Osobliwości elastycznej automatyzacji dyskretnych procesów przemysłowych (DPP) drogą robotyzacji

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚL ĄS KI EJ Seria! A U T O M A T Y K A z. 64

________ li 32 Nr kol. 736

Henryk KOWALOWSKI Instytut Automatyki Politechniki Śląskiej

OSOBLIWOŚCI ELASTYCZNE O AU T0MATYZAC3I

DYSKRETNYCH PROCESÓW PR ZE MYSŁOWYCH (DPP ) OROG Ą ROBOTYZACOI

S t r e s z c z e n i e . W referacie przedstawia ,się sprzeczność między konwencjonalnym rozwiązaniem au to matyzacji w produkcji masowej a w y m a ga ni am i współczesnej automatyzowanej wielowerayjnej seryjnej produkcji wyrobów. Al te rn at yw ę kapitałochłonnych przezbrojeń linii wy tw ór cz yc h stanowi elastyczna automatyzacja DPP drogę robotyzacji.

Ro zp atrzono osobliwości elastycznej au to matyzacji DPP wn os zo na przez bloki systemu robota pr ze mysłowego oraz oddziaływania narzędzi i produkowanych wyrobów.

1. Wspó łc ze sn y przemysł, opierając działania na wy nikach prac zaplecza badawczo-rozwojowego, wyko rz ys tu je osiągnięcia nauki i techniki oraz zna­

jomość potrzeb rynku do przygotowania i do wp ro wa dz an ia procesów produk- cyjnych wy ro bó w nowoczesnych i mogących sp ro st ać w y mo go m konkurencyjności.

Rodzaj procesu produkcji (jednostkowy, małoseryjny, ś r e d n i o s e r y j n y , po to­

kowy, au tomatyzowany) oraz aktywność zaplecza ba da wc zo-rozwojowego oddzia­

łuje w t e d y na dostosowania produkowanych wy ro bó w do zróżnicowanych w y m a ­ gać od bi or có w poprzez elastyczne prowadzenie procesu wytwarzania.

W przedsiębiorstwach nie nadążających za zmia na mi profilów produkcji lub z do st os ow yw an ie m zd ol no śc i produkcyjnych do wy mo gó w seryjnego w y t w a ­ rzania noVych wy ro bó w spadek popytu wywo łu je poważne z a k ł ó c e n i a , które czę­

sto prowadzą do. st an ów kryzysowych wyma ga ją cy ch wymiany wy sp ec j a l i z o w a ­ nych maszyn (np. automatów), a także wy mu sz aj ąc yc h pr zekwalifikowania się załóg pracowniczych.

Podstawową sprzeczność wy st ęp uj ąc ą m i ęd zy konwencjonalnymi metodami automatyzacji, przydatnymi do produkcji masowej a potrzebami, które rodzą wymagania wielowersyjnej automatyzowanej produkcji seryjnej, usuwa ela­

styczna automatyzacja procesów wytw ar za ni a drogą zastosowania robotów przemysłowych. Praca stanowi próbę przedstawienia osobliwości elastycznej automatyzacji OPP przez rbbotyzację.

2. Roboty przemysłowe (RP) jako środki automatyzacji zastępujące pracę ręczną człowieka w procesach produkcyjnych trudno Jest pokrótce 1 w y c z e r ­ pująco zdefiniować. Są to bowiem złożone ma szyny robocze, które celem sa­

modzielnego ma ni pulowania obiektami wypo sa ża się w spełniająca wymagania

202 H. Kowalowskl

procesu wytwarzania narzędzia pracy i programuje się w wiel u osiach ich ruchy orientujęc, pozycjonując, i szeregując określone operacje robocze.

Sterowany robot przemysłowy - manipulator można jednak określić w y s z ­ czególniając podstawowe elementy składowe jego systemu albo t6ż opisując funkcje, jakie RP wykonuje.

I tak, rozpatrując elementy składowe, RP przedstawimy jako system obej­

mujący:

- konstrukcje mechaniczne, łączące układy kinematyczne ramion i chwytaków oraz ruchomą lub nieruchomą podstawę,

- zespoły napędowe,

- zespoły czujników do zbierania informacji,

- układy sterowania do komunikacji człowieka z robotem, przetwarzania i wy pr ac ow an ia informacji oraz

- obiekt manipulacji oddziałujący na pracę wszyst ki ch elementów sk ła do­

wych RP.

Wymieniona elementy systemu RP oraz ich wzajemne oddziaływania przed­

stawia rys. 1.

