Промышленные роботы и гибкие производственные системы

Промышленный робот — это автономно функционирующая ма­шина-автомат, предназначенная для воспроизведения некоторых двигательных функций человека при выполнении вспомогатель­ных и основных производственных операций без его непосред­ственного участия и наделенная для этого некоторыми способ­ностями человека (силой, памятью и т. п.), а также способ­ностью к обучению для работы в комплексе с другим обору­дованием и приспособлением к производственной среде. Для выполнения своих функций робот должен иметь: манипулятор с набором исполнительных механизмов (захват, сварочная головка, зонд и т. п.), позволяющий в автоматическом цикле выполнять требуемые функции;

систему управления, обеспечивающую выдачу команд на ис­полнительные механизмы" манипуляторов в зависимости от по­ложения рабочих органов (внутренней информации о состоянии манипулятора) и от состояния внешней среды (ориентации детали, ее размерах, массе, температуре и т. п.).

Основное отличие робота от автооператора в универсаль­ности, которая достигается введением легко переналаживаемой системы управления, применением манипулятора с большим числом степеней подвижности, позволяющего обслуживать значительный

объем пространства. Универсальным делается и схват робота, который часто напоминает кисть человека и может за­жимать детали различного вида. Благодаря универсальности робот получает перед автооператором следующие преимущества.

1. Объем выпуска однотипных роботов всегда больше, а но­менклатура меньше, так как робот благодаря своей универ­сальности заменяет целую гамму автооператоров, т. е. роботы могут выпускаться в условиях крупносерийного производства. Это делает их более надежными и дешевыми.

2. Вследствие уменьшения числа типоразмеров облегчаются ремонт и обслуживание роботов, снабжение их запасными ча­стями и агрегатами, проще обеспечивается специализация на­ладчиков.

3. Универсальность робота упрощает его переналадку и; обеспечивает возможность ее автоматизации, т. е. делает структуру производственной системы с роботами гибкой и мобильной.

Классификация промышленных роботов

Классификация промышленных роботов

По степени универсальности роботы делятся на спе­циальные, специализированные и универсальные. Специальные роботы предназначены для выполнения какой-либо одной опе­рации, обслуживания одного типа оборудования и весьма близки к автооператорам. Основное отличие специального робота от автооператора только в большей автономности первого. Манипу­лятор, как правило, весьма прост по конструкции, обладает одной-тремя степенями подвижности, система управления имеет узкий диапазон переналадок и работает по жесткой программе. Специальные роботы широко используются для загрузки, пе­ремещения и манипуляций полупроводниковыми пластинами в элионных установках: установках ионного легирования, ионно-плазменного и плазмохимического травления, нанесения тонких пленок и др.

Универсальным является робот, манипулятор которого имеет не менее семи рабочих движений: три линейных, три угловых и одно для удержания объекта манипулирования. Универсаль­ные роботы могут обслуживать оборудование различного тех­нологического назначения, выполнять различные операции с ши­рокой номенклатурой полуфабрикатов, их легко можно пере­программировать и переключать.на другую работу в пределах технических возможностей робота.

Специализированные роботы предназначены для выполнения операций одного вида или обслуживания оборудования одного назначения. Это наиболее широкий класс роботов, к которому принадлежит и большинство роботов для производства изделий электронной техники. К этим роботам предъявляется ряд спе­цифических требований, которые и обусловливают специализацию роботов. Это требования к массе объектов манипулирования, точности манипулирования, к среде, в которой робот должен работать, и к возмущениям, которые он вносит в эту среду.

По массе и размерам объектов манипулирования различают роботы большой, средней и малой грузоподъемности. Роботы большой грузоподъемности манипулируют объектами массой бо­лее 60 кг, средней — 5... 60 кг и малой — менее 5 кг. В от­дельную группу выделяют обычно роботы для манипулирования миниатюрными изделиями с массой менее килограмма. Все роботы электронной техники принадлежат, как правило, к этой группе. По требованиям к точности манипулирования различают роботы нормальной точ­ности с погрешностью позиционирования в зависимости от гру­зоподъемности 0,1... 5 мм, прецизионные роботы с погреш­ностью 5... 100 мкм и ультрапрецизионные роботы с по­грешностью до 0,03 мкм. Роботы нормальной точности применяют для манипулирования транспортными или технологическими кассетами, перекладки полупроводниковых пластин из кассеты в кассету, укладки пластин на карусель в напылительном оборудовании, на химических операциях и т. п. Прецизионные роботы манипулируют пластинами или кристаллами на операциях по­садки кристалла, разварки выводов, герметизации корпусов, ма­нипулируют интегральными схемами на операциях контроля и разбраковки. Ультрапрецизионные роботы с погрешностью 0,03...... 1 мкм манипулируют пластинами на операциях литографии. К технологическим ультрапрецизионным роботам может быть отнесена автоматическая установка проекционной фотолитографии ЭМ-584, обеспечивающая дискретность перемещения 0,03 мкм.

По требованиям к окружающей среде различают роботы, которые могут работать в масляном и безмасляном вакууме, существенно не изменяя его параметров, чистые, или «белые», роботы, которые не ухудшают атмосферу чистых комнат соот­ветствующих классов, и обычные роботы, к которым не предъявляется никаких специфических требований по гер­метичности, газо- и пылевыделениям.

По гибкости управляющего алгоритма и уровню своего «ин­теллектуального» развития промышленные роботы принято де­лить на три поколения.

Роботы первого поколения работают по жесткой программе. Эти роботы не способны воспринимать внешнюю по отношению к нему информацию об ориентации детали, ее размерах, весе, усилии зажима. Их реакцию всегда можно заранее предсказать, зная состояние робота, он не способен адаптироваться к изме­няющейся внешней среде. Такие роботы можно использовать только на сравнительно, простых транспортно-перегрузочных операциях или на простейших технологических (окраска, гальванопокрытие, сушка).

В производстве ИС роботы первого поколения используются лишь для транспортно-перегрузочных операций.

Управление такими роботами осуществляется от механиче­ских или пневматических командоаппаратов, от специальных контактно-релейных и электронных схем или от специализиро­ванных и универсальных контроллеров, построенных на микро­процессорной основе. Программирование цикла работы осуще­ствляется перенастройкой командоаппаратов, перекоммутацией штекерной панели, составлением и записью в оперативное за­поминающее устройство (ОЗУ) алгоритма управления или обу­чением. При обучении робот управляется вручную, система управления следит и запоминает порядок движений рабочих органов и таким образом формирует в ОЗУ алгоритм управ­ления. Роботы второго поколения, или адаптивные, работают по гибкой программе, их реакция определяется не только состоя­нием робота, но и состоянием внешней среды, для чего они снабжены датчиками внешней информации: искусственными зре­нием, слухом, осязанием и другими устройствами, позволяющими выделять необходимую информацию об ориентации детали, ее размерах и других свойствах. Система управления такими ро­ботами строится на базе микроЭВМ для перепрограммирования в ней используются специальные диалоговые языки, близкие к естественному и не требующие от пользователя (технолога или оператора) практически никакой подготовки к программирова­нию. Иногда программирование осуществляется и обучением.

