Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие
.pdf
191
Далее необходимо рассчитать общее время цикла (Т
СР
ПР
v
p
n
t
x
m
t
известным средним быстродействием (V
СР
ПР
,
) и величиной
Ц
) с
ПР
перемещения по каждой степени подвижности. При этом
необходимо учитывать время, требуемое для захвата изделия и
разжатие захватного устройства, а также время на выполнение
химико- технологического процесса (операции). Последнее время
назовем - технологическим. Рассчитав каждый временной
интервал (
цикла ПР (Т
этого сравниваем Т
,
) и просуммировав их получим общее время
Ц
) с выбранным средним быстродействием. После
ПР
Ц
с производительностью базового
ПР
оборудования по зависимости (2). Возможны несколько
вариантов:
- если условие выполняется, соответственно правильно
выбрано быстродействие ПР;
- если условие не выполнено, необходимо расчет
повторить, изменив параметры рабочего цикла. Возможно
следующее несоответствие зависимости (2): когда Т
Ц
чем Т
и когда Т
ОБ
10 %). Для первого случая (Т
Ц
– значительно его меньше (т.е. больше
ПР
Ц
> Т
ПР
Ц
) необходимо сократить
ОБ
Ц
– больше
ПР
общее время цикла ПР. С этой целью можно:
- сократить количество временных интервалов рабочего
цикла ПР, т.е. уменьшить общее количество nр и mх, за счет их
совмещения или выбор более оптимального рабочего цикла;
- сократить время выдержки, между перемещениями по
степеням подвижности робота, захвата изделия (сжатие и
разжатие захватного устройства) и технологического времени.
Как правило, системы управления ПР снабжены различными
типами таймеров позволяющих задавать данную величину;
- увеличить быстродействие ПР;
- исключить из рабочего цикла робота перемещения по
его ориентирующим степеням подвижности;
- сократить ход манипулятора, т.е. изменить характерные
размеры РТК.
192
Для второго случая необходимо увеличить общее время
н З.У ИЗ
P =N(m +m )
цикла ПР до нормативного значения, не превышающего 10 %.
С этой целью можно:
- уменьшить быстродействие ПР;
- увеличить время выдержки после каждого перемещения
робота или в одном месте рабочего цикла.
Воспользовавшись всеми описанными выше вариантами
можно достаточно точно подобрать общее время цикла ПР, а
соответственно и его быстродействие.
Заметим, если все действия описанные выше не привели к
желаемому результату и все таки необходимо повысить
цикловую производительность робота, можно ввести следующие
конструктивные изменения манипулятора, направленные на
увеличения N:
- увеличить количество манипуляторов (рук) робота;
- увеличить количество захватных устройств руки ПР;
- модернизировать или заменить захватное устройство
таким образом, чтобы оно захватывало одновременно несколько
изделий.
После того, как подобрано быстродействие ПР,
рассчитывается его номинальная грузоподъемность. Как было
отмечено в классификации ПР номинальная грузоподъемность
представляет собой суммарную массу предмета производства и
захватного устройства. Во всех справочниках и каталогах под
понятием "грузоподъемность" понимается номинальная
грузоподъемность ПР. Если на нескольких руках робота
находится одно и тоже количество одинаковых захватных
устройств, то можно воспользоваться следующим выражением:
где N – количество рук манипулятора.
виде захватного устройства, технологического инструмента
(пульверизатор, шприц для выдавливания пищевого крема,
горелка, дисковый нож и т.п.) или различных приспособлений. В
.
,
Заметим, что рабочий орган ПР может быть выполнен в
193
массу рабочего органа манипулятора входят все сопутствующие,
функционально взаимосвязанные и закрепленные на нем
механизмы и устройства. Например, интерфейсы, шланги,
штуцера, рабочий инструмент и т.п. ПР зачастую уже снабжены
типовыми захватными устройствами, характерными для данной
модели, однако они не всегда удовлетворяют в полной мере
роботизируемому химико-технологическому процессу. В
настоящее время существует огромное разнообразие захватных
устройств. Это обусловлено химико-физическими свойствами
изделий (полуфабрикатов), их конструктивными особенностями
и геометрическими размерами, способами подачи, фиксации и
т.п. Все это необходимо учитывать при выборе вида захватного
устройства. Целесообразнее данную оценку осуществлять по
структуре, представленной в п. 1.2.1, а выбор вида захватного
устройства – по их классификации, описанной в первой главе.
После чего из каталогов или справочников подбирается
конкретная его модель, если это не удалось сделать, необходимо
разработать новое захватное устройство. Для этого можно
воспользоваться технической литературой, причем необходимо
обратить особое внимание на тип крепления захватного
устройства к манипулятору, способ передачи движения на его
рабочие элементы, а также вид движителя (воздух, жидкость,
электроэнергия). На некоторых моделях ПР (например “Puma”)
манипулятор снабжен ЗУ у которого вместо рабочего элемента
установлены псевдо-пальцы. Последние выполняют также
перемещения, что и рабочие элементы захватного устройства и к
ним крепятся “губки”, “пальцы”, “челюсти” и другие
приспособления, непосредственно вступающие в контакт с
предметом производства.
Имея набор таких приспособлений (которые
изготавливаются на предприятии) можно организовать захват
разнообразных изделий в широком диапазоне типоразмеров.
Выбрав (или изготовив) конкретное захватное устройство, мы
будим знать его массу (mЗУ).
194
После расчета Рн ее величину округляют до ближайшего
значения из предпочтительного ряда согласно (ГОСТ 25204-82)
состоящего: сверх легкие 0,08; 0,16; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0 кг,
легкие: 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0 кг, средние:
12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200 кг, тяжелые:
250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000 кг. При этом округления
реализуются в сторону увеличения номинальной
грузоподъемности.
Далее целесообразно выбрать тип привода, которым будет
снабжен ПР. Оценочно тип привода подбирается для каждой
степени подвижности робота по четырем характерным
критериям: количество точек позиционирования, номинальная
грузоподъемность, быстродействие и целесообразность
использования. Основные данные по выбору типа привода
желательно помещать в таблицу (рис. 39). Основные показатели
приводов промышленных роботов описаны в главе 2 и табл. 11.
№ Критерии выбора типа привода Тип
привода
Степе-
ни подвижноссти ПР
1 2 3 4 5 6 7
2 Пz (2)
3 Вy (3)
Итого Пн,Эл,Г Эл,Г Пн,Эл Пн,Эо Эл
Количест
во точек
позиционирования
Пн,Эл,Г
Пн, Эл,Г
Номинальная
грузоподъемность
(100кг)
Эл,Г
То же То же То же Эл
Быстро
-действие
(Среднее)
Пн, Эл
Целесооб
-разность
использования
(Ящик с
зефиром)
Пн,Эл
Выбранный
тип
привода
Эл
Рис. 39. Образец таблицы для выбора типа привода
Из вышепредставленных критериев не рассматривался
критерий – “Целесообразность исполнения”. Последний является
чисто технологическим, характеризующим специфику
конкретного роботизируемого химико-технологического
195
процесса. Так например, если ПР раскладывает конфеты в
декоративную коробку, то он должен иметь пневматический или
электромеханический тип привода, а не гидравлический.
Специфика последнего заключается в том, что в качестве
движителя используется различные технические масла, которые
вокруг манипулятора, при его работе, могут образовывать
различные масляно-воздушные взвеси, легко осаживающиеся на
предмете производства (в частности на конфетах).
При выборе типа привода ПР желательно в таблицу
заносить все возможные варианты, по каждой степени
подвижности, в буквенном обозначении. Тип привода подобран,
если он удовлетворяет всем четырем критериям.
Точность позиционирования (точность повторения
операций) является одним из основных показателей ПР.
Точность – мера оценки отклонения, т.е. насколько ПР
будет ошибаться такова его точность. Чем больше отклонение,
тем меньше его точность. Количественным и качественным
показателем данного отклонения является погрешность
позиционирования. Чем больше погрешность (по величине), тем
меньше точность ПР. Погрешность позиционирования – это
фактическое отклонение рабочего органа от заданного по
программе. Рассмотрим расчет погрешности позиционирования
на конкретных примерах.
