Экономиканы қарқындату, оның өнімділігін арттыру ғылым мен техниканың жетілуіне негізделген қарқынды технологияларды қолданумен анықталады

Қазіргі кезде көптеген өндірістік операцияларды роботтар көмегімен орындайды. Олар өндірістің өнімділігін өнімдердің сапасын жоғарылату үшін арналған жабдықтар. Роботтардың қолдану аймақтары күннен күнге көбейіп жатыр. Былай айтқанда, өндірісте роботты қолдануы оның дамуын көрсетеді.

Робототехника өзі үлкен пән болып механиканы автоматиканы компьютерлік техниканың басын қосып, күрделі есептерге әкеледі. Роботтар өткен ғасырдың 60-жылдары пайда болып қазіргі кезде оған мыңдаған зерттеу мақалалар шықты. Соның ішінде роботтардың динамикасы да қарқынды даму үстінде. Қозғалыс динамикасы теңдіктері негізінде манипуляторға әсер ететін күштер мен моменттерді математикалық түрде көрсету манипулятор динамикасының негізі болып табылады. Мұндай теңдеулер ЭЕМ көмегімен манипулятор қозғалысын модельдеу үшін, басқару заңын таңдау үшін және манипулятор құрылымы мен кинематикалық сұлбаның сапасын бағалау үшін қажет. Бұл жұмыста манипулятор динамикасының қозғалыс теңдеуін Даламбердің жалпыландырылған теңдеуі арқылы сипаттау қарастырылады.

Бірінші тарауда пісіруді автоматтандыру кезіндегі қолданылатын роботтардың қолданылуы қарастырылады. Соның ішінде доғалы пісіруге арналған роботтар тереңітек қарастырылады.

Екінші тарауда жалпы робототехникалық жүйелер, оның кинематикасы мен динамикасы сипатталынады. Сонымен қатар бұл тарауда үзбелер мен буындардың, олардың координат жүйелерінің негізгі түсініктемелері келтіріледі.

Үшінші тарау динамиканың қозғалыс теңдеуін Даламбердің жалпыландырылған теңдеуі арқылы қарастырылады. Осының негізінде екі үзбелі манипулятордың қозғалыс динамикасын сипаттайтын жалпыландырылған теңдіктер жүйесі алынады.

Экономика бөлімінде роботтарды енгізу арқылы алынатын жылдық экономикалық тиімділік, өтелу мерзімі және жылдық экономия есептелінеді.

Еңбек қорғау бөлімінде роботтандырудың қауіпті және зиянды факторларына анализ жасалады. Және де пісіру роботтарын қолдану кезіндегі қорғану шараларын ұйымдастыру жағдайлары сипатталады.

Пісіруді автоматтандыру кезінде өндірістік роботтар қосалқы немесе негізгі технологиялық жабдық ретінде қолданылады. Бірінші жағдайда өндірістік робот машинаның жұмысшы аумағында пісірілетін тетіктерді орнату мен жинауды және дайын өнімді алуды қамтамасыз етіп, стационарлы пісіру машиналары мен автоматтарын күту кезінде көтергіш көліктік құрылғы ретінде қызмет атқарады. Сонымен қатар өндірістік робот бөлек тетіктерді және де пісіру бұйымын манипуляциялауға мүмкіндік беретін кеңдиапазонды қарпығыш құралмен қамтылған немесе қарпу құралдарының автоматты ауысымына ие. Екінші жағдайда өндірістік робот тікелей пісіруді орындайды және жұмысшы құралмен жабдықталған: нүктелі пісіру үшін - пісіру қысқыштарымен, ал доғалы пісіру үшін - балқитын немесе балқымайтын электроды бар пісіру шілтерімен. Кешен құрамына біруақытта екі робот кіруі мүмкін: тетіктерді беру мен оларды пісіруге құру үшін және пісіру үшін.

Өндірістік роботтарды орташа және ірі сериялы өндірісте қолдану тиімді болып табылады, себебі бірлік немесе ұсақ сериялы өндірісте өндірістік роботты оқытуға көп уақыт жұмсалады.

