Роботизация технологических процессов сборки и монтажа радиоэлектронной аппаратуры

Промышленным роботом называется программируемая автома­тическая машина, применяемая в технологическом процессе для выполнения двигательных функций, свойственных функциям че­ловека при перемещении предметов производства.

Отличительным признаком промышленного робота от различ­ных механизмов является наличие одного или нескольких мани­пуляторов.

Манипулятор представляет собой многозвенный механизм, ос­нащенный приводами и рабочим органом (устройством захва­та), с помощью которого осуществляется захват детали и ее пере­мещение от одного рабочего места к другому. Манипулятор может иметь от трех до девяти степеней подвижности, что в значитель­ной степени определяет технические возможности промышлен­ного робота.

Число степеней подвижности — это совокупность числа степе­ней свободы кинематической цепи манипулятора промышленно­го робота относительно базовой системы координат и числа сте­пеней свободы устройства передвижения.

Степень подвижности может быть переносной и ориентирую­щей.

Переносная степень подвижности используется при перемеще­нии рабочего органа в рабочей зоне, а ориентирующая — при ори­ентировании рабочего органа в рабочей зоне относительно базо­вой системы координат.

Пространство, в котором может находиться рабочий орган манипулятора промышленного робота при неподвижном положе­нии устройства передвижения, называется рабочей зоной. У совре­менных роботов она составляет от 1,0 до Юм3.

Для перемещения манипулятора и его основания применяет­ся привод, который может быть гидравлическим, пневматичес­ким и электрическим. К достоинствам гидропривода отно­сятся плавное регулирование скорости, быстродействие и высо­кая точность отработки заданного движения, а к недостаткам — зависимость характеристик привода от температуры рабочей жидкости, относительно высокая стоимость привода и сложность эксплуатации.

Кроме того, широко применяются пневмоприводы, до­стоинствами которых являются простота конструкции, низкая сто­имость и возможность работы в местах с повышенными требова­ниями к пожарной безопасности. К недостаткам пневмопривода можно отнести необходимость использования дополнительного оборудования для достижения плавности и точности движения манипулятора.

В последнее время находит все более широкое применение электропривод, отличающийся простотой подвода электри­ческой энергии, высокой надежностью и большим ресурсом ра­боты.

Конструктивно промышленный робот состоит из следующих основных частей (рис. 5.1): управляющего устройства /, устрой­ства передвижения 2, манипулятора 3, измерительного устрой

ства и устройства внешних связей 4, которые размещены в основании робота. Манипулятор и устройство передвижения представляют собой объект управления для управляю­щего устройства.

В управляющее устройство вхо­дят пульт управления ПУ, запоми­нающее устройство ЗУ, вычисли­тельное устройство ВУ и блок уп­равления приводами БУП. С помо­щью ПУ осуществляются ввод и контроль задания. ЗУ предназначе­но для храненения программы ра­боты и другой информации, ВУ — для реализации алгоритма управле­ния роботом, а БУП — для управ­ления приводами манипулятора и устройства передвижения. Управля­ющее устройство может быть рас­положено отдельно от самого робота или встроено в его корпус.

Составление упорядоченной последовательности действий ро­бота (программы) для его системы управления начинается при первом выполнении роботом нового цикла движений. Введение про­граммы осуществляется с помощью электронного устройства, уп­равляющего приводами манипулятора, или ручного управления ма­нипулятором по всему пути его перемещения. Запоминающее уст­ройство системы управления фиксирует все движения робота, край­ние и промежуточные положения рабочих органов манипулятора, после чего робот автоматически воспроизводит записанную про­грамму необходимое число раз.

Промышленные роботы имеют два режима работы:

1) программирования, при котором в ЗУ заносится программа функционирования робота;

2) выполнения технологической операции.
Применение промышленных роботов в ГПК позволяет:
резко повысить производительность труда;
сократить численность работающих;

повысить коэффициент использования обрабатывающего обо­рудования за счет устранения потерь времени по организацион­но-техническим причинам;

улучшить условия труда;

обеспечить безопасность труда;

повысить качество продукции путем стабилизации параметров технологического процесса;

обеспечить гибкость производственного процесса.

При осуществлении монтажно-сборочных и отрабатывающих процессов с помощью робота выполняются следующие операции:

загрузка — выгрузка деталей (заготовок) из ориентирующей тары, магазина-накопителя;

установка — снятие детали (заготовки) непосредственно с тех­нологического оборудования (линии, станка и т.д.);

транспортирование между магазином-накопителем и обраба­тывающим оборудованием;

транспортирование между магазином-накопителем и автома­тизированным складом;

смена инструмента в процессе обработки;

смена инструмента до и после выполнения операции.

