Priemyselný robot. Roboty vo výrobe. Automatické roboty

Dnes sú tieto zariadenia hlavne v dopyte v národnom hospodárstve. Priemyselný robot, trochu ako jeho prototyp v knihe K. Khapeka "Vzostup robotov", neprispieva k revolučným nápadom. Naopak svedomito vykonáva s veľkou presnosťou hlavné výrobné procesy (montáž, zváranie, lakovanie) a pomocné (nakladanie a vykladanie, fixácia produktu počas výroby, presun).

Použitie takýchto "inteligentných" strojov prispieva k účinnému riešeniu troch hlavných výrobných problémov:

• Zvýšenie produktivity práce;
• Zlepšenie pracovných podmienok pre ľudí;
• Optimalizácia využívania ľudských zdrojov.

Priemyselní robotovia sú duchovným dieťaťom vo veľkom meradle

Roboty vo výrobe sa výrazne rozšírili v neskorom XX storočí kvôli výraznému nárastu priemyselnej produkcie. Veľké série produktov si vyžiadali intenzitu a kvalitu takejto práce, ktorej plnenie presahuje objektívne ľudské schopnosti. Namiesto zamestnávania mnohých tisícok kvalifikovaných pracovníkov pôsobí v moderných technologických zariadeniach, pracujúcich v nepretržitom alebo kontinuálnom cykle, množstvo vysoko efektívnych automatických liniek.

Lídri vo vývoji takýchto technológií, ktorí vyhlásili rozšírené použitie priemyselných robotov, sú Japonsko, Spojené štáty, Nemecko, Švédsko a Švajčiarsko. Moderné priemyselné roboty vyrábané vo vyššie uvedených krajinách sú rozdelené do dvoch veľkých skupín. Ich typy sú determinované ich príslušnosťou k dvom zásadne odlišným spôsobom riadenia:

• Automatické manipulátory;
• Zariadenia diaľkovo ovládané ľuďmi.

Na čo sa používajú?

Na začiatku 20. storočia sa začalo hovoriť o potrebe ich tvorby. V tom čase však ešte neexistovala základná základňa pre realizáciu plánu. Dnes, podľa diktátu času, sa roboty používajú vo väčšine technologicky vyspelých odvetví.

Bohužiaľ, reštrukturalizácia celého odvetvia s takýmito "inteligentnými" strojmi brzdí deficit investícií. Hoci prínosy z ich používania jednoznačne prevyšujú počiatočné hotovostné náklady, pretože vám umožňujú hovoriť nielen o automatizácii, ale aj o hlbokých zmenách vo výrobe a práci.

Použitie priemyselných robotov umožnilo efektívnejšie a neznesiteľnejšie vykonávať z hľadiska práce a presnosti: nakladanie / vykladanie, stohovanie, triedenie, orientácia častí; Presunutím polotovarov z jedného robota do druhého a hotových výrobkov - do skladu; Bodové zváranie a zváranie švov; Montáž mechanických a elektronických častí; Ukladanie káblov; Rezanie polotovarov pozdĺž komplexného obrysu.

Manipulátor ako súčasť priemyselného robota

Funkčne sa tento "inteligentný" stroj skladá z reprogramovateľného automatického riadiaceho systému (ACS) a pracovného telesa (pohyblivý systém a mechanický manipulátor). Ak je ACS zvyčajne dostatočne kompaktný, vizuálne skrytý a okamžite nepoškodí oko, pracovné telo je také charakteristické, že priemyselný robot sa často označuje ako robotový manipulátor.

Podľa definície je manipulátor zariadenie, ktoré sa pohybuje v priestore pracovných plôch a objektov práce. Tieto zariadenia pozostávajú z dvoch typov. Prvý z nich poskytuje progresívny pohyb. Druhý - uhlový posun. Takéto štandardné prepojenia na ich pohyb používajú buď pneumatické alebo hydraulické (výkonnejšie) pohony.

Manipulátor, vytvorený analogicky s ľudskou rukou, je vybavený technologickým uchopovacím zariadením pre prácu s dielmi. V rôznych zariadeniach tohto typu bola rukoväť najčastejšie vykonávaná mechanickými prstami. Pri práci s plochými povrchmi boli predmety uchopené pomocou mechanických prísaviek.

Ak manipulátor musel pracovať súčasne s mnohými podobnými predvalkami, potom sa chapač vykonal vďaka špeciálnemu rozšírenému dizajnu.

Namiesto uchopovacieho zariadenia je manipulátor často vybavený mobilným zváracím zariadením, špeciálnym technologickým rozprašovačom alebo jednoducho skrutkovačom.

