PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki Wydział Mechaniczny Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji M6 Kierunek studiów: Automatyka i Robotyka Specjalność: Technologie informacyjne w systemach produkcyjnych STUDIA STACJONARNE PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA Ewelina Płonka Automatyzacja linii montażowych typu KBK w przemyśle motoryzacyjnym Automation of the assembly line of KBK type in the automotive industry Promotor: dr inż. Wiesław Cichocki Kraków, rok akad /2014

2

3 Autor pracy: Nr pracy:... OŚWIADCZENIE O SAMODZIELNYM WYKONANIU PRACY DYPLOMOWEJ Oświadczam, że przedkładana przeze mnie praca dyplomowa magisterska/inżynierska* została napisana przeze mnie samodzielnie. Jednocześnie oświadczam, że ww. praca: 1) nie narusza praw autorskich w rozumieniu ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz.U. z 2006 r. Nr 90, poz. 631 z późn. zm.) oraz dóbr osobistych chronionych prawem cywilnym, a także nie zawiera danych i informacji, które uzyskałem/am* w sposób niedozwolony, 2) nie była wcześniej podstawą żadnej innej procedury związanej z nadawaniem tytułów zawodowych, stopni lub tytułów naukowych. Jednocześnie przyjmuję do wiadomości, że w przypadku stwierdzenia popełnienia przeze mnie czynu polegającego na przypisaniu sobie autorstwa istotnego fragmentu lub innych elementów cudzej pracy, lub ustalenia naukowego, właściwy organ stwierdzi nieważność postępowania w sprawie nadania mi tytułu zawodowego (art. 193 ustawy z dnia 27 lipca 2005 r. Prawo o szkolnictwie wyższym, Dz.U. z 2012 r. poz. 572). * niepotrzebne skreślić data i podpis Uzgodniona ocena pracy: podpis promotora podpis recenzenta podpis dyrektora instytutu ds. dydaktyki

4

5 SPIS TREŚCI 1. Cel i zakres pracy Wstęp Przegląd współczesnych rozwiązań konstrukcyjnych systemów i urządzeń wykorzystywanych w automatycznych liniach montażowych samochodów Przegląd typowych rozwiązań konstrukcyjnych Środki automatycznego sterowania, kontrolingu technicznego i monitorowania Systemy elektronicznej wymiany informacji (przesyłanie danych) Kryteria dozorowe i wymagania normowe Projekt algorytmu programu sterującego procesami roboczymi Badania testowe Algorytm doboru czasów rozruchu Algorytm optymalizacji drogi transportu ładunków Informacja z badań dozorowych systemów sterowania zautomatyzowanych linii montażowych samochodów MAN Podsumowanie i wnioski końcowe Literatura Spis rysunków Streszczenie Summary

6 6

7 1. Cel i zakres pracy Głównym celem pracy dyplomowej była analiza możliwości automatyzacji linii montażowej samochodów ciężarowych, w której konstrukcja bazuje na systemach transportu podwieszonego typu KBK, w szczególności opracowanie struktury algorytmu dla programu sterującego procesami roboczymi. Istotnym wyróżnikiem opracowanego algorytmu sterującego, jest zapewnienie odpowiednich protokołów wykonawczych, aby spełnione były zadane warunki trwania cyklu pracy odpowiadającego tzw. taktom roboczych, a ponadto, aby wykonywane automatycznie czynności dźwigowo-przeładunkowe w sposób maksymalny zapewniały przemieszczenia transportowanych zespołów bez ich wahań (kształtowanie czasów rozruchu i hamowania mechanizmów jazdy wózków wciągarek oraz mostów przeładunkowych dźwignic). Istotnym w tym zadaniu celem cząstkowym było przeprowadzenie testów laboratoryjnych na stanowisku modelowym, w celu weryfikacji tezy, że procedury sterujące działaniem systemu antywahaniowego mogą wykorzystywać zależności wahadła fizycznego, to znaczy, że kształtując funkcje sterujące prędkościami i przyspieszeniami silników roboczych w/w mechanizmów w fazach nieustalonych (rozruch i hamowanie), uzyskuje się zadawalający dla potrzeb praktycznych efekt wytłumienia (wygaszenia) niekorzystnych wahań. W pierwszej części zakresem pracy objęto analizę literatury kierunkowej, umożliwiającą zrozumienie istoty pracy. W tej części został dokonany przegląd współczesnych rozwiązań konstrukcyjnych systemów i urządzeń wykorzystywanych w automatycznych liniach montażowych samochodów, opisano kryteria odbioru urządzeń dźwignicowych oraz wymagania normowe im stawiane. W zasadniczej części pracy skupiono się na zbudowaniu algorytmu składającego się z dwóch części: algorytm doboru czasów rozruchu i hamowania, algorytm doboru optymalnej drogi transportowej. Opisano również badania weryfikujące, które zostały przeprowadzone w laboratorium SiUTB Politechniki Krakowskiej umożliwiające utworzenie I części algorytmu. W części końcowej pracy dyplomowej podano także opis badań dozorowych zautomatyzowanej linii montażowej u producenta samochodów MAN Niepołomice, w ramach których, autor niniejszego dyplomu współuczestniczył (w ramach stażu zawodowego dyplomowego). 7

