книги из ГПНТБ / Мясников, В. А. Программное управление оборудованием

Во всех роботах, управляемых ЭВМ, слова команд управления, исходящие от ЭВМ, содержат указания относительно положения или движений руки и запястья. Структура этих слов чаще всего такая же, как у действующей системы сервоуправления. Ведутся работы по групповому управлению роботами и обслуживаемым оборудованием от центральной ЭВМ. В тех областях промышлен­ ности, где применяются роботы, групповые процессы с их приме­ нением планируются таким образом, чтобы каждая операция вы­ полнялась отдельно от других.

На основе роботов можно объединить оборудование с программ­ ным управлением в координированно работающие не только участ­ ки и линии в мелкосерийном и серийном производстве с управле­ нием от единой ЭВМ, но и в целые комплексы различного масштаба, не связанные жестко по планировке и числу агрегатов. Такие комплексы могут обеспечить оптимальную структуру технологи­ ческих процессов в широком диапазоне серийности изделий.

Разработка разумных роботов

В настоящее время в США и Японии интенсивно ведутся работы по созданию разумных роботов. По мнению американских спе­ циалистов, в будущем они будут высшими прототипами специа­ лизированных автоматических машин и будут органически свя­ заны друг с другом, управляясь общей интеллектуальной систе­ мой.

Такое применение разумных роботов считается экономически наиболее выгодным: оно позволит получать с высокой степенью надежности продукцию высокого качества при высокой произво­ дительности труда. Особенно выгодным это будет при дорогостоя­ щих, трудоемких технологических процессах (в том числе при сборке), а также при вредных и опасных условиях труда. Привле­ кает и то, что подобную технологическую систему можно пере­ строить для производства другого вида продукции в течение не­ скольких часов. В таких системах промышленным роботам будет отведена роль различных манипуляторов, являющихся вспомо­ гательными элементами для разумных роботов. Поэтому во многих организациях США и Японии созданию разумных роботов уде­ ляется преобладающее внимание по сравнению с промышленными роботами, несмотря на то, что исследования разумных роботов требуют больших капитальных затрат, которые пока совершенно не окупаются. На основании изложенного в этой главе можно сде­

лать следующие выводы.

1. В настоящее время разработанные и эксплуатируемы

впроизводстве промышленные роботы являются эффективными орудиями автоматизации циклических повторяющихся основных или вспомогательных операций ряда технологических процессов

вусловиях как крупносерийного, так и особенно серийного про­ изводства (при частой сменяемости объектов производства).

391

2. Промышленные роботы успешно применяются для повыше­ ния производительности труда и для замены человека-оператора, особенно на участках с тяжелыми, монотонными, вредными млн опасными условиями труда (при литье под давлением, ковке, штамповке, сварке, нанесении покрытий, термической обработке, пескоструйной и дробеструйной очистке и упрочнении, сборке, транспортировке, складывании, упаковке при некоторых опера­ циях механической обработки, некоторых контрольных опера­ циях II т. д.).

3.При ручной загрузке-выгрузке деталей или сборке выпуск продукции в течение смены колеблется, так как он связан с мо­ ральным п физическим состоянием рабочего, его квалификацией. Это затрудняет синхронизацию работы оборудования в условиях неавтоматизированного производства.

Применение промышленных роботов позволяет не только высвободить рабочих, но и' повысить производительность обслу­ живаемого оборудования н улучшить качество продукции, снизив брак за счет равномерной во времени п точной по исполнению работы исполнительных механизмов. Кроме того, применение роботов дает возможность повысить коэффициент сменности обору­ дования до 1,8— 1,9 (при двухсменной работе), и до 2,7—2,8 (при трехсменной работе). Все это при полной загрузке роботов в тече­ ние двух-трех смен позволяет получить ощутимый технико-эко­ номический эффект.

4.В ряде случаев (при сложных миогопозпционных операциях

ит. д.) возможна и целесообразна совместная работа робота с че- ловеком-оператором.

5.Возможность применения центральных ЭВМ для управле­ ния группой промышленных роботов или комплексом совместно работающих роботов и оборудования позволяет обеспечить опти­ мальную структуру технологии производства в широком диапа­ зоне серийности.