Ako sa robot pohybuje

Robotové automaty sú zvyčajne prispôsobené dvom typom posunutia v priestore (aj keď niektoré z nich môžu byť nazývané stacionárne). Závisí to od podmienok konkrétnej výroby. Ak je potrebné zabezpečiť pohyb na hladkom povrchu, potom je realizovaný pomocou smerovej jednokolejky. Ak chcete pracovať na rôznych úrovniach, použite "chôdza" systémy s pneumatickými prísavkami. Pohyblivý robot je perfektne orientovaný v priestorových aj uhlových súradniciach. Moderné polohovacie zariadenia podobných zariadení sú zjednotené, pozostávajú z technologických blokov a umožňujú vysoko presný pohyb obrobkov s hmotnosťou od 250 do 4000 kg.

dizajn

Použitie predmetných automatizovaných strojov v multidisciplinárnych zariadeniach viedlo k istému zjednoteniu ich hlavných zložiek. Moderné priemyselné robotické manipulátory majú vo svojom dizajne:

• Rám používaný na upevnenie uchopovacieho zariadenia (drapák) je druh "ruky", ktorý v skutočnosti vykonáva spracovanie;
• Drapák so sprievodcom (ten určuje polohu "ruky" vo vesmíre);
• Napájacie zariadenia, ktoré poháňajú, transformujú a prenášajú energiu vo forme točivého momentu na osi (vďaka nim priemyselný robot prijíma potenciál pohybu);
• Systém kontroly a riadenia implementácie pridelených programov; Prijímanie nových programov; Analýza informácií prichádzajúcich zo snímačov a následne ich prenos do poskytovacích zariadení;
• Systém pre umiestnenie pracovnej časti, meranie polohy a pohybov pozdĺž osí manipulácie.

Úsvit tvorby priemyselných robotov

Vráťme sa do nedávnej minulosti a pamätáme si, ako začala história vytvárania priemyselných automatov. Prvé roboty sa objavili v Spojených štátoch v roku 1962 a vyrábali ich spoločnosti "Unimission Incorporated" a "Versatran". Napriek tomu bol priemyselný robot "Unimeite", ktorý vytvoril americký inžinier D. Devol, patentovaný svojim vlastným automatickým riadiacim systémom naprogramovaným perforovanými kartami. Bol to zjavný technický prelom: "inteligentné" stroje si uložili do pamäti súradnice bodov na svojej trase a vykonali prácu podľa programu.

Prvý priemyselný robot "Unimeite" bol vybavený dvoma prstami pre uchopenie pneumatického pohonu a "ruku" na hydraulickom pohone s piatimi stupňami voľnosti. Jeho charakteristiky umožňujú presunúť kus 12 kg s presnosťou 1,25 mm.

Ďalší robotový manipulátor "Versatran", ktorý vytvoril spoločný podnik, naložil a vyložil 1200 tehál za hodinu do pece na pečenie. Úspešne nahradil prácu ľudí vo škodlivom prostredí pre svoje zdravie s vysokou teplotou. Myšlienka jeho vytvorenia sa ukázala byť veľmi úspešná a dizajn je tak spoľahlivý, že jednotlivé stroje tejto značky pokračujú v práci v našej dobe. A to aj napriek tomu, že ich zdroj prekročil stovky tisíc hodín.

Všimnite si, že zariadenie priemyselných robotov prvej generácie z hľadiska hodnoty prevzalo 75% mechaniky a 25% elektroniky. Opätovné nastavenie takýchto zariadení vyžadovalo čas a spôsobilo prestoje zariadenia. Ak chcete zmeniť ich orientáciu na účely vykonania novej úlohy, program riadenia bol nahradený.

Druhá generácia robotových strojov

Čoskoro sa zistilo, že napriek všetkým plusom sa stroje prvej generácie ukázali ako nedokonalé ... Druhá generácia predpokladala jemnejšiu správu priemyselných robotov - adaptívnych. Prvé zariadenia vyžadovali objednanie prostredia, v ktorom pracovali. Táto druhá okolnosť často naznačuje vysoké dodatočné náklady. To sa stalo rozhodujúcim pre rozvoj sériovej výroby.

Novú etapu pokroku charakterizoval vývoj množstva senzorov. S ich pomocou získal robot kvalitu nazvanú "pocit". Začal dostávať informácie o vonkajšom prostredí av súlade s ním zvolil najlepšiu možnosť konania. Napríklad som získal zručnosti, aby som sa mohol zúčastniť a obísť ho s prekážkou. Takáto činnosť je dôsledkom mikroprocesorového spracovania prijatých informácií, ktoré sa ďalej zapisujú do premenných riadiacich programov, sú naozaj riadené robotmi.

