Endüstriyel robot. Üretimde robotlar. Otomat-robotlar

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bu cihazlar özellikle bugün ülke ekonomisinde talep görüyor. K. Chapek'in Rise of the Robots kitabındaki prototipine çok az benzerlik gösteren endüstriyel bir robot, devrimci fikirleri hiç beslemez. Aksine hem ana üretim işlemlerini (montaj, kaynak, boyama) hem de yardımcı işlemleri (yükleme ve boş altma, imalat sırasında ürünü sabitleme, taşıma) titizlikle ve büyük bir doğrulukla gerçekleştirir.

Bu tür "akıllı" makinelerin kullanılması, üç ana üretim sorununun etkin çözümüne katkıda bulunur:

• emek verimliliğini artırmak;
• insanların çalışma koşullarını iyileştirin;
• İnsan kaynaklarının kullanımını optimize edin.

Endüstriyel robotlar büyük ölçekli üretimin beynidir

Üretimdeki robotlar, endüstriyel üretimdeki önemli artış nedeniyle 20. yüzyılın sonunda kitlesel bir şekilde yayıldı. Geniş ürün serisi, performansı objektif insan yeteneklerini aşan bu tür işlerin yoğunluğuna ve kalitesine duyulan ihtiyacı doğurmuştur. Binlerce kalifiye işçi çalıştırmak yerine modern teknolojik fabrikalararalıklı veya sürekli döngülerde çalışan çok sayıda yüksek performanslı otomatik hat.

Endüstriyel robotların yaygın olarak kullanıldığını bildiren bu tür teknolojilerin geliştirilmesinde liderler Japonya, ABD, Almanya, İsveç ve İsviçre'dir. Yukarıdaki ülkelerde üretilen modern endüstriyel robotlar iki büyük gruba ayrılmaktadır. Türleri, temelde farklı iki yönetim yöntemine ait olarak belirlenir:

• otomatik manipülatörler;
• bir insan tarafından uzaktan kontrol edilen cihazlar.

Ne için kullanılırlar?

Yaratılmalarının gerekliliği 20. yüzyılın başlarında tartışılmaya başlandı. Ancak o zamanlar planın uygulanması için herhangi bir unsur temeli yoktu. Bugün, zamanın diktelerini takip ederek, teknolojik olarak en gelişmiş endüstrilerin çoğunda robotik makineler kullanılmaktadır.

Maalesef, tüm endüstrilerin bu tür "akıllı" makinelerle yeniden donatılması, yatırım eksikliği nedeniyle engelleniyor. Bunları kullanmanın faydaları, başlangıçtaki parasal maliyetleri açıkça aşsa da, yalnızca otomasyon hakkında değil, aynı zamanda üretim ve emek alanındaki köklü değişiklikler hakkında da konuşmamıza izin veriyorlar.

Endüstriyel robotların kullanımı, emek yoğunluğu ve doğruluk açısından insan gücünün ötesinde olan işleri daha etkin bir şekilde gerçekleştirmeyi mümkün kılmıştır: yükleme / boş altma, istifleme, sıralama, parçaların yönlendirilmesi; boşlukları bir robottan diğerine ve bitmiş ürünleri bir depoya taşımak; nokta kaynağı ve dikiş kaynağı; mekanik ve elektronik parçaların montajı; kablo döşeme; kesmekarmaşık bir kontur boyunca boşluklar.

Endüstriyel robotun parçası olarak manipülatör

İşlevsel olarak, böyle bir "akıllı" makine, yeniden programlanabilir bir ACS (otomatik kontrol sistemi) ve bir çalışma gövdesinden (yürüyüş sistemi ve mekanik bir manipülatör) oluşur. ACS genellikle oldukça kompakt, görsel olarak gizlenmiş ve hemen göze çarpmıyorsa, çalışma gövdesi o kadar karakteristik bir görünüme sahiptir ki, endüstriyel bir robot genellikle şöyle adlandırılır: “robot-manipülatör”.

