Роботы сегодня и завтра

^{Здесь на заготовках выполняются различные токарные и одна фрезерная операции. Промышленный робот, запрограммированный по методу «тич-ин», заменил здесь рабочего. Микровычислительное устройство (3) учитывает изменение производственных условий.}

Производственные ячейки необходимы для исходного формообразования, деформации, разъединения, соединения, покрытия, изменения свойств материала и для похожих операций.

Сборочные ячейки

В массовом и крупносерийном производстве известны монтажные автоматы. Их экономичное использование требует, однако, чтобы продукт выпускался в большом количестве и на протяжении длительного времени. Но и при средне-, а частично и при мелкосерийном производстве возможен монтаж с помощью промышленных роботов. При изменяющихся производственных заданиях они обеспечивают привязку монтажной системы к динамическим и случайным влияниям, исходящим из производственной программы. Структура технической оснащенности остается при этом неизменной. Во всяком случае это предполагает, что изделия для будущего монтажа должны быть сконструированы, разработаны таким образом, чтобы с ними можно было работать на автоматизированных предприятиях.

Промышленный робот, который должен работать с деталями или узлами, а также с инструментом, приспособлениями и средствами контроля монтажа, оснащен монтажной головкой.

С помощью свободно регулируемого микрокомпьютера осуществляется управление как процессом движения основной единицы (промышленный робот) и его монтажной головки (включая ее сенсорную единицу), так и системой смены монтажных грейферов и монтажного инструмента, периферией промышленного робота и взаимодействия этих устройств, обозначаемых как монтажная ячейка, с другими устройствами. Если требуется монтаж другого похожего изделия, то промышленный робот на основании новой программы может без значительной перестройки оборудования монтировать и это изделие, а затем и третье и т. д. Именно здесь и проявляется гибкость монтажной ячейки, возможность привязки ее к изменяющейся производственной программе. Хотя структура технической оснащенности при этом не меняется, для монтажа различных изделий могут потребоваться различные грейферы, монтажный инструмент. Для этого имеется монтажная головка, состоящая из сменного редуктора для монтажных грейферов и монтажного инструмента, а также из компенсационных и сенсорных единиц. Она оснащена механизмами для беззажимного соединения и для устранения погрешностей при позиционировании. В случае необходимости монтажная головка может иметь и другие двигательные единицы со специальным микрокомпьютерным управлением. Промышленный робот может брать различные грейферы из одного магазина и после работы с ними вновь складывать их в этот магазин.

В монтажной ячейке приспособление для крепления заготовок служит, кроме того, для держания заготовки, в то время как промышленный робот с помощью своего грейфера вводит соответствующую монтируемую деталь. Для быстрого перехода от монтажа одного изделия к другому используются гибкие зажимные элементы.

^{Монтируемый узел: двухступенчатая коробка передач станка (по Хэссу, Симону, Вольмеру и Вейзе).}

Монтируемые детали, а также необходимые монтажные грейферы и инструменты, приспособления для соединения и т. д. находятся внутри производственного помещения монтажной ячейки в магазинах и накопителях, которые расположены на поддонах.

Поскольку накопители обслуживаются промышленным роботом автоматически, то промежуточное складирование и транспортировка выпадают. Смена поддонов производится роботом.

Монтажная ячейка с помощью своей системы управления, а также сенсорной и сигнальной систем должна контролировать протекание запрограммированных операций монтажного цикла, распознавать и учитывать возникающие погрешности.

В нескольких расположенных друг за другом монтажных ячейках могут таким образом из отдельных деталей монтироваться различные узлы изделия, которые затем соединяются в конечное изделие. Для обеспечения необходимой надежности и стабильности всего, зачастую сложного, процесса монтажа необходимы промежуточные накопители, которые при помехах выполняют роль компенсаторов, автоматическая транспортировка между монтажными ячейками и другие специальные меры.

^{Гибкая автоматическая монтажная секция (по Хэссу, Симону, Вольмеру и Вейзе).}

Фабрики почти без людей?

