Инструменты для роботов
Клеевые и изоляционные работы
Удачи в создании клеев стали причиной повышению применения их как заменителей для того чтобы классического способа скрепления подробностей, как клепка, в особенности в связи с тем, что все больше начали употребляться пластмассы. Одно из основных преимуществ клеев пребывает в том, что напряжения распределяются по намного большей поверхности, чем в большинстве вторых способов скрепления, но по сей день осуществлять соединение типа металл-на-металл посредством клеев не получалось так же удачно, как соединение типа пластмасса-на-пластмассу. Но сравнительно не так давно произошло склеивать кроме того железные поверхности, покрытые маслом, что стало причиной происхождению многих новых областей применения.
Ручные клеевые работы смогут выполняться кистью либо краскопультом, смесителем (для двухкомпонентных клеев) либо тепловым пистолетом (для горячерасплав-ленных клеев). Используемый метод разбрызгивания может привести к тому, что оператор обязан будет трудиться в маске и быть обеспечен действенной вентиляционной совокупностью. Нанесение клеев на тёплые поверхности может привести к дискомфортным условиям работы.
В случае если оператор будет не хватает проворным при завершении работы, то горячерасплавленные клеи остынут и будут затвердевать. Роботы же смогут делать многие клеевые и изоляционные операции намного стремительнее человека и более как следует. Такие роботы должны иметь контурную совокупность управления и владеть пятью степенями свободы, кроме случаи, где требуется нанести клей локально.
Дуговая сварка
Это одна из наиболее тяжёлых работ как для человека, так и для робота. Процесс включает в себя применение особого сварочного пистолета, генериющего целую электрическую дугу, которая обязана «перепрыгнуть» от электрода на финише пистолета к свариваемому металлу. Температура на данной электрической дуге довольно большая и достаточна, дабы расплавить часть металла, куда попадает дуга.
В случае если электрод пистолета сделан из того же металла, то он расплавляется и содействует заполнению свариваемого шва. В этом случае электрод в большинстве случаев складывается из катушки проволоки, намотанной на барабан и машинально подаваемой в пистолет, с тем дабы всегда заменять расплавляемый финиш электрода.
В случае если дуга появляется в воздухе, свариваемый металл, в большинстве случаев, очень сильно окисляется. Дабы избежать этого, воздушное пространство должен быть каким-то образом удален из пространства, окружающего расплавленный металл под сварочным пистолетом.
Не смотря на то, что поверхность неизменно оплавляемого электрода возможно покрыть флюсом, что сам будет расплавляться и так предотвращать окисление, несложнее создать поток инертного газа (для того чтобы, как гелий либо аргон), что будет обтекать пространство и конец пистолета около дуги. Инертный газ, предотвращая любое окисление, может подаваться через эластичную трубку из газового баллона, находящегося на некоем расстоянии от сварки. Такая сварка — самая простая форма промышленных сварочных работ, не смотря на то, что имеется и ее модификация, в которой электрод сделан из вольфрама (что не плавится при большой температуре дуги), так что любой добавочный материал, требуемый для заполнения сварочного шва, дол’жен подаваться от отдельного стержня, сделанного из нужного металла.
Не смотря на то, что дуговая сварка совершенна для создания долгих газонепроницаемых соединений, это достаточно тяжёлая работа. Существуют разные типы в большинстве случаев применяемых швов, самые важные из которых: соединение встык, при котором два страницы присоединяются ДРУГ к другу краями; соединение внахлест, при котором один лист легко находит на другой по краю, и угловые соединения, в то время, когда один лист присоединяется к второму перпендикулярно.
Но во всех этих случаях электрод обязан удерживаться на нужном расстоянии от железной поверхности так, дабы Дуга верно плавила металл, а тот стекал в щель и заполнял ее до нужного уровня. Наряду с этим электрод не Должен пребывать через чур близко к поверхности, в противном случае он приварится к ней. В случае если дугу через чур продолжительно удерживать на одном месте, то температура металла в этом месте станет высокой, так что дугу необходимо всегда держать на оптимальном расстоянии.
