Průmyslový robot. Roboty ve výrobě. Automatické roboty

Dnes jsou tato zařízení zejména poptávka v národním hospodářství. Průmyslový robot, málo jako jeho prototyp v knize K.Chapek "Vzestup robotů" - nepodává revoluční myšlenky. Naopak, svědomitě plní a s velkou přesností i základní výrobních procesů

Použití takových "inteligentních" strojů přispívá k efektivnímu řešení tří hlavních výrobních problémů:

• shy- zvýšení produktivity práce;
• zamyšlení - zlepšení pracovních podmínek pro lidi;
• zamyšlená optimalizace využití lidských zdrojů.

Průmysloví roboti - duchovní dědictví výroby ve velkém měřítku

Roboty ve výrobě se výrazně rozšířily v pozdním XX století kvůli výraznému růstu průmyslová výroba. Velká řada výrobků si vyžádala intenzitu a kvalitu takové práce, jejíž plnění překračuje objektivní lidské schopnosti. Namísto zaměstnávání mnoha tisíců kvalifikovaných pracovníků působí řada vysoce výkonných automatických linek v moderních technologických zařízeních, které pracují v režimu kontinuálního nebo nepřetržitého cyklu.

Vedoucími osobami ve vývoji takových technologií, které prohlašují rozšířené využití průmyslových robotů, jsou Japonsko, Spojené státy, Německo, Švédsko a Švýcarsko. Moderní průmyslové roboty vyráběné ve výše uvedených zemích jsou rozděleny do dvou velkých skupin. Jejich typy jsou určeny jejich součástí dvou zásadně odlišných způsobů řízení:

• manipulátory s plachým automaty;
• plaché zařízení dálkově řízená lidmi.

Na co se používají?

Na začátku 20. století se začalo hovořit o potřebě jejich stvoření. V té době však pro realizaci plánu ještě neexistovala základní základna. Dnes, podle diktátu doby, se roboti používají ve většině technologicky nejmodernějších odvětví.

Bohužel, re-vybavení takových odvětví průmyslu s takovými "inteligentními" stroji brání nedostatek investic. Přestože přínosy z jejich použití jasně překračují počáteční hotovostní náklady, protože umožňují mluvit nejenom o automatizaci, ale o hlubokých změnách v produkci a práci.

Použití průmyslových robotů bude účinně provádět back-lámání muže na složitosti a přesnosti: nakládání / vykládání, stohování, třídění, orientace detaley- pohybující obrobků z jednoho robota do druhého, a hotových výrobků - v skladu-bodové svařování a svařování shvov- montáž mechanického a elektronického detaily - položení kabelů - řezání polotovarů podél komplexního obrysu.

Manipulátor jako součást průmyslových robotů

Funkčně existuje takový "inteligentní" stroj od reprogramovatelného automatického řídícího systému a pracovního těla (pohyblivý systém a mechanický manipulátor). Je-li ACS obvykle dostatečně kompaktní, vizuálně skrytá a nehrozí okamžitě oko, pak je pracovní tělo tak charakteristické, že průmyslový robot je často označován jako robotový manipulátor.

Podle definice je manipulátor zařízení, které se pohybuje v prostoru pracovních ploch a objektů práce. Tato zařízení se skládají z dvou typů spojení. První poskytuje progresivní pohyb. Druhý - úhlový posun. Takové standardní vazby pro jejich pohyb používají buď pneumatický nebo hydraulický (výkonnější) pohon.

Manipulátor, vytvořený analogicky s lidskou rukou, je vybaven technologickým uchopovacím zařízením pro práci s díly. V různých zařízeních tohoto typu byla rukojeť nejčastěji prováděna mechanickými prsty. Při práci s plochými plochami byly předměty zachyceny pomocí mechanických přísav.

Pokud manipulátor musel pracovat současně s mnoha podobnými předlitky, pak se chapadlo provádí díky speciální konstrukci.

Namísto uchopovacího zařízení je manipulátor často vybaven mobilním svařovacím zařízením, speciálním technologickým rozprašovačem nebo jednoduše šroubovákem.