Некоторые операции при производстве ИС (фотолитография, посадка кристаллов, сварка выводов и др.) невозможно про­вести, если при управлении технологическим процессом не учи­тывать состояние внешней по отношению к оборудованию ин­формации о параметрах полуфабрикатов и внешней среды: размерных погрешностях, температуре, влажности и т. п. Управ­ление такими операциями должно быть адаптивным. Наиболее прогрессивным и эффективным, а подчас и единственно возможным средством их автоматизации является применение адаптивных промышленных роботов технологического назначения. Разработка таких роботов ведется в настоящее время чрезвы­чайно интенсивно. Созданы и широко используются в промыш­ленности технологические микросварочные роботы ОЗУН-12000 МЗ и ЭМ-4020б для ультразвуковой сварки выводов ИС алю­миниевой проволокой, для термокомпрессионной сварки выво­дов золотой проволокой ЭМ-4060, проекционные авто­матические установки фотолитографии ЭМ-584 и автоматы при­соединения кристаллов ЭМ-4085, являющиеся по своей сути также адаптивными промышленными роботами.

Роботы третьего поколения или интеллектуальные. Ха­рактерной особенностью таких роботов является чрезвычайно широкая приспособленность к внешним условиям. Они смогут выбирать нужные детали из навала, ориентировать их для вы­полнения последующих операций, оптимизировать результаты своей работы, самообучаться. Столь высокая степень адаптации приведет к повышенной автономности робота. При своей работе он будет требовать минимальное число команд от системы управления высшего уровня. Система искусственного интеллек­та обеспечит минимальную трудоемкость программирования ро­бота, ему будет сообщаться лишь цель его работы, что нужно сделать и какие обеспечить параметры. А как это сделать, т. е. каковы должны быть последовательность и параметры каждой из операций, робот решит сам. При этом он постоянно будет самообучаться, т. е. совершенствовать алгоритм своего управ­ления так, чтобы оптимизировать результат работы. Роботы третьего поколения будут наиболее универсальны, их работа в составе ГАП и РТК автоматически обеспечит гибкость тех­нологических систем не только в тактическом, но и в страте­гическом плане, так как робот сможет сам подбирать опти­мальные технологические процессы, притом не только с точки зрения выполняемой им локальной технологической операции, но и с точки зрения конечного результата. В этом роботу будет помогать централизованная система управления комплексом.

Большинство роботов, выпускаемых в настоящее время для нужд приборо- и машиностроительной промышленности, не име­ет устройств защиты от генерируемых роботом пылевых частиц.

Конструкция «чистого робота», естественно, значительно отли­чается от обычного робота. Эти отличия заключаются в полной ликвидации или сведении к минимуму числа трущихся поверхностей, герметизации их рукавами из малопылящих материа­лов, герметизации механических узлов типа редукторов, зубчатых передач, муфт и других элементов с целью локализации распро­странения продуктов износа и применения специальных конструк­тивных элементов, например таких, как мембраны, сильфоны, пневматические пружины и т. п. Эти элементы имеют сравнитель­но небольшой рабочий ход, но он может быть вполне достаточ­ным для перемещения рабочего органа или другого звена робо­та, закрепленного на них без каких-либо передаточных устройств, а только за счет упругой деформации.

Схемы устройства перемещения с использованием мембраны, сильфона и трубчатой пружины (трубки Бурдона) показаны на рисунке ниже.

Устройства перемещения:

а — мембранное; б — сильфонное; в — с трубчатой пружиной

манипуляторы промышленных роботов!

К манипуляторам промышленных роботов (ПР), используе­мых в производстве ИС, и захватам объектов манипулирования предъявляется целый ряд специфических требований, опреде­ляемых требуемой точностью позиционирования, средой, в ко­торой должен работать робот, и рядом других параметров техно­логического процесса (температурой, давлением, требуемой тра­екторией и скоростями перемещения и др.). Исходя из этих спе­цифических требований определяются тип привода и его конструктивное исполнение.

Исходя из малой грузоподъемности применяются в основном пневматический и электромеханический приводы.

Схемы пневмоприводов поворота рабочих органов манипулятора:

а — реечный привод; б — кривошипный привод; в— пластинчатый привод

Пневмопривод используется для манипуляторов, работающих при позиционном управлении и отрабатывающих сравнительно небольшое число точек позиционирования, координаты которых определяются установленными упорами. Для позиционирования пневмопривода в нескольких точках последовательно подклю­чают несколько пневмоцилиндров, использование двух пневмо-цилиндров дает четыре точки позиционирования.

Схемы механизмов поворота рабочих органов с использо­ванием пневмопривода приведены на рисунке выше. Механизм, вы­полненный по схеме рисунка a, обеспечивает поворот на любой угол, даже больший чем 360°, обеспечивает высокую плавность хода, поскольку использование двух пневмоцилиндров позволяет одному из них при пово­роте играть роль тормоза и выбирать зазор в зацеплении.Механизм рисунка б применен в роботе РФ-202М. Он конструктивно прост, имеет высокую нагру­зочную способность, однако обеспечивает поворот на угол около 120°. Такие механизмы рекомендуется использовать для поворота достаточно мас­сивных элементов манипулято­ра при ограниченных углах поворота. Механизм по схеме рисунка в наиболее компактен, однако он не обеспечивает доста­точно больших моментов. Здесь поворот происходит за счет пода­чи давления в одну из полостей, образованных в цилиндрической расточке корпуса подвижной и неподвижной пластинами, уплот­ненными эластичными манжетами. Обычно такие механизмы при­меняются для ротации механизмов зажима.

Для работы в контролируемой среде или высоком вакууме перспективными представляются манипуляторы, выполненные на основе гибких герметичных трубчатых элементов (ГГТЭ). Про­стейший ГГТЭ представляет собой трубку эллиптического сече­ния, согнутую в незамкнутое кольцо. При подаче давления в полость трубки она немного разгибается, при снятии давления вследствие упругости возвращается в прежнее положение. Ис­пользуя набор таких однозвенных механизмов, можно скомпоновать манипулятор с необходимым числом степеней подвиж­ности.

На рисунке ниже изображен типовой манипулятор на ГГТЭ с дву­мя степенями подвижности рабочего органа.

