Pramoninis robotas. Robotai gamyboje. Automatiniai robotai

Šiandien šie įrenginiai yra ypač paklausūs šalies ekonomikoje. Pramoninis robotas, mažai panašus į jo prototipą K. Chapeko knygoje "Robotų kilimas", visiškai neleidžia revoliucinių idėjų. Priešingai, jis sąžiningai atlieka tiek pagrindinius gamybos procesus (surinkimas, suvirinimas, dažymas), tiek pagalbines (pakrovimas-iškrovimas, gaminio tvirtinimas gamybos metu, judėjimas).

Tokių "protingų" mašinų naudojimas padeda veiksmingai išspręsti tris pagrindines gamybos problemas:

• Darbo našumo didėjimas;
• Žmonių darbo sąlygų gerinimas;
• Žmogiškųjų išteklių naudojimo optimizavimas.

Pramoniniai robotai yra plataus masto gamybos idėja

Gamyboje esantys robotai plačiai paplito XX a. Pabaigoje dėl didelio pramonės gamybos augimo . Dėl didelių produktų serijos reikalingas tokio darbo intensyvumas ir kokybė, kurio vykdymas viršija objektyvius žmogaus sugebėjimus. Užuot naudoję daugybę tūkstančių kvalifikuotų darbuotojų, daugybė labai veiksmingų automatinių linijų veikia šiuolaikiniuose technologiniuose įrenginiuose, veikiančiuose nuolat arba nuolatiniu ciklu.

Tokių technologijų kūrimo lyderiai, deklaruojantys plataus masto pramoninių robočių naudojimą, yra Japonija, JAV, Vokietija, Švedija ir Šveicarija. Šiuolaikiniai pramoniniai robotai, pagaminti pirmiau minėtose šalyse, yra suskirstyti į dvi dideles grupes. Jų tipus lemia jų priklausymas dviems iš esmės skirtingiems valdymo būdams:

• Automatiniai manipuliatoriai;
• Įtaisai, kuriuos nuotoliniu būdu valdo žmonės.

Ką jie naudojami?

Apie jų kūrimo poreikį pradėjo kalbėti apie XX a. Pradžioje. Tačiau tuo metu dar nebuvo jokio pagrindo įgyvendinti planą. Šiandien, atsižvelgiant į laiką, diktais, robotai naudojami daugumoje technologiškai pažengusių pramonės šakų.

Deja, visai pramonės šakoms su tokiomis "protingomis" mašinomis pertvarkyti trukdo investicijų deficitas. Nors jų nauda aiškiai viršija pradines grynųjų pinigų sąnaudas, nes jie leidžia kalbėtis ne tik apie automatizavimą, bet ir apie esminius gamybos ir darbo pokyčius.

Pramoninių robotų naudojimas leido efektyviau ir nepakeliamiausiu būdu atlikti darbą ir tikslumą: pakrovimas / iškrovimas, kaupimas, rūšiavimas, dalių orientacija; Perkeliami ruošiniai iš vieno roboto į kitą, o gatavi produktai - į sandėlį; Taškinis suvirinimas ir siūlių suvirinimas; Mechaninių ir elektroninių dalių surinkimas; Kabelių klojimas; Paruošimų išpjovimas sudėtingame kontūre.

Manipuliatorius kaip pramoninių robotų komponentas

Funkcionaliai ši "protinga" mašina susideda iš perprogramuojamos automatinės valdymo sistemos (ACS) ir darbo kūno (keliavimo sistemos ir mechaninio manipuliatoriaus). Jei ACS paprastai yra pakankamai kompaktiškas, vizualiai paslėptas ir nedelsdamas netikras akis, darbinis korpusas yra toks būdingas, kad pramoninis robotas dažnai vadinamas roboto manipuliatoriumi.

