Для сокращения ручного труда

Развитие механизации и автоматизации производства обеспечило создание автоматического оборудования. В массовом производстве (в металлообработке как наиболее трудоемкой при изготовлении изделий) на смену универсальным станкам приходят автоматы и полуавтоматы, а основной формой организации производства становится автоматическая линия. Автоматическая линия строится на базе определенного технологического оборудования, связанного уникальными транспортными системами.

Оборудование автоматических линий, а в особенности уникальные транспортные системы, оказывают значительное влияние на стоимость линии. При смене объекта производства оборудование таких линий, как правило, не может быть использовано для реализации новых технологий. Таким образом, автоматическая линия, с одной стороны, позволила улучшить одни показатели производства: повысилась производительность труда, сократилось количество занятых производственных рабочих, с дугой стороны, неизбежно привела к ухудшению других показателей: снизилась универсальность и мобильность, повысилась стоимость подготовки производства.

Характерной чертой современного машиностроения является рост выпуска продукции при частой смене объектов производства. Появление оборудования с программным управлением (станки с числовым программным управлением) позволило быстро менять номенклатуру выпускаемых изделий (благодаря смене управляющей программы), автоматизировать циклы обработки деталей, диагностировать состояние оборудования и режущего инструмента, а также выполнять ряд других функций в автоматическом режиме.

Однако операция загрузки-разгрузки станка выполняется оператором. При обслуживании высокоавтоматизированных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) на долю рабочего выпадают самые неквалифицированные операции: установить – снять заготовку, передать деталь на другую позицию и др. Однообразие действий при обслуживании сложной технологической машины, какой является станок с числовым программным управлением, не требует специальных знаний – вот то противоречие, разрешить которое можно с помощью промышленных роботов, выполняющих определенные механические и интеллектуальные функции, имитирующие действия человека.

Использование промышленных роботов позволяет организовать единый автоматически действующий комплекс из разнородных машин и управлять их работой. Промышленные роботы (ПР) – достаточно универсальные средства, чтобы, с одной стороны, выполнять различные ручные операции, а с другой – решать относительно простые логические задачи. Промышленные роботы позволяют автоматизировать отдельные станки и создавать комплексно-автоматизированные производства на базе типовых роботизированных технологических единиц (комплексов и линий) с системой управления на основе применения микропроцессоров и мини-ЭВМ.

В зависимости от места использования промышленных роботов можно высвободить от двух до трех рабочих, повысив в то же время производительность труда (в 1,5–4 раза), коэффициент использования оборудования и культуру производства. Возможность эффективного использования оборудования в течение трех смен позволяет подойти к решению задачи создания полностью автоматических участков, цехов и заводов, работающих по принципу «безлюдной технологии в условиях периодической смены объекта производства».

Следует обратить внимание на тот факт, что промышленный робот как машина может работать только в системе машин, выполняя транспортные или технологические функции. Поэтому роботизированный технологический комплекс – не механическое объединение автоматического оборудования с промышленным роботом, он требует четкой организации производства. Для хранения и подачи заготовок должны быть созданы специальные конструкции магазинных или бункерных устройств, приспособлений, ориентируемых на взаимодействие с захватным устройством промышленного робота. Необходимо решать и другие организационно-технические задачи, такие, например, как организация подачи заготовок в ориентированном виде, контроль качества заготовок по различным параметрам и, при необходимости, их отбраковка, обеспечение безопасности труда и наблюдение за ходом производства, организация обслуживания всего технологического оборудования и т. д.

Основные области применения промышленных роботов в машиностроении и металлообработке (рис. 6.1) укрупненно можно разбить на три основные группы: обслуживание технологического оборудования; выполнение отдельных технологических операций; выполнение в условиях цеха транспортно-складских операций.

На примере комплекса «станок – робот» в табл. 6.1 показано распределение функций между человеком-оператором, металлорежущим станком и роботом.

Как видно из табл. 6.1, оператор станка с ЧПУ выполняет примерно 5 % наименований операций, зато промышленный робот берет на себя 50 % наименований операций.

Комплексная автоматизация производственных процессов в машиностроении предусматривает такую организацию производства, при которой результатом технологического процесса будет готовая продукция того или иного уровня – детали, подузлы, узлы, машины и т. д. На каждом этапе изготовления того или иного вида машиностроительной продукции (рис. 6.2) выполняются разнообразные технологические и транспортные операции. Во всем этом многообразии технологических процессов и операций находят свое место промышленные роботы.

	Область применения промышленных роботов
Обслуживание технологического оборудования		Выполнение технологических операций		Выполнение транспортно-складских операций
Загрузка-разгруз-ка технологического оборудования (литейных машин, кузнечно-прессового оборудования, металлорежущих станков)	Межоперационное транспортирование		Дуговая сварка	Окраска напылением		Транспортирование
Точечная сварка	Зачистка заготовок	Складирование
Сборка	Контроль качества обработки	Погрузочно-разгру-зочные работы

Рис. 6.1. Основные области применения промышленных роботов

Сырье, материалы

Заготовительные цехи

Литейные цехи

Кузнечно-штам­повочные цехи

Сборочные цехи

Заготовки

Термические цехи

Механообрабатывающие цехи

Детали машин

Окрасочные цехи

Сборочные цехи

Комплектующие изделия

Готовая продукция

Консервация

Упаковка

Рис. 6.2. Упрощенная схема изготовления продукции на машиностроительном заводе

Таблица 6.1

Выполняемая функция	Исполнитель и распределение функций
Универсальное оборудование	Станок с ЧПУ и промышленный робот
Обработка деталей	Станок	Станок
Открывание – закрывание ограждения станка
Закрепление детали зажимным приспособлением станка
Контроль затупления инструмента	Оператор
Наблюдение за работой станка
Переналадка станка
Диагностирование состояния станка
Устранение неисправностей	Оператор
Межстаночное транспортирование деталей	Робот
Контроль заготовки
Контроль обработанной детали
Очистка баз зажимного приспособления
Переориентирование и переустановка обработанной детали
Установка – снятие заготовки и деталей
Пуск станка

Исключается ли полностью физический труд человека при изготовлении изделий в робототехнических системах? Для большинства операций ответ на этот вопрос будет положительным. Однако ряд операций, связанных с обслуживанием оборудования, заменой программ работы как ПР, так и технологического оборудования, выполнением наладки и установки инструмента и приспособлений, проведением контрольно-измерительных процедур, в настоящее время в цеховых условиях выполняется наладчиком или оператором. Интеллектуальный уровень работ, выполняемых обслуживающим персоналом в робототехническом комплексе, неизмеримо выше, чем в неавтоматизированном производстве.