Tanım olarak manipülatör, çalışma yüzeylerini ve çalışma nesnelerini uzayda hareket ettiren bir cihazdır. Bu cihazlar iki tür bağlantıdan oluşur. Birincisi ilerici bir hareket sağlar. İkincisi açısal yer değiştirmedir. Bu tür standart bağlantılar, hareketleri için pnömatik veya hidrolik (daha güçlü) tahrik kullanır.

İnsan eli benzetmesiyle oluşturulan manipülatör, parçalarla çalışmak için teknolojik bir kavrama cihazı ile donatılmıştır. Bu tip çeşitli cihazlarda, doğrudan kavrama çoğunlukla mekanik parmaklar tarafından gerçekleştirildi. Düz yüzeylerle çalışırken, nesneler mekanik vantuzlar kullanılarak çekildi.

Manipülatör birçok benzer iş parçasıyla aynı anda çalışmak zorundaysa, yakalama özel kapsamlı bir tasarım sayesinde gerçekleştirildi.

Bir manipülatör genellikle bir tutucu yerine mobil kaynak ekipmanı, özel bir teknolojik püskürtme tabancası veya basitçetornavida.

Robot nasıl hareket eder

Otomata-robotlar genellikle uzayda iki tür harekete uyum sağlar (bazılarına sabit denilebilse de). Belirli bir üretimin koşullarına bağlıdır. Pürüzsüz bir yüzeyde hareketin sağlanması gerekiyorsa, yönlü monoray kullanılarak gerçekleştirilir. Farklı seviyelerde çalışmak isteniyorsa pnömatik vantuzlu "yürüme" sistemleri kullanılır. Hareket eden bir robot, hem uzaysal hem de açısal koordinatlarda mükemmel bir şekilde yönlendirilir. Bu tür cihazların modern konumlandırma cihazları birleştirilmiştir, teknolojik bloklardan oluşur ve 250 ila 4000 kg arasındaki iş parçalarının yüksek hassasiyetli hareketine izin verir.

Tasarım

Söz konusu otomatik makinelerin tam olarak multidisipliner endüstrilerde kullanılması, ana bileşen bloklarının belirli bir şekilde birleştirilmesine yol açtı. Modern endüstriyel robot manipülatörlerinin tasarımında şunlar bulunur:

• parça yakalama cihazını (tutucu) tutturmak için kullanılan çerçeve - işlemi gerçekten gerçekleştiren bir tür "el";
• Bir kılavuzla tut (ikincisi "elin" uzaydaki konumunu belirler);
• Eksen üzerinde tork şeklinde enerjiyi süren, dönüştüren ve ileten cihazları destekler (onlar sayesinde endüstriyel robot hareket potansiyelini alır);
• Kendisine atanan programların uygulanması için izleme ve yönetim sistemi; yeni programların kabulü; sensörlerden gelen bilgilerin analizi ve buna bağlı olarak,sağlayan cihazlara aktarma;
• Çalışan parçanın konumlandırma sistemi, manipülasyon eksenleri boyunca pozisyonları ve hareketleri ölçme.

Endüstriyel robotların şafağı

Yakın geçmişe gidelim ve endüstriyel otomatik makinelerin yaratılış tarihinin nasıl başladığını hatırlayalım. İlk robotlar 1962'de ABD'de ortaya çıktı ve Union Incorporated ve Versatran tarafından üretildi. Kesin olmak gerekirse, yine de, delikli kartlar kullanılarak programlanan kendi kendinden tahrikli silahlarının patentini alan Amerikalı mühendis D. Devol tarafından yaratılan Unimate endüstriyel robotunu piyasaya sürdüler. Bu bariz bir teknik gelişmeydi: "akıllı" makineler, rotalarındaki ara noktaların koordinatlarını hatırladı ve işi programa göre gerçekleştirdi.

