Просмотр содержимого документа
«Роботы в машиностроении»
Применение роботов
Общие сведения.
С каждым годом робототехника или собственно роботы все шире применяются в производстве и науке. Как и в других случаях автоматизации и механизации, при внедрении роботов существенное значение приобретает первоочередность производств, которые необходимо оснастить робототехникой, чтобы с ее помощью решить наиболее важные технические, экономические и социальные проблемы развития общества. В роботах первую очередь нуждаются производства, на которых применяются:
работы, связанные с тяжелым физическим трудом, в основном погрузочно-разгрузочные;
токсические, радиоактивные и другие вредные вещества; работы в условиях повышенных и пониженных температур, повышенной влажности, вибрации, загрязненного воздуха и повышенного уровня шума;
работы с повышенной опасностью травматизма;
монотонные, однообразной работы; работы, требующие особых мер безопасности (например, загрузка заготовок в штамп); аботы в стесненных труднодоступных условиях;
обслуживания различного технологического, транспортного и другого оборудования;
автоматическое управление оборудованием, линиями, участками и т.п.
Разумеется, в конкретных производственных условиях могут быть и другие первоочередные области, где наиболее целесообразно внедрение робототехники. Следует также иметь в виду, что успешное использование ПР связано с осуществлением комплекса организационно-технических подготовительных работах по приспособлению (и модернизации) технологического, транспортного и другого оборудования, технологической оснастки, заготовок и т.п. Далее приводятся краткий обзор различных видов производств, и где успешно применяются в ПР.
Литейное производство.
Современные ПР и автоматические манипуляторы успешно используются место человека в основных процессах производства отливок - от подготовки исходных материалов до операций очистки, термообработки, зачистки, грунтовки, а также для контроля и испытания, погрузочно - разгрузочных, транспортных и складских работ.
Практически почти все операции литейного производства могут быть охвачены роботизацией:
разгрузка и складирование поступающих для изготовления отливок, основных и вспомогательных материалов и оборудования (формовочных смесей, связующих добавок, огнеупоров, составляющих металлической шихты, красок и т.п.);
литье в разовые песчаные (опочные и безопочные) формы, изготовленные из различных формовочных смесей;
производство стержней различного состава прогрессивными методами формообразования (пескострельным, прессованием др.);
упрочнение форм и стержней, например, горелками инфракрасного излучения, подогретым сжатым воздухом и др.;
высокоточное литье в тонкостенные формы из песчаносмоляных и других смесей;
литье в магнитные формы по неизвлекаемым моделям из полистирола и других подобных материалов или литье в вакуумированные формы;
сборка разовых песчаных форм;
точное литье по выплавляемым моделям;
литье в постоянные формы (кокиль под обычным, высоким, низким давлением и противодавлением, центробежным способом и т.п.);
точное литье под давлением;
шихтовка (подготовка шихты, дозировка и др.);
загрузка шихты в плавильный агрегат, плавка;
заливка форм расплавами, дозирование, извлечение отливок из форм;
обслуживание технологического, транспортного и другого оборудования.
В качестве примера ознакомимся с устройством и работой литейного РТК (рис. 6.4), который предназначен для автоматизации процесса литья деталей из цветных металлов и сплавов и состоит из электропечи 1, литьевой машины 4, гидравлического пресса 6, объединенных с помощью манипуляторов 2, и 3 роботы 5 в автоматический комплекс, управляемый с пульта 7.
Литейный РТК работает следующим образом.
Манипулятор 2, состоящий из заливочного ковша, исполнительного механизма и его гидропривода, забирает расплавленный металл из тигая электропечи, транспортирует его и заливает в литьевую машину 4.При работе гидроцилиндра литьевой машины создается высокое давление и из расплава формируется изделие в литьевой металлической форме (кокиле). После раскрытия литьевой формы робот 5, взяв отливку, помещает ее в матрицу гидравлического пресса 6 для обрубки литников. После этого включается автоматическое устройство манипулятора 3, который обдувает раскрытую литейную форму и смазывает внутреннюю поверхность для облегчения отделения отливки. Выполнив свою работу, манипуляторы 2,3 и робот 5 возвращаются в исходное положение по команде с пульта управления 7, работу которого и всего литейного РТК контролирует оператор. Электропечь 1 является раздаточной, она поддерживает расплавленный металл в жидком состоянии, которым и пополняется периодически из плавильной печи. Рассмотренный литейный РТК выполняет до 200 отливок в час, время переналадки на другое изделие – не более 2 ч, а максимальная масса отливки – не более 2 ч, максимальная масса отливки – не более 1кг.
Кузнечно-штамповочное производство.
В различных отраслях производства широко используются детали разного назначения, форм и размеров, получаемые листовой холодной штамповкой на прессах (вырубкой, гибкой, вытяжкой и т.п.).
Автоматическая подача заготовок в штамп и удалении из него отштампованных деталей успешно осуществляется различными манипуляторами и ПР. Используемые для этого роботы должны иметь быстродействующие приводы, надежные системы управления, универсальные или быстродействующие приводы, надежные системы управления, универсальными или быстросменные захватные устройства различного типа (магнитные, вакуумные и др.).
Для автоматизации процесса штамповки деталей, например, на кривошипных прессов, часто применяются жестко программируемые роботы с системой циклового управления, работающие с применением упоров. Такие роботы могут использоваться для обслуживания и синхронной работы со штамповочными прессами, радиально-обжимным, электровысадочным, правильным, обрезным и другим оборудованием.
К основным и вспомогательным операциям, выполняемым роботами и автоматическими манипуляторами при современных методах формообразования холоднолистовой, объемной и другой штамповкой, относятся:
установка штампа на пресс готовки в штамп; удаление готовых деталей из штампа;
очистка и смазываем формообразующих частей штампа;
подача термических печи и укладка в ней заготовок для отжига, нормализации, их удаление после обработки, укладка в тару;
обслуживание оборудования при многооперационной штамповке из тонколистовых полос на штампах последовательного типа; правка заготовок и деталей; установка заготовок на транспортное устройство для подачи к месту дальнейшей обработки или складирования;
очистка и зачистка заготовок;
внутрицеховые погрузочно-разгрузочные, складские и другие транспортные работы; работа (синхронная) в комплексе с различным технологическим штамповочным и транспортным оборудованием управление этим оборудованием.
Применение при ПР кузнечно-штамповочном производстве важно и как средство управления технологическим процессом путем изменения силы удара его последовательности в зависимости от температуры заготовки и других данных.
Созданы автоматические штамповочные комплексы, включающие штамповочное оборудование, средства механизации и автоматизации, а также кузнечно-штамповочное оборудование с ЧПУ, например обслуживаемое ПР. Работы для обслуживания кривошипных прессов усилием 1 и 2,5 МН осуществляют межоперационный передачи и ориентированное удаление заготовки, подачу ее в штамп. Такие работы имеют выдвижные двухместные рычажно-захватные устройства, цикловую систему программного управления и различную грузоподъемность в зависимости от усилия пресса.
Металлообрабатывающее производство.
Одно из специфических особенностей серийного, мелкосерийного индивидуального металлообрабатывающего производства является незначительный удельный вес машинного времени. В общем цикле механообработки время ожидания и транспортирования детали составляет 95% от времени их нахождения в производстве. Применение роботов позволяет увеличить коэффициент использования оборудования, значительно сократить производственный цикл, улучшить качество изделий.
Универсальность ПР позволяет использовать ее для автоматизации вспомогательных работ на различных металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных и др.), при этом один робот может обслуживать два и более станков. При использовании передвижных (подвесных и напольных) роботов один робот способен обслуживать группу станков, участки или поточную линию.
К основным и вспомогательным операциям металлообрабатывающего производства, которые могут выполнять ПР, можно отнести:
установку технологической оснастки на различные металлорежущие станки и комплексы и ее снятие;
обслуживание индивидуальных и групповых универсальных станков и станков с ЧПУ, участков и поточных линий для обработки резанием;
установку заготовок и снятие обработанных деталей, инструмента, приспособлений;
выполнение ряда основных технологических операций по обработке (сверление, снятие заусенцев, шлифование, полировка и др.), контролю и испытанию;
выполнение межоперационных и внутрицеховых транспортных, погрузочно-разгрузочных, складских и других работ; синхронную работу в комплексе с другим технологическим транспортным оборудование и управление им.