Вся электронная библиотека >>>

 Роботы >>>

 

 

 ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ


Раздел: Наука и техника

 

3.5. Специальные краны-роботы

  

Современные промышленные роботы как универсальные машины для манипулирования различными грузами имеют "пока ограниченную грузоподъемность: для 80% она не превышает 40 кг, и только около 2% поднимают грузы с массой более 1000 кг. Для подъема и перемещения грузов с массой от нескольких единиц до десятков и сотен тонн применяют грузоподъемные краны, управляемые оператором- машинистом крана. Среди работ, выполняемых с помощью кранов, значительное место занимают однообразные и монотонные, а также тяжелые и трудоемкие, требующие снижения времени операций, что зачастую трудно осуществимо в связи с ограниченными психофизиологическими возможностями человека-оператора, а также работы, проводимые во вредных и опасных для здоровья условиях: при повышенной температуре воздуха, интенсивном тепловом излучении, загазованности и запыленности, радиоактивности, высоком уровне шума, недостаточной видимости. Все эти причины обусловили актуальность создания и применения грузоподъемных кранов с программным управлением, т. е. кранов-роботов.

Переход от автоматизации отдельных рабочих процессов (например, процессов пуска и торможения) кранов к дистанционному, автоматизированнному и автоматическому управлению некоторыми типами кранов наметился с конца 50-х гг. нашего столетия, а уже в 60-х в ряде стран использовались автоматизированные грейферные краны, дистанционно управляемые краны атомных электростанций, накоплен опыт автоматизации строительных кранов и манипуляторов при выполнении ими работ по демонтажу зданий и сооружений. В настоящее время достаточно широко применяются автоматические краны-штабелеры с программным управлением, являющиеся органической составной частью роботизированных технологических систем и гибких автоматизированных производств.

Успешность создания грузоподъемного крана с программным управлением, представляющего собой подъемно-транспортный промышленный робот (ПТПР), функционирующий без непосредственного участия оператора, зависит от конструктивных особенностей крана и от характера выполняемого технологического процесса. В этом смысле наиболее близки к ПР по характеру и последовательности манипуля- ционных действий так называемые краны с жестким подвесом груза, работающие в прямоугольной (преимущественно), цилиндрической или комбинированной системах координат по достаточно четко организованному технологическому циклу, например, специальные технологические краны: штабелеры, колодцевые клещевые, мульдозавапочные, краны для "раздевания"слитков, напольно-завапочные машины, штыревые анодные краны, контейнерные козловые и др.

Важное значение для обеспечения автоматической работы кранов с программным управлением имеет точность остановки механизмов и позиционирования грузозахватных органов - вил, подхватов, клещей, хобота, специальных захватных устройств и траверс (спредеров) и т.п. Обычно требуемая по условиям технологического процесса точность позиционирования крановых механизмов ниже, чем точность позиционирования исполнительных органов ПР. Так, по точности остановки крановые механизмы можно позразделить на 4 класса (). Например, упомянутые выше краны - штабелеры для обслуживания стеллажных складов имеют механизмы с повышенной точностью остановки, а автоматизированные грейферные краны - с низкой, что достаточно по условиям технологического процесса.

Требуемая точность позиционирования, зависящая прежде всего от величины допустимых отклонений положения объекта перемещения (груза) на исходной позиции и позиции разгрузки, а также от допустимого несовпадения главных осей грузоподъемного устройства и груза, достигается наиболее просто и надежно в кранах с жестким подвесом груза. На  3.11 показаны структурные схемы манипуляторов некоторых кранов с жестким подвесом груза, а в табл. 3.11 - их основные параметры и технические характеристики.

К общим признакам, определяющим сходство таких кранов с ПР и их перспективность в качестве базовых манипуляторов для создания подъемно-транспортных кранов-роботов портального или мостового типов, следует отнести: 1) выполнение опорной (несущей) металлоконструкции 1 в виде жестких мостов или порталов, перемещающихся по рельсовым путям; 2) наличие тележки (каретки) 2, движущейся вдоль балок опорной металлоконструкции; 3) установку на тележке жесткой направляющей 3 (колонны, шахты) для обеспечения строго вертикального перемещения грузозахватного устройства; 4) применение грузозахватных устройств 4 в виде магнитных или вакуумных присосов, клещей, подхватов, грейферов, специальных грузозахватов, траверс и др.; 5) реализацию координатных степеней подвижности перемещением крана, переносных - перемещениями тележки (каретки) и груза, ориентирующих - перемещением грузозахватного устройства; 6) относительное однообразие объектов манипулирования (грузов) по их форме и массе; 7) сравнительно невысокую (преимущественно среднюю) требуемую точность позиционирования грузозахватного устройства; 8) возможность организации строго регламентированного технологического процесса, при котором устанавливаются постоянные значения координат исходного и конечного положений объекта манипулирования.

Рассмотрим некоторые особенности применения и конструкции каждого из этих кранов.

Кран-штабелер используют для перемещения тары с деталями или крупных деталей на складах, оборудованных высокими и протяженными стеллажами. Кран имеет одну координатную <Уу) и три переносных (Ух, Vv (oz) скорости движений соответственно в направлении координатных осей х, у, z ( 3.11, а). Грузозахватное устройство - вилы 4. Перемещение грузов т осуществляется между одной точкой (столом отправки и приемки грузов) с координатами xi, У1, г1 и многими точками (ячейками стеллажей) с координатами Хд, ...х(; у2, у3, ...ук;   ...zn, где /' - количество стеллажей;

к - число ячеек по длине стеллажа; п - число ячеек по высоте стеллажа. Рабочий процесс осуществляют по сменным программам. Характер работы - монотонный.

Колодцевый кран ( 3.11,в) применяют в основном для загрузки слитков в нагревательные колодцы и выгрузки раскаленных слитков из них. Кран имеет одну координатную Vy, две переносных vx> Vz и одну ориентирующую coz скорости движений. Грузозахватное устройство - клещи 4, совершающие движение I зажатия-разжатия. Для каждого слитка т устанавливают заранее определенные позиции его захвата и установки после переноса Координаты этих позиций соответственно для первого слитка xlt yv г1 и х2, у2, z2, для второго слитка - х3, у3, z3 и х4, у4, z4 и т.д. Рабочий процесс выполняется по жесткой программе. Характер работы - монотонный, в условиях повышенной температуры и загазованности.

Кран для "раздевания" слитков () предназначен главным образом для отделения ("раздевания") слитков

Технологический процесс заключается в освобождении из изложниц ("раздевании") и переносе слитков с исходных позиций на разгрузочные, располагаемые соответственно на двух параллельных линиях в направлении оси у с координатами первой линии х1( гх и второй - х2, z2. Шаг позиций по каждой линии - одинаковый. Таким образом, каждый слиток переносится с позиции на позицию в направ- . лении оси х на расстояние хг - xt, причем координаты по осям у и z не изменяются.

Практически исходные и разгрузочные позиции находятся на платформах составов-слитковозов, располагаемых на параллельных железнодорожных путях. Рабочий процесс выполняется по жесткой программе. Характер работы - монотонный, в условиях повышенного шума и запыленности.

Мульдозавалочный кран используют для подачи в печное пространство мартеновской печи холодной шихты, засыпанной в мульду (совок). Кран имеет одно координатное (Vy), три переносных (Vx, Vz, uz) и два ориентирующих движения - качания хобота 7 в вертикальной плоскости со' и вращения хобота относительно его лродсшьной оси ш". Захватный орган - замковое устройство 4, снабжен стопором с движением замыкания-размыкания мульды. Исходные позиции имеют координаты xt, yv ..., yn, zt, где n - число исходных позиций.

Рабочий процесс может быть организован следующим образом: захватывание груженой мульды с исходной позиции, перемещение ее в загрузочное отверстие мартеновской печи, разгрузка в печном пространстве посредством вращения хобота (ш") и возвращение порожней мульды на исходную позицию. Условия работы - повышенная температура и непосредственная тепловая радиация, шум, загазованность, запыленность, недостаточная видимость и травмоопасность.

