Industrijski robot. Roboti u proizvodnji. Automatski roboti

Danas su ti uređaji posebno traženi u nacionalnom gospodarstvu. Industrijski robot, malo poput njegovog prototipa u K.Chapekovoj knjizi "Uspon robota", ne doprinosi ni revolucionarnim idejama. Naprotiv, savjesno obavlja, s velikom točnošću, i glavne proizvodne procese (montaža, zavarivanje, slikarstvo) i pomoćne (utovar-istovar, pričvršćivanje proizvoda tijekom proizvodnje, kretanja).

Korištenje takvih "pametnih" strojeva doprinosi učinkovitom rješenju tri glavna problema proizvodnje:

• Povećanje produktivnosti rada;
• Poboljšanje radnih uvjeta za ljude;
• Optimizacija korištenja ljudskih resursa.

Industrijski roboti su zamisao proizvodnje velikih razmjera

Roboti u proizvodnji masovno su se širili krajem XX. Stoljeća zbog značajnog povećanja industrijske proizvodnje. Veliki niz proizvoda zahtijevao je intenzitet i kvalitet takvog posla, čije ispunjenje premašuje objektivne ljudske sposobnosti. Umjesto da zapošljavaju tisuće kvalificiranih radnika, u modernim tehnološkim postrojenjima djeluju brojne visoko učinkovite automatske linije, koje rade u kontinuiranom ili kontinuiranom ciklusu.

Čelnici u razvoju takvih tehnologija, proglašavajući široku primjenu industrijskih robota, su Japan, Sjedinjene Američke Države, Njemačka, Švedska i Švicarska. Moderni industrijski roboti proizvedeni u gore spomenutim zemljama podijeljeni su u dvije velike skupine. Njihove vrste određene su njihovim pripadanjem dva temeljno različita načina upravljanja:

• Automatski manipulatori;
• Uređaji daljinski upravljani od strane ljudi.

Za što se koriste?

Počeli su se razgovarati o početku 20. stoljeća. Međutim, u to vrijeme još uvijek nije bilo elementarne osnove za provedbu plana. Danas, nakon diktata vremena, roboti se koriste u većini najnaprednijih tehnološki naprednih industrija.

Nažalost, ponovno opremanje cjelokupne industrije s takvim "pametnim" strojevima otežava manjak ulaganja. Iako koristi od njihove upotrebe jasno prelaze početne troškove novca, jer vam dopuštaju da ne samo govorite, a ne toliko o automatizaciji, već o dubokim promjenama u proizvodnji i radu.

Korištenje industrijskih robota omogućilo je učinkovitije i nepodnošljivije rezultate u pogledu rada i točnosti: utovar / istovar, slaganje, sortiranje, orijentacija dijelova; Premještanje praznine iz jednog robota u drugi, i gotovih proizvoda - u skladište; Zavarivanje na mjestu i zavarivanje šavova; Sklapanje mehaničkih i elektroničkih dijelova; Polaganje kabela; Rezanje praznina uz složenu konturu.

Manipulator kao komponenta industrijskog robota

Funkcionalno, ovaj "pametni" stroj sastoji se od reprogramiziranog automatskog sustava upravljanja (ACS) i radnog tijela (putni sustav i mehanički manipulator). Ako je ACS obično dovoljno kompaktan, vizualno skriven i ne odmah pogađa oko, radno tijelo je toliko karakteristično da se industrijski robot često naziva robot manipulatorom.

Prema definiciji, manipulator je uređaj koji se kreće u prostoru radnih površina i objekata rada. Ovi uređaji sastoje se od veza dviju vrsta. Prvi pružaju progresivni pokret. Drugi - kutni pomak. Takve standardne veze za njihovo kretanje koriste pneumatski ili hidraulički (snažniji) pogon.

Manipulator, stvoren analogijom ljudskom rukom, opremljen je tehnickim grijanjem za rad s dijelovima. U raznim uređajima ovog tipa, držanje je najčešće izvedeno mehaničkim prstima. Kod rada s ravnim površinama objekti su bili zahvaćeni pomoću mehaničkih usisnih čaša.

Ako je manipulator morao raditi istovremeno s mnogim sličnim billets, onda je zahvat zahvaljujući posebnom opsežnom dizajnu.

Umjesto naprave za hvatanje, manipulator je često opremljen mobilnom opremom za zavarivanje, posebnim tehnološkim raspršivačem ili jednostavno odvijačem.

