Общие требования к транспортным системам в ГПС
В рамках гибких производственных систем (ГПС) для перемещения палет с закреплёнными изделиями применяются как специализированные, так и универсальные автоматизированные устройства. Ключевые требования к таким системам включают:
1) Обеспечение гибкого взаимодействия с подсистемами складирования, стационарными промышленными роботами и робокарами.
2) Возможность автоматического распознавания палет, изделий, направления и расстояния перемещения.
3) Интеграцию в единую транспортную подсистему совместно с устройствами для изменения положения изделия (поворот, изменение уровня, закрепление и открепление).
Ниже рассмотрены основные типы таких устройств.
Тянущие транспортеры модульной конструкции
Разработанные фирмой «Bosch», эти транспортеры отличаются простотой конструкции и возможностью быстрой переконфигурации. Перемещение осуществляется на палетах, закреплённых на несущих плитах. Система предназначена для доставки изделий к местам обработки, сборки или складирования. В зависимости от габаритов и массы груза предлагается четыре варианта исполнения.
Типоразмеры транспортных подсистем фирмы «Bosch»
Вариант | Габариты палет, мм | Максимальная масса детали, кг
TS-1 | 80x80 | 1,5
TS-2 | 160 х 160...640 х 640 | 30
TS-3 | 300 х 400...800 х 800 | 70
TS-4 | 860x1260 | 240
Конструкция транспортной палеты включает раму (металлическую или пластиковую, в зависимости от нагрузки) и несущую плиту (стальную или пластиковую). Несущая конструкция на основе алюминиевых профилей имеет форму, обеспечивающую перемещение. Внутри размещён цепной привод, а между боковыми элементами рамы расположены несущие плиты с палетами. Конфигурация системы может меняться, но общая длина не должна превышать 50 метров.
Ленточные транспортеры
В ГПС применяются плоские ленточные транспортеры, если маршрут движения изделий соответствует последовательности технологических операций. Они работают на горизонтальных и наклонных участках. Груз перемещается поодиночке или в контейнерах. Лента опирается на ролики или плоские беговые дорожки из стали, пластика и других материалов. На токарных гибких производственных модулях такие транспортеры могут выполнять функцию накопителей.
Многозвенные цепные транспортеры
Звенья этих транспортеров выполнены в виде плит или лотков, закреплённых на цепи. Они способны работать в горизонтальной и вертикальной плоскостях, перемещая груз по прямой или сложной криволинейной траектории. Лотковые версии также могут использоваться для удаления стружки.
Роликовые транспортеры
Перемещение изделий на этих транспортерах осуществляется с помощью роликов (валиков), установленных на определённом расстоянии друг от друга. Груз может перемещаться непосредственно по роликам или размещаться в контейнерах/на палетах. Существуют приводные, бесприводные и комбинированные конструкции.
Бесприводной транспортер не имеет собственного двигателя; движение груза происходит за счёт силы тяжести на наклонном участке или вручную.
В приводных транспортерах движение осуществляется с помощью системы электродвигатель — редуктор, обычно в горизонтальной плоскости. Валики могут иметь индивидуальный или групповой привод. Передача движения на валики осуществляется ремнями или цепями. Конструкция состоит из отдельных секций, соединяемых между собой. Использование радиусных участков позволяет создавать транспортеры сложной формы.
Подвесные транспортеры
Эти системы обеспечивают эффективное использование производственных площадей, перемещая груз по подвесным путям, рационально расположенным в пространстве. Детали перемещаются поодиночке или в контейнерах с помощью транспортных тележек, подвесных крюков и т.д.
В однопутных системах тележки, постоянно связанные с тянущим устройством, движутся по единому замкнутому пути на удобной для оператора высоте. Тележки соединены гибким тросом или цепью, к ним крепятся грузозахватные приспособления. В двухпутных системах тележки движутся по двум отдельным путям.
Современные подвесные транспортеры позволяют автоматически подавать детали в рабочую зону, легко изменять траекторию движения в соответствии с технологическим процессом, автоматически сортировать детали после обработки и создавать межоперационные накопители на подвесных путях.
Перемещение на уровне «выше пола» также может осуществляться с помощью программируемых толкателей, что оптимизирует использование площади при компоновке ГПС.
Рельсовые и безрельсовые тележки
Рельсовые тележки используются преимущественно в производственных системах с жёсткой структурой для обработки корпусных деталей. Они перемещаются по прямолинейной трассе между рабочими местами, забирая палету с изделием из входного накопителя и последовательно доставляя её на станки. Конструкция тележки, палеты и загрузочных устройств взаимосвязана.
Безрельсовые тележки (робокары) — ключевой элемент современных систем транспортировки, оснащённый системами навигации. Простейшие модели следуют по маршруту, заданному штрих-кодами или магнитными метками. Более совершенные конструкции способны съезжать с основной трассы, самостоятельно добираться до заданной точки и возвращаться обратно. Наиболее перспективны полностью роботизированные системы, способные к автономному перемещению и манипулированию.
Управление движением робокаров требует систем ориентации в пространстве. Пассивное управление (слежение) основано на считывании информации со штрих-кодов, нанесённых химическим, физическим способом или наклеенных. Считывание осуществляется дефектоскопами или фотооптическими преобразователями, для последних часто требуется установка системы фотоэлементов под полом.
Другой метод оптического слежения использует ультрафиолетовое излучение для возбуждения специальных частиц на поверхности пола, которые генерируют ответный сигнал в невидимом спектре. Сенсорная головка сканирует поверхность, а микропроцессор по уровню освещённости определяет положение тележки относительно центра траектории.
Вдоль пути также наносятся функциональные «дорожные знаки» в виде штрихов (в двоичном коде), перпендикулярных направлению движения, которые считываются и анализируются робокаром.
Метод с использованием детекторов металла требует установки двух комплектов сенсоров (по пять спереди и сзади робокара). Три центральных сенсора обеспечивают движение по центру траектории, остальные — движение по кривой. Информация для считывания наносится на стальную ленту.