Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Технологические процессы в машиностроении

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

22.4. Применение промышленных роботов

Внедрение промышленных роботов в современном машиностроительном производстве позволяет осуществить полную комплексную автоматизацию, повысить эффективность использования трудовых ресурсов, обеспечить последовательное сокращение применения и даже исключение ручного, тяжелого и неквалифицированного труда. По своим функционально-структурным возможностям и целевому назначению промышленные роботы делятся на автоматические, биотехнические и интерактивные манипуляционные.

Первый крупный класс роботов – это автоматические роботы. Они характеризуются тем, что процесс управления их действиями происходит без непосредственного участия человека, роль которого ограничивается наладкой, пуском и контролем работы системы. Автоматические роботы могут быть программными, адаптивными и интеллектуальными.

Программные роботы работают по заранее спроектированной программе, вводимой в устройство памяти и характеризуемой жесткой автоматической последовательностью действий. Большинство роботов первого поколения имело в своем составе системы ЧПУ. Они запоминают и воспроизводят в автоматическом цикле заданную управляющую программу любое число раз. Наличие жестких программ в памяти робота упрощает его конструкцию и облегчает переналадку в конкретных производственных условиях, однако ряд операций (сборка, монтаж) ввиду их сложности нельзя предусмотреть. Для этих процессов необходимы системы другого класса – адаптивные роботы.

Адаптивные роботы обладают информационной емкостью. Их исполнительные органы снабжены сенсорными датчиками. Ими могут быть контактные датчики сигнализации от прикосновения к деталям, локационные, определяющие скорость движения и расстояние до предмета, усилий, моментов, цвета, температуры, телевизионные и оптические системы искусственного зрения и т.д. Совокупность этих датчиков позволяет роботам выполнять различные циклы операций в не полностью определенной и частично меняющейся обстановке с адаптацией к ней, работать в поисковых режимах, с автоматическим наведением. Датчики очувствления подают сигналы в ЭВМ, где происходит обработка поступившей информации об условиях среды (фактической обстановке) и вырабатываются сигналы управления, подаваемые на приводы исполнительных рук робота.

Интеллектуальные роботы, часто называемые интегральными, обладают элементами искусственного интеллекта. С помощью сенсорных устройств (датчиков зрения, давления, температуры и т.д.) они способны распознавать предметы в пространстве, строить модель среды, вырабатывать планы решения поставленных задач и своих дальнейших действий, выполнять операции в распознанной обстановке, изменять свои действия при изменении ситуации, самоокупаться по мере накопления производственного опыта.

Вторым крупным классом роботов являются биотехнические манипуляционные роботы. В процессе управления ими участвует человек-оператор. Биотехнические роботы имеют три разновидности, что необходимо учитывать при технологической подготовке производства. В основу разделения положены различные методы управления.

Командное управление – дистанционное включение исполнительных приводов робота с командного пульта (пульта управления). Оператор подает управляющие сигналы и определяет порядок их поступления в исполнительные органы.

Копирующее управление осуществляется задающим устройством, кинематически подобным исполнительной руке робота и располагающимся на любом удалении от нее. Человек держит задающее устройство рукой и движет им нужным образом. При этом вырабатываются сигналы управления, которые по линиям дистанционной связи поступают на исполнительные руки робота, точно копирующие движения рук оператора. Целесообразно использование биотехнических роботов в экстремальных условиях, например, высокой радиации, температуры, агрессивной газовой среды, высокого давления или вакуума.

Полуавтоматическое управление характеризуется тем, что человек-оператор, нажимая на управляющую рукоятку с некоторыми степенями свободы, задает тем самым с помощью дистанционных средств необходимые перемещения руке робота. По сигналу от управляющей рукоятки ЭВМ формирует и выдает сигналы для исполнительных приводов руки робота. Для всех биотехнических систем управления роботами характерно отсутствие памяти.

Третий большой класс роботов – это интерактивные манипуляционные роботы. Основная их особенность – частичное участие человека в процессе управления – выражается в различных формах взаимодействия оператора с ЭВМ.

Автоматизированное управление означает чередование в определенной последовательности полностью автоматических и биотехнических режимов управления. При этом весь цикл операций расчленяется на составные части. Те из них, на реализацию которых рассчитан данный робот, выполняются автоматически, остальные – в биотехническом режиме. Оператор выбирает последовательность включения автоматических режимов и длительность ручного биотехнического управления. Независимо от сочетания этих режимов во всех случаях используют ЭВМ.