Түзілімдерді біртипті белгілері бойынша топтаған кезде келесіні бөлу керек: пісірілетін тетік материалы; дайындаманың түржиыны; пісірілетін тетіктің массасы мен пішіні; пісіру қосылысының типі. Пісірілетін тетіктің пішініне пісіруге арналған жинау жұмыстарының сипаттізімі мен технологиялық процесс, сонымен қатар жинау операцияларының механизация және автоматтандыру құралын таңдау тәуелді. Пісірілетін тетіктің массасы көтергіш көліктік құрылғының жүккөтергіштігін, пісірме қосылысының типін, пісіру жұмыстарының технологиясы мен автоматтандыру құралдарын анықтайды.

Пісіру түзілімдері қосымша дәлдеусіз оларды арнайы құрылғыда орналастыруға мүмкіндік беретін анық көрсетілген бағдар орынына ие болуы керек. Сонымен қатар, пісіру түзілімдерінің құрылымды-технологиялық параметрлері әбзелдің бірыңғайлануына және өндірісті ұйымдастыруда оптық әдісті қолдануға өз ұлесін қосуы керек. Жоғарыда көрсетілген талаптарға сәйкес келетін пісіру түзілімдеріне бір тіреуіш жазықтығы бар түзілімдер, перпендикуляр тіреуіш жазықтығы бар түзілімдер, иінтірек, аша, қоршау, шанақ, шкаф типті түзілімдер, сонымен қатар жалғастық, емік және иірлік типті түзілімдер жатады.
1.1.1 Пісіру құралы және арнайы құрылғылар

Болат тетіктерін көмірқышқыл газы ортасында және алюмин тетіктерін аргон ортасында доғалы пісіруге арналған пісіру шілтері 1.1-суретте көрсетілген. Шілтерде мәжбүрлік сулы суытқыш бар. Электрод арнайы құрылғымен басқару жүйесінің командасы бойынша автономды атанақтан беріледі. Газ өндірістік робот жанында орналасқан балоннан беріледі.

1 – сырға;

2 – тұрқы;

3 – электроды бар ұштықтар;

4 – кабель;

5 – пневмошланг;

6 – пневмоцилиндр;

7 – шүмек;

8 – серіппе;

9 – қаптама;

10 – газ шүмегі;

11 – суыту қаптамасы;

12 – шілтер тұрқысы;

13, 14 – суды келтіру мен қайтару жалғастықтары;

15 – газды келтіру жалғастығы;

16 – пісіру электродын келтіру жалғастығы.

1.1-Сурет – Доғалы пісіруге арналған шілтер

Қосымша арнайы құрылғылар жинау, орнықтыру, бекіту, тасымалдау, тетіктерді кванттау және қайта бағдарлау үшін қолданылады. Арнайы құрылғылар бүкіл жинау мен пісіру процесінде өзгермейтін пісіру түзілімдерінің орнықтыру позиционерінің бірыңғай жүйесіне ие болуы керек. Пісіруге арналған түзілімді жинау дәлдігі ±1,0 мм төмен болмауы керек. Арнайы құрылғыға тетіктерді салу мен оларды орнықтыру қарапайым және ыңғайлы болуы керек. Орнықтыру жүйесі дұрыс емес және нақты емес жинау мүмкіндігін жоққа шығару керек.

Пісіру өндірісі дайындамалар мен тетіктерді жасаудан бастап дайын пісірілген өнімдерді таза өңдеумен аяқталатын, өз сипаты бойынша әртүрлі технологиялық процестердің үлкен кешенін қамтиды. Оларды пісіру технологиясы негізгі металмен теңберікті пісіру қосылысын және пісіру жігінде ақаудың болмауын қамтамасыз етуі керек. Жіктерде жарық, шалапісірілім, кеуек, ойық болмау керек. Жіктердің геометриялық өлшемдері мен пішіні берілген құрылымның сызбасына сәйкес болуы керек.

Кейде пісіру қосылысына қосымша талаптар қойылады - діріл мен соққылы жүктеме, төмен температура, және тағы басқа жағдайлардағы жұмыс қабілеттілігі. Бірақ барлық жағдайларда технология пісірудің максималды өнімділігі мен тиімділікті қамтамасыз етілуі қажет.

Өңдеу объектісі нақты белгіленген қалыпта орналасуы, ал оның өлшемдері берілген шақтамада болуы керек. Дұрыс емес бағдарланған немесе нашар сапалы дайындамалармен жұмыс істеу ақаулар мен сынуға әкелуі мүмкін.