Unimate'in ilk endüstriyel robotu, pnömatik olarak çalıştırılan iki parmaklı bir kavrayıcı ve hidrolik olarak çalıştırılan beş serbestlik dereceli bir kolla donatıldı. Özellikleri, 12 kg'lık bir parçayı 1,25 mm hassasiyetle hareket ettirmeyi mümkün kıldı.

Aynı adı taşıyan şirket tarafından yapılan başka bir Versatran robot kolu, saatte 1.200 tuğlayı bir fırına yükledi ve boş alttı. İnsanların sağlıklarına zararlı bir ortamda çalışmalarını başarıyla yüksek sıcaklıkla değiştirdi. Yaratılışı fikri çok başarılı oldu ve tasarım o kadar güvenilir ki, bu markanın bazı makineleri zamanımızda çalışmaya devam ediyor. Ve bu, kaynaklarının yüz binlerce saati aşmasına rağmen.

İlk nesil endüstriyel robotlarındeğer olarak, %75 mekanik ve %25 elektronik varsayılmıştır. Bu tür cihazların yeniden ayarlanması zaman gerektirdi ve ekipmanın çalışmama süresine neden oldu. Onları yeni bir iş yapmak üzere yeniden kullanmak için kontrol programı değiştirildi.

İkinci nesil robot makineler

Yakında netleşti: tüm avantajlara rağmen, birinci neslin makineleri kusurlu çıktı … İkinci nesil, endüstriyel robotların daha incelikli kontrolünü üstlendi - uyarlanabilir. İlk cihazlar, çalıştıkları ortamı sipariş etmeyi gerektiriyordu. İkinci durum genellikle yüksek ek maliyetler anlamına geliyordu. Bu, seri üretimin gelişimi için kritik hale geliyordu.

Yeni ilerleme aşaması, birçok sensörün geliştirilmesiyle karakterize edildi. Onların yardımıyla robot, “his” adı verilen bir nitelik kazandı. Dış çevre hakkında bilgi almaya başladı ve buna göre en iyi hareket tarzını seçti. Örneğin, bir rol almasına ve onunla bir engeli aşmasına izin veren beceriler kazandı. Bu eylem, kontrol programlarının değişkenlerine girilen ve aslında robotlar tarafından yönlendirilen alınan bilgilerin mikroişlemci tarafından işlenmesi nedeniyle gerçekleşir.

Temel üretim operasyonlarının türleri (kaynak, boyama, montaj, çeşitli işleme türleri) de uyarlamaya tabidir. Yani, her birini gerçekleştirirken, yukarıdaki çalışmaların herhangi bir türünün kalitesini artırmak için çoklu değişkenlik başlatılır.

Endüstriyel manipülatörler çoğunlukla yazılım tarafından kontrol edilir. Kontrol donanımıfonksiyonlar endüstriyel mini bilgisayarlar PC/104 veya MicroPC'dir. Uyarlanabilir kontrolün çok değişkenli yazılıma dayalı olduğunu unutmayın. Ayrıca, program işlemi türünün seçimine ilişkin karar, dedektörler tarafından tanımlanan ortam hakkındaki bilgilere dayanarak robot tarafından verilir.

İkinci nesil robotun işleyişinin karakteristik bir özelliği, her biri dış ortamdan elde edilen belirli göstergelerde etkinleştirilen yerleşik çalışma modlarının ön varlığıdır.

Üçüncü nesil robotlar

Üçüncü neslin otomatik robotları, göreve ve dış ortamın koşullarına bağlı olarak bağımsız olarak eylemlerinin bir programını oluşturabilir. “Hile sayfaları” yoktur, yani dış ortamın belirli varyantları için boyanmış teknolojik eylemler. Çalışmalarının algoritmasını bağımsız olarak en iyi şekilde oluşturma ve pratikte hızlı bir şekilde uygulama yeteneğine sahiptirler. Böyle bir endüstriyel robotun elektronik aksamının maliyeti, mekanik kısmından on kat daha fazladır.