Kinematyko

Napqdy o

5terowaoie ^ Pomiar ..

traiekiom

U fi

Chwytaki Czujniki

u fi

Obiekty

mani pj Loo.|i

Rys. 1. Bloki systemu robota przemysłowego

Określając RP z punktu wi dzenia możliwości pracy stwierdzamy, że sta­

nowi on trójwymiarowy system urządzeniowy prze zn ac zo ny do odtwarzania fun­

kcjonalnych (przystosowalność, uniwersalność, mobilność), fizycznych (si­

łą, ruch, prędkość, stabilność charakterystyk, niezawodność, długowiecz­

ność, zdolność wy ko nywania prac) oraz umysłowych (odczuwanie, postrzega­

nie, pamięć, umiejętności logicznego kojarzenia i zdolności uczenia się) funkcji człowieka.

3. Rozwój elastycznej automatyzacji DPP drogą robotyzacji stymulują wy­

magania zmieniających się w czasie przebiegów operacji roboczych, a więc - wa ri ac ji wejściowych i wyjściowych parametrów produkowanych wyrobów. Al-

Osobliwości elastycznej autOBatyzac.11.. . 203

ternatywę st an ow ię w t e d y ka pi ta ło ch ło nn e przezb ro je ni a maszyn i urzędzeń linii w y tw ór cz yc h, na co nie stać obecnie pr od uc en tó w nawet bardzo rozwi­

niętych g o s p od ar cz o krajów. Zm ie niajęce się przebiegi operacji roboczych rodzę liczne ogra ni cz en ia oddziałujęce na ko nc ep cj e st er ow an ia DPP. Źr ód­

ła ograni cz eń st an ow ię potrzeby e l as ty cz no śc i manipu lo wa ni a przy przezbro- Jeniach narz ęd zi obróbki, wp ro wa dz an e przez innę geometrię elementów s u ­ rowych, w a r i a c j e stanowisk dostawy, załadunku, phacy i odstawy, inne geo­

metrie w y ro bó w gotowych, osobliwości powi er zc hn i roboczych, rozliczne o- peracje wi el om as zy no we .

Operacje pr oc es ów montażu narzucaję do da tk ow o wp ły wy z uwagi na tole­

rancje, s t o s un ki w y m i a r ó w narzędzi, położenia oei mo nt ow an yc h podzespołów i inne.

P r ocesy sp awania przy zmianach zadań roboczych muszę uwzględniać roz­

liczne tr aj ektorie ruchu elektrod, zm ie nn e na ch yl en ia krawędzi i kształty szczelin spawów, prędkości posuwu elektrod, ruch y ob ie kt ów obróbki itd.

Te ch n o l o g i e pokrywania stymuluję w y ma ga ni a na elastyczne procesy robo­

cze ze w z g l ę d u na kształty po wi er zc hn i zewn ęt rz ny ch obiektów, własności nakładanych mediów, p r ę d k o ś c i ruchu po kr yw an yc h obiektów.

P a ra me tr y od dz ia łu ję ce na el as tyczność sterow an ia DPP, można więc kia- • syfikować w gr upach uw zględniajęcych ob iekty produkcji, technologie pro­

cesów w y k o rz ys ta ni a, narzędzi obróbki, a także w y ma ga ni a cyklów roboczych.

4. El as ty cz na automatyzacja DPP powinna być łatwo p r o j e k t o w a l n a i w d r a - żalna też w se ns ie zmian prog ra mó w mani pu la cj i RP poprzez wy mianę zawar­

tości pamięci w bloku sterowania systemu RP. Ki ta no so no H. [2] uwzględnia pięć w a r i a n t ó w autonomicznej i kompleksowej elastycznej au tomatyzacji DPP«

- a u to ma ty za cj a au to no mi cz na po szczególnych urzę dz eń te chnologicznych uni­

w e rs al ny ch lub specjalizowanych, połęczons z au tomatyzację czynności za­

ładowczo -w ył ad ow czy ch , polagajęca na z a s t ęp ie ni u stanowisk pracy ręcz­

nej robo ta mi przemysłowymi,

- au to m a t y z a c j a auto no mi cz na operacji te chnologicznych w y ko ny wa ny ch 'r ęc z­

nie (lub pó ła ut om at yc zn ie ) przez zastosowanie robotów technologicznych p o łę cz on a z automatyzację transportu technologicznego,

- automa ty za cj a pó łe ut on om ic zn a po sz cz eg ól ny ch stanowisk obsługi ręcznej lub zm ec ha ni zo wa ne j transportu m l ę d z y o p er ac yj ne go 1 wydziałowego,

- au to ma ty za cj e ko mp leksowe od ci nk ów pr od ukcyjnych (operacji technolo­

gicznych 1 tr an sp or to wy ch ) w układzie szereg ow ym lub sz er eg owo-równole­

głym, po łę cz on e z wy ko rz y s t a n i e m jednego RP (złożonego) do ob sługi gru­

py u r z ę dz eń albo - z grupowym wy ko rz y s t a n i e m RP,

- automa ty za cj a kompleksowa hi erarchiczna z na dr zę dn ym st er ow an ie m kompu­

terowym.

