Ушаков_ТПЭВМ (Л2-Ушаков - Технология производства ЭВМ (в ворде)), страница 9

Промышленные роботы второго и особенно третьего поколения пока уникальны и имеют большую стоимость. Вместе с тем накоплен определённый опыт, позволяющий использовать их в электронной промышленности, приборостроении и других отраслях. Поколения роботов не сменяют друг друга, а примeняютcя там, где это является целесообразным. С развитием элементной базы ПР третьего поколения будут более совершенными, надежными и быстродействующими.

Основными частями ПР являются исполнительные устройства, система управления и рабочий орган (захватное устройство).

Исполнительные устройства. Они выполняют все двигательные функции ПР. В общем случае это манипулятор и устройство передвижения. Манипулятор — управляемые устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве. Мани­пулятор оснащен рабочим органом.

Исполнительные устройства ПР перемещаются при помощи приводов. По типу используемой энергии их делят на пневматические, гидравлические и электрические.

Выбор типа привода зависит от назначеняи ПР, условий эксплуатации, грузоподъемности, и др. Системы управления (СУ) промышленными роботами. Их де­лят на биотехнические(с ручным. управлением), интерактивные (со смешанным управлением) и автоматические.

Биотехнические СУ не имеют устройств памяти и требу­ют непрерывного участия оператора, в процессе управления. Прос­тейшим видом такой системы является система командного управ­ления, когда оператор с пульта управления пускает в ход привод одной степени подвижности исполнительного устройства робота. Точность позиционирования в таких системах невелика из-за от­сутствия обратной связи по положению.

Интерактивные СУ имеют устройства памяти для автоматического выполнения отдельных действий. Интенсивное уп­равление может быть трех видов: 1) автоматизированное, при котором автоматическое управление чередуется с биотехническим; 2) супервизорное, когда весь цикл операций выполняется автоматически, но переход от одного этапа к другому осуществляется только после подачи оператором необходимой команды; 3) диало­говое, предусматривающее различные формы общения оператора с системой управления и выбор наилучшего способа управления в сложных ситуациях.

Автоматические СУ делятся на системы программные, адаптивные и интеллектные.

Программные СУ осуществляют синтез движения робо­та по заранее рассчитанной жесткой программе.

Адаптивные СУ организуют движение робота по гибко изменяемым или корректируемым программам.

Интеллектные СУ обеспечивают функционирование ПР в условиях не строго организованной среды.

Рабочий орган ПР. Он является составной частью исполнитель­ного устройства для непосредственного выполнения технологиче­ских операций и (или) вспомогательных переходов.

Примерами рабочего органа могут служить захватное устрой­ство, сборочный инструмент и др.

Захватное устройство может совершать дополнительные дви­жения с помощью приводов, расположенных на захвате или вне его. К ним предъявляются следующие требования: надежность захватывания и удержания деталей, стабильность базирования, возможность быстрой переналадки, недопустимость повреждения объектов. Принцип действия и конструкции захватывающих устройств (ЗУ) весьма разнообразны, так как многообразны объекты манипулирования.

Захватные устройства можно классифицировать: по способу, захвата и удержания объектов; по наличию устройств очувствле­ния; по принципу действия.

По способу захвата и удержания объектов ЗУ раз­деляют на схватывающие, которые удерживают объект благодаря кинематическому воздействию рабочих элементов (губок, пальцев, и др.); поддерживающие (крюки, петли и т. п.) и удерживающие; обеспечивающие силовое воздействие на объект (вакуумные, маг­нитные и др.).

По способу очувствления ЗУ делят на очувствленные и неочувствленные.

По принципу действия различают рычажные, вакуум­ные, магнитные и с эластичными камерами, а по виду губок — жесткие, регулируемые, гибкие и устанавливаемые.