Манипулятор на гибких герметичных трубчатых элементах

При подаче дав­ления в трубку 1 осуществляется поворот руки манипулятора в горизонтальной плоскости. Трубчатые элементы 2 и 4 фор­мируют перемещение захвата 3 в вертикальной плоскости. Захват также состоит из двух ГГТЭ, при подаче давления внутрь которых происходит разжим губок, сжимаются губки при сня­тии давления от действия сил упругости.

Новым направлением развития приводов сверхлегких мани­пуляторов, работающих в контролируемой среде, является при­менение эластичных звеньев, деформация которых определяется подачей давления в их внутренние полости. Манипулятор такого типа содержит несколько трехкамерных участков (рисунок ниже), расположенных по длине звена.

Манипулятор на управ­ляемых эластичных звеньях

Каждый участок 1 имеет три полости. Набрав несколько таких участков и соединив необхо­димым образом их полости, мож­но, подав давления Р_ь Р₂, Рз, добиться требуемых перемеще­ний рабочего органа в достаточ­но широком диапазоне.

Основной проблемой, возника­ющей при конструировании таких манипуляторов и манипуляторов на основе ГГТЭ, является борьба с колебаниями, возникающими на участках разгона и тор­можения рабочих органов. Для борьбы с этими колебаниями перспективным является использование электро- и магниторео-логических жидкостей с управляемой вязкостью. Так, манипуля­тор, изображенный на рисунке выше, заключен в эластичную труб­ку 3, между стенками которой залита магнитореологическая жидкость 4, управляемая магнитным полем, создаваемым ка­тушками 2. При подаче тока в катушки в конце перемещения вязкость жидкости резко возрастает, что приводит к демпфиро­ванию возникающих колебаний.

В вакуумных манипуляторах помимо или совместно с гиб­кими трубчатыми элементами широко используются металли­ческие сильфоны, герметичные волновые передачи и другие механизмы, осуществляющие передачу движения через упруго-деформируемую стенку, широко применяются вводы движения в вакуум.

Электромеханические приводы используют в манипуляторах, способных переместить объект в любую заданную точку, при­надлежащую зоне манипулирования. Такие манипуляторы не­обходимы для загрузочно-разгрузочных роботов, способных брать деталь с произвольно заданной точки пространства, для ро­ботов технологического назначения, для роботов второго и треть­его поколений, способных к адаптации и самообучению.

Среди многообразия линейных электромеханических приво­дов наибольшее распространение получили шариковые, ролико­вые и несоосные передачи винт-гайка, асинхронные двигатели с линейным ротором, линейные шаговые двигатели и виброприводы поступательного перемещения. Эти приводы обеспечивают достаточно высокую точность и обладают высоким коэффициен­том полезного действия, что позволяет им интенсивно работать в течение длительного времени, не приводит к перегреву и боль­шому износу элементов привода.

Шариковые передачи винт-гайка имеют незначительные по­тери на трение, обеспечивают высокую плавность и точность перемещения (до 1 мкм и менее), весьма компактны и удачно компонуются в манипуляторе (рисунок ниже).

Шариковая передача винт-гайка

Шарики перемеща­ются в спиральной замкнутой канавке, образованной профиль­ной канавкой винта и гайки. Для обеспечения замкнутого по­тока шариков в гайке профрезерован осевой паз, соединяющий начало и конец ее витка. Для устранения зазора в зацеплении применяют две гайки с осевым натягом. Конструктивно и, главное технологически, проще роликовые передачи винт-гайка, однако они имеют большие габариты и приводят к увеличению массы рабочих органов манипулятора.

Если организовать зацепление винта с охватывающим его несоосно установленным кольцом, получим несоосную передачу винт-гайка (рисунок ниже).

Несоосная передача винт-гайка

В этой передаче трение скольжения, как и в предыдущих, также сведено к минимуму. Она компактна, технологична и находит все большее распространение в при­водах. Для повышения жесткости и устранения зазора при­меняют несколько роликов, установленных эксцентрично во втул­ке.

Все более широкое распространение в качестве приводов манипуляторов получают линейные асинхронные и линейные ша­говые электродвигатели. В статоре линейного асинхронного электродвигателя, представляющего собой развернутый статор асинхронного трехфазного злектродвигателя, возбуждается бегу­щее электрическое поле, наводящее в расположенном рядом алюминиевом линейном роторе токи Фуко, взаимодействующие с магнитным полем и приводящие к перемещению ротора относительно статора.

Конструкция шагового линейного электродвигателя и мани­пулятора установки проекционной фотолитографии, выполненно­го на его основе обеспечивают скорости перемещений до 200 мм/с при ускоре­ниях до 10 м/с², при, этом погрешность позиционирования не превышает 0,1 мкм.

Захватывающие приспособления, используемые в манипуля­торах электронной техники, применяют для захвата пластин, кристаллов, корпусов ИС, вспомогательной технологической и транспортной тары (кассет, каруселей напылительного оборудо­вания и оборудования ионной имплантации и т. п.).

При удержании пластин и кристаллов основным требова­нием является минимальное взаимодействие пластины или кри­сталла и схвата. Используются вакуумные или струйные при­способления. Вакуумные схваты обеспечивают высокую жест­кость удержания, но приводят к нагружению пластины атмо­сферным давлением и к некоторой ее деформации. Возможны повреждения поверхности со стороны зоны вакуумирования, по­этому часто недопустим зажим пластины вакуумным схватом с рабочей стороны.

Струйный схват является бесконтактным и применяется при манипулировании наиболее ответственными деталями при за­хвате со стороны рабочей поверхности (рисунок ниже).

Струйное бесконтактное схватывающее приспособление, позволяющее одновременно осуществлять ориентацию и базирование де­тали

Канал 2, подводящий сжатый воздух заканчивается наклонным соплом 3, которое формирует плоский поток в зазоре между торцом за­хвата 1 и пластиной в направлении окна, образованного двумя ограничительными стенками 4. Благодаря разрежению, возникающему в зазоре при истечении потока воздуха, пластина за­хватывается и удерживается на некотором расстоянии от торца захвата, причем зазор устанавливается автоматически из усло­вия равновесного положения изделия. Произвольно захваченная пластина под действием потока перемещается в направлении ограничительных стенок и поворачивается так, что оказывается прижатой торцом к ограничительным стенкам 4. Ориентация и базирование детали в процессе захвата при отсутствии механического контакта повышают производительность, снижают брак от механических повреждений и позволяют отказаться от дополнительных ориентирующих устройств.

На рисунке ниже показана конструкция вакуумного схвата, при­меняемого на роботизированных технологических комплексах контроля и классификации ИС. Полость над корпусом ЗИС герметизируется эластичной прокладкой 2.

Вакуумный схват для корпусов ИС

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ

Системы управления промышленным роботом предназначены для управления его работой и организации его взаимодействия с технологическим оборудованием. Промышленный робот (рис. ниже) состоит из манипулятора 2 и системы управления 4.