Пісіру өндірісі операцияларының бүкіл кешенін алты этапқа бөлуге болады: дайындамалау, жинаушы, пісіруші, таза өңдеуші, көмекші (көтергіш көліктік), бақылаушы.

Дайындамалау операциялары сәйкес механикалық жабдықта орындалады.

Жинаушы жабдық пісіру құрылымының тетіктерін немесе оның түзілімдерін орнықтыру мен бекіту үшін және жинайтын мен пісірілетін бұйымның қажетті дәлдігі мен сапасын қамтамасыз етуге арналған. Кезеулеткіш немесе арнайы құрылғының жинаушы текшесінің құрылымы жиналатын бұйымның өлшемдері мен құрама пішініне, оны пісіру технологиясына, сонымен қатар өндіріс түрі мен көлеміне байланысты.

Өндірістік робот көмегімен пісіру түйіспелі нүктелі және доғалы (балқитын және балқымайтын электродпен) болуы мүмкін. Түйіспелі нүктелі пісіру кезінде қысқыштардың орын ауыстыруы бір орыннан екінші орынға қарай жүзеге асады, ал өнімділік бірлік уақыт ішінде пісірілген нүкте санымен анықталады.

Доғалы пісіру, нәтижесінде жік қалыптасатын, бірнеше тізбектелген операциялардан тұрады. Бұл операцияларға доғалы разрядты қоздыру мен ұстап тұру, жікке қажетті пішінді беру және оны қосылыс өсінің бойымен жылжыту үшін электродтың орынын ауыстыру, жіктің қалыптасуы бойынша доғаны пісірілетін жиек бойымен жылжыту операциялары жатады. Доғалы пісіруді автоматтандыру мұқият түрде дайындалу және бастапқы дайындамалардың өлшемдері мен пішіндерін қатаң түрде қадағалау сонымен қатар жік сапасын қадағалап отыратын жетілдірілген кері байланыс жүйелерін құру қажет.

Өңдеу және көмекші операцияларға жіктерді тазарту, металдық бүркендерді алып тастау, дайын өнімдерді термикалық өңдеу, көтергіш көліктік және қайта тиеу операциялары жатады. Көмекші операцияларға сонымен қатар пісіру жабдығын баптау, электродтарды орнату мен пісіру сымы бар құндақты орау операциялары кіреді.

Доғалы пісіру дегеніміз тетіктердің беті қымтақты жікпен қосылған процесс. Процестің негізінде электрлік доғадан пайда болатын жылу арқылы екі металдық беттің қорытылуы жатыр. Пісіру кезінде үнемі электрод пен пісіру орны арасында ұшқынды тудыратын электрлік разряд болып тұрады. Жасалатын жоғары температурада (3300°С) доға маңындағы металл балқиды. Металдардың қосылған жерінде электродтың балқыған материалы да қосылады. Нүктелі пісіру айнымалы тоқ арқылы жүргізілсе, доғалы пісіру үшін 100-200 А тұрақты тоқ пен 10-30 В кернеу қажет.

Ең басында электродтар ретінде көмірлі өзектер қолданылған, бірақ бұл кезде пісіру жіктеріне материалды қосуға мүмкіндік болмады, сол себептен металды қоспалайтын шыбық қолданыла бастады. Қазіргі кезде пісірудің жоғары сапасын қамтамасыз ететін жаңа электродтар көмірліні ығыстырып тастады. 1.1-кестеде бірнеше жаңа пісіру әдістері келтірілген. Олардың кейбіреулерінде балқыған металды тотығудан қорғау үшін электродтарды пісіру процесінде балқитын флюс қабатымен жабады. Тотығудан қорғану үшін, сонымен қатар пісіру кеңістігіне инертті газды жіберуді қолданады (мысалы, гелийді).

1.1-кесте – Доғалы пісірудің ең көп тараған әдістері

Автоматтандырылған доғалы пісіруге арналған жабдықта үзіліссіз электродтық шыбық берілуі жүзеге асады. Электрод ұшы қажетті пісіру траекториясының бойымен жүргізіледі. Пісіру сапасына келесі факторлар әсер етеді: электродты беру жылдамдығы, электрод пен тетік арасындағы қашықтық, электродтың пісіру түзуінің бойымен орын ауыстыру жылдамдығы.