Sensörler sayesinde bir parça yakalayan en yeni robot, bunu ne kadar iyi yaptığını “biliyor”. Ek olarak, kavrama kuvvetinin kendisi (kuvvet geri beslemesi), parça malzemesinin kırılganlığına bağlı olarak düzenlenir. Belki de bu yüzden yeni nesil endüstriyel robotların cihazına akıllı deniyor.

Anladığınız gibi, böyle bir cihazın “beyni” onun kontrol sistemidir. En umut verici olanı, yapay yöntemlere göre yapılan düzenlemedir.zeka.

Bu makinelere zeka, uygulama paketleri, programlanabilir mantık denetleyicileri, modelleme araçları tarafından verilir. Üretimde, insan-makine sistemi arasında uygun düzeyde etkileşim sağlayan endüstriyel robotlar ağa bağlıdır. Ayrıca, eylem ve ağ bağlantısı yapılandırmaları için en iyi seçenekleri seçmenize olanak tanıyan uygulanan yazılım simülasyonu sayesinde gelecekte bu tür cihazların işleyişini tahmin etmek için araçlar geliştirilmiştir.

Dünyanın lider robot şirketleri

Bugün endüstriyel robotların kullanımı, Japon (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Amerikan (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), Almanca (Kuka) dahil olmak üzere önde gelen şirketler tarafından sağlanmaktadır.

Dünyada neleriyle ünlü bu firmalar? Fanuc'un varlıkları arasında bugüne kadarki en hızlı delta robotu M-1iA (bu tür makineler genellikle paketleme için kullanılır), seri robotların en güçlüsü - M-2000iA, dünya çapında tanınan ArcMate kaynak robotları.

Kuka tarafından üretilen endüstriyel robotlar daha az talep görmüyor. Bu makineler işleme, kaynak, montaj, paketleme, paletleme, yükleme işlemlerini Alman hassasiyetiyle gerçekleştirmektedir.

Ayrıca etkileyici olan, ABD pazarında faaliyet gösteren Japon-Amerikan şirketi Motoman'ın (Yaskawa) ürün yelpazesidir: 175 model endüstriyel robot ve 40'tan fazla entegre çözüm. ABD'de üretimde kullanılan endüstriyel robotlar çoğunlukla bu endüstri lideri tarafından üretilmektedir.şirket.

Temsil ettiğimiz diğer firmaların çoğu, daha dar bir özel enstrüman yelpazesi üreterek nişlerini dolduruyor. Örneğin, Daihen ve Panasonic kaynak robotları üretiyor.

Otomatik üretim düzenleme yöntemleri

Otomatik üretimin organizasyonu hakkında konuşursak, ilk başta katı bir doğrusal ilke uygulandı. Bununla birlikte, üretim döngüsünün yeterince yüksek bir hızında, önemli bir dezavantajı vardır - arızalar nedeniyle kesinti süresi. Alternatif olarak, döner teknoloji icat edildi. Böyle bir üretim organizasyonu ile hem iş parçası hem de otomatik hattın kendisi (robotlar) bir daire içinde hareket eder. Bu durumda makineler işlevleri çoğ altabilir ve arızalar pratik olarak hariç tutulur. Ancak bu durumda hız kaybı olur. İdeal süreç organizasyonu, yukarıdaki ikisinin bir karışımıdır. Döner konveyör denir.

Esnek otomatik üretimin bir öğesi olarak endüstriyel robot

Modern "akıllı" cihazlar hızla yeniden yapılandırılır, son derece üretkendir ve ekipmanlarını, işleme malzemelerini ve iş parçalarını kullanarak bağımsız olarak iş gerçekleştirir. Kullanım özelliklerine bağlı olarak, hem tek bir program çerçevesinde hem de çalışmalarını çeşitlendirerek, yani sağlanan sabit sayıda programdan doğru olanı seçerek işlev görebilirler.

Endüstriyel robot, esnek otomatik üretimin (genel olarak kabul edilen kıs altma - GAP) kurucu bir unsurudur. Sonayrıca şunları içerir:

• bilgisayar destekli tasarım sistemi;
• üretimin teknolojik ekipmanlarının otomatik kontrol kompleksi;
• endüstriyel robotik kollar;
• Otomatik üretim taşımacılığı;
• yükleme/boş altma ve yerleştirme cihazları;
• üretim süreci kontrol sistemleri;
• otomatik üretim kontrolü.

Robot kullanma pratiği hakkında daha fazla bilgi

Gerçek endüstriyel uygulamalar modern robotlardır. Çeşitleri farklıdır ve stratejik öneme sahip sanayi alanlarında yüksek verimlilik sağlarlar. Özellikle, modern Alman ekonomisi büyüyen potansiyelinin çoğunu bunların uygulanmasına borçludur. Bu "demir işçileri" hangi endüstrilerde çalışıyor? Metal işlemede, neredeyse tüm süreçlerde işlev görürler: döküm, kaynak, dövme, en yüksek düzeyde iş kalitesi sağlar.

İnsan emeği için aşırı koşullara sahip bir endüstri olarak (yüksek sıcaklıklar ve kirlilik anlamına gelir), döküm büyük ölçüde robotize edilir. Kuka makineleri, dökümhanelerde bile monte edilir.

Gıda endüstrisi de Kuka'dan üretim amaçlı ekipman aldı. "Yiyecek robotları" (fotoğraflar makalede sunulmuştur) çoğunlukla özel koşullara sahip alanlardaki insanların yerini almaktadır. Isıtmalı odalarda mikro iklim sağlayan makinelerin üretiminde dağıtılır.sıcaklık 30 santigrat dereceyi geçmez. Paslanmaz çelik robotlar eti ustaca işler, süt ürünleri üretimine katılır ve elbette ürünleri en uygun şekilde istifler ve paketler.

Bu tür cihazların otomotiv endüstrisine katkısını abartmak zor. Uzmanlara göre, bugün en güçlü ve üretken makineler tam olarak “Aşçı” robotlarıdır. Tüm otomatik montaj işlemlerini gerçekleştiren bu tür cihazların fotoğrafları etkileyici. Aynı zamanda otomatik üretimden bahsetmenin de tam zamanı.

Plastiklerin işlenmesi, plastiğin üretimi, çeşitli malzemelerden en karmaşık parçaların üretilmesi, insan sağlığına gerçekten zararlı kirli bir ortamda üretimde robotlar tarafından sağlanmaktadır.

"Cook" agregaları için bir diğer önemli uygulama alanı da ağaç işlemedir. Ayrıca açıklanan cihazlar, hem bireysel siparişlerin yerine getirilmesini hem de birincil işleme ve testere ile kesme, frezeleme, delme, taşlamaya kadar tüm aşamalarda büyük ölçekli seri üretimin kurulmasını sağlar.

Fiyatlar

Şu anda Kuka ve Fanuc tarafından üretilen robotlar Rusya ve BDT pazarlarında talep görüyor. Fiyatları 25.000 ila 800.000 ruble arasında değişmektedir. Böyle etkileyici bir fark, çeşitli modellerin varlığı ile açıklanmaktadır: standart düşük kapasiteli (5-15 kg), özel (özel görevleri çözme), özel (standart olmayan bir ortamda çalışma), büyük kapasiteli (4000 tona kadar).).

Sonuçlar

Endüstriyel robotların potansiyelinin hala tam olarak kullanılmadığı kabul edilmelidir. Aynı zamanda, uzmanların çabaları sayesinde modern teknolojiler, her zamankinden daha cesur fikirleri hayata geçirmeyi mümkün kılıyor.

Dünya ekonomisinin verimliliğini artırma ve entelektüel insan emeğinin payını en üst düzeye çıkarma ihtiyacı, endüstriyel robotların giderek daha fazla yeni türünün ve modifikasyonunun geliştirilmesi için güçlü teşvikler olarak hizmet ediyor.