Использование: машиностроение, в частности системы для наладки автоматизированных линий, комплексов. Сущность изобретения; по меньшей мере один стыковочным узел приводного блока снабжен устройством затяжки соединения в видедвигателя 16, передачи 17. 18 и выходного рабочего элемента 24. Приводной блок фиксируется на основании 5 за счет взаимодействия выходного рабочего элемента 24 с захватываемым элементом (гнездом) 10. Другой рабочий элемент 24 вводится в захватываемый элемент 10 на исполнительном звене 7, фиксируется и осуществляет настройку последнего путем его перемещения в ту или другую сторону. При захвате элемента 10 и относительном его перемещении при затяжке рабочим элементом 24 происходит расфиксация исполнительного .звена 7 относительно основания 5, т. к. элемент 10 выполнен в виде ведомого входного звена тормозного механизма. 1 з. п. ф-лы. 3 ил.соС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 23 Q 41/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843525/08 (22) 27.06.90 (46) 15.11,92, Бюл. № 42 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È, Калинина (72) А.Н. Тимофеев и Е.А. Новиков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1673397 кл. В 23 Q 41/02, 1989. (54) СТРУКТУРНО-ГИБКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА (57) Использование: машиностроение, в частности системы для наладки автоматизированных линий, комплексов. Сущность изобретения: по меньшей мере один стыковочный узел приводного блока снабжен устройством затяжки соединения в виде

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании гибких производственных систем механообработки, сборки и других технологических операций различных отраслей промышлеиности.

Известны гибкие производственные системы, в которых многооперационные станки совместно с развитой транспортно-накопительной системой производят обработку заготовок, форма и размеры которых варьируются в широких пределах. Обладая высокой гибкостью, такие системы имеют относительно низкую производительность из-за того, что в них заготовка в каждый момент времени обра„., „„1775272 A1 двигателя 16, передачи 17, 18 и выходного рабочего элемента 24. Приводной блок фиксируется на основании 5 за счет взаимодействия выходного рабочего элемента 24 с захватываемым элементом (гнездом) 10.

Другой рабочий элемент 24 вводится в захватываемый элемент 10 на исполнительном звене 7, фиксируется и осуществляет настройку последнего путем его перемещения в ту или другую сторону. При захвате элемента 10 и относительном его перемещении при затяжке рабочим элементом 24 происходит расфиксация исполнительного .звена 7 относительно основания 5, т. к. элемент 10 выполнен в виде ведомого входного звена тормозного механизма, 1 з, и. ф-лы, 3 ил. батывается, как правило, одним инструментом, Избавится от этого недостатка позволяют автоматы, автоматические линии, в том числе роторные и агрегатные, при этом множество заготовок одновременно обрабатывается множеством инструментов. За счет увеличения числа позиций обработки и количества обрабатывающих головок может быть достигнута л абая требуемая и роизводительность, однако из-за необходимости переналадки большого количества исполнительных устройств, такие автоматические системы отличаются низкой гибкостью.

Промежуточным вариантом является универсальная автоматическая линия. В этой линии имеется транспартнач система, 1775272

В ее состав входят система программ- 20

30

40

50

55 система программного управления и множество обрабатывающих головок, каждая из которых имеет несколько координатных перемещений с позиционным или контурным программным управлением от общей системы управления.

Подобные комплексы сочетают гибкость систем на базе многоцелевых станков с производительностью автоматических линий. Вместе с тем свойство гибкости требуется от оборудования лишь во время переналадки, что в серийном производстве происходит достаточно редко, и таким образом, значительное количество дорогостоящих исполнительных устройств с позиционным программным управлением большую часть времени работы автоматической линии простаивает.

B качестве прототипа выбрана структурно-гибкая производственная система (СГПС). ного управления позиционного или контурного типа, вспомогательное и основное технологическое оборудование с исполнительными устройствами, причем все или часть исполнительных устройств выполнен ы в виде ведомых устройств и одного или нескольких общих для системы мобильных приводных блоков, и одно или несколько транспортных средств для перемещения мобильных приводных блоков, Мобильный приводной блок представляет собой унифицированную часть исполнительных устройств оборудования и включает в себя двигатель, весь передаточный механизм исполнительного устройства или часть его, датчики, выходное звено и имеет воэможность при помощи стыковочных устройств зафиксироваться на обсрудовании и производить регулировку исполнительных звеньев исполнительных устройств, Применение мобильных приводных блоков в составе структурно-гибкой производственной системы позволяет при сохранении гибкости и высокой производительности, присущих универсальной автоматической линии, значительно снизить стоимость, увеличить надежность и улучшать эффективность использования по времени приводов исполнигельных устройств, Погрешность стыковки приводного блока с исполнительным устройством приводит к снижению точности отработки программных движений исполнительным звеном исполнительнаго устройства, Кроме того, необходимость запоминания положения исполнительныо звена каждого исполнитель5

10 ного устройства требует дополнительных затрат и может стать источником сбоев.

