Московский ордена Ленина , ордена Октябрьской Революции
и ордена Трудового красного знамени
государственный технический университет имени Н.Э.Баумана.
РЕФЕРАТ
Тема: Использование роботов на промышленных предприятиях.
студент:Калачев А.Ю.
Преподаватель: Грановский Владимир Гербертович.
Рассмотрим конкретные задачи , которые роботы решают в настоящее время на промышленных предприятиях. Их можно разделить на три основных категории :
- манипуляции заготовками и изделиями
- обработка с помощью различных инструментов
-сборка .
Манипуляции изделиями и заготовками.
При разгрузочно-загрузочных и транспортных операциях робот заменяет пару человеческих рук . В его обязанности не входят особенно сложные процедуры . Он всего лишь многократно повторяет одну и туже операцию в соответствии с заложенной в нем (роботе) программой . Рассмотрим типичные применения таких роботов .
1) Загрузочно-разгрузочные работы .
Во многих отраслях машиностроительной промышленности используются установки для литья , резки и ковки . В большинстве случаев последовательность выполняемых ими операций весьма проста. Вначале заготовки загружают в производственную установку , которая затем обрабатывает их строго определенным образом , и , наконец , готовые детали извлекают из нее . Загрузку и разгрузку , как правило , выполняют рабочие или в тех случаях , когда применимы средства жесткой автоматизации , специализированные механизмы , расчитанные на операции только одного вида . Роботы могут здесь оказаться полезными , если характер таких загрузочно-разгрузочных операций время от времени меняется .
Например , в литейном производтстве роботы используются как для дозированной разливки расплавленного алюминия , так и для извлечения из пресс-формы затвердевших отливок и охлажденияих . Такой подход обладает двумя преимуществами . прежде всего роботы гарантируют более строгое соблюдение требований технологического процесса : действую и соответствии с заданной программой , они всегда вводят в установку точно дозированное количество металла . Затем в строго определенные моменеты времени они извлекают из нее отформованные детали . Благодоря точному соблюдению технологического процесса строго соблюдаются и характеристики изделий .
Второе преимущество данного подхода заключается в том , что значительно облегчается работа оператора . Извлечение раскаленного куска металла из пресс-формы одна из мало привлекательных работ , и желательно , чтобы ее выполнял робот . Таким образом роль человека сводится к контролю за протеканием процесса и управлению действиями робота с помощью компьютера.
2) Перенос изделий с одной производственной установки на другую .
Во многих отраслях машиностроительной промышленности погрузочно-разгрузочные механизмы предназначены для перемещения изделий с одного производственного участка на другой . И при выполнение таких перемещений роботы играют немаловажную роль .
На заводе фирмы IBM в Пикипси (шт. Нью-Йорк), выпускающем компьютеры , роботы загружает магнитные диски в систему , где на них записывается необходимая информация . Программа , управляющая роботом , содержит инструкции относительно того , в какую из четырех установок для записи следует загружать тот или иной “пустой” диск . Кроме того , программа задает конкретный набор команд , который соответствующая установка должна занести на диск . Тот же робот осуществляет и два других этапа этого технологического процесса . Он извлекает диск из записывающей установки и помещает его в устройство , которое струей сжатого воздуха прижимает к поверхности диска сомоклеющуюся метку . Затем робот вынимает диск с помощью захватного происпособления и упаковывает его конверт .
Подобный робот разработан и внедрен на английском автомобилестроительном заводе . Он передвигается на гусеницах между пятью производственными участками завода . Робот извлекает пластмассовую деталь автомобиля из установки для инжекторного пресования и последовательно переносит деталь на доводочные участки , где с нее снимаются облои и заусенцы . Далее робот помещает деталь на специализированный станок , который полирует ее. И наконец деталь перемещается с полировального станка на конвеер .
3) Упаковка.
Практически все бытовые и промышленные товары необходимо упаковывать , и для роботов не представляет сложности поднимать гготовые изделия и помещать в какую-либо тару.
На заводах одной из кондитерских фирм Англии специализированные роботы занимаются укладкой конфет в коробки . Эти машины весьма сложны и совершенны. Во-первых они обращаются с продукцией очень аккуратно : сжав шоколадное изделие, они могут нарушить его форму или раздавить его . Во-вторых , робот соблюдает высокую точность при укладке конфет в коробки , помещая их в определенные ячейки коробки .
4) Погрузка тяжелых предметов на конвеер или палеты.
