Файл: Учебное пособие Учебное пособие разработано в Омском государственном тех ническом университете.pdf

137
Рисунок 13.2 – РТК с дополнительной позицией передачи
Время обработки изделия на различном ТО обычно различается друг от друга. Из-за этого могут возникать простои как ТО, так и ПР. При простоях
ПР он должен находиться некоторое время в позиции ожидания конца обработки изделия. При планировании траекторий нескольких ПР в пространстве и во времени следует максимально синхронизировать их работу, ориентируясь на более длительную технологическую операцию. В некоторых случаях это позволяет либо заметно сократить число ПР, либо организовать их синхронную работу по единой управляющей программе
(рис. 13.3). Возможна также механическая синхронизация, когда руки ПР монтируются как единое целое, либо жестко соединяются друг с другом (рис.
13.4).
Рисунок 13.3 – Синхронная работа роботов

138
Рисунок 13.4 – Механическая синхронизация манипуляторов
13.2. Межстанционные траектории как функции числа схватов и
организации производственной сцены
При многостаночном обслуживании наиболее часто в РТК возникают следующие производственные сцены:
1. Промышленный робот оснащен одним схватом.
2. ПР оснащен одним схватом; в составе РТК имеются позиции промежуточного хранения предмета манипулирования.
3. ПР оснащен двумя схватами, закрепленными на одной руке.
Первый случай. В этом случае цикл начинается с разгрузки последнего по технологическому процессу оборудования с тем, чтобы обеспечить возможность разгрузки, предшествующего ТО, т.е. обслуживание ТО идет в последовательности обратной последовательности технологического процесса (рис. 13.5).

139
Рисунок 13.5 – Обслуживание ТО роботом с одним схватом:
– разгрузка,
– загрузка
Приведенный рисунок, выполненный в соответствии с компоновкой
РТК и в масштабе, дает возможность представить достаточно точно требуемую траекторию схвата. Однако временное представление здесь затруднено.
Наглядное представление о последовательности работы ПР во времени дает диаграмма перемещений схвата, которая является граф–схемой переходов, вершины которой соответствуют выделенным (учитываемым) состояниям РТК (рис. 13.6). При этом используются “распрямленные” траектории, т.е. условные плоские траектории, длина которых равна длине действительных траекторий.

140
Рисунок 13.6 – Граф-схема перемещений предмета манипулирования по
«распрямленной» траектории при наличии одного схвата
На рисунке 13.6 использованы следующие условные обозначения:
Работа РТК по возможности должна быть организована так, чтобы к моменту подхода схвата к рабочей зоне ТО оно заканчивало обработку и при необходимости останавливалось. В первом случае простой оборудования неоправданно велик.
- движение схвата с изделием (с заготовкой или деталью);
- движение пустого схвата;
- время ожидания робота (простой);
- работа робота в рабочей зоне ТО;
- время работы ТО.

141
Второй случай. В этом случае, когда имеется позиция промежуточного хранения (рис. 13.7), общая длина траектории существенно меньше (рис.
13.8), а, следовательно, меньше время на обслуживание ТО и в целом время цикла. Здесь заметно сокращается время простоя технологического оборудования (рис.13.8).
Рисунок 13.7 – РТК с позициями промежуточного хранения
Рисунок 13.8 – Граф-схема «распрямленной» траектории в РТК с позицией промежуточного хранения

142
Третий случай. Такую организацию производственной сцены (рис.
13.9) можно отнести к наиболее оптимальному варианту, так как длина тра- ектории схватов сведена к минимуму (рис. 13.10). Смена заготовки на деталь в схвате и детали на заготовку в станке происходит непосредственно в рабо- чей зоне станка.
Рисунок 13.9 – Обслуживание ТО роботом с двумя схватами
Рисунок 13.10 – Граф-схема «распрямленной» траектории для робота с двумя схватами

