Industriële robot. Robotte in produksie. Outomatiese robotte

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Hierdie toestelle is vandag veral in aanvraag in die nasionale ekonomie.’n Industriële robot, wat min met sy prototipe in die boek Rise of the Robots deur K. Chapek ooreenstem, voed glad nie revolusionêre idees nie. Inteendeel, hy voer pligsgetrou, en met groot akkuraatheid, beide die hoofproduksieprosesse (montering, sweis, verf) en bykomstiges (op- en aflaai, regmaak van die produk tydens vervaardiging, verhuising) uit.

Die gebruik van sulke "slim" masjiene dra by tot die doeltreffende oplossing van drie groot produksieprobleme:

• verbetering van arbeidsproduktiwiteit;
• verbeter mense se werksomstandighede;
• optimaliseer die gebruik van menslike hulpbronne.

Nywerheidsrobotte is die breinkind van grootskaalse produksie

Robotte in produksie het aan die einde van die 20ste eeu massaal versprei as gevolg van 'n aansienlike toename in industriële produksie. Groot reeks produkte het gelei tot die behoefte aan die intensiteit en kwaliteit van sulke werk, waarvan die prestasie die objektiewe menslike vermoëns oorskry. In plaas daarvan om baie duisende geskoolde werkers in diens te neem, werk moderne tegnologiese fabrieketalle outomatiese hoëprestasielyne wat in intermitterende of aaneenlopende siklusse werk.

Die leiers in die ontwikkeling van sulke tegnologieë, wat die wydverspreide gebruik van industriële robotte verklaar, is Japan, die VSA, Duitsland, Swede en Switserland. Moderne industriële robotte wat in bogenoemde lande vervaardig word, word in twee groot groepe verdeel. Hulle tipes word bepaal deur aan twee fundamenteel verskillende bestuursmetodes te behoort:

• outomatiese manipuleerders;
• toestelle wat op afstand beheer word deur 'n mens.

Waarvoor word hulle gebruik?

Die behoefte aan hul skepping het aan die begin van die 20ste eeu begin bespreek. Daar was egter op daardie stadium geen elementbasis vir die implementering van die plan nie. Vandag, volgens die voorskrifte van die tye, word robotmasjiene in die meeste van die mees tegnologies gevorderde nywerhede gebruik.

Ongelukkig word die hertoerusting van hele nywerhede met sulke "slim" masjiene bemoeilik deur 'n gebrek aan belegging. Alhoewel die voordele van die gebruik daarvan duidelik die aanvanklike monetêre koste oorskry, omdat dit ons toelaat om nie net en nie soseer oor outomatisering te praat nie, maar oor diepgaande veranderinge in die sfeer van produksie en arbeid.

Die gebruik van industriële robotte het dit moontlik gemaak om meer doeltreffend werk uit te voer wat bo menslike krag is in terme van arbeidsintensiteit en akkuraatheid: laai/aflaai, stapel, sorteer, oriëntering van onderdele; die verskuiwing van spasies van een robot na 'n ander, en voltooide produkte na 'n pakhuis; puntsweiswerk en naatsweiswerk; samestelling van meganiese en elektroniese onderdele; kabellegging; snyspasies langs 'n komplekse kontoer.

Manipulator as deel van 'n industriële robot

Funksioneel bestaan so 'n "slim" masjien uit 'n herprogrammeerbare ACS (outomatiese beheerstelsel) en 'n werkende liggaam (reisstelsel en 'n meganiese manipuleerder). As die ACS gewoonlik redelik kompak is, visueel weggesteek en nie dadelik die oog vang nie, dan het die werkende liggaam so 'n kenmerkende voorkoms dat 'n industriële robot dikwels soos volg genoem word: "robot-manipulator".

Per definisie is 'n manipuleerder 'n toestel wat werkoppervlaktes en arbeidsvoorwerpe in die ruimte beweeg. Hierdie toestelle bestaan uit twee tipes skakels. Die eerste bied 'n progressiewe beweging. Die tweede is hoekverplasing. Sulke standaardskakels gebruik óf pneumatiese óf hidrouliese (kragtiger) aandrywing vir hul beweging.

Die manipuleerder, geskep deur analogie met die menslike hand, is toegerus met 'n tegnologiese grypapparaat om met onderdele te werk. In verskillende toestelle van hierdie tipe is die direkte greep meestal deur meganiese vingers uitgevoer. Wanneer met plat oppervlaktes gewerk is, is voorwerpe met meganiese suigkoppe gevang.

As die manipuleerder gelyktydig met baie soortgelyke werkstukke moes werk, dan is die vaslegging uitgevoer danksy 'n spesiale uitgebreide ontwerp.