В случае если шов потом будет подвергаться давлению, то сварщик обязан постараться сделать его за один проход, поскольку наверное, что протечки появляются, в большинстве случаев, между двумя разными участками шва.
Кроме того, что сварщику на всем этом всегда приходится концентрировать внимание, он подвержен действию дыма, искр и такому ослепительному излучению дуги, что может отсеживать ход только через чёрное стекло защитной маски. Громадный интерес, что проявляется на данный момент к применению роботов на сварке, вызывается уменьшением числа желающих делать сварочные работы из-за непривлекательности данной работы. Из-за довольно низких скоростей (к примеру, 20 мм/с) и маленькой нужной нагрузки, которую наряду с этим несет робототехническое устройство, для этих целей в большинстве случаев используются роботы с электрическим приводом, а из-за симметричности устройства в большинстве случаев требуется лишь пять степеней свободы.
Обучение возможно проводить или методом показа, в то время, когда руку робота вручную передвигают по нужной траектории, или методом задания точек, каковые после этого интерполируются роботами. Такие совокупности без какой-либо формы сенсорной обратной связи способны сваривать щвы на подробностях, каковые совершенно верно позиционированы. Вправду, они смогут делать работы намного качественнее, чем человек.
Но во многих практических приложениях такую точность позиционирования свариваемых подробностей нереально обеспечить.
Рис. 1. Обычные виды сварных соединений: а — встык; б — внахлест; в—угловое соединение
Часто необходимо применять определенные формы сенсорного управления, с тем дабы компенсировать неточности в проведении работы, появляющийся со временем износ зажимных арматуры и приспособлений, термическое коробление заготовок при сварке и остаточные прогибы штампованных подробностей. Для оптимальной сварки узкого листового металла, применяемого для оболочек корпуса автомобиля, сварочный факел должен быть позиционирован с точностью до 0,5 мм от совершенного положения, но в большинстве случаев сама заготовка позиционирована с точностью всего в пара миллиметров.
без сомнений, чтобы верно следовать по траектории шва, робот обязан делать больше, чем траекторию, которой он научен,— он обязан применять такую разработку исполнения шва, которая предусматривает изменение его перемещений. Пробовать вместо этого уменьшать число вариантов позиционирования заготовок было бы через чур дорого.
Существуют два главных подхода к исполнению шва. Двухпроходные совокупности применяют «пробное воздействие», в котором робот проходит на протяжении ожидаемого маршрута шва (со скоростью, достигающей, быть может, 1 мм/с) без сварки, но со слежением, в большинстве случаев визуальным, за любыми отклонениями от ожидаемых позиций. При втором проходе (сварке) робот в состоянии совершенно верно выполнить сварку в большинстве случаев посредством датчиков, защищенных от дуги и искр.
Преимущество таковой совокупности пребывает в том, что очувствленный проход может осуществляться с большой скоростью, при которой информация от датчиков легко обрабатывается, с тем дабы различить шов независимо от того, какой имела возможность бы быть выбрана скорость для обеспечения оптимальной сварки (в большинстве случаев, около 10 % скорости очувствления). Такая совокупность не в состоянии компенсировать каждые неточности в заготовке, если она будет двигаться по окончании первого прохода либо приводить к термическим искажениям на протяжении самого процесса сварки.
Альтернативой этому подходу есть применение однопроходной совокупности. Такие совокупности ощущают шов на протяжении фактического сварочного процесса и динамично корректируют положение робота. В несложных совокупностях робот программируется так, дабы он имел возможность выяснить центр шва или посредством электромеханического контактного датчика, или следуя зигзагом поперек соединения, разбирая значения тока вольтовой напряжения и дуги.
