Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

применяются для обслуживания станков при обработке отверстий в валах роторов.

При обработке на внутришлифовальном станке на заводе фирмы «Heald Machine Division of Cincinnati Milaction Sue»

применили робот модели Simpltran для автоматизации смены деталей. В этом случае робот располагался в передней части станка на месте оператора и выполнял все его функции. Цикл обработки строится таким образом, что большую часть движений робот осуществляет в процессе обработки детали. Для этого сразу после установки детали в патрон шпинделя робот двигался к месту складирования деталей, одним из захватов автоматической руки он выбирал новую заготовку п переносил ее к зоне обработки. По окончании обработки готовая деталь выгружалась из патрона свободным вторым захватом руки, в то время как новая заготовка загружалась в патрон. При этом общее время остановки станка для смены детали составляло всего 7 с. Для вышеуказанного цикла требовалось 10 опорных точек при программировании с применением позиционной системы.

Применение роботов при сварке, термической обработке

Широкое применение роботы нашли в сварочных работах. По имеющимся сведениям, в настоящее время роботы применяются для точечной, дуговой и электронно-лучевой сварки в вакууме.

Применение роботов при точечной сварке. Корпорация «Gene­ ral Motors», например, использует роботы в большинстве опера­ ций сварки при изготовлении автомобиля Vega. Собранные (но несваренные) кузовы автомобиля направляются на участок авто­ матической сварки. В линию сварки встроено 26 роботов Unimate с программным управлением, способных двигаться в пяти направлениях. Эти роботы оснащены пистолетом для точечной сварки, с помощью которого смогут автоматически выполнять сложные работы при сварке труднодоступных частей кузова. Каждый робот производит около 20 точечных швов с точностью позиционирования в 1,5 мм. Магнитные запоминающие устройства фиксируют действия каждого робота. Если в каком-либо месте он не сработал и пропустил точечную сварку, то на щите управле­ ния зажигается сигнальная лампа и раздается звуковой сигнал. В этом случае кузов следует далее по линии к специальной пози­ ции, где оператор выполняет вручную пропущенную операцию.

В настоящее время около 95% (из 3900. сварочных операций на кузове) выполняются роботами. Одиннадцать сварщиков управ­ ляют роботами Unimate, а два робота (по одному с каждой сто­ роны конвейера) работают автоматически. Производительность каждого робота — до 60 сварных точек в минуту (хотя от них требуется выполнение только 20 точек в мин). Всего вместе со сваркой боковых рам па заводе занято 26 роботов Unimate и два — держатся в резерве на случай выхода из строя действующих.

416

Сварочные роботы не могут работать при непрерывном движе­ нии конвейера. Поэтому на заводе применены восьмипозицион­ ный пульсирующий конвейер и система, фиксирующая несущий кузов тележки в определенных положениях на каждой позиции.

Расчеты показывают, что роботы могут заменить труд 52 че­ ловек с заработной платой каждого до 10 000 долл, в год.

Автомобильная фирма «Fischer Body» использует 62 робота Unimate для работы на сварочных постах на линиях сборки автомобильных кузовов. Кроме того, на других заводах фирмы намечено применить 14 таких устройств для автоматизации по­ грузочно-разгрузочных операций.

При производстве кузовов автомобилей фирмы «Chevrolet» роботы используются на постах точечной сварки криволинейного шва крыши. Каждый робот управляет портативным сварочным аппаратом —• клещами массой до 20 кг в пределах зоны обслу­ живания, имеющей глубину 1060 мм, высоту 2450 мм и длину 6700 мм. При этом, в зависимости от модели кузова, одними кле­ щами выполняется 16— 19 сварных точек.

Кузовы Camaro и Firebird отличаются друг от друга по вы­ соте, поэтому установка сварочных клещей применительно к пара­ метрам кузова осуществляется при срабатывании соответству­ ющего путевого выключателя от воздействия на него движуще­ гося на конвейере кузова. Далее положение электродов изме­ няется в соответствии с формой кузова по командам запомина­ ющего устройства системы.

Роботы Unimate применяются также для автоматического выполнения сварочных швов на криволинейных, плоских инаклон­ ных поверхностях криволинейных частей, соединяющих стык, днище и другие места кузовов. С помощью таких устройств вы­ полняется 272 сварки на кузове Camaro и 284 — на Firebird. Еще 94 сварки на каждом из кузовов производятся без примене­ ния роботов.

Большая часть указанных автоматических сварочных опера­ ций выполняется с помощью группы из 14-ти оснащенных робо­ тами сварочных постов, установленных двумя параллельными линиями по семь постов в каждой. При подходе кузовов к этому участку они подвесными захватами снимаются с опускающейся в канаву ведущей цепи конвейера и устанавливаются на тележку грузоподъемностью 18 т. После комплектования партии из семи кузовов тележка проталкивается по сигналу кулачкового командоаппарата в зону между указанными линиями сварки (движение тележки происходит со скоростью 5,5 м/с); тележка останавли­ вается для выполнения сварки по запрограммированному циклу, затем кузовы снова передаются на основной конвейер.

Описанная установка дает возможность осуществлять сварку кузовов в стационарном положении без остановки основного кон­ вейера. Полная сварка каждого кузова производится на этом участке в течение 40—42 с, производительность линии сварки

превышает потребность сборочного конвейера, действующего в ритме 60 кузовов в час. Точность выполняемого роботами пози­ ционирования сварочных клещей находится в пределах 1,3 мм. Для сварки используются клещи массой до 13,5 кг. В тех местах сварки, которые требуют применения сварочных клещей массой по 36—-И кг, роботы не применяются.

Снижение массы сварочных клещей для обеспечения их обслу­ живания роботами достигается тем, что сварочные трансформа­

жаются дополнительными блоками памяти, позволяющими уве­ личить число закладываемых в них программ до шести, макси­ мум — восьми. Для уменьшения размеров электронной аппара­ туры, где возможно, применяются интегральные схемы. Про­ граммы записываются па лентах, первоначальное программирова­ ние осуществляется при ручном управлении роботами в процессе его отладки. Процесс программирования робота для выполнения новой работы, что обычно связано с изменением модели произво­ димого изделия, осуществляется в течение 30 мин. Обычная же переналадка автоматизированных постов и рабочих мест в подоб­ ных случаях требует от 24 до 1000 ч, что существенно повышает гибкость автоматизированного таким способом производства.

Нз-за того, что освоение робота связано с преодолением ряда трудностей, эффект от его применения становится ощутимым примерно через год после установки. В первой половине 1971 г. на заводах «General Motors» применялось более 160 роботов

Unimate, а на заводе «Ford» — 65.

На английском автомобильном заводе в операциях дуговой сварки применяется робот Versatranс контурной системой управ­ ления. Применение этого робота обеспечивает значительную экономию и повышение качества сварки. Информация, с помощью которой осуществляется управление движением руки, фиксируется на магнитной ленте. Имеются две кассеты для лент: информация, зафиксированная на одной ленте, дублируется на другой. Когда робот работает по командам от одной ленты, другая перематы­ вается, что отбеспечпвает беспрерывность сварки. Рука переме­ щается в горизонтальном и вертикальном направлениях на рас­ стояние 76 см. Скорость сварки составляет 38—45 см/мин. Стан­ дартное сварочное устройство закрепляется на руке с помощью специального держателя, а проволока подается с катушки, рас­ положенной в верхней части колонны робота. Система контурного программного управления перемещает руку по трем осям. Однако сварка этого шва требует управления по четвертой оси для того, чтобы сварочное устройство поворачивалось в кисти под углом 360° , при этом сопло все время направлено по отношению к шву под одним и тем же углом. Для этого на руке имеется иидексиру-

418

ющее устройство, состоящее из храпового колеса, жестко соеди­ ненного с кпстыо, и цилиндра. Данный цилиндр приводит в дей­ ствие храповое колесо, а сам цилиндр приводится в действие по командам от магнитной лепты. Сварочное устройство-перемещается по траекториям сварки постепенно.

Робот фирмы «The Autobot Со» может использоваться для электронно-лучевой сварки в вакууме. Программа для этого робота составляется с помощью матричного пульта Selectoboard, смонтированного в пульте управления. Механическая рука ро­ бота длиной 1524—3048 мм вместе с определенным количеством соответственно ориентированных деталей вводится в вакуумную камеру. Блок управления остается вне камеры. Ввод руки гер­ метизируется, после чего камера вакуумируется. Оператор может производить сварку, используя ручное управление, пли же ом может включить робот в автоматический режим по заранее под­ готовленной программе. Благодаря применению робота Autobot становится возможным, однажды откачав воздух из камеры (откачка воздуха — самая продолжительная операция), проводить сварку многократно (в зависимости от количества свариваемых деталей, которые можно поместить в вакуумной камере).

В области термической обработки роботы также находят все более широкое распространение. На тракторном заводе фирмы

«Caterpillar Tractor Со» (США) робот Unimate применяется на операции термической обработки пальцев тракторных гусениц различных размеров. В установке этой фирмы робот обслуживает питатель, электропечь с вращающимся подом диаметром 2,95 м и специальную закалочную машину. Сначала робот вынимает необработанный палец из гнезда загрузочной части наклонного

начинает действовать пневматическое выключающее устройство. Так как поддон питателя находится на более низком уровне, чем загрузочное окно, то робот поднимает руку и устанавливает ее так, что палец принимает горизонтальное положение. Одновре­ менно рука двигается вправо до тех пор, пока она не окажется перед загрузочным окном. В это время робот ждет получения сигнала с блокированного выключателя, находящегося на печи, который указывает, что под печи повернут и готов для принятия пальца и что окно печи открыто. После этого рука робота вдви­ гается в печь и кладет палец на керамическую плитку печи. Под печи поворачивается на определенное число градусов, фик­ сируя положение каждого пальца. Робот, обладая точностью позиционирования 1,25 мм, может вставить палец точно в ка­ навку. Затем робот раскрывает захват и отодвигает ее от пальца. В керамической плитке пода прорезаны канавки, так что деталь находится всегда в определенном месте. Это необходимо потому, что робот должен затем продвинуться вправо, чтобы захватить обработанный палец. При отсутствии канавок робот не мог бы

определить нахождения обработанного пальца. После захвата раскаленного пальца рука удаляется из печи и робот подает сигналы для закрытия загрузочного окна. Общее время, затрачи­ ваемое роботом на всю операцию, составляет 10 с. Держа раска­ ленный палец в руке, он быстро поворачивает свою кисть еще на 90° и перемещает обработанный палец в сторону охладителя.

Помимо увеличения производительности па 10%, робот зна­ чительно облегчает тяжелый труд рабочих. Unimate работает с минимальными затратами на обслуживание, и фирма в настоя­ щее время рассматривает вопрос о расширении его применения.

Использование роботов для окрасочных работ

Нанесение гальванических и детонационных покрытий. Приме­ нение роботов для нанесения покрытий позволяет освободить чело­ века от работы во вредной атмосфере. На заводе контейнеров в США робот Unimate опускает в ванну с расплавленным цинком коробку контейнера для нанесения на нее покрытия. Применение этого робота позволило высвободить 2-х рабочих в смену.

На другом заводе робот Versatran загружает и разгружает устройство для детонационного покрытия различных деталей реак­ тивных машин. Робот снимает деталь, подлежащую покрытию, с вращающегося зажима, разворачивает ее в горизонтальной пло­ скости и перемещает к одному из двух патронов на устройство, осу­ ществляющее покрытие. Затем патроны по сигналу поворачи­ ваются на 180° так, чтобы непокрытая деталь оказалась в положе­ нии для покрытия, а покрытая — была готова к снятию. После этого робот снимает покрытую деталь, разворачивает ее в верти­ кальной плоскости и возвращает на пустую позицию на вращаю­ щемся зажимном устройстве. В роботе используется обычный двух­ пальцевый захват с маховым движением в 180° и способностью вра­ щаться тоже на 180°. Сам робот снабжен специальным чехлом для защиты от попадания твердых частиц. Раньше оператор, прежде чем включить установку для покрытия, должен был по правилам техники безопасности покинуть оборудованную двойными стенами комнату, где она стояла, и наглухо закрыть за собой дверь. При­ менение робота позволяет высвободить человека от работы во вред­ ной атмосфере и в 4 раза увеличить производительность труда (60 деталей в смену вместо 15-ти).

Применение роботов для нанесения лакокрасочных покрытий. На ряде предприятий промышленные роботы применяются при нанесении лакокрасочных покрытий. В некоторых случаях для этой операции приспосабливают универсальные роботы, а в ряде случаев, особенно в массовом производстве, применяют специали­ зированные работы, сконструированные для окрасочных работ. Так, например, для окрашивания на конвейере автомобильного

420