Kako se robot kreće

Robotski automatski strojevi obično su prilagođeni dvama vrstama pomaka u prostoru (iako se neki od njih mogu nazvati stacionarni). Ovisi o uvjetima specifične proizvodnje. Ako je potrebno osigurati gibanje na glatkoj površini, tada se to ostvaruje uz pomoć usmjerene jednostruke tračnice. Ako želite raditi na različitim razinama, koristite "pješačke" sustave s pneumatskim usisnim čašama. Robot koji se kreće savršeno je orijentiran u prostorne i kutne koordinate. Moderni uređaji za pozicioniranje sličnih uređaja ujedinjeni su, sastoje se od tehnoloških blokova i omogućuju visoko precizno kretanje radnih komada s težinom od 250 do 4000 kg.

dizajn

Upotreba automatiziranih strojeva u multidisciplinarnim postrojenjima dovela je do određenog ujedinjenja svojih glavnih sastavnih jedinica. Moderni industrijski robotski manipulatori imaju u svom dizajnu:

• Okvir koji se koristi za učvršćenje uređaja za zahvaćanje (grapple) je vrsta "ruke" koja zapravo obavlja obradu;
• Kvačica s vodičem (potonji određuje položaj "ruke" u svemiru);
• Opskrbni uređaji koji voze, mijenjaju i prenose energiju u obliku okretnog momenta na osi (zahvaljujući njima, industrijski robot prima potencijal pokreta);
• Sustav kontrole i upravljanja provedbom programa koji su mu dodijeljeni; Prijem novih programa; Analiza informacija koje dolaze od senzora i, prema tome, prenesu na pružatelje;
• Sustav za pozicioniranje radnog dijela, mjerenje položaja i kretanja duž osi manipulacije.

Zora stvaranja industrijskih robota

Vratimo se nedavnoj prošlosti i prisjetimo se povijesti stvaranja industrijskih automatskih strojeva. Prvi roboti pojavili su se u SAD-u 1962. godine, a proizvode ih tvrtke "Unimission Incorporated" i "Versatran". Iako je, prije svega, objavljen industrijski robot "Unimeite" koji je stvorio američki inženjer D. Devol, patentiran vlastiti sustav automatskog upravljanja, programiran s bušenim karticama. To je bio očiti tehnički napredak: "pametni" strojevi memorirali su koordinate bodova na njihovoj ruti i obavljali rad prema programu.

Prvi industrijski robot "Unimeite" bio je opremljen s uređajem s dva prsta za zahvaćanje pneumatskog pogona i "rukom" na hidrauličnom pogonu s pet stupnjeva slobode. Njegove su karakteristike omogućile da premjestite komad od 12 kilograma s točnošću od 1,25 mm.

Još jedan robot manipulator "Versatran", koji je stvorio istoimeno poduzeće, napunilo je i iskrcavalo 1200 cigala po satu u pećnicu za pečenje. Uspješno je zamijenio rad ljudi u štetnom okruženju za njihovo zdravlje uz visoku temperaturu. Ideja njegova stvaranja pokazala se vrlo uspješnom, a dizajn je toliko pouzdan da pojedini strojevi ove marke i dalje rade u našem vremenu. I to unatoč činjenici da je njihov resurs prekoračio stotine tisuća sati.

Imajte na umu da je uređaj industrijskih robota prve generacije u vrijednostima preuzeo 75% mehanike i 25% elektronike. Ponovno podešavanje takvih uređaja zahtijevalo je vrijeme i uzrokovalo stanke u opremi. Da bi ih preusmjerio radi obavljanja novog posla, program menadžmenta zamijenjen je.

Druga generacija robotskih strojeva

Uskoro je otkriveno: usprkos svim plusima, strojevi prve generacije pokazali su se nesavršenim ... Druga generacija preuzela je suptilnije upravljanje industrijskim robotima - prilagodljivo. Prvi uređaji zahtijevaju naručivanje okruženja u kojem su radili. Posljednja okolnost često je pokazala visoke dodatne troškove. To je postalo kritično za razvoj masovne proizvodnje.

Nova faza napretka obilježena je razvojem mnoštva senzora. Uz njihovu pomoć robot je dobio kvalitetu pod nazivom "senzacija". Počeo je primati informacije o vanjskom okruženju i, sukladno tome, odabrati najbolju opciju za djelovanje. Na primjer, stekao sam vještine za sudjelovanje i zaokruživanje s preprekom. Postoji takva akcija zbog procesiranja mikroprocesora primljenih informacija, koji su, nadalje, upisani u varijable kontrolnih programa, stvarno upravljaju robotima.

Vrste osnovnih proizvodnih operacija (zavarivanje, slikanje, montaža, razne vrste obrade) podliježu i adaptaciji. To jest, pri izvođenju svake od njih, započinje multivariancija kako bi se poboljšala kvaliteta bilo kojeg od gore navedenih radova.

Upravljanje industrijskim manipulatorima uglavnom se provodi programski. Hardver kontrolne funkcije je industrijski mini PC / 104 ili MicroPC. Imajte na umu da se prilagodljiva kontrola temelji na multivarijantnom softveru. Robot je prihvatio odluku o odabiru vrste programskog rada na temelju informacija o okolišu koje su opisali detektori.

Karakteristična značajka funkcioniranja robota druge generacije je preliminarna dostupnost postojećih načina rada, od kojih se svaka aktivira na određenim pokazateljima dobivenim iz vanjskog okruženja.

Treća generacija robota

Automatski roboti treće generacije mogu samostalno generirati program svojih akcija ovisno o zadatku i okolnostima okoliša. Oni nemaju "kolijevke", tj. Pisane tehnološke akcije u određenim varijantama vanjskog okruženja. Oni imaju sposobnost neovisno optimalno izgraditi algoritam za svoj rad, kao i brzo implementirati u praksi. Trošak elektronike takvog industrijskog robota deset je puta veći od njegovog mehaničkog dijela.

Najnoviji robot, shvativši hvatanje detalja zahvaljujući senzorima, "zna" koliko je uspješno to učinio. Osim toga, sama sila za zahvaćanje (povratak sile) regulirana je, ovisno o lomljivosti materijala dijela. Možda je zato uređaj industrijskih robota nove generacije zvan intelektualac.

Kao što ste shvatili, "mozak" takvog uređaja je njegov kontrolni sustav. Najviše je obećavajuće reguliranje koje se provodi prema metodama umjetne inteligencije.

Inteligencija na te strojeve određuje programski paketi , programabilni logični kontroleri, alati za modeliranje. U proizvodnji, industrijski roboti su spojeni u mrežu, osiguravajući odgovarajuću razinu interakcije između sustava "čovjek-stroj". Isto tako, razvijeni su alati za predviđanje rada takvih uređaja u budućnosti zahvaljujući implementiranom modelu softvera koji omogućuje odabir optimalnih inačica akcije i konfiguracije veze s mrežom.

Vodeće globalne tvrtke koje proizvode robote

Danas se koriste industrijski roboti vodećih tvrtki, među kojima i japanski (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), američki (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), njemački (Kuka).

Ono što je poznato u svijetu tih tvrtki? U imovini Fanuc - najbržem delta robotu M-1iA (takvi strojevi obično se koriste za pakiranje), najsnažniji robotski serijski brojevi - M-2000iA, priznati širom svijeta robotskim zavarivačima ArcMate.

Industrijski roboti koje proizvodi Kuka nisu ni manje traženi. Ovi strojevi s njemačkom preciznošću obavljaju obradu, zavarivanje, montažu, pakiranje, paletiranje, utovar.

Također je impresivan model japanske i američke tvrtke Motoman (Yaskawa) koji radi na američkom tržištu: 175 modela industrijskih robota, kao i više od 40 integriranih rješenja. Industrijski roboti, koji se koriste u SAD-u za proizvodnju, uglavnom su proizvedeni od strane ove vodeće tvrtke u industriji.

Većina ostalih tvrtki koje zastupamo mi zauzimaju svoju nišu stvaranjem uži izbor specijaliziranih uređaja. Na primjer, Daihen i Panasonic proizvode robote za zavarivanje.

Načini organiziranja automatizirane proizvodnje

Ako govorimo o organizaciji automatizirane proizvodnje, u početku je provedena rigidna linearna načela. Međutim, pri dovoljnoj brzini proizvodnog ciklusa, došlo je do značajnog nedostatka - prekida zbog neuspjeha. Alternativno, izumljena je rotacijska tehnologija. Ovom organizacijom proizvodnje, radni komad i automatska linija (roboti) se kretati u krug. Strojevi u ovom slučaju mogu duplicirati funkcije, a kvarovi su praktički uklonjeni. Međutim, u ovom slučaju, brzina je izgubljena. Idealna opcija za organiziranje procesa je hibrid od dva gore navedena. Zove se rotaciono-transporter.

Industrijski robot kao element fleksibilne automatske proizvodnje

Moderni "pametni" uređaji brzo se preuređuju, visoko produktivno i samostalno obavljaju posao uz pomoć svoje opreme, materijala za obradu i praznine. Ovisno o specifičnostima upotrebe, mogu funkcionirati i unutar okvira jednog programa ili promjenom njihovog rada, tj. Odabirom iz određenog broja ponuđenih programa pravo.

Industrijski robot je sastavni element fleksibilne automatizirane proizvodnje (općenito prihvaćena kratica - GAP). Potonje također uključuje:

• Sustav koji obavlja računalno potpomognuti dizajn;
• Kompleks automatiziranog upravljanja tehnološkom opremom proizvodnje;
• Industrijski robotski manipulatori;
• Automatski radeći proizvodni transport;
• Uređaji koji obavljaju utovar / istovar i smještaj;
• Sustav kontrole nad proizvodnim tehnološkim procesima;
• Automatska kontrola proizvodnje.

Više o praksi korištenja robota

Stvarne industrijske primjene su suvremeni roboti. Njihove su vrste različite i osiguravaju visoku produktivnost strateški važnih industrija. Posebice, u mnogim aspektima gospodarstvo moderne Njemačke duguje svoj rastući potencijal za njihovu primjenu. U kojim sektorima radnici "željeznih radnika" rade? U metalnom radu oni praktički rade u svim procesima: lijevanje, zavarivanje, kovanje, pružanje najviše razine kvalitete rada.

Lijevanje kao industrija s ekstremnim uvjetima za ljudski rad (što znači visoke temperature i onečišćenje) uglavnom je robotizirano. Strojevi iz Kuke montirani su čak i u ljevaonicama.

Industrija hrane također je dobila opremu iz Kuke u proizvodne svrhe. "Roboti hrane" (fotografije prikazane u članku) uglavnom zamjenjuju ljude na područjima s posebnim uvjetima. Distribuirana u proizvodnji strojeva koji pružaju toplu prostornu mikroklimu s temperaturom koja ne prelazi 30 stupnjeva Celzijusa. Roboti od nehrđajućeg čelika majstorski obrađuju meso, sudjeluju u proizvodnji mliječnih proizvoda i, naravno, stog i pakiraju proizvode na najbolji način.

Teško je precijeniti doprinos takvih uređaja u automobilskoj industriji. Stručnjaci priznaju da su najmoćniji i produktivni strojevi danas su upravo „kuhati” roboti. Fotografije uređaja koji nude cijeli niz automobilskih sastavljanja, impresivno. U tom slučaju, vrijeme je da se stvarno govoriti o automatizaciji.

plastika za obradu, plastika ispuštanja, proizvodnja složenih oblika dijelova izrađenih od različitih materijala pružaju robota u proizvodnji u jako štetni za ljudsko zagađenje zdravlja.

Drugo važno područje primjene „kuhati” jedinica je drvo. I opisao kako su uređaji pružaju izvođenje pojedinih naloga i uspostavu serijsku proizvodnju velikih razmjera u svim fazama - od primarne obrade i rezanja na glodanje, bušenje, brušenje.

cijene

Trenutno, ruski i CIS tržište potražnje generira tvrtke Kuka i FANUC robota. Cijene ih u rasponu od 25 000 do 800 000 rubalja. Ova impresivna Proširenje objasniti postojanje različitih modela: standardni light-duty (5-15 kg), posebna (specijalna rješavanje problema), specijalizirana (rad u neobičnom okruženju), teška teretna vozila (do 4000 m).

nalazi

Treba priznati da je potencijal za korištenje industrijskih robota još uvijek nisu uključeni u cijelosti. Istovremeno napori stručnjaka, moderne tehnologije omogućuju da se ostvari sve više i više odvažnije ideje.

Potreba da se poveća produktivnost svjetskog gospodarstva i povećali udio intelektualnog ljudskog rada su jaki poticaji više i više novih vrsta i preinake industrijskih robota.