6. Особливості застосування

і тилові компонування РТК, ГАД, ГАЛ

Гнучкий виробничий модуль (ГВМ)— це спільний елемент зварю­вальних РТК і різних видів ГВС, в склад якого входять: робот із систе­мою керування, комплект зварювального устаткування, пристрої за* кріплення усього устаткування в потрібному просторовому положенні. Можливі всілякі модифікації ГВМ залежно від типу застосовуваного робота та його положення, типу і розміщення зварювального устатку­вання (рис. 6.36).

Рис. 6.38. Схеми РТК із трьома і більше маніпуляторами виробу, які розміщено по колу (а), у лінію (б) та по обидва боки від маніпулятора зварювального інструменту (в):

розширювач робочої

1 — робот; 2 — маніпулятор виробу; 3 — робоча зона; 4 зони

У РТК із одним маніпулятором виробу робот і зварювальне устаткування простоюють під час розвантаження зва­реного виробу і завантаження наступного, який потрібно зварювати, а робітник або автоматичний завантажувально-розвантажувальний при­стрій -—• простоює під час зварювання (за відсутності багатомісдевого обслуговування). Тому РТК із одним маніпулятором виробу додільно застосувати тільки у тих випадках, коли час зварювання значно біль­ший за час завантаження-розвантаження.

У РТК із двома маніпуляторами виробу (рис. 6.37) у той час, коли на одному з маніпуляторів провадиться зварю­вання, на іншому виконуються розвантажувальні, завантажувальні, складальні та інші роботи. Якщо час зварювання дорівнює часові перелічених допоміжних робіт, досягається цілковите завантаження устаткування і робітника.

Перевага РТК із двома маніпуляторами виробу, тобто з двома місця­ми обслуговування, полягає у можливості застосування не пов’язаних поміж собою маніпуляторів. Недоліки РТК на два місця полягають у такому: по-перше, робітник або завантажувально-розвантажувальний пристрій почергово повинні займати одне з двох різних місць, що ускладнює організацію праці, підвищує втомлюваність робітника; по- друге, робітник або завантажувально-розвантажувальний пристрій діють у робочій зоні маніпулятора зварювального інструменту, що зни­жує в якійсь мірі ступінь безпеки праці. РТК на два місця доцільно засто-совувати при зварюванні переважно середньо- і великогабаритних консТ' рукдій із великим часом зварювання і завантажувальних, складали" них, прихваткових та розвантажувальних робіт.

РТК із трьома і більше маніпуляторами ви" робу може використовуватись як гнучка виробнича система з неве" ликою номенклатурою виробів. Справді, при закріпленні за даним РТІ^ кількох найменувань зварних конструкцій, кожна з яких, в свою чергу» закріплена за окремим маніпулятором із відповідним оснащення^ (рис. 6.38, а—в), час і складність переналагодження зводяться до мі" німуму, що особливо важливо, якщо вироби подають на зварюванні* малими партіями. Однак такий РТК займає велику площу і коефіцієнт використання маніпуляторів виробу малий.

У РТК із дво- та багатопозиційним столок (барабаном) може бути дві (рис. 6.39), три і більше позицій, оди# з яких завантажувально-розвантажувальна (іноді одна — завантажу" вальна, друга — розвантажувальна), решта — зварювальні.

Поворотні столи з трьома та більше позиціями (рис.. 6.40, а—г) зви" чайно застосовуються для розподілу зварювальної роботи між двом# або кількома роботами з метою скорочення такту роботи усього РТК- Слід мати на увазі, що на різних позиціях можна виконувати зварюван" ня різними способами. РТК із поворотним столом і кількома позиціям# та роботами може також розглядатися як роботизована лінія, що ма# кільцеве компонування.

Перевага компонувань РТК із дво- або багатопозиційним столом аб# барабаном — це постійне місце для робітника або завантажувально" розвантажувального пристрою і розподілення у просторі робочої зон# маніпулятора зварювального інструменту та зони дії робітника. Одна# у комплексі з’являється додатковий механізм — для повороту позицій- Компонування РТК із двопозиційним столом доцільніші для легки# виробів, переважно невеликих габаритних розмірів. Поворотні барабани застосовуються для зварювання довгих виробів типу бало# і рам.

Вибір способу і місця складання виробу під зварювання залежите від співвідношень тривалостей операцій складання і зварювання, мож" ливості організації багатомісцевої роботи на роботизованих робочи# місцях, конструктивних особливостей зварної конструкції та скла" дально-зварювальних пристроїв, вибраної послідовності виготовлення (спочатку цілковите складання, а потім зварювання чи складання і зва" рювання методом поступового нарощування).