5. W a r i ac je zada ń roboczych w jednostkowych ma ło - i śaednioaeryjnych DPP w y m a g a j ę el as tycznego dopasowania p r oc es ó* ma ni pu la cj i do aktualnie

204 H. Kowalowski

obowięzujęcych operacji roboczych. Rodzaje zadań roboczych ukierunkowuję konieczność elastycznego dopasowania oraz przezbrojeń w zakresie bloków chwytaka, sterowania, czujników względnie kinematyki RP.

Istnieje wi ęc potrzeba w miarę sy st em at yc zn eg o rozpatrzenia rozlicz­

nych oddziaływań wybr an yc h zadań roboczych na bloki systemu RP, aby n i e­

zbędna decyzje przeabrojeń mogły być podejmowane nieprzypadkowo. Pa ra me­

try robocze ob iektów manipulacji, przestrzeń manipulacji, urzędzenia pe­

ryferyjne zrobotyzowanego gniazda produkcyjnego, a także cele OPP wpły- waję bowiem na zależności funkcjonalne określajęce pracę poszczególnych bloków systemu RP.

/ 6, Blok sterowania RP w oparciu o w y zn ac zo ny lub przygotowany up rz ed­

nio program pracy korygowania sygnałami czujników odpowiada za wy pr a c o w a ­ nie funkcji orientowania, pozycjonowania i szeregowania operacji robo­

czych oraz - zależn oś ci m i ę d z y sterowanymi ruchami ramion a wy ma ga ni am i logiki procesów manipulacji.

O C O

s

o - O" O o

Parametry chwytaka

Powierzchnie i

c h w y t a n ia

pora 1 , . oddzglljwań

Ksztqtt

obiektu

r z

I

Z a k r e s

chwytania

W

z a k r e s * / oddziaływań

Wielkość obiektu

ł

I

S ita . . chwytania

¡r

J.

SI

¿a ty w a ń

Masa obiektu

ł r

i

Czujniki

.adaptuwnosc

Fbzygonowane crieitDwanie

wrazliwoéc

H Z J Parametry obiektu

Rys. 2. Oddziaływanie obiektów manipulacji na elastyczność sy stemów chwy­

takowych

Osobliwości elastycznej automatyzacji.. 205

Wymagania elastyczności bloku chwytaka określają sposoby doprowadzenia sił (momentów) oraz wa rt oś ci sił chwytania i jego zakćes. Siły przenoszą powierzchnie oddziaływań obiektu manipulacji oraz narzędzi chwytanych.

Kształty i gabaryty obiektów manipulacji wpływają na zakresy chwytania, natomiast siłę chwytania b k re śl im y uwzględniając maksymalne poślizgi oraz charakterystyki obiektu manipulacji (rodzaj powierzchni, twardość, łamli­

wość itp. ). Elastyczność bloku chwytaka można ocenić liczbą możliwych o- biektów, które może on bezbłędnie obsłużyć^ Chwytak może byc przy tym przezbrajany automatycznie lub ręcznie.

W praktyce przemysłowej systemy chwytakowe ukierunkowuje się do obsłu­

gi określonego zbioru narzędzi o podobnych charakterystykach chwytania.

Własności takiego zbioru narzędzi określają wymagania elastyczności. Chwy­

taki dobiera się analizując jego parametry techniczne,a wi^c wymiary, m a ­ sę, zakres chwytania, siłę, czas chwytania oraz ich rozwiązanie kons tr uk­

cyjne i wpływające na proces chwytania funkcje oczujnikowania.Zakres chwy­

tania określają gabaryty obiektu manipulacji, natomiast masa, materiał o- raz wrażliwość obiektu decydują o sile chwytania (rys. 2).

