Материальные потоки – основа проектирования транспортной системы

В цехах механической обработки или сборки выполняют различные транспортно – загрузочные операции:

¨ загрузку полуфабрикатов, инструментов, приспособлений и изделий для хранения их на складе и их выгрузку по требованию;

¨ загрузку полуфабрикатов, инструментов, приспособлений и изделий для подачи их к рабочим местам и обратно;

¨ межоперационные перемещения заготовок между станками.

Все перечисленные выше операции выполняются с помощью транспортных систем (ТС).

Автоматическая транспортная система – совокупность взаимосвязанных, автоматически действующих, устройств для транспортирования различных изделий в системе автоматически работающих машин (станков).

Автоматизированная транспортная система отличается от автоматической тем, что транспортно–загрузочные операции автоматизированы частично. Такие системы используют в поточных автоматических линиях.

Основой для проектирования транспортной системы является схема материальных потоков цеха и участков, которая должна быть составлена с учетом обеспечения мощности грузопотоков.

Грузовые потоки цеха представляют собой определенную схему движения предметов труда в соответствии с последовательностью производственного процесса.

Грузопотоки классифицируются по следующим признакам:

¨ в зависимости от массы груза (миниатюрные – 0,01 кг; легкие – от 0,01 до 0,05 кг; средние от 0,5 до 16 кг; переходной массы от 16 до 125 кг; тяжелые более 125 кг);

¨ в зависимости от способа загрузки (в таре, без тары, навалом, ориентированные, кассетированные в пакетах, на спутниках);

¨ в зависимости от формы груза (тела вращения; корпусные и т.п.);

¨ в зависимости от материала груза (металлические, неметаллические);

¨ в зависимости от свойств материала груза (твердые, хрупкие, пластичные, магнитные).

Расчет интенсивности грузопотоков и определение их оптимальных схем является одной из составляющих частей проекта цеха.

Например, для подачи отливок со склада в цех годовой грузопоток составит:

, (4.1)

где n_з – число наименований заготовок направляемых в цех;

M_з – масса заготовки данного наименования, кг;

N_з – годовая программа заготовок данного наименования, шт.

Все виды заготовок и деталей, поступающих в цех, составляют полный грузопоток поступающих в цех грузов:

Г _з.д = Г_з (4.2),

где k – число видов грузов, поступающих в цех.

По величине полного грузопотока рассчитывается межцеховой транспорт.

Организация оптимальных грузопотоков включает в себя решение таких задач, как сокращение общей длины транспортных путей, пересечений и разветвлений, исключение транспортных петель и возвратных трасс, обеспечение ремонтопригодности транспортных средств. Все это приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат.

В общем случае транспортная система состоит из транспортных средств (ТСР) доставки грузов и загрузочно – разгрузочных средств, обеспечивающих связь с технологическим оборудованием.

В зависимости от характеристик перемещаемых грузов возможны различные основные варианты построения транспортной системы (рис. 4.2 [1]).

В качестве транспорта для перевозки грузов со стороны применяют железнодорожный и автомобильный транспорт. Внутри цеха применяют автоматические тележки (робокары), электрокары, электропогрузчики, мостовые и поворотные краны, подвесные кранбалки (с нижним управлением), ленточ–ные, роликовые, шаговые, подвесные конвейеры, поворотные столы.

Составными элементами транспортной системы являются загрузочно–разгрузочные устройства (для автоматизированного производства это автооператоры), встроенные непосредственно в оборудование или расположенные рядом промышленные роботы, портальные автооператоры, агрегаты загрузки и разгрузки.

Автоматизированный и автоматический транспорт обслуживает горизонтальные, вертикальные и смешанные грузопотоки.

Транспортные системы автоматических линий (рис. 4.3 [1]). В синхронных системах станки 1 – 3 связаны конвейером 4. Заготовки 7 по окончании их обработки на всех станках одновременно перемещаются конвейером на следующие позиции, где происходит последующая обработка.

В несинхронных системах станки и конвейеры работают независимо и перед каждым станком расположен накопитель 5, куда конвейер 4 транспортирует обработанные заготовки. Независимость работы транспортной системы от работы станков позволяет при отказе одного или нескольких станков не прекращать некоторое время работу ГПС.