Такие совокупности, ощущающие «через дугу», воображают на данный момент самый распространенную форму неконтактных устройств, смотрящих за швом. В более сложных совокупностях шов может определяться визуально, к примеру методом включения в сварочное устройство совокупности, которая направляет лазерный луч на поверхность заготовки и после этого смотрит за заготовкой через одну либо пара телевизионных камер.
Применяя фильтры, возможно не допустить «ослепление» маломощного лазера броским светом электрической дуги. При однопроходных совокупностях нужно кроме этого обезопасисть камеры от брызг, появляющихся в ходе сварки посредством, к примеру, кварцевых окон.
Однопроходные совокупности, возможно, будут стремительнее, чем двухпроходные. Они имеют преимущества не только в динамичной коррекции неточностей позиционирования и в вероятном обеспечении замечательной техникой контроля качества, вместе с тем и в значительном уменьшении детализации программирования траектории. Возможности применения однопроходных устройств для сварных швов, основанных на магнитных и звуковых явлениях, исследуются в Оксфордском университете (Англия).
Вероятные преимущества однопроходных устройств заключаются в том, что обработка данных в них несложнее, чем в визуальных совокупностях, исходя из этого устройства были бы дешевле, а способ слежения с магнитным «вихревым потоком» владеет «иммунитетом» к дыму от дуги. Однако для изделий сложной геометрии визуальные совокупности, возможно, останутся единственно вероятным вариантом.
Лазеры
Более 20 лет прошло по окончании изобретения лазеров. Сейчас их мощность существенно возросла, и они все больше используются в индустрии для раскроя сложных форм в широком диапазоне материалов, включая металл, пластмассы, композиты, керамику, дерево а также ткань (для шитья на заказ). Для таких материалов, как металлы, в большинстве случаев используются лазеры на С02 мощностью 1 кВт и более.
Страницы смогут проходить под лазерным лучом так, дабы возможно было взять требуемую форму — как несложную, так и сложную, по желанию. Тут нет износа инструмента, и лазером возможно сделать узкие параллельные насечки, не прикладывая механических упрочнений, талантливых повредить заготовку. Помимо этого, у лазера весьма узкая территория нагрева, что разрешает мгновенно начать и остановить процесс резки.
Кроме резки, лазер возможно применять кроме этого для сварки (наряду с этим скорость будет больше, чем при классической дуговой сварке) либо «рассеянный» световой луч — для термической обработки поверхностей. Так, универсальность лазера делает его совершенным средством для эластичных производственных совокупностей, талантливых создавать разнообразную продукцию.
Ясно, что область применения лазеров возможно было бы увеличить, если бы удалось манипулировать лучом с пятью степенями свободы, с тем дабы обеспечить возможность функционировать в трехмерном пространстве, включая свойство поддерживать луч перпендикулярно сложной поверхности. Но лазеры требуемой мощности через чур громадны и тяжелы чтобы робот имел возможность ими манипулировать с требуемой точностью. Но сравнительно не так давно произошло создать классические роботы с эластичным световодом.
Примером таковой совокупности может служить модель, созданная компанией «Дженерал электрик» (США), которая связывает гранатовый лазер на неодимо-итриевом алюминии мощностью 400 Вт с рабочим органом робота компании «Хитати» при помощи эластичного кварцевого оптического волокна диаметром ! мм. В прошлом были трудности, которые связаны с возможностью прохождения нужных количеств энергии по оптическим волокнам, но на данный момент они удачно преодолеваются.
Утверждают, что лазер и робот смогут разделять 300 м, а утраты энергии будут составлять всего 20%. Вправду, группы классических роботов смогут быть связаны с единственным лазером ценой 100 000 долл. при помощи оптического кабеля ценой всего 10 000 долл. (для каждого соединения).
Другой подход представляет собой совокупность «Кобра». В данной совокупности использован лазер на С02 компании «Фер-ранти» мощностью 400 Вт либо 1250 Вт, размещенный на раме по соседству с рукой робота «ИРБ-6» с пятью степенями свободы компании «АСЕА», а лазерный луч проводится к наконечнику серией из десяти зеркал, размещенных в шарнирных соединениях. На последней стадии луч фокусируется линзами на поверхности заготовки.
