Гибкие производственные модули стали дальнейшим этапом развития использования станков с ЧПУ (в том числе многоцелевых станков). С целью повышения степени автоматизации и производительности при сохранении высокой мобильности были созданы гибкие производственные модули (ГПМ), роботизированные технологические комплексы (РТК), гибкие производственные ячейки (ГПЯ), гибкие автоматические линии (ГАЛ) и гибкие производственные системы (ГПС).
В соответствии с ГОСТ 26228–90 под гибким производственным модулем понимается единица технологического оборудования, автоматически осуществляющая технологические операции в пределах его технических характеристик, способная работать автономно и в составе гибких производственных ячеек или гибких производственных систем. Гибкие производственные модули строятся на базе многоцелевых станков для обработки, как правило, корпусных заготовок. На рис. 1 показаны компоновочные схемы ГПМ, в которых применены различные транспортно-накопительные устройства для паллет с заготовками: линейные (рис. 1, α), круговые (рис. 1, б) и овальные (рис. 1, в).
Первый вариант устройства (см. рис. 1, α) применяется для тяжелых заготовок с паллетами, устанавливаемыми в стационарных позициях 3 и подвозимых к станку 1 транспортной тележкой 2.
Второй и третий варианты устройств (см. рис. 1, б, в) применяются для более легких заготовок и отличаются количеством позиций и занимаемой производственной площадью. Во втором варианте паллеты с заготовками устанавливаются, например, на карусели 2 и последовательно подаются в зону загрузки на станок 1. Съем паллет с готовыми деталями и загрузка позиций карусели паллетами с новыми заготовками производятся в позиции 3.
В третьем варианте паллеты с заготовками 3 (см. рис. 1, в) устанавливаются на овальном транспортере и последовательно подаются на перегрузочное устройство 2 и далее на станок 1.
Рис. 1. Схемы компоновки гибких производственных модулей (ГПМ): α, б, в — соответственно с линейным, круговым и овальным транспортно-накопительным устройством
В статье "ЧПУ станок с роботом" рассмотрены и показаны компоновки роботизированных технологических комплексов, построенных на базе многоцелевых станков и различных промышленных роботов.
При создании гибкого производственного модуля применяется модульный принцип, когда из отдельных модулей комплектуются необходимые компоновки ГПМ. На основе многоцелевых станков и гибких производственных модулей создаются станочные системы, расширяющие технологические возможности и обеспечивающие еще большую производительность. Разновидностью таких систем являются гибкие автоматические линии, гибкие производственные ячейки и гибкие производственные системы (рис. 2).
В обобщенном виде под станочной системой понимают совокупность металлорежущего и вспомогательного (установленного в порядке реализации технологического процесса или произвольно) оборудования, объединенного системой управления, автоматическими механизмами и устройствами для транспортирования заготовок, деталей, разделения и соединения их потоков, накопления заделов, изменения ориентации и удаления отходов, предназначенную для изготовления (сборки) заданной номенклатуры изделий.
Рис. 2. Классификация станочных систем
Гибкие автоматические линии
Станочные системы с различными видами оборудования могут применяться в массовом, крупносерийном, среднесерийном и мелкосерийном производстве. Для данных видов производств (см. рис. 2) применяют автоматические линии (АЛ) с жесткой связью, АЛ с промежуточными накопителями, переналаживаемые автоматические линии, гибкие автоматизированные линии, гибкие производственные ячейки и гибкие производственные системы, построенные на основе гибких производственных модулей и многоцелевых станков.
Гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) имеют технологическое оборудование, расположенное в принятой последовательности выполнения технологического процесса обработки, в соответствии с чем ориентирован и поток заготовок. Однако применение в качестве технологического оборудования в основном станков с ЧПУ и многоцелевых станков в значительной степени увеличивает их мобильность при сохранении высокой производительности.
Гибкие производственные ячейки
Следующей структурной единицей гибких производственных систем является гибкие производственные ячейки. Это управляемая средствами вычислительной техники совокупность нескольких гибких производственных модулей (или многоцелевых станков, моющих и контрольных машин) и системы обеспечения функционирования, осуществляющая комплекс технологических операций, способная работать автономно и в составе гибких производственных систем при изготовлении изделий в пределах подготовленного запаса заготовок и инструмента.
Гибкие производственные системы
Последней, самой эффективной, но и самой сложной и дорогой станочной системой, применяемой для автоматизации средне- и мелкосерийного производства, является гибкая производственная система (рис. 3).
Под ГПС понимается управляемая средствами вычислительной техники совокупность технологического оборудования, состоящего из разных сочетаний многоцелевых станков, гибкого производственного модуля и (или) гибких производственных ячеек, автоматизированной системы технологической подготовки производства и системы обеспечения функционирования, обладающая свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий, разновидности которых ограничены технологическими возможностями оборудования.
ГОСТ 26228–90 устанавливает классификационные группировки гибких производственных систем по следующим признакам: комплектности изготовления изделий; методам обработки, формообразования, сборки и контроля; разновидности обрабатываемых изделий; уровню автоматизации.
Рис. 3. Структурная схема гибкой производственной системы
