Использование роботов на промышленных предприятиях
и ордена Трудового красного знамени
государственный технический университет имени Н. Э. Баумана.
РЕФЕРАТ
Тема: Использование роботов на промышленных предприятиях.
студент:Калачев А. Ю.
Преподаватель: Грановский Владимир Гербертович.
- манипуляции заготовками и изделиями
- обработка с помощью различных инструментов
-сборка.
Манипуляции изделиями и заготовками.
в соответствии с заложенной в нем (роботе) программой. Рассмотрим типичные применения таких роботов.
1) Загрузочно-разгрузочные работы.
Во многих отраслях машиностроительной промышленности используются установки для литья , резки и ковки. В большинстве случаев последовательность выполняемых ими операций весьма проста. Вначале заготовки загружают в производственную установку , которая затем обрабатывает их строго определенным образом , и , наконец , готовые детали извлекают из нее. Загрузку и разгрузку , как правило , выполняют рабочие или в тех случаях , когда применимы средства жесткой автоматизации , специализированные механизмы , расчитанные на операции только одного вида. Роботы могут здесь оказаться полезными , если характер таких загрузочно-разгрузочных операций время от времени меняется.
Например , в литейном производтстве роботы используются как для дозированной разливки расплавленного алюминия , так и для извлечения из пресс-формы затвердевших отливок и охлажденияих. Такой подход обладает двумя преимуществами. прежде всего роботы гарантируют более строгое соблюдение требований технологического процесса : действую и соответствии с заданной программой , они всегда вводят в установку точно дозированное количество металла. Затем в строго определенные моменеты времени они извлекают из нее отформованные детали. Благодоря точному соблюдению технологического процесса строго соблюдаются и характеристики изделий.
Второе преимущество данного подхода заключается в том , что значительно облегчается работа оператора. Извлечение раскаленного куска металла из пресс-формы одна из мало привлекательных работ , и желательно , чтобы ее выполнял робот. Таким образом роль человека сводится к контролю за протеканием процесса и управлению действиями робота с помощью компьютера.
2) Перенос изделий с одной производственной установки на другую.
Во многих отраслях машиностроительной промышленности погрузочно-разгрузочные механизмы предназначены для перемещения изделий с одного производственного участка на другой. И при выполнение таких перемещений роботы играют немаловажную роль.
На заводе фирмы IBM в Пикипси (шт. Нью-Йорк), выпускающем компьютеры , роботы загружает магнитные диски в систему , где на них записывается необходимая информация. Программа , управляющая роботом , содержит инструкции относительно того , в какую из четырех установок для записи следует загружать тот или иной “пустой” диск. Кроме того , программа задает конкретный набор команд , который соответствующая установка должна занести на диск. Тот же робот осуществляет и два других этапа этого технологического процесса. Он извлекает диск из записывающей установки и помещает его в устройство , которое струей сжатого воздуха прижимает к поверхности диска сомоклеющуюся метку. Затем робот вынимает диск с помощью захватного происпособления и упаковывает его конверт.
из установки для инжекторного пресования и последовательно переносит деталь на доводочные участки , где с нее снимаются облои и заусенцы. Далее робот помещает деталь на специализированный станок , который полирует ее. И наконец деталь перемещается с полировального станка на конвеер.
3) Упаковка.
Практически все бытовые и промышленные товары необходимо упаковывать , и для роботов не представляет сложности поднимать гготовые изделия и помещать в какую-либо тару.
На заводах одной из кондитерских фирм Англии специализированные роботы занимаются укладкой конфет в коробки. Эти машины весьма сложны и совершенны. Во-первых они обращаются с продукцией очень аккуратно : сжав шоколадное изделие, они могут нарушить его форму или раздавить его. Во-вторых , робот соблюдает высокую точность при укладке конфет в коробки , помещая их в определенные ячейки коробки.
4) Погрузка тяжелых предметов на конвеер или палеты.
Помимо упаковки миниатюрных изделий , а также промышленных и бытовых товаров роботы иногда выполняют и погрузку тяжелых предметов. По существу они здесь заменяют подъемно-транспортные машины , управляемые оператором-человеком.