Взаимодействие робота с внешней средой

Внеш­няя по отношению к роботу среда включает обычно технологиче­ское оборудование 1, которое обслуживает робот и транспорти­рующую позицию 10 (выходной участок непрерывного или ди­скретного транспорта, вибробункер, лоток с ориентированными или неориентированными деталями и т. п.). Система управления

формирует информационный поток 7, содержащий набор команд для управления манипулятором. Этот поток формируется на основе ин­формации о состоянии манипулято­ра (поток 8) и информации о со­стоянии внешней по отношению к роботу среды (потоки 3 и 9). Ин­формация о состоянии манипуля­тора — это совокупность сигналов, например, с конечных выключате­лей, путевых датчиков о положении элементов манипулятора. Эти сиг­налы говорят, например, что рука выдвинута до упора или на 3/4, схват разжат, их достаточно, чтобы с некоторой степенью точности уп­равлять положением рабочих орга­нов манипулятора в пространстве, однако его работа не будет синхронизирована с работой станка и транспортирующей системы. В про­стейшем случае необходимы синхронизирующие сигналы по цепи 3 о готовности технологического оборудования, и сигнал по цепи 9 о присутствии полуфабриката. Только при наличии обоих синхро­сигналов система управления выдает команду на начало цикла работы минипулятора.

Управляющие команды на манипулятор часто простым механи­ческим, математическим или иным преобразованием внешней и внутренней информации сформированы быть не могут или это оказывается сопряженным с большими трудностями, например с необходимостью очень большого числа сигналов. Так, если не­обходимо остановить руку в некотором промежуточном положе­нии при первом проходе и не останавливать -— при втором, поми­мо наличия сигнала с датчика промежуточного положения необ­ходимо еще считать и запоминать проходы. Система управления кроме блока преобразования информации 6 должна иметь па­мять 5, наличие которой существенно уменьшает число необходи­мых для управления сигналов. По способу кодирования передаваемой и обрабатываемой ин­формации различают (рисунок ниже) аналоговые и цифровые системы управления.

Классификация системы управления промышленными роботами

В аналоговых системах передаваемая по линии связи (электрическому проводу, рычажной системе и т. п.) вели­чина сигнала может быть любой в некотором допустимом диапазо­не и непосредственно несет информацию о требуемой реакции ма­нипулятора. В цифровых системах сигнал принимает дискретные значения, например, при двоичном кодировании, если сигнал мень­ше 1 В, считают, что передается 0, если больше 3 В—1. Такие сигналы менее подвержены помехам, проще обрабатываются, пре­красно сопрягаются с ЭВМ, поэтому в настоящее время преобла­дают цифровые системы управления. При двоичном кодировании, чтобы рука робота переместилась вперед на шесть шагов, необ­ходимо передать команду ПО. Такая команда может быть пере­дана последовательно по одному проводу как последовательность двух импульсов и паузы либо параллельно по трем проводам — это последовательный и параллельный способы передачи инфор­мации.

По возможностям перемещения рабочего органа различают по­зиционные и контурные системы управления. В позиционных си­стемах точно определены лишь отдельные крайние точки траекто­рии рабочих органов, вид траектории между этими точками не регламентируется. Точки позиционирования могут быть заданы упорами на рабочих органах манипулятора либо определяться системой управления.

Позиционные системы с точками позиционирования, заданны­ми упорами, называют цикловыми системами управления. В них работу каждого привода определяют два сигнала 0 и 1. Например, если подан сигнал 0, рука идет назад или остается в этом поло­жении, 1 кодирует перемещение вперед. Для выдачи команд к каждому приводу достаточно одного двоичного канала связи. Со­вокупность всех одновременно выдаваемых управляющих команд называют управляющим словом, его длина определяется числом приводов манипулятора. Сигнал об окончании процесса отра­ботки команды снимают с конечных выключателей, расположен­ных рядом с упорами. Эта информация о состоянии манипулятора и передается по каналу 8, управляющие слова пере­даются по каналу 7.

Если точки позиционирования задаются не упорами, а систе­мой управления, между ней и приводом работа организуется, сле­дующий обмен. На привод подается команда о перемещении, в систему управления с датчика внутренней информации начинает поступать сигнал о величине перемещения, который сравнивается 280

с сигналом, характеризующим заданное перемещение, и при их совпадении выдается сигнал об остановке привода.

В контурных системах перемещение организуется малыми по­следовательными шагами по двум или трем координатам. Для управления системой необходимо выдавать команду на каждый шаг, число команд очень велико. Так, при перемещении в точку с координатами Х-100 мм, У-50 мм из нулевой точки по прямой ли­нии с шагом 0,1 мм необходимо 1500 команд. Программировать и хранить в памяти каждую такую команду нерационально, поэто­му в памяти задают вид перемещения (линейная, круговая, пара­болическая интерполяция) и константы, однозначно характеризу­ющие траекторию. Это конечная точка при линейной интерполя­ции, радиус, координаты центра и направление при круговой и т. п. Все промежуточные команды, определяющие, по какой из координат и в каком направлении делать очередной шаг, форми­рует интерполятор.

В настоящее время для управления как промышленными рабо­тами, так и другими производственными объектами применяют в основном системы на базе микроЭВМ и микропроцессоров. В этом случае рационально применять специальные программы интерполяции, формирующие каждый очередной шаг исходя из конечной точки и вида траектории. Таким образом, функции ин­терполятора реализуются не аппаратно, путем создания специали­зированного блока, а программно. При этом арифметическо-логическое устройство рассчитывает требуемые координаты траекто­рии перемещения на очередном шаге, отклонения от них при шаге по координатам X и по Y и дает команду на шаг по той коор­динате, которая обеспечивает наименьшее отклонение от теорети­ческой траектории.

По степени гибкости алгоритма управления различают систе­мы с жестким алгоритмом, адаптивные системы с гибким алго­ритмом и интеллектуальные системы управления. В соответствии с этим различают роботы первого, второго и третьего поколений.

Это различие определяется богатством информационной связи робота с внешней средой.

У систем с жестким алгоритмом информационные связи с внеш­ней средой включают лишь обмен синхронизирующими импульса­ми и простейшими командами о состоянии объекта манипулиро­вания или технологического оборудования (микросхема: годная, негодная; станок: готов, не готов). Жесткий алгоритм содержит последовательность команд во времени либо совсем без условных переходов, либо с простейшими условными переходами. В первом случае для изображения последовательности работы манипулято­ра применяют циклограмму (рисунок а), во втором — схему ал­горитма (рисунок б).

