Промышленные роботы на производстве

Чапека «Восстание роботов», - далеко не питает идеи революции. Наоборот, он отлично выполняет, причем с огромной точностью, как главные процессы работы (сборку, сварку, окрашивание), так и дополнительные (загрузку-выгрузку, фиксацию определенной детали при создании и перемещении). 

Использование промышленных роботов помогает прийти к быстрому и простому решению нескольких серьезных проблем производства: ­ повышения эффективности труда; ­ оптимизирование условий труда работников; ­ усовершенствование применения ресурсов человека. Промышленные роботы - создания большого производства.


История автоматических устройств

 Роботы на производстве стали распространяться в большом количестве в конце двадцатого века в связи с огромным ростом промышленного хозяйства. 
Большие серии продукции ограничили потребность в мощности и качестве такой работы, проведение которой превышает приемлемые человеческие силы. Вместо того чтобы задействовать огромное количество специализированных рабочих, на новых технологичных заводах работают различные высокоэффективные автоматические линии, функционирующие в режиме прерывного или непрерывного циклов. 

Лучшими в развитии этих технологий, декларирующих масштабное использование промышленных роботов, считаются Япония, США, Германия, и другие важные страны. На две крупные группы делятся создаваемые в вышеуказанных странах новейшие промышленные машины. Виды их определяют по двум полностью разным методам управления: ­ автоматические манипуляторы; ­ машины, дистанционно управляемые специалистами. 

Статью предоставил сервисный центр.


Для чего их применяют?

 О потребности изготовления таких устройств начали размышлять еще в начале двадцатого века. Но тогда еще не было даже стандартной базы для осуществления этой цели. Сейчас, пройдя много этапов, роботы применяются в большинстве лучших технологичных производств. Расстраивает лишь одно, переоснащение такими устройствами многих видов промышленности затруднено дефицитом денежных поступлений. Хотя положительные стороны от их применения явно превышают все денежные траты, ведь они помогают рассуждать не только и не столько о роботизации, сколько о глубоких подвижках в области производства и труда. 

Полное использование промышленных машин позволило лучше выполнять непосильные человеческому роду по сложности и качеству работы: загрузку/отгрузку, укладку, организацию, ориентацию изделий; перенос заготовок от одного устройства к другому, а готовых деталей – на склад; точечную сварку и создание швов; сборку различных полезных изделий; прокладывание кабелей; изменение заготовок по трудному контуру. 

Манипулятор, как важная часть промышленного робота.


 Функционально робот состоит из настроенной САУ (системы автоматического управления) и специального тела (системы для движения и механического манипулятора). Если эта система в основном достаточно маленькая, зрительно незаметна и не бросается прямо в глаза, то тело для работы обладает настолько ярким видом, что промышленную машину часто называют: «робот-манипулятор».

 По правилам и теории, манипулятором чаще всего называют устройство, выполняющее передвижение в пространстве разных поверхностей и изделий труда. Эти приборы сделаны из звеньев двух типов. Первые выполняют движение поступательного вида. Вторые - угловые передвижения. Такие простые и стандартные звенья для своего перемещения применяют пневматический, или гидравлический (более сильный) привод. 


Манипулятор, сделанный по аналогии с руками человека, для работы с заготовками оснащен специальным захватным устройством. В разных устройствах такого типа непосредственно захват в основном производили механические пальцы. При манипуляциях с плоскими поверхностями, детали захватывались при помощи специальных присосок. 

Если же манипулятор должен был функционировать сразу со многими стандартными изделиями, то захват производится благодаря специальной широкой конструкции, которой можно управлять. Вместо захватного прибора манипулятор часто снабжают компактным сварочным оборудованием, специальным технологичным пульверизатором или же обычной отверткой.

 Как робот передвигается?

 Автоматических роботов чаще всего приспосабливают к двум вариантам передвижения в пространстве (большинство из них можно считать стационарными). Это зависит от среды определенного производства. Если надо обеспечить передвижение по гладкой местности, то его реализуют посредством направленного монорельса. Если потребуется поработать на различающихся уровнях, применяют  «шагающие» системы со специальными присосками. 

Движущаяся машина отлично ориентируется во всех указанных координатах. Новейшие устройства позиционирования таких приборов унифицированы, они состоят из специальных блоков и помогают обеспечить правильное перемещение обрабатываемых изделий размером от 300 до 4000 килограмм. 


Конструкция устройства

Применение рассматриваемых автоматических роботов именно на многопрофильных отраслях обусловило определенную унификацию их главных частей блоков. Современные промышленные устройства-манипуляторы держат в своей конструкции :
- ­станину, применяемую для крепления прибора (грейфера),
 - специальную «руку», собственно и производящую обработку; 
устройство с направляющей (оно может определить положение «конечности» в пространстве);
 ­- приборы для обеспечения, приводящие, изменяющие и переносящие энергию в виде крутящегося момента на оси (благодаря ним промышленная машина получает потенциал для движения);
 ­- Системы контроля и управления исполнения, возложенных на него целей;
 приема новейших и полезных программ; анализа приходящих от датчиков данных, и, конечно, передачи ее на специальные приборы; ­систему позиционирования рабочей части, проверку позиций и передвижений по осям.