Рычажные ЗУ, снабженные сменными губками, используют для работы с цилиндрическими и плоскими деталями (рис. 4.4, а), a для захвата труб различной длины — устройства с зубчатыми рейками (рис. 4.4, б). Большие силы захвата при малых разме­рах детали достигаются применением клиновых ЗУ (рис. 4.4, в).

Вакуумные ЗУ (рис. 4.4, г) удерживают изделия за счет раз­режения воздуха между поверхностью предмета и вакуум-присо­сом, изготовляемым из резины или пластика. Их используют главным образом при работе с плоскими деталями массой до 20 кг. Основные преимущества таких присосов: 1) возможность захвата немагнитных материалов; 2) отсутствие сосредоточенных сил зажима, разрушающих хрупкие материалы; 3) универсаль­ность; 4) простота конструкции. Однако точность базирования у вакуумных присосов ниже, чем у захватов другой конструкции. Кроме того, требуется время для создания разрежения, что умень­шает быстродействие.

Магнитные ЗУ имеют конструкции, аналогичные вакуумным. Магнитные ЗУ применяют при работе с ферромагнитными предметами, имеющими гладкие поверхности. Они отличаются просто­той конструкции, быстродействием, значительной силой притяже­ния. Недостатком таких ЗУ является остаточная намагниченность изделия.

Захватные устройства с эластичными камерами используют для удержания хрупких изделий. Пальцы захвата выполняются из гофрированной резины с. тонкостенными и толстостенными час­тями, что приводит к их деформации при подаче сжатого воздуха. Захватные устройства ПР могут оснащаться чувствительными элементами, дающими информацию о внешней среде.

Особое значение имеет разработка ЗУ на базе новых физиче­ских принципов, например использовании управляемой адгезии реологических жидкостей и жидких кристаллов.

Функциональными характеристиками манипуляторов и промыш­ленных роботов являются номинальная грузоподъемность, погреш­ность позицирования рабочего органа, скорость перемещения по степени подвижности, зона обслуживания, рабочая зона, число степеней подвижности, погрешность отработки траектории. По грузоподъемности ПР разделяют на сверхлегкие (с грузоподъемностью до 1 кг), легкие (1...10 кг), средние (10... ( 200 кг) и тяжелые (200...1000 кг). Наиболее широко применяют сверхлегкие и легкие ПР.

Способ установки на рабочем месте ПР — напольный, подвес­ной и встроенный. .

Погрешность позиционирования определяется как отклонение рабочего органа от заданного управляющей программой положе­ния. На точность позиционирования влияют размеры и масса пе­ремещаемой детали, скорость, ускорение и др.

Манипуляторы, используемые в приборостроении и электронной технике, имеют точность позиционирования до ±0,2 мм. Для выполнения сборочных операций она может быть повышена до +-0,01 мм.

Скорость перемещения механизмов ПР у большинства моделей составляет для линейных движений 0,5...1 м/с, а для угловых — 90... 180 град/с. Зона обслуживания представляет собой геометрическую фигу­ру, описываемую захватом или рабочим инструментом манипуля­тора при прохождении им предельно допустимых положений. Гео­метрические параметры рабочей зоны зависят от числа степеней свободы манипулятора, конструкции его звеньев и др.

Рабочая зона ПР представляет пространство, в котором при работе может находиться рабочий орган.

Число степеней подвижности зависит от кинематических свой­ств механической системы и колеблется от 1 до 7 (рис. 4.5). Наибольшее количество моделей имеет 4 степени подвижности.

Погрешность отработки траектории представляет собой отклонение

траектории рабочего органа от заданной управляющей про­граммы.

Промышленные роботы широко применяют в заготовительных, механических и сборочных цехах.

Производство деталей из пластмасс, лакокрасочное производ­ство, гальванические покрытия и литейное производство связаны с тяжелыми, вредными и опасными условиями труда. Роботизация этих видов производств должна привести к полной ликвидации руч­ного труда и повышению качества выполнения операций. Например, роботизация нанесения лакокрасочных покрытий позволяет снизить расход лаков и вести окраску при высокой концентрации паров раст­ворителей.