8 2. Wstęp Automatyzacja rozwiązań technicznych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym w halach produkcyjnych oraz montowniach jest procesem niezwykle istotnym. Stopień automatyzacji warunkuje bowiem efektywność produkcyjną i rzutuje w bezpośredni sposób na jakość i koszt produktu finalnego. Początki rozwoju automatyzacji linii montażowych w przemyśle motoryzacyjnym sięgają 1913 r., kiedy to Henry Ford zaprojektował pierwszą ruchomą taśmę montażową przeznaczoną do produkcji samochodów. Zrewolucjonizował w ten sposób proces produkcyjny Forda T. skracając czas produkcji z 12,5h do 1,5h. Henry Ford na początku linii montażowej umieścił gołe nadwozie, które poruszało się ruchem przerywanym (cyklicznie) wzdłuż linii przez wszystkie kolejne stanowiska, aż na końcu gotowy zmontowany samochód zjeżdżał z taśmy mocą własnego silnika (ustalone wówczas cykle pracy tzw. takty robocze, do obecnych czasów nadal znajdują zastosowanie w procesach automatyzacji linii montażowych na całym świecie). Taśmy boczne wzdłuż głównej taśmy produkcyjnej były zsynchronizowane tak, by dostarczać odpowiednie części dokładnie w odpowiednim czasie. Połączenie precyzji, ciągłości pracy i szybkiego tempa przyniosło światu produkcję masową. W Highland Park produkcja Modelu T osiągnęła rekordowy poziom każdego dnia gotowy samochód zjeżdżał z linii co dziesięć sekund, przez co Ford był w stanie obniżyć ceny, podwoić minimalną dniówkę pracowników, produkować auta najwyższej jakości i nadal czerpać zyski [28]. Na całym świecie linia ta stała się punktem odniesienia dla metod masowej produkcji powodując rewolucję w przemyśle, a Henry uznawany jest powszechnie za ojca produkcji masowej w branży motoryzacji, w tym systemów automatyzacji linii montażowych. Obecnie filozofia pod względem mechanicznym ciągle ulega unowocześnieniu, niemniej wprowadzona wówczas koncepcja automatyzacją linii produkcyjnych, do dziś pozostaje aktualna. Od czasu wprowadzenia pierwszej zautomatyzowanej linii montażowej nastąpił dynamiczny rozwój procesów, urządzeń i systemów automatyzacji. Nadal jest to bardzo intensywny obszar, który ulega unowocześnianiu. Rys./fot. 2.1 a) Pierwsza linia montażowa Forda [27]; b) współczesna zautomatyzowana linia montażowa Forda [29] 8

