Sisteme de robocare suspendate

Sisteme de robocare suspendate

Robocare suspendate

Spre deosebire de robocarele care se deplaseaza pe sol, robocarele suspendate sunt vehicule auto-propulsate care se deplaseaza pe o sina suspendata. Datorita materializarii caii de ghidare printr-o singura sina, frecvent se foloseste denumirea de monorai suspendat sau monorai electric, sistemul purtand denumirea de sistem de transport cu monoraiuri suspendate (overhead monorail transport system) sau sistem de manipulare suspendat (overhead handling system).

Robocarul suspendat se compune din vehiculul propiu-zis, calea de ghidare, dispozitivele de comutare (macazurile) si controlerul de bord.

Robocarul propiu-zis

Vehiculul suspendat se compune din motorul de actionare, transmisia mecanica reductoare si rola de tractiune prin frictiune, rolele de ghidare, cadrul de sustinere al sarcinii, bara de alimentare cu curent si controlerul de bord (Fig. 10.39).

Motorul este alimentat cu curent continuu, avand tensiunea cuprinsa intre 24 si 48 V, prin intermediul barei de alimentare. Intrucat traiectoria robocarului suspendat este materializata printr-o cale de ghidare fizica (sina), controlerul de bord al robocarul este mult simplificat, acestuia revenindu-i doar sarcina de a comanda sensul de deplasare (inainte-inapoi) si viteza robocarului. Robocarele suspendate fara sarcina se pot deplasa cu viteze foarte mari (de pana la 180 m/min), insa sub sarcina viteza lor este mult redusa la valori cuprinse intre 10-20 m/min.

Oprirea robocarelor suspendate se face cu o mare acuratete, pozitionarea lor realizandu-se cu o precizie ridicata de .

Robocarele suspendate sunt capabile sa manipuleze sarcini cuprinse intre 25-2.500 kg, capacitatea lor de incarcare fiind limitata doar de rezistenta cadrului si de puterea motorului de tractiune.

In Fig. 10.39 se prezinta o vedere a unui robocar suspendat tip KB 180 produs de firma ROFA din Germania Acest robocar este destinat pentru manipularea de sarcini nominale de 500 kg la deplasarea pe orizontala si pentru sarcini mult diminuate la deplasare in panta sau pe verticala, conform valorilor din Tab. 10.2.

In Fig. 10.40 este prezentata o sectiune transversala prin robocarul suspendat tip KB 180, calea sa de ghidare si suportul caii de ghidare. Se observa si cateva din elementele compo-nente ale robocarului si anume: bara de alimentare cu energie electrica a moto-rului si a sistemului de control, rola de tractiune antrenata de motorul electric, cadrul, rolele de ghidare, calea de ghida-re si suportul acesteia.

Calea de ghidare

Calea de ghidare materializeaza traiectoria pe care o urmeaza robocarul intre posturile de lucru servite. Forma si materialul din care este confectionata calea de ghidare este dependenta de sarcina maxima manipulata. Astfel pentru sarcini manipulate reduse, calea de ghidare se executa din bare de aluminiu extrudat. Pentru sarcini manipulate ridicate, se utilizeaza grinzi de profil I. Calea de ghidare este ancorata prin elemente suport (Fig. 10.40) de structura de rezistenta a halei industriale.

In general calea de ghidare a robocarelor suspendate este orizontala, trecerea de la un nivel la altul fiind facilitata de utilizarea unor dispozitive de comutare pentru transferul pe verticala de tip elevator. In cazul robocarelor suspendate a caror traiectorie este exclusiv orizontala, tractiune robocarului este asigurata prin intermediul unei transmisii prin frictiune, a carei roata de frictiune ruleaza pe partea superioara a cai de ghidare asa cum rezulta din Fig. 10.40.

Daca insa se construieste o cale de ghidare speciala (Fig. 10.41), prevazuta cu pante (Fig. 10.41 a) sau portiuni verticale (Fig. 10.41 b), atunci pe aceste portiuni tractiunea este dublata de o transmisie prin lant care asigura deplasarea controlata a robocarului (Fig. 10.41 d).