Складання на окремому робочому місці доцільно застосовувати, як­що неможливе зварювання в пристрої без попереднього складання конст­рукції на прихватках або якщо час складання невеликий порівняно З часом зварювання і важко здійс нити обслуговування на багато місць ни роботизованих робочих місцях. Якщо можна організувати роботу пЯ багато місць, за якої кілька РІК обслуговуються одним оператором, то можна провадити складання в складально-зварювальних пристроях на РТК і за малого часу складання.

Складання в складально-зварювальних пристроях на одному РТК за­стосовують, якщо час складання сумірний із часом зварювання. У цьо­му разі робот і складальник-оператор завантажені практично весь час.

Складально-зварювальні РТК (рис. 6.41, а, б) дають змогу роботи­зувати не тільки зварювання, а й складання конструкції перед зварю­ванням.

Концентроване застосування роботів— найважливіший організа­ційний захід, що забезпечує ефективність використання їх. Воно засно-

Рис. 6.40. Складально-зварювальні РТК із дво- (а), три- (б), чотири- (в) і шести- позиційним (з) столом:

1 — завантажувально-розвантажувальна позиція; 2 — зварювальна позиція; 3 — зва­рювальний робот; 4 —зварені вироби; 5 — заготовки; б — позиція роботизованого розвантаження; 7 — розвантажувальний робот; 8 — завантажувально-розвантажуваль­ний робот; 9 — робот, що виконує прихватки; 10... 12 — позиції звільнення части­ни притискачів і фіксаторів перед зварюванням, роботизованого завантаження і виванта­ження, а також завантаження дрібних деталей відповідно

Рис. 6.41. РТК для роботизованого складання і зварювання із трьома (а) та двома (б) роботами:

І — зварювальний робот для встановлення прихваток; 2 — складальний робот; 3 —•' маніпулятори виробу; 4 — зварювальний робот для виконання основних швів; 5 — двопозицІйний поворотний стіл; 6 — тара для зварених деталей; 7, 8 — палети (ма­газини) із заготовками; 9 — магазин захватів

вано на застосуванні в одному виробництві достатньо великої кількості засобів робототехніки і створення ділянок із роботизованих робочих місць.

Для технічного обслуговування зварювальних роботів потрібні спе- ціалісти-наладчики систем керування, оператори-програмісти, високо­кваліфіковані механіки і електрики з обслуговування маніпуляційних систем, приводів, зварювального устаткування. їхня кваліфікація і від­повідальність збільшуються, якщо вони обслуговують тільки роботи­зовані робочі місця. Як показує досвід, оптимальна норма персоналу для технічного обслуговування зварювальних роботів становить 0,3— 0,1 люд. на 1 робот. Тому щоб раціонально організувати технічне об­слуговування роботів, їх кількість повинна становити 10—20 одиниць.

Об’єднуючим технічним елементом груп автономних РТК може бути механізований або напівавтоматичний стелажний склад із краном-шта- белер.ом (рис. 6.42).

За великих обсягів і темпів випуску продукції та значної трудоміст­кості зварювання виробів зі швами складної форми або з великою кіль­кістю коротких швів доцільно створювати роботизовані зварювальні лінії.

Роботизовані лінії, які звичайні автоматичні лінії, можуть мати лі­нійне, кругове і овальне компонування. Транспорт — синхронний або асинхронний. Транспорт може бути зворотно-штовхального типу або безперервний вертикально чи горизонтально замкнений.

Роботизована лінія для зварювання рами всюдиходу (рис. 6.43, а, б) складається з трьох позицій, кожна з яких обслуговується чотирма ро- бота.ми для дугового зварювання. Крім того, ще чотири роботи (на

Рис, 6.43. Рама всюдиходу (а) і схема роботизованої лінії (б) для її дугового зварювання;

І — зона завантаження; 2 — позиція прихватки; 3 — позиція зварювання швів із верхнього боку рами; 4 — те саме, з нижнього боку; 5 — зона розвантаження; 6 -ш кантувач; 7 — перевантажувач

риа. 6.43 не показані) виконують зварювання підвузлів, що надходять Потім до основної лінії.

Лінії, подібні до розглянутих,— це прямоточні лінії без нагромад- жувачів між позиціями. Такі лінії (рис. 6.44, а) простоюють повністю за' відмови хоча б однієї позиції. Наявність нагромаджувачів (рис. 6.44, б) дає змогу продовжувати роботу окремих позицій або ділянок лінії протягом часу, який визначається об’ємом нагромаджувача і опе­раційним часом. Однак у разі застосування роботів на лініях із малим тактом неможливо у повній мірі використовувати широкі маніпуляцій- ні можливості і обсяг пам’яті роботів, оскільки протягом короткого часу на одній позиції може бути зварено шов малої довжини.

