Роботизированные технологические комплексы

Роботизированные технологические комплексы (РТК) позволяют автоматизировать отдельные технологические операции или их совокупность. В состав РТК входит основное технологическое автоматическое оборудование, промышленный робот и вспомогательные устройства, обеспечивающие работу ПР и РТК. Представление о многообразии РТК дает диаграмма, приведенная на рис. 79.

В зависимости от функционального назначения промышленного робота можно выделить комплексы, в которых робот выполняет вспомогательные функции обслуживания основного технологического оборудования (например автоматизирует его загрузку-разгрузку штучными заготовками), и комплексы, в которых робот сам выполняет технологическую операцию с помощью переносного инструмента.

Построение РТК зависит также от вида автоматизируемого технологического процесса, от особенностей его организации и от особенностей применяемого промышленного робота.

В качестве основного оборудования используются различные технологические автоматы: автоматические станки, автоматические прессы, литейные машины, автоматы, перерабатывающие пластмассу и др. Промышленный робот обеспечивает автоматическую загрузку-разгрузку этих автоматов и некоторые дополнительные операции обслуживания: обдув базовых поверхностей, смену инструмента, смазку форм и т.д.

В качестве вспомогательного оборудования в составе РТК могут входить накопители для хранения запаса объектов обработки, устройства первоначальной ориентации объектов обработки, устройства поштучной выдачи, тактовые столы и другое подобное оборудование. Необходимость во вспомогательном оборудовании определяется ограниченными возможностями как робота, так и основного оборудования.

Современные ПР способны выполнять некоторые технологические операции: окраска, сварка, сборка и др. В этом случаев, сам робот выполняет функции основного оборудования. Возможна одновременная согласованная работа нескольких взаимодействующих роботов, взаимодополняющих друг друга при выполнении определенных технологических операций.

Роботизированные технологические комплексы разнообразны и их особенности порождаются многими условиями. Определенное представление о многообразии РТК может дать их классификация, основанная на разных признаках.

По организационному признаку РТК делятся на

· роботизированные технологические ячейки,

· роботизированные технологические участки,

· роботизированные технологические линии.

По виду автоматизируемого технологического процесса различают РТК

· механообработки,

· холодной штамповки,

· литья,

· прессования пластмасс,

· термической обработки,

· гальванической обработки,

· сварки,

· окраски,

· сборки,

· контроля и испытания.

По характеру операций, выполняемых роботом, различают

· РТК с выполнением роботом вспомогательных операций обслуживания основного технологического оборудования,

· РТК с выполнением роботом основных технологических операций без использования другого технологического оборудования.

В зависимости от компоновки различают РТК с компоновкой

· линейной,

· круговой,

· линейно-круговой,

· объемной.

По структурному признаку различают РТК:

· однопозиционные,

· групповые,

· многопозиционные.

Пример РТК для сверления отверстий в деталях, показан на рис. 80. Обработка осуществляется на многошпиндельном автоматическом сверлильном станке 4. Подает детали на станок промышленный робот 1.

На столе станка деталь закрепляется в приспособлении, после чего производится автоматическое сверление необходимых отверстий.

Обработанную деталь робот снимает со станка и укладывает на конвейер 3. Запас заготовок хранится в накопителе 2 магазинного типа. Заготовки хранятся в ориенти-рованном состоянии. Магазин имеет устройство поштучной выдачи заготовок в позицию захвата ПР.

В РТК используется ПР с цилиндрической системой координат, имеющий 4 степени подвижности и пневматический привод. Система управления робота циклового типа. Погрешность позиционирования ПР лежит в пределах ± 0,5 мм.

РТК для укладки заготовок протекторов в стеллажи с мягкой прокладкой, используемый в шинном производстве, показан на рис. 81. РТК состоит из рольганга 1, гидравлического манипулятора 2, гидростанции 3, захвата 4 и пульта управления 5.

Манипулятор выполняет функцию перекладывания заготовок протекторов в стеллажи с мягкой прокладкой в технологическом процессе шинного производства.

Рольганг содержит станину, на которой закреплены ролики. Он служит для приёма и остановки заготовки протектора. Привод роликов осуществляется от гидродвигателя через цепную передачу. Манипулятор выполнен в виде станины, на которой установлены подвижная и неподвижная колонны. При помощи подвижной колонны осуществляется поворот руки манипулятора. На неподвижной колонне установлены направляющая и перемещающаяся рука манипулятора. Движение манипулятора осуществляется при помощи гидродвигателей и гидроцилиндра. Гидростанция состоит из гидробака, насосной установки, автоматики и гидроаппаратуры.

