1.4 Перечень мероприятий при подготовке производства к применению промышленных роботов

     Все вновь создаваемое оборудование для машиностроения, и в том числе промышленные роботы, должны разрабатываться с учетом требований комплексной автоматизации производства. Многолетний опыт эксплуатации промышленных роботов в различных производственных условиях позволил определить основные особенности и принципы построения технологических процессов в случае автоматизации отдельных операций с помощью роботов первого поколения. Необходимо провести целый комплекс мероприятий. К этим мероприятиям относятся следующие:

     1. доработка технологического оборудования, обслуживаемого роботом, если это оборудование создано без учета его использования. Роботы первого поколения могут обслуживать далеко не все универсальное технологическое оборудование, находящееся в настоящее время в эксплуатации в машиностроении. В общем контуре управления с промышленным роботом может работать только универсальное оборудование с ЧПУ, а также оборудование, оснащенное цикловой автоматикой управления (металлорежущие станки-автоматы и полуавтоматы, прессы, штамповочные молоты, гильотинные ножницы, литейные и плавильно-заливочные полуавтоматы и т.п.). Однако в этом случае для объединения оборудования и обслуживающего робота в общем автоматическом цикле часто приходится дорабатывать универсальное оборудование. Иногда это сводится к незначительной переделке цикловой автоматики и зажимных устройств технологического оборудования. Чаще же возникает необходимость в создании специальных электронных блоков связи между роботом и оборудованием, предназначенных для преобразования и передачи технологических команд (например, «Зажим патрона», «Разжим патрона», «Включение станка» и т. д.), а также для передачи в систему ЧПУ робота сигналов обратной связи и сигналов автоблокировки. В большинстве случаев для обеспечения совместной работы универсального оборудования и роботов приходится перекомпоновывать рабочее пространство оборудования; в противном случае доступ захватного устройства (захвата) с заготовкой или деталью в рабочую зону оказывается затрудненным (что усложняет работу и увеличивает количество исполнительных команд робота) и даже невозможным. При обработке несимметричных деталей станок приходится оснащать устройством, останавливающим патрон всегда в одном положении. Следовательно, новое универсальное автоматизированное технологическое оборудование необходимо проектировать с учетом всех требований, обусловленных его совместной работой с промышленными роботами первого поколения, т. е. соответствующим образом должны быть выбраны режимы работы, автоматика управления, вид и форма командных и выходных сигналов, конструкция устройств зажима, конфигурация и размеры рабочей зоны, устройства блокировки и связи, исключающие излишнюю переработку информации и т.д.

     2. доработка конструкции детали или заготовки, которая должна быть приспособлена к условиям манипулирования ею с обеспечением возможности захватывания, переноса и точного позиционирования роботом. Для этого деталь (заготовка) должна иметь достаточно жесткую конструкцию и базовые поверхности, позволяющие роботу брать деталь (заготовку) надежно и всегда одинаково (в некоторых случаях от этих баз с помощью робота выполняются измерения). В качестве баз могут быть использованы базовые отверстия, поверхности и приливы. Кроме этого, поверхности детали или заготовки необходимо делать точнее, например у отливок и штамповок надо тщательнее удалять облой, прибыли и литниковые системы, иначе не будут обеспечены условия для надежного и точного захватывания роботом детали, так как она будет плохо сориентирована в загрузочном или позиционирующем устройстве;

     3. изменение технологического процесса в целях наилучшего приспособления его к техническим возможностям имеющегося или приобретаемого для обслуживания этого процесса промышленного робота. Так как время обработки деталей и продолжительность их межоперационных перемещений при многостаночном обслуживании или групповой обработке взаимосвязаны, то для эффективного использования робота приходится перераспределять операции технологического процесса (с учетом передачи деталей на промежуточную обработку или контроль на другие производственные участки). Применение робота может вызвать существенную корректировку автоматизируемого технологического процесса, включая изменение способов обработки или сборки, режимов обработки и последовательности переходов или установок.

     4. подбор устройств ориентирования деталей. Роботы первого поколения не оснащены устройствами для определения формы и размеров детали (заготовки), поэтому, чтобы правильно установить детали на обработку, их вначале необходимо ориентировать строго определенным образом. Ориентирование заготовки или детали может быть выполнено без участия человека с помощью специальных ориентаторов, в которых детали или заготовки поворачиваются при подаче на позицию захватывания роботом в определенное положение под действием веса или толкателями, при этом обычно используются особенности формы детали (заготовки). Выбор способа ориентирования деталей и выбор баз для их захватывания при транспортировании тесно связаны между собой.

     5. подбор накопителей деталей или заготовок. В накопителях целесообразно монтировать устройства для ориентирования заготовок при выходе их на позицию захватывания роботом. В том случае, когда роботы обслуживают поточную линию и стоят на большом расстоянии друг от друга (рабочие зоны роботов не перекрываются), накопители приходится соединять транспортными средствами - роликовыми конвейерами, склизами и т.п. Роль накопителей чаще всего выполняют загрузочно-разгрузочные устройства, причем в поточных линиях, обслуживаемых роботами, разгрузочное устройство предыдущего робота часто используется в качестве загрузочного устройства последующего робота. Применение накопителей уменьшает время, затрачиваемое человеком на подготовку работы роботов, и позволяет объединить в единый цикл технологическое оборудование разной производительности.

     6. изготовление новой оснастки (специальной или специализированной). К оснастке относятся захваты роботов (или магазины из нескольких захватов), зажимные, разжимные и фиксирующие устройства технологического оборудования (патроны металлорежущих станков, пружинные упоры, всевозможные ловители, направляющие устройства, выталкиватели, приемопередающие устройства, средства межоперационного транспортирования и тара, средства контроля и др.), загрузочно-разгрузочные устройства, кантователи и т.д. Проектирование и изготовление перечисленной оснастки так же, как и доработка самого технологического оборудования, требуют обычно сравнительно небольших затрат времени - от нескольких смен до нескольких недель.

     7. проведение специальных мероприятий по обеспечению техники безопасности (системы обеспечения безопасности) при работе роботов, особенно в тех случаях, когда на том же производственном участке работают люди. Для предотвращения травматизма у наладчиков, программистов и рабочих-комплектовщиков рабочее пространство робота должно иметь специальное надежное ограждение, а внешнее технологическое оборудование должно быть оснащено датчиками для обнаружения аварийных ситуаций, которые могут возникнуть в процессе работы робота, а также соответствующими блокировками. Для исключения поломок оснастки обслуживаемого роботом технологического оборудования, узлов самого робота и возможных сбоев в системе его управления необходимо применять блокировочные устройства, выключающие питание робота и оборудования при возникновении аварийных ситуаций (поломка инструмента, защемление детали, отказ систем управления и т.д.).

     8. разработка компоновочной схемы, т.е. планировка взаимного расположения технологического оборудования, роботов, пультов управления, загрузочных устройств, накопителей, тары и транспортных средств в точном соответствии с технологической последовательностью выполнения операций роботом и требованиями по точности позиционирования. В практике машиностроения оправдали себя типовые планировки оборудования на участке, обслуживаемом роботом.

     9. подготовка, запись и контроль управляющих программ. Этому должны предшествовать разработка технологических процессов и технологические расчеты (определение режимов и времени обработки, определение требуемого и возможного вспомогательного и заключительного времени, расчет оптимальных траекторий и скоростей движения исполнительного устройства робота, расчет циклов и циклограмм, определение вместимости накопителей и т.д.).

     Результаты расчетов вместе с описанием технологического процесса и планировкой оборудования обычно заносят в технологическую карту, используемую при составлении управляющих программ.