Роботы с руками

Категория:
Роботы в промышленности


Роботы с руками

Удаление заусенцев

Удаление заусенцев с помощью роботов — сравнительно новая область применения, поскольку требует довольно сложных роботов. Снятие заусенцев обычно выполняется вручную, рабочий осматривает детали, обнаружив острые металлические или пластмассовые неправильности (заусенцы), вышлифовывает или отрезает их. Это связано с большими затратами времени и увеличивает стоимость единицы продукции, так как механизировать эту операцию трудно.

В настоящее время при снятии заусенцев с помощью роботов не используется очувствление их. Хотя, несомненно, существуют большие потенциальные возможности для применения сложных визуальных (тактильных) систем при обследовании заготовок и удалении заусенцев. При отсутствии таких систем приходится проходить всю поверхность специальным инструментом независимо от того, нужно снимать заусенцы или нет. Так как инструмент требуется только для удаления сравнительно небольшого количества материала, можно перемещать инструмент с помощью руки робота, удерживая заготовку в стационарном положении.

Часто заготовка, которой манипулирует робот, используется как опора для инструмента при снятии заусенцев. В этом случае можно применять различные инструменты для различных этапов процесса снятия заусенцев Специальный набор инструментов может оказаться необходимым, если, например, имеются области, недоступные для использования традиционных инструментов. Кроме того, они должны обладать возможностью легкого перепрограммирования при изменениях форм заготовок и быстрого перехода с одной программы на другую. Требования, возникающие при шлифовке ребер стекла и полировке металла, во многом аналогичны требованиям при снятии заусенцев.

Литье в металлические матрицы

Первое использование роботов связано с обслуживанием литейной машины и до настоящего времени не потеряло актуальности. Литье цветных металлов включает следующие процессы: нагнетание расплавленного металла под давлением в формы (матрицы); затвердение металла; выпуск литья (обычно посредством автоматического вытягивания стержней, заделанных в матрицы); закалку литья в воде и удаление излишков металла. Матрицы очищаются часто воздушными струями и смазываются для предотвращения сцепления со следующей отливкой.

Такие действия идеально выполняют простые роботы, способные точно ориентировать детали при сравнительно простом захватывании (обычно с использованием стандартных захватов, называемых стояками, образованных в канале, где металл вдавливается в матрицы). При внедрении роботов нет нужды заменять такое оборудование. Кроме того, большую выгоду может представить высвобождение рабочих на ручных работах.

Использование роботов на разгрузке, закалке и кромкоуборке увеличивает производительность, точность, безопасность работ, повышает коэффициент использования основного оборудования. В тех случаях, когда составные части изделия, сделанные из другого материала, чем сплав отливки, должны быть помещены в матрицы перед процессом отливки, роботы также могут взять на себя эту задачу. Для выполнения несложной разгрузки робот можно заменить устройством типа «взять-положить».

Обрубка отливок

Несмотря на тяжелые условия работы человека в литейных цехах, роботы пока не нашли широкого распространения в этой отрасли промышленности. Роботы все шире применяются для очистки (обрубки) отливок. До обрубки отливка будет покрыта посторонними кусками металла: частично выдавленного из формы, частично от стояков и связывающих каналов в форме. Все это необходимо удалить или газовой горелкой, или с помощью шлифовального инструмента, а так как объемы литья невелики, то работа выполняется вручную.

Отливки часто имеют сложную форму, и обрубка за* усенцев требует времени и, следовательно, дорогостояща: 20 % текущих затрат по литью приходится на обрубку, а сама работа является одной из наиболее трудоемких, Внедрение роботов, которые заменят человека, позволит исключить опасность для человека и использовать большие по размерам и более эффективные инструменты.

Во время обрубки иногда требуется удалить боль-шое количество материала, поэтому есть смысл заставить робот манипулировать отливкой при фиксированном шлифовальном инструменте. Это эффективнее, чем манипулировать шлифовальным инструментом по фиксированной отливке. Когда отливка подводится к шлифовальному инструменту, то робот испытывает значительные динамические нагрузки, и поэтому рука (и захват) должна быть достаточно мощной. Что же касается снятия заусенцев, то отсутствие у роботов сенсорной обратной связи, требуемой для определения мест шлифовки, приводит к потерям времени и связано с трудностями подстановки отливки всеми гранями к инструменту.

Обработка давлением

Ковка металла ударами молота или прессом требует значительных физических усилий человека-оператора. При ковке падением раскаленные металлические болванки подвергаются ударам, находясь между молотом и наковальней при ковке молотом или между двумя матрицами — при матричной ковке. В отличие от ковки при прессовании горячая болванка помещается между пуансоном и матрицей, а затем медленно вдавливается в форму. Другие операции обработки давлением включают прокатку (болванкам придается требуемое поперечное сечение путем пропускания их через валки специальной формы) и расплющивание, при котором концы валов увеличивают путем ковки. Операция расплющивания полностью автоматизирована.

При ковочных операциях широко применяются роботы. Радикальное изменение формы деталей во время процесса ковки требует разработки сложных и крупных захватов роботов.