Захват выполнен в виде рамы с двумя схватами. С помощью пневмоцилиндров производится перемещение схватов, которые в свою очередь могут открываться и закрываться. Управление осуществляется цикловой системой управления. В управлении принимает участие оператор.

Работает РТК следующим образом. Заготовка протектора с транспортера поступает на рольганг. К рольгангу подводится захват с раскрытыми схватами, захват опускается, вилы схвата проходят между роликами рольганга и происходит закрытие захвата. Захват с заготовкой протектора поднимается, а затем поворачивается на угол 100º. Оператор производит опускание руки. Далее происходит сброс заготовки в стеллаж с мягкой прокладкой. Оператор включает кнопку "конец цикла", поднимается рука и манипулятор возвращается в исходное положение. Аналогично производится загрузка стеллажа, стоящего слева относительно рольганга.

Трудоёмким и сложным с точки зрения механизации и автоматизации является процесс переработки каучуков в шинном производстве. Основной причиной этого является несовершенство форм и методов поставки, упаковки и способов хранения сырья. В результате происходит деформация кип каучуков и потеря их начальной геометрической формы. РТК, показанный на рис. 82, предназначен для выгрузки брикетов каучуков из поддонов (контейнеров) и укладки их на транспортеры у ленточных весов взвешивания и загрузки каучука на линиях изготовления резиновых смесей. Использован ПР портального типа.

Манипулятор 2 робота перемещается по направляющим портала 1. При помощи захвата ПР вынимает из поддона 6 три брикета каучука, переносит их и укладывает на реверсивный рольганг 3. С рольганга брикеты подаются на отборочный транспортёр 4 и далее по нему поступают на развеску.

Проблемой является захват кипы каучука. Для этой цели используется специальный схват, схема которого показана на рис. 83. Захват опускается на поверхность брикета до срабатывания датчика 4, по сигналу которого срабатывает двухсторонний пневмоцилиндр 2. Усилие от штоков передаётся на рычаги 5 и штыри 3. Штыри 3 своими острыми концами втыкаются в брикет и захватывают его. После переноса брикета в позицию разгрузки происходит обратный ход пневмоцилиндра 2 и брикет сбрасывается на транспортёр. Грузоподъёмность ПР составляет 200 кг, линейные перемещения по вертикали 900 мм, по горизонтали –1100 мм, производительность составляет 3 цикла/мин.

Большое распространение получили робототехнологические комплексы для автоматизации сварки при сборке кузовов автомобилей. Для этой цели используются сложные роботы с контурной системой ЧПУ. На рис. 84 приведена компоновочная схема сварочного РТК фирмы COMAU с использованием роботов СМАРТ.

Заготовки свариваемого кузова 2 с помощью транспортной тележки 3 подаются в РТК. Для сварки используются два напольных робота 4 и два подвесных робота 5, установленных на четырехопорной раме 1. Подвесной вариант установки робота возможен вследствие особенностей конструкции робота СМАРТ, допускающей монтаж в любом положении.

Робот позволяет выполнить весь объем работ, связанных со сваркой отдельных секций кузова: боковых панелей, дверей, капота, пола, а также кузова в сборе.

Сварочные РТК разнообразны по компоновке и по типам используемых промышленных роботов. На рис. 85 показана компоновка сварочного роботизированного комплекса фирмы Renault. Заготовки свариваемого кузова 1 транспортной системой подаются в РТК. Основу РТК составляет жесткая мостовая конструкция 2, по которой перпендикулярно кузову перемещаются две каретки 3. На каждой каретке установлен манипулятор 4 промышленного робота, оснащенный сварочной головкой для точечной сварки. Манипулятор может перемещаться вдоль каретки. Сварочная головка может поворачиваться относительно руки вокруг трех взаимно перпендикулярных осей на углы a, b и g. Все линейные и угловые перемещения имеют контурное управление от системы ЧПУ.

Промышленные роботы широко используются для автоматизации процессов нанесения защитных и декоративных покрытий на изделия (например, окраска с использованием краскораспылителей), для сборки узлов и законченных изделий, для обслуживания литейных, кузнечных и гальванических технологических машин. Для автоматизации транспортных операций используются транспортные роботы.

Совершенствование роботов идет в направлении улучшения их технических характеристик и повышения эффективности. В роботах всё шире используются системы очувствления, позволяющие придать ему дополнительные функции. Так, системы технического зрения позволяют роботу оценивать производственную сцену для решения поставленной задачи и уточнения алгоритма ее выполнения.