Прамысловы робат. Робаты на вытворчасці. Аўтаматы-робаты

Гэтыя прылады сёння асабліва запатрабаваныя ў народнай гаспадарцы. Прамысловы робат, мала падобны на свой правобраз у кнізе К. Чапека «Паўстанне робатаў», - зусім не сілкуе рэвалюцыйныя ідэі. Наадварот, ён добрасумленна выконвае, прычым з вялікай дакладнасцю, як асноўныя працэсы вытворчасці (зборку, зварку, афарбоўку), так і дапаможныя (загрузку-выгрузку, фіксацыю вырабы пры вырабе, перамяшчэнне).

Ужыванне такіх «разумных» машын спрыяе эфектыўнаму рашэнню трох найважнейшых праблем вытворчасці:

• ­ павышэння прадукцыйнасці працы;
• ­ паляпшэння ўмоў працы людзей;
• ­ аптымізацыі выкарыстання чалавечых рэсурсаў.

Прамысловыя робаты - стварэнне буйной вытворчасці

Робаты на вытворчасці масава распаўсюдзіліся ў канцы XX стагоддзя ў сувязі са значным ростам прамысловай вытворчасці. Буйныя серыі прадукцыі абумовілі патрэба ў інтэнсіўнасці і якасці такой працы, выкананне якой перавышае аб'ектыўныя чалавечыя магчымасці. Замест таго, каб задзейнічаць многія тысячы кваліфікаваных рабочых, на сучасных тэхналагічных заводах функцыянуюць шматлікія высокаэфектыўныя аўтаматычныя лініі, якія працуюць у рэжыме канечнага небудзь бесперапыннага цыклаў.

Лідэрамі ў развіцці падобных тэхналогій, якія дэкларуюць шырокае прымяненне прамысловых робатаў, выступаюць Японія, ЗША, Германія, Швецыя і Швейцарыя. На дзве вялікія групы падзяляюцца вырабляемыя ў вышэйпералічаных краінах сучасныя прамысловыя робаты. Віды іх вызначаюцца прыналежнасцю да двух прынцыпова розных спосабаў кіравання:

• ­ аўтаматычныя маніпулятары;
• ­ прылады, дыстанцыйна кіраваныя чалавекам.

Для чаго іх выкарыстоўваюць?

Аб патрэбнасці ў іх стварэнні пачалі гаварыць яшчэ ў пачатку XX стагоддзя. Аднак на той час яшчэ не існавала элементнай базы для ажыццяўлення задуманага. Сёння, вынікаючы загадзе часу, робаты-машыны выкарыстоўваюцца ў большасці найбольш тэхналагічных вытворчасцей.

Больш:

Віды дзелавога зносін

 Дзелавое зносіны ўяўляе сабой тып зносін, мэтай якога з'яўляецца ўзаемаабмен інфармацыяй паміж існуючымі або патэнцыяльнымі партнёрамі. Падчас дзелавога зносін вырашаюцца важныя пытанні, ставяцца і дасягаюцца мэты, набываюцца асобасныя і дзелав...

Ўнутраная норма рэнтабельнасці - найважнейшы паказчык эфектыўнасці інвестыцый.

Прыняцце любога рашэння ў дачыненні да інвестыцый абавязкова спалучана з ацэнкай эфектыўнасці. Гэта зразумела, так як неабходна вызначыць тыя крытэры, якія дазволяць выбраць самыя прыбытковыя праекты. Часцей за ўсё інвестарамі выкарыстоўваецца сістэм...

Сістэмны падыход у менеджменце

Сістэмны падыход у менеджменце ўяўляе сабой спосаб мыслення па адносінах да кіравання і арганізацыі. Яго нельга блытаць з наборам розных прынцыпаў дзеяння для кіраўніцкага апарату. Упершыню прымяненне гэтага інструмента кіравання адзначана ў канцы 50...

Да жаль, перааснашчэнне такімі «разумнымі» машынамі цэлых галін прамысловасці абцяжарана дэфіцытам інвестыцый. Хоць плюсы ад іх выкарыстання відавочна перавышаюць першапачатковыя грашовыя выдаткі, бо яны дазваляюць казаць не толькі і не столькі аб аўтаматызацыі, колькі аб глыбокіх зменах у сферы вытворчасці і працы.

