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

двигателя на одном из заводов в США применяется робот Versatran. Окраска разбрызгиванием производится следующим образом. Сигнал, посылаемый ограничительным выключателем, располо­ женным на поверхности конвейера, сообщает роботу, что мотор занял нужную позицию и можно включать разбрызгиватель. Робот контролирует путь и положение пульверизатора, а также оп­ тимальность угла струп распылителя по отношению к окрашивае­ мой поверхности. Он поворачивает струю в ту или иную сторону и, кроме того, по требованию программы осуществляет продувку системы. Кисть робота для выполнения вращательных движений снабжена шаговым мотором, смонтированным на махающем фланце кисти. Пульверизатор, в свою очередь, смонтирован вне шагового мотора. Кисть руки робота управляется сигналами с магнитной ленты, чтобы обеспечить требуемое положение пульверизатора в различных точках рабочего цикла.

Основными преимуществами применения робота для окраски автомобильного мотора являются: замена человека на вред­ ной операции; экономия материала; улучшение качества окраски.

Специальные окрасочные работы. Фирмой «Graco» был разрабо­ тан робот, предназначенный для окраски кузовов автомобилей, выпускаемых крупными сериями. Он может быть запрограммиро­ ван для окраски в 20 оттенков цветовой гаммы шести различных моделей машин, которые стоят не в одну линию. Среди прочих пре­ имуществ особенно следует отметить сокращение струйного раз­ брызгивания краски. Робот легко переналаживается на любую модель окрашиваемого кузова и включает в себя два симметрично расположенных элемента: первый — основной блок, а второй — вспомогательный блок. Программоносителем является перфо­ лента, считывание с которой производится фотоэлементом. Про­ грамма работа фирмы «Graco» может быть подготовлена в течение одного часа. Узел для приведения в движение пистолета, нанося­ щего краску, представляет собой комбинацию рычагов, работаю­ щих как параллелограмм чертежного прибора. Движение пере­ дается от кулачкового механизма, соединенного с двигателем через редуктор; форма кулачка задает постоянную линейную скорость рычагу. Пистолет монтируется на конце рычага на высоте 915 мм, с возможностью поворота по дуге с центральным углом 60°.

Сборочные роботы

В машиностроении и приборостроении в последнее время по­ явилась тенденция к возрастанию доли сборочных работ в общей трудоемкости изготовления изделия. Затраты на сборку часто составляют до 40% от общей стоимости изделий машиностроения. В то же время уровень механизации сборочных работ не превы­ шает 10—15% в серийном производстве и 40% — в крупносерий­ ном производстве. Кроме того, анализ технологического процесса сборки показывает, что рабочий-сборщик (по сравнению с автома­

421

тическим устройством) проигрывает в скорости выполнения непо­ средственно операций закрепления, но выигрывает при взаимном ориентировании и соединении собираемых деталей. Поэтому про­ блема создания и внедрения сборочных переналаживаемых про- граммооператоров-роботов весьма актуальна.

В ряде случаев процесс сборки небольших узлов, состоящих из детален относительно простой конфигурации, можно автомати­ зировать без необходимости в специальных дополнительных системах «зрения», «осязания» и «мозга».

Механические модули (стандартные головки). Они разрабо­ таны с учетом возможности сборки деталей с максимальным раз­ мером 50 мм и максимальной массой 120 г. Для того чтобы конкури­ ровать с человеком-оператором, обслуживающим машину для сборки, необходимо, чтобы цикличная скорость составляла от 1500 до 2000 циклов в час (что соответствует средней производитель­ ности 1000—1500 деталей в час).

Все устройства сконструированы так, чтобы уложиться по ширине в размер 150 мм, включая подающую тележку для деталей: для возможности совместной работы нескольких головок в одной машине и удобства встройки лотков и транспортных дорожек для подачи деталей. Конструкция всех устройств проста и там, где возможно, применяются взаимозаменяемые детали и подузлы. Одно из типичных устройств имеет три механических узла, обеспе­ чивающих вертикальное и горизонтальное движения и захватыва­ ющее действие. Величина вертикального н горизонтального пере­ мещений составляет 50 и 100 мм, соответственно.

Горизонтальное движение, пли перемещение, осуществляется механизмом двойного действия, а вертикальное движение и захва­ тывающее действие — устройством одинарного действия с оттяж­ ной пружиной. Такая конструкция увеличивает надежность си­ стемы. Плавная же работа системы обеспечивается с помощью пневматики (пневмотолкателей). В качестве привода применяются пневмоцилиндры с воздушной амортизирующей подушкой. Для обеспечения точного повторения — позиционирования деталей — используются механические упоры. Микропереключатели служат для сигнализации об окончании каждого действия и обеспечения системы управления необходимой информацией. Клапаны, приво­ дящие в действие механические устройства (рычаги), работают в трех плоскостях, открываются и закрываются они с помощью оттягивающей пружины. Каждый клапан работает самостоя­ тельно. Все пять клапанов установлены на одной распределитель­ ной плите, которая используется также для всех силовых и снг- нально-управляющих соединений. Это обеспечивает полную авто­ номность управления головкой. Для каждого устройства нужны две соединительные трассы: одна — для подачи сжатого воздуха, а другая — для передачи сигналов управления. Для увеличения надежности работы механизмов необходима очистка загрязненного воздуха.

