lez 5 060112 - corsi di laurea a distanza - politecnico di...
TRANSCRIPT
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 1
Trasporti automatici
Trasporti interni
2
Trasporti automatici
Sistemi AGVSistemi aerei con carrelli automotoriSistemi a slitta (skid)
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 2
3
Obiettivi
Definire le principali tipologie di sistemi di trasporto automaticiIndividuare le caratteristiche costruttive essenzialiConoscere gli ambiti di applicazione più diffusiDelineare alcune prestazioni operative
SISTEMI AGV
Trasporti automatici
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 3
5
Tra i sistemi di trasporto interno che hanno avuto sviluppo rilevante ci sono quelli noti sotto varie definizioni:
carrelli filoguidativeicoli o carrelli a guida automaticaAutomatic Guided Vehicles (AGV)Automatic Guided Vehicles Systems (AGVS)
Tra di esse quelle attualmente più utilizzata è AGV e ad essa faremo riferimento nel seguito
Introduzione
6
Esempio: AGV in reparto produttivo
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 4
7
Il sistema
Tali sistemi di trasporto sono composti da quattro componenti principali:
i carrelli a guida automatica, che presiedono al trasporto vero e proprio e sono alimentati da batterie di accumulatoriun impianto che provvede a guidare i carrelli lungo i tragitti prestabilitiun impianto atto a trasmettere comandi, informazioni, situazioni di carico tra il sistema di gestione ed i carrelliun sistema di gestione (calcolatore dedicato) dell’intero impianto AGV
8
Principali componenti del sistema
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 5
9
Guida dei veicoli
Il sistema di guida fa eseguire ai veicoli, in modo automatico, i percorsi richiesti dalle esigenze di movimentazione dei materiali dello stabilimento Tali percorsi sono definiti mediante uno dei seguenti sistemi:
cavo inserito nel pavimento, attraversato da correntenastri o riscontri disposti sul pavimentoriscontri mediante codici disposti lungo il percorsolettura mediante sistemi laser dell’ambiente circostante e navigazione secondo la memorizzazione del percorso nel calcolatore di bordo
10
Principali sistemi automatici di guida
Schema dei principali sistemi di guida:
guida fissamagneticaottica
guida libera
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 6
11
Sistema a guida induttiva
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali,
Ed. Cortina
Un filo conduttore, cavetto di rame isolato con un rivestimento di plastica è inserito sotto il piano di calpestio. La scanalatura viene poi chiusa con resina sintetica interponendo uno strato di gomma sintetica spugnosa
12
Sistema a guida induttiva
In corrispondenza dei giunti di dilatazione del pavimento si predispongono accorgimenti per evitare che il filo venga strappato durante gli assestamenti del pavimento
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali,
Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 7
13
Sistema a guida induttiva
Un apposito generatore di frequenza alimenta il filo conduttore con una corrente alternata a bassa tensione: si genera così un campo magnetico concentrico con il cavo a pavimento che definisce il percorso dei carrelli destinati al trasporto dei materiali
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
14
Sistema a guida induttiva
I veicoli sono dotati di sensori magnetici costituiti da bobine od antenne che rilevano il campo magnetico irradiato dal filo guidaSe le tensioni indotte nelle bobine sono uguali vuol dire che il carrello si trova esattamente sopra il filo guidaSe invece le tensioni differiscono significa che il carrello non è centrato rispetto al filo induttivo
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 8
15
Sistema a guida induttiva
Esempi di layout relativi a sistemi AGV: in genere i veicoli non compiono un percorso unico, ma devono seguire tragitti diversi
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
16
Sistema a guida induttiva
Per indirizzare i carrelli lungo il tragitto prestabilito si ricorre ad una delle due alternative di guida seguenti:a) guida mono frequenza
