3.3 Робототехнические комплексы
Термин «робототехнические системы» (РТС) означает техни-
ческие системы любого назначения, в которых основные функции
выполняют роботы. Это гибкие производственные системы, в кото-
рых автоматически действующие машины, устройства, приспособ-
ления реализуют всю технологию производства, за исключением
функции управления и контроля, осуществляемых человеком.
Несмотря на непрерывное расширение сферы применения ме-
хатронных систем (МС) основной областью их применения по-
прежнему пока остается промышленность и, прежде всего, маши-
ностроение и приборостроение. Здесь появились первые средства
автоматизации и сосредоточено до 80% всего мирового парка
робототехнических средств. В машиностроении промышленные ро-
боты подразделяются на технологические, которые выполняют
основные технологические операции, и вспомогательные, занятые на
вспомогательных операциях по обслуживанию основного техноло-
гического оборудования. Технологические комплексы с такими робо-
тами называются роботизированными технологическими комплек-
сами (РТК).
В машиностроении до 80% продукции относится к серийному и
мелкосерийному производству. Для быстрого перехода с одной
модели изделия на другую, в соответствии с требованием рынка,
создаются гибкие автоматизированные производственные система
(ГПС). ГПС – это система станков и механизмов, предназначенных
для обработки различных конструктивно и технологически сходных
деталей небольшими партиями или поштучно без непосредственного
участия человека. Составными частями ГПС являются подсистемы:
технологическая, транспортно-накопительная, инструментального
обслуживания и автоматизированного управления с помощью ЭВМ.
В зависимости от количества станков в ГПС различают: гибкий
производственный модуль (ГПМ); гибкую производственную линию
(ГПЛ); гибкий производственный участок (ГПУ); гибкое производст-
во цеха (ГПЦ) и завода (ГПЗ).
31
Гибкий производственный модуль – это технологическая еди-
ница оборудования (один-два станка с ЧПУ), оснащенных механиз-
мами автоматической смены инструмента, автоматической смены
заготовок и транспортирования их со склада до зоны обработки с
помощью различных транспортных средств, например самоходных
роботизированных тележек. Этот комплекс связан с единым мате-
матическим обеспечением, способствующим работе оборудования в
автоматическом режиме с минимальным участием человека. Главная
особенность ГПМ – возможность работы без участия человека и
способность встраиваться в систему более высокого ранга. Гибкая
линия состоит из нескольких модулей, оборудованных транспортной
и инструментальной системами и управляемых микроЭВМ. Гибкий
участок – разновидность ГПЛ; он отличается составом и взаимоза-
меняемостью технологического оборудования и видом транспорта.
Гибкие модуль, линия, участок, представляющие собою самостоя-
тельнее производственные подразделения с взаимосвязанным техно-
логическим оборудованием, являются основными звеньями для пост-
роения гибких производств более высокого порядка (цеха, завода).
Таким образом, в ГПС функционируют два потока ресурсов:
материальный и информационный. Материальный поток обеспе-
чивает выполнение всех основных и вспомогательных операций
процесса обработки предметов: подачу заготовок и инструмента и
установку их на станках; механическую обработку деталей; снятие
готовых деталей и перемещение их на склад; замену инструмента и
его перемещение; контроль обработки и состояния инструмента;
уборку стружки и подачу смазочно-охлаждающей жидкости. Инфор-
мационный поток обеспечивает: очередность, сроки и количество
обрабатываемых предметов, предусмотренные планами работы ГПС;
передачу программ обработки непосредственно исполнительным
органам станков, программ работы роботов, установочных и перек-
ладочных механизмов, программ обеспечения заготовками, инстру-
ментом, вспомогательными материалами, программ управления всем
комплексом и учета его работы, а также групповое управление
станками, транспортно-накопительными механизмами, системой
инструментального обслуживания.
На рис. 3.1 показан пример простой линейной компоновки
однопоточной роботизированной технологической линии холодной
штамповки с непосредственной связью между составляющими
линию ячейками. В ней отсутствует межоперационная транспортная
32
система, а предметы производства передаются от одной ячейки к
другой непосредственно входящими в них вспомогательными ПР.
Такие линии с непосредственной жесткой связью между ячейками
просты, однако требуют строго определенного взаимного располо-
жения основного технологического оборудования.
