НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О ПРОЕКТЕ  

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Металлообработка

Ни в одном из ранее описанных процессов не шла речь об обработке деталей с большой точностью и высоким качеством поверхности, которых между тем очень много в таких механизмах, как двигатель самолета или автомобиля, будильник, посудомоечная машина и др. Все эти детали изготовляются на металлорежущих станках - токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных. Эти станки используют шпиндель и жестко закрепленные режущие инструменты. Жесткость таких станков очень велика, поэтому на точность резания не оказывают влияния развиваемые при этом усилия, отсюда точность размеров получаемых деталей и высокая повторяемость параметров. Выдерживание конечных размеров вплоть до микрон (отсюда выражение "ловить микроны") стало сегодня обычным явлением. Конструкция станков в принципе остается неизменной уже несколько веков. Часовые мастера использовали простейшие токарные станки сотни лет назад, добиваясь на них поразительной по тем временам точности.

Группы металлорежущих станков на современных предприятиях образуют механические цехи - основу машиностроительного производства в прошлом, настоящем и в будущем. До последнего времени такие цехи были "вотчиной" талантливых умельцев-станочников, которые па основе личного производственного опыта и с помощью ручных измерительных приборов, например микрометров и калибров, добивались высочайшей точности обрабатываемых деталей. Работа станочника - высококвалифицированная, и во всех развитых странах постоянно испытывают дефицит в специалистах такого профиля. Кроме того, эта работа высокооплачиваемая, поэтому расходы на заработную плату всегда составляли существенную часть капиталовложений в механическую обработку. Отсюда естественное желание применять такую технологию, которая сделала бы ненужным присутствие в цехе человека. Одним из решений была поточная линия.

Суть поточной производственной линии заключается в том, что деталь все время остается "на потоке", т. е. переходит от одной операции к другой, от одного станка к другому. Недостатком такой системы является то, что скорость линии определяется наиболее длительной станочной операцией; кроме того, такая жестко специализированная линия может устареть, прежде чем окупятся все затраты на нее.

Какую же роль могут сыграть роботы в этой сфере материального производства, кроме загрузки и разгрузки станков? Гибкость и простота перепрограммирования, которые они обеспечивают, казалось бы, идеально подходят именно здесь, однако только в последнее время роботы стали широко проникать в цехи механической обработки.

В значительной степени этому способствовало распространение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Роботы и станки с ЧПУ - явления одного порядка, прекрасно работают вместе, управляются похожими программами и действуют по одинаковым электрическим сигналам, получаемым от аналогичных систем управления.

Немаловажным явилось и то, что со времени появления первых роботов в промышленности (конец 60-х годов) стоимость рабочей силы значительно возросла, в то время как стоимость роботов если и увеличилась, то незначительно, причем современные модели гораздо более универсальны, чем примитивные модели из времен "детства" робототехники, хотя и те до сих пор прекрасно работают.

Операция механической обработки, особенно если деталь крупная и выпускается сериями от малых до средних (а именно такие партии изделий превалируют здесь), - длительный процесс, при котором заготовка долго находится в станке. Если цикл обработки составляет 20 секунд и более, экономически невыгодно, чтобы робот все это время простаивал. В таком случае для него необходимо предусмотреть вторичные, или вспомогательные, операции. Выходом может быть и многостаночное обслуживание (поэтому часто в процессе механической обработки используются роботы портального исполнения с большим перемещением по порталу).

В действующих поточных линиях (задача роботизации сводится, как правило, к модернизации именно этих линий) старались всегда ставить станки как можно ближе друг к другу, и втиснуть между ними напольный стационарный робот не всегда было возможным. Поэтому появились небольшие компактные роботы навесного типа, которые закрепляются непосредственно на передней бабке или станине станка. Такой робот легко "связать" с более крупным транспортным роботом или конвейером. Схват его рассчитан на разные размеры деталей, а система управления им может запоминать множество различных программ обработки.

Вот мы и подошли к концепции так называемой гибкой производственной системы (ГПС), в которой видят сегодня будущее всего промышленного производства и шаг на пути к созданию заводов-автоматов. Как свидетельствуют работающие ГПС (их в мире уже более 300), такая система (большинство их - механообрабатывающие) может с экономической выгодой выпускать средние, мелкие и даже единичные партии деталей в номенклатуре до 500 различных типов, причем переход с одной детали на другую занимает всего несколько минут, которые уходят на замену программы и иногда схвата и оснастки. Ядром всех этих ГПС являются разнообразные промышленные роботы.