Un unico cavo individua tutti i possibili percorsi: in corrispondenza degli incroci si immette corrente solo lungo il tragitto che il veicolo deve seguire mentre la frequenza rimane costante
b) guida multifrequenzaI vari percorsi sono rappresentati da altrettanti fili induttivi ognuno dei quali è attivato da corrente ad una determinata frequenza: ogni carrello segue la frequenza assegnata
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 9
17
Sistema a guida ottica a luce riflessa
Il percorso del sistema di trasporto è individuato da nastri catarifrangenti disposti a terra che riflettono un raggio di luce polarizzata proveniente dai carrelli. I raggi riflessi vengono captati da dispositivi posti sui carrelli e sono utilizzati per guidare i veicoli
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali,
Ed. Cortina
18
Sistema a guida ottica a telecamera
Questo sistema prevede ancora l’installazione di un nastro a pavimento per individuare i percorsiUna telecamera installata a bordo dei carrelli provvede a guidare i carrelli stessi lungo il tragitto
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 10
19
Sistemi a guida ottica mediante laser
Questi veicoli sono dotati di testa laser rotante che perlustra la zona operativa ove sono installati - su pareti, macchinari ad altri punti fissi - nastri catarifrangentiQuesti riflettono il raggio laser proveniente dai singoli carrelli e la testa laser rileva la direzione del punto di riflessioneIl computer di bordo confronta la posizione del veicolo con il percorso programmato e memorizzato e fornisce le correzioni
20
Sistemi a guida libera con raggi laser
Questi carrelli non devono seguire alcun segnale di guida fisso, ma percorsi programmati attraverso software Il carrello è dotato di lettori laser in grado di rilevare le caratteristiche dell’ambiente circostanteIl confronto tra le caratteristiche rilevate e la mappa memorizzata nel computer di bordo, permette al sistema di gestione del carrello gli opportuni adattamenti di rotta
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 11
21
Sistemi a guida libera con navigazione stimata
Questi carrelli non devono seguire alcun segnale di guida fisso, ma percorsi programmati attraverso software che confronta i segnali provenienti dai sensori di spostamento degli assi con le quote memorizzate nel computer di bordo Tale sistema è adatto alla guida su tragitti brevi e perde di precisione quanto più i percorsi sono lunghi
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
22
Trasmissione comandi e informazioni
Le principali tecniche di trasmissione dei comandi e delle informazioni sono le seguenti:
a) mediante tastiera alfanumericab) per via induttivac) a raggi infrarossid) per via otticae) mediante onde radio
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 12
23
Trasmissione comandi e informazioni
a) Tastiera alfanumericai carrelli sono dotati di tastiera alfanumerica tramite la quale vengono trasmessi messaggi codificati al microprocessore di bordo
b) Trasmissione induttivale informazioni scambiate con i carrelli sono trasmesse tramite apposito cavo disposto sotto il piano di calpestio. Mediante modulazioni di frequenza o di intensità della corrente, si possono trasmettere comandi ed informazioni alle antenne o bobine del carrello e viceversa
24
Trasmissione per via induttiva
Trasmissione dei comandi e delle informazioni per via induttiva
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 13
25
Trasmissione comandi e informazioni
c) Trasmissione a raggi infrarossiil sistema consente il colloquio tra i sensori del calcolatore dedicato ed i carrelli tramite impulsi ottici nella gamma dell’infrarossolungo il percorso sono installate unità di trasmissione costituite da LED, che trasformano gli impulsi elettrici del calcolatore dedicato in raggi infrarossi;questi pervengono alle unità di ricezione installate sui carrelli, che le trasformano nuovamente in impulsi elettrici
26
Trasmissione con raggi infrarossi
Trasmissione comandi ed informazioni mediante raggi infrarossi
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 14