422

Сборочный робот Minitran. Для автоматизации сборки боль­ шой номенклатуры узлов целесообразно создавать универсальные устройства и управляющие блоки с программным управлением, из которых можно компоновать сборочные машины. Система Minitran состоит из целого ряда самостоятельно действующих обрабатываю­ щих, передаточных, закрепляющих и устанавливающих устройств.

Ко

Г \

Л*. Ъц.

Рис. 204, Диаграмма поворота руки, показывающая последо­ вательность операций устройства для захвата и установки де­ тали на рабочее место.

Этапы работы: I — опускание захвата; II — взятие детали; I II — подъем; IV — перемещение вперед; V — опускание детали; VI — раз­ жим захвата, VII — подъем; VIII — возврат в исходное положение; О— 7 — узловые позиции

которые можно заставить работать последовательно или синхронно друг с другом с помощью электронной или струйной системы управ­ ления.

Сконструированы и серийно изготовляются следующие стан­ дартные агрегаты: а) головка для подъема и установки детали в со­ бираемый узел; б) рука (поворотный качающийся рычаг с захватом) для подъема и установки детали с ее вертикальным перемещением до 50 мм и поворотом на угол до 90° в горизонтальной плоскости; в) рука для поворота детали в вертикальной плоскости до 45° и ра­ диального перемещения до 50 мм; г) рука для поворота детали на 180°. Кроме того, создан агрегат, перемещаемый линейно до 50 мм, который может быть налажен для приложения осевого

усилия до 30 кг. Этот агрегат может снабжаться набором устройств и служить в качестве установочного приспособления или приспо­ собления для электросварки сопротивлением.

Для обеспечения максимальной гибкости в стандартных агрега­ тах применены пневмопривод и система автономного управления каждым агрегатом. Каждый из перечисленных стандартных агрега­ тов может быть оборудован парой захватов и устройством для изме­ нения ориентации детали в процессе перемещения. В ряде случаев вместо захватов могут быть применены подъемные присосы. Для этого в состав сборочной машины должно быть включено чувстви­ тельное вакуумное устройство с микропереключателем, показы­ вающим включение или выключение системы вакуума.

При разработке системы управления роботом Minitran была предусмотрена возможность создания целого ряда последова­ тельных модулей для охвата всех возможных сочетаний движений механизмов. На рис. 204 представлена диаграмма одного из четы­ рех возможных вариантов стандартных последовательностей ра­ боты блока.

Штриховыми линиями показана последовательность работы этого блока. Сначала из каждой узловой точки (на рисунке обозна­ чены арабскими цифрами), после выполнения операции подается соответствующий сигнал К, в систему управления. Затем в каж­

дую узловую точку из системы управления поступает сигнал /?. для продолжения цикла работы. Например, сигнал СТАРТ (пуск) свя­ зан с началом работы в узловой точке 0. В системе всего 16 сигна­ лов управления: восемь — для выполнения цикла работ в опре­ деленной последовательности и восемь — для сигнализации об окончании каждой операции цикла.

Используя эти возможности управления, можно в определенной последовательности соединить два или более стандартных блока для выполнения сложного цикла работ.

Порядок последовательности операций для каждого вида работ различен. Например, на рис. 205 даны два типа последовательности операций, связанных с установкой деталей на определенное место и их сваркой. Первый блок выполняет работу по установке детали в определенной последовательности. Второй блок, аналогичный первому, расположен на сварочном аппарате, который обеспечи­ вает сварку в два прохода электродом, установленным под раз­ ными углами к свариваемому узлу. Управление и взаимосвязь между двумя блоками осуществляются с помощью соответствующих сигналов системы управления, о которых упоминалось выше. Та­ ким образом, впервые представилась возможность собирать необ­ ходимые управляемые системы из незначительного количества стандартных блоков.

Наиболее дешевыми блоками управления — модулями явля­ ются электронные модули с использованием микросхем.

В роботе Minitran применяются следующие дополнительные модули:

424

а) выходной модуль для приведения в действие электромагни­ тов, включающий в себя также пульт ручного управления; б) пере­ ходное устройство, позволяющее использовать один модуль для управления несколькими механизмами; в) модуль индикатора пре­ дельных положений на различных операциях; г) модуль фотосле­ жения для индикации или контроля деталей; д) модуль пневмо­ блока; е) модуль счетчика деталей.

Рис. 205. Диаграмма поворота руки для последовательности операцийгсдвоенной сборочной машины:

Для элементарной системы управления, приводящей в дейст­ вие один механизм, достаточно использовать блок управления последовательностью движений, выходной блок и блок питания.

Логические узлы системы не требуют применения элементов памяти. Это имеет значение, когда применяются микросхемы, потому что вся система в целом будет невосприимчива к электри­ ческим помехам. Если в логических элементах возникают электри­ ческие помехи, система управления возвращается в исходное со­ стояние и сигналы управления не передаются на механические устройства. Ожидаемый срок службы аппаратуры — 10 млн. цик­ лов. Опыт работы с системой Minitran показывает, что средняя стоимость установки составляет 43 000 долл, на один собирае­ мый узел. Оказалось, что система экономически выгодна в тех случаях, когда изменение выпускаемых изделий происходит не более четырех раз в год и количество выпускаемых деталей дохо­ дит до 250 000 шт.

425