Роботы способны в течение длительного времени переносить раскаленные тяжелые заготовки с высокой скоростью, работая в агрессивной среде. В отдельные короткие периоды человек может работать быстрее роботов, но при выполнении длительной работы без роботов нельзя обойтись. Поэтому роботы все шире применяются на операциях обработки давлением. Сноровку опытного оператора при выполнении отдельных операций нельзя противопоставить возможностям роботов, так как у них отсутствует сенсорная обратная связь. Операторы, выполняя объемную штамповку, осторожно двигают деталь в промежутках между ударами молота, сами определяют число и силу ударов. Потребуется высокий уровень визуальной обратной связи, прежде чем роботосистемы смогут заменить человека.

Термическая обработка

Нагревание и охлаждение некоторых металлов в определенных циклах изменяют внутреннюю структуру, которая в свою очередь изменяет прочность, твердость и пластичность.

Первый вид термической обработки включает нагревание металла до очень высокой температуры и затем быстрое охлаждение опусканием в резервуар с водой или маслом. Некоторые сплавы быстро охлаждаются на воздухе. В результате такой закалки металл становится хрупким; поэтому, чтобы частично ослабить хрупкость, обычно после закалки используется отпуск. Этот процесс включает повторный разогрев металла до средних температур и затем охлаждение на воздухе.

Второй вид используется для того, чтобы сохранить общую прочность металла, обеспечив очень твердую его поверхность. Такое поверхностное упрочнение можно выполнить, либо нагревая только поверхность вслед за погружением в воду, либо покрывая горячий металл химическим флюсом. В тех случаях, когда металл нагревается в расплавленной соли, другие химикаты используются для получения требуемого химического состава на поверхности.

Для снятия напряжений или смягчения металла для последующей механической обработки пользуются оттиском. Процесс включает нагрев металла до высокой температуры и затем постепенное охлаждение в печи. Из всего вышесказанного следует, что процесс термической обработки является крайне вредным, выполняемым в агрессивной среде. Поэтому термообработка является идеальной технологией для роботизации, причем достаточно использование сравнительно простых конструкций роботов с позиционным управлением.

Точное литье по выплавляемым моделям

Высококачественное литье все больше находит применение в тех случаях, когда нужно получить готовую продукцию, не требующую или почти не требующую отделки, продукция должна иметь очень высокую пространственную точность и не иметь «следов соединения», оставляемых двумя половинами форм, используемых в традиционном литье. Процесс точного литья включает подготовку восковой модели нужного предмета. Ее получают путем нагнетания воска под давлением в металлическую матрицу правильной формы. Из-за того что матрица используется только для формования воска, срок ее службы велик, но что касается литья в металлические формы, то важно, чтобы между каждым циклом литья восковой формы металлическая матрица очищалась и смазывалась.

Затем восковую модель обкладывают слоем огнеупорного материала, непрерывно погружая модель в жидкий цементный раствор и давая возможность высохнуть. Таким образом, вокруг модели можно создать бесшовную форму любой требуемой толщины. Подготовка форм оболочек — утомительная и требующая больших затрат времени работа. Как только форма готова, модель освобождается от воска и форма помещается в печь для обжига. Фактическая металлическая отливка получается путем заливки металла в форму. После того как форма остынет, ее разбивают и освобождают отливку.

Простые конструкции роботов хорошо выполняют задачу непосредственного литья изделий, кроме того, их можно использовать и в процессе изготовления восковой формы, обучив выполнять операции погружения и сушки.

Загрузка-разгрузка

Обслуживание автоматических станков с ЧПУ, таких, как токарные, прецизионные, шлифовальные, фрезерные и сверлильные, все больше поручается роботам. В связи с ростом стоимости рабочей силы есть смысл автоматически загружать деталь в патрон станка, а после того как закончится цикл механической (автоматической) обработки, удалить деталь, затем, возможно, измерить ее, загрузить в следующий станок и т. д. Автоматизировать такие функции, как ориентация и обследование, которые в другом случае выполняются вручную, может оказаться сомнительным делом, но в гибких производственных системах, где они уже в значительной степени автоматизированы, введение роботов очень вероятно.

Типичный роботизированный модуль должен состоять из одного робота, обслуживающего один или несколько станков с ЧПУ. Это позволяет в те периоды, когда робот в другом случае простаивал бы (поскольку загруженная деталь находилась бы в механической обработке), использовать его на обслуживании другого станка. Можно сделать даже так, чтобы робот менял инструменты в станках с ЧПУ. Однако вследствие того, что детали при механической обработке могут радикально меняться по размерам и по форме, захваты роботов в этом случае оказываются сложными (и тяжелыми).

