В рамках гибких автоматизированных производств (ГАП) применяются разнообразные транспортные системы, предназначенные для автоматической замены инструмента. Эти системы обеспечивают подачу нового инструмента и удаление изношенного или сломанного, что является ключевым условием для реализации безлюдной технологии. Для повышения автономности станки часто оснащаются буферными накопителями, из которых инструмент автоматически пополняет основной магазин станка. Такие дополнительные магазины с автооператорами могут быть интегрированы непосредственно в конструкцию станка или выполнены в виде отдельного агрегата, обслуживающего один станок.
Типы накопителей и систем замены
Широкое распространение получили многоярусные накопители барабанного типа. В них может устанавливаться, например, 5 или 10 одинаковых инструментальных надставок, каждая из которых содержит 12 или 24 позиции. При выходе инструмента из строя автооператор автоматически берет надставку из следующего яруса. Подобные накопители могут обслуживать не только один, но и группу станков, располагаясь позади производственной линии. В этом случае замена инструмента во всех магазинах осуществляется одним портальным автооператором. Также существуют системы, объединяющие накопители с шестипозиционными кассетами, где заранее скомплектованы определенные группы режущего инструмента.
Для перемещения инструмента между центральным магазином (часто расположенным под станиной станка) и магазином на станке используется специальное подъемное устройство с кассетами, обеспечивающее вертикальную транспортировку. Процессы загрузки/выгрузки кассет и передачи инструмента управляются автооператором.
Системы со сменными магазинами и автоматическими тележками
Альтернативным решением являются сменные инструментальные магазины. Их автоматическая замена на станке синхронизирована со сменой заготовок. Отработанный магазин снимается, а на его место устанавливается новый, заранее укомплектованный инструментом для следующей детали. Это позволяет вести подготовку инструмента вне производственной линии и реализовывать принцип «одна деталь — один магазин». В накопителе может храниться до пяти таких магазинов, которые автоматически устанавливаются на станок и возвращаются обратно.
Склады-магазины для инструмента отличаются большим конструктивным разнообразием: кассетные, стеллажные, карусельные, сотовые и другие. Наиболее распространены стеллажи-накопители и склады-магазины цепного типа, где инструмент перемещается на цепи в горизонтальной или вертикальной плоскости.
В гибких производственных системах (ГПС) для доставки инструмента со склада к станку и обратно используются автоматические тележки (робокары), оснащенные собственным магазином и автооператором. Тележка комплектуется инструментом на складе, а затем перемещается к станку. Во время простоя станка (например, при смене партии) автооператор станка, управляемый системой ЧПУ, производит замену инструмента в магазине станка на инструмент из магазина тележки.
Принципы навигации и управления автоматическими тележками
Траектория движения тележки задается направляющим элементом, проложенным на полу или под полом цеха. Управление осуществляется командами от центрального пульта, оператора или управляющей программы компьютера. Существует два основных типа направляющих: электромагнитные и оптические.
Наибольшее распространение получили системы с индукционным управлением. В этом случае в полу прокладывается электрический кабель (часто в герметичном пазу), образующий замкнутый контур. По кабелю пропускается переменный ток частотой 3–32 кГц, создающий магнитное поле. На тележке установлены катушки индуктивности. Электронная система управления сравнивает сигналы с этих катушек и, обнаружив отклонение тележки от кабеля (и, следовательно, от заданного маршрута), подает корректирующий сигнал на рулевой механизм.
Для работы на разветвленных маршрутах применяются разные методы: подача сигналов разной частоты в разные ветви кабеля или включение сигнала только в нужную ветвь. Управление движением может быть основано на анализе амплитуды или фазы сигнала. Система стремится удерживать чувствительный элемент (антенну) тележки в зоне максимальной напряженности магнитного поля над кабелем. Любое отклонение вызывает корректирующее воздействие на ведущие колеса, возвращающее тележку на маршрут.
Способы управления робокарами
Существует три основных вида систем управления автоматическими тележками:
1. Ручное управление. Оператор задает адрес следующей станции с панели управления, смонтированной на самой тележке. Этот метод прост, но подвержен человеческим ошибкам, что снижает надежность.
2. Дистанционное управление. Команды передаются тележке с отдельного пульта управления. Этот способ повышает коэффициент использования оборудования по сравнению с ручным, но также не исключает ошибок оператора.
3. Управление от компьютера. Наиболее совершенный и дорогостоящий метод. Он обеспечивает максимальные показатели гибкости, точности и эффективности использования оборудования, поэтому область его применения постоянно расширяется.