Pagal apibrėžimą manipuliatorius yra prietaisas, kuris juda erdvėje darbo paviršių ir darbo objektų. Šie įrenginiai susideda iš dviejų tipų nuorodų. Buvę teikia progresyvų judėjimą. Antrasis - kampinis poslinkis. Tokie standartiniai judesio jungtys naudoja pneumatinį arba hidraulinį (galingesnį) pavarą.

Manipuliatorius, sukurtas pagal analogiją su žmogaus ranka, yra įrengtas technologiniu sugriebimo įtaisu dirbant su dalimis. Įvairiuose šio tipo įrenginiuose rankena dažniausiai buvo atliekama mechaniniais pirštais. Darbuojant su plokščiais paviršiais, objektai buvo sugriebti naudojant mechaninius siurbimo puodelius.

Jei manipuliatorius turėjo dirbti kartu su daugeliu panašių ruošinių, tada griebtuvas buvo atliktas dėl ypatingo plataus dizaino.

Vietoj suveržimo įtaiso manipuliatorius dažnai įrengiamas mobilaus suvirinimo įrenginiu, specialiu technologiniu purkštuvu arba tiesiog atsuktuvu.

Kaip robotas juda

Robotų automatai paprastai yra pritaikytos dviejų tipų poslinkiams erdvėje (nors kai kuriuos iš jų galima vadinti stacionariais). Tai priklauso nuo konkrečios gamybos sąlygų. Jei būtina užtikrinti judėjimą ant lygaus paviršiaus, tai realizuojamas naudojant kryptinį monorailą. Jei norite dirbti įvairiais lygiais, naudokite "vaikščiojimo" sistemas su pneumatiniais siurbiančiais puodeliais. Judantis robotas puikiai orientuotas į erdvines ir kampines koordinates. Šiuolaikiniai panašių įtaisų padėties nustatymo įtaisai yra vieningi, jie susideda iš technologinių blokų ir leidžia užtikrinti labai tikslų ruošinių svorį nuo 250 iki 4000 kg.

Statyba

Aptariamų automatizuotų mašinų naudojimas daugiadalykiuose įrenginiuose lėmė tam tikrą jų pagrindinių sudedamųjų dalių suvienodinimą. Šiuolaikiniai pramoniniai robotų manipuliatoriai turi savo dizainą:

• Rėmas, naudojamas sutraukti (grapple), yra tam tikras "rankas", kuris faktiškai atlieka apdorojimą;
• Griebtuvas su gidu (pastarasis nustato "rankos" padėtį erdvėje);
• Tiekimo įtaisai, kurie varo, konvertuoja ir perduoda energiją ašies sukimo momentu (dėl jų pramoninis robotas gauna judesio potencialą);
• Jai priskirtų programų įgyvendinimo kontrolės ir valdymo sistema; Naujų programų priėmimas; Duomenų, gaunamų iš jutiklių, analizė, ir, atitinkamai, perkelti ją į teikiančius prietaisus;
• Darbo vietos nustatymo sistema, matavimo pozicijos ir judesiai palei manipuliavimo ašis.

Pramoninių robočių kūrimo aušra

Grįžkime prie neseniai praeities ir atsiminkime, kaip prasidėjo pramoninių automatų kūrimo istorija. Pirmieji robotai pasirodė JAV 1962 m., Juos pagamino bendrovės "Unimission Incorporated" ir "Versatran". Tiksliau sakant, pramoninis robotas "Unimeite", kurį sukūrė amerikiečių inžinierius D. Devolis, patentuota savo automatine valdymo sistema, užprogramuota perforatorinėmis kortelėmis, buvo išleista dar prieš tai. Tai buvo akivaizdus techninis laimėjimas: "protingos" mašinos įsimenėjo maršruto taškų koordinates ir atliko darbą pagal programą.

Pirmasis pramoninis robotas "Unimeite" buvo aprūpintas dviejų pirštų įtaisu, kuris sujungė pneumatinį pavarą ir "ranką" ant hidraulinės pavaros su penkių laipsnių laisve. Jo charakteristikos leido jums perkelti 12 kilogramų gabalėlį tikslumu 1,25 mm.

