ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РТК

(Совокупность единицы технологического оборудования, ПР и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы, представляет собой роботизированный технологический комплекс (РТК)).

В робототехнике нашли отражение различные методические подходы при разработке автоматизированных систем на основе ПР. Это выражается в создании, например, комплексов «СТ-К-робот», где ПР можно применять как встроенный в станок (специальный), обслуживающий группу однотипных станков (специализированный), полностью автономный и обслуживающий разнотипное основное технологическое оборудование (универсальный).

Различия в методологии создания ПР находят отражение в структурах РТК. Организация рабочих мест ПР должна способствовать не только замене человека на основные и вспомогательные операции, но и поднимать производительность машин. ПР в комплексе с единицей технологического оборудования образуют роботизированную позицию; ПР + несколько единиц технического оборудования = роботизированный участок; один или несколько ПР + несколько единиц оснащенного технологического оборудования = роботизированная линия.

Применение ПР в производстве вносит определенную специфику в разработке рациональной планировки РТК по сравнению с соответствующей планировкой рабочего места для человека.

Для человека, в зависимости от технологических условий и степени механизации производственного процесса, оптимальная структура рабочего места должна обеспечить экономное затрачивание энергии, уменьшения протяженности рабочих траекторий, уменьшение мышечных усилий. В конечном итоге все это выражается в приведении в соответствие размеров и расположений оборудования, инструментов и предметов труда в соответствии с расположением частей тела работающего. Такой антропометрический подход требует указания определенной рабочей зоны, в которой человек может пользоваться инструментами и предметами труда, не совершая наклона туловища, не сходя со своего рабочего места. На основе средних антропометрических показателей человеческого организма рассчитывают активные рабочие зоны и размеры оборудования рабочего места для конкретного рабочего. Размеры зоны и оборудования рабочего места в основном зависят от досягаемости рук при определенной рабочей позе.

Рекомендуемые размеры активным рабочих зон (основные активные рабочие зоны) рассчитаны на управление основным технологическим оборудованием (пуск-остановка и т.д.), установку и снятие заготовки и приспособления и т.д.

Однако достаточно других точек на рабочей позиции, связанных с размещением обработанных предметов, инструмента и т.д. связано с разворотом туловища, наклоном, подходом. Поэтому на рабочем месте в РТК можно выделить также несколько вспомогательных активных рабочих зон.

При сопоставлении типовых схем взаимного расположения человека и ПР с основным технологическим оборудованием видно, что, например, рука ПР по своим программируемым перемещениям и габаритам превосходит руку человека. Это обусловлено тем, что размещение ПР в РТК должно отвечать следующим основным условиям: исключение рабочего, ПР не заменяет наладчика. Следовательно, в РТК должны быть предусмотрены зоны для проведения наладочных работ, а также для профилактики и ремонта оборудования.

Размерные параметры ПР должны находиться в соответствии с размерными параметрами основного и вспомогательного технологического оборудования и соответствовать нормам на их размещение в цехах машиностроительного предприятия.

При разработке структуры РТК основное внимание должно быть обращено на расчет занимаемой им производственной площади. В общем виде, производственная площадь робототехнической позиции S определяется по формуле:

, где

l – длинна основного оборудования;

b – расстояние от стены или колонны до рабочего места;

d – величина подхода между оборудованием;

h – ширина основного технологического оборудования;

М – расстояние между оборудованием по ширине.

Оценка рациональности структуры РТК определяется расчетом коэффициента использования производственной площади:

, где

q₁ – площадь, занимаемая основным оборудованием;

q₂ – площадь, занимаемая вспомогательным оборудованием;

n – количество единиц технологического оборудования.

Для оценки выбора рационального типоразмера манипулятора вводят коэффициент К_р, учитывающий отношение площади рабочего места РТК к площади основания ПР.

, где

S_р.м. – площадь рабочего мета, определяется по формуле:

или ;

S_р. – площадь основания ПР.

Отсюда

.

Последняя формула более точно учитывает взаимное размещение всех элементов на РТК.

Длина l основного оборудования и величина прохода d между оборудованием являются основными размерными параметрами при расчете оптимальной величины основных манипуляторов ПР.

Для типовой схемы «РТК – позиции» производственная площадь:

, где

ε₁ – коэффициент, учитывающий площадь, занимаемую технологическим оборудованием;

ε₂ - коэффициент, учитывающий площадь, необходимую для эксплуатации, профилактики, ремонта и наладки ПР.