ТО – основное технологическое оборудование;
ПР – промышленный робот; М – магазин поштучной выдачи заготовок
Рис. 3.1. Схема однопоточной роботизированной технологической
линии холодной штамповки с линейной компоновкой:
Данная компоновка характерна для технологических процессов
с малым циклом обработки предметов производства на техноло-
гическом оборудовании (единицы, десятки секунд), что свойственно,
в частности, процессам холодно-листовой штамповки. Для техно-
логических процессов с большей длительностью обработки на техно-
логическом оборудовании часто применяют другой тип построения
комплексов с обслуживанием одним ПР нескольких единиц техноло-
гического оборудования.
На рис. 3.2 показан вариант такого комплекса с круговой компо-
новкой, в котором один ПР обслуживает 3 металлорежущих станка,
расположенных вокруг него.
По мере совершенствования МС происходит устойчивый рост
доли ПР, применяемых на основных технологических операциях.
Хотя внедрение ПР на основных промышленных операциях требует
значительно больших (в 3-4 раза) затрат, чем на вспомогательных
операциях, именно здесь достигается наибольшая эффективность
применения ПР при высвобождении рабочих мест. Велик и социаль-
ный эффект в связи с вредностью для человека ряда таких операций
33
(например окраска, сварка) или их монотонностью (например, сборка
на конвейере). В машиностроении основными типами технологи-
ческих комплексов в которых ПР получили распространение на
основных операциях, являются комплексы сборки, сварки, нанесения
покрытий, шлифования, зачистки, клепки.
Рис. 3.2. Схема роботизированного технологического участка
механической обработки с круговой компоновкой
Сборочные робототехнические комплексы. Этот тип робототех-
нических комплексов по своему значению является, пожалуй, наибо-
лее важным. Сборочные операции в машиностроении составляют до
40% себестоимости изделий, а в приборостроении больше – до
50–60%. Вместе с этим, степень автоматизации сборочных работ
сегодня весьма низка в связи с ограниченными возможностями,
которые имеют здесь традиционные средства автоматизации в виде
специальных сборочных автоматов. Поэтому создание гибких сбо-
рочных комплексов на ПР является одним из основных направлений
в автоматизации сборочных операций.
К сборочным операциям в приборостроении относятся механи-
ческая сборка, электрический монтаж, микроэлектронная сборка.
Процесс сборки состоит из следующих последовательных взаимо-
связанных операций:
– загрузка собираемых деталей в загрузочные и транспортные
устройства (обычно с их ориентацией);
– перемещение деталей к месту сборки;
– базирование, т. е. фиксация в строго определенной позиции, с
ориентацией деталей на сборочной позиции;
34
– собственно операция сборки, т. е. сопряжения деталей, вклю-
чая закрепление;
– контрольно-измерительные операции в ходе сборки;
– удаление собранного узла со сборочной позиции для пере-
мещения на следующую позицию, если сборка не закончена.
Для выполнения механической обработки, не связанной со
сверхвысокими силовыми режимами резания часто применяют про-
мышленных роботов, непосредственно выполняющих процесс обра-
ботки – как бы ручная работа в исполнении роботов (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Фрезерование облицовочных панелей в робототехническом
комплексе двумя роботами
Особенно роботы эффективны при работе с крупногабаритными
заготовками, сложными контурами и прочими задачами, где антропо-
морфная кинематика развивает свои максимальные преимущества.
Например, обработка пластмассовых деталей автомобильной
промышленности требует тщательной детализации при проектиро-
вании комплексов, точного изготовления и монтажа, а также опре-
деленной гибкости при вводе в эксплуатацию.
Применение 3D системы оffline-программирования, планирова-
ния и моделирования, а также привлечение ведущих специалистов и
производителей вспомогательного робототехнического оборудова-
ния дает возможность производить робототехнические комплексы,
ориентированные на нужды и пожелания заказчиков.
35
Робототехнические комплексы фрезерования известны своим
эталонным качеством на рынке гибких решений процессов резки в
робототехнике.
В качестве режущего инструмента, как правило, применяют
осевой инструмент, высокооборотистые фрезы, лазерные, плазмен-
ные технологии.
Широко применяются робототехнические комплексы на опера-
циях сварки, особенно електроконтактной сварки в автомобилестро-
ении. На рис. 3.4 показан цех сварки кузова Hyundai Solaris на автос-
борочном заводе в Санкт-Петербурге.
Достарыңызбен бөлісу: |