Контейнерный кран используют для перегрузки большегрузных контейнеров на причалах речных и морских портов, железнодорожных узлах, крупных складах Кран имеет одно координатное (Vy), два переносных (Vx, Vz) и одно ориентирующее (cjz) движения. Захватное устройство - спредер 4, снабженный четырьмя

захватными кулачками 8, соединяемыми при захватывании с фитингами транспортируемого контейнера за счет поворотного движения кулачков. Технологические схемы процесса могут быть различными: перемещение контейнеров из разных точек в одну, из одной точки в разные, из одной точки в другую. Характер работы - интенсивный, часто круглосуточный, в условиях возможного отрицательного атмосферного воздействия.

Создание кранов-роботов на базе существующих грузоподъемных кранов не требует специальной переработки конструкции. Частичные изменения в основном касаются а) организации во времени и пространстве технологического процесса и увязки манипуляционных действий крана с взаимодействующим оборудованием, разработки системы, адресования грузов, тележки, крана; б) доработки манипуля- ционного механизма в части применения регулируемых приводов (при необходимости), обеспечения требуемой точности позиционирования для каждой степени подвижности, введения устройств обратной связи (например, по положению); в) разработки управляющей системы, обеспечивающей выполнение краном-роботом программных действий, обусловленных технологическим процессом.

 

 Литература [2, 3, 5, 10, 13, 14, 19, 24, 30, 34, 37, 38, 44, 45, 50, 51, 52, 54, 56, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 69, 72, 73, 75, 76, 78, 91, 92, 95].

 

Контрольные вопросы для самопроверки

1.         Как определяется понятие "промышленный робот" ?

2.         Из каких основных составных частей состоит промышленный робот ? Приведите их краткую характеристику.

3.         Как осуществляется взаимодействие систем и составных частей ПР и технологического оборудования ?

4.         По каким основным признакам классифицируются промышленные роботы ?

5.         Какова классификация ПР по виду базовой системы координат? Охарактеризуйте основные разновидности промышленных роботов по этому признаку.

6.         Как классифицируются ПР по уровню вводимой информации и способу обучения ?

7.         Каковы основные технические характеристики промышленных роботов ?

8.         Как определяется номинальная грузоподъемность ?

9.         Как определяется число степеней подвижности ПР, и какие степени подвижности различают ?

10.       Каковы величины и скорости перемещения рабочих органов современных промышленных роботов ?

11.       Что такое рабочая зона, и какими параметрами она характеризуется ?

12.       Как различаются ПР по величине рабочего объема ?

13.       Что понимается под погрешностью позиционирования или отработки траектории, и каково значение этих показателей ?

14.       Каковы дополнительные технические характеристики ПР, более полно характеризующие их возможности ?

15.       Как подразделяются промышленные роботы по конструктивно- технологическим и компоновочным признакам ?

16.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР с выдвижной "рукой" и консольным механизмом (группа 1) ?

17.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР с выдвижной "рукой" на подвижной каретке (группа 2) ?

18.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР с выдвижной качающейся "рукой" (группа 3)?

19.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР с многозвенной "рукой" (группа 4) ?

20.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР подвесных тельферного типа (группа 5) ?

21.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР подвесных мостового или портального типов (группа 6) ?

22.       Каковы конструктивные особенности и технологические возможности ПР мобильных, установленных на шасси (группа 7)?

23.       Каково конструктивное исполнение современного промышленного робота ? Приведите кинематическую схему и объясните действие модулей движения.

24.       Какова целесообразность создания и применения специальных грузоподъемных кранов-роботов ?

25.       Каковы разновидности кранов-роботов и их конструктивные особенности ?

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ

 

Смотрите также:

 

Стреловые самоходные краны. Автомобильные краны

краны автомобильные, пневмоколесные, на. специальном шасси автомобильного типа
Краны на специальных шасси автомобильного типа.

 

для перемещении строительных материалов, монтажа строительных...

Специальные краны-трубоукладчики. Такие краны снабжаются боковой стрелой, установленной на тракторах трубо-укладочных модификаций...

 

Подъемные механизмы - подъемники и краны

КРАНЫ НА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ, называемые также подвижными или автокранами, сконструированы специально для быстро сменяемых объектов.

 

Приставные краны, башенные краны

72. монтажные механизмы и оборудование ... Гусеничные краны () выпускают как специальные монтажные машины и как краны

 

Строительные краны. Краны для строительства мостов

Стандартизация элементов создает предпосылки для разработки соответствующих монтажных кранов специального назначения.