Сформулируем некоторые требования к промышленному роботу, занятому обслуживанием станков.

1. Наличие до шести управляемых степеней подвижности между основанием робота и схватом (не считая транспортного перемещения и движения схвата). Иногда кажется, что достаточно трех перемещений для загрузки детали в патрон станка, но в действительности это не так. Часто траектория бывает гораздо более сложной из-за необходимости обойти какое-либо препятствие. Использование двойных схватов также может усложнить траекторию, как и необходимость обслуживать станки различных типов. Количество степеней подвижности потребуется увеличить и в том случае, если роботу придется манипулировать также транспортной тарой.

2. Быстрота обучения и программирования. При создании обрабатывающего комплекса или ячейки нужно быть уверенным, что любая точка внутри нее достижима для робота. При наличии нескольких типов обрабатываемых деталей очень удобно сразу же записать программы для каждой из них. Это лучше всего делать, если реализован метод обучения по первому циклу.

3. Точность позиционирования не ниже 0,3 мм. Такой точности, как правило, не требуется при загрузке заготовок в патроны станков, но она становится необходимой при контроле размеров или манипулировании тарой.

4. Скорость действия робота должна быть сравнима со скоростью действий человека-оператора. Если робот будет слишком медлительным, станки не удастся использовать на полную мощность. Потеря производительности может "съесть" всю эффективность от применения робота.

5. Возможность корректировать при необходимости программы. Часто требуется другой порядок выполнения операций: пропустить или обойти тот или иной станок. При наличии позиции контроля размеров дальнейший путь детали будет зависеть от результатов контроля.

6. Совместимость с другими системами ЧПУ. Имеется множество сложных систем управления станками как с применением ЭВМ, так и без нее. Робот должен "понимать" эти команды, чтобы была возможность включить его в так называемые интегрированные системы управления. Иногда целесообразно в целях экономии объединять робот и станок одной системой управления.

7. Способность укладывать детали в тару и брать их из нее. Иногда невыгодно подавать детали в обрабатывающую ячейку по одной. Чтобы исключить ручной труд, особенно если речь идет о мелких деталях, заготовки можно подавать на палетах или в специальных ящиках (таре), причем обработанные изделия робот тоже может устанавливать на палеты или класть в тару. Робот может также переставлять и сами ящики или брать и подавать их на конвейер. Способность робота выполнять такие функции дает возможность создавать для станка аварийный запас деталей на так называемом буферном накопителе, так чтобы станок продолжал работать, если линия вдруг остановится.

8. Высокая надежность - время наработки на отказ - не менее 400 часов. Робот, обслуживающий высокопроизводительный и дорогой станок, а тем более группу станков, должен обладать очень высокой надежностью, так как даже минута простоя резко снижает производительность. Применение робота только тогда экономически оправданно, если время простоя будет ниже 2% (по сравнению с 3,5% в среднем у рабочего).

9. Возможность установки двойного схвата. Это требование непосредственно связано со скоростью. При использовании двойного схвата исключаются лишние движения, так как робот может и устанавливать заготовку, и брать готовое изделие за один цикл, не выходя из рабочей зоны станка.

10. Подвижность в рабочей зоне. Как мы уже говорили, подвижный робот может обслуживать гораздо больше станков, чем стационарный. Гибкость перемещения, свойственная человеку, здесь не нужна - достаточно прямолинейного перемещения по порталу или по направляющей от одного станка к другому.

11. Элементарная чувствительность для совмещения детали с патроном. Зачастую детали не обладают симметрией относительно оси вращения патрона, и их надо перед установкой немного проворачивать. Для этого используется специальный чувствительный механизм схвата.

12. Простейшая адаптивность, т. е. способность реагировать на изменения окружающей обстановки, в том числе обладать техническим зрением. С помощью этой функции робот может делать все, что делает на этих операциях человек, например осуществлять контроль за степенью износа инструмента или качеством поверхности детали.

предыдущая главасодержаниеследующая глава











© ROBOTICSLIB.RU, 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://roboticslib.ru/ 'Робототехника'
Рейтинг@Mail.ru
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь