Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие
.pdf
171
Рис. 29. Многопозиционный тип структуры РТК: 1 – ПР;
2 - рабочее место; 3 – транспортер; 4 - ориентирующее устройство
При комбинированной структуре РТК ряд ПР обслуживают
несколько единиц технологического оборудования (рис. 30).
Рис. 30. Комбинированный тип структуры РТК: 1 – ПР;
2 - технологическое оборудование; 3 - принимающий транспортер;
4 - ориентирующее устройство; 5 - устройство для перемещения
изделия (заготовки) в ориентированном положении (например, кассета,
паллета, тара и т.п.)
172
В представленном РТК используются общая система
управления, организующая согласованные действия всех типов
оборудования (устройств) входящих в комплекс.
В зависимости от количества ПР используемых в РТК все
компоновочные схемы можно разделить на два класса:
единственная рабочая позиция (РП) и высоко позиционная,
соответственно при использовании одного робота и многих.
Рабочая позиция представляет собой ПР и совокупность
технических средств обеспечивающих его нормальное
функционирование. Расположение РП относительно друг - друга
и организация взаимосвязи между ними позволили выделить
четыре основных РТК: линейный, последовательный,
параллельный и смешанный (рис. 31, 32).
Структура РТК линейного типа (рис. 31, а) организует
прямые связи между роботизированными позициями. Линейные
РТК комплектуются, как одинаковыми ПР и однотипным
технологическим оборудованием, так и различными по составу
структурными единицами. Комплексы такого типа повышают
ритмичность процессов, позволяют сократить длительность
операций, но обладают наименьшей надежностью по сравнению
с ниже описанными структурами.
Повысить уровень гибкости линейных РТК позволяют
структуры последовательного типа, которые подразделяются на
последовательно-линейные и последовательно-круговые. В
последних связь между РП осуществляется в результате
вращения ротора (рабочего стола) (рис. 31, в). Особенностью
последовательно-линейных типов в РТК (рис. 31, б) является
наличие единой транспортной системы с автоматическим
адресованием, позволяющей сократить количество
разнообразного вспомогательного оборудования. Данный тип
структуры увеличивает возможности использования
оборудования, однако обладает большими затратами на
переналадку.
173
а
б
в
Рис. 31. Характерные виды структурной РТК линейного типа на
базе различных компоновок рабочих позиций (РП): а – линейный тип;
б – последовательно-линейный; в – последовательно-круговой
174
а
б
в
Рис. 32. Характерные виды структурной РТК параллельного
и смешанного типа, на базе различных компоновок РП:
а – параллельного типа; б – параллельно-последовательного;
в - матричного
175
Параллельный тип структуры РТК (рис. 32, а), в
большинстве своем характерны для обслуживающих ПР, т.е.
выполняющих разнообразные технологические операции по
обслуживанию основного оборудования. Данные структуры
целесообразны для многономенклатурных производств,
обладающих определенным уровнем гибкости. Переналадка
отдельных структурных единиц комплекса на выпуск нового вида
продукции, для ремонта и т.п. не связанна со значительными
затратами, т.к. можно останавливать любую РП без ущерба для
всего РТК.
Наиболее сложным, но и совершенным вариантом
организации структуры РТК является смешанный тип. Последний
бывает двух разновидностей - параллельно-последовательный
(рис. 32, б) и матричный (рис. 32, в).
Параллельно-последовательный тип структуры позволяет
формировать разнообразные связи между оборудованием
(устройствами) внутри РТК, а также между комплексами в целом.
Матричная структура является наиболее удобной для размещения
в производственных помещениях (цехах), обеспечивая
возможность реализации разнообразных транспортных потоков,
как готовых изделий, так и полуфабрикатов. Смешанная
структура позволяет гибко менять производственную программу
и переходить на другие типы структур.
При выборе компоновочной схемы РТК в первую очередь
необходимо учитывать безопасную организацию труда оператора
ПР, т.е. исключить возможность одновременного нахождения
человека и манипулятора в какой-либо точке рабочего
пространства робота. Планировка РТК должна предусматривать
свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающего
персонала к ПР, основному и вспомогательному
технологическому оборудованию, а также к органам управления
и аварийного отключения всех видов оборудования и
механизмов, входящих в состав комплекса. Кроме того,
необходимо организовать нормальные условия освещения и
обзора оператора. В зависимости от расположения органов
176
управления (система управления, панель, пульт ручного
управления и т.п.) ПР различают три компоновочные схемы:
расположение органов управления за ограждением рабочей зоны
робота, за технологическим оборудованием и в рабочей зоне.
При расположении органов управления за ограждением
рабочей зоны (рис. 33, а) исключается возможность появление
оператора в ее пределах. Установленное ограждение не должно
мешать оператору визуальный контроль за работой ПР .
Ограждение может быть произвольной формы, но замкнутой и
при раскрытии ее должен формироваться командный сигнал на
остановку робота.
С целью вывода оператора ПР из рабочей зоны монтируют
систему управления робота за технологическим оборудованием
(рис. 33, б, в), т.е. последнее разделяет манипулятор и оператора.
Это возможно только в том случае, когда габаритные размеры
оборудования незначительны и оно не загораживает обзор
оператору.
В РТК (рис. 33, в) рабочие зоны оператора и ПР
совмещены, что требует специальных мер безопасности. Если
установка защитного ограждения затруднена, то используют
например светолокационные датчики. На рис. 34 показана
структура типового размещения светолокационной защиты
рабочей зоны ПР, которое можно разделить на две группы:
замкнутый тип (рис. 34, а, б) и разомкнутый (рис. 34, в). Защита
работает следующим образом: при входе человека в зону
ограниченную светолокационной защитой осуществляется
включение лампочек-светофоров стоек.
Таким образом, происходит сигнализация запретной зоны
для ПР. Если робот находится в ней или только входит в зону, то
формируется команда на аварийное торможение и выключение
его движения. В целях большей безопасности,
предусматриваются дополнительные фиксирующие упоры,
препятствующие перемещению манипулятора в зону, где
находится человек. Необходимо всегда помнить - ПР устройство
повышенной опасности.
177
а б в
г
Рис. 33. Компоновочные схемы РТК в зависимости от
расположения органов управления: 1 – ПР; 2 - технологическое
оборудование; 3 - система управления ПР; 4 - защитное ограждение;
5 - ориентирующее устройство; 6 - транспортер для выгрузки готовых
изделий
Как мы видим существует достаточно большое
количество разнообразных компоновочных схем. В связи с этим
возникают некоторые сложности в выборе наиболее
целесообразной компоновки РТК. В подавляющем большинстве
своем критерии целесообразности являются субъективными и
зависят от конкретных условий промышленности, предприятия,
цеха, участка и т.п. Можно предложить, для оценочной
эффективности структуры РТК следующий алгоритм.
1. Исходные данные и постановка задачи. Стоимость
перемещения предмета производства между отдельными
единицами технологического оборудования есть функция
расстояния между возможным местоположением оборудования
(устройств, механизмов и т.д.) автономно функционирующих и
интенсивности движения между ними. Представленные
показатели не зависят от любого назначения и их необходимо
178
определить до решения задач об установке технологического
оборудования на определенные места.
Рис. 34. Характерные схемы локационной защиты РТК: 1 – ПР;
2 - технологическое оборудование; 3 - система управления ПР;
4 - подающий транспортер; 5 - принимающий транспортер;
6 – излучатель; 7 – приемник
179
2. Расчет матрицы расстояния. Элементами матрицы
являются расстояния, определяемые с учетом схем проходов и
средних точек начальных и конечных перемещений предмета
производства. Отметим, что если способ транспортирования
изделия между оборудованием является определенным,
независящем от типа последнего, тогда рассчитываемое
расстояние можно представить в виде затрат на перемещение
предмета производства между местами.
3. Составление матрицы интенсивности перемещения.
Показатель интенсивности перемещения включает в себя затраты
на транспортирование изделия в зависимости от вида
перемещения между технологическим оборудованием.
Элементами матрицы могут быть приведенные затраты (р. в год)
на перемещенные между двумя единицами технологического
оборудования, число перемещений изделий за определенный
период (смена, неделя, месяц и т.д.), стоимость
транспортирования грузов (единицы груза на единицу
расстояния) и др. Определение элементов матрицы основывается
на изучение маршрутных технологических карт и прогнозов об
изменении потоков перемещающихся деталей.
4. Матрица затрат. Матрица затрат представляет собой
произведение расстояния между технологическим
оборудованием и интенсивности перемещения изделия между
ними.
5. Расчет затрат назначения. Одно назначение состоит в
соотнесении каждому месту единицы технологического
оборудования, расчет общих затрат.
6. Упорядочение матрицы затрат. Упорядочение
(перегруппировка) элементов матрицы сводится к их
расположению по сторонам в возрастающем порядке, столбце –
убывающем.
7. Допустимые назначения. Назначение состоит в выборе
элементов матрицы затрат по одному из каждой строки и
столбца. Алгебраическое свойство упорядоченной матрицы
180
проявляется в том, что максимальные затраты назначения состоят
из суммы элементов, лежащих на диагонали.
8. Оценка оптимального назначения. Оптимальным
назначениям соответствует минимальной стоимости
транспортирования или минимальной величине затрат (если
критерием назначения является минимальная величина
грузооборота). Можно рекомендовать два возможных метода
получения оптимума:
- полный перебор. Метод заключается в переборе всех
допустимых назначений (для каждого назначения определяются
затраты и выбирается назначение, которому соответствует
минимум затрат);
- приведение к линейной задаче о назначении. В основу
метода положено разделение рассматриваемой квадратичной
задачи на линейные подзадачи и реализации по стандартным
методам (например, ветвей и границ и т.п.)
После того, как структурно скомпонован РТК выбранного
объекта роботизации, необходимо подобрать ПР, для данного
комплекса.
4.2.3. Выбор модели промышленного робота для
конкретной компоновочной схемы роботизированного
технологического комплекса и объекта роботизации
После выбора объекта роботизации и организации
структурной схемы РТК, необходимо подобрать тип ПР или
создать его с определенными характеристиками. К настоящему
времени существует огромное количество разнообразных
конструкций роботов и их модификаций, что позволяет
достаточно качественно подобрать ПР, практически для любого
объекта роботизации. Однако из большого многообразия роботов
бывает сложно выбрать конкретную его модель,
удовлетворяющую в полной мере всем требованиям
роботизируемого процесса по выбранной компоновочной
схеме РТК.
Предлагается структура выбора ПР для объекта
роботизации по выбранной компоновочной схеме РТК. В основу
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]