Сбой может произойти, если в процессе работы настройка исполнительного авена случайно собьется и фактическое положение исполнительного звена будет отличаться от запомненного. Все это существенно ограничивает области целесообразного применения таких систем.

Целью изобретения являются удешевление, уменьшение габаритов, увеличение точности позиционирования системы за счет измерения фактического положения исполнительных звеньев и выполнения общим редуктором приводного блока функций передач исполнительных механизмов, С этой целью в предлагаемой структурно-гибкой производственной системе (СГПС), содержащей систему управления, исполнительные механизмы, ведомые исполнительные звенья которых установлены на основании в кинематических парах с тормозным механизмом один или несколько мобильных приводных блоков, выполненных с возможностью перемещения между исполнительными механизмами человекомоператором или транспортным средством, включающих датчик положения, двигатель, передачи, выходное ведущее звено, установленное на корпусе в кинематической паре, причем выходное ведущее звено и корпус приводного блока оснащены стыковочными узлами, выполненными с возможностью фиксации относительно, соответственно, выходных ведомых звеньев и оснований исполнительных механизмов: ведущее выходное звено приводного блока оснащено датчиком касания ведомого звена исполнительного механизма, один или оба стыковочных узла приводного блока оснащены устройством затяжки соединения, содержащим двигатель, передачи и выходной рабочий элемент, выполненный с воэможностью взаимодействия и перемещения захватываемого элемента исполнительного механизма, захватываемый элемент исполнительного механизма выполнен в виде ведомого входного звена тормозного механизма.

На фиг. 1 показана общая функциональная схема структурно- гибкой производственной системы (СГПС); на фиг. 2— мобильный приводной блок; на фиг. 3 — модуль СГПС.

В состав структурно-гибкой производственной системы входят система управления, исполнительные ведомые механизмы 1 (фиг. 1), один или несколько приводных мобильных блоков 2. выполненных с возможностью перемещения между

17/5272

20

35

55 исполнительными ведомыми механизмами и ячейками хранения накопителя 3 транспортным средством 4 или вручную человеком-оператором.

Исполнительный ведомый механизм (фиг. 2) состоит из основания 5, в котором на направляюшей 6 смонтировано исполнительное звено 7 в виде каретки и тормозной механизм. На исполнительном ведомом звене 7 и на основании 5 исполнительного механизма 7 размещены стыковочные элементы, выполненные в виде торцевой 8 и боковой 9 базовых плоскостей и захватываемых элементов 10, выполненных в виде отверстий.

Тормозной механизм состоит из рабочего элемента 11, расположенного в направляющих в каретке исполнительного ведомого механизма, клиновой передачи

12, фиксирующей пружины 13 и ведомого звена 14, выполненного в захватываемом элементе 10 стыковочного устройства каретки 7. Такая конструкция тормозного механизма служит целям обеспечения выполнения операции фиксирования приводного мобильного блока 2 на каретке 7 исполнительного ведомого механизма 1 и операции растормаживания одним приводом. Возмо>кно также применение тормозного устройства традиционной 30 конструкции, состоящего из тормозной накладки и затягивающего винта, и имеющего отдел ьн ы и п р и вод.

Приводной мобильный блок объединяет в корпусе 15 привод, состоящий из двигателя 16, передаточного механизма 17 (например, червячной пары), преобразователя вращательного движения в поступательное

18 (например, передача "винт-гайка качения") и датчика положения 19, выходное ведущее звено 20 в виде скалки, выполненной в опорах качения 21, оснащенной датчиком касания исполнительнога звена 22 и стыковочным узлом, стыковочный узел для фиксации приводного блока 2 на основании исполнительного механизма 5 и дополнительный стыковочный узел для присоединения дополнительных устройств, Стыковочные узлы выходного ведущего звена 20 и коопуса 15 имеют одинаковую конструкцию и состоят из торцевой ведущей базы 23 и устройства затяжки, имеющего выходной рабочий элемент 24 в виде цанги, подпружиненной пружиной 25, и распорный конус 26, закрепленный на штоке силового цилиндра 27. Кроме того, с целью дости>кения требуемой точности стыковки, стыковочный узел корпуса имеет базирующий поясок 28.

