РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА СТРУКТУРНО-МОРФОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ТОКАРНИХ РТК
2.1. Методики досліджень
2.1.1. Методика проведення структурно-морфологічного аналізу токарних РТК
Роботизований технологічний комплекс - це сукупність технологічного обладнання, промислового робота та допоміжних пристроїв, автономно функціонуючих та виконуючих багаторазові цикли.
Метою дослідження є визначення критеріїв якісної оцінки будови та функціонування токарних РТК.
Для виявлення переліку морфологічних ознак було прийняте допущення, що робота РТК залежить від таких факторів:
1. Особливості будови та функціонування елементної бази РТК (ТО, ПР, ДП).
2. Деталі, що оброблюється (характеристики деталей та умови їх затиску, умови переміщення в робочій зоні).
3. Особливості компонувального розміщення складових РТК.
Після заповнення морфологічного ящика здійснюється перехід до синтезу варіантів компоновок РТК шляхом складання матриць. Їх кількість може обчислюватися великими цифрами, оскільки кожна з n характеристик має певну кількість (Кі) різних варіантів. Сукупність всіх можливих варіантів кожної з ознак, яка визначена у вигляді матриці, дає значну кількість рішень:
; (2.1)
Наступним етапом є скорочення варіантів рішень і визначення критеріїв якісної оцінки будови та функціонування токарних РТК. Для вирішення задач багатокритеріального вибору в умовах невизначеності існує декілька математичних методів. Найбільш зручним для подання експертних оцінок є теорія нечітких множин [12]. У результаті структурного синтезу множина альтернатив компонувальних схем РТК матиме вигляд:
(2.2)
Сукупність часткових критеріїв якості описуються множиною:
(2.3)
де N - продуктивність роботи комплексу; Sвир - виробнича площа, що займає РТК; Р - загальна вартість комплексу; Я - загальна якісна оцінка обладнання (жорсткість, точність, надійність і т. ін.).
Експертні оцінки альтернативних варіантів по критеріях можуть бути подані як нечіткі множини. Нечітка множина [12] , або визначається як сукупність впорядкованих пар, складених із елементів множини і впорядкованих значень функцій належності .
Відповідно до оцінки альтернатив по кожному критерію:
(2.4)
(2.5)
(2.6)
(2.7)
Правило вибору кращої компоновки РТК можна подати як перетин нечітких множин, що відповідають певним критеріям:
(2.8)
де - операція перетину множин.
(2.9)
де , , , , .
Кращою вважається альтернатива а*, яка має найбільше значення функції належності:
(2.10)
Для побудови функції належності нечітких множин та оцінки альтернатів використовуються результати опитування експертів, які не підлягають безпосередньому вимірюванню.
2.1.2. Методика структурного аналізу та синтезу двозахватних промислових роботів
ДПР є перспективними виконаннями, так як при відносній простоті вони дозволяють значно підвищити продуктивність, а відповідно, й ефективність виконуваних операцій, у порівнянні з однорукими однозахватними ПР.
Головною складністю при пошуку доцільних виконань двозахватних конструкцій є велика кількість (тисячі, а то й мільйони) можливих варіантів. Для цілеспрямованого вирішення задачі пошуку необхідна розробка загальної методики структурного аналізу та синтезу їх будови та функціонування. При цьому в роботі ставиться задача розробки структури як для всього ДПР, так і окремо для його виконавчого органу (двозахватного пристрою).
Першим кроком у вирішенні поставленої задачі є розробка кінематичної структури, в якій враховуються ступені рухомості робота та їх розподіл між функціональними механізмами. В подальшому основну увагу приділимо виконавчим механізмам, а саме визначенню доцільних конструкцій для певних умов роботи.
Для обґрунтованого вирішення поставлених завдань необхідно розробити структурні формули, які будуть описувати будову таких пристроїв з урахуванням всіх їх відмінних ознак. До останніх слід включити: 1) кількість ланок, що формують конструкцію; 2) особливості їх з'єднання між собою, та по відношенню до ВЛ, яку представляємо як кінцеву частину руки робота; 3) особливості приєднання захватів; 4) сумісні та незалежні рухи, які здійснює двозахватний пристрій із захватами, що визначається кількістю та місцем розташування кінематичних пар в структурі пристрою, їх видом, особливостями конструктивного виконання, напрямків рухів в кінематичних парах між собою і по відношенню до ланок пристрою.
Таким чином, в структурі пристроїв можна виділити дві складові частини - конструктивна, що визначає особливості будови двозахватного пристрою і кінематична, яка оцінюється здійснюваними рухами. У подальшому дослідженні ці складові необхідно об'єднати в єдину структуру двозахватного пристрою.
2.1.3. Методика аналізу продуктивності токарних РТК з двозахватними промисловими роботами
Впровадженню промислових роботів повинен передувати комплексний техніко-технологічний, організаційно-економічний і соціальний аналіз виробництва. Результати цього аналізу дозволяють визначити найбільш доцільні місця роботизації, послідовність проведення цих робіт, форми та засоби їх виконання тощо. При цьому необхідно враховувати характер виробництва, його технічний рівень і т.п. Це вказує на необхідність детального обґрунтування рішень, що приймаються на етапах створення, впровадження і експлуатації роботів. Одними з таких питань є час (продуктивність) виконання ПР розвантаження і завантаження ТО, від якого в значній мірі залежить ефективність роботизації.
Так як продуктивність РТК залежить від часу роботи ТО, ДП та ПР, то треба проаналізувати час роботи кожної з цих складових. Особливу увагу слід приділити роботі ПР на робочій позиції верстату, так як цей час не перекривається роботою ТО.
Важливою складовою оцінки продуктивності РТК є аналіз впливу на продуктивність часу роботи верстату і часу роботи ПР по його обслуговуванню.