Автоматические линии имеют транспортные спутниковые и бесспутниковые системы. В первых заготовки 7 перемещаются и обрабатываются в спутниках 6. После обработки детали с них снимаются, а спутники возвращаются конвейером на первую позицию обработки.

В бесспутниковые системах заготовки перемещаются конвейером и обрабатываются без спутников. Различают транспортные системы со сквозной и несквозной трассами транспортирования.

В первых заготовки 7 перемещаются из одной зоны обработки в другую межоперационным конвейером 4, во вторых – заготовки перемещаются в три приема: вначале из зоны обработки автооператором 8 на конвейер 4 и перемещаются им на один шаг, после чего загружаются автооператором в зону обработки.

В некоторых системах, кроме межоперационного конвейера 4, используются загрузочно – разгрузочные устройства (автооператоры и промышленные роботы).

В зависимости от способа компоновки транспортные системы подразделяются на ветвящиеся и неветвящиеся.

Ветвящиеся системы оснащены устройствами, которые делят поток деталей на несколько потоков в зависимости от того, к скольким параллельно работающим станкам нужно подать заготовки.

Неветвящиеся системы характеризуются наличием одного потока заготовок и отсутствием устройств деления потока.

В зависимости от способа использования сил для перемещения деталей транспортные системы подразделяют на следующие виды:

¨ принудительные, где для перемещения изделий применяются промышленные роботы, автооператоры, конвейеры (шаговые, роторные, ленточные, цепные и т.п.);

¨ полусамотечных, где для перемещения изделий используются силы тяжести и устройства, уменьшающие силы трения (роликовые конвейеры);

¨ самотечные, использующие для перемещения изделий и спутников силы тяжести (лотки, склизы и т.п.).

По времени перемещения в течение рабочего дня транспортной системы их подразделяют на действующие периодически либо непрерывно.

Транспортные системы ГПС могут быть различных типов: межцеховыми, цеховыми, межоперационными.

Транспортные связи, охватывая практически все виды грузопотоков: между цехами, участками, станками и все элементы перемещений, во многом определяют организационно–технические требования к транспортным системам (рис. 4.4 [1]).

Возможно комбинированное применение периодического и непрерывного перемещений грузов при условии разделения транспортных средств буферными накопителями, функции которых могут выполнять как сами транспортные средства, так и вспомогательные устройства или тара.

Для ГПС типа участка можно выделить межучастковый (внесистемный), межоперационный и операционный транспорт. Первый обеспечивает связь ГПС с другими производственными подразделениями и, прежде всего с системой более высокого уровня управления, обеспечивающей ГПС заготовками, средствами оснащения и определяющей дальнейшее транспортирование готовых изделий к потребителю. Роль этого транспорта меняется в зависимости от степени автономности ГПС.

Основное средство для связи рабочих мест в ГПС – межоперационный транспорт. Операционные транспортные средства перемещают грузы (заготовки, полуфабрикаты, готовые изделия, средства оснащения, стружку, СОЖ) в пределах технических операционных единиц (ГПМ, позиции контроля, комплектации, кантования и т.п.). В качестве транспортных средств используют автооператоры (для замены инструмента), роботы (для установки заготовок и смены деталей), устройства перемещения тары, спутников, палет.

Схема транспортных потоков определяется технологическими и организационными решениями, полученными на этапе предварительной разработки ГПС. Варианты транспортных потоков для различного состояния заготовок на входе их в транспортную систему и взаимодействия внесистемного и межоперационного транспорта ГПС (транспортные перемещения для простоты показаны однонаправленными) представлены на рис. 4.5 [1].

Ориентированные перед входом на транспортную систему заготовки не требуют в ГПС операций комплектации, т.е. ориентации и сборки их с приспособлениями - спутниками или ячеистой тарой.

При изготовлении изделий типа тел вращения операция комплектации может быть выполнена непосредственно на ГПМ автоматически, поэтому в зависимости от типа ГПМ и способа подачи заготовки можно использовать один из вариантов комплектации: вне системы ГПС на специальных рабочих местах или непосредственно на ГПМ.

Для стыковки различных транспортных средств необходимо предусматривать устройства передачи грузов (УПГ). Они могут быть выполнены как автономные объекты, а также встроены в одно из транспортных средств транспортирования или хранения грузов.