Легко ли собрать машину

Опубликовано admin мая 15, 2013 в Роботетхника

Сборочные роботы. В процессе сборки происходит рождение машины как законченного целого, формируются основные технические характеристики и показатели качества, заданные конструктором на изделие. Отсюда особая роль и значение сборочного этапа в технологическом процессе. Хотя сборка разнородных машин и механизмов требует специализации сборщиков, оборудования и приемов сборки, однако имеется и много общего в сборочных процессах. Сборка осуществляется такими методами, как свинчивание, клепка, сварка, склеивание. Собираемые соединения могут быть разъемными и неразъемными. Для сборки машины устанавливается определенная последовательность комплектования деталями и сборочными единицами, т. е. маршрут сборки.

Когда смотришь, как рабочий собирает изделие, то все кажется очень простым. Вот он взял подшипник, установил его в корпус, закрыл крышкой с прокладкой, установив ее на место так, чтобы в отверстия крышки прошли болты, и завернул их. Со стороны не видно, как при установке подшипника пальцы рабочего ощутили перекос по увеличению прилагаемого усилия, что зрение помогло ему сориентировать крышку относительно корпуса и болты — относительно крышки, выбрать нужный гаечный ключ. Однако именно незаметные детали усложняют и затрудняют внедрение автоматизации и роботизации в сборочных цехах.

Для того чтобы робот успешно справился с работой сборщика, ему надо показать всю последовательность операций, где и что лежит, как выбрать среди многих деталей одну-единственную, нужную в данный момент. Именно на сборке возникают такие задачи, которые связаны с распознаванием объектов. Если человек хоть раз видел стол, то для него не имеет значения, сколько у стола ножек: он определил для себя его основные признаки. Для успешной работы на сборке нужно научить вычислительную машину, управляющую роботом, классифицировать объекты по отдельным признакам.

На сборке очень часто приходится решать задачи, связанные с выполнением резьбовых соединений. В любой машине обязательно встретятся десятки винтов и гаек — самых простых пар деталей (с точки зрения сборки), но простых только для сборки, выполняемой человеком. Как это делает человек? Во-первых, он размещает конструкции (пластины) так, чтобы их отверстия совпали. Затем берет винт нужного диаметра и вставляет в отверстия, например, подобранных пластин. Другой рукой человек берет гайку и наворачивает ее на винт. Как будто ничего необычного нет. Но стоит подумать об автоматизации этой операции, как возникает масса вопросов. Как человек берет гайку? Обычно тремя пальцами. Ну а если гайка плоская? Тогда лучше нажать на нее пальцем сверху и быстро перевернуть. Палец сработает как присоска. Очень важен момент касания гайки и винта. Здесь помогает тактильная чувствительность пальцев. Наконец гайка завернута до упора, однако конструкция еще неплотно закреплена, так как гайка проворачивается вместе с винтом. Рабочий возьмет отвертку и ключ нужного размера и подтянет гайку, удерживая головку винта отверткой от проворачивания. Надо не забыть придержать и конструкции от проворачивания.

Для выполнения простой с виду операции используется робот, имеющий три манипулятора. Вспомогательный манипулятор берет подготовленные пластины и держит их. Другой берет винт за головку и поворотом кисти придает винту горизонтальное положение. Затем он быстро отрабатывает программу грубых перемещений винта до тех пор, пока последний не окажется у отверстия пластин. Третий манипулятор таким же образом работает с гайкой. Для выполнения точных перемещений используется сенсорная обратная связь. На манипуляторах установлены датчики, сигнализирующие об изменении усилий при сборке. Устройство управления определяет необходимые углы поворотов в сочленениях манипуляторов и дает команды на их приводы. Процесс завинчивания кончается, когда усилие затяжки достигает нужного значения.

Таким же типичным узлом, как винт-гайка, является соединение вала и втулки. Процесс их сборки во многом зависит от ориентации их поверхностей друг относительно друга. Даже самые незначительные перекосы могут привести к заеданию или заклиниванию. При ручной сборке заклинивание не происходит благодаря тонкому чувству осязания сборщика. Однако и эта операция перестала быть недоступной роботам. Сборка ведется двумя роботами — основным и вспомогательным. Вспомогательный робот передает втулку на сборочную позицию, забирая ее с лотка, а основной — подводит вал. В захват робота вмонтировано сенсорное устройство, представляющее собой плоскую пружину. Когда вал оказывается над отверстием втулки, манипулятор опускает его до контакта с ее торцом. Если оси отверстия и вала не совпадут, то вал под действием веса наклонится в сторону центра отверстия втулки, в результате чего лепестки крестообразной пружины изогнутся. На каждом лепестке установлен датчик, подающий сигнал приводу горизонтального перемещения манипулятора робота для уменьшения перекоса оси вала. Оси совмещаются в течение 1 с. При сборке вал непрерывно колеблется, что облегчает процесс. Такой метод сборки используется при посадке подшипников в отверстия корпусных деталей при сборке малогабаритных двигателей. Он называется методом направленного поиска.

Помимо тактильной чувствительности, необходимым элементом для сборочного робота становится зрение. «Зрячие» роботы уже работают в сборочных цехах. Они относятся к адаптивным роботам. В качестве примера их применения можно привести общую сборку пылесоса. На ней использован ПР, имеющий два манипулятора. У каждого манипулятора по восемь степеней подвижности. За сборкой осуществляется непрерывный технический контроль. Для этого используются семь телевизионных камер. Манипуляторы оснащены трехпалыми схватами и тактильными датчиками. Сборка заключается в том, чтобы установить тонкий мягкий хлопчатобумажный фильтр с резиновым кольцом в корпус с двигателем, а затем смонтировать сверху пластмассовый пылесборник небольшой жесткости. Сложность автоматической сборки заключается в том, что фильтр легко деформируется, корпус установлен на колесах и при сборке не имеет фиксированного положения, а пластмассовый пылесборник имеет большие отклонения по размерам, что не позволяет настроить захват манипулятора на определенный размер.

Вначале надо выбрать и захватить фильтр. Фильтры лежат навалом. Телеглаза определяют положение верхнего фильтра и ориентацию манипулятора относительно края фильтра. Манипулятор захватывает наиболее удобно лежащий фильтр. Чтобы правильно расположить фильтр относительно корпуса, манипуляторы работают вместе. Затем более мощный из них захватывает и удерживает пылесборник, а очувствленный манипулятор — под контролем системы технического зрения и с помощью тактильных и силовых датчиков размещает резиновый обод фильтра точно по кругу пылесборника. Информация, поступающая от системы датчиков, обрабатывается двумя ЭВМ. И снова оба манипулятора робота, словно живые, действуют вместе. Силовой (более мощный) манипулятор забирает электродвигатель и устанавливает на пылесборник, совместив замки с зажимными скобами. Сенсорный манипулятор защелкивает скобы, а силовой — снимает пылесос со стола. Вся работа заканчивается за 2 мин.

ПР все шире используются на сборке. Они работают как самостоятельно, так и вместе с людьми. ПР участвуют в сборке трансформаторов, редукторов, электродвигателей, светильников дневного света, генераторов и двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Роботами собираются такие сложные изделия, как пишущие машинки, штекерные разъемы.

На базе ПР мод. «Универсал-15М» и сварочного робота мод. 109А выполняется предварительная сборка и автоматическая сварка узлов опор ЛЭП массой до 15 кг.