In acest scop pe portiunile inclinate sau verticale, lantul este fixat pe suportul cai de ghidare (Fig. 10.40 si Fig. 10.41 c), iar roata de frictiune este dublata cu o roata dubla de lant (Fig. 10.41 d). Deplasa-rea robocarului suspendat pe o cale de ghidare in panta sau pe verticala limiteaza capacitatea sa de transport, capacitate care este in functie de inclinarea pantei. Asa dupa cum rezulta din Tab. 10.2 valoarea sarcini atinge o treime, din sarcina nominala la deplasarea pe orizontala, daca inclinarea pantei este de 25⁰, respectiv o sesime in cazul deplasarii robocarului suspendat pe verticala.

Dispozitive de comutare - macazuri

Dispozitivele de comutare sau macazurile permit controlul traiectoriei robocarului suspendate intre posturile de lucru servite.

Calea de ghidare

Schemele dispozitivelor de comutare sunt prezentate in Fig. 10.42. Astfel primele trei scheme permit ca un singur traseu sa fie divergent in doua trasee distincte, cum sunt macazul de tip Y (Fig. 10.42 a) si cel de tip V (Fig. 10.42 b), sau in trei trasee distincte (Fig. 10.42 c). Urmatoarele doua scheme evidentiaza utilizarea placii turnate pentru transferul robocarului de pe un traseu pe altul. Astfel pentru doua trasee intersectate la 90⁰ placa turnanta are schema din Fig. 10.42 d, sau pentru patru trasee intersectate la cate 45⁰ ea va avea schema din Fig. 10.42 e.

Ultimele doua scheme evidentiaza utilizarea macazurilor pentru transferul robocarului de pe un traseu pe altul, paralel cu primul, ambele fiind cuprinse in acelasi plan (Fig. 10.42 f), sau in plane diferite (Fig. 10.42 g), caz in care avem de a face cu un elevator. In ambele cazuri se urmareste transferul robocarului de pe o sina pe alta, dar poate fi vorba si de apropierea de postul de lucru servit, prin deplasarea robocarului suspendat pe orizontala sau, in special, pe verticala. Un exemplu de utilizare a cestor tipuri de macazuri este prezentat in Fig. 11.7, unde se prezinta layout-ul unui sistem de robocare suspendate tip KHB al firmei Translift

In Fig. 10.43 se exemplifica macazul de tip Y realizat de firma ROFA macaz al carui simbol este prezentat in Fig. 10.42 a.

In Fig. 10.44 sunt prezentate solutiile constructive adoptate de catre firma ROFA la realizarea unora din aceste macazuri. Astfel fiecare tip de macaz este actionat pneumatic, elementul motor fiind un cilindru pneumatic. In primele trei cazuri (Fig. 10.44 a, b, c) cilindrul pneuma-tic deplaseaza printr-o miscare de translatie acul macazului, iar in cazul placi turnante (Fig. 10.44 d) cilindrul pneumatic articulat actioneaza direct asupra platformei rotind-o cu 90⁰.

Solutiile constructive ale macazurilor prezentate in Fig. 10.44 corespund unora din schemele prezentate in Fig. 10.42. Astfel sunt prezentate macazul de tip Y (Fig. 10.42 a), macazul de tip V (Fig. 10.44 b), macazul care deserveste 3 trasee distincte (Fig. 10.42 c) si platforma turnanta pentru 2 trasee intersectate la 90⁰ (Fig. 10.42 d).

Controler de bord

Un sistem de robocare simplu poate functiona si cu un controler cu o logica simpla, pe cand un sistem de robocare complex necesita un controler complex, sau mai multe controlere legate la calculatorul central al sistemului de conducere al robocarelor suspendate.

Faptul ca robocarele suspendate se deplaseaza pe o cale de ghidare materializata fizic printr-o sina de ghidare, permite controlerului de bord al robocarelor sa aiba o constructie mult simplificata, functiile sale reducandu-se la controlul: vitezei de deplasare, al sensului de deplasare (inainte /inapoi), al incarcaturilor transportate, precum si la emiterea de comenzi de coborare /ridicare a sarcinii, de oprire /pornire intr-o /dintr-o statie de lucru etc. Pe de alta parte diverse micro-intrerupatoare aflate pe traseu pot comunica informatii despre evolutia robocarului suspendat. Astfel se poate comunica depasirea statiei de lucru, ceea ce implica o comanda a controlerului de revenire a robocarului suspendat in statia de lucru.

