22.2. Применение промышленных роботов

Основным направлением повышения эффективности про­изводства является автоматизация технологических процессов. В связи с этим перед рядом отраслей машиностроения ставится важнейшая задача — создать средства механизации и автомати­зации производства, позволяющие последовательно сокращать применение ручного, тяжелого и низкоквалифицированного труда. Во многих технологических процессах нежелательно непосред­ственное участие человека при работе в загазованной или пыль­ной атмосфере, в условиях сильного шума или высокой темпера­туры, при поднятии тяжестей и т. п. Вспомогательные операции (подать, закрепить, снять, переместить, включить, выключить и т. п.) по мере совершенствования техники все более и более увеличивают долю этого рутинного, однообразного, утомитель­ного ручного труда рабочих многих производственных профессий.

Известно, что ручной труд больше всего тормозит интенсифи­кацию производства. Поэтому возникла потребность в машинах, имитирующих действия человека, — вспомогательные операции (около станков, литейных, штамповочных и других машин) и основные операции (сборка, сварка, окраска). Вместе с тем на базе ЭВМ, средств управления появилась реальная возможность создания таких машин — промышленных роботов (ПР) и эффек­тивного включения их в состав технологических линий и комплек­сов. При этом ПР является не столько программируемым средст­вом для выполнения манипуляционно-транспортных и отдельных технологических операций, сколько одним из основных струк­турообразующих элементов предприятия будущего, влияющих на выбор технологических процессов и технологичность изделий, на конструкцию станков и организацию производства, различных транспортных систем и т. п.

В ГОСТ 25686—85 даны основные термины и определения для манипуляторов и промышленных роботов.

Манипулятор — управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в производстве, оснащенное рабочим органом.

Промышленный робот — автоматическая машина, стационар­ная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Промышленный робот используется в тех случаях, когда ручные операции не могут быть автоматизированы с помощью простых средств или когда средства не могут обеспечить гибкую переналадку на изготовление новых изделий.

Промышленные роботы классифицируют по различным при­знакам, одним из которых является характер выполняемой работы. По этому признаку промышленные роботы подразделяют на три группы.

1. Производственные (технологические) роботы выполняют основные работы — различные операции технологического про­цесса (сварку, гибку, окраску, сборку и т. п.).

2. Подъемно-транспортные роботы (вспомогательные) приме­няют при обслуживании основного технологического оборудова­ния для автоматизации вспомогательных работ по установке — снятию заготовок, деталей, инструментов, питанию конвейеров и т. п.

Эти роботы используют также на транспортно-складских и других работах.

3. Универсальные роботы выполняют основные и вспомога­тельные работы, т. е. они сочетают в себе признаки роботов первых двух групп.

В настоящее время промышленные роботы принято делить на три поколения: программные, адаптивные и интеллектуальные (с элементами искусственною интеллекта).

Промышленные роботы первого поколения — программные — предназначены для выполнения запрограммированной последо­вательности работ, диктуемой тем или иным технологическим про­цессом.

Например, робот берет обрабатываемую заготовку с опре­деленного места, переносит и устанавливает ее в заданную рабо­чую позицию, после завершения обработки он переносит деталь в назначенное место. Робот мгновенно, точно повторяет описан­ные действия, которые увязаны с работой технологического обору­дования и технологической линии.

Промышленные роботы второго поколения — адаптивные — имеют свойства в определенных рамках автоматически перепро­граммироваться (адаптироваться) в ходе выполнения технологиче­ского процесса в зависимости от конкретной обстановки, которая заранее не могла быть определена точно. Для осуществления адап­тивного управления используются различные датчики, устрой­ства технического зрения и др.

Промышленные роботы третьего поколения — интеллектуаль­ные _ обладают способностью осуществлять свои действия в не­определенной и изменяющейся обстановке таким образом, чтобы выполнить задание, в общей форме запрограммированное чело­веком. Эти роботы принципиально отличаются от адаптивных роботов сложностью функций и совершенством управляющей системы, включающей в себя элементы искусственного интеллекта.

В настоящее время разработаны различные модели интеллек­туальных роботов, которые проходят опробование в производ­ственных условиях.

Промышленные роботы могут успешно применяться для вы­полнения различных работ в условиях производства с различ­ной серийностью. Они существенно облегчают организацию двух-и трехсменной работы, повышают коэффициент загрузки оборудо­вания и ритмичность производства независимо от времени суток, дней недели и месяца, повышают производительность и качество выпускаемой продукции, снижают себестоимость ее изготовления; условия работы (жара, холод, чистота атмосферы и т. п.) для ро­бота не имеют значения.

На рис. 22.2 показан напольный безрельсовый ПР с ЧПУ. ПР предназначен для автоматизации загрузки-выгрузки заготовок (деталей) и смены инструмента на металлорежущих станках с ЧПУ. Робот может обслуживать один или два станка [7, 9], имеет набор захватных устройств для работы с заготовками различного

Рис. 22.2. Напольный безрельсовый промыш­ленный робот

размера и конфигурации, осуществляет перемещение по пяти на­правлениям.

Оси перемещения робота (рис. 22.2): Z — подъем и опускание* 6 — вращение вокруг вертикальной оси; R — выдвижение руки* а — вращение захвата вокруг горизонтальной оси; В — поворот захватного устройства. При работе в автоматическом режиме ро­бот осуществляет смену заготовок и инструмента на станке парал­лельно с механической обработкой. В этом режиме эти действия повторяются роботом по командам ЧПУ станка.

Роботы находят применение практически во всех сферах ма­шиностроения: литейных, кузнечно-прессовых цехах; цехах ме­ханической, термической обработки; сборочных, сварочных, ок­расочных цехах; при транспортировании и складировании и прочих операциях.

Вопросы комплексной автоматизации серийного многономен­клатурного производства наиболее эффективно решаются на ос­нове создания типовых роботизированных комплексов. В соответ­ствии с ГОСТ 26228—85 роботизированный технологический комп­лекс (РТК) определяется как совокупность единицы технологиче­ского оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

Несмотря на рост производительности оборудования, значи­тельное отставание автоматизации основных и вспомогательных процессов стало тормозом роста производительности труда пред­приятия в целом. Решают эту проблему двумя способами: приме­нением роботов и РТК, 2) применением ГПС.

Применение РТК и ГПС во многих случаях сокращает вспомо­гательные операции и значительно, а иногда и полностью сокра­щает время для переналадки.