16.2. Технологічні можливості промислових роботів

Промислові роботи (ПР) – це автоматичні машини, які виконують рухові функції й оснащені перепрограмувальною системою керування. Їх використовують для виконання основних операцій (фарбування, зварювання, складання тощо) і здійснення допоміжних дій з обслуговування технологічного устаткування (захоплення, орієнтування, транспортування заготовки чи деталі). Застосування роботів істотно підвищує ефективність використання технологічного устаткування за рахунок автоматизації процесів завантаження-вивантаження, забезпечує звільнення робітника від виконання монотонних дій, замінює використання робітників у шкідливих для здоров’я зонах. Перепрограмованість ПР і можливість заміни захоплювальних пристроїв дозволяє використовувати їх для обслуговування широкої номенклатури устаткування і різних технологічних процесів.

За характером операцій ПР поділяють на три групи:

- технологічні роботи (ТПР), які безпосередньо беруть участь у технологічному процесі на таких операціях, як зварювання, гнуття, фарбування тощо;

- допоміжні роботи (ВПР), які виконують дії типу “взяти – перенести - покласти”;

- універсальні роботи (УПР), які виконують різнорідні технологічні операції, що поєднують у собі ознаки перших двох груп.

За ступенем спеціалізації ТПР і ВПР розділяють на спеціальні, спеціалізовані і багатоцільові.

Конструктивно ПР можуть бути вбудованими у верстат, підвісними чи стаціонарними. Вбудовані роботи найкомпактніші й обслуговують тільки один верстат. Підвісні роботи монтують на спеціальній балці, переміщаючись по якій вони можуть одночасно обслуговувати кілька верстатів. Стаціонарні роботи встановлюють біля чи між верстатами, і вони можуть виконувати міжверстатне транспортування заготовок чи деталей.

Структурно ПР складаються з виконавчого пристрою (маніпулятора), системи керування й інформаційної системи. Виконавчий пристрій (рис. 16.1) виконує всі рухові функції і складається з механічної руки з захоплювальним пристроєм і пристрою пересування робота. Кожна ступінь рухливості ПР має індивідуальний привід, у конструкції якого перевага віддають компактним пристроям (гвинтовим передачам, планетарним і хвильовим редукторам тощо). Як приводні двигуни використовують пневматичні, гідравлічні і комбіновані.

Рис.16.1. Схема виконавчого пристрою ПР

Система керування ПР призначена для формування, запам’ятовування і відтворення програми рухів. Вона включає: пульт керування, блок пам'яті, обчислювальні пристрої, блок керування приводами робота. Системи керування ПР можуть бути автономними, комплексними і багаторівневими. Автономні системи керують тільки ПР. Комплексні системи керують комплексами “верстат – ПР” і для цих цілей використовують серійні верстатні системи ЧПУ, що допускають підготовку програм методом навчання. Багаторівневі системи використовують для ПР, що обслуговує верстати, що входять в автоматизовані ділянки.

Інформаційна система призначена для збору, перетворення і передачі в систему керування інформації про стан ПР і робочого середовища. Це здійснюється датчиками, засобами зворотного зв'язку і пристроями порівняння сигналів.

Технологічні можливості ПР визначаються рівнем досконалості систем їхнього керування, за якою роботи розділяють на три типи (покоління).

Роботи I типу з жорсткою програмою рухів мають обмежені можливості зі сприйняття робочого середовища і здатністю запам'ятовувати програму рухів, яка при зміні параметрів робочого середовища не коректується.

Роботи ІІ типу (адаптивні) мають основну програму і підпрограму, вибір яких проводиться на основі інформації від зовнішнього робочого середовища, що надходить з датчиків зворотного зв'язку. Адаптивне керування спрощує програмування, дозволяє захоплювати неорієнтовані заготовки, контролювати наявність заготовки в захоплюючому пристрої, регулювати силу затискання і швидкість переміщення, використовувати заготовки з більшими допусками.

Роботи III типу (інтелектуальні) здатні не тільки сприймати робоче середовище за допомогою систем чуття (сенсорних пристроїв), але і на підставі її логічної оцінки можуть намітити програму рухів, необхідних для досягнення заданої кінцевої мети. Такі ПР ефективно використовують при обслуговуванні різнорідного устаткування і частій зміні об'єктів виробництва.

У залежності від складності виконуваних дій ПР оснащують різними системами керування. Найбільш прості - позиційні системи керування: захоплювальний пристрій робота рухається від точки до точки за жорсткою програмою, що дозволяє використовувати їх для зняття і встановлення заготовки (деталі) на верстат (конвеєр), точкового зварювання й укладання деталей у тару. Програма задається набором упорів і кінцевих вимикачів, штекерних і магнітних барабанів тощо. Контурні системи керування ПР забезпечують точний і плавний рух захоплювального пристрою робота по заданому контурі. Тому їх застосовують при фарбуванні, зварюванні, встановленні і знятті заготовок (деталей) з конвеєра, який рухається. У контурних системах програму записують на програмоносії. Універсальні системи характеризуються наявністю запам'ятовувальних пристроїв, які забезпечують і позиційне, і контурне керування ПР.

Програмування робота може проводитися навчанням або аналітично (розрахунком програми). Програмування навчанням виконується на першому циклі оператором, який за допомогою пульта керування проводить захоплюючий пристрій ПР з одного кінцевого положення в інше. Траєкторія першого циклу фіксується в запам'ятовувальному пристрої системи керування і відтворюється автоматично при повторних циклах на робочих швидкостях.