I модуль

II модуль

III модуль

IV модуль

РТК

погрузочно-разгрузочным работам

Монтажный кран с

программным управлением

Робот-манипулятор по установке

конструкций и

контролю точности

Робот-манипулятор или сварочный автомат

V модуль

Пункт

управления ГАЛ, оператор ЭВМ

Рис. 3.8. Технологическая схема возведения зданий и сооружений из готовых конструкций и блоков с использованием ГАЛ.

1-й модуль — робототехнический комплекс (РТК) с программным управлением по погрузочно-разгрузочным работам.

2-й модуль — монтажный кран с программным управлением как робот-манипулятор по производству строительно-монтажных работ.

3-й модуль — робот-манипулятор по установке конструкции в проектное положение и контролю точности установки.

4-й модуль — может быть представлен сварочным автоматом с программным управлением по креплению конструкций и узлов.

5-й модуль — основной типовой модуль — пункт управления ГАЛ. С помощью этого модуля осуществляется управление всем технологическим процессом по возведению здания или сооружения по заранее разработанной программе.

На первых этапах внедрения ГАЛ может осуществляться и автономное управление каждым ГПМ с использованием микропроцессоров*.

Достаточно просто может быть реализована ГАЛ по возведению зданий и сооружений из монолитного бетона.

*Микропроцессор — самостоятельное или входящее в состав ЭВМ устройство, выполненное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС), осуществляющее обработку информации и управляющее этим процессом. Обычно микропроцессор содержит арифметико-логическое устройство, блок управления, локальную память, а также другие блоки, необходимые для выполнения вычислительного процесса.

В организационно-технической системе микропроцессоры устанавливаются для управления подачей смеси бетононасосами и распределения ее в бетонируемой конструкции роботами-манипуляторами.

В случае приготовления бетонной смеси непосредственно на строительной площадке одним из основных типовых ГПМ является автоматизированная бетоносмесительная установка с программным управлением.

Общее управление (контроль) технологическим процессом должно осуществляться рабочим-оператором с использованием ЭВМ, установленной на пункте управления.

ГАЛ на строительной площадке могут быть созданы для производства земляных работ с использованием бульдозеров, скреперов и экскаваторов с программным управлением. подаются автоматизации также и отделочные работы.

Соединение ГАЛ по выполнению различных видов работ на строительной площадке между собой в одно целое обеспечивает получение ГАП. Управлять им может оператор с центрального пункта управления через ЭВМ по заранее разработанным программам.

Особое место занимают модули контроля качества, которые образуют систему непрерывного автоматизированного контроля качества строительной продукции и работы машин и оборудования, без чего невозможна автоматическая работа всего производственного комплекса на строительной площадке.

Задачи таких модулей контроля сводятся к измерению контролируемых параметров, регистрации результатов этих измерений, визуализации их на терминалах, подаче управляющих воздействий в системы управления строительными машинами, для того чтобы по этим параметрам осуществлялась автоматическая корректировка технологических процессов.

К сожалению многие из рассмотренных систем носят экспериментальный характер и в настоящее время реализуются лишь частично.

Структура ГПМ может быть различной в зависимости от состава технологического оборудования, вспомогательных устройств, способа использования промышленного робота (ПР). ПР может быть самостоятельной единицей или конструктивно объединен с основным технологическим оборудованием.

При самостоятельном использовании робот устанавливают рядом с технологическим оборудованием с учетом зоны обслуживания или по портальной схеме.

Встроенные системы могут принадлежать как отдельному механизму или единице оборудования, так и ГАЛ в целом.

Для непереналаживаемых систем применение ПР не целесообразно. Робот с его разнообразными, а может и адаптивными схватами может обрабатывать или переносить различные изделия. Такой необходимости у жесткого автоматического оборудования нет. У непереналаживаемых систем периферия тоже не предусматривает переналадки, а оборудование — автомат чаще всего совмещает транспортировку с обработкой.

Учитывая вышеизложенное ПР целесообразно оборудовать переналаживаемые автоматизированные линии и ГПС.

Понятие «гибкость» трактуется как «способность системы быстро приспосабливаться к изменениям в системе или изменениям в окружающей среде.» Для техники слова «быстро приспосабливаться» довольно относительны и требуют уточнения.

Для стационарной ГАЛ фонд времени операций на уровне рабочей ячейки состоит из времени технологической обработки и времени переналадки:

где — время технологической обработки;

— время переналадки.

Время в производственных системах представляет собой сумму времени отдельных партий и его можно выразить:

где — число объектов производства в партии (объем партии);

— операционное время объектов производства;

— повторяемость партии;

— число видов объектов производства.

Время — полное время переналадки системы, которое можно выразить:

где — время переналадки на i-ю партию;

— повторяемость i-ой партии.

Гибкость р можно выразить в виде доли времени обработки объектов производства в общем времени в зависимости от числа видов объектов производства и размера партии:

Понятно, что в результате частой и длительной переналадки падает производительность рабочей ячейки.