Состоящие преимущественно из стандартизованных единиц производственные ячейки могут быть соединены в одну производственную систему. Примером может служить производственная система, состоящая из 25 производственных ячеек, каждая из которых оснащена одним станком с ЧПУ, монитором, промышленным роботом и устройством для смены поддонов. Ячейки могут быть состыкованы друг с другом. Лишь в дневное время они обслуживаются несколькими рабочими, которые занимаются наладкой станков и роботов, выполняют необходимую работу по техническому уходу и контролю. В ночное время этот производственный участок функционирует без обслуживания, так как производственные ячейки оснащены устройством для смены инструментов и поддонов с заготовками.

Центральная система управления с двумя автоматизированными системами накопления и отзыва заготовок, система управления деталями и узлами, а также центральная система контроля управляются одним компьютером, который в свою очередь связан с головным компьютером. Эта система может применяться и для автоматической системы транспортировки.

Для обеспечения станков используются роботы-тягачи без водителя, имеющие электрические приводы, которые управляются посредством индукции с помощью проложенных в полу цеха проводов. На погрузочной станции они загружаются поддонами с необходимыми материалами, находящимися в автоматизированной системе накопления и отзыва.

^{Пример промышленного предприятия с высокой степенью автоматизации.}

^{1 — центральная система контроля, 2 — центральная система управления, 3 — автоматизированный склад для рабочих материалов, 4 — автоматизированный склад для деталей рабочих узлов, 5 — площадка для сварочных работ, 6 — производственная площадка, 7 — транспортная тележка без водителя, 8 — контроль качества, 9 — площадка для монтажа.}

В нескольких странах уже имеется ряд предприятий с гибкой автоматизацией.

Реализованные проекты еще раз доказывают: техника промышленных роботов будет в будущем играть первоочередную роль в производственных цехах.

Следует, однако, особо подчеркнуть: гибкая автоматизация, так же как и жесткая автоматизация, с помощью микроэлектроники и техники промышленных роботов ведет к структурным изменениям в производстве. Автоматизация требует от человека, чтобы он овладел ею, прежде всего освоил поток материала и информации как интегрированных, основных составных частей автоматизированного производства. Поток материала, особенно в тех процессах, которые непосредственно связаны с автоматизированным изготовлением и дальнейшей обработкой деталей, должен помогать развивать и обеспечивать необходимую гибкость. Подпроцессы этого материального функционирования необходимо скоординировать по месту и времени с заданной программой посредством соответствующего производственному планированию информационного потока. Это означает, что автоматизированная фабрика предполагает не только соответствующие производственные, но и соответствующие информационные системы, а также автоматизированное обеспечение производственной технической информацией по заданным программам в рамках интегрированной обработки данных. Использование микроэлектроники (например, микроЭВМ), создание иерархических систем ЭВМ для управления производственным процессом и разработка необходимого для этого математического обеспечения, включая решение всех связанных с этим проблем вплоть до широкого автоматизированного сбора данных, — исключительно сложные задачи. Именно в этой комплексной постановке проблем заключаются еще многие нерешенные научные, технологические, технико-конструктивные, социальные и другие проблемы. В разделе «Тенденции развития» затрагиваются некоторые из этих проблем.

Наука и техника способствуют перманентной рационализации промышленного производства. Несмотря на это, в целях научного исследования, разработки, проектирования и апробирования те этапы пути, которые предстоит пройти до всеобщего внедрения автоматизированной фабрики, требуют определенного времени, поскольку одновременно с использованием новых научных знаний необходим практический опыт, для того чтобы определить, как могут быть полностью обеспечены необходимая технологическая стабильность и гибкость в автоматизированной фабрике.

Кому нужна робототехника?

Итак, промышленные роботы вместе с другими научно-техническими достижениями революционизируют производственные силы и дают им толчок для дальнейшего развития. Они помогают человеку в его труде и облегчают его.

Но всегда ли и везде применение роботов будет экономически выгодным и будут ли учитываться социальные интересы трудящихся? Как повлияет эта рационализация на экономическую и социальную политику, служащую каждому в отдельности и всему обществу?