6.Внедрение в производство станков (и другого оборудования) с программным управлением и соответствующая подготовка про­ граммистов значительно облегчаются и удешевляют применение роботов с программным управлением и подготовку программ для них.

7.Для дальнейшей автоматизации сложных и дорогостоящих

технологических процессов перспективны разработка и примене­ ние разумных роботов. Работы над их созданием интенсивно ведутся в настоящее время.

ГЛАВА IX

Подсистемы

программного

управления

В данной главе, посвященной описа­ нию некоторых подсистем программного управления, рассмотрены измерительные машины фирмы DEA, области использо­ вания промышленных роботов и участки механической обработки, использующие станки с ЧПУ и роботы-манипуляторы.

39.ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

СПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Измерительная техника все больше и больше проникает непосредственно в цеха самых различных предприятий. Это по­ зволяет оперативно решать задачи актив­ ного контроля выпускаемых изделий, т. е. использовать результаты измерений для быстрой подналадки оборудования и

.обеспечения тем самым выпуска качествен­ ных изделий. Появившиеся сравнительно недавно измерительные машины с про­ граммным управлением выполняют, по сути дела, роль обратной связи, с по­ мощью которой можно быстро и с необ­ ходимой точностью измерять изготавли­ ваемое изделие и вносить соответствую­ щие коррективы. Наиболее известной фирмой, выпускающей измерительные ма­ шины, является итальянская фирма

DEA (Digital Electronic Automation). Из­ мерительные машины фирмы DEA — это машины для трехкоординатного контроля

393

с визуальным или программным управлением, служащие для раз* метки и контроля размеров изделий в цеховых пли лабораторных условиях и позволяющие значительно увеличить производитель­ ность труда. Внедрение измерительных машин в производство имеет примерно такое же значение, как и появление в свое время станков с программным управлением.

В настоящее время уже недопустима установка измерительных систем в производственных цехах, использующих традиционные измерительные приборы, поскольку в этом случае для измерения потребуется значительно больше времени, чем для изготовления самого изделия. При использовании традиционных методов пока производится измерение первого изделия из партии деталей, простаивает дорогостоящее оборудование. Если после первого измерения оказывается, что необходимо еще осуществить один или несколько проходов для обработки этого изделия, а затем снова произвести измерение, то время простоя обрабатывающих станков будет резко увеличиваться. Выход из этого положения заключается в использовании измерительных машин. Кроме того, систематиче­ ское использование таких машин для периодического контроля выпускаемых изделий позволяет выявлять некоторые неполадки, возникающие при работе линии (износ инструмента и т. п.), и своевременно принять меры для предотвращения брака. В добав­ ление к этому измерительные машины могут обрабатывать резуль­ таты измерений и переводить их в геометрические координаты, значения которых могут быть выведены на перфоленту. Вся серия измерительных машин построена по модульному принципу, что позволяет наращивать так называемые, базовые, модели машин дополнительным оборудованием, которое значительно расширяет возможности и точности измерительных машин.

Фирма DEA выпускает четыре основные серин измерительных машин GAMMA, BETA, DELTA и ALFA, подразделенные более чем на 20 различных базовых машин и снабженные различными добавочными электронными устройствами (свыше 30) и механи­ ческими приспособлениями (свыше 15). Кроме того, фирма DEA выпускает аппаратуру по индивидуальным заказам, если заказ­ чиков не удовлетворяют серийные измерительные машины. На­ ряду с проведением измерения в трехмерном пространстве изме­ рительные машины используются для разметки, центровки и свер­ ления. Кроме того, они могут фрезеровать модели и копиры, про­ изводить непрерывное измерение и выпускать перфоленты для станков с программным управлением. Движение инструмента в измерительных машинах осуществляется по всем трем осям (X, Y, Z), при этом полезный рабочий ход машины полностью

покрывает обычные размеры изделий (в некоторых моделях ра­ бочий ход достигает 10 м). Следует заметить, что рабочий ход вдоль вертикальной оси Z пропорционален рабочим ходам вдоль горизонтальных осей. Особым достоинством этих измерительных машин является то, что их конструкция и система крепления ин­

394

струмента делают возможным доступ ко всем граням деталей без их поворачивания.

