Применение промышленных роботов в заготовительном производстве

В представленной схеме РТК используется напольный промышленный робот (ПР), который выгружает отливки после раскрытия литьевой камеры 2 и переносит их в ванну для охлаждения отливок (на рис. 1 не показана), затем под обрубной пресс 4. После обрубки летников отлитые заготовки попадают на отводящий транспортер 3, а летники по наклонному лотку-склизу сбрасываются в тару. Двухпозиционное ЗУ робота 5, кроме клещевого захвата, содержит форсунку для смазывания литьевой формы.

Любая литьевая машина снабжена манипулятором-дозатором 2, который в цикле загружает необходимую дозу расплава из печи 1 в МЛД 3 (рис. 2, а, б). В некоторых компоновочных схемах РТК для функции смазки применяют специальный манипулятор 4 (рис. 2, в). Варианты компоновок РТК с подвесным и напольным ПР представлены на рис. 3.

а) б)

Рис. 3. Варианты РТК для производства заготовок методом литья под давлением

с подвесным (а) и напольным (б) ПР:

1 - ванна для охлаждения отливок; 2 - горизонтальный обрубной пресс; 3 - разгрузочный ПР;

4 - дозатор; 5 - печь с расплавом; 6 - МЛД

Рис. 4. Схема РТК из двух пресслитьевых машин для производства деталей из пластмасс:

1 - пресслитьевая машина; 2 - ПР; 3 - устройство снятия облоя; 4 - накопитель

Разновидностью производства заготовок методом литья под давлением является пресс-литейное производство деталей из пластмасс. Обычно РТК для такого производства

включает две пресс-литьевых машины 1, обслуживающий их робот 2, устройство снятия об-лоя и заусенцев 3 и накопитель 4 готовых изделий (рис. 4). В бункер пресс-литьевой машины (термопластавтомата) загружают гранулы исходного материала (например, поликарбоната или ударопрочного полистирола), которые при нагреве расплавляются, после чего доза расплава подается в литьевую форму, в которой происходит прессование деталей. Функции робота по обслуживанию здесь те же, что и в РТК на рис. 3.

Автоматизация кузнечно-прессового оборудования с помощью ПР осуществляется созданием РТК для разделения исходных материалов, листовой штамповки, холодной и горячей объемной штамповки, ковки, прессования изделий из пластмасс и порошков.

Вариант компоновки РТК для разделения шестиметровых прутков включает: накопитель каскадного типа 2, элеваторное загрузочное устройство 3, портальный робот 1 для подачи прутков из накопителя в загрузочное устройство, однорядный гравитационный накопитель 5, роликовый транспортер 4 для шаговой подачи прутка, разделительный пресс 6, транспортер штучных заготовок 7, два робота-укладчика штучных заготовок 8 в тару 9 (рис. 5).

Рис. 5. Схема РТК для разделения сортового проката (прутков) на мерные заготовки:

1 - ПР; 2 - накопитель; 3 - элеваторное загрузочное устройство; 4 - транспортер прутков;

5 - гравитационный накопитель; 6 - разделительный пресс; 7 - транспортер штучных заготовок;

8 - робот-укладчик; 9 - тара

Конструкция робота для длинномерных прутков должна иметь двухзахватное устройство: одна рука со сдвоенным клещевым захватом или две синхронно работающие руки с клещевыми захватами. Расстояние между захватами должно быть 1,5-2 м (рис. 6). Кроме того, захватные устройства обоих роботов должны быть универсальными с учетом разделения в РТК прутков различного профиля (круглых, квадратных, шестигранных и т. п.).

Наличие в РТК двух роботов-укладчиков вызвано высокой производительностью разделительного пресса. В подобных РТК обязательно предусматривается специальное устройство для автоматического удаления немерного остатка исходного прутка.

Роботы, обслуживающие прессовое оборудование, обычно имеют несколько рук, что позволяет повысить производительность штамповочных РТК. Например, робот 4, обслуживающий в составе РТК два консольных (одностоечных) пресса 1, имеет три руки, захваты которых одновременно взаимодействуют с заготовками в матрицах прессов и в магазине заготовок 2 (или в магазине деталей 3) (рис. 7, а).

Рис. 6. Схема сдвоенного клещевого захвата для длинномерных прутков

Рис. 7. Схемы РТК для холодной листовой штамповки:

а - с двумя консольными прессами и трехруким ПР; б - с одним двухстоечным прессом и двухруким ПР

Поскольку консольный пресс позволяет вносить заготовку в рабочую зону поворотом руки, последняя имеет постоянный вылет, что упрощает конструкцию робота. Промежуточное положение рук ПР под углом 45о (рис. 7, а, штриховой контур) соответствует по циклограмме рабочему ходу пуансона пресса.

Робот, обслуживающий один двухстоечный пресс, имеет две руки с радиальным ходом захватов, поскольку конструкция пресса не позволяет вносить заготовку в рабочую зону простым поворотом руки (рис. 7, б).

При обслуживании трех прессов используется четырехрукий робот с одной откидной рукой (с целью входа в зону РТК наладчика) и одной втяжной рукой (с целью обработки заготовок в двухпозиционных штампах). Радиальный ход захвата на руке позволяет перекладывать заготовку с наружного технологического круга на внутренний.