Jak se robot pohybuje

Robotické roboty jsou obvykle přizpůsobeny dvěma typům posunutí v prostoru (i když některé z nich mohou být nazývány stacionárními). Závisí to na podmínkách konkrétní produkce. Je-li nutné zajistit pohyb na hladkém povrchu, pak je realizován pomocí směrové jednokolejky. Pokud chcete pracovat na různých úrovních, používejte "chůze" s pneumatickými přísavkami. Přesunutý robot je perfektně orientován jak v prostorových tak úhlových souřadnicích. Moderní polohovací zařízení podobných zařízení jsou sjednocená, sestávají z technologických bloků a umožňují vysoce přesný pohyb obrobků o hmotnosti od 250 do 4000 kg.

Výstavba

Použití dotčených automatizovaných strojů v multidisciplinárních zařízeních vedlo k určité sjednocení jejich hlavních jednotek. Moderní průmyslové robotické manipulátory mají ve svém designu:

• plachý rám, používaný k upevnění uchopovacího zařízení (drapák), - druh "ruky", který ve skutečnosti provádí zpracování;
• plachý uchopení s vodítkem (ten určuje pozici "paže" ve vesmíru);
• zařízení s plachým vybavením, které pohánějí, transformují a přenášejí energii v podobě točivého momentu na ose (díky němu průmyslový robot získá potenciál pohybu);
• plachý systém pro sledování a správu provádění přidělených programů - přijímání nových programů pro analýzu informací přicházejících ze snímačů a následné přenesení do poskytovacích zařízení;
• plachý systém pro umístění pracovní části, měřicí polohy a pohyby podél manipulačních os.

Úsvit tvorby průmyslových robotů

Vraťme se do nedávné minulosti a vzpomínáme na to, jak začala historie tvorby průmyslových automatů. První roboti se objevili v USA v roce 1962 a vyráběli firmy "Uniysion Incorporated" a "Versatran". I když, a sice, že předtím, než dosud uvolněna průmyslový robot „Yunimeyt“ vytvořený americký inženýr J. Devol, patentovaný vlastní SAU, programovatelný pomocí děrných štítků. Jednalo se o zřejmý technický průlom: "inteligentní" stroje si ukládaly souřadnice svých bodů na trase a prováděly práci podle programu.

První průmyslový robot "Unimeite" byl vybaven zařízením se dvěma prsty pro uchopení pneumatického pohonu a "ruční" na hydraulickém pohonu s pěti stupni volnosti. Jeho charakteristiky umožnily přesunout kus 12 kg s přesností 1,25 mm.

Další robot manipulátor "Versatran", vytvořený stejnojmennou společností, naložil a vyložil 1200 cihel za hodinu do pečící pece. Úspěšně nahradil práci lidí ve škodlivém prostředí pro své zdraví s vysokou teplotou. Myšlenka jeho vytvoření se ukázala jako velmi úspěšná a design je tak spolehlivý, že jednotlivé stroje této značky nadále pracují v naší době. A to je navzdory skutečnosti, že jejich zdroj překročil stovky tisíc hodin.

Mějte na paměti, že zařízení průmyslových robotů první generace v hodnotovém vyjádření převzalo 75% mechaniky a 25% elektroniky. Opětovné přizpůsobení takových zařízení vyžadovalo čas a způsobilo prostoje zařízení. Chcete-li je přesměrovat za účelem provedení nové úlohy, byl program správy nahrazen.

Druhá generace robotů

Brzy se ukázalo, že navzdory všem výhodám se zařízení první generace ukázala jako nedokonalá. Druhá generace předpokládala jemnější ovládání průmyslových robotů - adaptivní. První přístroje vyžadovaly uspořádání prostředí, ve kterém pracují. Poslední okolnosti často naznačovaly vysoké dodatečné náklady. To se stalo kritickým pro rozvoj sériové výroby.

Nová fáze pokroku byla charakterizována vývojem mnoha senzorů. S jejich pomocí získal robot kvalitu nazvanou "pocit". Začal přijímat informace o vnějším prostředí a v souladu s tím zvolil nejlepší možnou akci. Například jsem získal dovednosti, abych se podílel na nějaké překážce. Existuje taková akce v důsledku mikroprocesorového zpracování přijatých informací, které se dále zapisují do proměnných řídicích programů a jsou skutečně řízeny roboty.