143
Вопросы к лекции 13:
1. Каковы особенности использования нескольких роботов в одном
АТК?
2. Каковы наиболее распространенные производственные сцены при многостаночном обслуживании ТО роботом?
3. Каков порядок и каковы преимущества и недостатки обслуживания
ТО роботом с одним схватом?
4. Каковы особенности обслуживания роботом ТО с позициями проме- жуточного хранения предмета манипулирования?
5. Каковы особенности и преимущества робота с двумя схватами на руке при многостаночном обслуживании?
Лекция 14. Общие требования к РТК и его компонентам
14.1. Применение робототизированных технологических комплексов
в механообрабатывающем производстве
Механообрабатывающее производство – одно из основных отраслей машиностроения, где находят широкое применение РТК. Здесь роль ПP заключается, как правило, в загрузке-разгрузке металлообрабатывающих станков. В качестве TO здесь используются станки: токарные, фрезерные, сверлильные, зубообрабатывающие, шлифовальные и другие.
Вследствие значительного времени механообработки здесь нашло широкое применение обслуживание одним ПР нескольких станков. В простейшем случае для обслуживания станков используют ПР с цикловым управлением. Наиболее общим случаем является применение позиционных ПР. Длительность цикла работы таких ПР – единицы минут.
Рассмотрим простейшую PTЯ (рис. 14.1). Деталь, которую следует обработать, ПР берет из левого магазина, где детали находятся в ориен-

144 тированном положении и организована их поштучная выдача. После окончания обработки ПР снимает деталь и кладет ее в правый магазин. Из таких PTЯ собирают участки. При последовательном соединении таких
PTЯ все последующие ячейки получают на входе ориентированные дета- ли с предшествующей ячейки.
Рисунок 14.1 – Роботизированная ячейка
Здесь возникает, однако, проблема предварительного размещения де- талей в левом магазине самой первой ячейки, так как детали в общем случае приходят в таре навалом. Возможны следующие пути решения этой задачи:

загрузка магазина вручную;

применение вместо магазина специального ориентирующего при- способления, вибробункеров, устройств ориентации за счет магнитного поля и т. п.;

использование для загрузки магазина адаптивного ПР, например, очувствленного или оснащенного техническим зрением, способного брать детали из навала.
Однако к настоящему времени такие роботы находятся в стадии научно – технических разработок и не имеют достаточно широкого рас- пространения. Они дороги. Адаптивный ПР может работать в двух режимах: загружать магазин, который затем подается к станку, либо непосредственно загружать станок, беря детали из навала. В последнем случае магазин на первой левой позиции не нужен.

145
В некоторых случаях приходится прибегать к первому варианту – загрузке вручную, что, к сожалению, имеет место довольно часто. Такое решение не обеспечивает полностью автоматического режима.
Из всех перечисленных способов наиболее приемлемым в настоятцее время следует считать второй способ с ориентированием деталей специ- альными устройствами, особенно в серийном производстве.
14.2. Требования к технологическим процессам, реализуемым в РТК
Технологические процессы, рекомендуемые для реализации в РТК, долж- ны отвечать следующим требованиям:
1. Объединение однотипных деталей по группам и разработка техно- логического процесса их обработки по методике групповой технологии.
2. Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ и ПP, ориен- тированных на обработку деталей-представителей (комплексных деталей).
3. Необходимость изменения (доработки) техпроцесса в целях его при- способления к имеющемуся (или приобретаемому) РТК.
4. Необходимость модернизации TO, ПР и технологической оснастки при реализации техпроцесса.
5. Максимально возможная концентрация операций на станках с ЧПУ, что сокращает число перестановок деталей, повышает точность обработки, со- кращает время производственного цикла.
6. Оснащение станков легкопереналаживаемой широкодиапазонной технологической оснасткой.
7. В РТК рекомендуется выполнять только хорошо отработанные тех- нологические операции и техпроцессы.
8. Состав ТО должен по возможности сохранять постоянным ориентацию оси детали при транспортировании и обработке (предпочтитель-

146 но горизонтальную или вертикальную), что дает возможность использования
ПР с меньшим числом степеней подвижности.
9. Заготовки деталей должны отвечать повышенным требованиям пo точности, припуску на обработку, отсутствию заусенцев.
10.
Необходима тщательная подготовка технологических баз, которая может производиться как внутри, так и вне РТК.
14.3. Требования к деталям, обрабатываемым в РТК
Номенклатура деталей, обработка которых технологически возможна и целесообразна в РТК, определяется следующими факторами:

конструктивными параметрами деталей (геометрической формой, вза- иморасположением элементов деталей);

видом и состоянием заготовки, поступающей в РТК;

технологическими требованиями, предъявляемыми к детали;

габаритами и массой детали.
При выборе состава деталей необходимо учитывать, что процесс обра- ботки в РТК проходит без участия человека.
Конструктивно-технологические параметры деталей, предназначенных для обработки в РТК, должны иметь:

однородные пo форме и расположению поверхности для захвата, поз- воляющие без дополнительной выверки устанавливать их на TO с использова- нием, например, центров, патронов, пневмотисков и т.п.;

ясно выраженные технологические базы и признаки ориентирования, позволяющие организовывать их транспортирование и складирование в ори- ентированном виде с использованием стандартизированной вспомогатель- ной оснастки типа кассет, поддонов, ячеек и т.п.;

возможность унификации процессов обработки и типов TO с целью применения группового метода обработки на серийно выпускаемом ТО.

147
Выбор номенклатуры и типоразмеров деталей для РТК должен произво- диться с учетом следующих факторов:

номенклатуры деталей общемашиностроительного применения, приве- денной в классификаторе промышленной и сельскохозяйственной продукции;

анализа номенклатуры деталей, обрабатываемых и выпускаемых на производственных участках;

возможных вариантов захвата деталей различных геометрических форм захватными устройствами ПР;

ограничительных требований к размерам и весовым характеристикам детaлей;

номенклатуры и технологических характеристик TO, используемого в машиностроении и подлежащего освоению.
Наиболее объективным и стабильным классификационным признаком является геометрическая форма деталей.
Вторичными признаками являются конструктивные характеристики отдельных элементов деталей, их взаимное расположение, наименование детали, ее параметрический признак, выполняе- мые ею функции.
По геометрической форме все детали, применяемые в машиностроении, разделены на два класса:

класс 40 – детали типа тел вращения;

класс 50 – детали “кроме тел вращения”.
Параметрический признак используется для деления деталей на под- классы. Например, отношение L/D позволяет разделить класс 40 на подклас- сы: “длинные детали” (оси, валы, пальцы) и “короткие детали” (кольца, диски, фланцы).
Наименование деталей определяет их характерные признаки (шестерни, рейки, рычаги и т.п.), что позволяет разделить детали на группы.
Расположение отдельных элементов деталей определяет их виды
(главный вал, ступица и т.п.).

148
Классификационная сетка деталей позволяет в соответствии с техноло- гическим классификатором деталей установить типовой технологический процесс для заданной детали и выбрать TO.
Исходя из указанных требований и технических параметров современных
ПР и ТО, для обработки в РТК рекомендуется следующая номенклатура дета- лей:

по классу 40 – «длинные детали»: гладкие и ступенчатые прямоосные и эксцентриковые валы с диаметром до 160 мм и длиной до 2000 мм; «короткие детали»: диски, фланцы, кольца, гильзы, втулки с диаметром до 500 мм и дли- ной до 300 мм;

по классу 50 – плоские и объемные детали простейшей формы (планки, крышки, шпонки, угольники, коробчатые детали и т.п.) размерами до
1000х1000x1000 мм.
Массовые характеристики деталей ограничены в пределах до 500 кг.
Для обработки в РТК не рекомендуется включать:

по классу 40 – детали с элементами не тел вращения (мальтийские кре- сты, крыльчатки) и детали, изогнутые из листов, полос, лент, крепежные дета- ли, шкалы, лимбы;

по классу 50 – детали, изогнутые из листов, труб, балки, решетки, профильные детали, пружины, рессоры, ручки, то есть детали, не имею- щие определенной геометрической формы и не обладающие единством базо- вых поверхностей.
Ограничения по форме деталей диктуются не столько ПР, сколько труд- ностями транспортирования деталей при использовании стандартной тары и приемо-передающих механизмов. Однако эти типы деталей могут быть включены в РТК при их массовом производстве, где можно использовать спе- циальные захваты и оснастку.

149