Заря изготовления индустриальных машин.

Вспомним недалекое прошлое, как началась история создания промышленных устройств. Первые роботы были сделаны в Америке в далеких шестидесятых годах, и выпускались они организациями «Юнимейшн Инкорпоpэйтед» и «Версатран». Хотя, если сказать правильнее, то раньше все-таки произвели промышленную машину «Юнимейт», изготовленную инженером Д. Деволом, запатентовавшим свою САУ, программируемую посредством перфокарт. Это был настоящий технический взрыв: «умные» роботы учили координаты точек своего движения и осуществляли работу точно по установленной программе. 

Первое промышленное чудо «Юнимейт»  было снабжено специальным устройством для захватывания на пневмоприводе и «рукой» на гидроприводе с несколькими степенями свободы. Его параметры позволяли передвигать 12-килограммовую заготовку с точностью до 1,25 мм. Второй робот-манипулятор «Версатран», сделанный известной организацией, загружал и выгружал больше тысячи двести кирпичей в час в печку для обжига. 
Он отлично заменял труд людей в негативных для их здоровья условиях с высоким температурным режимом. Идея его сотворения оказалась весьма верной, а конструкция - настолько крепкой, что некоторые роботы этой марки продолжают функционировать до сих пор. И это несмотря на то, что их ресурс превышает 100 тысяч часов. Стоит отметить, что устройство таких роботов первого типа в плане стоимости предполагало 75% механики и 25% электроники. 

Перенастройка таких необычных машин требовала времени и вызывала простои оборудования. Для перепрофилирования их для исполнения новой работы проводилась замена программы управления.

Статью предоставил сервисный центр.

 Второе поколение устройств.

Чуть позже стало выясняться: несмотря на все преимущества, роботы первого поколения оказались не лучшим вариантом для работы. Второе поколение предполагало более эффективное управление промышленными машинами - адаптивное. Самые первые роботы требовали улучшения среды, в которой они функционировали. Последнее обстоятельство чаще всего обозначало высокие дополнительные денежные траты. Это становилось проблемой для развития большого производства. Новая ветвь прогресса характеризовался созданием множества датчиков. С их помощью машина получила качество, которое называется «очувствление». 

Робот стал получать все важные данные о внешней среде и, сообразуясь с ней, подбирать подходящий вариант действий. К примеру, обрел способности, позволяющие взять изделие и обойти с ним препятствие. Происходит такая манипуляция благодаря микропроцессорной обработке принятой информации, по которой далее, внесенной в переменные управляющих программ, работают машины. Виды главных производственных манипуляций (сварка, покраска, сборка, разного вида механическая обработка) также подлежат приспособлению.
 То есть при реализации каждой из них инициируются разные варианты для усовершенствования качества любого типа вышеуказанных работ. 

Полное руководство промышленными устройствами чаще всего выполняется программно. Аппаратным обеспечением контролирующей функции служат специальные небольшие компьютеры ПК/104 или MicroPC. Заметьте, что адаптивное управление основывается на разном программном обеспечении. Причем решение о выборе вида работы программы принимается машиной  на основании данных о условиях, описанных  детекторами. 

Яркой чертой функционирования устройства второго поколения считается предварительное наличие выставленных режимов работы, каждый из которых запускается при специально-установленных показателях, получаемых из среды. 

Третье поколение машин

Машины третьего вида способны сами генерировать программу своих манипуляций в зависимости от поставленной цели и обстоятельств вокруг. У них нет «подсказок», т. е. записанных технологичных действий при разных вариантах внешней среды. Они обладают навыком самостоятельно правильно выстраивать алгоритм своих действий, а также быстро осуществлять их практически.

 Цены на электронику такой машины в десять раз больше его механической составляющей. Новейший робот, производя захват заготовки благодаря сенсорам, «осознает», насколько хорошо он это сделал. Помимо этого, настраивается сама мощность захвата (обратная связь по усилиям) в зависимости от самого материала изделия. Возможно, именно из-за этого прекрасное устройство промышленных машин нового вида называют интеллектуальным.

 В основном, так называемым «мозгом»  этого чуда считается система его управления. Самым перспективным является регулирование, выполняемое согласно способам искусственного интеллекта. Мозг этим роботам устанавливают пакеты специальных программ, настроенные логические контроллеры, приспособления для моделирования. На производстве такие машины соединяются в сеть, создавая подходящий уровень взаимодействия системы «человек - робот». 

Еще созданы инструменты для полноценного прогнозирования работы таких приборов в будущем благодаря осуществленному программному моделированию, что помогает выбирать лучшие варианты манипуляций и конфигурации подключения в сеть. 

Популярные мировые компании.