Typy základních výrobních operací (svařování, malba, montáž, různé typy obrábění) jsou také přizpůsobeny. To znamená, že při provádění každého z nich je zahájena vícerozměrnost pro zlepšení kvality některé z výše uvedených prací.

Správa průmyslových manipulátorů se provádí převážně programově. Hardware řídící funkce je průmyslové mini PC / 104 nebo MicroPC. Všimněte si, že adaptivní řízení je založeno na multivariačním softwaru. Rozhodnutí o volbě typu operace programu je přijato robotem na základě informací o médiu popsaném detektory.

Charakteristickým znakem fungování robota druhé generace je předběžná dostupnost zavedených provozních režimů, z nichž každá je aktivována na určitých ukazatelích získaných z vnějšího prostředí.

Třetí generace robotů

Automatické roboty třetí generace jsou schopny nezávisle vytvářet program svých činností v závislosti na úkolu a okolnostech prostředí. Nemají "postele", tj. Písemné technologické akce v některých variantách vnějšího prostředí. Mají schopnost nezávisle optimálně vytvářet algoritmus pro svoji práci, a také je rychle realizovat v praxi. Náklady na elektroniku takového průmyslového robota jsou desítkykrát vyšší než jeho mechanická část.

Nejnovější robot, který si díky snímačům uvědomil, že zachytil detail, "ví," jak úspěšně to udělal. Navíc samotná úchopová síla (zpětná vazba síly) je regulována v závislosti na křehkosti materiálu součásti. Možná proto je zařízení průmyslových robotů nové generace nazýváno intelektuální.

Jak jste pochopili, "mozkem" takového zařízení je jeho řídící systém. Nejslibnější je regulace prováděná podle metod umělé inteligence.

Inteligence na tyto stroje je dána balíčky aplikační programy, programovatelné logické řadiče, modelovací nástroje. Ve výrobě jsou průmyslové roboty sloučeny do sítě, což zajišťuje správnou úroveň interakce mezi systémem "člověk-stroj". Navíc byly vyvinuty nástroje pro předvídání provozu takových zařízení v budoucnu díky implementovanému softwarovému modelování, které umožňuje zvolit optimální možnosti provozu a konfigurace připojení k síti.

Vedoucí globální společnosti, které vyrábějí roboty

V současné době je používání průmyslových robotů je podporována předními společnostmi, včetně japonštiny (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC DAIHEN, Panasonic), Američan (KC roboty Triton Manufacturing, Kaman Corporation), německý (Kuka).

Jaké jsou názvy těchto společností na světě? Fanuc aktiv - nejrychlejší k dnešnímu dni, delta robot M-1iA (tyto stroje jsou běžně používány v balení), nejsilnější robotů sériových čísel - M-2000iA, světově uznávaný robotické svářeče ArcMate.

Neméně méně poptávkové průmyslové roboty ve výrobě vydané společností Kuka. Tyto stroje s německou přesností provádějí zpracování, svařování, montáž, balení, paletizace, nakládání.

Také působivý je modelový sortiment japonsko-americké firmy Motoman (Yaskawa), která pracuje na americkém trhu: 175 modelů průmyslových robotů a více než 40 integrovaných řešení. Průmyslové roboty, které se v USA vyrábějí, vyrábí většinou tato přední společnost v průmyslu.

Většina ostatních společností, které zastupujeme, zaujímá úlohu tím, že zhotovuje užší škálu specializovaných zařízení. Například Daihen a Panasonic vyrábějí svářecí roboty.

Způsoby organizování automatizované výroby

Když hovoříme o organizaci automatizované výroby, nejdříve byl zaveden rigidní lineární princip. Při dostatečně vysoké rychlosti výrobního cyklu má významnou nevýhodu - prostoje způsobené závadami. Alternativně byla vynalezena rotační technologie. S touto organizací výroby se obrobek i automatizovaná linka (roboty) pohybují v kruhu. Stroje v tomto případě mohou duplikovat funkce a závady jsou prakticky odstraněny. V tomto případě je však rychlost ztracena. Ideální volbou pro organizaci procesu je hybrid obou výše uvedených. Říká se to rotačním dopravníkem.