9 Na początku rozwoju automatyki skupiano się głównie na automatyzacji procesów wytwórczo-montażowych, które obecnie osiągnęły bardzo wysoki poziom rozwoju. Większość z nich jest częściowo lub w pełni zautomatyzowana i zrobotyzowana (rys. 2.1 b). W procesie montażu następuje końcowe ukształtowanie wyrobu, uzyskuje się wymagane cechy eksploatacyjne oraz użytkowe produktu. Stanowi on 20-70% całkowitego czasu wytwarzania. W związku z tym aktualna działalność skupia się na optymalizacji procesu montażu związanego z: właściwym ukształtowaniem wyrobów, odpowiednią konfiguracją systemu montażowego, organizacją przepływu informacji, automatyzacją prac montażowych. Podstawą do optymalizacji montażu wyrobu jest jego właściwa konstrukcja, która ułatwia proces montażu wyrobów montowanych ręcznie, półautomatycznie lub też w sposób całkowicie zautomatyzowany. Na wprowadzenie w przedsiębiorstwie automatyzacji prac montażowych oraz zwiększenie efektywności procesu montażowego mają wpływ czynniki, tj. [5]: wzrost wymagań jakościowych, przy produkcji coraz bardziej złożonych elementów, indywidualizacja produkcji, w tym duża liczba wariantów i typów produkowanych wyrobów, unowocześnienie technologii wytwarzania, co wymusza stosowanie w pełni zautomatyzowanych robotów i manipulatorów jako wyposażenia specjalistycznego rozbudowanych strukturalnie systemów dźwigowo-przeładunkowych, skracanie terminów realizacji zadań produkcyjnych, co jest możliwe wyłącznie przy wykorzystaniu w/w zautomatyzowanych linii produkcyjnych. W celu spełnienia powyższych wymagań i produkowania wyrobów oczekiwanych na rynku konieczne staje się wprowadzenie elastycznej automatyzacji montażu. Uzyskuje się dzięki temu możliwość szybkiego przezbrojenia systemu montażowego, tak by móc produkować różne warianty i typy produktów. Systemy montażowe uelastycznia się poprzez stosowanie modułowej budowy, dzięki czemu ekonomiczna staje się produkcja w średnich, a nawet w małych partiach. Transport montowanych samochodów na linii odbywa się poprzez systemy przenośników, na których poruszają się wózki montażowe. W zależności od założeń linia może pracować w systemie wymuszonego przemieszczania wózków (ciągłego przepływu), jak i w systemie pracy krokowej. Elastyczność linii umożliwia wyposażenie stanowiska w narzędzia i wykonywanie operacji montażowych przy użyciu tych narzędzi [32]. Integralną częścią w/w linii montażowej jest najczęściej podwieszony system dźwigowo-transportowy (np. typu KBK), dzięki któremu możliwe jest dostarczanie odpowiednich części i podzespołów dla danej czynności montażowej (przyporządkowanie magazynów buforowych, z których automatycznie pobierane są przez podwieszone manipulatory do montażu wymagane w danej operacji części składowe). Elastyczność linii montażowych związana z koniecznością indywidualizacji produkcji, wymusza wykorzystanie struktur modułowych dla systemów dźwigowo-przenośnikowych. Modułowość w tym znaczeniu rozpatruje się na poziomie zarówno jednego stanowiska jak i całej linii montażowej. 9

10 W celu przyspieszenia prac optymalizujących proces montażu oraz ich usprawnienia stosuje się obecnie systemy komputerowego wspomagania projektowania linii montażowych. Stosowanie tych systemów umożliwia rozpatrywanie wielu wariantów rozwiązań oraz porównania parametrów pracy zwiększając w ten sposób efektywność projektowania linii montażowych. Wprowadzenie nowoczesnej techniki montażowej w przedsiębiorstwie przyczynia się do [6]: szybkiego projektowania maszyn i urządzeń, ograniczenia nakładów pracy na obliczenia projektowo-konstrukcyjne, skrócenia czasu koniecznego do przystosowania i wdrożenia maszyny lub urządzenia do pracy, obniżenia kosztów wprowadzenia zmian konstrukcyjnych. W przemyśle motoryzacyjnym praktycznie każdy wychodzący produkt jest inny, stworzony na indywidualne zamówienie klienta. Realizacja oczekiwań możliwa jest dzięki zintegrowanemu systemowi zarządzania i logistyce, które są wdrażane w przemyśle motoryzacyjnym. Dzięki zautomatyzowaniu procesów możliwe jest ustawienie produkcji pod specyfikacje i wymagania klienta. Automatyzacja w zakładach montażowych samochodów we współczesnym świecie jest ciągle rozwijana i udoskonalana. Jednym z rozwiązań pozwalających na wdrożenie automatyzacji linii montażowych są systemy dźwignic typu KBK. Są to modułowe systemy lekkiej konstrukcji składające się z licznych elementów. Linie montażowe wykonane w technologii KBK nie zajmują powierzchni podłoża na tory jezdne czy też podpory torów suwnic. Uzyskuje się w ten sposób dodatkową przestrzeń roboczą. Systemy te znajdują szerokie zastosowanie w czołowych zakładach wytwórczych, montowniach samochodowych w całej Europie w tym także w Polsce m.in. w zakładach produkcyjnych Opla, Mercedesa czy MAN a. 10