 На данный момент применение промышленных машин обеспечивается лучшими производителями, среди которых Япония (Fanuс, Kawasaki, Motoman, ОТС Daihen, Panasoniс), США (KC Robots, Triton Manufacturing, Kаmаn Corporation), Германия (Kuka). Чем выделились в мире эти организации? В активе Fanuc - самый быстрая во всем мире дельта-машина M-1iА, самый мощный из серийных роботов - M-2000iА. 
Самые эффективные машины-сварщики ArcMate. Не менее популярны промышленные машины на производстве, изготовленные компанией Kuka. Эти устройства с немецкой точностью выполняют обработку, сварку, сборку, упаковку, усадку, разгрузку. 

А еще поражают машины японско-американского предприятия Motoman (Yaskawa), трудящегося на рынок США: 175 моделей промышленных устройств, а также больше 40 интегрированных решений. 
Такие машины, на производстве применяемые в США, в основном сделаны именно этой важной в своей отрасли компанией. Большинство иных представленных фирм занимают свое место посредством создания более узкого ассортимента специальных приборов. К примеру, Daihen и Panasonic производят качественных сварочных роботов. 

Методы организации автоматизированного хозяйства.

Если разбираться в организации этого сложного производства, то вначале был осуществлен важный линейный принцип. Однако он при довольно высокой скорости основного цикла имеет серьезный минус - простои из-за нарушений в работе. В виде замены была придумана роторная технология. При таком устройстве процесса по кругу передвигается и обрабатываемое изделие, и сама роботизированная линия. Роботы в таком варианте могут повторять функции, и сбои при этом почти исключены. Однако из-за этого может потеряться скорость. Лучший вариант организации работы - гибрид двух вышеописанных. Называют его роторно-конвейерным. 

Статью предоставил сервисный центр.

Элемент гибкого производства

Новейшие «умные» устройства быстро перепрограммируются, высокопродуктивно и самостоятельно осуществляют манипуляции посредством своей оснастки, обрабатывая материалы и сложные детали. В зависимости от различного применения они могут работать, как в рамках одной программы, так и меняя свою работу, т. е. подбирая из фиксированного количества созданных программ нужную. 

Промышленная машина считается составляющей частью гибкого автоматизированного производства (стандартное сокращение - ГАП). В последнее  еще входят: ­система, выполняющая автоматическое проектирование; ­комплекс специального управления техническим оснащением хозяйства; ­промышленные устройства-манипуляторы; ­автоматически функционирующий специальный транспорт; ­приборы, выполняющие загрузку/выгрузку и размещение; ­системы контроля над важными техническими процессами; ­автоматическое управление работой. 

Подробнее о практике использования машин.

Реальными промышленными приложениями считаются современные роботы. Виды их бывают разными, и они обеспечивают отличную производительность стратегически полезных сфер промышленности. В основном экономика всей Германии поднялась по многим показателям, благодаря их применению. В каких областях работают эти «железные машины»? В металлообработке они трудятся почти во всех процессах: литье, сварке, ковке, создавая высокий уровень качества труда. Литье, как отрасль со сложными условиями для человека (температурный режим и загрязнение) во многом роботизировано. 
Устройства от Kuka работают даже в различных литейных цехах. Пищевая промышленность тоже приобрела от Kuka специальные устройства для производственных задач.
 «Пищевые роботы» (фото продемонстрированы в статье) в основном заменяют людей на площадках с особыми условиями. Часто используются на производствах роботы, создающие в нагревающихся местах микроклимат с температурным режимом, не выше тридцати градусов по Цельсию. 

Машины из нержавеющей стали отлично обрабатывают мясную продукцию, участвуют в обработке молочных продуктов, а еще, конечно, укладывают и запаковывают продукты специальным образом. Сложно недооценить вклад таких устройств в автомобилестроительную индустрию. 

По мнению специалистов, самыми сильными и эффективными машинами сейчас являются именно роботы от kuka. Фотографии таких машин, выполняющих весь перечень автосборочных манипуляций, впечатляют. При этом реально можно говорить об автоматизированном хозяйстве. Обработку пластмассовых изделий, производство пластика, создание сложных по форме изделий из разных материалов обеспечивают роботы на участках в действительно небезопасных для здоровья человека условиях. Еще одной серьезной сферой применения «куковских» машин считается деревообработка. Причем эти агрегаты обеспечивают, как выполнение отдельных заказов, так и стабилизация огромного серийного производства на всех уровнях - от начальной обработки и распилки до резки, сверления, шлифования и так далее. 

Цены на машины.

В последнее время на рынке всех стран мира популярны устройства созданные компаниями Kuka и Fanuc. Цены на них установлены в размере от 20 000 до 800 000 рублей. Такая большая разбежка объясняется существованием разных моделей с необычными функциями: стандартных маленькой грузоподъемности (пять или пятнадцать килограмм), специальных (которые могут решить сложные задачи), специализированных (функционирующих в сложных условиях), огромной грузоподъемности (до четырех тысяч тонн). 

Выводы и заключение.

 Стоит признать, что весь потенциал применения промышленных машин все еще не задействован в полной мере. При этом усилиями специалистов новейшие технологии помогают осуществлять все более интересные идеи. Нужды в оптимизации производительности мирового производства и улучшения доли интеллектуального труда человека служат серьезными стимулами для создания все новых и новых видов, а также моделей промышленных роботов.