Průmyslový robot jako součást pružné automatické výroby

Moderní "inteligentní" zařízení jsou rychle konfigurována, vysoce produktivní a nezávisle provádějí práci s pomocí svých zařízení, zpracovatelských materiálů a polotovarů. V závislosti na specifikaci použití mohou fungovat jak v rámci jednoho programu, tak i tím, že mění svou práci, tj. Zvolí si z pevného počtu poskytnutých programů ten správný.

Průmyslový robot je základním prvkem flexibilní automatizované výroby (obecně akceptovaná zkratka - GAP). Ten také zahrnuje:

• plachý systém, který provádí počítačem podporovaný design;
• plachý komplex automatizované kontroly technologických zařízení výroby;
• manipulátory s plachým průmyslovým robotem;
• plachý-automatický pracovní výrobní doprava;
• plaché zařízení, která provádějí nakládání / vykládání a umístění;
• plachý systém kontroly nad výrobními technologickými procesy;
• shy-automatické řízení výroby.

Více o praxi používání robotů

Skutečné průmyslové aplikace jsou moderní roboty. Jejich typy jsou odlišné a zajišťují vysokou produktivitu strategicky důležitých odvětví. Zejména v mnoha ohledech ekonomika moderního Německa vděčí rostoucímu potenciálu jejich použití. V jakých odvětvích pracují tito "pracovníci železa"? Při obrábění kovů pracují prakticky ve všech procesech: odlévání, svařování, kování, zajištění nejvyšší kvality práce.

Odlévání jako průmysl s extrémními podmínkami pro lidskou práci (což znamená vysoké teploty a znečištění) je z velké části robotizováno. Stroje z kuky jsou upevněny i ve slévárnách.

Potravinářský průmysl také získal zařízení od společnosti Kuka pro výrobní účely. "Potravinové roboty" (fotografie uvedené v článku) většinou nahrazují lidi v oblastech se zvláštními podmínkami. Distribuované ve výrobě strojů, které poskytují teplý pokojový mikroklima s teplotou nepřesahující 30 stupňů Celsia. Roboty vyrobené z nerezové oceli mistrovsky zpracovávají maso, podílejí se na výrobě mléčných výrobků a samozřejmě zásobují a balí produkty co nejlépe.

Je obtížné nadhodnotit přínos takových zařízení pro automobilový průmysl. Podle odborníků jsou nejmocnější a nejproduktivnější stroje, které jsou dnes přesně "roboty Kukov". Fotografie takových zařízení, která provádějí celou řadu automatických montážních operací, jsou impozantní. Je načase mluvit o automatizované produkci.

Zpracování plastů, výroba plastů, výroba nejsložitějších částí z nejrůznějších materiálů, poskytují roboty ve výrobě v znečištěném prostředí, což je skutečně škodlivé lidskému zdraví.

Dřevoobrábění je další důležitou oblastí použití agregátů "Kukovského". Navíc popsaná zařízení poskytují jak provedení jednotlivých objednávek, tak i výrobu rozsáhlé výroby ve všech fázích - od primárního zpracování až po frézování, vrtání a broušení.

Ceník

V současné době jsou roboty vyráběny na trhu Ruska a zemí SNS, které vyrábějí firmy Kuka a Fanuc. Jejich ceny se pohybují od 25 000 do 800 000 rub. Tato impozantní rozšíření vysvětlit existencí různých modelů: Standardní lehkých užitkových (5-15 kg), zvláštní (speciální řešení problémů), specializující se (pracující v neobvyklém prostředí), těžká nákladní vozidla (až 4000 m).

Závěry

Je třeba si uvědomit, že potenciál využití průmyslových robotů není stále plně využíván. Zároveň díky úsilí odborníků umožňují moderní technologie implementovat stále více smělých nápadů.

Potřeba zvyšovat produktivitu světové ekonomiky a maximalizovat podíl intelektuální lidské práce slouží jako silná pobídka pro vývoj stále novějších typů a modifikací průmyslových robotů.