За допомогою зварювальних роботів можна організувати роботизо­ване виробництво з високим рівнем інтеграції операцій, тобто об’єднан­ням багатьох зварювальних (і не тільки зварювальних) операцій на од­ному робочому місці.

При цьому реалізується можливість максимально повної обробки виробу з одного встановлення. Цей принцип широко застосовують в об­робці металів різанням у вигляді так званих обробних центрів — багато­операційних верстатів із ЧПК. Основна відмінність РТК для зварюван­ня від обробного центра полягає в тому, що на РТК різні зварні шви на одній конструкції можуть бути в більшості випадків виконані за допо­могою одного зварювального інструменту, тоді як обробні центри ви- І

користовують різні інструменти для обробки різних поверхонь. З’яви­лися РТК для дугового зварювання і ТКЗ з автоматичною зміною інст­рументу: пальників, кліщів. Зменшення кількості транспортувань виробів і цілковите зварювання виробу з одного встановлення загото­вок скорочує допоміжний час, сприяє зменшенню зварювальних де­формацій і підвищенню точності виробів.

Оскільки інтеграція операцій збільшує час перебування виробу на її

одній позиції, то для здобуття заданої продуктивності роботизованого виробництва використовують паралельно кілька позицій (рис. 6.44, в).

Це збільшує надійність функціонування виробничої системи: за відмови однієї з паралельно працюючих позицій решта продовжують працюва­ти зовсім незалежно від неї. ГІри цьому видавання готових виробів не припиняється, але загальна продуктивність роботизованої системи де- що спадає. 11

Якщо цілковита інтеграція неможлива, то операції можуть бути розподіленими між мінімальною кількістю послідовно працюючих груп

5 5

Рис. 6.45. ГВС для дугового зварювання (фірма «Вествуд», Великобританія):

1 — система керування ГВС; 2 — відеомонітор; 3 — підйомник; 4 — позиція роз- вантаження-завантажеиня; 5 — верхній конвейєр; 6 — нижній конвейєр із наготов­леними під зварювання виробами; 7 — позиція роботизованого зварювання; 8 —- система керування роботом

роботів, всередині кожної з яких операції виконуються на паралельно функціонуючих позиціях (рис. 6.44, г).

Роботизована лінія, призначена для зварювання одного наймену­вання виробу, оснащена одним комплектом складально-зварювальних пристроїв. Така лінія за визначенням не є гнучкою, оскільки не має здатності автоматичного переналагодження. Із переходом для зварю­вання іншого виробу потрібно спроектувати і виготовити нові складаль­но-зварювальні пристрої, іноді змінити тару і частину транспортного оснащення, що пов’язано зі зміною форми і розмірів виробу. Однак та­ку роботизовану лінію завдяки легкості перепрограмування роботів можна значно швидше і з меншими витратами перевести на виготовлен­ня другого виробу такого самого класу, ніж автоматичну лінію, побудо­вану на «жорстких» засобах автоматизації.

У ГВС цілком або частково автоматизоване переналагодження на зварювання інших виробів у межах визначеного класу, тобто відбува­ється автоматична зміна складально-зварювальних пристроїв, розпі­знавання виробу і зміна програми роботи роботів.

Вироби розпізнаються за їхніми характерними ознаками (наявності чи відсутності деяких конструктивних елементів чи зміною їхніх роз­мірів або положення) або за ідентифікатором, що є на пристрої. Різні вироби з числа наперед передбачених проходять через ГВС у послідов­ності, яка визначається надходженням замовлень або іншим встановле­ним порядком обслуговування. Проходження кожного екземпляра виробу в розвинутих ГВС контролюється ЕОМ.

Прикладом найпростішої ГВС для дугового зварювання є гнучка зва­рювальна система фірми «Вествуд» (рис. 6.45) — роботизоване робоче місце із двоповерховим асинхронним конвейєром, який є накопичува- чем, із двома підйомниками на початку і в кінці конвейєра і призначена для зварювання конструкцій невеликих габаритних розмірів без зміни орієнтації виробу при зварюванні. Зварювані конструкції закріплю-

ються на палетах — сталевих плитах розміром 762 X 1220 мм із сіткою отворів діаметром 8 мм, розміщених із кроком (25,4 і ± 0,25) мм.

Кожна палета має на бічній стороні шестипозиційний кулачковий код для ідентифікації палети і закріпленої на ній деталі, коли палета подається на зварювальну позицію. Оператор знімає готовий виріб з палети, яка пройшла позицію зварювання, завантажує деталі наступ­ного екземпляру цього самого виробу і натискає кнопку «Готово». Па­лета переміщується в бік лівого підйомника. Якщо останній вільний, то він опускає палету на нижній конвейєр. Правий підйомник піднімає палети до рівня верхнього конвейєра і, коли зварювальна позиція звільнюється від чергової палети, наступна палета приходить у зону зварювання. Порядок зварювання різних деталей є довільним.