11 3. Przegląd współczesnych rozwiązań konstrukcyjnych systemów i urządzeń wykorzystywanych w automatycznych liniach montażowych samochodów Postęp we współczesnym przemyśle motoryzacyjnym, dotyczący dynamicznego rozwoju produktów, sprostania coraz to wyższym wymaganiom jakościowym oraz minimalizacji kosztów wytwarzania, o czym wspomniano w rozdz. 2, jest możliwy m.in. dzięki kompleksowej automatyzacji wszystkich obszarów związanych z wytwarzaniem pojazdów samochodowych od zarządzania przedsiębiorstwem, poprzez projektowanie i zarządzanie produkcją, aż do automatyzacji procesów produkcyjnych. Automatyzacja procesów produkcyjnych, stanowi bowiem, podstawę nowoczesnych systemów wytwarzania. Głównie dzięki niej uzyskuje się wysoką jakość produkowanych wyrobów oraz minimalizację kosztów produkcji [21]. Obecnie na rynku motoryzacyjnym istnieje wiele przedsiębiorstw rywalizujących ze sobą. Każdy klient ma indywidualne potrzeby. Przedsiębiorstwo, które chce utrzymać się na rynku musi sprostać tym wymaganiom. Systemy dedykowane nie sprawdzają się w takim przypadku, gdzie występuje duża zmienność produkcji. Firmy, które chcą aktywnie uczestniczyć we współzawodnictwie na rynku wprowadzają elastyczne zautomatyzowane systemy produkcyjne, które są przystosowane do produkcji wyrobów o wielu typach i wariantach. Umożliwiają one szybkie i łatwe przystosowanie do zmieniających się wymagań oraz warunków pracy. W tym celu stosuje się roboty przemysłowe, a także modułowy sprzęt stosowany w instalacjach montażowych. Środki te powinny wyróżniać się łatwą konfigurowalnością ich struktur funkcjonalnych (tzw. przezbrajaniem technicznym) oraz szerokim zakresem zastosowań. Różnorodność montowanych wyrobów generuje wysokie wymagania, co do przepływu i orientacji przedmiotów w trakcie procesu montażowego, przez co stosuje się odpowiednie podajniki, zasobniki i układy dźwigowo-transportowe, które umożliwiają przemieszczanie półwyrobu do kolejnego stanowiska roboczego, aby w konsekwencji uzyskać wyrób końcowy. Zautomatyzowane linie montażowe są zazwyczaj wykonywane jako zintegrowane systemy transportowo-przeładowczo-manipulacyjne. W zależności od rodzaju przemieszczanego wyrobu (głównie od jego ciężaru i wymiarów gabarytowych, technologii prowadzonych prac montażowych oraz wielu innych czynników) dokonuje się wyboru konstrukcji stosowanego transportera. Oczekiwania producentów w branży motoryzacyjnej dotyczące elastyczności linii montażowych, które wynikają ze zmienności rynku w zakresie indywidualizacji wyrobów samochodowych, generują potrzebę ciągłej rozbudowy bądź zmiany struktur w liniach montażowych. W rozdziale 2 wspomniano, że na obszarze Unii Europejskiej są szeroko stosowane systemy typu KBK w mechanizacji rozwiązań strukturalnych w pełni zautomatyzowanych linii produkcyjnych. Pozwalają one na łatwą rozbudowę tradycyjnych linii zbudowanych już w zakładzie oraz ich modyfikację umożliwiając transport ładunków poza główne torowisko jezdne dźwignicy. Podstawowymi elementami systemu są moduły robocze, takie jak skonfigurowane funkcjonalnie zespoły ustroju nośnego (dźwigary, automatyczne obrotnice, zwrotnice, podajniki) oraz napędy i zespoły chwytne, takie jak wciągarki, zespoły napędu jazdy, zautomatyzowane chwytaki i specjalizowane trawersy. Koncepcja elementów 11

12 wykorzystywanych w budowie ustrojów nośnych pozwala na dowolność w konfigurowaniu systemów transportu liniowego i powierzchniowego (proste torowiska podwieszane jak i złożone sieci torów i dźwignic). Do w/w grupy systemu transportu podwieszanego wykonanego w technologii KBK mogą być zakwalifikowane: autonomiczne wciągarki przejezdne, suwnice jednodźwigarowe lub dwudźwigarowe, wyposażone w specjalistyczny osprzęt, w tym wysuwane wysięgnice, manipulatory, chwytnie, zautomatyzowane trawersy, itp Przegląd typowych rozwiązań konstrukcyjnych Automatyzacja procesu montażu polega na wprowadzeniu do niego środków technicznych, tj. automaty, serwomechanizmy, regulatory w celu samoczynnego sterowania, regulowania oraz kontrolowania poszczególnych czynności montażowych, które wykonywane są bez bezpośredniego udziału człowieka. Automatyzacja pozwala znacznie usprawnić wytwarzanie produktów. Każdy z produktów musi przejść określoną ścieżkę przez konkretne stanowiska w określonym czasie, w którym ma zostać wykonana czynność przypisana do danego stanowiska. Ilość stanowisk w linii montażowej uzależniona jest od potrzeb i charakterystyki wytwarzanego przedmiotu Montaż w pełni zautomatyzowany wymaga wykonania bez udziału człowieka szeregu czynności przed i po wykonaniu samego połączenia [33]: pobrania z zasobników transportowych części i odseparowania pojedynczych sztuk od siebie, zorientowania części, czyli nadania jej wymaganego położenia w przestrzeni, dostarczenia jej na miejsce montażu, często połączone z manipulacją w przestrzeni, pozycjonowania części względem siebie z dużą dokładnością, wykonania połączenia, usunięcia zmontowanego zespołu lub przekazania go do następnej operacji. W zautomatyzowanych liniach montażowych steruje się wielkościami, tj. przyspieszenie, prędkość i czasami dojazdów, w taki sposób, aby praca została wykonana w odpowiednim czasie z określoną dokładnością. Wytworzenie produktu oczekiwanego przez klienta na czas warunkuje właściwe określenie taktu produkcyjnego. Czas taktu jest to odcinek czasu upływający pomiędzy zejściem z linii produkcyjnej dwóch sąsiadujących przedmiotów. Zakłady z zautomatyzowanym procesem montażowym są ściśle związane z Elastycznymi Systemami Produkcyjnymi (ESP). W skład ESP wchodzi: kompleks maszyn oraz urządzeń technologicznych, które mogą produkować w sprecyzowanej kolejności i w ramach możliwości produkcyjnych dowolny wyrób z określonej klasy przedmiotów. Przedmioty te muszą posiadać wspólne cechy technologiczne, ale mogą mieć zróżnicowane cechy konstrukcyjne, zintegrowany i sterowany komputerowo zespół maszyn oraz urządzeń technologicznych sterownych numerycznie oraz urządzenia służące do przemieszczania materiałów, pomocy warsztatowych, automatyczne urządzenia pomiarowe i diagnostyczne z krótkimi czasami przezbrojeń i obsługą ręczną ograniczoną do minimum. 12

13 Do ESP zalicza się automatyzację, integrację i elastyczność, gdzie [21,32]: integracja to zespolenie, złączenie elementów w pewną całość, rozpatrywane jako techniczne i funkcjonalne, elastyczna automatyzacja systemu produkcyjnego oznacza zdolność do bezobsługowej realizacji zadań produkcyjnych w określonym czasie, integracja techniczna ESP oznacza redukcję liczby elementów systemu lub czynności realizowanych przez system bez zmniejszenia jego możliwości funkcjonalnych, integracja funkcjonalna ESP polega na zwiększeniu autonomii przez zwiększenie zakresu funkcji i procesów realizowanych w systemie, w wyniku włączenia do niego niezbędnych procesów, takich jak: proces produkcji, planowanie, sterowanie, przepływanie narzędzi i materiałów, procesów i projektowania, elastyczność ESP jest to właściwość wyrażająca zdolność systemu do przystosowania się do zmiennych warunków produkcyjnych i zastępowania funkcji elementów uszkodzonych przez jego pozostałe elementy. Zastosowanie zautomatyzowanych linii montażowych wiąże się na etapie projektowania ze ścisłą współpracą użytkownika, planisty oraz producenta. Ich harmonijna, zgodna współpraca na etapie planowania, wykonywania i uruchamiania jest w stanie zapewnić sprawne funkcjonowanie całego systemu. Na całość linii montażowej składają się pojedyncze zautomatyzowane dźwignice, ściśle ze sobą współpracujące. Na rys. 3.1 został przedstawiony przykładowy układ przygotowany do tego, aby jego zespoły napędowe były sterowane z centralnego sterownika. Cały system sterowania pozwala na integrację funkcjonalną całego zakładu. Rys. 3.1 Zautomatyzowana dźwignica typu KBK [22] 13

14 Całkowicie automatyczne suwnice są zoptymalizowane pod kątem potrzeb konkretnego zastosowania. Posiadają one możliwość komunikacji z kompleksowymi systemami sterowania. Wszystkie wykonywane ruchy dźwignicy, w tym także pobieranie i odstawianie ładunku są sterowane za pomocą zaimplementowanego programu sterującego. Stały nadzór obsługi jest zbędny, ogranicza się jedynie w razie potrzeby do zatrzymania awaryjnego urządzenia. Zautomatyzowany system transportowy sprawdza się przy łączeniu wewnątrzzakładowej logistyki produkcji, magazynu i działu wysyłki. W takim przypadku zespół dźwignic ma duży wpływ na elastyczność, efektywność i ekonomiczność całego procesu montażowego. Elementy napędowe takie jak zespoły wciągarek, wózków zintegrowane są z zautomatyzowanym systemem sterującym. Wszystkie elementy, tj.: odcinki proste, łukowe, obrotnice, zwrotnice, stanowiska opuszczania, itp. z danego rodzaju profilu posiadają takie same wymiary przyłączeniowe, a więc można je łączyć ze sobą bezproblemowo. Pozwala to dodatkowo na rozbudowywanie, przebudowywanie już istniejącej instalacji. Do łączenia i rozdzielania torów w zintegrowanych liniach montażowych używa się zautomatyzowanych modułów z wbudowanymi siłownikami, tj. kompaktowe zwrotnice, które umożliwiają przejazd wciągników. Ich przełączanie w liniach zautomatyzowanych wykonywane jest automatycznie. Stosowane są w systemach częściowo oraz całkowicie zautomatyzowanych. Zmiana kierunku jazdy na małej przestrzeni jest możliwa dzięki zastosowaniu zwrotnic. Posiadają one wbudowane zabezpieczenia mechaniczne, które zapobiegają przed wjechaniem bądź wyjechaniem wózka w trakcie obracania. Wyposażone są w układ wymuszenia hydraulicznego lub elektromagnes, który w momencie otrzymania sygnału ze sterownika przesuwa się w odpowiednie miejsce w odpowiednim czasie. a) b) Rys./fot. 3.2 a) Zwrotnica [23], b) obrotnica [23] 14

15 Automatyczne rygle stosowane są w celu połączenia jednodźwigarowych suwnic podwieszanych z jednoszynowymi torami w taki sposób, aby wózek suwnicy mógł przejechać na tor (rys./fot. 3.3). W przypadku, gdy ryglowanie jest wyłączone, suwnica nie styka się z łącznikami przejazdowymi lecz przesuwa się obok nich. Rys./fot. 3.3 Automatyczne ryglowanie [23] Wszystkie powyżej przedstawione elementy są elementami mechanicznymi struktury, które są niezbędne do uzyskania układu z możliwością sterowania centralnego i pełnej automatyzacji procesu. Do przemieszczania ładunków z jednego stanowiska na drugie używa się automatycznych pojazdów przewożących, do których zalicza się: środki przewozu podłogowego (robokary rys. 3.4), posiadają one zdolność automatycznego sterowania swoim ruchem globalnym, Rys./fot. 3.4 Wózki automatyczne (roboty mobilne) prowadzone po zadanych trasach: a) paletowy, b) z podnoszonym stołem, c) ze stołem rolkowym, d) widłowy [23] środki podwieszanego przewozu ładunków (transmotory rys. 3.5), mają możliwość wykonywania złożonych tras transportu ładunków oraz ich automatycznego adresowania do jednego lub wielu miejsc przeznaczenia. Należą one do najnowocześniejszych środków transportu bliskiego, który jest przystosowany do bezkolizyjnego przemieszczania ładunków w zautomatyzowanym procesie montażowym. 15