Kitas roboto manipuliatorius "Versatran", sukurtas to paties pavadinimo kompanija, pakrauna ir išpilsto 1200 plytų per valandą į kepimo orkaitę. Jis sėkmingai pakeitė žmonių darbą kenksmingoje aplinkoje dėl savo sveikatos su aukšta temperatūra. Jo kūrimo idėja pasirodė esanti labai sėkminga ir dizainas yra toks patikimas, kad atskiros šio prekės ženklo mašinos ir toliau dirba mūsų laiku. Ir tai nepaisant to, kad jų ištekliai viršijo šimtus tūkstančių valandų.

Atkreipiame dėmesį, kad pirmosios kartos pramoninių robočių įtaisas vertės reikšme laikomas 75% mechanikų ir 25% elektronikos. Tokių prietaisų pakartotinis sureguliavimas reikalavo laiko ir sukėlė įrenginio prastovą. Siekiant perorientuoti juos siekiant atlikti naują darbą, valdymo programa buvo pakeista.

Antrosios kartos robotų mašinos

Netrukus buvo nustatyta: nepaisant visų pliusų, pirmosios kartos mašinos nebuvo tobula ... Antroji karta prisiėmė subtilesnę pramoninių robočių kontrolę - prisitaikanti. Pirmieji įrenginiai reikalavo užsakyti aplinką, kurioje jie dirbo. Pastaroji aplinkybė dažnai nurodė dideles papildomas išlaidas. Tai tapo kritine prasme masinės gamybos plėtrai.

Naują pažangos etapą apibūdino daugybė jutiklių. Su jų pagalba robotas gavo kokybę, pavadintą "sensacija". Jis pradėjo gauti informaciją apie išorinę aplinką ir, vadovaudamasis juo, pasirenka geriausią veiksmų variantą. Pavyzdžiui, įgijau įgūdžių, kad galėtų dalyvauti ir apeiti kliūtis. Yra toks veiksmas, nes mikroprocesorius apdoroja gaunamą informaciją, kuri papildomai įtraukta į valdymo programų kintamuosius, iš tikrųjų yra robotai.

Taip pat gali būti pritaikomos pagrindinės gamybos operacijos (suvirinimas, dažymas, surinkimas, įvairūs apdirbimo būdai) . Tai yra, atliekant kiekvieną iš jų, inicijuojama daugialypė terpė, siekiant pagerinti kokį nors iš minėtų darbų kokybę.

Pramoninių manipuliatorių valdymas daugiausia atliekamas programiniu būdu. Valdymo funkcijos aparatūra yra pramoninis mini PC / 104 arba MicroPC. Atkreipkite dėmesį, kad prisitaikanti kontrolė yra pagrįsta daugybine programine įranga. Ir robotas nusprendžia pasirinkti programos darbo tipą, remdamasis detektorių apibūdinta informacija apie aplinką.

Antrosios kartos roboto veikimo charakteristika yra išankstinė galimybė naudotis nustatytais darbo režimais, kurių kiekvienas aktyvuojamas tam tikrais rodikliais, gaunamais iš išorinės aplinkos.

Trečioji kartos robotai

Automatiniai trečios kartos robotai gali savarankiškai sugeneruoti savo veiksmų programą priklausomai nuo užduoties ir aplinkybių. Jie neturi "cribs", t. Y. Rašytiniai technologiniai veiksmai tam tikruose išorinės aplinkos variantuose. Jie turi galimybę savarankiškai optimaliai sukurti savo darbo algoritmą, taip pat greitai jį įgyvendinti praktikoje. Tokio pramoninio roboto elektronikos kaina yra dešimtys kartų didesnė nei jo mechaninė dalis.

