Роботизированные комплексы (РТК), предназначенные для технологического процесса сборки

Характеристики и структура РТК сборки

Промышленные роботы применяют для автоматизации операций при выполнении всех видов сборочных работ. На операциях сборки под дальнейшую механическую обработку ПР используют: для подачи, ориентации и соединения деталей в один комплект, их взаимного закрепления, установки и снятия комплекта при обслуживании обрабатывающего оборудования.

При узловой сборке ПР применяют: для поиска и распознавания деталей, их транспортирования, ориентации и подачи на сборочную позицию, для контроля размеров, правильности и качества взаимного соединения и закрепления деталей, для транспортирования и укладки (а если потребуется - и упаковки) собранного узла.

Сборка под сварку может рассматриваться как операция узловой сборки и как операция, предваряющая механическую обработку.

При общей, окончательной сборке изделия ПР используют: для транспортирования, взаимной ориентации и установки узлов, иногда для их соединения, а также для транспортирования готовых изделий.

ПР могут применяться и на операциях разборки изделий.

К основным сборочным операциям, которые могут быть выполнены с помощью ПР, оснащенных соответствующими инструментами и приспособлениями, относятся следующие:

надеть - вставить;

наложить - вложить;

раздвинуть - развернуть;

установить - снять;

запрессовать;

свинтить - развинтить;

склеить;

склепать; - сжать - разжать.

Для выполнения основных операций требуется реализация ряда вспомогательных операций, к которым относятся транспортирование, ориентирование, измерение и т.п.

При автоматизации сборки с помощью ПР выдвигается ряд общих требований: детали по качеству изготовления должны соответствовать техническим условиям чертежа, быть чистыми, не иметь забоин, вмятин; конструкция деталей должна исключать возможность их сцепления друг с другом при выходе из подающего устройства (магазина); в соединяемых деталях должны быть предусмотрены фаски, конусы, проточки. Не рекомендуется также сборка деталей из легкодеформируемых, хрупких и не обеспечивающих сохранения определенной геометрической формы материалов; перед поступлением на сборочную позицию необходимо предусмотреть контроль деталей на их соответствие техническим условиям.

К изделиям (сборочным единицам), собираемым с помощью ПР, предъявляются следующие требования: расчлененность на законченные, взаимозаменяемые сборочные единицы; минимальное число соединяемых поверхностей и видов соединений, доступность мест соединений сборочных единиц для контроля качества соединения; отсутствие необходимости в дополнительной обработке, пригонке и регулировке в процессе сборки; возможность осуществления последовательной сборки, характеризуемой наличием базовой детали, с которой последовательно сопрягаются присоединяемые детали. Тип и конфигурация базовой детали определяют конструкцию базирующего приспособления и схему базирования. Условия собираемости, выбор базовых поверхностей при захвате и монтаже присоединяемой детали, а также последовательность сборки зависят от пространственного расположения поверхностей сопряжения. Основным признаком классификации типовых сборочных единиц и комплектов является деление их на комплекты типов "вал" (с охватываемой базовой деталью) и "корпус" (с охватывающей базовой деталью).

В комплекте типа "вал" базовой деталью является вал или другая подобная деталь, на которую устанавливаются подшипники, зубчатые колеса, втулки, пружинные стопорные кольца, уплотнительные манжеты. В комплекте типа "корпус" базовыми деталями являются корпус, фланец, стакан и другие элементы конструкции, в которые вкладываются присоединяемые детали.

Промышленные роботы, обслуживающие сборочные РТК. должны обеспечивать всю совокупность перемещений, необходимых для нормального протекания сборки. Характер и вид этих перемещений зависят от требований, предъявляемых к процессу сборки, номенклатуры и программы выпуска, частоты сменяемости собираемых изделий и габаритов технологического оборудования.

Специфика сборки, в процессе которой необходимо компенсировать погрешности позиционирования, захвата и установки деталей, обусловливает определенные требования к сборочным ПР.

Взаимные основные движения сопрягаемых деталей (как правило, это прямолинейные перемещения) должны осуществляться ПР в цилиндрической системе координат.

Размеры рабочей зоны ПР должны быть достаточными для размещения: вспомогательных устройств, приспособлений и оснастки, необходимых для реализации технологического процесса сборки; магазинов с инструментами и захватными устройствами; подающих устройств; накопителей собираемых деталей; средств контроля качества сборки.

ПР должен иметь не менее трех степеней подвижности, а также возможность увеличить их число до 8 в результате дополнительных движений исполнительного органа ПР или сборочного инструмента.

Система управления ПР должна обеспечивать возможность его работы со значительным числом вспомогательных механизмов (тактовые столы, транспортеры, устройства поштучной выдачи заготовок и т.д.).

Промышленные роботы, последовательно выполняющие несколько различных операций и переходов, должны иметь устройство, автоматически заменяющее захват и инструмент и подключающее их к силовой и измерительной сетям (пневматическим или электрическим).

При необходимости выполнения в процессе сборки операций механической обработки (сверление, развертывание и др.) исполнительный орган ПР должен обеспечить работу режущего инструмента с требуемыми скоростью и усилием подачи; если это невозможно, то в состав РТК следует включить соответствующее металлорежущее оборудование.

Следует отметить, что в промышленной робототехнике четко обозначились два направления создания переналаживаемых систем робото-технологическ х сборочных комплексов (РТСК). Первое связано с использованием ПР, работающих в условиях упорядоченной среды. В этом случае основное внимание при создании РТК уделяется выбору методов подготовки среды и разработке средств, реализующих их. Такое решение позволяет резко повысить надежность функционирования, снизить стоимость и упростить управление собственно ПР. На производстве при эксплуатации таких РТК не требуется специальной подготовки персонала, удешевляется организация их сервисного обслуживания. Кроме того, упомянутое направление создания РТК обладает определенными преимуществами еще и потому, что на производстве во многих отраслях накоплен значительный опыт применения типовых переналаживаемых средств упорядочения среды (деталей, соединений, технологической оснастки и т.д.), которые используются при автоматизации процессов загрузки и разгрузки технологического оборудования (например, бункерные загрузочно-ориентиру щие устройства).

Второе направление связано с использованием ПР, обладающих широкими технологическими и функциональными возможностями, намного превосходящими требуемый для обслуживания конкретного процесса уровень. Такие роботы, используемые при создании переналаживаемых РТК, успешно взаимодействуют с неупорядоченной средой за счет наличия в их составе элементов очувствления и логико-управляющих систем, позволяющих приспосабливаться к изменяющимся условиям работы. Часто необходимо выявить минимально необходимые (целесообразные) структурные связи, объем памяти и уровень адаптации у робота и технически достижимый уровень организации обслуживаемой среды с целью создания эффективных условий для взаимодействия элементов системы "робот - объект - среда". Это, безусловно, требует изменения компоновки и конструктивного исполнения технологического оборудования, режимов технологических процессов, условий и организации производства.

В общем случае состав и структура РТСК могут быть представлены схемой, изображенной на рис.1.

Рис.1 - Структурная схема компоновки РТСК.