Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

При использовании робототехники вследствие резкого сокра­щения времени и затрат на изменение технологического процесса создаются благоприятные условия для автоматизации мелкосе­рийного многономенклатурного производства. Групповое приме­нение роботов в технологических линиях позволяет значительно увеличить производительность.

При использовании роботов, исключающих участие человека в непосредственном производстве, облегчается переход на двух- и трехсменную работу, что существенно повышает коэффициент использования всего технологического оборудования. Исключение из производственного цикла человека с его эмоциями, усталостью, возможной невнимательностью создает условия для более четкого соблюдения технологической дисциплины, в результате чего су­щественно снижается брак и повышается качество выпускаемых изделий. Важным фактором роботизированного технологического комплекса является возможность гибкой переналадки произ­водства.

На роботизированных участках существенно повышается рит­мичность производственного процесса (по суткам, неделям, меся­цам), что является также важнейшим фактором в организации производства.

2. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Создание гибких производственных систем с примене­нием промышленных роботов требует решения комплекса задач. К числу этих задач относятся: размещение оборудования и (если это требуется) его модернизация для стыковки с роботами; выбор транспортных средств; разработка средств контроля, информации и управления и т. п. В условиях среднесерийного многономенкла­турного производства оптимальными могут быть только гибкие производственные системы, обладающие свойством относительной адаптации, т. е. способностью приспосабливаться к изменениям внутри и вне системы, сохраняя при этом производительность, бл|изкую к максимальной.

Необходимо различать роботизированные технологические ком­плексы, в которых ПР выполняют вспомогательные (транспорт­ные) операции, и роботизированные производственные комплексы, где роботы выполняют основные технологические операции.

В зависимости от назначения роботизированных комплексов различают две схемы роботизированных технологических ком­плексов: индивидуального обслуживания оборудования и груп­пового обслуживания оборудования.

Индивидуальное обслуживание оборудования обеспечивается либо автономным, либо встроенным в оборудование роботом. Такой роботизированный комплекс решает задачи установки и снятия детали, фиксации их в рабочей зоне, а также связи с транспорт­ным потоком основного производства.

Групповое обслуживание оборудования осуществляется одним промышленным роботом, который помимо названных выше опера­ций обеспечивает еще межстаночное транспортирование деталей.

В зависимости от серийности производства, в котором исполь­зуется роботизированный комплекс с групповым обслуживанием оборудования, могут быть применены различные организацион­ные формы загрузки основного технологического оборудования — от независимой работы каждого станка до превращения роботи­зированного комплекса в поточную линию. Однако для обеспече­ния необходимой гибкости производства необходимо создавать межоперационные заделы, предусматривать пропуск отдельных операций на деталях некоторых типов, изменение порядка обра­ботки и т. п. С помощью ПР обеспечивается транспортирование.

Роботизированные промышленные комплексы организуются либо с индивидуальным обслуживанием ПР, либо с груп­повым.

Индивидуальное выполнение основных операций (сварка, окра­ска, сборка и т. д.) осуществляется производственным или уни­версальным роботом, система программного управления которого дополнительно контролирует различного рода вспомогательные и транспортные устройства, входящие в состав роботизированного комплекса.

Групповое использование ПР для выполнения основных тех­нологических операций включает применение ПР разных типов (подъемно-транспортных, производственных и универсальных), связанных в едином комплексе, обеспечивающем законченный технологический процесс.

Рассмотрим возможности создания роботизированных комплексов в литей­ных и термических цехах.

Литейные цехи. Современные ПР и автоматические манипуляторы успешно используются вместо человека в основных процессах производства отливок — от подготовки исходных материалов до операций очистки, грунтовки, окраски и т. п., а также для контроля и испытания, разгрузочно-погрузочных, транспорт­ных и складских работ.

Практически почти все участки литейного цеха могут быть роботизированы: разгрузка и складирование поступающих для изготовления отливок основных и вспомогательных материалов и оборудования — формовочных песков, связую­щих добавок, огнеупоров, составляющих металлической шихты, красок и т. п.; литье в разовые песчаные (опочные и безопочные) формы; производство стержней различного состава прогрессивными мегодами формообразования — пескострель- ным, прессованием и др.; упрочнение форм и стержней, например, горелками ин­фракрасного излучения, подогретым сжатым воздухом и др.; литье в тонкостен­ные формы из песчаио-смоляиых и других смесей; литье в магнитные формы по иеизвлекаемым моделям из полистирола и других подобных материалов или в вакуумированные формы, сборка разовых песчаных форм; точное литье по вы плавляемым моделям; литье в постоянные формы (кокнль); литье под давлением и центробежное литье; загрузка шихты в плавильный агрегат и плавка; заливка форм и дозирование жидкого металла; извлечение отливок из форм; очистка, обрубка, зачистка, резание, грунтовка и окраска отливок; межоперационное транспортирование форм, стержней, отливок, обслуживание технологического, транспортного и другого оборудования.

В качестве примера рассмотрим роботизированный технологический ком плекс, организованный на участке кокильного литья Литье в кокиль включает операции заливки металла, съема отливок, перенос их для очистки и обрубки. Для съема и переноса отливок применяют ПР, работающий в цилиндрической или сферической системе координат. Робот извлекает отливку из формы и, удер живая ее за литник, переносит на установку контроля целостности. После полу­чения сигнала о том, что отливка вышла из формы полностью, робот переносит ее для обрезки литника

Термические цехи. Учитывая, что значительная часть операций, поддаю щихся роботизации при термической обработке, происходит при температуре, превышающей 1000 °С (например, при нагреве под закалку изделий из высоко­легированных сталей), руки и захватные устройства ПР должны изготовляться из жаропрочной стали, способной выдержать такую температуру без наруше иия необходимых параметров

К основным видам работ в термических цехах, которые способны выпол нить ПР, следует отнести следующие: подготовку (при необходимости) изделий к термообработке; подачу и укладку изделий в термическую печь, извлечение их из печи нагрева и подачу на охлаждение; правку и очистку изделий; контроль твердости и других свойств; различные межоперационные и внутрицеховые транспортные, складские и упаковочные работы; работу в комплексе с другим технологическим и транспортным оборудованием и управление им и т. п.

Например, при поверхностной закалке токами высокой частоты робот из­влекает деталь из магазина, устанавливает в нндукгор и подает сигнал о начале иагрева По окончании иагрева робот извлекает деталь из индуктора и подает ее в закалочное устройство Длительность выполнения всех операций около 1 мин На рис. 166 показана линия закалки деталей с манипулятором ПМ ЗОТ, предназначенного длн переноски с одной позиции на другую корзины с деталями при изотермической закалке в печах-ваннах. Все ванны и дополнительное обо­рудование расположено в линию.

Манипулятор 1 перемещается по монорельсовой балке 2 и управляется с пульта 3. На линии используют еще два манипулятора 4 с ручным управлением для загрузки и разгрузки корзин.

Основные и вспомогательные операции выполняются манипуляторами в оп ределеиной последовательности: установка манипулятором 4 корзин с деталями на накопитель 5, съем корзин с накопителя 5 и установка ее. на стол загрузки 6 манипулятором /; транспортирование корзин со стола 6 в каждой ванне; опуска

\ _у'

Пирометрические

шкафы

Рис. 166. Схема роботизированного участка термической обработки инструмента

ние корзин в ванну; встряхивание корзин для удаления остатков расплавов солей; транспортирование корзин к закалочным ваннам 11 с синтетической средой, промывочным ваннам 12 к 13 к сушильным устройствам 14 и 15; транспортирова­ние корзин к разгрузочному столу 16 и передача ее на накопитель 17; съем кор­зин с деталями с накопителя 17 с помощью ручного манипулятора 4.

В линии используются накопители карусельного типа, на каждый из кото­рых устанавливается ие более шести корзин.

Для обеспечения необходимой производительности ванна подогрева 7 изго­товлена двухцозиционной. На первой позиции осуществляется подогрев над расплавом до температуры 400 °С, а затем — нагрев в расплаве до температуры 800 °С. Печь 8 окончательного нагрева — однопозиционная. Соляная ванна 9 имеет четыре позиции. Одна предназначена для изотермической закалки, три остальные — для отпуска. Установка 10 для охлаждения после закалки на воз­духе и после отпуска также имеет четыре позиции.

При необходимости пассивации деталей используется установка 14.

Линия работает по заданной циклограмме. Манипулятор 1 совершает слож­ные возвратно-поступательные движения вдоль линии ванны.

На линии могут обрабатывать болты, винты, пружины, режущий инструмент и другие мелкие детали.

Важнейшей проблемой роботизации является соответствующая технологическая подготовка производства. Для получения задан­ного эффекта от применения роботов нет смысла использовать их совместно с устаревшим и малопроизводительным оборудованием. Кроме того, при имитации роботом производственных движений человека отсутствует необходимость размещать обрабатываемые детали на уровне рук или глаз, обеспечивать удобство подхода к оборудованию, создавать определенную освещенность и многое другое. ПР могут действовать с любой позиции, на любом уровне пространства цеха и в любых климатических условиях. Напри­мер, при заливке металла робот может выдержать более высокую температуру, чем человек. Следовательно, применяя ПР, можно значительно рационализировать и ускорить технологический про­цесс. А сочетание роботов с более производительным оборудова­нием, особенно с числовым программным управлением, позволяет одновременно с увеличением выпуска продукции высвободить производственные площади для расширения производства.

ПР не утомляется и не подвержен эмоциям. Он может рит­мично работать в три смены без отдыха, выходных дней и отпусков.

3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РОБОТОВ

Безопасность персонала, работающего с комплексами, в состав которых входят промышленные роботы, обеспечивают с помощью различных мероприятий, целью которых является предупреждение аварийных и опасных для здоровья человека ситуаций. Роботы, выполняющие манипуляционные действия и транспортные перемещения в пределах комплекса, являются устройствами повышенной опасности и могут стать основным источником травматизма обслуживающего персонала.

Безопасность при эксплуатации роботизированных комплексов достигается за счет их рациональной планировки, безопасной и

безаварийной работы оборудования, а также с помощью специаль­ных устройств, обеспечивающих безопасность обслуживающего персонала. Главная цель этих мероприятий и устройств состоит прежде всего в исключении возможности одновременного нахо­ждения человека и механизмов робота в одном месте рабочего пространства.

Планировка комплексов оборудование—робот, роботизирован­ных участков и линий должна обеспечивать удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к роботу, к основному и вспо­могательному технологическому оборудованию, к органам управ­ления, а также аварийное отключение всех видов оборудования и механизмов. Желательно, чтобы органы управления и аварий­ных блокировок были размещены на общем пульте управления (участком, линией) и продублированы вдоль фронта оборудования по трассе возможных перемещений обслуживающего персо­нала.

С точки зрения обеспечения безопасности обслуживающего персонала следует рассмотреть два типа планировок роботизиро­ванных комплексов, характеризующихся расположением зон ро­ботов и операторов.

К первому типу относятся комплексы, исключающие возмож­ность появления оператора в пределах рабочей зоны робота при его автоматической работе. Обычно эти комплексы имеют круго­вое ограждение робота, при раскрытии створок которого посы­лается управляющий сигнал на его остановку.

Комплексы совмещения рабочих зон оператора и робота отно­сятся ко второму типу. В таких комплексах требуется принимать специальные меры безопасности обслуживающего персонала. Это комплексы с автономными роботами, осуществляющими единичное или групповое обслуживание оборудования. Если такие ком­плексы - оснащены Г1Р, работающими по жесткой программе, то появление человека в рабочей зоне робота должно вызывать авто­матическую блокировку их работы.