Naujausias robotas, suvokdamas detalių surinkimą, dėka jutiklių "žino", kaip sėkmingai jis tai padarė. Be to, pati traukimo jėga (jėgos grįžtamasis ryšys) reguliuojama priklausomai nuo medžiagos medžiagos trapumo. Galbūt todėl naujosios kartos pramoninių robotų įtaisas vadinamas intelektualiomis.

Kaip jūs suprantate, tokio prietaiso "smegenys" yra jo kontrolės sistema. Labiausiai perspektyvus yra reguliavimas, atliekamas pagal dirbtinio intelekto metodus.

Šioms mašinoms skirtą intelektą nustato programų paketai , programuojami loginiai valdikliai, modeliavimo įrankiai. Gamyboje pramoniniai robotai sujungti į tinklą, užtikrinant tinkamą "žmogaus-mašinos" sistemos sąveikos lygį. Ateityje buvo sukurtos priemonės tokių prietaisų veikimui prognozuoti, nes įdiegta programinės įrangos modeliavimas, leidžiantis pasirinkti optimalius veiksmo variantus ir prisijungimo prie tinklo konfigūraciją.

Pagrindinės pasaulinės kompanijos, gaminančios robotai

Šiandien pramonės robotai naudojami pirmaujančių kompanijų, tarp jų japonų (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), amerikiečių (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), vokiečių (Kuka).

Kas yra žinoma šių firmų pasaulyje? Turtui Fanuc - greičiausias delta robotas M-1iA (tokios mašinos dažniausiai naudojamos pakavimui), stipriausi robotų serialai - M-2000iA, kuriuos pasauliniu mastu pripažino robotai-suvirintojai ArcMate.

Kuka gaminami pramoniniai robotai yra ne mažiau paklausūs. Šios mašinos su Vokietijos tikslumu atlieka apdorojimą, suvirinimą, surinkimą, pakavimą, paletavimą, pakrovimą.

Taip pat įspūdingai yra Japonijos ir Amerikos bendrovės Motoman (Yaskawa) modelių asortimentas, dirbantis Amerikos rinkoje: 175 pramoninių robočių modeliai, taip pat daugiau nei 40 integruotų sprendimų. Pramoniniai robotai, naudojami JAV gamyboje, daugiausia gaminami šios pirmaujančios pramonės įmonėse.

Dauguma kitų mūsų atstovaujamų bendrovių užima savo nišą, sukuriant siauresnes specializuotų prietaisų asortimentą. Pavyzdžiui, "Daihen" ir "Panasonic" gamina suvirinimo robotai.

Automatinės gamybos organizavimo būdai

Jei mes kalbame apie automatizuotos gamybos organizavimą, tada iš pradžių buvo įgyvendintas griežtas linijinis principas. Tačiau esant pakankamai dideliam gamybos ciklo greičiui yra rimtų trūkumų - prastovos dėl nesėkmių. Arba buvo sukurta rotacinė technologija. Su šiuo gamybos organizavimu, ruošinys ir automatinė linija (robotai) pačiame ratu. Mašinos šiuo atveju gali dubliuoti funkcijas, o gedimai praktiškai pašalinami. Tačiau šiuo atveju greitis prarandamas. Idealus proceso organizavimo variantas yra abu aukščiau minėtų hibridų variantai. Jis vadinamas rotaciniu konvejeriu.

Pramoninis robotas kaip lanksčios automatinės gamybos elementas

Modernūs "protingi" įrenginiai greitai perkonfigūruojami, labai produktyvūs ir savarankiškai atlieka darbą su savo įrangos, medžiagų apdorojimo ir ruošinių pagalba. Priklausomai nuo naudojimo ypatumų, jie gali veikti tiek pagal vienos programos, tiek keisdami savo darbą, t. Y. Pasirinkdami iš fiksuoto pateiktų programų skaičiaus tinkamą.

Pramoninis robotas yra lanksčios automatizuotos gamybos sudedamoji dalis (visuotinai pripažintas santrumpa - GAP). Pastaroji taip pat apima:

• Sistema, kuri vykdo kompiuterizuotą dizainą;
• Automatizuoto gamybos technologinių įrenginių valdymo kompleksas;
• Pramoniniai robotų manipuliatoriai;
• Automatinis gamybos transportas;
• Įrenginiai, kurie vykdo pakrovimą / iškrovimą ir vietą;
• Gamybos technologinių procesų kontrolės sistema;
• Automatinė gamybos kontrolė.

Daugiau apie robotų naudojimą

Nekilnojamasis pramoninis pritaikymas yra šiuolaikiniai robotai. Jų tipai yra skirtingi, jie užtikrina aukštą strategiškai svarbių pramonės šakų produktyvumą. Visų pirma šiuolaikinės Vokietijos ekonomika daugeliu atžvilgių turi didėjantį jų taikymo potencialą. Kokiuose sektoriuose dirba šie "geležiniai darbuotojai"? Metalo apdirbime jie praktiškai veikia visais procesais: liejimas, suvirinimas, kalimas, aukščiausio lygio darbo kokybė.

Liejimas kaip pramonė, turinti ekstremalias sąlygas žmogaus darbo jėgai (ty aukšta temperatūra ir tarša), yra daugiausia robotizuota. Kuka mašinos yra montuojamos net liejyklose.

Maisto pramonė taip pat gavo Kuka įrangą gamybos reikmėms. "Maisto robotai" (šiame straipsnyje pateiktos nuotraukos) dažniausiai pakeičia žmones specialių sąlygų zonose. Paskirstyta gaminant mašinas, kuriose yra šilto patalpų mikroklimato, kurio temperatūra neviršija 30 laipsnių pagal Celsijų. Robotai, pagaminti iš nerūdijančio plieno, meistriškai apdoroja mėsą, dalyvauja pieno produktų gamyboje ir, žinoma, geriausiai surenka ir supakuoda produktus.

Sunku pervertinti tokius prietaisus indėlį į automobilių pramonės. Ekspertai pripažįsta, kad labiausiai galingas ir produktyvus mašinos šiandien yra būtent "Virėjo" robotai. Nuotraukos prietaisų, siūlančių pilną automobilių surinkimo operacijas, įspūdingas. Šiuo atveju, tai laikas tikrai kalbėti apie automatizuotos gamybos.

Plastmasės apdirbimas, Plastmasės spaudai, sudėtingų formos dalių, pagamintų iš skirtingų medžiagų gamyba teikti robotai gamybos tikrai kenkia žmonių sveikatai taršos.

Kita svarbi sritis taikymo "Virėjo" vienetų medžio. Ir apibūdino kaip prietaisai teikti našumą individualius užsakymus ir didelio masto serijinės gamybos steigimą visuose etapuose - nuo pirminio apdorojimo ir pjovimo frezavimo, gręžimo, šlifavimo.

kainos

Šiuo metu Rusijos ir NVS rinkos paklausa generuoja įmonės Kuka ir Fanuc robotai. Kainos Them svyruoja nuo 25 000 iki 800 000 rublių. Šis įspūdingas pratęsimas paaiškinti skirtingų modelių egzistavimą: Standartinis lengvųjų (5-15 kg), specialios (specialus problema sprendimas), specializuojasi (dirba neįprastoje aplinkoje), sunkiųjų transporto priemonės (iki 4000 m).

išvados

Reikėtų pripažinti, kad dėl pramoninių robotų naudojimo potencialas vis dar dalyvauja pilna. Tuo pačiu metu specialistų pastangos, šiuolaikinės technologijos leidžia suprasti, vis daugiau ir daugiau drąsiausias idėjas.

Poreikis padidinti produktyvumą pasaulinėje ekonomikoje ir padidinti intelektinės žmogaus darbo dalis yra stiprūs paskatos vis daugiau ir daugiau naujų rūšių ir modifikacijų pramoninių robotų.