Машины фирмы DEA отличаются высокой стабильностью и точностью. При их изготовлении применяется только высокока­ чественный материал, а составные элементы подвергаются тщатель­ ному отбору. Все направляющие скольжения выполнены из мате­ риала марки UX 200 С13, закаленного и стабилизированного в жидком азоте. Несущие стальные конструкции с ребрами жест­ кости подвергаются для стабилизации специальной обработке. Особое внимание при изготовлении измерительных машин уде­ ляется кинематике машин с целью устранения зазоров и явлений, связанных с механическим гистерезисом.

Основные достоинства применения измерительных машин за­ ключаются в следующем.

1. Сокращении времени на контроль, измерение и разметку (не менее чем на 50% по сравнению с традиционными системами).

Вбольшинстве случаев сокращение времени составляет 50—80%.

2.Уменьшении времени на подготовительные операции. Кон­

троль изделия осуществляется за одну установку, причем без поворачивания изделия в процессе измерения. Благодаря этому сокращаются время и трудоемкость операции и устраняются воз­ можные ошибки.

3.Уменьшении возможностей возникновения ошибок. Резуль­ таты измерений получаются автоматически в цифровой форме. Тем самым .исключаются возможные ошибки по вине оператора при считывании замеров и при их расчете.

4.Комплексном контроле качества. Более частый контроль изделий на измерительных машинах позволяет сокращать брак.

5.Уменьшении стоимости рабочей силы. Для обслуживания измерительных машин не требуется высококвалифицированного персонала, поэтому снижаются расходы на их численность и обу­ чение.

6.Устранении необходимости применения специальной ос­

настки. Измерительные машины сами являются универсальной оснасткой. Благодаря этому становится ненужной сложная спе­ циальная контрольно-измерительная оснастка.

7.Возможности расширять систему благодаря наличию мо­ дульной структуры.

8.Автоматизации. Результаты измерения (номинальные зна­ чения, допуски, фактические значения и отклонения) получаются автоматически. Полученные результаты могут быть выведены на перфоленту, которая является, по сути дела, архивной перфолентой.

9.Возможности проведения сложных измерений. Измеритель­ ные машины позволяют производить такие измерения, проведение которых традиционными методами либо совсем невозможно, либо требует сложного оборудования и значительных затрат времени (концентричность или перпендикулярность отверстий, парал­ лельность глубоких отверстий и т. п.).

395

Измерительная машина GAMMA

GAMMA — высокопрецнзпоиная измерительная машина, пред­ назначенная для измерения, контроля, разметки и центровки изделий с помощью ручной установки. Базовая машина оснащена тремя визуалпзаторамп (отдельными для осей X, Y и Z) с разре­

шающей способностью 5 мкм (впзуализаторы — это проекционное табло, па котором высвечиваются цифры). Машину GAMMA ре­ комендуется устанавливать в помещении с контролируемой тем­ пературой и изолированном от вибраций. Все машины серии GAMMA могут быть оснащены дополнительной аппаратурой. Ос­ нащая машину дополнительными электронными устройствами, можно печатать результаты измерения в виде таблиц. В наиболее укомплектованном варианте машина обеспечивает визуальный контроль, печатание номинальных и фактических значений коор­ динат, допустимых отклонений, погрешностей и т. п. В машинах данного исполнения весь контроль осуществляется при управлении от перфоленты и функции оператора сводятся лишь к установке детали. Модификации машины GAMMA представлены в табл. 16.

Ниже приводятся основные технические данные машины

GAMMA.

Повторяемость измерений сохраняется в пределах разрешающей способности машины

396

Следует отметить еще некоторые характеристики и машины

GAMMA.

1.Нулевая точка может быть установлена в любом месте ра­ бочего пространства с помощью независимых кнопок, расположен­ ных на переносной коробке управления.

2.Рабочая головка машины с прецизионными отверстиями

позволяет устанавливать щуп в пяти различных направлениях и тем самым контролировать пять торцов детали при одном пози­ ционировании детали. Ручное позиционирование осуществляется в три следующих приема: быстрое перемещение с помощью неподвижных штанг, более точное перемещение с помощью махо­ вичков и прецизионное микрометрическое перемещение посред­ ством кнопок, включающих электромотор.