3.3.ПОСТРОЕНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Применение РТК в строительном производстве предполагает не только автоматизацию, но и комплексную механизацию, где не исключается применение даже ручного труда. Однако, они являются целостной структурной единицей и основы их построения целесообразно рассмотреть отдельно.

Для построения РТК характерны следующие задачи:

1.Необходимо обоснованно выбирать объекты автоматизации с использованием ПР.

Выбор должен явиться результатом изучения всего производства, его технологии и разработки общей концепции его усовершенствования. Технологические операции проверяются на возможность автоматизации по условию экономической эффективности и технической реализуемости.

2.Построение технической схемы и системы управления роботами.

Предполагает определение зон обслуживания, основных технических параметров. Система управления должна исключать соударения с технологическим оборудованием изделий или элементов ПР при всех планируемых и возможных перемещениях, а также предусматривать совместную работу нескольких ПР в общей зоне обслуживания.

3.Оценка производительности ПР при условии наиболее эффективного использования ПР, с тем, чтобы простои обслуживаемого оборудования были минимальными.

Фактическая производительность РТК определяется по формуле:

,

где N — количество деталей (изделий), изготовленных на РТК за фонд времени Ц его функционирования.

Коэффициент использования фонда рабочего времени ПР, функционирующего по управляющей программе:

,

где — суммарное время работы ПР по управляющей программе в общем времени Ц функционирования РТК.

Показатель используется для оценки загрузки ПР и анализа суммарных потерь эффективного фонда времени его работы. Показатель служит для выявления рационального числа единиц оборудования, обслуживаемых одним ПР.

При многостаночном обслуживании достаточно велик. Это свидетельствует о правильном использовании ПР.

Для оценки автоматизации обслуживания оборудования в РТК вводится коэффициент загрузки оператора:

,

где — суммарное время работы оператора в общем времени.

Показатель может быть использован для анализа структуры РТК, частоты переналадок оборудования и ее длительности, надежности технологического оборудования и ПР. С помощью показателя определяют количество РТК, обслуживаемых одним оператором при заданных условиях эксплуатации.

Коэффициент технического использования РТК определяется:

,

где — фактическая и номинальная производительность за определенный фонд времени.

Этот коэффициент позволяет оценить внецикловые потери эффективного фонда рабочего времени оборудования, влияние структуры РТК и надежности оборудования на работу всего комплекса.

Коэффициент простоя станка из-за занятости или отказа ПР:

,

где — суммарное время простоя станка вследствие занятости или отказа ПР.

Коэффициент служит важнейшим показателем при анализе целесообразности многостаночного обслуживания им станков. По нему можно определить рациональное число станков, обслуживаемых одним промышленным роботом.

Рассмотрим, как влияют затраты времени ПР на общую длительность цикла работы станка. Выделим два фактора:

• быстродействие ПР, определяемое затратами времени на выполнение отдельных движений;

• цикл работы ПР по обслуживанию станка.

Повышение быстродействия ПР, позволяющее увеличить число обслуживающих станков, как правило, приводит к усложнению его конструкции, что в свою очередь, повышает капитальные затраты на его создание.

Цикл работы ПР по обслуживанию одного станка представляет собой промежуток времени между вызовом ПР, чтобы снять готовую деталь со станка, его освобождением после установки на него заготовки.

В случае, если меняется инструмент обработки, то длительность этой операции тоже учитывается.

Причем фактический цикл работы ПР по обслуживанию станка может быть больше, если ПР в момент вызова обслуживает другой станок или неисправен.

Цикл работы ПР по обслуживанию одного станка можно разбить на две составляющих:

• время работы ПР, не совмещенное с работой обслуживаемого станка;

• время работы ПР, совмещенное с работой обслуживаемого станка.

На цикловые потери эффективного фонда рабочего времени станка влияет ТОЛЬКО время работы робота, не совмещенное с работой обслуживаемого станка. Поэтому, для сокращения цикла надо минимизировать именно время не совмещенное с работой обслуживаемого станка.

Эту задачу можно решать двумя способами:

1. Применение промежуточных позиций — накопителей, расположенных в непосредственной близости к рабочей зоне станка.

2. Применение двуруких ПР.

Первый способ. Каждый РТК оснащается дополнительной парой стационарных промежуточных позиций-накопителей. Их располагают в непосредственной близости к его рабочей зоне.

Разработаны конструктивные решения, в которых промежуточные позиции подвижны. Это позволяет сблизить позицию и захват робота перед захватом детали. Введение промежуточной позиции позволяет выполнить часть операций как совмещенные:

• взять из накопителя заготовку и транспортировать в промежуточную позицию:

• транспортировать из промежуточных позиций обработанную деталь и уложить ее в накопитель.

Введение промежуточной позиции несколько повышает капитальные затраты на создание РТК и увеличивает площадь.