Московський ордена Леніна, ордена Жовтневої Революції
і ордена Трудового червоного прапора
державний технічний університет імені М. Е. Баумана.
РЕФЕРАТ
Тема: Використання роботів на промислових підприємствах.
студент: Калачов А.Ю.
Викладач: Грановський Володимир Гербертовіч.
Розглянемо конкретні завдання, які роботи вирішують в даний час на промислових підприємствах. Їх можна розділити на три основні категорії:
- Маніпуляції заготовки та виробами
- Обробка за допомогою різних інструментів
-Складання.
Маніпуляції виробами і заготовками.
При розвантажувально-завантажувальних і транспортних операціях робот замінює пару людських рук. У його обов'язки не входять особливо складні процедури. Він всього лише багаторазово повторює одну й ту ж саму операцію відповідно до закладеної в ньому (роботі) програмою. Розглянемо типові застосування роботів.
1) завантажувально-розвантажувальні роботи.
У багатьох галузях машинобудівної промисловості використовуються установки для лиття, різання і кування. У більшості випадків послідовність виконуваних ними операцій дуже проста. Спочатку заготівлі завантажують у виробничу установку, яка потім опрацьовує строго певним чином, і, нарешті, готові деталі беруть з неї. Завантаження і розвантаження, як правило, виконують робочі чи тих випадках, коли застосовні кошти жорсткої автоматизації, спеціалізовані механізми, розраховані на операції тільки одного виду. Роботи можуть тут виявитися корисними, якщо характер таких завантажувально-розвантажувальних операцій час від часу змінюється.
Наприклад, у ливарному проізводтстве роботи використовують як для дозованої розливання розплавленого алюмінію, так і вилучення з прес-форми затверділих виливків і охлажденіяіх. Такий підхід має двома перевагами. перш за все роботи гарантують більш суворе дотримання вимог технологічного процесу: дію і відповідно до заданої програми, вони вводять в установку точно дозоване кількість металу. Потім у суворо визначені моменети часу вони витягують з неї відформовані деталі. Завдяки точному дотриманню технологічного процесу суворо дотримуються і характеристики виробів.
Друга перевага даного підходу полягає в тому, що значно полегшується робота оператора. Вилучення розпеченого шматка металу з прес-форми одне з мало привабливих робіт, і бажано, щоб їх виконував робот. Таким чином роль людини зводиться до контролю за протіканням процесу і керування діями робота за допомогою комп'ютера.
2) Перенесення виробів з одного виробничої установки на іншу.
У багатьох галузях машинобудівної промисловості вантажно-розвантажувальні механізми призначені для переміщення виробів з одного виробничого ділянки на іншу. І за виконання таких переміщень роботи відіграють важливу роль.
На заводі фірми IBM в Пікіпсі (шт. Нью-Йорк), що випускає комп'ютери, роботи завантажує магнітні диски до системи, де на них записується необхідна інформація. Програма, що управляє роботом, містить інструкції щодо того, в яку з чотирьох установок для запису слід завантажувати той чи інший "порожній" диск. Крім того, програма задає конкретний набір команд, який відповідна установка повинна занести на диск. Той же робот здійснює і дві інші етапу цього технологічного процесу. Він дістає диск з записуючої встановлення і поміщає його в пристрій, який струменем стисненого повітря притискає до диска сомоклеющуюся позначку. Потім робот виймає диск за допомогою загарбного проіспособленія і упаковує його конверт.
Подібний робот розроблено і впроваджено англійською автомобілебудівному заводі. Він пересувається на гусеницях між п'ятьма виробничими ділянками заводу. Робот дістає пластмасову деталь автомобіля з установки для інжекторного пресування і послідовно переносить деталь на доводочні ділянки, де з неї знімаються облои і задирки. Далі робот поміщає деталь на спеціалізований верстат, який полірує її. І нарешті деталь переміщається з полірувального верстата на конвеєр.
3) Упаковка.
Практично всі побутові і промислові товари необхідно упаковувати, і для роботів не представляє складності піднімати гготовие вироби і поміщати в якусь тару.
На заводах однієї з кондитерських фірм Англії спеціалізовані роботи займаються укладанням цукерок в коробки. Ці машини дуже складні і досконалі. По-перше вони звертаються з продукцією дуже акуратно: стиснувши шоколадне виріб, вони можуть порушити його форму або розчавити його. По-друге, робот дотримується високу точність при укладанні цукерок в коробки, поміщаючи їх у певні осередки коробки.
4) Навантаження важких предметів на конвеєр або палети.
Крім упаковки мініатюрних виробів, а також промислових і побутових товарів роботи іноді виконують і навантаження важких предметів. По суті, вони тут замінюють підйомно-транспортні машини, керовані оператором-людиною.
Обробка деталей і заготовок.
Хоча роботи, що виконують обробку виробів за допомогою різних інструментів і знайшли поки менш широке застосування, ніж аналогічне обладнання для транспортування деталей і заготовок, вони продемонстріровалісвою ефективність при вирішенні багатьох завдань.
1) Зварювання.
Ця операція найчастіше виконується за допомогою роботів, призначених для маніпулювання інструментом. роботи можуть здійснювати два види зварювання: точкову контактну та дугову. В обох випадках робот утримує зварювальний пістолет, який пропускає струм через два сполучаються металеві деталі.
Відповідно до керуючої програмою зварювальний пістолет може перемещатся практично не відхиляючись від заданої траєкторії. І якщо програма налагоджена добре, зварювальний пістолет прокладає шов з дуже високою точністю.
Більшість роботів для точкового зварювання застосовується в автомобільній промишленнсті. При складанні автомобіля необхідно виконати величезну кількість операцій точкового зварювання, щоб належним чином з'єднати між собою різні деталі кузова, наприклад боковини, дах і капот. На сучасних конвеєра ці деталі вначеле з'єднуються тимчасово кількома пріхваточнимі зварними з'єднаннями. Далі кузов перемпщается по конвееру повз групу роботів, кожен з яких здійснює зварювання встрого певних місцях. Оскільки всі кузова, монтовані на одній виробничій лінії, для одержання високоякісних з'єднань просто потрібно, щоб робот кожного разу повторював задану послідовність переміщень.
При очевидних перевагах такого використання роботів існує ряд і серйозних технічних проблем. Запрограмувати робот вельми непросто. Необхідно не тільки поставити точний маршрут руху маніпулятора, але і підготувати інструкції, відповідно до яких регулюється напруга і сила струму в кожній точці маршруту. А ці параметри можуть змінюватися, наприклад, в залежності від товщини сваррімоего матеріалу або від того, яку форму має прокладається шов - пряму або криволінійну.
Також необхідно сконструювати фіксатори, що утримують деталі в процесі зварювання таким чином, щоб зварювання здійснювалася при високій точності позиціонування. Коли зварювальний пістолет тримає людина, він здатний враховувати незначетельние зсуву заготовки. Зварювальник-людині лише злегка змістить інструмент, з тим щоб виконати шов у заданому місці. Робот ж не здатний приймати подібні рішення, якщо фіксатори допускають перекіс або зсув, то існує ймовірність того, що зварні шви будуть розташовані з відхиленням. Крім того, фіксатор повинен бути таким, щоб маніпулятор мав доступ до деталі з різних сторін.
Наступна проблема стосується допусків на виготовляються деталі. Зварювальник-людина бере до уваги неминучі відхилення в розмірах, але роботу подібна корекція не під силу. Таким чином, коли зварювання здійснюється за допомогою автоматики, допуски на деталі, що виготовляються на інших ділянках підприємства, повинні бути мінімальними.
Характер впливу, яке роботи роблять на інші етапи виробничого процесу (досить імовірно, що воно призведе до тісній прив'язці всіх технологічних операцій), називається "принципом доміно" у робототехніці.
2) Обробка різанням.
2.1) Свердління.
Як правило операцію свердління здійснюють на верстаті. При використанні робота в його захопно пристосуванні закріплюється робочий інструмент, який переміщається над поверхнею оброблюваної деталі, висвердлюючи отвори в потрібних місцях. Перевага подібної процедури проявляється в тих випадках, коли доводиться працювати з великогабаритними і масивними деталями або проробляти велику кількість отворів.
Операції свердлення відіграють значну роль у виробництві літаків: вони передують клепанні, при якій в отвори вставляються мініатюрние затискні деталі, що скріплюють між собою два листа металу. У деталях літаків необхідно проробляти сотні, а то й тисячі отворів під заклепки, і цілком природно, що таку операцію доручили роботу.
Англійська компанія виготовляє деталі механізму бомбосбрасиванія, призначеного для винищувача "Торнадо". Механізм являє собою циліндричну конструкцію довжиною приблизно 6м, до якої потрібно приклепати кожух з восьми металевих панелей. У кожусі необхідно просвердлити близько 3000 отворів під заклепки. Проблема полягала в тому, як домогтися, щоб робот, оснащений високошвидкісний свердлильної головкою, проробляв отвори точно в заданих місцях.
Інженери прийшли до висновку, що дану проблему можна вирішити наступним чином: робочий просвердлює ряд еталонних отворів (приблизно через метр один від одного) вздовж панелей, які розміщуються надлежащтм чином поверх циліндричної конструкції. Маніпулятор з закріпленим у його затиску сенсорним зондом (а не свердлом) переміщається над поверхнею заготовки, посилаючи в пам'ять робота дані про місцезнаходження еталонних отворів. Потім робот розраховує точні координати інших отворів, виходячи з цих базових точок. Потім робот, завершивши операцію свердління, видаляє залишилися в отворах крихітні частинки металу спеціальним інструментом.
2.2) безконтактним обробка заготовок.
Через малу жорсткості і недостатньою твердості, роботи не можуть проводити обробку твердих матеріалів різанням. Тому інженери вивчають безконтактні методи обробки матеріалів, подібних металу або пластику. Для цієї мети, зокрема, використовується лазер. У робочому органі робота закріплений прилад, який направляє високоенергетичне когерентне випромінювання лазера (для чого нерідко використовується волокно-оптична система передачі) на оброблювану заготовку. Лазер може з високою точністю різати пластини з металу, зокрема сталі. Робот переміщує робочий орган над оброблюваним листовим матеріалом по траєкторії, яка визначається програмою. Програмою ж регулюється інтенсивність світлового променя відповідно до товщини нарізається матеріалу.
Інший безконтактний метод різання заснований на використанні струменя рідини. Такий підхід вперше застосувала компанія "Дженерал моторс". На її заводі в Адріані встановлена система з 10 роботами, що виготовляє пластмасові деталі нафтоналивних цистерн. Вісім з десяти роботів напрявляются водяні струмені під високим тиском на переміщувані конвеєром пластмасові листи. Ці струменя прорізають у вихідному матеріалі ряд отворів і щілин, а також видаляють зайві елементи пластмасових пресованих деталей. за твердженням представників компанії "Дженерал моторс", подібна роботизована система дуже економічна, оскільки виключає знос інструменту і дозволяє підвищити якість операцій різання. Оскільки система управляється програмою, яка знаходиться в пам'яті центрального комп'ютера, для контролю і обслуговування всіх 10 роботів потрібно тільки два оператори.
3) Нанесення різних складів на поверхню.
На большенстве підприємств після таких операцій, як різаний, проводиться обробка поверхні тільки що виготовлених деталей (найчастіше забарвлення). Це ще один тип виробничих операцій, які здатний виконувати робот якщо його оснастити пульверизатором. У пам'ять робота закладається програма, що забезпечує виконання певної, багаторазово повторюваної послідовності переміщень. Одночасно програма регулює швидкість розбризкування фарби. У результаті на поверхні офарблює деталі утворюється рівномірне покриття, причому нерідко робот забезпечує більш високу якість забарвлення, ніж людина, якому властива неточність рухів. Серед інших процедур обробки поверхні можна відзначити напилення антикорозійних рідин на листи металу для захисту їх від хімічного або фізичного впливу навколишнього середовища, а також нанесення клейових розчинів на поверхню деталей які підлягають з'єднанню. Автомобілебудівні компанії досліджували можливість застосування останньої операції на етапі остаточної "підгонки" готових вузлів, зокрема при монтажі таких елементів, як хромові вкладиші на кузові автомобіля. При виконанні подібних операцій робот поміщають в оболонку, яка захищає його від попадання клею та інших речовин, що пов'язують. Його також можна "навчити" тому, щоб він час від часу самостійно очищався, занурюючи захватне пристосування у очищувальну рідина.
4) Чистова обробка.
Найбільш "непопулярною" операцією в механообработке, яка до того ж важче потдается автоматизації, є, мабуть, видалення задирок, сторонніх часток і зачистка.
Така чистова обробка-дуже непроста процедура. Робочий підносить оброблювану деталь до абразивного інструменту, який сточує гострі краї і шорсткості на поверхні виробу. Дана процедура займає важливе місце у технологічному процесі, проте виконувати її вручну дуже непросто.
Можливості використання роботів для остаточної обробки виробів досліджувалися у багатьох країнах. Основна трудність тут полягає в тому, що роботи не мають природну для людини здатністю контролювати якість своєї роботи, робот не може змінювати послідовність своїх дій, якщо він не забезпечений відповідними датчиками. Англійська фірма, що спеціалізується на виготовленні з'єднувальних елементів водопровідних труб, здійснила проект, який дозволив оснастити робот простою системою машинного "зору у вигляді телевізійної камери. Припустимо, робот тримає якусь деталь, наприклад латунний водопровідний кран; телекамера передає зображення крана в компьтер, який у свою чергу регулює притиснення шліфувального ременя, сточують нерівності на поверхні цієї литої деталі. Крім того, комп'ютер управляє переміщенням маніпулятора робота. Таким чином, дії всіх компонентів системи - телекамери, основного маніпулятора, що регулює притиснення шліфувального ременя,-взаємно скоординованості.
5) Випробування і контроль.
Після того як виготовлена деталь або змонтовано декілька вузлів, зазвичай проводтся їх випробування з метою виявлення можливих дефектів. Ретельному контролю піддаються лінійні розміри деталей. Усі вимірювальні операції є частиною повсякденних завдань, що вирішуються на всіх підприємствах світу. Роботи здатні полегшити їх виконання. Для цієї мети роботи оснащуються мініатюрнимі оптичними датчиками; як правило, це світлодіоди, об'єднання з напівпровідниковими світлочутливими приладами. Опромінюючи проверяемую поверхню променем певної частоти, подібний датчик приймає відбите від поверхні випромінювання, що має тугіше частоту. Робот, відповідно до закладеної в ньому програмою, переміщує датчик від однієї точки контрольованого виробу до іншої. за результатами вимірювання інтервалу часу між моментом випускання світлового імпульсу і його прийому після відбиття розраховується форма перевіряється поверхні. Всі ці дії виконує комп'ютер даної автоматизованої системи.
Операції подібного роду дозволяють уникнути використання таких інструментів, як мікрометри і штангенциркулі. Подібні робототехнічні засоби вперше використала компанія "Дженерал моторс" для контролю форми і розмірів автомобільних деталей. При використанні такої роботизованою ситеми відпадає необхідність у відправці виробів на спеціальні пункти контролю якості - відповідні процедури можна здійснювати безпосередньо на конвеєрі, не перериваючи виробничого процесу.
Збірка.
Великий обсяг робіт на сучасних підприємств припадає на складальні операції, проте багато тз них вимагають особливо майстерності і занадто складні для машини. У зв'язку з цим значна частина збірки до цих пір виконується вручну. Тим не менш ряд складальних процесів вже автоматизовано, це відноситься головним чином до відносно простим і багаторазово повторюваним операціями.
На прикладі фірми IBM можна простежити, як проходили експерименти із застосування роботів у складальних процесах. Ця найбільша фірма з виробництва компьтеров не тільки продає роботи, призначені для складання, а й використовує їх на власних підприємствах у багатьох країнах. На заводі цієї компанії в Гріноці (Шотландія) займаються створенням "острівців автоматизації" - комплексів, що містять велику кількість компьтерізірованних механізмів, якими виробляють складання виробів при мінімальній участі людини. За оцінкою фахівців фірми IBM, у результаті автоматизації щорічний об'єм прдукції підприємства зріс у 10 разів у порівнянні з 1974 роком, тоді як число працюючих на ньому залишилося практично незмінним.
Один з таких "остравков" представляє собою виробничу лінію, на якій виготовляються логічні блоки з силовими каскадами. Лінія включає процесори і джерела живлення для дисплеїв, що входять до складу мікрокомпьтеров. На лінії здійснюється складання чотирьох компонентів: Двох частин пластмасового корпусу пристрою, блоку електричних ланцюгів і пластмасової плати із змонтованим на ній набором мікросхем.
Для монтажу кожного блоку траба всього два гвинти, які подаються до робочих органів роботів спеціальними механізмами - живильниками. Роботи самі вводять гвинти в відповідні отвори вироби. Для управління всією виробничою лінією достатньо п'яти чоловік. За даними фірми IBM, для виготовлення такої ж кількості пристроїв традиційними методами ручної збірки було б потрібно вчетверо більше робітників.
Проявляється тенденція до створення зв'язків, у межах підприємства, між системами автоматичного складання подібних описаної вище. Наприклад за допомогою автоматичних транспорти засобів, які переміщують вироби, що знаходяться на тих чи інших стадіях готовності.
2.1) Монтаж друкованих плат.
Ще одна галузь виробництва, де роботи-збирачі могли б знайти широке застосування, - монтаж електронних компонентів на друкованих платах. Деякі з таких операцій можуть виконувати спеціалізовані складальні комплекси, проте, по суті, вони являють собою маніпулятори, розраховані на рішення строго визначених завдань; їх не можна запрограмувати таким чином, щоб вони виконували якісь інші операції або маніпулювали нестандартними компонент. Тому при використанні подібних установок призначених для вузькоспеціалізованої монтажу комплекти компонетов стандартної форми завантажуються в накопичувальні жолоби многоячеечних магазинів, схожих на потронташ. Ці магазини переміщуються повз механічного захоплення, який по черзі ізвлеккает звідти компоненти і встановлює їх в потрібні місця на платі.
Література.
1) Під ред. П. Маршу. "Не перелічити у робота професій".
2) Під ред. Б. І. черпаковой. "ГПС, ПР, РТК" книга 4 "Транспортно-накопичувальні системи"
3) Під ред. Б. І. черпаковой. "ДПС, ПР, РТК" книга 1910 "Гнучкі автоматизовані лінії масового і крупно серійного виробництва".
4) Під ред. Б. І. черпаковой. "ДПС, ПР, РТК" книга 1913 "ДПС для складальних робіт".