16 Rys. 3.5 Zrobotyzowany środek przewozu ładunków transportu bliskiego - transmotor: wózek podwieszony na szynie z profilu giętego [23] W zautomatyzowanych liniach montażowych stosuje się wózki jezdne z napędem z kołami ciernymi (rys./fot. 3.6a). Posiadają one duże koła cierne o wysokim współczynniku tarcia. Koła napędowe są dociskane ze stałym naciskiem do powierzchni jezdnych, a więc połączenie siłowe między torem a napędem jezdnym jest niezależne od ciężaru zawieszonego ładunku oraz jego pozycji. Napędy te charakteryzują się cichą pracą. W strukturach zautomatyzowanego transportu podwieszanego montuje się również autonomiczne układy wpinające dla autonomicznych układów wciągarek, które winny zostać wprowadzone do linii transportowej (rys./fot. 3.6b). Są one wykorzystywane głównie w zamkniętych strukturach dźwignic w ściśle określonych miejscach w momencie dostarczenia sygnału sterującego. Pozwala on na wypięcie jednej jednostki i wpięcie innej w sposób automatyczny. Aby wózki jezdne nie przesuwały się w miejscu opuszczania blokowane są one w sposób mechaniczny. a) b) Rys./fot. 3.6 a) Automatyczny napęd z kołami ciernymi, b) automatyczne stanowisko opuszczania [23] W instalacjach zautomatyzowanych, urządzenia chwytne pełnią kluczową rolę, ponieważ tylko urządzenia dobrze dopasowane do chwytanego ładunku umożliwiają automatyczną obsługę. Urządzenia te muszą pobrać i odstawić ładunek w ściśle określonej tolerancji położenia. 16

17 Tory podwieszane W zautomatyzowanych liniach montażowych stosuje się systemy, gdzie trajektorie ruchu mogą być dowolne, ta sama jednostka może wykonywać różne drogi po torach podwieszanych jedno bądź dwuszynowych. Umożliwiają one bezpośrednie połączenie stanowisk pobierania ładunków ze stanowiskami jego przekazywania przez zastosowanie torów o ruchu nawrotnym bądź okrężnym. W zautomatyzowanych liniach montażowych w zależności od potrzeb wykonuje się je w wersjach od prostych po rozgałęzione z obsługą częściowo lub też całkowicie zautomatyzowaną. Umieszcza się na nich urządzenia łączące, które umożliwiają automatyczny przejazd wózka między torami a sąsiadującymi suwnicami. Nadają się do stosowania jako nośnik urządzeń, np. narzędzi elektrycznych czy przyrządów kontrolnych oraz jako wsporniki do linii doprowadzających zasilanie m.in. do podwieszanych suwnic oraz innych ruchomych urządzeń. Tory dwuszynowe są stosowane jako nośniki sztywnych przyrządów wykorzystywanych do manewrowania, tj. podnośniki, manipulatory. Maksymalny udźwig torów podwieszanych wynosi 3,2 tony. Na rys. 3.7 przedstawione są różne konfiguracje torów układów jednotorowych wykorzystujących takie autonomiczne układy, które w określonych sekwencjach mają realizować proces produkcji. Elastyczność konstrukcyjna umożliwia realizację szeregu prac w trybie automatycznym. Rys. 3.7 Przykładowe rozmieszczenie zautomatyzowanych torów jednoszynowych podwieszanych [23] Przykładowe zastosowanie zautomatyzowanych torów podwieszanych w przemyśle motoryzacyjnym zostało pokazane na rysunku poniżej. Rys./fot. 3.8 Zautomatyzowany transporter jednotorowy inspekcja dozorowa [23] 17

