Глава 7. Робототехнические системы в легкой промышленности

7.1. Основные виды производства

Особое внимание в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" уделено производству товаров народного потребления. Предполагается за короткий срок увеличить объем производства легкой промышленности на 18-20 %, повысив при этом производительность труда на 16-20 %. Продолжится техническое перевооружение предприятий легкой промышленности на базе более широкого внедрения комплексно-механизированных и автоматизированных линий во всех отраслях легкой промышленности.

Основными отраслями легкой промышленности являются текстильная, швейная, обувная, кожевенная и меховая.

Наибольшим разнообразием производства отличается текстильная промышленность, в которой занята большая часть работающих в легкой промышленности. К основным видам производств текстильной промышленности относятся прядильное, ткацкое, трикотажное и красильно-отделочное. Общим для всех видов производств легкой промышленности является наличие складских операций, транспортировка сырья со складов и готовых изделий на склад.

Среди перечисленных выше производств наименее автоматизированы и механизированы основные технологические операции в меховом производстве. Это объясняется тем, что операции мездрения, прочеса, выворотки меховых шкурок трудно механизировать ввиду высокой стоимости и различий формы исходного сырья.

Наиболее полно механизированы и автоматизированы операции прядильного и ткацкого производства. Основная доля ручных операций в этих видах производства легкой промышленности относится к вспомогательным операциям: съем изделий, установка пустых бобин, транспортировка готовых изделий, разбраковка готовых изделий и упаковка.

На рис. 7.1 приведены сравнительные данные о ручных операциях и условиях труда на основных производствах легкой промышленности. Из диаграммы следует, что наиболее часто встречающимися вспомогательными ручными операциями являются операции съема готовых изделий (коэффициент использования K_и = 0,9), транспортировка (коэффициент использования K_и = 0,9) и упаковки готовых изделий (K_и = 0,7). Далее идут ручные операции по установке вспомогательного оборудования (бобин, шпуль, початков и т. д.), разбраковка (K_и = 0,6), присучки нити (K_и = 0,5), раскройные операции, операции выворотки и сверловки.

Рис. 7.1. Сравнительные данные о ручных операциях: K - коэффициент использования

Согласно диаграмме наибольшее число вспомогательных операций приходится на трикотажную (K_и == 0,9), швейную (K_и = 0,8) и обувную промышленность (K_и = 0,7). Последнее объясняется сложностью механизации и автоматизации ручного труда для изделий с неопределенной по физико-химическим свойствам и сложной по форме обработкой. На этих производствах для устранения ручных операций на вспомогательных операциях следует обратить большее внимание на технологию производства.

В прядильном, ткацком производствах и в производстве химических волокон существует несколько однотипных вспомогательных ручных операций, отличающихся сравнительной простотой движений. Эти операции съема готовых изделий, установки вспомогательной оснастки (бобин, шпуль и т. д.), транспортировки и присучки нити. Учитывая наличие большого парка машин данных производств, сравнительную простоту движений при выполнении ручных операций, возможно и целесообразно использование типовых промышленных манипуляторов с автоматическим управлением на ручных операциях указанных производств.

С точки зрения условий работы (рис. 7.2), наиболее неблагоприятными среди основных производств легкой промышленности следует отметить кожевенное, меховое и красильно-отделочное производства (K_у = 0,5), за ними следует прядильное, ткацкое производства и производство химических волокон. Среди основных факторов, влияющих на условия труда, выделяются: недостаток рабочей площади (K_у = 0,6), шум (K_у = 0,5), загазованность и токсичная среда (K_у = 0,4), высокая влажность; загрязнение и необходимость работы с тяжелыми грузами (K_у = 0,3). Некоторые цеха красильно-отделочного производства и производства химических волокон отличаются наличием высоких температур.

Рис. 7.2. Сравнительные данные об условиях труда: K_у - коэффициент условий труда

Условия труда накладывают определенные ограничения и на технические характеристики используемых в легкой промышленности автоматических манипуляторов. Так, красильно-отделочному производству, производству химических волокон требуются манипуляторы с хорошей герметизацией элементов манипулятора и систем управления от влияния высоких температур, токсичной среды и влияния влаги. Аналогичным требованиям должны удовлетворять конструкции манипуляторов мокрых, зольных, дубильных участков мехового и кожевенного производств.