Для охлаждения линз около них подается сжатый газ, и в случае если газ инертный, то окисление исключается. В качестве варианта возможно Применять вдуваемый в насечку кислород, что довольно часто существенно увеличивает большую скорость резки. В других случаях струи газа употребляются для удаления дыма из области резки.
Подходящие для данной работы роботы должны владеть широким диапазоном скоростей, поскольку режущий луч обязан двигаться медлительно, но точно, в то время как для поверхностной тепловой обработки скорость перемещения обязана достигать 1 м/с.
Механические инструменты
В дополнение к разным рабочим органам с инструментом, применяемым для своеобразных работ, рассмотренных в других параграфах данной части, имеется кроме этого много механических инструментов (в большинстве случаев пневматических), с которыми легко обращается человек, но вместо этого их возможно прикрепить прямо к руке робота, для управления которой не нужно сильная сенсорная обратная сообщение. Особенно выгодно прикрепить инструмент к руке робота (лучше, чем применять руку для движения заготовок к фиксированному инструменту), в то время, когда заготовка тяжелее инструмента. В случае если для операций с той же заготовкой требуются разные варианты конструкций инструментов, то возможно применять способ автоматической смены инструментов по аналогии со сменой захватов, но утраты времени будут однообразны, так что в этих обстоятельствах роботу практически лучше забрать заготовку (в случае если вероятно) и перемещать ее между двумя закрепленными инструментами.
Среди разных инструментов, каковые в большинстве случаев закрепляются на руке робота, имеются виды сверлильных устройств и дрелей время от времени с механическими позиционирующими приспособлениями для скорости и увеличения точности, и с применением предварительной нагрузки для предотвращения отклонений. Как указывается в последней главе, заусенцы возможно снимать приспособлением, прикрепленным к руке робота, а соответствующим инструментом — гравировать. Обработку пескоструйным аппаратом и полировку объектов (таких, как нержавеющие металлические резервуары) возможно выполнить методом присоединения или кругового, или ленточного варианта соответствующего абразивного инструмента.
Точечная сварка
В 70-х годах одним из основных приложений промышленных роботов стала автоматическая точечная сварка. Не смотря на то, что значение вторых приложений на данный момент и выросло, она представляет собой весьма широкую область применения роботов первого поколения. Точечная сварка пригодна для соединения большинства видов железных страниц, в особенности металлических. Процесс включает в себя зажатие страниц между двумя замечательными электродами на одну секунду.
Между двумя электродами через два страницы проводящего металла, каковые наложены друг на друга, пропускается в течение весьма маленького промежутка времени сильный ток (до 1500 А). Сопротивление такому сильному току маленькой колонки металла конкретно между двумя электродами ведет к расплавлению маленьких участков обоих страниц, каковые после этого сплавляются совместно в одной точке.
Комплект электродов в большинстве случаев складывается из пистолета с двумя электродами, каковые, как тёплые щипцы, схватывают находящиеся между ними страницы. В случае если пистолет рекомендован для сварки на большом растоянии от края страниц, у него должны быть сверхдлинные электроды. Чтобы продолжить срок работы электродов, их финиши смогут заменяться, а сами электроды в большинстве случаев охлаждают холодной водой. Но такие пистолеты в большинстве случаев весьма тяжелы и громоздки, даже если они частично и поддерживаются подвесной совокупностью сверху.
Помимо этого, всегда необходимо перемещать силовые кабели вместе с пистолетом. Из-за того что сам период сварки непродолжительный, крайне важно, дабы к следующей позиции пистолет передвигался как возможно стремительнее. Делать это все человеку-оператору весьма тяжело.