Внешний вид двух РТК холодной штамповки с обслуживающим роботом показан на рис. 8. РТК с одним прессом предназначен для вырубки отверстий в круглом стальном листе (рис. 8, а). Обслуживающий робот 2 снабжен двумя вакуумными захватами (на рис. 8, а они не показаны). Одним захватом ПР берет заготовку из магазина 4, а другим - готовую деталь из матрицы пресса 3 и укладывает их соответственно в матрицу и магазин 1. Представленный в данном РТК робот является альтернативой двухрукому ПР.

Робототехнический комплекс с двумя прессами выполняет штамповку деталей из листовой стали (рис. 8, б). Длинные стальные листы, уложенные в штабель 5, подаются по одному загрузочным устройством 6 под левый захват робота 2, который устанавливает лист на первый штамп 3. После рабочего хода пресса ПР переносит полуфабрикат на второй пресс и одновременно правым захватом укладывает готовую деталь на отводящий конвейер 7. Далее цикл повторяется.

а) б)

Рис. 8. Внешний вид РТК холодной штамповки:

а - с одним прессом; б - с двумя прессами; 1 - магазин; 2 - ПР; 3 - пресс; 4 - магазин;

5 - штабель; 6 - загрузочное устройство; 7 - отводящий конвейер

Вывод

Приведенные примеры показывают техническую и экономическую целесообразность использования промышленных роботов в заготовительном производстве, структура которого определяется организационной формой технологического процесса: литьё под давлением, разделение сортового проката, холодная листовая штамповка.

Библиографический список

1. Иванов, А.А. Основы робототехники: учеб. пособие / А.А. Иванов. - М.: ФОРУМ, 2011.

- 224 с.

2. Козырев, Ю.Г. Промышленные роботы / Ю.Г. Козырев. - М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.

3. Попов, Е.П. Основы робототехники. Введение в специальность / Е.П. Попов, Г.В. Письменный. - М.: Высш. шк., 1990. - 224 с.

Дата поступления в редакцию 25.06.2013

A.A. Ivanov

EMPLOYMENT OF INDUSTRIAL ROBOTS FOR BLANKING PRODUCTION

Nizhny Novgorod state technical university n.a. R.E. Alexeev

Purpose: To show technical and economic expediency of the employment of industrial robots for blanking production. Moreover, the investigation is accompanied on the basis of comparative analysis of RTC layouts. Consequently, the structure of this production is determined by the organizational form of the technological [rocess and some machining object characteristics.

Methodology: A theoretical framework is proposed to describe the method of the system analysis for selecting some constructive variant of industrial robots (floor mounted or overhead, single-arm or double-armed) and other means of automation including RTC.

Findings: It is possible, for example, to apply some optimum variants of КЕС layouts for blanking production. As a result the die casting method as well as the method of dividing the rolling process of some definite sort and cold sheet stamping process employing multiarm robots with twin grippers.

Research limitations: The present study showed results of the system analysis. Moreover, technical and economic expediency of employment of multiarm industrial robots with twin grippers. Consequently, they can serve up to 3 units of technical equipment and provide its program structural remounting.

Key words: industrial robot, blanking production, die casting, long products, cold sheet stamping.

УДК 658.5.011

А.В. Запорожцев

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Цель: определение принципов проектирования организационно-технических систем, обеспечивающих повышение качества разработки проекта.

Методология: разработка принципов проектирования основана на детальном анализе процесса проектирования с точки зрения системного подхода, методов структурного анализа и проектирования (SADT), использовании принципов и инструментов теории ограничения систем (TOC) и процессного подхода в управлении. Подход: повышение уровня системности процесса проектирования, заключающегося в принятии решений на основе: структурирования всех данных, используемых при проектировании; анализа проблем на основе выявления причинно - следственных связей; логического анализа получаемых результатов.

Результаты и область применения: разработаны базовые принципы проектирования организационно - технических систем, охватывающих все этапы разработки проекта от анализа задания на проектирование до разработки технологической модели реализации функций системы. Данные принципы могут быть использованы в практике проектирования любых организационно - технических систем.

Выводы: реальное повышение качества проектирования может быть достигнуто только на основе осознанного применения системных методологий.

Ключевые слова: организационно-техническая система, системный подход, модель системы, структурный анализ и проектирование, теория ограничения систем.

Введение

Если необходимость использования принципов системного подхода в проектной деятельности не вызывает сомнений, то почему затраченные усилия при проектировании часто не дают ожидаемого результата?

Под организационно-технической системой (ОТС) понимается человеко-машинная система, в которой организационная подсистема (персонал) и техническая подсистема (оборудование, инженерные сети и т.п.) взаимодействуют для достижения поставленных целей. Ввиду сложности таких систем их проектирование должно основываться на системных принципах.

Базовыми принципами системного подхода являются:

• принцип цели - деятельность должна быть целенаправленной, устремленной на удовлетворение реальных потребностей;

• взаимосвязанность системы с внешними системами - система зависит от своего окружения и воздействует на него;

• взаимосвязанность отдельных элементов системы между собой - все части системы воздействуют друг на друга.

• целостность системы - наличие особых свойств системы, позволяющих взаимодействовать системе с окружающим миром как единый (целостный) объект. Особое значение среди них имеет принцип цели, так как он определяет движущую

силу развития системы - разрыв между поставленной целью и достигнутым результатом. Этот разрыв свидетельствует о наличии в деятельности организационно-технической системы проблем, на устранение которых направлена деятельность по ее совершенствованию. Для решения этих проблем руководство организации инициирует проект - задачу, в рамках кото-

© Запорожцев А.В., 2013.