Структура транспортной системы. Конфигурация и протяженность траектории перемещения зависят от размера ГПС

Конфигурация и протяженность траектории перемещения зависят от размера ГПС, частоты заявок на транспортное обслуживание и расположения технологического оборудования в пространстве. В общем случае различают три основные структурные (топологические) схемы: линейную, петлеобразную, разветвленную (рис. 13.2.1.).

Рис. 13.2.1. Компоновочные схемы транспортных систем:

а — линейная; б — петлеобразная; в — разветвленная

Переход от линейной схемы (рис. 13.2.1, а) к разветвленной (рис. 13.2.1, б) ведет к усложнению системы управления транспортных перемещений. При разветвленной структуре, где нередко применяют более чем одно транспортное устройство, необходимо предусматривать места для обгона или разъезда транспорта; алгоритмы упра­вления должны исключить возможные столкновения и обеспечить их равномерную загрузку.

Схема транспортных потоков зависит от технологических и организационных решений, полученных на этапе предварительной разработки ГПС. На рис. 13.2.2. показаны варианты транспортной системы для различного состояния заготовок на входе, взаимодействия внесистемного и межоперационного транспорта ГПС. Для простоты анализа транспортные перемещения показаны однонаправленными. Предварительно ориентированные заготовки не требуют в ГПС операций комплектации, т. е. ориентации и сборки заготовок с приспособлениями-спутниками или ячеистой тарой. В ряде случаев, что более характерно для ГПС тел вращения, комплектация производится непосредственно на производственном модуле (вручную или автоматически). Поэтому в зависимости от типа производственных модулей Г ПС и способа подачи заготовок в систему можно применять один из трех вариантов: комплектацию вне системы, на специальных рабочих местах ГПС или непосредственно на гибком производственном модуле.

Для стыковки различных технических средств транспортирования и хранения необходимо предусматривать устройства передачи грузов (УПГ), которые могут быть выполнены как автономные объекты, а также встроены в одно из средств хранения и транспортирования. Набор средств, и способов передачи груза между внесистемным транспортом (ТРВ) и операционными средствами чрезвы­чайно разнообразен. В одних случаях возможна передача напрямую (блоки 1, 2, 11), в другом, крайнем варианте груз проходит через все средства

Рис. 13.2.2. Схема транспортных потоков в ГПС

Рассмотрим, каким образом конструктивно реализуются указанные варианты транспортных схем. Простая транспортная система, которая включает в себя внесистемный транспорт, доставляет грузы в неориентированном положении к ГПМ (рис. 13.2.3.). Непосредственно на модуле производится комплектация (ручная или автоматическая), например, с использованием бункерных устройств или адаптивных роботов.

Данная структурная схема применима для ГПС технологической специализации, где число операций по каждой детали меняется от единицы до двух, или для первого ГПМ по ходу технологического маршрута.

Рис 13.2.3. Взаимодействие внесистемного транспорта (ТРВ) и гибкого производственного модуля (ГПМ) с комплектацией (КМ) на рабочем месте

Схема взаимодействия ТРВ и комплекса из трех станков приведена на рис. 13.2.3. Транспортные перемещения деталей между станками осуществляет робот, который расположен в центре между ГПМ. Кроме показанной круговой компоновки, широко применяют линейное располо­жение оборудования с транспортным напольным или чаще — портальным роботом для связи станков между собой. Для систем, показанных на рис. 13.2.4. и 13.2.5. достаточно иметь ТРВ и не обязательно включать в ГПС автономное транспортное устройство. Кроме того, для этих схем характерно отсутствие центрального накопителя (ЦНК) для ГПС типа «участок». Также без ЦНК и ТР реализуется транспортная схема с ТРВ в виде тележки (ТЛ) с пакетом тары для деталей (13.2.4). Такая тележка или оставляет пакет тары с заготовками на модуле, или остается на ГПМ до окончания работ над всеми заготовками пакета ТЛ. Тележка-накопитель делает проще транспортную систему ГПС, но использование данной схемы определяется более сложной конструкцией накопителя ГПМ.