Ужыванне прамысловых робатаў дазволіла больш эфектыўна выконваць непасільныя чалавеку па працаёмкасці і дакладнасці працы: загрузку/разгрузку, кладку, сартаванне, арыентацыю дэталяў; перамяшчэнне нарыхтовак ад аднаго робата да іншага, а гатовых вырабаў - на склад; кропкавую зварку і зварку швоў; зборку механічных і электронных дэталяў; пракладанне кабеля; разразанне нарыхтовак па складанага контуры.

Маніпулятар як складнік прамысловага робата

Функцыянальна складаецца такая «разумная» машына з перепрограммируемой САУ (сістэмы аўтаматычнага кіравання) і працоўнага цела (сістэмы перамяшчэння і механічнага маніпулятара). Калі САУ звычайна досыць кампактная, візуальна схаваная і не кідаецца адразу ў вочы, то працоўнае цела валодае настолькі характэрным выглядам, што прамысловага робата часта называюць наступным чынам: «робат-маніпулятар».

Па вызначэнні, маніпулятарам называюць прылада, якая ажыццяўляе перамяшчэнне ў прасторы працоўных паверхняў і прадметаў працы. Гэтыя прыборы складаюцца з звёнаў двух відаў. Першыя забяспечваюць рух паступальнага характару. Другія - вуглавыя перамяшчэння. Такія стандартныя звёны для свайго руху выкарыстоўваюць або пнеўматычны, альбо гідраўлічны (больш магутны) прывад.

Маніпулятар, створаны па аналогіі з чалавечай рукой, для працы з дэталямі абсталяваны тэхналагічным захватным прыладай. У розных прыладах такога тыпу непасрэдна захоп часцей за ўсё ажыццяўлялі механічныя пальцы. Пры працы з плоскімі паверхнямі прадметы захопліваліся з дапамогай механічных прысосак.

Калі ж маніпулятар павінен быў працаваць адначасова з многімі аднатыпнымі нарыхтоўкамі, то захоп ажыццяўляўся дзякуючы спецыяльнай шырокай канструкцыі.

Замест захопныя прылады маніпулятар часта абсталёўваюць мабільным зварачным абсталяваннем, асаблівым тэхналагічным пульверызатарам або жа проста адвёрткай.

Як робат перамяшчаецца

Аўтаматы-робаты звычайна прыстасоўваюць да двух відах перамяшчэння ў прасторы (хоць частка з іх можна назваць стацыянарнымі). Гэта залежыць ад умоў канкрэтнага вытворчасці. Калі неабходна забяспечыць рух па гладкай паверхні, то яго рэалізуюць з дапамогай накіраванага манарэйкі. Калі патрабуецца працаваць на розных узроўнях, выкарыстоўваюць «шагаючыя» сістэмы з пнеўматычнымі прысоскамі. Які рухаецца робат выдатна арыентуецца як у прасторавых, так і ў кутніх каардынатах. Сучасныя прылады пазіцыянавання падобных прылад уніфікаваны, яны складаюцца з тэхналагічных блокаў і дазваляюць забяспечыць высокадакладнае перамяшчэнне апрацоўваных дэталяў вагой ад 250 да 4000 кг.

Канструкцыя

Выкарыстанне разгляданых аўтаматызаваных машын менавіта на шматпрофільных вытворчасцях абумовіла нейкую ўніфікацыю іх асноўных складнікаў блокаў. Сучасныяпрамысловыя робаты-маніпулятары маюць у сваёй канструкцыі:

• ­станіну, выкарыстоўваную для мацавання деталезахватывающего прылады (грэйфера), - своеасаблівую «руку», уласна, і выконвае апрацоўку;
• ­грэйфера з накіроўвалай (апошняя вызначае становішча «рукі» ў прасторы);
• ­прылады забеспячэння, якія прыводзяць, преобразовывающие і якія перадаюць энергію ў выглядзе круціць моманту на восі (дзякуючы ім прамысловы робат атрымлівае патэнцыял руху);
• ­сістэму кантролю і кіравання выканання ўскладзеных на яго праграм; прыёму новых праграм; аналізу, якія паступаюць ад датчыкаў інфармацыі, і, адпаведна, перадачы яе на якія забяспечваюць прылады;
• ­сістэму пазіцыянавання працоўнай часткі, вымярэння пазіцый і перасоўванняў па восях маніпуляцыі.