Красильно-отделочному, ткацкому, кожевенному производствам требуются манипуляторы, как правило, с высокой грузоподъемностью для операций с тяжелыми грузами. Большей части производств - трикотажному, ткацкому, прядильному, швейному, обувному, меховому - чаще требуются манипуляторы с малой грузоподъемностью (до 5 кг) и малыми габаритными размерами.

По сложности движения ручные операции в легкой промышленности можно разделить на простые и сложные. Значительное число операций связано с монотонными процессами, состоящими из относительно простых движений. Это операции съема наработанных упаковок с машин, установка пустых патронов на машины, съем чулочно-носочных и перчаточных изделий с формы, подача волокон из кип на кипоразрыхлительные и смесительные машины и т. п. Данные операции не требуют высокой точности позиционирования и отличаются относительно малым набором простых движений.

Среди простых ручных операций можно выделить, в свою очередь, однообразные и разнообразные простые ручные операции. К первой группе простых ручных операций относятся операции типа бери-клади, не требующие предварительной подготовки для их исполнения. Упаковка, съем чулочно-носочных изделий с формы, штамповка заготовок в обувном производстве, разделка кип на слои при снятых бандажах и рубашки с кипы, а также транспортировка, являются примером подобных операций. Ко второй группе простых ручных операций следует отнести простые ручные операции с изделиями, требующими предоперационной подготовки с предварительным ориентированием изделия или подбора изделия по типоразмеру и цвету. К таким операциям относятся операции установки пустых бобин на шпулярник, оверловки ковровых изделий различного размера и цвета, выворотки готовых чулочно-носочных и перчаточных изделий и т. п.

Данная группа операций может выполняться существующими серийно выпускаемыми манипуляторами с программным управлением при условии дополнительной проработки способов и устройств стыковки с действующим оборудованием и учетом конструктивных особенностей оборудования и манипуляторов.

К сложным ручным операциям в легкой промышленности следует отнести операции, требующие взаимодействия с основным технологическим оборудованием, учета большого числа случайно изменяющихся технологических параметров и высокой точности позиционирования при выполнении операций.

К первой группе сложных ручных операций можно отнести монотонные, однообразно повторяющиеся ручные операции, требующие для их выполнения сложных движений в условиях случайно изменяющихся технологических параметров. Примером являются операции по присучке нити в прядильном производстве и операция по одеванию чулочно-носочных и перчаточных изделий на форму. В первом случае сложность операции определяется сложностью движения руки по отысканию обрыва нити при наличии различной толщины нити и материала, из которого она сделана. Во втором случае сложность однообразной операции определяется неопределенностью формы изделия, поступающего на участок.

Ко второй группе сложных ручных операций относятся действия по обработке сравнительно мелкосерийных партий изделий, резко отличающихся размером, массой, цветом и другими физико-химическими свойствами. Такими операциями являются, например, съем бандажей и рубашки с кип при подаче на кипоразрыхлительную машину, а также разбраковка и комплектование партий ковров в ковровом производстве, К операциям подобного типа можно отнести существующую большую группу операций, требующих не только ручной обработки изделия, но и обработки информации о текущем ходе технологического процесса с целью высокоточной коррекции движений. К таким операциям можно отнести большинство операций мехового производства, где высокая стоимость обрабатываемого изделия - сырья - в сочетании с отсутствием определенной формы изделия и случайным набором технологических факторов не позволяет использовать полностью автоматические линии на участке, например, механической обработки мехового сырья.

Автоматизация сложных ручных операций с помощью серийных манипуляторов с программным управлением практически невозможна. Поэтому необходима разработка специальных промышленных роботов применительно к узкому классу технологических операций. Такие специальные роботы-манипуляторы могут быть выполнены как в виде отдельного узла - приставки к основному технологическому оборудованию, как, например, автомат для ликвидации обрыва пряжи, так и в виде встроенного оборудования типа автомата для ликвидации обрыва пряжи на базе пухообдувателя. В некоторых случаях ввиду высокой стоимости специальных автоматов и сложности их конструктивного решения целесообразно изменить технологию на участке производства. Например, использование специальной стандартной тары для упаковки волокна могло бы значительно упростить и удешевить создание автоматических линий по упаковке и распаковке тары для волокна на участке приготовительного отдела прядильного и красильно-отделочного производства.