27
Trasmissione comandi e informazioni
d) Trasmissione otticaappositi trasmettitori-ricevitori ottici sono posizionati lungo il percorso dei carrelli ed a bordo degli stessi: attraverso tali sensori ottici ogni carrello riceve istruzioni sulla destinazione e sulle operazioni da eseguire
e) Trasmissione via radioil carrello e la centrale di controllo colloquiano continuamente attraverso onde radio nella gamma UHF
28
Tipi di carrelli
Un carrello trainante (trattore) provvede alla movimentazione lungo il percorso prestabilito di uno o più carrelli agganciati tra loroSistema utilizzato quando l’intensità del traffico è molto elevata
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 15
29
Tipi di carrelli
Carrelli trasportatoriSono dotati di attrezzature di supporto dei carichi trasportati, atte a facilitare il prelievo e lo scarico automatici dei carichi: a) piattaforme sollevabilib) rulli motorizzatic) piattaforme girevoli e
sollevabilid) forche sollevabili
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
30
Tipi di carrelli
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
e) catene motorizzatef) forche telescopiche
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 16
31
Tipi di carrelli
Trasporto e postazione di lavoroL’impiego degli AGV quali piattaforme di lavoro mobili o di assemblaggio,consente di trasformare il carrello in elemento integrato della produzione
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
32
Sicurezza nei sistemi AGV
I carrelli AGV sono dotati di:pulsanti di emergenzasegnalatori ottici o laserparaurti dotati di sensori di contattodistanziatori di sicurezza
Ciò consente a tali sistemi di funzionare in contemporanea e nelle stesse zone utilizzate dal personale
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 17
Sistemi aerei con carrelli automotori
Trasporti automatici
34
Tra i sistemi di trasporto interno più comuni, perlomeno nel settore automotive, sono presenti i sistemi aerei con carrelli automotori, altrimenti denominati AEM (Automatic Electrified Monorail)
Introduzione
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 18
35
I sistemi di trasporto aereo in esame consistono in carrelli motorizzati che scorrono su vie di corsa sopraelevateSono in grado di svolgere operazioni di trasporto completamente automatizzate da uno o più punti di partenza ad uno o più punti di arrivo
Carrelli automotori
36
Elementi costitutivi
Carrelli: costituiti da un elemento motore (conduttore) collegato ad uno o più elementi non motorizzati
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 19
37
Elementi costitutivi
I carrelli conduttori comprendono:un corpo principale metallicoil motoriduttore con freno ed apparecchiatura elettricail gruppo di codificazionela ruota portante e le ruote di contrastol’elemento di sospensione del carico
38
Sistemi anticollisione
Anteriormente i carrelli sono dotati di paraurti in plastica o metallo: se un ostacolo viene a trovarsi sul percorso del carrello il mezzo di trasporto si arresta
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 20
39
Alimentazione
I carrelli sono alimentati con corrente alternata oppure con corrente continuaAlcuni costruttori realizzano carrelli dotati di batterie per i quali non occorre alcuna linea di alimentazione
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
40
Alimentazione - Controllo
I carrelli sono dotati di un proprio sistema di controllo costituito da un PLC: la trasmissione dei segnali di comando e di controllo avviene con sistemi analoghi a quelli dei carrelli AGV, vale a dire:
raggi infrarossilasersegnali otticionde radio
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 21
41
Vie di corsa
Le vie di corsa aeree sono costituite da rotaie in leghe leggere, alluminio estruso od acciaio. La parte superiore della via di corsa sopporta il carico mentre le facce laterali fungono da guida Su un fianco della rotaia sono installati i conduttori di alimentazione elettrica, di trasmissione deicomandi ai carrelli e di ricevimentodelle informazioni riguardantila loro posizione, lo stato di carico, ecc.