Необходимость применения роботов и сфера их работы опре­деляются с учетом специфики производства (вредные условия тру­да, обработка специальных материалов и др.), характера переме­щения деталей (непрерывный, прерывный), цикличности опера­ций технологического процесса, характеристик стружки и мето­дов ее удаления, состава основного и вспомогательного оборудо­вания, организации межстаночного транспортирования и др.

Возможность использования роботов при механической обра­ботке определяется:

1) однородностью формы и расположения базовых поверхностей детали для ориентирования и захвата роботом;

2) технологичностью конструкции деталей, которая прежде всего обеспечивает возможность ориентирования детали в каждой исходной позиции для ее захвата роботом, а также наличием ба­зовых поверхностей для ее надежного удержания охватом при транспортировании на протяжении всего технологического про­цесса (с учетом изменения размеров);

3) обеспечением надежности захвата, транспортирования и удержания деталей охватом;

4) наличием базовых поверхностей деталей, позволяющих транспортировать и складировать их в ориентированном положении;

5) возможностью свободного доступа в зону обслуживания для
осуществления ремонта и технического обслуживания.

Оптимальным решением по использованию степеней подвижности робота является модульная конструкция роботов.

В качестве примера рассмотрим линию подготовки электрорадиоэлементов к монтажу, состоящую из пяти модулей (рис. 5.2): модуля управления 1, робота перемещения кассет 2, модуля 3 флюсования и лужения выводов ЭРЭ, манипулятора 4 и формовочной машинки 5.

Линия работает следующим образом. В каждую транспортную кассету 8 устанавливается определенное количество ЭРЭ с осевы­ми проволочными выводами. Оператор устанавливает кассеты на

транспортную линию, которая перемещает их по направлению к модулю флюсования и лужения.Дойдя до конца линии 7, кассета останавливается. Робот перемещения кассет 2 захватывает кассету с помощью схвата 9 и разворачивает ее на 90°. После этого манипулятор 10 перемещает кассету к ванне флюсования а. Схват 9 с кассетой останавливается точно над ванной флюсования, после чего быстро опускается вниз, флюсуя выводы ЭРЭ сначала с одной стороны, а потом — с дру­гой. Затем манипулятор с кассетой перемещается к волне припоя б и после короткой остановки опускается вниз, погружая выводы ЭРЭ в припой. Далее производятся подъем кассеты, очередной поворот ее, но уже на 180°, и вновь лужение выводов ЭРЭ. После лужения всех выводов манипулятор 10 ставит кассету на транс­портную линию, и кассета начинает двигаться к манипулятору 4. Дойдя до него, кассета останавливается, а манипулятор 4 начина­ет быстро извлекать ЭРЭ из кассеты, перемещать их и устанавли­вать на рабочие части формовочной машинки 5, которая производит формовку выводов ЭРЭ. Отформованные ЭРЭ падают в магазин-на­копитель. Производительность линии составляет примерно 1600 шт. ЭРЭ в час. Работа линии осуществляется с помощью устройства управления, раз­мещенного в модуле управления 1. Линия может работать как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Для автоматизации штамповочных процессов при изготовлении деталей в серийном производстве используется роботизированная штамповочная линия. В состав линии (рис. 5.3) вхо­дят пресс КД2118А, специальный пневмопресс с пневмоцилиндром ПЦВС-200, манипулятор МП-9С с двумя вакуумными схватами, систе­ма управления ЭЦПУ-6030 с модернизированным пневмокана-лом и электрошкаф.

Линия работает следующим образом. Вырубленные заготовки вручную стапелируются на специальной оправке в пакеты, кото­рые затем подвергаются технологической осевой осадке и обжа­тию на пневмопрессе. Подготовленные к работе пакеты устанав­ливают в приемное кассетно-магазинное устройство линии и по­мещают в зону действия схвата манипулятора, который перено­сит заготовки в рабочую зону штампа первой гибки.

Далее на холостом ходу жесткие вакуумные схваты манипуляторов переносят предварительно отштампованные заготовки в рабочую зону штампа второй гибки, которая осуществляется на специальных пневмопрессах. Готовые детали удаляются из рабочей зоны пневмосдувом. Контроль положения заготовок осуществля­ется датчиками. Линия работает в устойчивом технологическом режиме.