18 Podwieszane dźwignice jednodźwigarowe Rozwinięciem możliwości transportu liniowego są struktury przeznaczone do transportu płaszczyznowego, w tym dźwignice o konstrukcji jednodźwigarowej, dwudźwigarowej lub kombinowane wielodźwigarowe. Układy automatycznego sterowania umożliwiają proces automatyzacji w/w typów dźwignic o dowolnej konfiguracji układu przestrzennego, z możliwością integracji jednego układu z drugim. Suwnica pracująca na jednej linii podjeżdża w procesie automatycznym do drugiej, następuje jej pozycjonowanie oraz przejazd wciągnika na drugi tor. Operacja ta zwiększa udźwig dwukrotnie. Podatność i elastyczność systemów pozwala na inteligentne omijanie przeszkód. Podwieszane suwnice jednodźwigarowe KBK (rys. 3.9) umożliwiają bezpieczny oraz szybki transport nadpodłowy, a także dokładne pozycjonowanie produktów różnego rodzaju na całej powierzchni. Dźwigar suwnicy jest połączony przegubowo z wózkami jednymi. Ten rodzaj połączenia zabezpiecza układ przed zakleszczeniem. Ruch jest sprawny, bezawaryjny nawet na zakrzywionych i klinowych częściach toru jezdnego oraz na torach, które względem siebie nie są równoległe (rys. 3.10). Suwnice te posiadają krótkie wymiary rozruchowe, co pozwala na optymalne wykorzystanie powierzchni hali. Jeśli na torowisku znajdują się dwie lub więcej suwnic to stosuje się układ optyczny antykolizyjny wyposażony w czujniki, które zabezpieczają przed ewentualną kolizją z obiektami na hali. Suwnice te są z reguły wyposażone w elektryczny liniowy wciągnik. Opcjonalnie stosuje się wciągnik elektryczny, liniowy dla mniejszych udźwigów. Maksymalny udźwig suwnic jednodźwigarowych wynosi 2 tony. Rys. 3.9 Podwieszana suwnica jednodźwigarowa [22] a) b) Rys a) połączenie suwnic jednodźwigarowych KBK z jednoszynowymi torami podwieszonymi, b) przemieszczanie suwnicy po torze skośnym [23] 18

19 Przykładowe zastosowanie jednodźwigarowych suwnic typu KBK na linii montażowej w przemyśle motoryzacyjnym pokazano na rys./fot Rys./fot Suwnice jednodźwigarowe wykorzystywane przy montażu podwozi [23] Podwieszane dźwignice dwudźwigarowe i manipulatorowe Zautomatyzowane podwieszane suwnice dwudźwigarowe (rys. 3.12) stosuje się w przypadku ciężkich ładunków i dużych rozpiętości hal produkcyjnych. Sprawdzają się one również jako suwnice manipulatorowe (rys. 3.13) umożliwiając ustawianie przedmiotów w pozycji najlepszej do obróbki, wykonywanie procesów roboczych za obszarem podwieszenia zwiększając obszar roboczy oraz pozwalają na zaopatrywanie stanowisk pracy z każdego miejsca. Suwnice manipulatorowe można dokładnie dostosowywać do ładunków, otoczenia oraz procesów roboczych. Cechują się one dużą prędkością pracy połączoną z dużą dokładnością pozycjonowania. W suwnicach podwieszanych dwudźwigarowych umieszczenie wciągnika między dźwigary suwnicy umożliwia jak najwyższe unoszenie haka. W celu pokonywania rozległych powierzchni magazynowych i hal produkcyjnych zastosowano zawieszenie wielokrotne (rys. 3.14b), przez co osiągalna jest każda żądana rozpiętość toru. Aby nie dopuścić do przeciążenia, suwnice zostały wyposażone w układ ważący. W przypadku, gdy na torowisku pracują dwie lub więcej suwnic stosuje się układ antykolizyjny, który nie dopuszcza do ewentualnego zderzenia. Suwnice te posiadają wahliwe zawieszenie, które tłumi w dużym stopniu siły powstające podczas zatrzymywania i rozruchu oraz te, które powstają na skutek uderzeń o odbojniki. Prowadnice przewodów zasilających umieszczone są w dźwigarze suwnicy lub w profilach toru. Suwnica wyposażona jest w dodatkową szynę, na której zawieszona jest kaseta sterownicza (rys. 3.14a), która może być przesuwana niezależnie od wózka jezdnego. Maksymalny udźwig suwnic wynosi 3,2 tony. Rys Suwnice dwudźwigarowe [22] 19

20 Rys Suwnica manipulatorowa [23] a) b) Rys./fot a) Dodatkowa szyna z kasetą sterowniczą, b) zawieszenie wielokrotne suwnic [23] Rys Schemat dźwignicy dwudźwigarowej [23] Na rys./fot przedstawiono przykładowe zastosowanie dwudźwigarowych suwnic typu KBK w przemyśle motoryzacyjnym. Wózek umieszczony jest między dźwigarami, co pozwala na osiągnięcie maksymalnych wysokości podnoszenia, dzięki temu suwnice można montować również w pomieszczeniach z niskim stropem. Rys./fot Suwnica dwudźwigarowa wykorzystywana w procesie montażu samochodów [23] 20