У адаптивных систем управления поток информации из внеш­ней среды весьма развит. Это тактильная (осязательная) инфор­мация о наличии детали, зрительная информация о типе, разме­рах и положении объекта манипулирования, слуховая информа­ция о наличии звуковых сигналов и их параметрах, информация о температуре и т. п. Адаптивные системы управления резко повышают возможности робота, он может выбирать требуемые де­тали из канала, ориентировать их с учетом индивидуальных осо­бенностей.

Интеллектуальные роботы отличаются от адаптивных возмож­ностями их перепрограммирования, еще более развитым информа­ционным обменом и приспособлением к обстановке внешней сре­ды. При программировании алгоритма работы с жестким или адаптивным алгоритмом в память тем или иным образом зано­сится информация о том, как должен робот работать: сдвинуть схват влево, разжать, взять деталь, переместить ее так, чтобы контактные площадки на детали совпали с выводами на рамке, и т. п. Интеллектуальному роботу сообщается лишь цель работы, а как ее выполнить наилучшим образом в каждом конкретном случае — он должен решить сам. Пока такие роботы еще не вы­шли из стен лаборатории.

Системы управления роботами могут быть созданы на различ­ной элементной базе. По этому признаку различают следующие виды систем управления: с механическими, электромеханически­ми и пневмомеханическими командоаппаратами; со штекерными и коммутационными панелями; на базе контактно-релейных схем; специальные и специализированные микроконтроллеры на базе ИС малой, средней и большой степени ин­теграции; микропроцессорные системы и системы на основе микроЭВМ.

В системах управления с механически­ми, электромеханическими и пневмомеханическими командоаппаратами функции памя­ти берет на себя распределительный вал 5 с закрепленными на нем кулачками.

Блок обработки информации по логике работы предельно прост, прием и обработку развитой информации о состоянии робота и внешней среды он обеспечить не может.

В механических системах (рисунок a) распределительный вал содержит закодированную в профилях кулачков аналоговую информацию о последовательности (углы относительно разворота кулачков) и значении (подъемы профиля кулачков) хода рабочих органов манипулятора.

Схема командоаппаратов:

механический

Блок обработки информации 1 включает в себя толкатели и рычажную систему, передающую движение от кулачков исполнительным устройствам. Информация из внешней среды управляет работой двигателя 4, вращающего распредели­тельный вал через пару сменных шестерен 2 и 3. Она может быть использована лишь для синхронизации момента запуска. Такие системы управления из-за трудности переналадки, малых возмож­ностей и сложности передачи движения от кулачков к манипуля­тору практически не применяются.

Электромеханические системы (рисунок ниже б) применяют обыч­но для управления манипуляторами с пневмоприводом.

Схема командоаппаратов:

электромеханический

Кулачки распределительного вала взаимодействуют с конечными выключа­телями, которые передают информацию на блок электромагнит­ных клапанов. Конечный выключатель может быть в двух положе­ниях (включен или выключен), поэтому распределительный вал несет лишь информацию о последовательности действий манипу­лятора и конструктивно выполнен так, что легко перепрограмми­руется. Величина перемещения задается регулируемыми упорами, расположенными на манипуляторе. Ввиду высокой надежности и быстродействия пневмопривода и программируемости только край­них положений приводов обычно нет нужды передавать развитую информацию о состоянии манипулятора. Внешняя информация может использоваться как для синхронизации, так и для измене­ния последовательности работы, для чего в цепи конечных выклю­чателей параллельно или последовательно им включают контакты управляемых этой информацией реле.

Системы управления со штекерными панелями хотя внешне и отличны от электромеханических систем, по принципу действия очень сходны (рисунок ниже).

Система управ­ления со штекерной панелью

Блок коммутации 1 в этой системе яв­ляется аналогом двигателя в электромеханической и осуществля­ет поочередную подачу напряжения на горизонтальные шины 2. С вертикальных шин 3 снимаются команды для управления соот­ветствующими приводами манипулятора. Горизонтальные шины через диоды 4 и выключатели или штекеры могут замыкаться с вертикальными. Диоды служат для того, чтобы сигнал проходил от горизонтальных шин к вертикальным, но не проходил в обрат­ном направлении. Замкнутое пересечение соответствует выступу, ра­зомкнутое—впадине кулачка электромеханической системы. По­очередная подача напряжений на горизонтальные шины имитиру­ет вращение распределительного вала. Функциональные возмож­ности такой системы эквивалентны возможностям электромехани­ческой системы.

Системы управления робо­тами на базе микропроцессо­ров и микроЭВМ получают все большее распространение благо­даря универсальности, огромным возможностям по организации процесса управления и обработки информации, дешевизне и ярко выраженной тенденции к все большему снижению стоимости.

Типовая укрупненная схема микропроцессорной системы уп­равления приведена на рисунке ниже.

Укрупненная схема типовой микропроцессорной системы управления

Процессорный модуль ПМ, со­держащий микропроцессор с необходимым обрамлением, подклю­чен к общей шине, состоящей из шин адресов, данных и управле­ния. По шине адресов передаются адреса ячеек памяти (уст­ройств), к которым обращается микропроцессор, по шине данных передаются данные, которыми микропроцессор обменивается с другими устройствами, по шине команд — команды, организую­щие этот обмен и всю внутреннюю работу системы управления. Иногда шина адресов и данных бывает совмещена, и по ней последовательно передаются в одном такте адреса, в другом — данные. Это позволяет уменьшить число выводов ИС и число проводников в общей шине, но несколько снижает быстродействие. К общей шине подключены ПЗУ, ОЗУ и адаптеры интерфейса АИ, позво­ляющие вести обмен информацией с дисплеем Д, накопителем на гибком магнитном диске НГМД, манипулятором и внешней сре­дой. Комплект подключенных к общей шине устройств легко мо­жет изменяться и в минимально необходимом объеме составляет ПЗУ, ОЗУ, адаптер манипулятора и внешней среды и клавиату­ру.

Клавиатура необходима для перепрограммирования рабочего цикла робота.

Память системы представляет собой набор ячеек, которые объединены в слова. Каждое слово имеет свой номер или адрес. Выдав этот адрес на шину адресов, можно обратиться к любой ячейке памяти и в зависимости от команды на управляющей ши­не извлечь содержимое памяти на шину данных или записать ин­формацию с шины данных в память. В памяти системы управле­ния записана совокупность команд, определяющих ее поведение. Каждая команда хранится в одном или нескольких машинных словах и начинается с признака или кода команды, определяюще­го, что должен делать микропроцессор. Всего в зависимости от типа микропроцессора существует от 30 до 150 и более команд, которые делятся на арифметическо-логические, команды пересыл­ки и ввода-вывода, команды управления и др. После кода коман­ды в памяти записан либо сам операнд, с которым нужно произ­вести действие, либо адрес ячейки памяти или регистра микропро­цессора, где записан этот операнд. Есть и более сложные методы адресации, например после кода команды может быть указан номер регистра микропроцессора, где записан адрес ячейки па­мяти, содержащий операнд. Развитые методы адресации позволя­ют повысить быстродействие и разделить содержимое программы на неизменную память (память программ) и переменную (память данных) части. В памяти программ содержатся коды и являю­щиеся неизменными адреса данных, в памяти данных —сами данные, которые изменяются в ходе отработки программы.