Niezdeterminowane pozycjonowanie i orientowanie oraz wrażliwość obie k­

tu manipulacji ma uderzenia i wstrząsy wpływa na rozwiązanie bloku oczuj- nikowania. W praktyce DPP przemysłu maszynowego przeważająca liczba obie k­

tów manipulacji to detale mające niewrażliwe powierzchnie zewnętrzne, nie­

znacznie odbiegające formy oraz zdeterminowano pozycjonowanie. Wymaga to stosowania chwytaków elastycznych jedynie z uwagi na zakresy i siły chwy­

tania. Blok kinematyki RP odgrywa w elastycznej automatyzacji DPP rolę szczególną. Skoro bowiem koncepcja rozwiązań układów kinematycznych RP o- kreśla ruchliwość oraz warunki k o l i z y j n o ś c i , zatem decyduje ona wprost o elastycznej pracy układu. Ruchliwość układu łańcucha kinematyki gw ar an tu­

je sprawne omijanie przeszkód oraz manipulowanie w obszarach ograniczo*

nych w k lę sł ym i powierzchniami.

Dużych wa rtości przestrzennego ws półczynnika ruchliwości R =■ P|</P r gdzie P k określa przestrzeń kolizyjną a P f , gabarytową przestrzeń roboczą - wymaga się np. w procesach spawania wn ęt rz karoserii samochodowych. 0-

•siąga się to kosztem znacznego rozbudowania struktur programowych bloku sterowania RP.

Jak wp ływają typowe rozwiązania układów kinematyki na te wska źn ik i w RP wyjaśnia rys. 3.

Obok ws półczynnika ruchliwości R elastyczność bloku kinematyki RP o- kreślaję wynikające z przestrzeni roboczej liczby roboczych pozycji oraz pole wekt or ów orientacji. Pole w e k t or ów orientacji prezentuje zbiór wszyst­

kich pozycji we wn ąt rz przestrzeni roboczej, które osiągają uprzednio z d e­

finiowane końce wektorów.

Pole wekt or ów orientacji pokrywa się częściowo z przestrzenią m a n i p u ­ lacji RP.

206 H. Kowalowskl

Rozwiązanie kinematyki

vassAre#/ P P P

\ Wariacie UH-i

\ p r z e ¿ j u -

Pfze-\^ow strzenie \

ASEA

przestrzeni manipulacji

Przestrzel1 ) kolizyjna

Dokładność pczycjonowariia

lizania

MobiLnos¿

'owania

Rys. 3. Wp ły w rozwiązania uk ła du klneaatykl na para ae tr y e l a s t y cz no śc i RP

Osobliwości elastycznej au tomatyzacji... 207

Blok oc zu jnikowania nadzoruje przebiegi manipulacji i montaZu oraz do­

pasowuje el as ty cz ni e pozostałe podsystemy RP do zmieniających się zadań roboczych.

Rozróżnia się przy tym zadania: rozpoznawania stanów obiektu m a n i pu la­

cji, pozycjonowania, połoZeń, kolizji a takZe pomiarów sił ch wy tania.Roz­

poznawanie st an ów obiektu łęczy alę z ok re śl en ie m pozycji odnośnych pu nk­

tów or az umiejscowianiera tego połoZania w przyjętym układzie osi ws p ó ł ­ rzędnych. Rozpoznawanie st an ów kolizyjnych nadzoruje wi ęc zaprogramowane przestrzenie manipulacji or az pr ze strzenie kolizyjne, które mogę się z m i e ­ niać ze zmianę zada ń roboczych. Przest rz eń manipulacji' będzie zawsze mniej­

sza od dyspozycyjnej pr ze st rz en i roboczej i kolizyjnej lub równa Jej. 0- kreślajęce alaatyczność manipu lo wa ni a funkcjonalna zależności po sz cz eg ól­

nych bloków RP przedstawia rys. 4.

nia

7. Od dz iaływania zadań manipulacji na bloki sy stamu RP.

Ob iekty manipulacji, a w i ę c e l e m en ty i narzędzia obróbki w r a z z apar a­

turę po mi ar owo-kontrolnę i pomocniczę ro zp at rz ym y ogólniej Jako ob ie kt y obróbki or az narzędzia produkcyjne.

Wy ma ga ni a el as tyczności RP sprowadza się najczęściej do pr oc es ów chwy­

tania narz ęd zi produkcji. Ogra ni cz en ia ze wz gl ęd u na sl ae ty cz no ść wy st ę­

puje. g d y proces te ch no lo gi cz ny obsługuje wi ęk sz a liczba narzędzi (rys.5).

Narzędzie traktuje eię w t e d y podobnie Jak o b ie kt y obróbki.

208 H. Kowalewski

O

'cO

3

■S ,o£

o 'co o3:

■o/Qf o jna

° §

<VJ ^

-O^ «u* rs) g cl CP

u

¡f -co3

Ś

O o

£CL>

03^

m

, s rs)<3 C5<0-3ł>

.?e c:

ao _ Ck>

er 35o

J=SZ3

■S

3 }

■8

kształto­

w anie

przeksztaf

eonie oddzielanie kączenie

pokry­

w anie

zm iany, w tasnosci

m ateriału

/ O l

Chwytanie narządzi

Chwytak , . nc£ńik nottądzia

= 0 State mocowanie narzędzia

urządzenie do wy­

miany narzędzi

0 0

brak wptuwów narzuconych raizedziami

chwytak zgtowica narzędziową

\ 5 /

r^\

‘ 5:

-Zw_>

Cl

v z y

Rys. 5. Wpływ chwytania narzędzi obróbki na

uniwersalny chwy­

tak nafzeffiiowy cnwutak wyrrtienny

0

wptywu narzucone . narzędziami

elastycznoś ć manipulowania

Parametry znamionujęce elastyczność chwytaka zależę od rodzaju stoso­

wanych narzędzi. Mogę one z m ie ni ać się dla tego samego narzędzia, gdy zmiany narzuca postęp procesu obróbki (np. zmiana średnicy w procesie to­

czenia).

Oddziaływania chwytanych obiektów na bloki systemu RP przedstawia rys, 6. Widać, Ze większość zmieniajęcych się w ł as no śc i chwytanych obiektów wp ły wa przede wszystkim na elastyczność podsystemu głowicy technologicz­

nej chwytaka.

Tolera nc je wymi ar ów narzędzi i obiektów obróbki wp ływaję na blok chwy­

taka RP, gdyż uzależniaję spełnienie wy ma ga ń osięgnięcia dopuszczalnych zakresów błędów pozycjonowania. Blok sterowania odpowiada wt e d y za mini­

malizację strefy ni ejednoznaczności pozycjonowania, a blok czujników - za prawidłowe rozpoznawanie obie kt ów obróbki oraz położeń ramion RP. Uzyska­

nie wymaganej wr aż liwości RP na uderzenia i ws trzęsy przy manipulowaniu obiektami (np. aplikacje RP w przemyśle szklarskim) łęczy się z postawie­

niem ostrych wymagań podsystemom sterowania RP w zakresie stabilności wy*

pracowania sygnałów oraz wy magań dokładności względem bloku oczujnikows- nia. Realizacja zadań pozycjonowanie i rozpoznawanie stanów obiektów w

Osobliwości elastycznej automatyzacji.. 209

procesie manipulacji oddziałuje bezpośrednio na bloki czujników, st erowa­

nia oraz kinematyki RP.

oc

3IX)

O

i i

co Q_

£ o ' p

<e

3:

=> chwytak sterowanie, kinematyka ’ czujniki

Z 1— 6>

Ni— -Co

Zmieniające sią znamiona chwytanych obieltów

I

I (obiekt I ) fobieut« ")

I ^ ---

(surowiec ^ ę wyrób

Zmiany obieldo obróbki

z m ia nu procesu obróbki Rys, 6. Wpły w chwytanych obiektów na bloki systemu RP

8. Oddziaływania przestrzeni manipulacji, na które składa się pr ze­

strzeń robocza oraz przestrzeń kolizyjna, koncentruję się na blokach s t a­

rowania, kinematyki oraz oczujnikowania systemu RP. W praktyce przestrzeń manipulacji ustala się pomiarowo z uw zg lędnieniem gabarytów RP w procesie nauczania zd ef iniowanego przebiegu roboczego. Zaprogramowana przestrzeń manipulacji Jest mniejsza od specyficznej dla danego RP prze st rz en i robo­

czej i może się zmieniać wr az ze zmianę zadań roboczych. Zmiana przestrze­

ni manipulacji wpływa na wa runki kolizyjności RP.

Gdy dla wszystkich programów roboczych przestrzeń manipulacji pozb a­

wiona Jest przeszkód, nie ma wp ływów na el ementy systemu RP, które de cy­

duję o elastyczności pracy. Ustalone lub zdeterminowane ruchome pr zeszko­

dy uzależniaję liczbę punktów w przestrzeni, które muszę być omijane. Wy-

210 H. Kowalow3kl

maga to uwzględniania dodatkowych kr ok ów w atrukt ur ze programowej bloku sterowania. Występowanie przeszkód w pr ze strzeni manipulacji wp ły wa także na koncepcję układu kinematycznego RP. A b y w przestrzeni roboczej nie w y ­ stępowało niebezpi ec ze ńs tw o-k ol iz ji zd et er mi no wa ne ruchome przeszkody mu­

szę być zabezpieczone odpowiodnię liczbę czujników. Gdy program st er ow a­

nia nie zna przebiegów ruchu przeszkód, będę wy magane dodatkowe strategie decyzyjne. Wtedy układ sterowanie reagujęc na przeszkody powinien zmienić programy trajektorii ruchów albo wyłęczyć system RP.