In plaas van 'n gryper, word 'n manipuleerder dikwels toegerus met mobiele sweistoerusting, 'n spesiale tegnologiese spuitpistool, of blootskroewedraaier.

Hoe die robot beweeg

Automata-robotte pas gewoonlik by twee tipes bewegings in die ruimte aan (hoewel sommige van hulle stilstaande genoem kan word). Dit hang af van die toestande van 'n spesifieke produksie. As dit nodig is om beweging op 'n gladde oppervlak te verseker, word dit geïmplementeer met 'n rigting-monorail. As dit vereis word om op verskillende vlakke te werk, word "loop" stelsels met pneumatiese suigkoppe gebruik. 'n Bewegende robot is perfek georiënteer in beide ruimtelike en hoekkoördinate. Moderne posisioneringstoestelle van sulke toestelle is verenig, hulle bestaan uit tegnologiese blokke en maak voorsiening vir hoë-presisie beweging van werkstukke wat van 250 tot 4000 kg weeg.

Ontwerp

Die gebruik van die betrokke geoutomatiseerde masjiene juis in multidissiplinêre bedrywe het gelei tot 'n sekere vereniging van hul hoofsamestellende blokke. Moderne industriële robotmanipuleerders het in hul ontwerp:

• die raam wat gebruik word om die deel-gryp-toestel (gryp) vas te maak - 'n soort "hand" wat eintlik die verwerking uitvoer;
• gryp met 'n gids (laasgenoemde bepaal die posisie van die "hand" in die spasie);
• ondersteun toestelle wat energie in die vorm van wringkrag op die as aandryf, omskakel en oordra (danksy hulle ontvang die industriële robot die potensiaal vir beweging);
• monitering- en bestuurstelsel vir die implementering van die programme wat daaraan toegewys is; aanvaarding van nuwe programme; ontleding van inligting wat van sensors af kom, en dienooreenkomstig,oordra dit na verskaffingstoestelle;
• posisioneringstelsel van die werkende deel, meet posisies en bewegings langs die asse van manipulasie.

Die begin van industriële robotte

Kom ons gaan terug na die onlangse verlede en onthou hoe die geskiedenis van die skepping van industriële outomatiese masjiene begin het. Die eerste robotte het in 1962 in die VSA verskyn, en hulle is vervaardig deur Union Incorporated en Versatran. Alhoewel, om presies te wees, hulle nietemin die Unimate industriële robot vrygestel het, geskep deur die Amerikaanse ingenieur D. Devol, wat sy eie selfaangedrewe gewere gepatenteer het wat met ponskaarte geprogrammeer is. Dit was 'n ooglopende tegniese deurbraak: "slim" masjiene het die koördinate van die wegpunte op hul roete onthou en die werk volgens die program uitgevoer.

Unimate se eerste industriële robot was toegerus met 'n pneumaties aangedryf twee-vinger gryper en 'n vyf grade van vryheid hidroulies aangedrewe arm. Sy kenmerke het dit moontlik gemaak om 'n 12 kg-deel met 'n akkuraatheid van 1,25 mm te verskuif.

Nog 'n Versatran-robotarm, gemaak deur die maatskappy met dieselfde naam, het 1 200 bakstene per uur in 'n oond gelaai en afgelaai. Hy het die werk van mense in 'n omgewing wat skadelik is vir hul gesondheid suksesvol met 'n hoë temperatuur vervang. Die idee van die skepping daarvan was baie suksesvol, en die ontwerp is so betroubaar dat sommige masjiene van hierdie handelsmerk in ons tyd voortgaan om te werk. En dit ten spyte van die feit dat hul hulpbron honderde duisende ure oorskry het.

Let daarop dat die eerste generasie industriële robotte inwat waarde betref, het dit 75% meganika en 25% elektronika aanvaar. Die heraanpassing van sulke toestelle het tyd geverg en toerusting stilstand veroorsaak. Om hulle te hergebruik om nuwe werk te verrig, is die beheerprogram vervang.

Tweedegenerasie robotmasjiene

Dit het gou duidelik geword: ten spyte van al die voordele, het die masjiene van die eerste generasie onvolmaak geblyk te wees … Die tweede generasie het meer subtiele beheer van industriële robotte aanvaar - aanpasbaar. Die heel eerste toestelle het vereis om die omgewing waarin hulle gewerk het, te bestel. Laasgenoemde omstandigheid het dikwels hoë bykomende koste beteken. Dit het kritiek geword vir die ontwikkeling van massaproduksie.

Die nuwe stadium van vordering is gekenmerk deur die ontwikkeling van baie sensors. Met hul hulp het die robot 'n kwaliteit genaamd "gevoel" ontvang. Hy het begin om inligting oor die eksterne omgewing te ontvang en, in ooreenstemming daarmee, die beste manier van aksie te kies. Hy het byvoorbeeld vaardighede aangeleer wat hom toelaat om deel te neem en 'n hindernis daarmee te omseil. Hierdie aksie vind plaas as gevolg van die mikroverwerker verwerking van die ontvang inligting, wat verder, ingevoer in die veranderlikes van die beheer programme, eintlik gelei word deur die robotte.

Tipes basiese produksiebedrywighede (sweis, verf, montering, verskeie soorte bewerking) is ook onderhewig aan aanpassing. Dit wil sê, wanneer elkeen van hulle uitgevoer word, word multivariansie geïnisieer om die kwaliteit van enige soort van bogenoemde werke te verbeter.

Industriële manipuleerders word hoofsaaklik deur sagteware beheer. Beheer hardewarefunksies is industriële mini-rekenaars PC/104 of MicroPC. Let daarop dat aanpasbare beheer op multivariante sagteware gebaseer is. Boonop word die besluit oor die keuse van die tipe programwerking deur die robot geneem op grond van inligting oor die omgewing wat deur die detektors beskryf word.

'n Kenmerkende kenmerk van die werking van die tweede generasie robot is die voorlopige teenwoordigheid van gevestigde werkswyses, wat elkeen geaktiveer word by sekere aanwysers verkry vanaf die eksterne omgewing.

Derde generasie robotte

Outomatiese robotte van die derde generasie is in staat om onafhanklik 'n program van hul aksies te genereer, afhangende van die taak en die omstandighede van die eksterne omgewing. Hulle het nie "cheat sheets" nie, dit wil sê geverfde tegnologiese aksies vir sekere variante van die eksterne omgewing. Hulle het die vermoë om onafhanklik die algoritme van hul werk optimaal te bou, asook om dit vinnig in die praktyk te implementeer. Die koste van die elektronika van so 'n industriële robot is tien keer hoër as sy meganiese deel.

Die nuutste robot, wat 'n deel vasvang danksy sensors, "weet" hoe goed hy dit gedoen het. Daarbenewens word die grypkrag self (kragterugvoer) gereguleer na gelang van die broosheid van die deelmateriaal. Miskien is dit hoekom die toestel van die nuwe generasie industriële robotte intelligent genoem word.

Soos jy verstaan, is die "brein" van so 'n toestel sy beheerstelsel. Die mees belowende is die regulering wat uitgevoer word volgens die metodes van kunsmatigeintelligensie.

Intelligensie aan hierdie masjiene word gegee deur toepassingspakkette, programmeerbare logikabeheerders, modelleringsgereedskap. In produksie word industriële robotte genetwerk, wat die regte vlak van interaksie tussen die mens-masjien-stelsel verskaf. Ook is gereedskap ontwikkel om die funksionering van sulke toestelle in die toekoms te voorspel danksy die geïmplementeerde sagteware-simulasie, wat jou toelaat om die beste opsies vir aksie en netwerkverbindingkonfigurasies te kies.

Die wêreld se voorste robotmaatskappye

Vandag word die gebruik van industriële robotte verskaf deur toonaangewende maatskappye, insluitend Japannese (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Amerikaans (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), Duits (Kuka).

Waarvoor is hierdie firmas bekend in die wêreld? Fanuc se bates sluit in die vinnigste delta-robot M-1iA tot nog toe (sulke masjiene word gewoonlik vir verpakking gebruik), die sterkste van die reeksrobotte – M-2000iA, ArcMate-sweisrobotte wat wêreldwyd erken word.

Nywerheidsrobotte wat deur Kuka vervaardig word, is nie minder in aanvraag nie. Hierdie masjiene voer verwerking, sweiswerk, montering, verpakking, palletisering, laai met Duitse presisie uit.

Die produkreeks van die Japannese-Amerikaanse maatskappy Motoman (Yaskawa), wat in die Amerikaanse mark werk, is ook indrukwekkend: 175 modelle van industriële robotte, sowel as meer as 40 geïntegreerde oplossings. Industriële robotte wat in produksie in die VSA gebruik word, word meestal deur hierdie toonaangewende industrie vervaardigmaatskappy.

Die meeste van die ander firmas wat ons verteenwoordig, vul hul nis deur 'n nouer reeks gespesialiseerde instrumente te vervaardig. Byvoorbeeld, Daihen en Panasonic vervaardig sweisrobotte.