Измерительная машина снабжена запоминающим устройством, предназначенным для накопления размеров, получаемых при со­ прикосновении щупа с деталью. После измерения в какой-либо точке щуп перемещается к следующей точке, при этом значение предыдущего измерения выводится на печать. Особым достоин­ ством машины GAMMA является то, что пределы допусков могут быть предварительно зафиксированы при каждом измерении и зарегистрированы вместе с полученным значением, что позволяет проводить полуавтоматический контроль серийно выпускаемых изделий. Визуализаторы расчетных значений и блоки для пред­ варительной установки и вывода на визуализатор значений допу­ сков придают машине GAMMA свойства полуавтоматического цен­ тра контроля. Основная перфолента составляется при измерении первой детали данной серии, или же данные выводятся на перфо­ ленту с пишущей машинки, на которой печатают расчётные зна­ чения, указанные на чертеже. Затем значения координат выводятся с этой ленты на визуализатор. Расчетные значения и значения до­ пусков запоминаются и выводятся на печать для удобного их со­ поставления с фактическими значениями измерения. Кроме того, щуп типа TF2 позволяет автоматически вычислять погрешности. В том случае, когда погрешности выходят за пределы допуска, отклонение печатается красным цветом.

Измерительная машина BETA

Машины серии BETA предназначены для измерения, контроля и разметки отливок, штампов, поковок, обработанных крупнога­ баритных деталей, моделей, эталонов, штампованных деталей, шаблонов и оснастки. Эта машина выпускается в нескольких мо­

397

Т а б л и ц а 17

Модификации измерительной машины BETA

Машины BETA используют те же дополнительные устройства, что и машины GAMMA

Измерительные машины DELTA

Машина DELTA может, снимая размеры с модели, изготов­ лять перфоленты для обработки штампов на стайках с программ­ ным управлением. Кроме того, она дает выигрыш во времени от

398

399

установку и определение данных о размерах поверхностей; 2) разметку со слежением на неоднородных поверхностях в целях обес­ печения равномерности ширины липни; 3) поточечную установку и сверление отверстий па заданную глубину; 4) поточечную уста­ новку и центровку для разметки; 5) определение центров отвер­ стий п буртиков с помощью электронного щупа TF 40; 6) выпуск документации но проведенному испытанию с указанием теорети­ ческого значения, допуска, действительного значения и отклоне­ ния в каждой обследованной точке; 7) трехмерное измерение про­ филей с помощью датчиков; 8) обследование чертежей с помощью телевизионной головки, путем установки на измерительной го­ ловке машины телевизионного аппарата, направленного операто­ ром на чертеж; при этом оператор, следя по приемному экрану, устанавливает сетку по линии чертежа.

Используя в качестве управляющей системы ЭВМ DEAC-1001, можно производить непрерывное сканирование. Подобная система предоставляет пользователю все возможности, описанные выше для поточечной системы, а кроме того (для выполнения непрерыв­ ного сканирования) линейную, круговую и параболическую ин­ терполяции. Это позволяет производить сканирование простран­ ственных кривых для: получения данных о размерах поверхно­ стей; регистрации данных, полученных в результате контроля, со сравнением действительных с теоретическими; получения с мо­ дели траектории центра фрезы путем сканирования с помощью приспособления, имитирующего фрезу; подготовки перфолент, готовых для использования на чертежных машинах с программным управлением и на трехкоординатном фрезерном станке с программ­ ным управлением; получения непрерывной линии разметки по двум осям для прецизионной разметки; непрерывной фрезеровки профилей по двум координатным осям; непрерывной фрезеровки очень мягкого материала по трем координатным осям.

Измерительные машины ALFA

Машины серии ALFA — это наиболее крупные измерительные машины. Полезное пространство измерения такой машины состав­ ляет 10x5,5x2,5 м. Области применения машин ALFA самые

разнообразные. Они используются при измерении судовых дви­ гателей, турбин, ядерного оборудования, автомобильного, авиа­ ционного, космического и другого оборудования. Эти машины об­ ладают всеми свойствами машин DELTA. Благодаря применению ЭВМ DEAC -1001 машины ALFA обеспечивают непрерывный трех­

размерный контроль с непосредственной выдачей перфолент, при­ годных (без дополнительной обработки) для управления чертеж­ ными машинами или фрезерными автоматами. Кроме того ее кон­ струкция позволяет производить автоматическое фрезерование дерева, пластмасс и мягких материалов. Задачи, выполняемые с помощью машин фирмы DEA, представлены в табл. 19.

400