Машины роботы сборка изделий

И сборку машин ведут роботы

Без прикосновения рук человека целая система агрегатных станков, объединенных в автоматические линии, выполняет десятки самых разнообразных, самых сложных операций. Станки обтачивают заготовки, сверлят в них отверстия, растачивают их, шлифуют, нарезают резьбы.

Так ведется, например, механическая обработка картера, головки цилиндра, маховика и других сложных деталей дизеля на многих советских машиностроительных заводах — на всем длинном пути к деталям в процессе их обработки практически не прикасается рука человека. Безраздельное царство автоматики! Но, к сожалению, как только поток деталей вливается в сборочный цех, нередко картина резко меняется: машины на сборочном конвейере часто собирают с помощью гаечного ключа и различных сборочных приспособлений.

Подсчеты показывают, что сборочные работы в машиностроительном производстве по трудоемкости занимают сегодня второе место (после механической обработки деталей). Доля же сборочных работ в отдельных отраслях промышленности составляет: в автомобилестроении — 20 процентов; в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении — 22 процента; в тяжелом машиностроении — 30 процентов и в электромашиностроении — 40 процентов.

Если систематически не повышать уровень автоматизации сборочных работ, то это явится серьезным тормозом в деле комплексной автоматизации производства, особенно в машиностроении.

При таком положении нарушается основной принцип комплексной автоматизации: все операции технологического процесса производства машин автоматизированы, а завершающие операции — сборка и упаковка изделий — ведутся ручным способом.

В сложной системе современного автоматизированного производства необходимо иметь сегодня и такие «умные» машины, которые бы выполняли роль сборщиков.

Вот уже несколько лет на сборке трансформаторов применяются роботы-сборщики, которые подключены к автоматической линии ЛАСТ-1. «Руки» двух обслуживающих линию пневматических роботов-манипуляторов выполняют сборочные операции с большой точностью и аккуратностью, т. е. обладают теми качествами, которые необходимы рабочему, стоящему у сборочного конвейера.

Подчиняясь общей программе, конвейер подает катушки трансформаторов на рабочую позицию. Здесь первый робот-манипулятор, не теряя времени, надевает на катушку скобы нижней опоры сердечников. А второй, взяв такие же скобы верхней пары из питателя, сначала опускает их торцы на подушечку с клеем. И лишь потом надевает их на катушку.

Операция сборки на этом заканчивается. Но конвейер несет трансформатор по кольцу сушильной камеры, где клей окончательно затвердевает. На выходе готовое изделие уже «ждут» датчики-контроллеры. Автоматически подключившись к трансформатору, они измеряют его электрические характеристики. А электронный пульт управления «делает» заключение — годен трансформатор или нет. Если все параметры в пределах нормы, робот-манипулятор пропускает изделие дальше, нет — он вынимает бракованный трансформатор из ячейки конвейера.

Роботы собирают сегодня и многие изделия точного машиностроения и приборостроения. Они осуществляют, в частности, сборку пишущих машинок. Робот выполняет не только сборочные операции — укладку, загрузку, установку деталей, завинчивание, монтаж,- но и контрольные. Например, он переносит детали к измерительному устройству, которое сообщает результаты замеров микропроцессору, а тот дает команду, в какой из накопителей робот должен доставить данное изделие.

Роботы ведут и сборку часов. Специальные автоматические станки, оснащенные роботами-манипуляторами, собирают колесную систему малогабаритных будильников, механизмы боя, перевода стрелок и т. д. Соединенные транспортными устройствами — миниатюрными вибрационными конвейерами — отдельные автоматы образуют единую автоматическую линию, на которой и собирается сложный часовой механизм.

Особенно много интересных по конструкции сборочных роботов на автоматизированных заводах, выпускающих электро- и радиоаппаратуру.

Кто бывал на радиозаводах, тот не мог не остановиться перед впечатляющей картиной сборки сложной радиоаппаратуры.

На Рижском радиозаводе имени А. С. Попова успешно применяются роботы для сборки малогабаритных трансформаторов транзисторных радиоприемников, магнитопроводов, трансформаторов. Роботы производят здесь и подготовку выводов сопротивлений, конденсаторов и других радиодеталей к монтажу на печатных платах. На них же выполняется и зачистка выводов, гибка; лужение, обрезка.