Зара стварэння індустрыяльных робатаў

Вернемся ў недалёкае мінулае і успомнім, як пачыналася гісторыя стварэння прамысловых машын-аўтаматаў. Першыя робаты з'явіліся ў ЗША ў 1962 г., і зроблены яны былі кампаніямі «Юнимейшн Инкорпорэйтед» і «Версатран». Хоць, калі быць дакладнымі, то раней усё-ткі выпусцілі прамысловага робата «Юнимейт», створанага амерыканскім інжынерам. Д. Деволом, запатентовавшим ўласную САУ, праграмуемы з дапамогай перфакарт. Гэта быў відавочны тэхнічны прарыў: «разумныя» машыны запаміналі каардынаты кропак свайго маршруту і выконвалі працу паводле праграмы.

Першы прамысловы робат «Юнимейт» быў абсталяваны двухпальцевым прыладай для захопу на пневмоприводе і «рукой» на гидроприводе з пяццю ступенямі свабоды. Яго характарыстыкі дазвалялі перамяшчаць 12-кілаграмовую дэталь з дакладнасцю да 1,25 мм.

Іншы робат-маніпулятар «Версатран», створаны аднайменнай кампаніяй, загружаў і разгружаў 1200 цэглы ў гадзіну ў печ для абпалу. Ён паспяхова замяняў праца людзей ва шкоднай для іх здароўя асяроддзі з высокай тэмпературай. Ідэя яго стварэння апынулася вельмі ўдалай, а канструкцыя - настолькі надзейнай, што асобныя машыны гэтай маркі працягваюць працаваць і ў наш час. І гэта нягледзячы на тое, што іх рэсурс перавысіў сотні тысяч гадзін.

Адзначым, што прылада прамысловых робатаў першага пакалення ў вартасным выражэнні меркавала 75% механікі і 25% электронікі. Переналадке такіх прыбораў патрабавала часу і абумоўлівала прастоі абсталявання. Для перапрафілявання іх з мэтай выканання новай працы выраблялася замена праграмы кіравання.

Другое пакаленне машын-робатаў

Неўзабаве высветлілася: нягледзячы на ўсе плюсы, машыны першага пакалення апынуліся недасканалымі… Другое пакаленне меркавала больш тонкае кіраванне прамысловымі робатамі - адаптыўнае. Самыя першыя прылады патрабавалі ўпарадкавання асяроддзя, у якой яны працавалі. Апошняя акалічнасць часта азначала высокія дадатковыя выдаткі. Гэта станавілася крытычным для развіцця масавага вытворчасці.

Новы этап прагрэсу характарызаваўся распрацоўкай мноства датчыкаў. З іх дапамогай робат атрымаў якасць, названае «очувствлением». Ён стаў атрымліваць інфармацыю аб знешняй асяроддзі і, сообразуясь з ёй, выбіраць аптымальны варыянт дзеянняў. Напрыклад, здабыў навыкі, якія дазваляюць ўзяць дэталь і абыйсці з ёй перашкода. Адбываецца такое дзеянне дзякуючы мікрапрацэсарнай апрацоўцы атрыманай інфармацыі, якой далей, уведзенай у зменныя кіраўнікоў праграм, рэальна кіруюцца робаты.

Віды асноўных вытворчых аперацый (зварка, афарбоўка, зборка, рознага роду механічная апрацоўка) таксама падлягаюць адаптацыі. Гэта значыць пры выкананні кожнай з іх ініцыюецца шматварыянтнасць для паляпшэння якасці любога выгляду вышэйпералічаных работ.

Упраўленне прамысловымі маніпулятарамі ў асноўным ажыццяўляецца праграмна. Апаратным забеспячэннем кіруючай функцыі служаць прамысловыя міні-кампутары PC/104 або MicroPC. Заўважым, што адаптыўнае кіраванне заснавана на многовариантном праграмным забеспячэнні. Прычым рашэнне аб выбары тыпу працы праграмы прымаецца робатам на падставе інфармацыі аб асяроддзі, апісанай дэтэктарамі.

Характэрнай рысай функцыянавання робата другога пакалення з'яўляецца папярэдняе наяўнасць устаноўленых рэжымаў працы, кожны з якіх актывуецца пры пэўных паказчыках, атрыманых з знешняй асяроддзя.

Трэцяе пакаленне робатаў

Аўтаматы-робаты трэцяга пакалення здольныя самастойна генераваць праграму сваіх дзеянняў у залежнасці ад пастаўленай задачы і абставін знешняга асяроддзя. У іх няма «шпаргалак», г. зн. распісаных тэхналагічных дзеянняў пры пэўных варыянтах знешняй асяроддзя. Яны валодаюць уменнем самастойна аптымальна выбудоўваць алгарытм сваёй працы, а таксама аператыўна рэалізоўваць яго практычна. Кошт электронікі такога прамысловага робата ў дзясяткі разоў вышэй за яго механічнай часткі.