Супервизорное управление характеризуется тем, что все части заданного цикла операций выполняются роботом автоматически. Переход от одной части к другой осуществляет оператор путем подачи команд целеуказания с помощью рукоятки, светового пера на экране дисплея или другим способом.

Диалоговое управление характерно тем, что робот становится творческим партнером человека (высшая степень автоматизации робототехники). Режим работы предусматривает автоматическое выполнение им операций по частям в сочетании с общением человека-оператора с ЭВМ в процессе управления. В данном случае значительно уменьшается зависимость от предварительно составленных программ, робот участвует в формулировке задач по достижению цели.

Вся совокупность роботов, используемых в машиностроительном производстве, по целевому назначению разделяется на следующие группы:

  • • универсальные, предназначенные для выполнения нескольких операций на различном по технологическому назначению оборудовании;
  • • целевые, выполняющие одну или несколько операций при обслуживании основного технологического оборудования разнообразных моделей, объединенных общностью манипуляционных действий при осуществлении указанных операций;
  • • специальные, предназначенные для выполнения строго определенной операции одного вида.

Большое значение при ТПП имеет правильный выбор типа роботов. При использовании их в качестве средств автоматизации очень важен объективный учет реальных возможностей систем управления.

Особенности роботов влияют на ТПП (табл. 22.1). В первую очередь изменяется подход к построению ΤΓΙ при автоматизации отдельных операций. Особенно важно учесть следующее. В компоновке с роботами успешно работает универсальное оборудование с ЧПУ, а также оборудование, оснащенное цикловой автоматикой управления (металлорежущие станки – автоматы и полуавтоматы, штамповочное оборудование).

Таблица 22.1

Характеристики роботов

Вид производства

Тип привода

Возможность передвижения

Тип управления

Точность позиционирования руки, мкм

Грузоподъемность, кг

Особые требования

Литейное

Пневматический, электрический

Неподвижный

подвесной

Выносное

±10

3000

Температуро- стойкий, пылезащищенный

Кузнечно-прессовое

То же

Неподвижный

напольный

-//-

±3

500

Температуростойкий

Сварочное

Пневматический, гидравлический, электрический

Подвижный напольный и подвесной

На роботе

±1

<500

Защищенный от сварочных брызг

Механообрабатывающее

Электрический, пневматический, гидравлический

Неподвижный напольный и подвесной, подвижный

На роботе и от ЭВМ

±1

100

-

Сборочное

То же

Подвижный напольный и подвесной

То же

±0,5

100

-

Термическое

Электрический, пневматический

Неподвижный и подвижный напольный

–//–

±3

100

Температуростойкий

Конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возможность захвата и переноса рукой робота. Это обусловливает необходимость более точного изготовления заготовок с улучшенным качеством поверхности. Требуется наличие накопителей, причем желательно (для упрощения технологии) детали в них ориентировать. Возникает необходимость в проектировании и изготовлении специальной оснастки – зажимных элементов рук роботов, специальных зажимов, разжимных и фиксирующих устройств технологического оборудования (патронов, упоров, цанг, выталкивателей), кантователей и т.д. (рис. 22.7).

Варианты применения роботов

Рис. 22.7. Варианты применения роботов:

а – для сварки; б – манипулятор; в – для разливки металла

Для нормальной работы робота нужна хорошая подготовка и контроль управляющих программ. Этого можно достичь тщательной разработкой ТП и выполнением всех необходимых расчетов (режимов резания, времени обработки, необходимого вспомогательного и подготовительно-заключительного времени, циклов и циклограмм и т.д.).

Необходима также всесторонне обдуманная планировка взаимного расположения основного технологического оборудования и роботов. Это обстоятельство имеет особое значение, так как применение роботов позволяет перейти к новому этапу автоматизации производства – созданию роботизированных линий и участков станков с ЧПУ, управляемых от ЭВМ, созданию роботизированных линий сборки. При их организации оптимальный вариант использования роботов выбирают путем исследования различных схем компоновок. При соблюдении всех перечисленных требований обеспечиваются высокая производительность средств автоматизации, снижение сроков их окупаемости, рост прибыли и, главное, резкое сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>