При обработке на металлорежу­щих станках ПР применяются для автоматизации вспомогательных операций (установка и снятие деталей, межстаночная транспортировка). Конструкция детали (заготов­ки) должна обеспечивать возмож­ность надежного захватывания, удержания и переноса ее с помощью ПР. Детали должны иметь однородные по форме и располо­жению поверхности для базирования и захвата, позволяющие ус­танавливать их в рабочую зону, где для базирования и закрепле­ния должна использоваться универсальная, технологическая оснастка.

Сборочно-монтажное производство составляет большую часть общей трудоемкости изготовления изделий в машино- и приборо­строении. Кроме высокой точности позиционирования во многих случаях следует предусматривать возможность автоматической смены захватов в течение рабочего цикла, наличие ряда специфических приемов (нажать, раздвинуть и др.). Наиболее распространенными операциями сборочно-монтажного производства являют­ся съем изделия с конвейера и перенос его на рабочее место для регулирования, сборка разъемных и неразъемных соединений, ма­нипулирование инструментом, затягивание винтов и др.

Некоторые сборочные операции требуют визуального наблюде­ния оператора. Пока автоматические системы зрения и осязания роботов не являются совершенными и экономически оправданными, сочетание ручного труда и роботов является оптимальным.

Новые изделия должны разрабатываться с учетом требований, обеспечивающих возможность их сборки с помощью роботов: из­делия должны быть разделены на законченные сборочные единицы, обеспечивающие независимость их сборки; число соединяемых поверхностей должно быть минимальным и предусматриваться возможность сборки с полной взаимозаменяемостью; дополнитель­ная обработка, пригонка и регулирование в процессе сборки не допускается.

4.5. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы

Роботизированные технологические комплексы (РТК). Задача комплексной автоматизации многономенхлатурного серийного про­изводства наиболее эффективно решается путем создания типо­вых роботизированных технологических комплексов. Они пред­ставляют совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующую и осуществляющую мпогократные циклы.

Эффективность роботов резко возрастает при групповом их использовании. В этом случае повышается производительность в 2...4 раза, снижаются удельные капиталовложения и расходы на обслуживание.

Конструктивно-технологические параметры РТК должны быть такими, чтобы можно было объединять их в гибкие производст­венные системы.

Гибкая производственная систему (ГПС). Эта система пред­ставляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в авто­матическом режиме в течение заданного интервала времени, обла­дающую свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пре­делах значений их характеристик.

Понятие гибкости производственной системы является неодно­значным. Целесообразно рассматривать структурную и технологическую гибкость.

Структурная гибкость предусматривает возможность выбора последовательности обработки или сборки, наращивания; системы на основе модульного принципа и выполнения работы на аналогичном оборудовании при выходе из строя любой из единиц оборудования, входящих в систему.

Технологическая гибкость определяется по способности

выполнять на имеющемся оборудовании обработку группы различных деталей без переналадки или с незначительными пере­наладками (не чаще 1..3 раза в месяц). Для систем с широкой и непрерывно изменяющейся номенклатурой обрабатываемых деталей наиболее приемлемым является технологический принцип организации гибкой структуры, что обеспечивает наиболее эффективное использование оборудования и позволяет сократить чис­ленность работающих.

По организационной структуре ГПС делят на следующие виды: гибкий производственный модуль (ГПМ) - гибкая автоматизиро­ванная линия (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ) — гибкий автоматизированный цех (ГАЦ). Гибкий производственный модуль — это составная часть ГПС, представляющая собой единиц технологического обо­рудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с програм­мным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, име­ющая возможность встраивания в гибкую производственную си­стему.

Гибкая автоматизированная линия — это такая производственная система, состоящая из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной системой управления, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последова­тельности технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок — это гиб­кая производственная система, состоящая из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной системой управления, функцио­нирующая по технологическому маршруту, в котором предусмот­рена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.