Очень эффективны роботы для клепочного соединения различных узлов радиоаппаратуры, расклепывания пакетов роторных и статорных пластин переменных конденсаторов, для сборки патронов ламп напряжением до 6 вольт.

Сборочные роботы появились и на предприятиях, изготовляющих тракторные и автомобильные двигатели. Они и там дают большой эффект. Одна из таких сборочных роботизированных линий создана работниками Научно-исследовательского института технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. Установлена она на Харьковском моторостроительном заводе «Серп и молот» и производит автоматическую сборку головки блока цилиндров тракторного и комбайнового двигателя.

Роботизированная линия представляет собой единый агрегат со сложной системой контроля и управления. Все механизмы линии смонтированы на общей станине, которая состоит из нескольких секций. Разделение на секции дает возможность использовать линии в случае изменения конструкции головки.

Для перемещения головок с позиции на позицию в процессе их сборки на линии имеется специальный пульсирующий робот с гидроприводом. В автоматической линии имеется и специальный робот, который перемещает головки в удобное для сборки положение. При сборке головок блока цилиндров двигателей на автоматической линии применяются и другие роботы. Принцип работы большинства из них основан на воспроизведении движений рук сборщика.

Роботизированная линия для сборки головок блока цилиндров работает в определенном ритме (цикле). На головку блока, перемещающегося на конвейере, последовательно устанавливают выхлопные и всасывающие клапаны, пружины и т. д. Головка блока собирается из 80 деталей. Производительность линии — 120 головок в час. Обслуживается она тремя операторами.

На машиностроительных предприятиях появились роботизированные линии для сборки шатунов и целых автомобильных двигателей.

В цехах машиностроительных предприятий все большее применение находит метод вибрационной сборки и комплектования несложных узлов. Осуществляется такая сборка в вибробункерах, вращающихся барабанах, встряхивающих и прочих устройствах, выполняющих роль роботов-манипуляторов.

Анализируя технологические признаки сборочных операций, нельзя не прийти к выводу, что каждый объект сборки состоит из базовых, комплектующих и соединительных элементов. Поэтому в состав любой автоматической или полуавтоматической сборочной установки входят роботы, которые подают и ориентируют детали, следят за сопряжением и закреплением их, контролируют наличие деталей и качество выполнения операции, осуществляют съем готовых изделий.

Наиболее эффективным направлением при разработке сборочного оборудования является сегодня создание агрегатного сборочного оборудования из типовых и унифицированных узлов — модулей. Такие автоматы в случае смены в производстве изделия легко переналаживать: достаточно снять с него одни механизмы, переставить другие и дополнить третьи. Иначе говоря, можно по выбранной конструктором или технологом схеме компоновать любой сборочный станок или сборочную линию. Первые сборочные автоматы, скомпонованные из унифицированных узлов, успешно работают на многих приборостроительных предприятиях.

Применение типовых узлов и деталей в универсальных сборочных автоматах резко сокращает и сроки их создания. Например, на разработку проекта сборочного автомата средней сложности, предназначенного для сборки лишь одного какого-либо вида изделия, уходит девять месяцев. А проектирование подобного автомата на базе унифицированных узлов длится не более двух месяцев и стоимость работ при этом в 3-4 раза меньше.

Универсальным сборочным автоматам принадлежит большое будущее.

Работая над усовершенствованием уже имеющихся сборочных автоматов и созданием новых, советские инженеры используют в их конструкциях все новейшие средства робототехники.

Сборочные роботизированные линии все больше оснащаются системами программного управления. Значительно расширяет возможности автоматизации сборочных процессов применение пневматических устройств управления — пневмоники.

Роботизированные сборочные линии весьма эффективны. Они в 6-10 раз повышают производительность труда, значительно снижают себестоимость продукции и повышают качество сборки изделий. Автоматизация сборки втулочно-роликовых цепей на Красноярском машиностроительном заводе имени В. И. Ленина позволила в 6,5 раз снизить трудоемкость изделий, в 2 раза уменьшить их себестоимость.

Особенно большой эффект дает полная роботизация отдельных операций сборки с подачей деталей из бункеров и автоматическим удалением собранного изделия.

Опыт машиностроительных предприятий показывает также, что роботизированную сборку целесообразнее всего применять в массовом производстве при выпуске однотипной продукции.

Большие надежды ученые и инженеры возлагают на роботы второго и последующих поколений, которые во многом облегчат решение проблем автоматизации сборки.

Специалисты японской компании «Тосиба» создали прототип будущих поколений «интеллектуальных» сборочных роботов, способных без вмешательства человека перестраиваться в процессе изменения производственных задач, возникающих при сборке. Они же составят и программу ее решения.

Конструктивно новый тип сборочного робота напоминает верхнюю часть человеческого тела: он имеет «туловище», две «руки» и «шею», на которой укреплены две видеокамеры. С их помощью робот получает стереоизображение модели будущего изделия. Обладая искусственным интеллектом, робот оценивает трехмерную конструкцию предлагаемой модели готового изделия, разрабатывает технологическую карточку операций по ее сборке и выполняет эту программу.

Промышленные роботы для сборки (сборщики)

Промышленные роботы используются для выполнения операций при сборке самых разных приборов, машин электроники и прочих изделий. Так, робот-сборщик может устанавливать, присоединять крышки, фланцы, кронштейны; монтировать валы, кольца, оси; устанавливать прокладки и подшипники; собирать резьбовые, прессовые и другие соединения. Перечислить весь спектр операций, на которых человека заменяют машины для сборки, практически невозможно: этот список постоянно расширяется.

Роботы для сборки снабжаются технологическими инструментами для выполнения различных операций, захватывающими устройствами, техническим зрением и датчиками лазерного сканирования для установки деталей в заданное место.

При этом машина инструменты может быстро, в автоматическом режиме менять.

Роботизированная сборка с точностью человеческих рук

Робот для сборки должен иметь пять или шесть степеней свободы. Это обусловлено необходимостью точного позиционирования захватов. Особняком в ряду таких аппаратов стоят мини-роботы с грузоподъемностью не более одного килограмма. Они применяются для сборки электроники малого размера. При выполнении операций особенно важны универсальность и повышенная точность сборки.

Робот сборочный может иметь систему адаптивного управления. Это значит, что сначала «руки» автоматизированной машины быстрыми и грубыми перемещениями по заданной программе устанавливают детали на нужные места. Затем с использованием обратной связи точно их позиционируют.

Такие роботизированные системы отличаются высокой точностью сборки, достигают которой обработкой информации об окружающей среде, полученной с различных датчиков ориентирования. Во многом работа таких роботизированных участков напоминает работу человека, который, ощупывая детали пальцами, совмещает, соединяет их.

Роботизация сборочного производства

Сборочное производство в любой сфере может быть роботизировано. Манипуляторы для сборки поставляются полностью готовыми к работе. Их можно купить у дилеров производителей роботизированной техники и внедрить силами собственного инжинирингового отдела. На практике в большинстве случаев интеграцию промышленных роботов в производство доверяют специализированным компаниям.

Компании-интеграторы предоставляют решения «под ключ». Сборочный роботизированный участок поставляется в комплекте со съемным оборудованием – захватами и манипуляторами, которые подбираются исходя из типа производства, нуждающегося в роботизированной сборке

Также в комплект поставки входит набор датчиков и прочих элементов системы обратной связи, которая обеспечивает точность сборки, и программное обеспечение для управления автоматической машиной.

Универсальный робот легко модифицировать. Возможна замена съемного оборудования, система подлежит перепрограммированию. Таким образом, сборочная система «переучится» на другой вид продукции.

Промышленные предприятия уже давно поручают сборочным роботам сложную и монотонную работу. Роботы-сборщики участвуют во всех видах сборки на разных стадиях производственного цикла.

Главное преимущество роботизированных систем перед другими автоматизированными решениями заключается в универсальности: машину можно легко переориентировать на выполнение новых операций или на работу с другими заготовками.

Он способен «переучиться» благодаря программному обеспечению, так что одна машина может выполнять множество задач.

• быстрая окупаемость за счет сокращения затрат на фонд оплаты труда и увеличения объема производства;
• высокая точность выполнения операций и повышение качества работы;
• высокая производительность, способность работать в режиме 24/7 без перерывов, больничных и выходных;
• компактность;
• устранение влияния человеческого фактора в работах, которые требуют высокой концентрации и точности – манипуляторы не допускают ошибок;
• улучшение условий труда работников – теперь сотрудникам не нужно работать в цехах, вредных для здоровья, за операторами остаются функции программирования и контроля робототехники;
• простота программирования и удобство эксплуатации благодаря современному программному обеспечению.

Промышленные сборочные роботы, созданные мировыми лидерами, служат более десяти лет. За этот период предприятие может сменить тип продукции, при этом покупка нового роботизированного сборщика не потребуется. Достаточно просто изменить программные настройки – и оборудование приступит к новым задач уже с обновленными заготовками. Гибкость и универсальность в эксплуатации, дополненные высокой надежностью, делают автоматизированного помощника эффективным решением.

Сборщик участвует в различных видах операций.

1. Сборочные операции для дальнейшей механической обработки изделия – машины подают детали, закрепляют элементы в единый комплект.
2. Узловая сборочная работа – при данном типе операций роботизированный сборщик ищет и распознает детали. Затем переносит их, контролирует на соответствие параметров, проверяет качество крепления, а также транспортирует собранный узел.
3. Окончательная сборка – в данном случае машина переносит и соединяет узлы, транспортирует готовые изделия.

Что умеет робот для сборки

Вне зависимости от того, на каком участке производства используется роботизированный помощник, операции по сборке сводятся к совершению определенных действий в пространстве. Возможных форматов много, каждое предприятие подбирает оборудование под собственные потребности.

Промышленный сборщик может:

• свинчивать, развинчивать;
• поднимать, опускать, поворачивать;
• устанавливать, снимать;
• склеивать;
• надевать, вставлять;
• сжимать, разжимать;
• зачищать, заливать;
• измерять;
• разворачивать, раздвигать
• сваривать, накладывать;
• ориентировать.

Функции первых промышленных роботов сборщиков сводились к решению довольно простых задач: помощник брал на себя монотонные повторяющиеся процессы, физически сложные для человека операции. Первые роботизированные участки с программным управлением обычно программировали вручную.

Сегодня робот может гораздо больше благодаря интеграции сенсорных устройств. Виды электронных устройств для робота-сборщика:

• тактильные сенсоры (наделяют функциями осязания, позволяют «чувствовать» прикосновение к предметам, распознавать их параметры);
• кинетостатические (благодаря им машина распознает уровень давления);
• системы технического зрения (повторяют задачи человеческого зрения).

Визуальные сенсоры дают роботизированному помощнику широкий диапазон новых возможностей:

• сортировать предметы по заданным критериям, выявлять заготовки, им не соответствующие, проводить контроль бракованных изделий;
• выбирать из ряда заготовок ту, которая соответствует по внешнему виду, габаритам, перемещать ее в пространстве;
• наблюдать за ходом выполнения технологических операций, распознавать предметы и проводить с ними запрограммированные операции.

Особенности роботизации сборки

В зависимости от размеров производства и технической сложности выпускаемых изделий, роботизацию процессов осуществляют разными способами.

Во-первых, сборочные операции могут проводиться в пределах одного рабочего места. Возле промышленного роботизированного участка располагают детали для сборки, набор инструментов (ими агрегат умеет переоснащаться самостоятельно). Также может потребоваться дополнительное стационарное оборудование (например, пресс), к которому машина транспортирует детали для обработки. В данном случае возможно усложнение комплекса за счет установки нескольких роботов-манипуляторов.

Во-вторых, сборка может осуществляться на автоматической линии, оснащенной несколькими разными промышленными манипуляторами. В рамках единого процесса возможно выполнение сразу нескольких задач. Для этого устанавливаются программируемые агрегаты, возможно комбинирование оборудования с разным уровнем автоматизации. Это решение помогает значительно улучшить производственные показатели, увеличить не только объем, но и качество продукции, при этом сократив по срокам производственный цикл. Группа роботизированных участков гораздо быстрее справляется с задачами в сравнении с роботом, действующим на одном рабочем месте.

Сферы применения сборочных роботов

Автоматизированный помощник будет незаменим на промышленных предприятиях любой специфики, где осуществляются данные процессы:

• автомобильная промышленность;
• металлургия;
• производство станков и оборудования;
• легкая промышленность;
• производство электронного оборудования;
• космическая сфера и многие другие.

ДС-РОБОТИКС поможет подобрать лучшее техническое решение для нужд вашего предприятия. Экономически выгодно использование промышленных роботов совместно с другими средствами автоматизации производства. У наших сотрудников большой опыт проектирования, установки и наладки, а также технического обслуживания роботизированных сборочных комплексов любого уровня сложности и для любых сфер производства. Просто сообщите нам, если вам нужна консультация – и мы свяжемся с вами.