Обработка деталей и заготовок.
Хотя роботы , выполняющие обработку изделий с помощью различных инструментов и нашли пока менее широкое применение , чем аналогичное оборудование для транспортировки деталей и заготовок , они продемонстрировалисвою эффективность при решении многих задач.
Эта операцая чаще всего выполняется с помощью роботов , предназначенных для манипулирования инструментом. роботы могут осуществлять два вида сварки : точечную контактную и дуговую. В обоих случаях робот удерживает сварочный пистолет , который пропускает ток через две соединяемые металлические детали.
В соответствии с управляющей программой сварочный пистолет может перемещатся практически не отклоняясь от заданной траектории. И если программа отлаженна хорошо , сварочный пистолет прокладывает шов с очень высокой точностью.
Большинство роботов для точечной сварки применяется в автомобильной промышленнсти. При сборке автомобиля необходимо выполнить огромное количество операций точечной сварки , чтобы надлежащим образом соединить между собой различные детали кузова, например боковины , крышу и капот. На современных конвеерах эти детали вначеле соединяются временно несколькими прихваточными сварными соединениями. Далее кузов перемпщается по конвееру мимо группы роботов , каждый из которых осуществляет сварку встрого определенных местах. Поскольку все кузова , монтируемые на одной производственной линии , для получения высококачественных соединений просто требуется , чтобы робот кождый раз повторял заданную последовательность перемещений.
При очевидных преимуществах такого использования роботов существует ряд и серьезных технических проблем. Запрограммировать робот весьма непросто. Необходимо не только задать точный маршрут движения манипулятора , но и подготовить инструкции , в соответствии с которыми регулируется напряжение и сила тока в каждой точке маршрута. А эти параметры могут менятся ,например , в зависимости от толщины сварримоего материала или от того , какую форму имеет прокладываемый шов - прямую или криволинейную.
, он способен учитывать незначетельные смещения заготовки. Сварщик-человеку лишь слегка сместит инструмент , с тем чтобы выполнить шов в заданном месте. Робот же не способен принимать подобные решения , если фиксаторы допускают перекос или смещение , то существует вероятность того ,что сварные швы будут расположенны с отклонением. Кроме того , фиксатор должен быть таким , чтобы манипулятор имел доступ к детали с разных сторон.
сварка осуществляется с помощью автоматики , допуски на детали , изготавливаемые на других участках предприятия, должны быть минимальными.
домино” в робототехнике.
2. 1) Сверление.
Как правило операцию сверления осуществляют на станке. При использовании робота в его захватном приспособлении закрепляется рабочий инструмент , который перемещается над поверхностью обрабатываемой детали , высверливая отверстия в нужных местах. Преимущество подобной процедуры проявляется в тех случаях , когда приходится работать с крупногабаритными и массивными деталями или проделывать большое число отверстий.
Операции сверления играют значительную роль в производстве самолетов : они предшествуют клепке , при которой в отверстия вставляются миниатюрные зажимные детали , скрепляющие между собой два листа металла. В деталях самолетов необходимо проделывать сотни , а то и тысячи отверстий под заклепки , и вполне естественно , что такую операцию поручили роботу.
Английская компания изготавливает детали механизма бомбосбрасывания , предназначенного для истребителя “Торнадо” . Механизм представляет собой цилиндрическую конструкцию длиной примерно 6м , к которой требуется приклепать кожух из восьми металлических панелей. В кожухе необходимо просверлить около 3000 отверстий под заклепки. Проблема заключалась в том , как добиться, чтобы робот , оснащенный высокоскоростной сверлильной головкой , проделывал отверстия точно в заданных местах.
Инженеры пришли к выводу , что данную проблему можно решить следующим образом : рабочий просверливает ряд эталонных отверстий (примерно через метр друг от друга) вдоль панелей , которые размещаются надлежащтм образом поверх цилиндрической конструкции. Манипулятор с закрепленным в его зажиме сенсорным зондом (а не сверлом) перемещается над поверхностью заготовки , посылая в память робота данные о местонахождении эталонных отверстий. Затем робот расчитывает точные координаты остальных отверстий , исходя из этих базовых точек. Затем робот , завершив операцию сверления , удаляет оставшиеся в отверстиях крошечные частицы металла специальным инструментом.
