Типовые компоновки роботизированных технологических комплексов (РТК) сборки

Процессу внедрения промышленных роботов (ПР) в производство предшествует этап технологической подготовки, связанный со спецификой использования робота. Эта специфика существенным образом отражается на компоновке оборудования РТСК. Возможны два варианта компоновки:

1) ПР встраивается в существующую технологическую линию, когда требуется большая универсальность самого робота и наличие у него элементов адаптации, а также доработка технологического оборудования под применяемый тип робота;

2) ПР проектируется совместно с технологической линией как составная часть сборочного технологического оборудования.

Последний вариант наиболее рационален и перспективен, так как позволяет в максимальной степени использовать преимущества модульного принципа построения ПР и принцип агрегатирования из унифицированных элементов при создании РТСК. Особое значение этот фактор имеет при разработке РТСК, учитывая разнообразие сборочных процессов. Особенности роботизируемого процесса оказывают одновременно влияние и на кинематику обслуживающих роботов, и на размещение технологического оборудования и компоновку ПСРТК в целом.

Путем анализа сборочных операций, выполняемых с применением ПР, получено четыре типовых варианта компоновки сборочных РТК, представленные на рис.1. Все РТК включают в себя следующие типовые элементы: ПР 2; рабочие позиции 4 (на которых выполняются операции сборки); питатели 1 (служащие для подачи собираемых деталей в ориентированном положении); магазины 3 с комплектами сборочных инструментов.

В РТК (рис.1, а) технологический процесс сборки делится на две операции, причем операция 2 выполняется по двум позициям. В связи с этим возникает необходимость в организации трех одинаковых позиций сборки для обеспечения требуемой производительности отдельных операций. Передача полуфабрикатов после выполнения операции 1 на позицию, где выполняется операция 2, осуществляется (в таре) общецеховым транспортом. Такая компоновка обеспечивает сокращение простоев оборудования и, как следствие, повышение производительности РТК.

В РТК (рис.1, б) один ПР последовательно выполняет все операции сборки до получения полностью собранного изделия. При такой компоновке используют универсальные ПР и рабочие позиции в целях их быстрой переналадки при переходе на сборку другого изделия.

В РТК (рис.1, в) используют специальные ПР упрощенной конструкции с небольшим числом степеней подвижности. Собираемые детали перемещаются транспортером 5 между несколькими позициями сборки, работающими параллельно. Линейное расположение оборудования обеспечивает выполнение технологических функций и пустоту транспортной системы. Жесткая связь между рабочими позициями обусловливает остановку РТК при выходе из строя ПР или другого оборудования.

Особенностью РТК (рис.1, г) является то, что сборочные операции (с учетом их специфики) максимально сконцентрированы на отдельных рабочих позициях, причем на ряде позиций сборочные операции выполняются одновременно несколькими ПР. Транспортирование полуфабрикатов между рабочими позициями 4 осуществляется конвейером 5. Связь между отдельными рабочими позициями гибкая.

Варианты компоновки РТСК. На рис.2, а оборудование расставлено по дуге окружности, и для его обслуживания плечо робота 4 осуществляет возвратно-поступател ные и вращательные движения. При переукладке деталей (узлов) с подводящего конвейера (позиция А) на конвейер (позиция D) стационарный робот 4 на фиксированных позициях 1, 2, 3 осуществляет сопутствующие, вспомогательные или контрольные операции: лужение, мойку, травление, гибку, рихтовку, контроль параметров и др. Компоновка комплекса по схеме рис.2, б предусматривает расположение оборудования в линию, и робот 4 снабжен модулем глобального перемещения между транспортными конвейерами А, В и D. Такая компоновка оборудования предполагает автоматизацию основных (5,6) и вспомогательных (1, 2,3) операций, которые обслуживает робот.

Наличие упорядоченной среды позволяет роботу 4 (рис.2, в) не только обслуживать ее, аналогично схеме (рис.2, а), но и транспортировать узел, укомплектованный на позициях 1, 2, 3, на позицию 5, 6 фиксирующей операции (развальцовка, пайка, сварка, запрессовка), операции контроля, подгонки, покраски и т.п. В отдельных случаях робот может выполнять эти операции самостоятельно.

Если синхронизация транспортных и основных операций невозможна или когда время, отведенное на операцию, не позволяет осуществлять последовательную комплектацию сборочной единицы за счет повторных возвратно-поступател ных и вращательных движений рабочих органов робота, то обслуживаемая среда организуется по схеме, показанной на рис.2, г. Здесь роботы 4 и 11 попеременно в синхронизированном ритме устанавливают на позицию сборки б укомплектованные сборочные единицы, которые окончательно собираются в изделие специализированным сборочным оборудованием или одним из роботов. Кассеты с комплектующими деталями подаются на позиции 1, 3, 8, 10 конвейерами А, В, А' и В'.

Укомплектованной (собранное) изделие поступает на отводящий конвейер D. Позиции 2, 5 и 7, 9 используются для выполнения вспомогательных и сопутствующих операций. Технологический цикл РТК может быть сокращен за счет уменьшения вспомогательного времени, вызванного загрузкой и разгрузкой рабочих машин и межпозиционным транспортированием объектов (деталей, узлов). С этой целью используются двурукие ПР (рис.2, д, е), таким образом цикл обслуживания рабочих позиций сокращается вдвое за счет исключения двойных поворотных ходов плеч робота 4.

Рис.1 - Типовые варианты компоновок сборочных РТК

Рис.2 - Варианты компоновки РТСК.

Сборочные промышленные роботы, взаимодействующие с упорядоченной средой

Для осуществления сборки могут применяться как универсальные роботы общепромышленного назначения, так и специализированные сборочные роботы (СПР). Учитывая специфику сборочных работ, выражающуюся в необходимости точного позиционирования захватов, целесообразно стремиться к минимально необходимому числу степеней свободы (не более пяти, иногда шести).

Особое место среди СПР занимают роботы для перемещения объектов с массой не более 1 кг. Их называют промышленными минироботами (ПМР). К этому классу СПР предъявляются требования высокой технологической и функциональной универсальности, повышенной точности дискретного позиционирования рабочих органов, агрегатного исполнения и др.