Безопасное пневматическое манипулирование шинами для сборочных линий
Практическое руководство по захвату, подъему, выравниванию и отпусканию узлов колесо-шина с контролем рисков падения груза, переналадки и доступа персонала.
На линии окончательной сборки автомобиля машина для захвата и позиционирования шины принимает колесо с шиной в сборе, захватывает его, поднимает или переориентирует, выравнивает по шпилькам ступицы и подает для установки. Груз не столько тяжелый, сколько неудобный для манипулирования. Ее центр тяжести находится вдали от многих возможных точек захвата, податливая боковина изменяет контактное поведение, а упавшая или наклонившаяся шина может подвергнуть опасности людей и повредить автомобиль.
Пневматика может управлять захватами, опорами, упорами и движениями подачи, но ни одно семейство клапанов или захватов не является полным решением для предотвращения падения. WarriorZ поддерживает документированные пневматические требования с помощью сравнения компонентов, поиска поставщиков и координации поставок. Интегратор должен определить безопасную реакцию на потерю давления, потерю питания, несогласованность датчиков и вход оператора в рабочую зону.
Опишите нагрузку на всем пути передачи
Задокументируйте самые легкие и самые тяжелые одобренные узлы, диапазон диаметров и ширин, диапазон положения центра тяжести, состояние поверхности и допустимые зоны контакта. Затем нанесите на карту путь от захвата до окончательного отпускания. Наихудшая нагрузка на захват может возникнуть во время ускорения, изменения ориентации или экстренной остановки, а не в стационарной точке захвата.
Рассматривайте варианты автомобилей и шин как управляемые рецепты. Положение захвата, которое захватывает узкую шину, может касаться только гибкой боковины на более широкой. Опорная пластина, которая не задевает один обод, может мешать другому. Конструкция переналадки должна идентифицировать состояние инструмента и отклонять несоответствие до того, как груз покинет исходный конвейер.
Коэффициент нагрузки | Почему он меняет конструкцию | Требуемые доказательства |
|---|---|---|
Смещение центра тяжести | Создает момент на захватах, направляющих и подвесе | Расчетный случай нагрузки и физическое испытание |
Ширина и диаметр шины | Изменяет геометрию захвата и зазоры | Позиция или инструмент, управляемые рецептом |
Состояние поверхности | Влияет на трение и риск появления следов | Репрезентативные производственные образцы |
Ускорение передачи | Добавляет динамическую силу к статическому весу | Профиль движения и испытание на удержание |
Ориентация при установке | Может превратить груз, установленный на опоре в подвешенный | Оценка риска на всем пути |
Используйте формозамыкающую опору там, где трения недостаточно
Фрикционный захват вокруг резины может быть полезен для центрирования, но его не следует автоматически рассматривать как единственную защиту от падения груза. Рассмотрите, может ли оборудование подпирать шину снизу, захватывать обод через одобренный элемент или закрывать механический удерживающий элемент после захвата. Правильная концепция зависит от конструкции колеса, доступа к автомобилю и последовательности процесса.
Если используются пневматические захваты, рассчитайте требуемое контактное усилие на основе фактических допущений о трении, геометрии, динамических нагрузках и доступном давлении на приводе. Включите допуски и износ. Не повышайте давление, пока конструкция пальца с недостаточным запасом не покажется работоспособной. Чрезмерное усилие может оставить следы на шине, деформировать узел или перегрузить инструмент, при этом не обеспечивая надежного удержания.
Обзор автомобильной автоматизации Festo включает манипулирование на этапе окончательной сборки, позиционирование, захваты и взаимодействие человека и машины среди областей применения. Это соответствие применения не определяет требуемую архитектуру удержания для конкретной машины для шин.
Встройте поведение при потере давления в механику
Перечислите каждое состояние потери энергии: постепенное падение подачи, внезапный отказ шланга, потеря управляющего питания при сохранении давления и намеренная изоляция для обслуживания. Для каждого состояния определите, остается ли груз захваченным, перемещается ли в положение с опорой, опускается ли контролируемым образом или требует механического блокирующего устройства. Закрытый распределитель может задержать движение, но внутренние и внешние утечки не позволяют рассчитывать на него как на средство неограниченно долгого удержания груза.