2. 2) Безконтактная обработка заготовок.
Из-за малой жесткости и недостаточной твердости , роботы не могут проводить обработку твердых материалов резаньем. Поэтому инженеры изучают бесконтактные методы обработки материалов , подобных металлу или пластику. Для этой цели , в частности , используется лазер. В рабочем органе робота закреплен прибор , который направляет высокоэнергетическое когерентное излучение лазера (для чего нередко используется волокно-оптическая система передачи) на обрабатываемую заготовку. Лазер может с высокой точностью резать пластины из металла , в частности стали. Робот перемещает рабочий орган над обрабатываемым листовым материалом по траектории , определяемой программой. Программой же регулируется интенсивность светового луча в соответствии с толщиной нарезаемого материала.
Другой бесконтактный метод резанья основан на использовании струи жидкости. Такой подход впервые применила компания “Дженерал моторс” . На ее заводе в Адриане установлена система с 10 роботами , изготавливающая пластмассовые детали нефтеналивных цистерн. Восемь из десяти роботов напрявляют водяные струи под высоким давлением на перемещаемые конвеером пластмассовые листы. Эти струи прорезают в исходном материале ряд отверстий и щелей , а также удаляют лишние элементы пластмассовых прессованых деталей. по утверждению представителей компании “Дженерал моторс” , подобная роботизированная система весьма экономична , поскольку исключает износ инструмента и позволяет повысить качество операций резанья. Поскольку система управляется программой , которая находится в памяти центрального компьютера , для контроля и обслуживания всех 10 роботов требуется только два оператора.
3) Нанесение различных составов на поверхность.
способен выполнять робот если его оснастить пульверизатором. В память робота закладывается программа , обеспечивающая выполнение определенной , многократно повторяемой последовательности перемещений. Одновременно программа регулирует скорость разбрызгивания краски. В результате на поверхности окрашиваемой детали образуется равномерное покрытие , причем нередко робот обеспечивает более высокое качество окраски , чем человек , которому свойственна неточность движений. Среди других процедур обработки поверхности можно отметить напыление антикоррозийных жидкостей на листы металла для защиты их от химического или физического воздействия окружающей среды , а также нанесение клеевых составов на поверхность деталей подлежащих соединению. Автомобилестроительные компании исследовали возможность применения последней операции на этапе окончательной “подгонки” готовых узлов , в частности при монтаже таких элементов , как хромовые вкладыши на кузове автомобиля. При выполнении подобных операций робот помещают в оболочку , которая защищает его от попадания клея и других связующих веществ. Его также можно “обучить” тому , чтобы он время от времени самостоятельно очищался , погружая захватное приспособление в очищающую жидкость.
4) Чистовая обработка.
Самой “непопулярной” операцией в механообработке , которая к тому же труднее потдается автоматизации , является , пожалуй , удаление заусенцев , посторонних частиц и зачистка.
Такая чистовая обработка-весьма непростая процедура. Рабочий подносит обрабатываемую деталь к абразивному инструменту , который стачивает острые края и шероховатости на поверхности изделия. Данная процедура занимает важное место в технологическом процессе , однако выполнять ее вручную весьма непросто.
контролировать качество своей работы , робот не может менять последовательность своих действий , если он не снабжен соответствующими датчиками. Английская фирма , специализирующаяся на изготовлении соединительных элементов водопроводных труб , осуществила проект , который позволил оснастить робот простейшей системой машинного“ зрения в виде телевизионной камеры. Предположим , робот держит какую-то деталь , например латунный водопроводный кран ; телекамера передает изображение крана в компьтер , который в свою очередь регулирует прижатие шлифовального ремня , стачивающего неровности на поверхности этой литой детали. Кроме того , компьютер управляет перемещением манипулятора робота. Таким образом , действия всех компонентов системы - телекамеры , основного манипулятора , регулирующего прижатие шлифовального ремня ,-взаимно скоординированны.