Әдетте операцияларды автоматтандырылған пісірумен орындау бес этаптан тұрады: пісіру кеңістігіне инертті газды жіберуді қосу; пісіру циклінің басталуы: электрод жіберуді қосу, тоқты қосу; шыбық жіберуді тоқтату; тоқты өшіру; газ жіберуді тоқтату.
1.2.1 Доғалы пісіруге арналған роботты таңдау

Доғалы пісіруде роботтарды қолдану бірнеше ойлар бойынша тиімді болып табылады.

Роботтар адамдарды доғалы пісіруден бөлінетін сәулелену, түтін, ұшқын сияқты қауіпті және зиянды операцияларды орындауда ауыстырады.

Роботтар адамдарды ауыр пісіру бастиегін ыңғайлы емес күйде ұстап тұруды манипуляциялау ету қажеттілігінен босатады.

Роботтар пісіру бастиегінің жоғары дәлдікпен орын ауыстыруын қамтамасыз ететін пісіруді орындайды.

Роботтың басқару жүйесі пісіру бастиегін автоматты басқаруымен жеңіл түйіндеседі, бұл роботтың орын ауыстыруы мен пісірудің барлық этаптарын тізбектей орындауын үйлестіруге мүмкіндік береді.

Доғалы пісіруге электромеханикалық жетегі бар роботтарды қолданады, себебі пісіру бастиегінің қозғалу жылдамдығы төмен және массасы да салыстырмалы түрде үлкен емес болып келеді. Ауыр пісіру бастиектері қолданылатын жерлерде гидравликалық жетегі бар роботтар қолданылады.

Роботталған пісіру жүйесінің құрамына робот, оның басқару құрылғысы, тетіктер мен пісіру жабдығын өңдеуге арналған қарпығыштар, басқару құрылғысы бар бір немесе бірнеше позиционерлар және пісіру жабдығы кіреді. Жүйені өнеркәсіпте пайдалану қорғаныс қоршауы мен экранды қолдануды, сонымен қатар пісіру көзіне тетіктерді беруді ұйымдастыруды қажет етеді.

Пісіру позиционерлары көп қаралмайтын жүйенің қиын бір бөлігі болып табылады. Роботтар қолмен пісіруге арналған позиционерлармен жұмыс істей алмайды. Мысалы, ASEA IRb 60/2 моделді робот ±0,4 мм позициялау дәлдігіне және де 60 кг жүккөтергіштігі кезінде тоғыз жылжу дәрежесіне дейін ие. Өңделетін бұйымның орынын нақты белгілейтін құрылғының жоқ болуы робот позициялануының мұндай жоғарғы дәлдігі керексіз етеді. Екіншіден, позиционерлардың көбінде микропроцессорлы басқару болмайды. Бұл жағдайды құрылғыларға роботпен үйлесімді жаңа басқару құралдарын жабдықтау арқылы шешуге болады. Бірақ бұл кезде позициялау позиционирование дәлдігінің мәселесі шешілмеген күйде қалады. Роботқа қарағанда адам тетік орындарының ауытқуына жақсырақ икемделеді. Адам ойламастан позициялаудың қателігін өтейді. Ал робот үшін пісірме қосылысы, позиционермен тетіктің нақты орналасуына тәуелсіз, программамен қарастырылған жерде орналасуы қажет.

Роботталған жұмысшы көзінің барлық компоненттерінің өзара байланысы берілген программаға сәйкес олардың жұмысын қамтамасыз етуі керек. Әдетте позиционер құрамында циклдік басқаруды ұйымдастыру (тұйықталмаған цикл) мен кері байланыс бергіштері бар тұрақты тоқ сервоқозғалтқыш үшін арналған электронды ақырлы ажыратып қосқыштар (тұйықталған басқару циклы) кіреді. 1.2-суретінде роботталған доғалы пісіруге арналған позиционерлардың әртүрлі орындалу варианттары көрсетілген.

Роботталған жұмысшы көздің маңызды сипаттамасына оның тезәрекеттілігі жатады. Жұмысшы столы бар позиционер екі түрлі өстерінің айналасындағы толық бұрылысы, әдетте тісті берілісі бар сериялы позиционердан қарағанда екі үш есе кем уақытты алады. Екі өстің айналасындағы толық айналым шамамен 9 с уақыт алады. Столдың 90º бұрылуы 3с орындалуы мүмкін.