Рис. 13.2.3. Взаимодействие внесистемного транспорта (ТРВ) и гибких производственных модулей (ГПМ) с использованием накопителей (НК) и промышленного робота (ПР)

Рис. 13.2.4. Транспортная схема на основе тележки с пакетом накопителей (НК)

Транспортная система с центральным накопителем в виде замкнутого конвейера или в виде барабана большого диаметра показана на рис. 13.2.5. Транспортные пере­мещения между ЦНК и модулем выполняют промышленные роботы ПР или автооператоры АВ. Заготовки передаются после остановки вращающегося накопителя. Ограничением для широкого использования такой транспортной схемы является большое число вспомогательных перемещений, недостаточная вместимость конвейера, необходимость большой производственной площади. Данная схема может быть рекомендована для условий крупносерийного производства с, однородными технологическими маршрутами без возвратов.

Автоматизированные самостоятельные транспортные средства ГПС отсутствуют при применении стеллажного склада, штабелер которого работает непосредственно с накопителями модулей и позициями загрузки-выгрузки заготовок и готовых деталей (рис. 13.2.6.). Широкого распространения такие системы не получили из-за сложности согласования длины склада и числа применяемого оборудования, которое размещается в линию вдоль склада.

Рис. 13.2.5. Транспортно-накопительная система с центральным накопителем типа «конвейер» и промышленным роботом или автооператором

Рис. 13.2.6. Транспортно-накопительная система с центральным накопителем (ЦНК) типа «стеллажный склад» и штабелером

Решение задачи состоит в подборе числа ярусов склада, т.е. его высоты и вместимости транспортируемых накопителей. На штабелер подобного склада приходится большая нагрузка, так как интенсивность его работы больше, чем других транспортных схем. Штабелер отвечает за прием и выгрузку заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей. Скорость перемещения штабелера невелика ввиду его большой массы, частых остановок и пусков. Поэтому данные системы при всех их преимуществах можно применять для ГПС небольших размеров, имеющей до пяти — семи станков. Модификация стеллажного склада до одно-или двухъярусного и применение быстродействующей легкой тележки позволяют повысить производительность подобной транспортной системы.

Стеллажный склад с штабелером наиболее часто применяют в ГПС для автоматизации складских операций. Штабелер 1 (рис. 13.2.7.) имеет рамную Г-образную конструк­цию. Он перемещается по рельсовому пути 2, который расположен в верхней части стеллажного склада 3; внизу штабелер опирается роликами на двутавр 4. Каретка 6, оснащенная выдвижным телескопическим столом 7 для загрузки-выгрузки тары 5, перемещается по вертикальным направляющим с помощью цепной или трособлочной передачи.

Штабелер по заданному адресу перемещается электромеханическими передачами с подводом питания на соответствующий участок адресной линии. После выхода штабелера к заданному адресу включается привод телескопического стола 7 каретки 6. Если выполняется операция приемки груза из стеллажа, то после ввода в ячейку стола каретка поднимается на небольшую высоту, телескопический стол забирает тару 5 и возвращается в исходное положение, после чего каретка опускается на ту же высоту. Затем тара с деталями транспортируется к приемно-передающему устройству или не­посредственно на локальные накопители операци­онных средств. В некоторых системах штабелер не явля­ется неотъемлемой частью склада, а может перемещаться от ЦНК к модулям ГПС. Такой штабелер-тележка (ШТ-ТЛ) показан на рис. 13.2.8. Большого распространения данная схема не получила, так как обладает небольшой производительностью.

Более универсальной и наиболее применяемой является транспортная накопительная система, состоящая из стеллажного склада, штабелера, позиции входа-выхода и транспортной тележки (рис. 13.2.7). Такие системы экономят производственную площадь, легко адаптируются к возможным изменениям конфигурации и состава ГПС.