Память программ записывается в ПЗУ, информация в ячейках которого открыта только для считывания, не может быть измене­на в процессе отработки программы и сохраняется при отключе­нии питания. Различают ПЗУ, однократно программируемые при изготовлении или наладке системы управления и репрограммируемые ПЗУ или РПЗУ. РПЗУ можно перепрограммировать несколь­ко раз, стирая и записывая информацию на специальных прог­рамматорах. При этом в отличие от ОЗУ при стирании информа­ции закрыт доступ к отдельным ячейкам и стереть информацию можно в целой зоне памяти, например, облучая соответствующую ИС ультрафиолетовым светом через специальное окно.

В ОЗУ каждое слово открыто как для чтения, так и для запи­си, однако при выключении напряжения информация в ОЗУ теря­ется. Поэтому в ОЗУ целесообразно хранить ту часть программы, которая восстанавливается и вычисляется при работе системы. Иногда для сохранения информации в ОЗУ применяют его бата­рейную подпитку при отключении питания.

Работает микропроцессорная система следующим образом. После включения системы микропроцессор вырабатывает и выда­ет на шину адресов номер стартовой ячейки памяти, содержащей первую команду, которую должен отработать микропроцессор. В простейшем случае первой командой может быть команда пере­хода к первой ячейке зоны памяти, содержащей управляющую программу.

В памяти рассмотренных ранее систем с командоаппаратами или штекерными панелями хранится собственно набор управляю­щих слов, которые затем последовательно выдаются на манипу­лятор. Алгоритм обработки этих слов весьма прост и включает лишь их последовательную выдачу. При таком подходе к програм­мированию микропроцессорной системы управления память прог­рамм будет минимальна, память данных — максимальна. Возмо­жен прямо противоположный подход. Можно составить такую программу, которая по заложенным в нее правилам будет фор­мировать управляющие слова, т. е. сделать память программ максимальной, память данных — минимальной.

В реальных системах для минимизации общей емкости памяти используются оба подхода, причем для систем, приводы которых работают по упорам, предпочтителен первый подход, для контур­ных систем и позиционных систем с программно задаваемыми точками позиционирования — второй.

Реализация в полной мере вспомогательных функций и обеспечила микропроцессорным системам огромное преимущест­во перед всеми другими системами управления.

Системы управления, обеспечивающие их перепрограммирова­ние пользователем, не имеющим специальной подготовки в прог­раммировании, называют свободно программируемыми СПСУ. Именно свободно программируемые системы управления получи­ли сейчас наибольшее распространение для управления как роботами, так и ГАП.

Применение вЭМ-4060, ОЗУН-12000 МЗ, напылительными автоматизированны­ми установками О1НИ-7-015 автоматами проекционной лито­графии ЭМ-584, полуавтоматами ОЗУН-10000 и др. Перепрограм­мирование осуществляется либо в диалоговом режиме, либо в ре­жиме обучения (диалоговые СПСУ и обучаемые СПСУ.

В диалоговой СПСУ перепрограммирование заключается в от­вете на вопросы, задаваемые системой управления в процессе ди­алога на дисплее. Вопросы составлены так, что требуют однознач­ного ответа, который и набирается оператором на клавиатуре.

В обучаемых или копирующих СПСУ обучение идет по циклу, осуществляемому при ручном управлении. СПСУ запоминает все действия и затем воспроизводит их в автоматическом режиме.

В ПЗУ свободно программируемых систем управления хра­нится уже не алгоритм или программа, предназначенная для уп­равления роботом, а алгоритм составления управляющей прог­раммы и обеспечения работы этой программы в автоматическом режиме управления.

Алгоритм работы системы управления роботом РФ-202М

В ОЗУ хранится сменяемая часть алгоритма работы системы— набор управляющих команд или слов.

В режиме обучения оператор с клавиатуры управления форми­рует в оперативной памяти микроЭВМ управляющие слова, со­держащие 25 двоичных разрядов. Структура управляющего сло­ва представлена на рисунке ниже.

Структура управляющего слова системы управления роботом

В зависимости от содержания 23-го разряда управляющие слова могут быть двух типов: адресное сло­во (признак 1), слово состояния (признак 0).

Адресное слово представляет собой заголовок программы, оно начинает любую управляющую программу и в четырех двоичных разрядах содержит ее номер, остальные разряды, кроме 23-го и 25-го, несущественны. Слова состояния следуют за адресным, они описывают состояние манипулятора и определяют тело управля­ющей программы, формируемое в процессе обучения. Первые 11 разрядов предусмотрены для записи состояния модулей манипулятора. Например, если в первом разряде слова состояния записан 0, механизм горизонтального перемещения ле­вой руки будет выдвинут вперед, если 1 — назад. Следующие 7 разрядов, начиная с 12-го, определяют команды синхронизации, выдаваемые в систему управления оборудованием, которое обслуживает промышленный робот. Эти команды предназначены для запуска оборудования или робота, его остановки, повторного вы­полнения какого-либо действия и т. п. В четырех разрядах, начи­ная с 19-го, хранится код, задающий время, в течение которого управляющее слово определяет состояние робота, по его истечению в систему в автоматическом цикле подается следующее слово.

Управляющие слова в режиме обучения формируются автома­тически в процессе ручного управления манипулятором с пульта, выдержка времени определяется установкой таймера. Номер прог­раммы задается в начале обучения селектором программ, по окон­чании обучения нажимается кнопка КОНЕЦ и алгоритм обуче­ния выходит на оператор СТОП.

В автоматическом режиме начинается перебор управляющих слов в оперативной памяти, начиная с нулевого адреса А, пока не совпадут номер программы, затребованной оборудованием N„i и номер программы, записанной в адресном слове Ы_П2. После того как необходимая управляющая программа найдена, начинаются опрос слов состояния, определяющих тело управляющей програм­мы, и выдача соответствующих команд на блок электроуправляе-мых клапанов. Переход к следующему слову осуществляется по истечении времени задержки, записанном в каждом слове состоя­ния. Обработка программы идет до тех пор, пока не встретится признак конца цикла, записываемый в 24-м разряде слова. По окончании цикла программы выполняется оператор СТОП

Для управления контурными системами управления или по­зиционными системами с программируемой величиной переме­щений необходимо организовать перемещение очень малыми ша­гами, причем хранить множество управляющих команд для каж­дого шага нерационально, их надо вырабатывать.