Найноўшы робат, ажыццяўляючы захоп дэталі дзякуючы сенсорам, «ведае», наколькі ўдала ён гэта зрабіў. Акрамя таго, рэгулюецца сама сіла захопу (зваротная сувязь па высілку) у залежнасці ад далікатнасці матэрыялу дэталі. Магчыма, менавіта таму прылада прамысловых робатаў новага пакалення называюць інтэлектуальным.

Як вы разумееце, «мозгам» такога прыбора з'яўляецца сістэма яго кіравання. Найбольш перспектыўным з'яўляеццарэгуляванне, якое ажыццяўляецца згодна з метадам штучнага інтэлекту.

Інтэлект гэтым машынам задаюць пакеты прыкладных праграм, праграмуемыя лагічныя кантралёры, інструменты мадэлявання. На вытворчасці прамысловыя робаты аб'ядноўваюцца ў сетку, забяспечваючы належны ўзровень узаемадзеяння сістэмы «чалавек - машына». Таксама распрацаваны інструменты прагназавання функцыянавання такіх прыбораў у будучыні дзякуючы рэалізаванаму праграмнага мадэлявання, што дазваляе выбіраць аптымальныя варыянты дзеянні і канфігурацыі падлучэння ў сетку.

Вядучыя сусветныя кампаніі, якія вырабляюць робатаў

Сёння прымяненне прамысловых робатаў забяспечваецца вядучымі кампаніямі, сярод якіх японскія (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), амерыканскія (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), нямецкая (Kuka).

Чым вядомыя ў свеце гэтыя фірмы? У актыве Fanuc - найбольш хуткі на сённяшні дзень дэльта-робат M-1iA (такія машыны выкарыстоўваюцца звычайна пры ўпакоўцы), самы моцны з робатаў-серийников - M-2000iA, прызнаныя ва ўсім свеце робаты-зваршчыкі ArcMate.

Не менш запатрабаваныя прамысловыя робаты на вытворчасці, выпушчаныя кампаніяй Kuka. Гэтыя машыны з нямецкай дакладнасцю ажыццяўляюць апрацоўку, зварку, зборку, ўпакоўку, паллетизацию, пагрузку.

Таксама вялікі мадэльны шэраг японска-амерыканскай кампаніі Motoman (Yaskawa), якая працуе на амерыканскі рынак: 175 мадэляў прамысловых робатаў, а таксама больш за 40 інтэграваных рашэнняў. Прамысловыя робаты, якія выкарыстоўваюцца на вытворчасці ў ЗША, у большасці сваім выраблены менавіта гэтай вядучай у сваёй галіне кампаніяй.

Большасць іншых прадстаўленых намі фірмаў займаюць сваю нішу шляхам вырабу больш вузкага асартыменту спецыялізаваных прыбораў. Напрыклад, Daihen і Panasonic выпускаюць зварачных робатаў.

Спосабы арганізацыі аўтаматызаванага вытворчасці

Калі казаць аб арганізацыі аўтаматызаванага вытворчасці, то спачатку быў рэалізаваны жорсткі лінейны прынцып. Аднак ён пры досыць высокай хуткасці вытворчага цыклу мае істотны недахоп - прастоі з-за збояў. У якасці альтэрнатывы была вынайдзенай ротарная тэхналогія. Пры такой арганізацыі вытворчасці па крузе рухаецца і апрацоўваная дэталь, і сама аўтаматызаваная лінія (робаты). Машыны ў такім выпадку могуць дубляваць функцыі, і збоі пры гэтым практычна выключаны. Аднак у гэтым выпадку губляецца хуткасць. Ідэальны варыянт арганізацыі працэсу - гібрыд двух вышэйзгаданых. Называецца ён ротарна-канвеерных.

Прамысловы робат як элемент гнуткага аўтаматычнага вытворчасці

Сучасныя «разумныя» прылады хутка перенастраиваются, высокопродуктивно і самастойна выконваюць працы з дапамогай сваёй аснасткі, апрацоўваючы матэрыялы і нарыхтоўкі. У залежнасці ад спецыфікі выкарыстання яны могуць функцыянаваць як у рамках адной праграмы, так і вар'іруючы сваю працу, г. зн. выбіраючы з фіксаванага колькасці прадстаўленых праграм патрэбную.