Pentru un robocar ce se deplaseaza pe sol, una din functiile principale ale controlerului de trafic este urmarirea continua a traiectoriei robocarului. In cazul robocarelor suspendate aceasta functie nu mai este necesara, intrucat traiectoria robocarului este materializata fizic prin sina de ghidare.

Sistemul de conducere al robocarelor suspendate

Sistemul de conducere al robocarelor suspendate are aceeasi structura si aceleasi functii ca si sistemul de conducere al robocarelor ce se deplaseaza la sol. Faptul ca traiectoria dintre zona de parcare a robocarelor suspendate si posturile de lucru servite este materializata prin calea de rulare, face ca sistemului de conducere sa nu-i mai revina sarcina de a stabilii traiectoria optima dintre doua statii. Comunicarea continua dintre controlerul de bord al fiecarui robocar suspendat si sistemul de conducere al unui sistem de robocare suspendate, se realizeaza prin intermediului barelor de alimentare, prevazute cu un numar de conductori care sa asigure schimbul informational. Sistemul de conducere al robocarelor suspendate face legatura dintre fiecare robocar in parte si echipamentele servite, care pot fi: masini-unelte, depozite automate centrale sau intermediare, roboti industriali, instalatii de alimentare /evacuare etc.

Avantajele si dezavantajele utilizarii robocarelor suspendate

Costul unui robocar suspendat este de 10-25 de ori mai mic decat al unui robocar care se deplaseaza pe sol. Diferenta mare dintre preturile celor doua tipuri de robocare este justificata de costul diferit al sistemului de control, care la randul sau este conditionat de costul cai de ghidare, care materializeaza traiectoria robocarului. In acest sens trebuie remarcat faptul ca un robocar suspendat beneficiaza de avantajul existentei unei cai de rulare, ce materializeaza fizic traiectoria de urmat si reduce considerabil gradul de complexitate al sistemului de control. De asemenea trebuie luat in calcul si faptul ca robocarul care se deplaseaza pe sol are o sursa de energie independenta, ceea ce insa ridica costul sau, deloc de neglijat, prin contravaloarea baterie de acumulatoare utilizate.

Atunci insa cand analizam comparativ costurile impuse de materializarea cai de ghidare, in cazul celor doua tipuri de robocare, vom constata ca si in cazul robocarului suspendat sunt componente extrem de scumpe cum ar fi de exemplu un elevator, sau o placa turnanta a caror cost poate depasii de 5-10 ori costul robocarului suspendat propiu-zis. Pe de alta parte un sistem de robocare ce se deplaseaza pe sol necesita o suprafata de rulare plana si curata, care ridica considerabil pretul de cost al sistemului de ghidare, dar confera si o simplitate in cazul in care se necesita modificari ale caii de ghidare, ca urmare a modificarii amplasamentului posturilor de lucru servite.

Existenta unor conductori ficsi, montati pe sinele de ghidare alaturi de cei ce asigura alimentarea cu energie electrica a motorului de antrenare si a sistemului de control, usureaza considerabil transferul informational catre robocarele suspendate si de la acestea catre sistemul de conducere al robocarelor suspendate.   

Vitezele de lucru ale robocarelor suspendate sunt superioare celor ce se deplaseaza pe sol, ceea ce are ca efect reducerea timpului de transfer si in consecinta reducerea numarului de robocare suspendate necesare.

Un avantaj evident in favoarea sistemelor de robocare suspendate il constituie spatiul construit eliberat la sol, care poate fi utilizat ca spatiu de productie. Gradul de flexibilitate in realizarea functiei de transfer al materialelor este comparabil la cele doua sisteme de robocare, cu un avantaj in favoarea sistemului de robocare cu deplasare pe sol, datorita lipsei cailor de rulare in materializarea traiectoriilor.