Для получения информации о состоянии манипулятора слу­жат датчики внутренней информации: конечные переключатели на базе герконовых, индуктивных и оптронных устройств; по­тенциометр ические датчики линейных и угловых перемещений; импульсные и кодовые датчики относительного и абсолютного отсчета углов поворота. Импульсный датчик относительного от­счета угла поворота, примененный в роботе «Электроника НЦТМ-01», представляет собой насаженный на ходовой винт диск с тонкими радиальными прорезями. С одной стороны диск освещается, и при его вращении через прорези на расположен­ный с другой стороны фотодиод приходят световые импульсы, число которых пропорционально перемещению. Таким образом судят об относительном перемещении. Для получения абсолют­ных координат рабочего органа необходимо постоянно сумми­ровать относительные перемещения. Регулярная выверка систе­мы отсчета производится по нулевым точкам, определяемым конечными выключателями.

Для повышения точности отсчетов перемещений применяют лазерные интерферометры и растровые датчики, образующие бегущий муаровый эффект. При этом погрешность отсчета не превышает 0,1 мкм.

Внешнюю зрительную информацию получают с помощью при­боров с зарядовой связью, обладающих по сравнению с элек­тровакуумными видиконами гораздо большей линейностью раст­ра, в 10 раз большей долговечностью, в 10 раз меньшей по­требляемой энергией и массой. Прибор с зарядовой связью ПЗС обеспечивает погрешность считывания информации о по­ложении объекта менее 0,001.... 0,002 ширины поля зрения.

Типовой ПЗС представляет собой полупроводниковый кри­сталл с площадью около 1 см², на поверхности которого сфор­мирована область накопления информации, содержащая до не­скольких сотен тысяч светочувствительных элементов в виде сетки с размерами сторон 400X400 элементов. Помимо области накопления зрительной информации имеется область считывания, куда зрительная информация в виде зарядов построчно пере­носится из области накопления.

Обработка зрительной информации — процесс весьма длитель­ный даже для современных быстродействующих ЭВМ, так как в кадре содержится несколько сотен тысяч чисел (при двухуров­невом кодировании — нулей и единиц, при восьмиуровневом — трехразрядных двоичных чисел).

Система технического зрения на базе ПЗС применена в адап­тивном роботе ОЗУН-12000 МЗ (с двухуровневым кодированием яркости). Информация из ПЗС формируется в 16-разрядные машинные слова, передаваемые в обрабатывающую их микро-ЭВМ «Электроника 60М». Обрабатывая углы кадра, ЭВМ на­ходит координаты двух реперных точек, по ним определяет смещение и угол разворота кристалла относительно эталонного и управляет сваркой, учитывая особенности посадки кристалла на рамку.

Для управления контурными системами управления или позиционными системами с программируемой величиной перемещений необходимо организовать перемещение очень малыми шагами, причем хранить множество управляющих команд для каждого шага нерационально их надо вырабатывать.

Для получения информации о состоянии манипулятора служат датчики внутренней информации: конечные переключатели на базе герконовых, индуктивных и оптронных устройств; потенциометрического датчика и оптронных устройств; импульсные и кодовые датчики относительного и абсолютного отсчета углов поворота. Импульсный датчик относительного отсчета углов поворота, представляет собой посаженый на ходовой винт диск с тонкими радиальными прорезями. С одной стороны диск освещается, и при его вращении через прорези на расположенный с другой стороны фотодиод приходят световые импульсы, число которых пропорционально перемещению. Таким образом, судят об относительном перемещении. Для получения абсолютных координат рабочего органа необходимо постоянно суммировать относительные перемещения. Регулярная выверка системы отсчета производится по нулевым точкам, определяемым конечными выключателями.

Для повышения точности отсчета перемещений применяют лазерные интерферометры и растровые датчики, образующие бегущий муаровый эффект. При этом погрешность отсчета не превышает 0,1 мкм.

Внешнюю зрительную информацию получают с помощью приборов с зарядовой связью (П3C), обладающих по сравнению с электровакуумными видиконами, гораздо большей линейностью растра, в 10 раз большей долговечностью, в 10 раз меньшей потребляемой энергией и массой. Прибор с зарядовой связью (ПЗС) обеспечивает погрешность считывания информации о положении объекта менее 0,001... 0,002 ширины поля зрения.

Типовой ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл с площадью около 1 кв.см, на поверхности которого сформирована область накопления информации, содержащая до несколько сотен тысяч светочувствительных элементов в X виде сетки с размерами сторон 400x400 элементов. Помимо области накопления зрительной информации имеется область считывания, куда зрительная информация в виде зарядов построчно переносится из области накопления.

Обработка зрительной информации - процесс весьма длительный даже для современных быстродействующих ЭВМ, так как в кадре содержится несколько сотен тысяч чисел (при двухуровневом кодировании - нулей и единиц, при восьмиуровневом - трех разрядных двоичных чисел).

Система технического зрения на базе ПЗС применена в адаптивном роботе УЗУН-12000 МЗ (с двухуровневым кодированием яркости). Информация из ПЗС формируется в 16-разрядные ЭВМ (Электроника 60М). Обрабатываемая узлы кадра, ЭВМ находит координаты двух реперных точек, по ним определяет смещение и угол разворота кристалла относительно эталонного и управляет сваркой, учитывая особенности посадки кристалла на рамку.

ГПС (гибкие производственные системы).

Структурно-компоновочные построения гибких производственных систем. Производственная система в процессе функционирования подвержена воздействию факторов, которые делятся на две группы: внешние и внутренние.

Внешние факторы: неритмичность поставки, нестабильность качества полуфабрикатов, изменение спроса, потребность в новых изделиях, появление новых технологий, технических идей, появление новых технических средств производства.

Внутренние факторы: ненадежность и отказы отдельных технологических позиций, их износ и старение, неритмичность потоков полуфабрикатов и нестабильность их качества.

Старение производственной системы: - моральное и физическое - вызвано ее неспособностью полностью приспособиться и компенсировать действия этих факторов. Система за счет рационального конструирования отдельных единиц технологического оборудования и организации гибкой транспортной, информационной и иной связи между ними должна быть организована так, чтобы минимизировать действе этих факторов, иметь возможность легко перестроиться и адаптироваться к их изменению, оставаться одновременно прогрессивной и эффективной. Особенно это актуально в эпоху НТР, обуславливает быстрое изменение внешних факторов.

- структурно - компоновочное построение определяют транспортные, информацион­ные, энергетические связи между элементами технологической системы, возможные маршруты прохождения полуфабрикатов.