42
Scambi
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Gli scambi sono costituiti da un telaio fisso eduno mobile (azionato da un dispositivo pneumatico oppure da un motoriduttore) sul quale sono installatitratti di rotaia retti e/o curvilinei così da realizzare scambi a due o tre vie oppure rotanti
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 22
43
Discensori - Elevatori
I carrelli automotoridevono potersi spostare in direzione verticaleA questo scopo si ricorre ad opportune stazioni di sollevamento od elevatori-discensori
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
44
Discensori - Elevatori
Gli elevatori-discensori provvedono ad alzare ed abbassare un tratto di via di corsa fino all’altezza necessaria
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 23
45
Sistema di gestione e controllo
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Negli impianti tradizionali le missioni dei carrelli possono essere comandate
a) dalle stazioni di partenza o da quelle di arrivo
b) da un calcolatore di processo
46
Sistema di gestione e controllo
Negli impianti più complessi o di maggiore potenzialità, si installano PLC a bordo dei carrelli e due o più calcolatori per la gestione delle missioni e dei percorsi dei carrelliTali calcolatori di gestione sono eventualmente sottesi ad un’apparecchiatura centralizzata di supervisione interfacciata con un computer dedicato
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 24
47
Sistema di gestione e controllo
Il circuito degli automotori è suddiviso generalmente in tratti direttamente collegati con il calcolatore dedicato: lo scambio di dati ed informazioni tra i carrelli ed il suddetto computer, avviene settore per settoreÈ così possibile:
gestire le missioni dei carrelli (tipo di materiale da trasportare, destinazione secondo il percorso ottimale, cambi di velocità, arresti, ecc.)aggiornare ed eventualmente visualizzare (su video) la situazione dell’impianto quali: materiali movimentati, avarie ai vari livelli, ecc.
48
Layout di un sistema ad automotori
É ormai consolidata la tendenza verso costruzioni modulari delle vie di corsa, facilitando così le modifiche od estensioni del layout iniziale
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali,
Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 25
49
Dispositivi di carico e scarico
Sono atti a consentire prelievi e depositi rapidi e sicuri di materiali da movimentare oppure il loro trasferimento da o su altri trasportatori (rulliere -AGV,ecc.), macchine operatrici
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
50
Punti di forza dei sistemi automotori
I principali vantaggi di un sistema di trasporto aereo a carrelli automotori sono:
installazione aerea, senza intralci a pavimentolimitati ingombri dei carrellielevate potenzialità di trasportopercorsi complessi e su diversi piani o livelli con possibilità di ampliarli o modificarlieventuale traslazione bidirezionalecostituzione, lungo il percorso, di zone di accumulo dei carrelli sia con carico a bordo che scarichirapidità di montaggio (grazie alla modularità dei componenti)
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 26
Sistemi a slitta (skid)
Trasporti automatici
52
Descrizione
Si tratta di trasportatori automatici “a slitta”, idonei alla movimentazione lungo le linee di lavorazione e/o di montaggio, di componenti ingombranti
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 27
53
Descrizione
Sono caratterizzati da speciali telai metallici inferiormente realizzati a somiglianza di una slitta; l’insieme componente-telaio a slitta assume la conformazione di una unità di trasporto movimentata da trasportatori a rulli, tapparelle o catene installati a piano pavimento
54
Applicazioni
Esempio di applicazione del sistema a skid alla movimentazione di scocche automobilisticheÈ particolarmente diffuso per la movimentazione di scocche di automezzi nei reparti di verniciatura o lungo le linee di assemblaggio vetture
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 28
55
Applicazioni
Il trasporto con skid è adatto alla movimentazione di materiali che richiedono numerose operazioni in serie ed eventualmente automatizzate
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
56
Applicazioni
Tanto gli skid con il carico, quanto quelli scarichi, possono essere immagazzinati dentro apposite scaffalature servite da trasloelevatore
Tratto da A.Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 29
57
Composizione del sistema
Il sistema è costituito da:skidtrasportatoreimpianto elettricoimpianto di gestione e controllo
58
Composizione del sistema
Skid: si tratta di un telaio in profilati di acciaio elettrosaldati atto a sopportare il carico da trasportare
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
Impianti Industriali Trasporti automatici
© 2005 Politecnico di Torino 30
59
Composizione del sistema
Trasportatore: l’avanzamento degli skid è affidato a trasportatori motorizzati tra cui:
trasportatori a rullitrasportatori a catenetrasportatori a tapparelle
Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina
60
Composizione del sistema
Impianto elettrico: i motori elettrici che compongono il sistema di trasporto in esame sono alimentati dalla rete di potenza e possono essere dotati di variatore di velocitàDetti motori sono sistemati preferibilmente in corrispondenza della testata motrice del trasportatore e sono di solito collegati alle apparecchiature elettriche