Для того чтобы точно опустить предмет производства 2 в
ячейку 1 тары, необходимо совместить центры ячейки тары и
изделия, расположенных на одной вертикальной оси. При
условии если изделие симметрично относительно вертикальной
оси и захвачено симметричным захватным устройством, где
центры захватного устройства и изделия совпадают и находятся
по одной вертикальной оси. По программе ПР задаются
координаты центра ячейки тары. Робот самостоятельно должен
совместить центр изделия, расположенного в захватном
устройстве, с центром ячейки тары. ПР – это механизм, который
не в состоянии идеально совместить два центра, обязательно
будет какое-то отклонение фактического расположения изделия в
196
ячейки тары, от заданного по программе. Данное отклонение
1
2
==
0,25
2
является погрешностью позиционирования. Для того, чтобы ее
рассчитать необходимо знать величину зазора между ребром
ячейки тары и краем изделия. При точном совпадении центров
величина зазора равняется 1 мм со всех сторон.
108
-
h
мм.
Следовательно, погрешность позиционирования (Dh) не должна
превышать данное значение Dh < 1 мм.
В случае, когда ячейка тары имеет прямоугольную форму
зазоры по ее сторонам будут различны: h2 = 6 мм, h1=1 мм. В
этом варианте погрешность позиционирования необходимо
принимать по меньшему зазору, т.е. Dh < 1 мм. Особое внимание,
при расчете погрешности позиционирования, необходимо
уделять допускам на размеры предмета производства,
потребительской и транспортной тары и т.п. Рассмотрим
конкретный пример: тот же самый предмет производства
загружается в ячейку тары. Как у изделия, так и тары есть
допуски на размеры, согласно нормативной документации.
Показаны ячейка тары и изделие с размерами, согласно допусков,
показанных штриховой линией. С учетом допусков зазор между
ребром ячейки тары и краем изделия стал равным 0,25 мм:
Dh<0,25 мм. Если изделие зажимается не симметричным
захватным устройством, или сам предмет производства с неявно
выделенным центром и т. п. необходимо все это учитывать при
расчете погрешности позиционирования. После получения
конкретного значения Dh его необходимо окр углить до
ближайшей величины из следующего ряда (ГОСТ 26050-89) в мм
0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 5,0;
9 8,5
h-==
мм.
Поэтому погрешность позиционирования составляет
197
10; 20. Причем, округление реализуется в сторону уменьшения
погрешности позиционирования, т.е. увеличение точности
позиционирования.
После того, как подобраны и рассчитаны основные
параметры ПР необходимо выбрать для него тип управления.
Система управления робота является его мозгом и в значительной
мере определяет функциональные возможности ПР.
Классификация систем управления приведена в главе 3 и п. 1.4 из
которой необходимо выбрать для конкретного объекта
роботизации и компоновочной схемы РТК следующие её
параметры:
- вид управления (цикловое, позиционное, контурное,
комбинированное, универсальное);
- требуемый объем памяти, например, измеряемый в кадрах;
- необходимое для РТК количество внешних команд СПУ
робота;
- метод программирования.
Вид управления ПР выбирается в зависимости от типа
манипуляционных перемещений объекта производства в
реализуемом химико-технологическом процессе. В табл. 13
приведены виды управления и решаемые с их помощью
разнообразные задачи.
Как правило, конкретный тип системы управления ПР,
имеет определенный объем памяти и число внешних команд. Чем
более сложный вид управления, тем СПУ робота снабжена
большим объемом памяти, на ряду с ростом числа внешних
команд.
Для приблизительной оценки требуемого объема памяти
СПУ робота, измеряемого в кадрах, можно воспользоваться
следующим приемом: один кадр – это информация необходима
для перемещения рабочего органа манипулятора от одной точки
рабочей зоны до другой (ближайшей). Данный прием позволит
оценить возможности выбранной системы управления ПР и
необходимый ее объем памяти.
198
Число внешних команд СУ робота выбирается в
зависимости от количества управляемых устройств, механизмов
и оборудования входящих в состав РТК и функционально
взаимосвязанных с ПР. Как правило, одна внешняя команда
организует взаимосвязь с единственным устройством
(оборудованием, механизмом и т.п.).
При выборе метода программирования необходимо
учитывать: сложность химико-технологического процесса
(операции, перехода); производственно-атмосферные условия;
место расположения системы управления ПР; степень
возможного появления отклонений химико-технологического
процесса (операции, перехода) в нормативных пределах и выше;
уровень жесткости производственного цикла; степень сменности
объекта манипулирования, а также его партионность и
порционность; конструктивные особенности манипулятора и ряд
специфических особенностей конкретного производства. Выше
представлена табл. 13, характеризующая целесообразность
использования конкретного метода программирования.
Заметим, что для циклового управления характерно, как
правило, только метод программирования в режиме обучения.
Немаловажное значение при функционировании ПР имеет
процесс его перепрограммирования. Целесообразность
последнего определяется методом программирования,
количеством шагов программы, периодичностью данного
процесса и некоторыми другими параметрами.
После того, как рассчитаны основные показатели ПР и
выбран тип управления, с необходимыми для роботизации
химико-технологического процесса характеристиками, из
справочной литературы подбирается конкретная модель робота.
Причем следует обратить особое внимание на рекомендации
данной литературы по способу применения конкретной модели
промышленного робота.
199
Глава 5. Гибкие производственные системы
Одним из основных достоинств ПР является их высокий
уровень гибкости. Для того чтобы в полной мере использовать
данное преимущество роботов, все элементы РТК (оборудование,
устройства, механизмы и т.п.) должны обладать определенным
его уровнем сравнимым с гибкостью ПР.
Заметим, что в данном разделе будет рассмотрены
основные вопросы производственной гибкости, которую в
дальнейшем будим называть - «гибкость».
Что же такое «гибкость? Понятие «гибкость»
многообразно, сложно и имеет различные аспекты. Под
гибкостью понимается – способность производственной системы
адаптироваться к изменению условий функционирования с
минимальными затратами и без потерь или с незначительной
потерей производительности. В зависимости от уровня
организационной структуры производства различны и виды
гибких подсистем, которые делятся на три группы.
1-я группа (верхний уровень):
конструктивная гибкость – характеризует возможности
поэтапного (модульного) создания системы, с последующим
наращиванием, а также возможность объединения нескольких
систем в единый комплекс;
номенклатурная гибкость – отражает способность
производственной системы к обновлению продукции и
характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства
нового наименования изделия;
технологическая гибкость – отражает способность системы
использовать различные варианты технологического процесса
для компенсации всевозможных отклонений от запланированного
графика производства.
200
2-я группа (средний уровень):
1
Г=-
t+tn
æö
ç÷
èø
ij
Г
pj
t
машинная гибкость (или переналаживаемость) – отражает
длительность и стоимость перехода оборудования на
изготовление очередного наименования изделий в рамках
закрепленной за ГПС номенклатуры;
организационная гибкость (или универсальность) имеет три
разновидности:
- стратегическая – характеризует всю номенклатуру
изготовляемых изделий и зависит, в первую очередь, от
возможностей основного и вспомогательного
оборудования;
- тактическая – характеризует партионность и
порционность (периодичность) конкретной номенклатуры
изготовляемых изделий, т.е. обуславливает частоту
переналадок;
- оперативная – отражает выбор последовательности
чередования заданных партий изготовляемых изделий.
3-я группа (нижний уровень):
операционная гибкость – отражающая возможность изменения
режимов изготовления (обработки) изделия и операционных
циклов;
инструментальная гибкость – отражает возможность замены
инструмента и технологической оснастки.
Наиболее сложным, с точки зрения автоматизации,
является организация машинной и организационной гибкости,
т.е. фактически переналаживаемость и универсальность. Для
количественной оценки последних можно воспользоваться
выражением
ij
где
t
pj
1
,
pj ij
- коэффициент гибкости;
- время изготовления
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]