Typy základných výrobných operácií (zváranie, lakovanie, montáž, rôzne druhy obrábania) sa tiež prispôsobujú. To znamená, že pri vykonávaní každej z nich sa iniciuje multivariant na zlepšenie kvality ktorejkoľvek z vyššie uvedených diel.

Správa priemyselných manipulátorov sa uskutočňuje hlavne programovo. Hardvér ovládacej funkcie je priemyselný mini PC / 104 alebo MicroPC. Všimnite si, že adaptívna kontrola je založená na multivariačnom softvéri. Rozhodnutie o zvolení typu programovej práce prijme robot na základe informácií o prostredí, ktoré detektory označujú.

Charakteristickou črtou fungovania robota druhej generácie je predbežná dostupnosť zavedených prevádzkových režimov, z ktorých každý je aktivovaný pri určitých ukazovateľoch získaných z vonkajšieho prostredia.

Tretia generácia robotov

Automatické roboty tretej generácie môžu nezávisle vytvárať program svojich činností v závislosti od úlohy a okolností prostredia. Nemajú "postieľky", t. J. Písané technologické akcie v určitých variantoch vonkajšieho prostredia. Majú schopnosť nezávisle optimálne vytvárať algoritmus pre svoju prácu, ako aj rýchlo ju implementovať do praxe. Náklady na elektroniku takého priemyselného robota sú desaťkrát vyššie ako jeho mechanická časť.

Najnovší robot realizujúci zachytenie detailov vďaka snímačom "vie", ako úspešne to urobil. Navyše samotná uchopovacia sila (spätná väzba) je regulovaná v závislosti od krehkosti materiálu dielu. Možno preto sa prístroj priemyselných robotov novej generácie nazýva intelektuál.

Ako rozumiete, "mozog" takéhoto zariadenia je jeho riadiaci systém. Najsľubnejšia je regulácia vykonávaná podľa metód umelej inteligencie.

Inteligencia k týmto strojom je nastavená balíčkami aplikácií, programovateľnými logickými radičmi, modelovacími nástrojmi. Pri výrobe sa priemyselné roboty kombinujú do siete, čím zabezpečujú správnu úroveň interakcie medzi systémom "stroj-stroj". Vďaka implementovanému modelovaniu softvéru, ktorý umožňuje výber optimálnych variantov akcie a konfigurácie pripojenia k sieti, boli vyvinuté nástroje na predpovedanie prevádzky takýchto zariadení v budúcnosti.

Vedúce globálne spoločnosti vyrábajúce roboty

V súčasnosti využívajú priemyselné roboty hlavné spoločnosti, medzi nimi japonské (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), americké (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), nemecké (Kuka).

Čo sú známe vo svete týchto firiem? V majetku Fanuc - najrýchlejší robot M-1iA (takéto stroje sa zvyčajne používajú na balenie), najsilnejší z robotických seriálov - M-2000iA, uznávaný na celom svete zberačmi robotov ArcMate.

Priemyselné roboty vyrábané spoločnosťou Kuka nie sú menej žiadané. Tieto stroje s nemeckou presnosťou vykonávajú spracovanie, zváranie, montáž, balenie, paletizáciu, nakladanie.

Tiež pôsobivý je modelový rad japonsko-americkej firmy Motoman (Yaskawa), ktorá pracuje na americkom trhu: 175 modelov priemyselných robotov, ako aj viac ako 40 integrovaných riešení. Priemyselné roboty používané v USA na výrobu sú väčšinou vyrábané touto vedúcou spoločnosťou v priemysle.

Väčšina ďalších zastúpených spoločností zaujíma svoje miesto tým, že pripravuje užší špecializovaný sortiment. Napríklad Daihen a Panasonic vyrábajú zváracie roboty.

Spôsoby organizovania automatizovanej výroby

Ak hovoríme o organizácii automatizovanej výroby, najprv sme zaviedli rigidný lineárny princíp. Avšak pri dostatočne vysokej rýchlosti výrobného cyklu existuje významná nevýhoda - prestoje v dôsledku porúch. Alternatívne bola vynájdená rotačná technológia. S touto organizáciou výroby sa obrobok a automatizovaná linka (roboty) pohybujú v kruhu. Stroje v tomto prípade môžu duplikovať funkcie a zlyhania sú prakticky eliminované. Avšak v tomto prípade sa rýchlosť stratí. Ideálnou voľbou pre organizáciu procesu je hybrid týchto dvoch. Nazýva sa rotačný dopravník.