Чтобы производственная система была гибкой, в ней должно быть обеспечено:

1) гибкость системы управления, позволяющая автоматически изменять алгоритм управления для обработки изделий и оптимизации режимов;

2) асинхронность позиций, т.е. независимость работы соседних технологических позиций во времени для полного использования возможностей гибких микропроцессор­ных систем управления;

3) независимость позиций в смысле надежности; отказ одной позиции не должен приводить к остановке соседних;

4) гибкость транспортно-загрузочной системы для автоматического задания различных маршрутов прохождения полуфабрикатов через производственную систему;

5) автономность использования транспортных, погрузочно-разгрузочных и технологических элементов системы, позволяющая легко модернизировать систему и способствующая, ее эволюционному развитию.

Компоновочная схема карусельной (конвейерной) автоматической линии с жестким тактом.

Для нее характерно синхронный принцип выполнения технологических операций. Она позволяет конструктивно упростить оборудование. При конвейерной компоновке реконструкции проходят менее болезненно, чем при карусельной.

Если обработка проводится только на стационарных технологических позициях, агрегатирование рабочей машины называется последовательным; если транспортируемые позиции оснащены полным комплексом инструмента и обработка проводится при их непрерывном перемещении, агрегатирование называется параллельным. В общем случае, когда инструменты рассредоточены как по транспортируемым, гак и по стационарным позициям, агрегатирование называется последовательно-параллельным.

Компоновочная схема конвейерной линии.

Для данной схемы характерно устранение синхронной связи позиций. Структурная жесткость остается, но появляется относительная независимость позиций в смысле надежности. При отказе одной из позиций остальные могут продолжать работать. Предыдущая позиция будет подавать изделия в накопитель перед отказавшей.

Компоновочная схема конвейерной линии с параллельным включением одноименных позиций. Схема обеспечивает резервирование и независимость позиций по надежности, облегчает согласование производительности участка линий, разделенных накопителями, позволяет просто наращивать как отдельных участков, так и производственной системы в целом, изменять и опробовать новые технологические процессы. Однако система остается жесткой.

Компоновочная схема конвейерной линии с асинхронной работой технологических элементов.

Такая схема обеспечивает произвольную последовательность прохождения полуфабрикатов через технологические операции. Такая схема может обеспечить гибкость как в тактическом плане, т.е. автоматическую организацию требуемых техпроцессов так и введение новых технологических операций и оборудования без прекращения выпуска продукции.

Недостатки - I) удлиняет маршруты, время транспортировки, увеличивает объем НЗП.

Компоновочная схема конвейерной линии с любыми транспортными связями между технологическими позициями, минуя централизованный склад.

Она укорачивает маршрут и время транспортировки. Для нее характерна необходи­мость идентификации деталей и смена режимов обработки.

Компоновочная схема развитой системы с необходимой степенью гибкостью.

Каждый технологический элемент развитой системы, в свою очередь может быть системой построенной по одной из приведенных компоновочных схем. "Этим достигается построение весьма развитых технологических систем с необходимостью степенью гибкости. Гибкость в тактическом и стратегическом плане и высокая универсальность таких систем достигается за счет гибкости транспортирующей и управляющей структур. При этом специализация технологических элементов допустима с точки зрения гибкости, часто весьма полезная с точки зрения производительности и необходима для качественного ведения технологического процесса.

Рассмотренные ранее структурно компоновочные схемы являются

укрупненными и показывают только связь между позициями по надежности, степень требуемой синхронности их работы. Мри том не раскрывается способ транспортировки полуфабрикатов и их загрузки.

Различают транспортировку полуфабрикатов внутри технологической позиции. межстаночную и межучастковую. Между участками транспортируются обычно партии кассет, между технологическими модулями отдельные пластины, кристаллы. В пределах ГПС проводится двух манная транспортировка и перезагрузка.

1- ый этап происходит разгрузка загрузка кассет между модулями

2- ой этап поштучная разгрузка кассет и внутренняя транспортировка деталей.

Функции транспортирования могут быть объединены или разделены. В первом случае транспортировку и загрузку может осуществлять подвижной робот установленный на рельсе (1.1). тележке (1.4) или стационарные работы (1.2) и (1.3).

Структурно - компоновочная схема ГПС. транспортная система которых объединяет функции транспортировки и загрузки полуфабрикатов.

1.1

1 - накопитель

2- двурукий робот

3 -- позиция перегружаемая

Одной рукой захватывает полуфабрикат и доставляет его к перегружаемым позициям. Второй - захватывает изделия из позиции, загружает в нее полуфабрикат и доставляет изделие в накопитель.

4- стационарный робот

5- стеллажи

Она обладаем меньшим уровнем, гибкости и предпочтительнее для реализации автоматических линий с жесткой последовательностью.

1.3.

Круговая компоновочная позиция. Один стационарный робот в состоянии транспортиро­вать и загружать полуфабрикат в несколько позиций. В реализации схемы 1.2. 1.3. проще 1.1, 1.4.

1.4.

6 -транспортная тележка

Из систем, с совмещенными функциями транспортировки и перегрузки получили распространенные транспортные системы по схеме 1.4. Развозит автоматическая транспортная тележка. Тележка оборудована индивидуальным одно или двуруким роботом. Такая схема предпочтительна с точки зрения гибкости задания маршрута следования, удобна при реализации различных вариантов планировки.

Структурно- компоновочные схемы ГПС с адресным конвейером. (2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5).

2.1.Однонаправленные

2.2 Однонаправленные

2.3. Однонаправленные

2.4. Двунаправленные

2.5. Загрузка п/ф с адресного конвейера.

Обслуживает несколько позиций. Загрузку полуфабрикатов с адресного конвейера и технологические позиции могут осуществлять индивидуальные роботы или автооператоры, либо роботы обслуживающие несколько позиций и обеспечивающие несколько раз большую интенсивность загрузки позиций по сравнению с соответствующими схемами с совмещенной загрузкой и транспортировкой за счет совмещения времени выполнения угих операций. Интенсивность подачи 3-5 дед алей или комплектов в 1 минуту.

Схемы 2.1 -2.3 целесообразно применять при интенсивности от 2 до 10 штук мин. Для обеспечения сохранности полуфабрикатов автоматические тележки оснащены пылезащитными и герметизированными боксами. Для стыковки с технологическим оборудованием предусмотрен стационарный интерфейс. Интерфейс включает дверцы в оборудовании и транспортной тележке, которые при позицировании одновременно открываются и кассеты перезагружаются через окно специальным роботом или автооператором.

Схема кассетной шины ГПС.

1- шина

2- технологическое оборудование

3- лифт

4- кассета

5- автооператор

Шина обычно располагается выше технологического оборудования, к каждой установке кассеты доставляются лифтами. При этом осуществляется автоматическая адресация кассет, их опознавание по написанным меткам. При стыковке кассетной шины с вакуумным технологическим оборудованием внутри шины может поддерживаться вакуум из лифта в технологическое оборудование.

р