Metodes om geoutomatiseerde produksie te organiseer

As ons praat oor die organisasie van outomatiese produksie, dan is eers 'n rigiede lineêre beginsel geïmplementeer. Teen 'n voldoende hoë spoed van die produksiesiklus het dit egter 'n beduidende nadeel - stilstand as gevolg van mislukkings. As alternatief is roterende tegnologie uitgevind. Met so 'n organisasie van produksie beweeg beide die werkstuk en die outomatiese lyn self (robotte) in 'n sirkel. Masjiene in hierdie geval kan funksies dupliseer, en mislukkings word feitlik uitgesluit. In hierdie geval gaan spoed egter verlore. Die ideale prosesorganisasie is 'n baster van bogenoemde twee. Dit word roterende vervoerband genoem.

Nywerheidsrobot as 'n element van buigsame outomatiese produksie

Moderne "slim" toestelle word vinnig herkonfigureer, hoogs produktief en verrig onafhanklik werk deur hul toerusting, verwerkingsmateriaal en werkstukke te gebruik. Afhangende van die besonderhede van gebruik, kan hulle beide binne die raamwerk van een program funksioneer, en deur hul werk te verander, d.w.s. die regte een te kies uit 'n vaste aantal verskafde programme.

Industriële robot is 'n samestellende element van buigsame outomatiese produksie (algemeen aanvaarde afkorting - GAP). Laastesluit ook in:

• rekenaargesteunde ontwerpstelsel;
• kompleks van outomatiese beheer van tegnologiese produksietoerusting;
• industriële robotarms;
• Outomatiese produksievervoer;
• laai-/aflaai- en plasingstoestelle;
• vervaardigingsprosesbeheerstelsels;
• outomatiese produksiebeheer.

Meer oor die gebruik van robotte

Regte industriële toepassings is moderne robotte. Hulle tipes verskil, en hulle bied hoë produktiwiteit in strategies belangrike gebiede van die industrie. Veral die moderne Duitse ekonomie het baie van sy groeiende potensiaal te danke aan hul toepassing. In watter bedrywe werk hierdie "ysterwerkers"? In metaalbewerking funksioneer hulle in byna alle prosesse: giet, sweis, smee, wat die hoogste vlak van werkskwaliteit verskaf.

As 'n bedryf met uiterste toestande vir menslike arbeid (wat beteken hoë temperature en besoedeling), word gietwerk grootliks gerobotiseer. Masjiene van Kuka word selfs in gieterye aanmekaar gesit.

Die voedselbedryf het ook toerusting vir produksiedoeleindes van Kuka ontvang. "Kosrobotte" (foto's word in die artikel aangebied) vervang meestal mense in gebiede met spesiale toestande. Versprei in die vervaardiging van masjiene wat 'n mikroklimaat in verhitte kamers mettemperatuur nie meer as 30 grade Celsius nie. Vlekvrye staalrobotte verwerk vleis meesterlik, neem deel aan die produksie van suiwelprodukte, en stapel en pak natuurlik produkte op 'n optimale manier.

Dit is moeilik om die bydrae van sulke toestelle tot die motorbedryf te oorskat. Volgens kenners is die kragtigste en produktiefste masjiene vandag juis "Cook"-robotte. Foto's van sulke toestelle wat die hele reeks motormontage-operasies uitvoer, is indrukwekkend. Terselfdertyd is dit regtig tyd om oor outomatiese produksie te praat.

Verwerking van plastiek, vervaardiging van plastiek, vervaardiging van die mees komplekse onderdele uit verskeie materiale word verskaf deur robotte in produksie in 'n besoedelde omgewing wat werklik skadelik is vir menslike gesondheid.

Nog 'n belangrike toepassingsgebied vir "Cook"-aggregate is houtwerk. Boonop verskaf die beskryfde toestelle beide die vervulling van individuele bestellings en die vestiging van grootskaalse massaproduksie in alle stadiums - van primêre verwerking en saag tot maal, boor, slyp.

Pryse

Tans is robotte wat deur Kuka en Fanuc vervaardig word in aanvraag in die Russiese en GOS-markte. Hul pryse wissel van 25 000 tot 800 000 roebels. So 'n indrukwekkende verskil word verklaar deur die bestaan van verskeie modelle: standaard lae kapasiteit (5-15 kg), spesiale (op te los spesiale take), gespesialiseerde (werk in 'n nie-standaard omgewing), groot kapasiteit (tot 4000 ton)).

Gevolgtrekkings

Daar moet erken word dat die potensiaal van industriële robotte steeds nie ten volle ontgin word nie. Terselfdertyd, danksy die pogings van spesialiste, maak moderne tegnologie dit moontlik om steeds meer gewaagde idees te implementeer.

Die behoefte om die produktiwiteit van die wêreldekonomie te verhoog en die aandeel van intellektuele menslike arbeid te maksimeer, dien as kragtige aansporings vir die ontwikkeling van meer en meer nuwe tipes en modifikasies van industriële robotte.