Дополнительный стыковочный элемент имеет полумуфту?9, подпружиненную пру>киной 30, и имеюшую возможность перемещаться в осевом направлении на шпанке 31.

Если в качестве транспортного устройства предполагается использовать промышленный робот или другое техническое устройство, то для крепления мобильного блока 2 к этому транспортному устройству мобильный блок 2 оснащен плавающей подвеской, которая состоит из фиксаторов 3, подпружиненных пружиной 38, и выполненных с возможностью жестко удерживать приводной блок 2 в транспортном положении.

Для захватывания приводного блока 2 транспортным средством 4 на плавающей подвеске предусмотрен фланец модуля автоматической смены рабочих органов 34.

Одним из примеров использования предлагаемого технического решения является структурно-гибкая производственная система электрохимической обработки образцов. Ее модуль содержит размещенные на основании 35 карусель 36, имеющую несколько позиций для закрепления заготовки

37, и установленные вокруг карусели 36 на нескольких позициях обработки обрабатывающие головки 38. Каждая из головок установлена, в общем случае, в направляющих

39 вертикальной и направляющих 40 горизонтальной настройки положения (фиг. 3) на каретках 41 и 42 соответственно.

Структурно-гибкая производственная система работает следующим образом, В процессе обработки заготовок или сборки изделия все исполнительные звенья исполнительных механизмов зафиксированы в своих кинематических парах на основании с помощью тормозных устройств и имеют положения, заданные им при предыдущей регулировке. При переходе СГПС на обработку или сборку изделия нового типа производится перенастройка СГПС.

Транспортное средство 4 либо человекоператор по команде системы управления выбирае;- необходимый приводной блок 2 из ячеек хранения 3 по критериям исправности и соответствия специфике настраиваемого исполнительного механизма, в том числе по точности, скорости, нагрузке, типоразмерам стыковочных элементов и ведомых звеньев. В случае использования транспортного средства 4, выбранный приводной блок 2 захватывается транспортным средством 4 за фланец модуля автоматической смены рабочих органов 34, фиксируется на транспортном средстве 4 и далее переносится им к требуемому ведомому механизм.у 1. В конце фазы перемещения при1775272 водной блок 2 стыкуется своим стыковочным узлом, расположенном на корпусе 15 со стыковочными элементами основания 5 исполнительного механизма 1. При этом под действием усилия со стороны транспортно- 5 го средства 4 сжимаются пружины 33, и фиксаторы 32 освобождаются из своих гнезд.

Силовой цилиндр 27, перемещаясь, расклинивает конусом 26 выходной рабочий элемент 24 стыковочного узла корпуса 15 в 10 захватываемом элементе 10 и, сжимая пружину 25, притягивает торцевую ведущую базу 28 приводного блока 2 к боковой ведомой базе 9 основания 5 исполнительного механизма 1. Точная центровка стыковочногоуз- .15 ла корпуса 15 приводного блока 2 в захватываемом элементе 10 основания 5 исполнительного ведомого механизма 1 обеспечивается базирующим пояском 28.

Двигатель 16 приводного блока посред- 20 ством передаточного механизма 17 и передачи "винт-гайка качения" 18 перемещает выходное ведущее звено 20 приводного блока 2 от исходного положения в направлении к исполнительному звену 7 исполни- 25 тельного ведомого механизма 1 до упора стыковочного узла в стыковочные элементы исполнительного звена 7 и срабатывания датчика касания 22. Далее происходит затяжка стыковочного узла ведущего звена 20 30 приводного блока 2 в захватываемом элементе 10 исполнительного звена 7 под дей"ствием силового цилиндра 27 способом, описанным выше. Одновременно, силовой цилиндр, передавая усилие через раскли- 35 ненную конусом 26 в ведомом звене тормозного механизма 14 цангу 24, деформирует пружину 13, растормаживает клиновую передачу 12 и освобождает рабочий элемент

11 тормозного механизма, и таким образом, 40 дает исполнительному звену 7 возможность свободно перемещаться в направляющей 6.