Руководство по безопасной пневматике Festo подчеркивает, что пневматические компоненты должны оцениваться в полной системе и что производитель машины несет ответственность за оценку безопасности. В нем описаны такие функции, как безопасная блокировка и предотвращение непреднамеренного запуска, но оценка риска должна выбрать и подтвердить функцию, необходимую для этой машины.
Состояние неисправности или доступа | Небезопасный результат, который необходимо предотвратить | Проверка конструкции |
|---|---|---|
Падение давления подачи | Шина скользит, наклоняется или падает | Определенное испытание на потерю давления с репрезентативной нагрузкой |
Несогласованность датчика захвата | Подъем начинается без подтвержденного захвата | Заблокировать движение и диагностировать состояние |
Оператор входит в зону | Накопленная пневматическая энергия по-прежнему может вызвать движение | Процедура изоляции и сброса накопленной энергии |
Несоответствие рецепта | Инструмент касается неправильного диаметра или поверхности | Блокировка идентичности инструмента и рецепта |
Автомобиль неправильно позиционирован | Движение подачи ударяет по кузову или оператору | Разрешение на позицию автомобиля и испытание на зазор |
Отделите подтверждение процесса от функций безопасности
Контроллеру нужны сигналы процесса, такие как наличие шины, положение захватов, включение опоры, достижение подачи к ступице и завершение отпускания. Эти сигналы координируют логику цикла. Если их отказ может создать опасное движение, оценка риска должна определить функцию безопасности, архитектуру, диагностическое покрытие и метод валидации. Стандартный бит ПЛК с именем grip_ok не является автоматически подтверждением с требуемым уровнем функциональной безопасности.
Интегрируйте машину для шин с предшествующим конвейером, носителем автомобиля, установочным инструментом и любым роботом или манипулятором. Груз не должен отпускаться только потому, что ось подачи достигла номинального положения. Требуйте определенное условие приема, затем отпускайте в последовательности, которая сохраняет поддержку до завершения передачи груза.
ISO 12100:2010 предоставляет общий метод выявления опасностей, оценки и анализа риска и снижения риска на протяжении жизненного цикла машины. ISO 4414:2010 рассматривает значительные опасности, связанные с пневматическими системами, используемыми на машинах. Применяйте оба с учетом конкретной компоновки окончательной сборки и применимых местных требований.
Защитите людей, поверхности автомобиля и шину
Окончательная сборка часто включает ручную работу рядом с автомобилем. Стратегия ограждения и доступа должна отражать фактическую концепцию взаимодействия, а не предположение, что низкое давление воздуха делает движение безопасным. Учитывайте точки сдавливания между шиной и ступицей, зоны среза в рычажных механизмах захвата, воздействие подвешенного груза и неожиданное движение во время восстановления.
Используйте контактные материалы и формы, которые защищают видимые поверхности колеса и шины. Обеспечьте податливость только там, где она улучшает выравнивание, не делая положение груза неопределенным. Прокладывайте трубки и кабели датчиков так, чтобы они не могли зацепиться за автомобиль или быть раздавлены при изменении ориентации. Поврежденный шланг на конце рабочего органа может создать как прерывание процесса, так и опасное состояние.
Проверьте варианты, неисправности и процедуры восстановления
Проведите пусконаладку с полным одобренным диапазоном шин и с наименее благоприятным центром тяжести. Наблюдайте за запасом захвата, посадкой пальцев, включением опоры, ускорением, поведением при остановке, выравниванием ступицы и отпусканием. Записывайте доступное давление на движущемся оборудовании, а не только на заводском коллекторе. Осматривайте груз и автомобиль после повторных циклов.
Проверьте каждую определенную неисправность не подвергая персонал опасности: отсутствие шины, неполный захват, низкое давление, неисправный сигнал позиции, неправильный рецепт, прерванная передача и потеря питания в разных точках пути. Инструкции по восстановлению должны сообщать техникам, как поддержать шину и сбросить или безопасно заблокировать накопленную энергию перед подходом к инструменту.
Для другого применения с подвешенным грузом на окончательной сборке см. пневматические подвесы для установки сидений. Для подбора компонентов на основе данных о нагрузке и одобренной концепции безопасности используйте каталог пневматических компонентов WarriorZ.
Официальные источники
Источники и основа проверки
Ссылки подтверждают факты, расчёты и инженерные ограничения статьи.