Прамысловы робат з'яўляецца складнікам элементам гнуткага аўтаматызаванага вытворчасці (агульнапрынятае скарачэнне - ГАП). У апошні таксама ўваходзяць:

• ­сістэма, якая ажыццяўляе аўтаматызаванае праектаванне;
• ­комплекс аўтаматызаванага кіравання тэхналагічным абсталяваннем вытворчасці;
• ­прамысловыя робаты-маніпулятары;
• ­аўтаматычна працуе вытворчы транспарт;
• ­прылады, якія ажыццяўляюць загрузку/выгрузку і размяшчэнне;
• ­сістэмы кантролю над вытворчымі тэхналагічнымі працэсамі;
• ­аўтаматычнае кіраванне вытворчасцю.

Больш падрабязную інфармацыю аб практыцы прымянення робатаў

Сапраўднымі прамысловымі праграмамі з'яўляюцца сучасныя робаты. Віды іх розныя, і яны забяспечваюць высокую прадукцыйнасць стратэгічна важных сфер прамысловасці. У прыватнасці, шмат у чым эканоміка сучаснай Германіі абавязаная сваім высокім патэнцыялам іх ужыванню. У якіх галінах працуюць гэтыя «жалезныя работнікі»? У металаапрацоўцы яны функцыянуюць практычна ва ўсіх працэсах: ліццё, зварцы, каванні, забяспечваючы высокі ўзровень якасці працы.

Ліццё як галіна з экстрэмальнымі ўмовамі для чалавечага працы (маюцца на ўвазе высокія тэмпературы і забруджванне) у значнай меры рабатызавана. Машыны ад Kuka мантуюць нават у ліцейных цэхах.

Харчовая прамысловасць таксама атрымала ад Kuka абсталяванне для вытворчых мэтаў. «Харчовыя робаты» (фота прадстаўлены ў артыкуле) у большасці сваім замяшчаюць людзей на ўчастках з асаблівымі ўмовамі. Распаўсюджаны на вытворчасцях машыны, якія забяспечваюць у награваюцца мікраклімат памяшканнях з тэмпературай, якая не перавышае 30 градусаў па Цэльсіі. Робаты з нержавеючай сталі віртуозна апрацоўваюць мяса, удзельнічаюць у вытворчасці малочных прадуктаў, а таксама, вядома, укладваюць і пакуюць прадукты аптымальным чынам.

Цяжка пераацаніць уклад такіх прыбораў у автомобилестроительную прамысловасць. Па прызнанні спецыялістаў, самымі магутнымі і прадукцыйнымі машынамі на сённяшні дзень з'яўляюцца менавіта «куковские» робаты. Фота такіх прылад, якія ажыццяўляюць увесь спектр аўтазборачных аперацый, уражваюць. Пры гэтым сапраўды пара казаць пра аўтаматызаваным вытворчасці.

Апрацоўку пластмас, выпуск пластыка, вырабскладаных па форме дэталяў з разнастайных матэрыялаў забяспечваюць робаты на вытворчасці ў сапраўды шкоднай для здароўя чалавека забруджанай асяроддзі.

Яшчэ адной найважнейшай сферай прымянення «куковских» агрэгатаў з'яўляецца дрэваапрацоўка. Прычым апісваныя прылады забяспечваюць як выкананне індывідуальных заказаў, так і наладжванне буйнога серыйнага вытворчасці на ўсіх стадыях - ад першаснай апрацоўкі і распілоўкі да фрезеровки, свідравання, шліфоўкі.

Кошты

У цяперашні час на рынку Расіі і краін СНД запатрабаваныя вырабленыя кампаніямі Kuka і Fanuc робаты. Цэны на іх вагаюцца ў межах ад 25 000 да 800 000 руб Такая вялікая разбежка тлумачыцца існаваннем розных мадэляў: стандартных малой грузападымальнасці (5-15 кг), спецыяльных (вырашальных асаблівыя задачы), спецыялізаваных (якія працуюць у нестандартнай навакольнага асяроддзі), вялікай грузападымальнасці (да 4000 т).

Высновы

Варта прызнаць, што патэнцыял выкарыстання прамысловых робатаў ўсё яшчэ не задзейнічаецца ў поўнай меры. Пры гэтым стараннямі спецыялістаў сучасныя тэхналогіі дазваляюць рэалізоўваць усё больш смелыя ідэі.

Патрэбнасці ў павелічэнні прадукцыйнасці сусветнага гаспадаркі і максімізацыя долі інтэлектуальнага чалавечага працы служаць магутнымі стымуламі развіцця ўсё новых і новых тыпаў і мадыфікацый прамысловых робатаў.