Priemyselný robot ako prvok pružnej automatickej výroby

Moderné "inteligentné" zariadenia sa rýchlo rekonštruujú, vysoko produktívne a nezávisle vykonávajú prácu pomocou svojich zariadení, spracovateľských materiálov a polotovarov. V závislosti od špecifikácií použitia môžu fungovať v rámci jedného programu, alebo meniť svoju prácu, t.j. výberom z pevného počtu poskytnutých programov ten správny.

Priemyselný robot je základným prvkom pružnej automatizovanej výroby (všeobecne akceptovaná skratka - GAP). Druhá z nich zahŕňa aj:

• Systém, ktorý vykonáva počítačom podporovaný dizajn;
• Komplex automatizovaného riadenia technologických zariadení výroby;
• Priemyselné roboty - manipulátory;
• Automatická prevádzková výrobná doprava;
• Zariadenia, ktoré vykonávajú nakladanie / vykladanie a umiestnenie;
• Systém kontroly technologických procesov výroby;
• Automatické riadenie výroby.

Viac informácií o praxi používania robotov

Reálne priemyselné aplikácie sú moderné roboty. Ich typy sú odlišné a zabezpečujú vysokú produktivitu strategicky dôležitých odvetví. Najmä v mnohých ohľadoch hospodárstvo moderného Nemecka vďačí svojmu rastúcemu potenciálu ich použitiu. V ktorých oblastiach pracujú tieto "pracovníčky železa"? Pri výrobe kovov pracujú prakticky vo všetkých procesoch: odlievanie, zváranie, kovanie, poskytovanie najvyššej úrovne kvality práce.

Odliatok ako priemysel s extrémnymi podmienkami pre ľudskú prácu (čo znamená vysoké teploty a znečistenie) je do značnej miery robotizovaný. Stroje od firmy Kuka sú umiestnené aj v zlievárňach.

Potravinársky priemysel tiež dostal zariadenie od firmy Kuka na výrobné účely. "Potravinárske roboty" (fotografie uvedené v článku) väčšinou nahrádzajú ľudí v oblastiach so špeciálnymi podmienkami. Distribuované vo výrobe strojov, ktoré poskytujú teplo mikroklima miestnosti s teplotou nepresahujúcou 30 stupňov Celzia. Roboty vyrobené z nehrdzavejúcej ocele dôkladne spracovávajú mäso, podieľajú sa na výrobe mliečnych výrobkov a samozrejme aj nakladajú a balia produkty najlepším spôsobom.

Je ťažké preceňovať prínos takýchto zariadení pre automobilový priemysel. Podľa odborníkov sú k dnešnému dňu najsilnejšie a najproduktívnejšie stroje presne roboty "Kukov". Fotografie týchto zariadení, ktoré vykonávajú celý rad operácií montáže automobilov, sú pôsobivé. Je naozaj čas hovoriť o automatizovanej produkcii.

Spracovanie plastov, výroba plastov, výroba najkomplikovanejších častí z rôznych materiálov zabezpečujú roboty vo výrobe v skutočne znečistenom prostredí, ktoré je škodlivé pre ľudské zdravie.

Ďalšou dôležitou oblasťou využitia jednotiek "Kukovský" je spracovanie dreva. Okrem toho opísané zariadenia poskytujú výkon jednotlivých objednávok a vytváranie veľkopriestorovej výroby na všetkých stupňoch od primárneho spracovania až po frézovanie, vŕtanie, brúsenie.

Cenník

V súčasnej dobe na trhu Ruska a krajín SNŠ sú požadované roboty vyrábané spoločnosťami Kuka a Fanuc. Ich ceny sa pohybujú od 25 000 do 800 000 rubov. Takýto impozantný útek je vysvetlený existenciou rôznych modelov: štandardná ľahká (5-15 kg), špeciálna (riešenie špeciálnych úloh), špecializovaná (pracujúca v nekonvenčnom prostredí), ťažká nosnosť (do 4000 ton).

zistenie

Treba uznať, že potenciál používania priemyselných robotov ešte stále nie je plne využitý. Súčasne vďaka úsiliu špecialistov umožňujú moderné technológie implementovať stále viac odvážnych myšlienok.

Potreba zvýšiť produktivitu svetového hospodárstva a maximalizovať podiel intelektuálnej ľudskej práce slúži ako silná motivácia pre vývoj čoraz novších typov a modifikácií priemyselných robotov.