После того как изготовленна деталь или смонтировано несколько узлов , обычно проводтся их испытание с целью выявления возможных дефектов. Тщательному контролю подвергаются линейные размеры деталей. Все измерительные операции являются частью повседневных задач , решаемых на всех предприятиях мира. Роботы способны облегчить их выполнение. Для этой цели роботы оснащаются миниатюрными оптическими датчиками ; как правило , это светодиоды, обьединенные с полупроводниковыми светочувствительными приборами. Облучая проверяемую поверхность лучом определенной частоты , подобный датчик принимает отраженное от поверхности излучение , имеющее туже частоту. Робот , в соответствии с заложенной в нем программой , перемещает датчик от одной точки контролируемого изделия к другой. по результатам измерения интервала времени между моментом испускания светового импульса и его приема после отражения рассчитывается форма проверяемой поверхности. Все эти действия выполняет компьютер данной автоматизированной системы.
Операции подобного рода позволяют избежать использование таких инструментов , как микрометры и штангенциркули. Подобные робототехнические средства впервые использовала компания “Дженерал моторс” для контроля формы и размеров автомобильных деталей. При использовании такой роботизированной ситемы отпадает необходимость в отправке изделий на специальные пункты контроля качества - соответствующие процедуры можно осуществлять непосредственно на конвеере , не прерывая производственного процесса.
Сборка.
Большой обьем работ на современных предприятий приходится на сборочные операции , однако многие тз них требуют особо мастерства и слишком сложны для машины. Всвязи с этим значительная часть сборки до сих пор выполняется вручную. Тем не менее ряд сборочных процессов уже автоматизирован ; это относится главным образом к относительно простым и многократно повторяющимся операциям.
На примере фирмы IBM можно проследить , как проходили эксперименты по применению роботов в сборочных процессах. Эта крупнейшая фирма по производству компьтеров не только продает роботы , предназначенные для сборки , но и использует их на собственных предприятиях во многих странах. На заводе этой компании в Гриноке (Шотландия) занимаются созданием “островков автоматизации” - комплексов , содержащих большое количество компьтеризированных механизмов , которыми производят сборку изделий при минимальном участии человека. По оценке специалистов фирмы IBM , в результате автоматизации ежегодный обьем прдукции предприятия вырос в 10 раз по сравнению с 1974 годом , тогда как число работающих на нем осталось практически неизменным.
в состав микрокомпьтеров. На линии производится сборка четырех компонентов : Двух частей пластмассового корпуса устройства , блока электрических цепей и пластмассовой платы со смонтированным на ней набором микросхем.
Для монтажа каждого блока трабуется всего два винта , которые подаются в рабочие органы роботов специальными механизмами - питателями. Роботы сами вводят винты в соответсвующие отверстия изделия. Для управления всей производственной линией достаточно пяти человек. По данным фирмы IBM , для изготовления такого же количества устройств традиционными методами ручной сборки потребовалось бы вчетверо больше рабочих.
Проявляется тенденция к созданию связей , в рамках предприятия , между системами автоматической сборки подобных описанной выше. Например с помощью автоматических транспортых средств , которые перемещают изделия , находящихся на тех или иных стадиях готовности.
2. 1)Монтаж печатных плат.
сборочные комплексы , однако , по существу , они представляют собой манипуляторы , рассчитанные на решение строго определенных задач ; их нельзя запрограммировать таким образом , чтобы они выполняли какие-то другие операции или манипулировали нестандартными компонетами. Поэтому при использовании подобных установок предназначенных для узкоспециализированного монтажа комплекты компонетов стандартной формы загружаются в накопительные желоба многоячеечных магазинов , похожих на потронташ. Эти магазины перемещаются мимо механического захвата, который поочередно извлеккает оттуда компоненты и устанавливает их в нужные места на плате.
Литература.
1)Под ред. П. Марша. “Не счесть у робота профессий”.
2)Под ред. Б. И. Черпакова. “ГПС,ПР,РТК” книга 4 “Транспортно-накопительные системы”
3)Под ред. Б. И. Черпакова. “ГПС,ПР,РТК” книга 10 “Гибкие автоматизированные линии массового и крупно серийного производства”.
| 