Система може працювати без участі людини протягом часу, що ви­значається кількістю завантажених палет і загальним часом зварювання виробів, які розміщені на цих палетах. Збільшуючи довжину конвейє­ра, можна збільшити час роботи системи без участі людини.

У розглянутій системі різні найменування виробів зварюються у будь-якому заданому порядку, але маршрут проходження всіх виробів той самий — «жорсткий». Це прийнятне в простих системах із однією — трьома технологічними позиціями. У складніших ГВС застосовується так званий «гнучкий» транспорт, що надає системі найбільшої функці­ональної гнучкості.

Основна особливість гнучкого транспорту — можливість подавання виробу на будь-які позиції в різній послідовності. Гнучкий транспорт може бути рейковий або безрейковий. Рейковий може бути реалізований штабелером складу (рис. 6.46, а) або окремим трансманіпулятором (рис. 6.46, б). Основою гнучкого безрейкового транспорту є роботизо­вані вантажні візки з електроприводом (транспортні роботи) — робо- кари. Живлення привода візків здійснюється від акумуляторних бата­рей, а сигнали керування передаються через високочастотне електро­магнітне поле, що збуджується навколо кабелів, які вмонтовано в під­логу по лінії руху робокарів (рис. 6.46, в, г).

У гнучкій системі для дугового зварювання з робокарами (рис. 6,47) деталі складаються під зварювання на палетах на окремих робо­чих місцях. Після цього палети за допомогою роликових конвейєрів переміщуються в зону, де їх бере робокар і переносить у позицію зва­рювання гнучкої зварювальної системи. Таких позицій в системі кілька, до того ж на одній із них є програмно керований горизонтальний обер­тай для рамних конструкцій, які потрібно кантувати при виконанні зварювальної операції. Якщо ж позиції зварювання зайняті, то скла­дені на палетах конструкції надходять у буферний склад. Система здат­на провадити зварювання у будь-якому порядку 50 різних деталей. В обертанні одночасно перебуває до 150 палет. Робота системи в без­людному режимі може продовжуватись дві робочі зміни.

Стосовно ТКЗ тонколистових автомобільних конструкцій гнучкі системи у ряді випадків будуються з використанням установок-типу «Робогейт» (Robogate), які дали назву гнучким виробничим системам цього типу. Установки «Робогейт» е фіксуючими пристроями — кондук­торами портального або рамного компонування (gate — ворота), які об­тискають зварювану конструкцію після приходу візка з виробом у по­зицію зварювання, надаючи йому потрібної форми і фіксуючи в необ­хідному положенні. Цим не тільки забезпечується можливість роботи зварювальних роботів без адаптації, але й збільшується точність виго­товлення виробів, що сприятливо позначається на наступних операціях і якості виробу.

У системах цього типу на одній зварювальній позиції може бути кілька (2—6) пристроїв-кондукторів, які, зміщуючись по горизонталі або вертикалі, приходять на позицію зварювання залежно від виконан­ня чергового виробу. На кожній позиції працює кілька роботів. Як правило, передбачається взаємне резервування роботів або позицій. Під час виходу з ладу однієї позиції інші за командою центральної ЕОМ беруть на себе її функції.

При розробці системи типу «Робогейт» 70 % капітальних вкладень не пов’язані з особливістю моделі виробу.

Як приклад можна розглядати систему, яку встановлено на одному із заводів італійського автомобільного концерну «Фіат». Вона склада­ється з двох підсистем: підсистеми зварювання боковин (рис. 6.48, а), і підсистеми зварювання обшивки кузова (рис. 6.48, б) легкового авто­мобіля. Продуктивність кожної підсистеми 1000 комплектів за 15 год. Одночасно можуть складатися 4 моделі в будь-якій послідовності.

У кожній підсистемі використовуються 25 робокарів. їхня гранична швидкість становить 42 м/хв, прискорення під час розгону-гальмуван- ня — 0,5 м/с², тривалість роботи до перезаряджання акумуляторів —

32. год, вантажопідйомність — 1,5 т, час підйому вантажу — 18 с, га­баритні розміри: 4800 X 2020 X 530 мм.

Систему керування ГВС побудовано на двох комплексах PDP 11/70. У стандартному режимі один із них обслуговує виробничий процес, а другий використовується для розроблення нових програм та для іншої мети. У разі відмови першої ЕОМ функції її передаються іншій за до­помогою керованого вручну комутатора каналів. Час перемикання — З хв. Система керує 50 робокарами двох підсистем, усіма зварювальни­ми роботами (до 50 шт.), автоматичними складами, проходженням усіх виробів, забезпечує діалог із керівниками змін, веде статистику, діаг­ностує відмови та ін.