Wywoływane zmianami przestrzeni ma ni pu la cj i oddziaływanie na elas ty cz­

ność elementów systemu RP przedstawia rys. 7.

Rys. 7. Oddziaływania zmian pr ze strzeni mani pu la cj i na elastyczność blo­

ków sy stemu RP

9. Od dz iaływanie urzędzeń pe ry feryjnych RP. Peryferia zr obotyzowanego gniazda roboczego obejmuję urzędzenia dostawcze, porzędkujęce (układajęce, podajęce) i ne ga zynujęce ( p a l e t y z u j ę c e ), które mogę być ruchome lub nie­

ruchome. Dlatego też położenia ob ie kt ów ma ni pulacji mogę być zdefiniowane lub nie 1 różne mogę być s p os ob y ich chwytania. Urzędzenia peryferyjne RP

niezdefinio

¿ d e f ilo ­

wane wane.

ruchome

S ta n u odbioru

C hw ytaK Wnematuua Sterowanie

■ -

— t

Czujniki

Cl)

C £

§

s

£ S

Z5

C . Ł ?

C

nnogazyny

J pęruferujniiffll RP______________

po ch łaniają st os un ko wo dużę część kosztów ełastycżnej au tomatyzacji OPP drogę robotyzacji, stęd istnieje potrzeba p r o w ad ze ni a od po wiednich analiz z tym zw-ięzanych. bak dotęd nie udało 3ię roawięzać un iwersalnych ela­

stycznych u r z ę dz eń dostawczych, natomiast istnieje kilka wy sp ec j a l i z o w a ­ nych s y st em ów ws pó łp r a c u j ą c y c h z w y br an ym i obie kt am i typowymi dla DPP w przemyśle maszynowym.- W p ły wy rozlicznych st ruktur urzędztó peryferyjnych na el as ty cz no ść bl ok ów systemu RP prze ds ta wi a rys. 8.

Os ob liwości elastycznej autom.atyzac.1i..._______; 311

Rys. 8. O g ra ni cz an ia wn os zo ne urządzeniami pe ry feryjnymi or az ich wpły w na bloki systemu RP

Um ie j s c o w i o n y punktowo rodzaj chwytania nie wp ły wa przy przezbrojeniach no prze bi eg i manipulacji, gdyż program pracy będzie w t e d y wy ma ga ć zmiany jednego tylko kroku. Płaskie lub pr ze strzenne s p o s o b y chwytania wymagaję zmian w pr og ra mi e sterowania, większej l i cz by niez bę dn yc h pu nktów w prze­

strzeni, a także większej l i cz by kolejnych kr ok ów roboczych. Chwytanie w pr ze st rz en i p r z y zmiennych gabarytach ob ie kt ów w a ru nk uj e ponadto wymaga-

nwytania

fUdrtpwS

212 H. Kowalowski

\ Pr ot i le

\ l

\w ym ogao

Zadania \ robocze \

Odchutka.

szerokości pozyciono- waniCTCmm]

Rodzaj prędkości

Prędkość [m/s]

Rodzaj

ruchu

• rsł a ZD

"O o

1

C M

O' .3 _c:

T _aa 3 -u>

C OsJ 5 V i a

£ a 'c o O Q_

-+ (D O c -*

.■§

s o

‘c 8 -

£QJ ' i a 2 O c o tn -O Sd

o V

3 E

o 04 i O"

‘c g T _a> 3 -in

• rsj o

"O 3 ZJ 7 O 2 - 4 ->

c i .

3 ) 2 o

5 _o o s

<x; c cm>

Oa 5 C!

“ _o 5

<U- a> c CTI 8 ^ D'c

z ? d 7 6

-u ep a>

5 _en

"O rD zra c a

$ S 5 _g

ca.

Za-t wyładunek X X X X X ^- X

Paletowa nie X ^. X X X X X

Spaw anie punktow e

X X X X X

Montaż X X X ^X X

Spryskiwanie X X X X X

Piaskowanie X X X X X

Czyszczenie cd lewów X X X X X X

• Mycie para. X X X X X X

Hartowanie X X X X X X X

B a d a n ia promieniami

rentaena

X X X X X X X X

Sztapiowanie X X X X X

Ciącie tukiem X X X X

Spawanie X X X X X

Szlifowanie X X X X X

Polerowanie X X X X X

Gratowanie X X X X X

Odlewanie X X X X

Rys. 9. Wymagania zadań roboczych w procesach manipulowania

Osobliwości elastyczna! automatyzacji.. 213

nia w z gl ęd em układu kinematyki. Warunki chwytanie obiektów ma ni pulacji oddziałuję wi ęc zarówno na blok starowania. Jak i na blok kinematyki RP.

J

10. Od działywania zadań roboczych. Wy ko ny wa ni e zadań roboczych stan o­

wiących określone kompleksy operacji uwarunkowanych logicznie w czasie i w przestrzeni określa celo pr ocesów manipulacji w OPP. Analiza od działy­

wań w y ma ga na początku wyboru ze zbioru rozlicznych zadań roboczych cha­

ra kterystycznych wy ma ga ń funkcjonalnych sprof llowenycff, a zatem - okre ś­

lenia ich w p ły wó w na elastyczność poszczególnych bloków systemu RP.

Rys. 10. Oddziaływania celów manipulacji na bloki systemu robota pr ze my­

słowego

Dla wybr an yc h zagadnień roboczych procesu manipulacji narzędziami i o- biektaoi ze brano rozliczne profile wy m a g a ń w tablicy (rys. 9).

Przedstawione dane [3] można wy ko rz ys ty wa ć w przypadku:

- pr ec yz ow an ia wymaganej elasty cz no śc i. bl okó w sy stemu RP dla w y br an yc h z a d a ń roboczych,

- sy stematycznych poszukiwań dziadzin aplikacji RP,

- rozszerzania zastosowań robotyzacji przaz zmianę profilu procesów pro­

dukcji.

Rya.11. Wpływy parametrówzadańmanipulacjina funkcje blokówsystemuRP

X ^

\ -3

CP \ r~*~

tir \ rp tr> \ t-c 70 &

-o 3 § \ o \

¿ET \

Cfoiekt m ani p u la ci 1

RiestueA

rc ni pc locji Urządzenia peryferyjne Cele procesu roa ni p u la ci T3sX

c^- Orr 2 3o a

1.

I5.

o 6'

&

B

|

s

®- a s

& X/ - 8:

O JPB

Mtn

&

55 SLO-

30

CT*

i!

1 i

8co o»■

-C!■?>

c aa

5o wycv 3O

| 1 v

5

%o

£O 6

■Q OCL oz -.3o»' sir o3 CO

pnesz- rodzaj

uchwytu warunki ruchowe/

stany odbioru

szero koić odchyteu pOA)qoncM

TOdzai, .

pfe^KOso1 piedkość ksztatt

ruchu przebieg programu a

£3 oo so a

TJ0 8 a.

£ 1

8 2JC3 Xo ct>

1es 3.: O

$ -oÑ?

Pto

<-*-

§3 9

3B r5.

ćt>' 3.$

9.

cgCT cC

CL

% CT-3 oz

_c

i 9

s.6 o 3

-.3.

1 co.

rCL 5 i 3

&

CO oto' 0»'jr

E3

XO

¿L

£0

"5 1o

ff

| 3CN

§ CA-fB a3 5

&

o Xłc.33=r

5:i tc

5‘

LC.t 5.

i 5 3

.a P Í*

3

£o CD«r uc

t tc£or

■§

&

ST.

f£

‘6£

( DfodawOntó, paftości

... .

r-t-CD regulaga piedKoscj X X X X

O toDQ» « w-n nuch X X X X X X

Ó tol^iooii programu X X

<*D zależności, funkcyjne.3 X X X

logiczne detydowane, X X X X X X X X X X X

<3 doprowadzanie s/f X X X X X X X X

csz sir» uchwytu7L X X X X X X X

b/■f zakres chwytania X X X

¿X koncepcja X X

co pole pozycjonowania X X X X X X X X

o_ pote orientowania X X X X X X X X

g~ ruchliwość X X X X

5 ? rozpoznawane obiektów X X X X X

£ (Otpotnawarte potożena X X X X X

3. kontrola Uolizyjnoźci - X X X

O-? kontrola przecia^h X X

O pomiary sit Uchwytu X X X

pomory poślizgu X X

kontrola prCttou X x l

214H.Kowalowski

Osobliwości elastycznej automatyzacji.. 215

Wynikająca z wybranych celów pr ocesów mani pu la cj i oddziaływania na ela- siypa®ość bl ok ów systemu RP przeds ta wi on o na rys. 10.

. 7

11. Ze st awianie pa re me tr ów określających zadania' manipulacji oraz ich oddzia ły wa ni a na elastyczne komp le ks y funkcjonalne poszczególnych bloków systemu RP przedstawiono w tablicy na rys. 11.