Анализ транспортных систем позволяет сделать вывод, что структурные схемы перемещений и конструкция транспортных устройств тесно взаимосвязаны с накопительными системами; поэтому процессы транспортирования и хра­нения при разработках ГПС рассматривают в рамках транспортно-накопительной системы (ТНС). ТНС, в том числе рассмотренные выше, можно разделить на три типа: системы без автономных транспортных средств; системы, где роль накопителя выполняют транспортные средства; ТНС, которые включают как центральные накопители, так и автоматизированные транспортные устройства. Первая и вторая разновидности ТНС сравнительно редко применяются на практике из-за меньшей универсальности и отсутствия комплектных устройств ТНС. Но именно с анализа этих ТНС необходимо начинать разработку процессов хранения и перемещения элементов материаль­ного потока, К достоинствам ТНС первых двух типов можно отнести более высокую надежность и меньшую капиталоемкость из-за уменьшения количества устройств транспортирования и хранения.

Стеллажный склад с штабелером наиболее часто применяют в ГПС для автоматизации складских операций. Штабелер 1 (рис. 13.2.7) имеет рамную Г-образную конструкцию. Он перемещается по рельсовому пути 2, который расположен в верхней части стеллажного склада 3; внизу штабелер опирается роликами на двутавр 4. Каретка 6, оснащенная выдвижным телескопическим столом 7 для загрузки-выгрузки тары 5, перемещается по вертикальным направляющим с помощью цепной передачи.

Штабелер по заданному адресу перемещается электромеханическими передачами с подводом питания на соответствующий участок адресной линии. После выхода штабелера к заданному адресу включается привод телескопического стола 7 каретки 6. Если выпол­няется операция приемки груза из стеллажа, то после ввода в ячейку стола каретка поднимается на небольшую вы­соту, телескопический стол забирает тару 5 и возвращается в исходное положение, после чего каретка опускается на ту же высоту. Затем тара с деталями транспортируется к приемно-передающему устройству или не­посредственно на локальные накопители операционных средств. В некоторых системах штабелер не является неотъемлемой частью склада, а может перемещаться от ЦНК к модулям ГПС. Такой штабелер-тележка (ШТ-ТЛ) показан на рис. 13.2.7. Большого распространения данная схема не получила, так как обладает небольшой производительностью.

Более универсальной и наиболее применяемой является транспортная накопительная система, состоящая из стеллажного склада, штабелера, позиции входа-выхода и транспортной тележки (рис. 13.2.8). Такие системы экономят производственную площадь, легко адаптируются к возможным изменениям конфигурации и состава ГПС.

Анализ транспортных систем позволяет сделать вывод, что структурные схемы перемещений и конструкция транспортных устройств тесно взаимосвязаны с накопительными системами; поэтому процессы транспортирования и хра­нения при разработках ГПС рассматривают в рамках транспортно-накопительной системы (ТНС). ТНС, в том числе рассмотренные выше, можно разделить на три типа: системы без автономных транспортных средств; системы, где роль накопителя выполняют транспортные средства; ТНС, которые включают как центральные накопители, так и автоматизированные транспортные устройства. Первая и вторая разновидности ТНС сравнительно редко применяются на практике из-за меньшей универсальности и отсутствия комплектных устройств ТНС. Но именно с анализа этих ТНС необходимо начинать разработку процессов хранения и перемещения элементов материального потока, К достоинствам ТНС первых двух типов можно отнести более высокую надежность и меньшую капиталоемкость из-за уменьшения количества устройств, транспортирования и хранения.

Рис. 13.2.7. Транспортно-накопительная система с штабелером-тележкой

Рис. 13.2.8. Транспортно-накопительная система, состоящая из стеллажного склада (ДНК), штабелера (ШТ) п тележки (ТЛ)

Транспортные средства, применяемые в ГПС, можно отнести к двум классам — колесному транспорту и конвейерам. Конвейеры иногда используют как операционный транспорт для удаления отходов, перемещения специальной тары типа спутников, палет, хранения и перемещения инструмента. Различают конвейеры ленточные, скребковые и пластинчатые, винтовые, роликовые (приводные и не приводные рольганги), толкающие, элеваторные.

Колесные транспортные средства получили наибольшее распространение для перемещения грузов в ГПС. Наибольшее применение в практике получили автоматические тележки с размещением груза на платформе. Подвесные средства типа монорельсовых или портальных устройств не занимают производственные площади, но они хуже адаптируются к возможным изменениям в составе ГПС.