Выбор промышленных роботов для обслуживания технологического оборудования

Промышленные роботы чаще всего применяют для автоматиза­ции загрузки-выгрузки изделий на технологическое оборудование, хотя они могут выполнять также смену инструмента и контроль изделий на оборудовании. Применение ПР выравнивает и стабилизирует работу оборудования, повышает загрузку оборудования, обеспечивает гиб­кость (быструю переналадку) при смене изделия, улучшает условия труда в автоматизированном производстве. Промышленные роботы должны обладать:

• достаточным техническим уровнем для обслуживания сложно­го технологического оборудования;

• соответствующими техническими характеристиками (грузо­подъемность, скорость срабатывания, точность позициониро­вания, тип программного устройства);

• стыкуемостью с обслуживаемым оборудованием по всем пара­метрам;

• высокой надежностью, достаточной универсальностью, малым временем переналадки;

• возможностью повышения технико-экономических показате­лей обработки (низкий уровень брака, высокая производитель­ность).

При выборе ПР необходимо учитывать:

• соответствие массы манипулируемого объекта грузоподъемно­сти ПР;

• соответствие зоны, в которой должно проводиться манипули­рование, рабочей зоне робота;

• соответствие траектории, скорости и точности движений ки­нематическим и точностным возможностям ПР;

• возможность захватывания детали захватным устройством;

• возможность построения траектории перемещения схвата ро­бота между заданными точками в рабочей зоне.

Для автоматизированного участка целесообразно использовать группу однотипных ПР, что упрощает их обслуживание и наладку.

Выбранное оборудование и ПР можно скомпоновать в различных вариантах. При небольшом цикле обработки детали можно использо­вать робот для обслуживания одного станка. В случае большой дли­тельности цикла обработки детали можно расположить группу стан­ков вокруг одного робота или перемещать робот на транспортной тележке вдоль станков. Для сокращения времени обслуживания станка роботы оснащают двумя схватами или одним двухзахватным схватом.

Приближенно количество станков, обслуживаемых одним робо­том, можно определить по формуле

где t_MC — машинное время работы оборудования t_зап — время работы ПР (смена инструмента, загрузка-выгрузка изделия); К_з — поправоч­ный коэффициент, учитывающий паузы, сбои в работе. При цикли­ческой работе принимают К₃ = 0,7.

Для оптимизации рабочего цикла системы машин во времени со­ставляют циклограмму, отражающую моменты начала и окончания рабочих и холостых операций (ходов), а также их взаимное располо­жение во времени (цикле). Сокращение цикла путем максимального совмещения времени рабочих ходов (t_p) и времени холостых ходов (t_xx) является целью составления циклограммы. Циклограмма может ко­ординировать работу как отдельных узлов и механизмов станка, так и совокупности станков и вспомогательного оборудования, входящих в автоматизированную систему.

Методика построения циклограмм функционирования робото-технического комплекса (РТК)

Применительно к робото-техническим комплексам (РТК) цикло­грамма должна включать в выбранной последовательности все основ­ные и вспомогательные операции (переходы) изготовления изделия, а также условные операции (переходы) для возможных изменений тех­нологического маршрута.

Для построения циклограммы функционирования РТК необходимо:

1) проанализировать компоновку РТК и определить все движения (переходы) основного и вспомогательного оборудования (робота, стан­ка, накопителя), необходимые для выполнения заданного цикла обра­ботки детали;

2) определить (составить перечень) всех механизмов основного и вспомогательного оборудования, участвующих в формировании за­данного цикла;

3) задать исходное положение механизмов робота, станка, транс­портера и т. д.;

4) составить последовательность движений оборудования (меха­низмов) за цикл в виде таблицы;

5) определить время выполнения каждого движения t_i используя формулы:

где α_i, β_i— углы поворота механизмов; l_i, h_i — линейные перемещения механизмов; ω_i, v_i— сооветственно паспортные скорости углового и линейного перемещения механизмов по соответствующей координате.

Для примера рассмотрим пост­роение циклограмм функционирова­ния РТК механообработки. Комп­лекс предназначен для обработки деталей на токарно-патронном по­луавтомате модели 16К20ФЗ. Заг­рузку-разгрузку и переустановку де­талей осуществляет однозахватный ПР М20П40.01. В состав РТК входит накопитель для деталей и загото­вок — тактовый стол. Компоновка РТК представлена на рис. 2.9.

1. Для выполнения заданного цикла обработки детали за два установа необходимы следующие движения (переходы):

загрузка заготовки в патрон станка;

зажим заготовки в патроне; отвод руки ПР;

обработка детали (установ 1);

переустановка детали в патроне станка, отвод руки ПР;

обработка детали (установ 2);

разгрузка детали из патрона станка на тактовый стол, перемеще­ние тактового стола на один шаг (на одну позицию).

2. В формировании заданного цикла участвуют механизмы станка:

зажима детали (патрон),

вращения детали,

подачи суппорта,

поворота резцовой головки,

перемещения ограждения;

• промышленного робота (рис. 2.10):
подъема руки,

поворота руки относительно вертикальной оси; выдвижения руки, зажима схвата,

ротации схвата (поворота схвата относительно горизонтальной оси),

поворота схвата относительно вертикальной оси;

• тактового стола:

перемещения детали (заготовки) на один шаг (на одну позицию).суппорт в нулевой (исходной) позиции, в резцовой головке уста­новлен необходимый комплект инструментов для обработки заданной детали, т. е. для выполнения заданного цикла обработки, линия цент­ров станка выше уровня расположения заготовок на тактовом столе;

схват робота разжат, ось детали, первоначально зажимаемой в схва-те, — горизонтальная; рука втянута и повернута к тактовому столу, схват (руад) на уровне расположения заготовок на тактовом столе, за­готовка расположена на тактовом столе в призмах против схвата ПР.

4. В соответствии с составленной последовательностью движений
механизмов оборудования за цикл построена циклограмма функцио­нирования РТК (рис. 2.11).