Ws zelkie zm ia ny parametrów określ aj ąc yc h zadania manipulacji stanowi­

ska pracy oddziałują na dobór e l em en tó w systemu RP. Robot - manipulator można będzie przezbroić do w a r u n k ó w no we go zm odyfikowanego stanowiska ro­

boczego, gdy zostaną spełnione wyma ga ni a funkcjonalne elastyczności wszyst­

kich b l o k ó w systemu RP.

Samo tylko wa ri ac ja obiektu ma ni pulacji nie mają wpływu na blok st er o­

wania, natomiast silnie oddziałują na podsystem chwytaka. Rozliczne urzą­

dzenia podające wp ływają głównie na blok kinematyki. Ł ą c z y się to ściśle z koncepcją rozwiązania zr ob ot yz ow an eg o stanowiska prac y [4 ], które na­

stępnie nie powinno Już ulegać modyfikacjom. Wari ac je zadań roboczych wp ływają be zp oś re dn io na funkcje bloku stepowania, a częściowo na oczuj- nikowanle, gdzi e również muszą być uwzględnione ogra ni cz en ia wioezone przez obiekt manipulacji.

Rozwój n o wy ch typów oc zu jnikowania znacznie poszerza aplikacje pr ze my­

ś l a m elastycznej automa ty za cj i robotyzowanych technologii manipulowanie.

Elastyczna au to matyzacja D P P drogą robotyzacji powiększa zdolności pro­

dukcyjne i racjonalizuje w y k o r z ys ta ni a ponoszonych na kładów in we st yc yj­

nych or az dodatkowo u w al ni a ludzi od prac szkodliwych dla zdrowia, cięż­

kich i monotonnych.

Elastyczna automatyzacja drogą robotyzacji zapowiada w i ę c kardynalny' przełom w ekonomicznych i społeczno- po li ty czn yc h wąrunkach życia ludzi zatrudnionych w proceeach przemysłowego w y t w ar za ni a wyrobów.

LITERATURA

[1 ] Buć a . , Białecki A . t Zastosowanie robót przemysłowych w automatyzacji pr ocesów technologicznych. IMP Wa rszawa 1981.

[2] Kitanosono H., Hasegawa K.: Computer Control System for On - Lino Production Control, MPM - Hitachi Symp. Oct. 19/7, Hitachi Ltd. Tokyo.

[3] Spur G . , Au er B . , Sinning H . : Industriarobotsr. Ha ns er Verlag München 1979.

[4] Kowalowski H . , Staszulonek A.: An aliza możliwości i propozycje rozwią­

zania robotyzacji kucia matrycowego na gorąco na przykładzie Zakładu nr 4 FS M w Skoczowie, ZN Pol.Sl., s. Automatyka z. 55, Gliwice 1980.

Recenzent doc. dr inż. Andrzej Kaczmarczyk

216 H. Kowalowski

OCOEEHHOCTH 3JIACTHMECKOÎ! ABT0MATH3AI1HH JUiCKPETHHX ŒPOH3BOACTBEHHHX HPOUECCOB ( f l j É ) n y T ÏM P0E0TH3AUHH

P e 3 j> m e

B c x a ib e n p e A o ia B M e ic H apoiH Bope'iH e weamy KOHBeHpHOHaabHofi aBX0MaTH3a- UHeit M acooBoro npoH3BOACTBa h TpedoBaHHKjœ coBpeiieH H oro aBioH aiH 3H poBaH H oro M HoroBepeattHoro, cepHfiHoro n p o H 3Bo flciBa H3Ae.nna. A zBiepH aiH BBiofi a a b m h o t o- c io jin e r o oÔMeHa odopyAOBaHHji uaniHH npoH3BOACiBeHHo2 aHHHS e o ib ojtacxHBecKaa aB io H a iH sa p H H ^IUI Bepe3 poôoTH saflBB. PoccM axpH Baexca oooÔeHHoexH o z a ciH B e c -

k oB aBioM aiH 3aBH H J U I ll , K o io p n e b h o o h x b Cj i o k h OHCieMH npomjmaeHHoro pofioxa a xaicxe o p e a c iB a npoH3BoflCTBa.

PECULIARITIES OF THE EL ASTIC AU TOMATIZATION

OF-DISCRETE INDUSTRIAL PROCESSES USING ROBOTIZATION

S u m m a r y

We present a contradiction between the conventional • solution' of the mass production automation, and the requirements of the up-to-date multi­

version automatic serial production. The alternative for the capital- consumming installation changes of production lines is the elastic auto­

matization of descrete industrial processes with the aid of robotizatlon.

We consider the singularities of the elastic automatization of the discrete industrial processes which are caused by the blocks of the industrial robot system as well as by the tools and products.