Исполнение точечной сварки посредством роботов особенно завлекает не только тем, что разрешает высвободить человека от тяжелой и нудной работы, вместе с тем и тем, что робот при сварке может делать меньше точек (за счет их более правильного размещения), чем имел возможность бы делать (неточно) человек. Однако, дабы делать такую работу, робот, обязан владеть высокой степенью жесткости и иметь замечательные приводы для шести осей с крутыми чертями ускорений. Не смотря на то, что в большинстве случаев употреблялись лишь роботы с позиционной совокупностью управления, встроенные в индексную производственную линию, отмечается повышение спроса на роботы точечной сварки, каковые смогут трудиться на неизменно движущихся объектах, требуя, так, сложных устройств, действующих по постоянной траектории, со свойством регулировать соответственно программу.
покрытие и Покраска распылением
Как и в прошлом случае, эти работы являются основную область применения роботов первого поколения. Всегда, в то время, когда необходимо нанести защитные покрытия на много изделий, употребляются способы распыления. В качестве таких покрытий значительно чаще употребляется быстросохнущая краска либо эмаль, грунтовочная краска и др.
Чтобы достигнуть большого качества, распыляющий пистолет направляться перемещать, выдерживая необходимые расстояния от поверхности и нанося покрытие несколькими узкими слоями. Не смотря на то, что данный процесс в некоей степени возможно автоматизировать, применяя соответствующее оборудование (как в автопрома), такую разработку запрещено удачно применить в любых ситуациях, к примеру при покраске мест, до которых тяжело добраться. Тут необходимо применять людей.
Такая работа, само собой разумеется, требует квалификации, но вместе с тем она весьма неприятна. Покраска свободным распылением при верной температуре требует работы в малых количествах, наряду с этим нужно надевать маски, поскольку многие растворители токсичны, а кое-какие пигменты канцерогенны. Помимо этого, на таких работах должны употребляться наушники, предохраняющие от шума, поскольку большой уровень шума, создаваемый распылением, может в другом случае причинить непоправимый ущерб слуху работника.
Довольно много энергии тратится на обеспечение большого уровня вентиляции в окрасочных кабинах, что значительно увеличивает цена покраски распылением. Роботы с контурным управлением, обучаемые квалифицированным маляром с применением особых способов — в то время, когда руку робота вручную выполняют по всему циклу заданной работы либо в то время, когда для данной цели используют телеоператор, идеально подходят для таковой автоматизации, и разные компании выстроили роботы специально для исполнения таких работ.
Потому, что довольно часто окрашиваются подробности, движущиеся на протяжении конвейера, должна быть гарантирована постоянная скорость их перемещения, покрасочные роботы должны владеть свойством соответственно регулировать собственные программы.
Водометные устройства
Все шире делается область применения роботов, оснащенных инструментами, и не смотря на то, что сейчас парк таких роботов до тех пор пока мал, в будущем они смогут взять широкое распространение. Примером может служить применение замечательных водометов как для очистки, так и для резки. В таких совокупностях используются особые насосы, талантливые давать узкую струю при громадном давлении. Направив одну из струй на покрытый ржавчиной предмет, возможно его весьма скоро очистить.
Вправду, американская компания «Юнайтед Спейс Бустерс» по окончании каждого полета космических судов «Спейс Шаттл» применяет водяные струи, управляемые роботом, для очистки обугленных и поврежденных поверхностей повторно применяемых ускорителей.
Более узкими струями (диаметром около 0,1 мм) вправду возможно резать разные материалы, такие, к примеру, как армированный стеклопластик. Струя делает тонкий надрез, не вызывая пыли, образуемой при механической резке. При добавлении в воду суспензии особых частиц возможно резать этим методом кроме того узкие железные страницы!
Не воображает громадных трудностей присоединить к концу руки робота совокупность, образующую водяные струи под громадным давлением, и похоже, что использование таких совокупностей, начиная от очистки металла и заканчивая отделкой шлемов для езды на мопедах, увеличит число примеров «роботов с инструментами».