Помимо упаковки миниатюрных изделий , а также промышленных и бытовых товаров роботы иногда выполняют и погрузку тяжелых предметов . По существу они здесь заменяют подъемно-транспортные машины , управляемые оператором-человеком.
Обработка деталей и заготовок .
Хотя роботы , выполняющие обработку изделий с помощью различных инструментов и нашли пока менее широкое применение , чем аналогичное оборудование для транспортировки деталей и заготовок , они продемонстрировалисвою эффективность при решении многих задач .
1) Сварка .
Эта операцая чаще всего выполняется с помощью роботов , предназначенных для манипулирования инструментом . роботы могут осуществлять два вида сварки : точечную контактную и дуговую . В обоих случаях робот удерживает сварочный пистолет , который пропускает ток через две соединяемые металлические детали .
В соответствии с управляющей программой сварочный пистолет может перемещатся практически не отклоняясь от заданной траектории . И если программа отлаженна хорошо , сварочный пистолет прокладывает шов с очень высокой точностью .
Большинство роботов для точечной сварки применяется в автомобильной промышленнсти . При сборке автомобиля необходимо выполнить огромное количество операций точечной сварки , чтобы надлежащим образом соединить между собой различные детали кузова, например боковины , крышу и капот . На современных конвеерах эти детали вначеле соединяются временно несколькими прихваточными сварными соединениями . Далее кузов перемпщается по конвееру мимо группы роботов , каждый из которых осуществляет сварку встрого определенных местах . Поскольку все кузова , монтируемые на одной производственной линии , для получения высококачественных соединений просто требуется , чтобы робот кождый раз повторял заданную последовательность перемещений .
При очевидных преимуществах такого использования роботов существует ряд и серьезных технических проблем. Запрограммировать робот весьма непросто. Необходимо не только задать точный маршрут движения манипулятора , но и подготовить инструкции , в соответствии с которыми регулируется напряжение и сила тока в каждой точке маршрута. А эти параметры могут менятся ,например , в зависимости от толщины сварримоего материала или от того , какую форму имеет прокладываемый шов - прямую или криволинейную.
Также необходимо сконструировать фиксаторы , удерживающие детали в процессе сварки таким образом , чтобы сварка осуществлялась при высокой точности позиционирования . Когда сварочный пистолет держит человек , он способен учитывать незначетельные смещения заготовки. Сварщик-человеку лишь слегка сместит инструмент , с тем чтобы выполнить шов в заданном месте . Робот же не способен принимать подобные решения , если фиксаторы допускают перекос или смещение , то существует вероятность того ,что сварные швы будут расположенны с отклонением . Кроме того , фиксатор должен быть таким , чтобы манипулятор имел доступ к детали с разных сторон.
Следующая проблема касается допусков на изготавливаемые детали. Сварщик-человек принимает во внимание неизбежные отклонения в размерах , но роботу подобная коррекция не под силу. Таким образом , когда сварка осуществляется с помощью автоматики , допуски на детали , изготавливаемые на других участках предприятия, должны быть минимальными.
Характер воздействия , которое роботы оказывают на другие этапы производственного процесса (весьма вероятно , что оно приведет к тесной привязке всех технологических операций ) , называется “принципом домино” в робототехнике.
2) Обработка резаньем.
2.1) Сверление .
Как правило операцию сверления осуществляют на станке. При использовании робота в его захватном приспособлении закрепляется рабочий инструмент , который перемещается над поверхностью обрабатываемой детали , высверливая отверстия в нужных местах . Преимущество подобной процедуры проявляется в тех случаях , когда приходится работать с крупногабаритными и массивными деталями или проделывать большое число отверстий.
Операции сверления играют значительную роль в производстве самолетов : они предшествуют клепке , при которой в отверстия вставляются миниатюрные зажимные детали , скрепляющие между собой два листа металла. В деталях самолетов необходимо проделывать сотни , а то и тысячи отверстий под заклепки , и вполне естественно , что такую операцию поручили роботу .
Английская компания изготавливает детали механизма бомбосбрасывания , предназначенного для истребителя “Торнадо” . Механизм представляет собой цилиндрическую конструкцию длиной примерно 6м , к которой требуется приклепать кожух из восьми металлических панелей . В кожухе необходимо просверлить около 3000 отверстий под заклепки . Проблема заключалась в том , как добиться, чтобы робот , оснащенный высокоскоростной сверлильной головкой , проделывал отверстия точно в заданных местах .