B соответствии с программой и показаниями датчика положения 19, система управления приводит в действие двигатель 16 45 приводного блока 2 и через кинематическую цепь 17, 18 переводит выходное ведущее звено 20, а вместе с ним и исполнительное звено 7 исполнительного .ведомого механизма 1 в заданное положение. 50

Затем, после снятия давления с силового цилиндра 27 устройства затяжки стыковочного узла, расположенного на выходном ведущем звене 20 приводного блока 2, стыковочный узел выходного звена 20 привод- 55 ного блока 2 под действием пружины 25 расфиксируется от стыковочных элементов исполнительного звена 7. Одновременно, под действием пружины 13 через клиновую передачу 12 происходит фиксация рабочего элемента 11 и, тем, самым, срабатывание тормозного механизма.

Выходное ведущее звено 20 приводного блока 2 отводится в исходное положение, затем стыковочный узел корпуса 15 приводного блока 2 расфиксируется от стыковочных элементов основания 5 исполнительного механизма 1.

На этом регулировка положения исполнительного звена данного исполнительного механизма завершена. Транспортное средство 4 или человек-оператор с приводным блоком 2 переходит к следующему ведомому механизму 1, либо переносит приводной блок 2 в ячейку хранения накопителя 3.

Дополнительный стыковочный элемент может использоваться для различных вспомогательных работ, например, для затягивания дополнительных тормозных устройств.

Для этого приводной блок 2, после того, как выполнена регулировка данного исполнительного механизма, стыкуется полумуфтой

29 с ответной полумуфтой дополнительного тормозного устройства, и двигателем 16 через кинематическую цепь 17, 31, 29 производится затяжка. Пружина 30 предназначена для компенсации осевого смещения и для надежного прижатия полумуфты 29 к ответной части дополнительного тормозного устройства.

В отличие от СГПС-прототипа, предлагаемая структурно-гибкая производственная система обладает более высокой точностью позиционирования, зто качество достигается за счет того, что один или оба стыковочных узла оснащены устройством затяжки. Устройства затяжки обеспечивают выборку зазоров между базовыми плоскостями корпуса приводного блока и основания, выходного ведущего звена приводного блока и исполнительного звена исполнительного механизма, что позволяет исключить случайные ошибки позиционирования, В СГПС-прототипе измерение положения исполнительного звена исполнительного механизма осуществляется косвенным путем то есть, путем вычисления в управляющем устройстве нового положения исполнительного звена на основе данных о предыдущем положении и информации об отработанном перемещении от датчика положения приводного блока, Таким образом, перед началом регулирования исполнитель.ного механизма, система управления имеет информацию о положении его исполнительного звена только внутреннюю, то есть информацию, зафиксированную в запоминающем устройстве после последней регулировки, Если в результате нештатной работы произошло изменение

1775272 положения исполнительного звена, то это может послужить причиной сбоя, так как в системе управления нет информации об истинном положении исполнительного звена, Предлагаемая структурно-гибкая производственная система лишена этого недостатка, так как в ней перед каждой регулировкой каждого исполнительного механизма осуществляется измерение фактического положения исполнительного звена этого механизма. Такое решение повышает надежность функционирования СГПС.

Кроме того, в предлагаемой СГПС упрощена конструкция по сравнению с прототипом. Это достигается за счет того, что весь передаточный механизм размещен на приводном блоке, а в исполнительных механизмах оставлены только исполнительные звенья, перемещающиеся в кинематических парах на основании.

Формула изобретения

1. Структурно-гибкая производственная система. содержащая исполнительные механизмы с установленными на основании в кинематических парах с тормозным механизмом ведомыми исполнительными звеньями, по меньшей мере один мобильный приводной блок, включающий двигатель передачи, выходное ведущее звено, стыковочные узлы, установленные с возможностью взаимодействия с выходными ведомыми

5 звеньями и основаниями исполнительных механизмов, и датчик положения, транспортное средство и систему управления, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью удешевления, уменьшения габаритов и повышения

10 точности позиционирования, по меньшей мере один стыковочный узел приводного блока снабжен устройством затяжки соединения в виде двигателя, передачи и выходного рабочего элемента, а ведомое

15 исполнительное звено и/или основание исполнительного механизма снабжены ответными захватываемыми элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с соответствующими рабочими

20 элементами, при этом рабочий элемент выполнен с возможностью перемещения захватываемого элемента относительно ведущего звена и/или основания приводного блока.

25 2. Система поп. 1,отличающаяся. тем, что захватываемый элемент испблнительного звена выполнен в виде ведомого входного звена тормозного механизма.

1775272

Составитель А.Тимофеев

Техред M.Моргентал Корректор А.Долинич

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 4012 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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