Упаковка, укладка в палаты и штабеля

Поскольку роботы хорошо показали себя при обращении с деталями, передвижении тяжелых предметов с достаточной скоростью и точностью, они вполне пригодны для выполнения таких работ, как упаковка предметов в контейнеры или установка их в палеты — поддоны или приспособления для укладки и перемещения изделий. Палеты особенно полезны в заводском оборудовании не только из-за того, что их намного легче брать и транспортировать, чем отдельные изделия, но и из-за того, что они позволяют также сохранять относительную ориентацию деталей. Роботы особенно хороши при часто меняющемся шаблоне или схеме расположения группируемых предметов, когда традиционная автоматика была бы непригодна. Действительно, с помощью сложных робототехнических систем можно собирать вместе не сгруппированные предварительно предметы, при этом робот определяет наилучшую структуру упаковки. Тем не менее в большинстве случаев робот используется просто для того, чтобы собрать вместе одинаковые предметы, хотя может оказаться необходимым уложить их в предварительно частично заполненной па-лете.

Диапазон изделий, которые можно укладывать таким образом с помощью роботов, очень велик. Это могут быть простые коробки, упаковки, мешки, металлические болванки, стеклянные листы или обсадные трубы, кирпичи или даже детали сложной формы (например, телевизионные трубки). Естественно, что такие области применения роботов имеются в промышленности повсеместно, представляя постоянно растущий робототехниче-ский рынок. (Действительно, в Великобритании Ронтри Макинтош пытался применить роботы для наполнения коробок с полным набором различных типов шоколада для рабочих, занятых монотонной работой.) Конечно, когда предметы уложены в штабеля, можно потом использовать другие роботы для того, чтобы запустить процесс в обратную сторону! Такая депалетизация— перевод предметов из геометрически заданной схемы в Другое размещение — может не потребовать какой-либо сенсорной обратной связи до тех пор, пока известна первоначальная планировка палет.

Формовка пластмасс

К чаще всего применяемым в промышленности пластмассам относятся термопластики, которые можно существенно размягчить при нагревании, но при охлаждении они вновь становятся твердыми, как прежде. Чтобы придать такой пластмассе требуемую форму, разработаны различные методы. Вероятно, наиболее важным из них является инжекторная формовка. Она очень по-х°жа на литье в матрицы, при которой полимерные гранулы сначала разогреваются, а потом втрамбовываются в охлажденную стальную форму, в которой пластмасса снова быстро затвердевает. Конечная продукция (вместе с заусенцами, которые должны быть впоследствии сняты) удаляется из разделенных матриц посредством эжекторных стержней. При ручном обслуживании существует опасность попадания рук человека в сдвигающиеся половинки матриц.

Противоположностью инжекторной формовки является экструзионная формовка, при которой смягченная пластмасса подается через нагретую матрицу для получения требуемого поперечного сечения для таких изделий, как трубы, стержни и листы. Образующаяся в результате вытяжка впоследствии приобретает форму и охлаждается барабанами, а затем разрезается на участки требуемой длины. Другие различные методы пластического формования включают в себя отливку выдуванием (пригодную для создания бутылок), при которой еще мягкая выдавленная труба помещается между подходящими матрицами и затем выдувается сжатым воздухом как баллон изнутри формы, и термоформование, при котором пластмассовый лист нагревается до размягчения и затем всасывается в охлажденную матрицу соответствующей формы.

При таких методах, как инжекторная формовка, все больше используются роботы, например для удаления отливок (особенно тех, которые велики и тяжелы), помещения специальных включений в матрицы перед литьем или укладки в палеты и упаковки отливок. Тем не менее удаление заусенцев остается проблемой, хотя некоторые отливки могут быть зачищены роботами, вероятно, из-за того, что условия работы на отливках из пластических материалов не считаются особенно непривлекательными и нет таких веских оснований, которые бы побуждали заменять здесь рабочих.

Прессовочные работы

Промышленные прессы используются для формования, профилирования и резки листового металла путем захвата листа между соответствующим образом обработанными матрицами. Этот процесс широко используется для производства таких деталей, как панели самолетов и автомобилей; он аналогичен некоторым про-цеесам в ковке, но при холодной штамповке металл не нагревается, а остается при комнатной температуре.

Различные конструкции пуансона и матрицы могут быть использованы либо для пробивки отверстий и штамповки, либо для деформации листа требуемой формы, хотя в последнем случае нужно проявлять осмотрительность в том, насколько можно растягивать холодный металл без разрыва. В большинстве случаев операция прессования выполняется за один раз, приводя к очень короткому времени цикла, но производят такую продукцию, которая редко требует какой-либо ручной доделки после изъятия ее из пресса.

Из-за таких коротких временных циклов ручная погрузка и разгрузка прессов представляют собой монотонную и утомительную работу. Кроме того, края листа часто бывают острыми и ранят руки оператору, причем существует постоянная опасность того, что оператор не будет в точности соблюдать строгие правила техники безопасности и попадет под пресс. Хотя много сравнительно легкой работы на прессах продолжает выполняться вручную из-за того, что листы не ориентируются с достаточной точностью, чтобы робот мог с ними надежно управляться, некоторые более тяжелые и медленные работы сейчас выполняются довольно простыми роботами (или даже устройствами типа «взять-положить»). В дополнение к загрузочным работам роботы используются также для разгрузки прессов, вероятно, для того, чтобы затем передать деталь к стоящему рядом другому прессу. В этих случаях роботы будут эффективно использоваться при поддержании ориентации на соответствующем уровне.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум