Dr. Cselényi József egyetemi tanár -
Dr. Illés Béla tanszékvezető egyetemi docens -
Dr. Németh János egyetemi docens
Miskolci Egyetem, Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszék

Daruk automatizálása és befolyása a szerkezet kialakítására

Az előadásunkban összefoglaljuk a daruk automatizálási módjának befolyását a szerkezeti megoldásokra. Megadjuk a lehetséges pozicionálási módszereket és elveket, a dinamikus hatások automatizálással történő csökkentésének alapelveit. Ismertetjük a futódaruk osztott intelligenciás irányítását és a diszponálási stratégiákat. Példákon mutatjuk be adott reláció esetén a kiszolgálási ciklusidő meghatározását és bemutatjuk a daruk irányítási stratégiáinál alkalmazható célfüggvényeket.
Az automatizálás hatása a daruk konstrukciójára
· a teher automatikus felvétele, leadása, átadása,
· az egyes mozgáskomponenseknek megfelelő pozícionálási pontosság,
· szenzorok, mérőelemek elhelyezésének optimális kialakítása,
· a kódok megbízható leolvasása és felvitele,
· a fedélzeti számítógép elhelyezés lehetősége,
· az adatátvitel optimális megoldása,
A tehermegfogás vizsgálata
- megfogási pontok helyzete:
· sík felület vagy pontok,
· állandó vagy változó helyzet,
· súlypont helyzete jól definiált vagy nem,
· normál megfogási pont adott vagy kialakítandó,
- feladatok a megfogásnál:
· pozícionálás,
· termék vagy egységrakomány felismerés,
· távolság mérés,
· megfogó mozgásának működtetése,
· mozgások szinkronizálása,
- megfogók automatikus cseréje.

pozicionálási hiba
a megfogó szerkezet által megengedett hiba
Az elfordulást korlátozni kell az alábbi feltétel szerint


A teher helyzetét meghatározó tényezők:
· hajtások szabályozása,
· mozgások pozícionálásának módja,
· macska- és hídhelyzet mérése,
· tehervezetés,
· mozgási pályák egyenetlensége,
· egyes szerkezeti elemek holtjátéka,
· külső környezet befolyása:
o rugalmas alakváltozások,
o külső hőmérséklet,
o épület hibák.
A számítógépes irányítású daruknál:
· csökkenthetők a dinamikus hatások,
· növelhető a pozícionálási pontosság,
· csökkenthető a kiszolgálások reakció ideje,
· csökkenthető a hasznos- és üresjárati úthossz,
· a minimalizálható kiszolgálás késése,
· a daru munkája számítógépen nyilvántartásra kerül.
A darupályán mozgó daruk irányítását egy folyamatirányító számítógép végzi. E számítógép információs kapcsolatba kerül a darukra mikroprocesszorokkal (mP) és munkaterületen lévő terminállal. (M). A terminálokkal a kiszolgálási igényeket lehet bejelenteni. Kétirányú információ áramlás kiépítése esetén a számítógép visszajelzi a termináloknak a feladat diszponálását.
A mikroprocesszorok információt kapnak:
· a tehermegfogó három koordinátájának helyzetéről, sebességről és gyakoriságáról,
· a teherlengések mértékétől,
· a daruba épített mérlegtől,
· a feladó- és leadó helyek, valamint a mozgatott termék kódjától,
· az emelőmű-, macska-, híd-, tehermegfogó hajtás jellemzőinek pillanatnyi állapotáról.
A folyamatirányító számítógép vezérlés diszponálja a tárolóhelyre vonatkozó - nemcsak a vezetőnélküli daruk általi - kiszolgálásokat. A mikroprocesszor vezérli az emelőművet, macskahajtást, hídhajtást és a tehermegfogó szerkezetet mozgatja.
A mikroprocesszor határozza meg:
· a darura ható dinamikai hatások és a teherlengések, valamint a pozícionálás szempontjából optimális hajtásjellemzőket,
· meghatározza - a tiltott zónákat (akadályokat) figyelembe véve - a daru optimális útvonalát.
A folyamatirányító számítógép:
o feldolgozza a kiszolgálási feladatokat,
o meghatározza a soron következő kiszolgálási feladatokat, megjelöli a feladatot végző darut és a daru indítás időpontját,
o nyilvántartja az elvégzett feladatok megfelelő adatait:
§ feladóhely és leadóhely kódja,
§ mozgatott termék kódja, tömege,
§ feladóhelyről való kilépés és leadóhelyre való belépés időpontját,
§ daruk várakozási idejét, üresjárati és rakott járati úthosszát,
§ meghibásodási időszakokat.
Daruk dinamikus igénybevételének csökkentése mikroprocesszoros vezérléssel
Dinamikus hajtások szempontjából a teherlengések a meghatározók:
- indítás,
- fékezés.


Mátrix-differenciálegyenlet: több tömeggel közelített rendszer esetén
M +B C =
ahol:
M tömegmátrix,
B csillapítási mátrix,
C merevségi mátrix,
gerjesztő erő (nyomaték) vektor,
a tömegek elmozdulási- (szögelfordulási-) vektora.

Optimális bekapcsolási időpont:

Optimalizálandó célfüggvények:
1. Ciklusidő minimalizálása:

aszinkronitás mérték, ebből egy zérus, kettő pedig valós lehet.

2. Energia felhasználás minimalizálása:

3. Élettartam csökkenés minimalizálása:

a j-edik szerkezet elemnél az i-edik igénybevételszint relatív nagysága
normalizált változó, amely , ahol j-edik elemnél megengedett maximális igénybevétel.
a j-edik szerkezet elemeknél az igénybevételek száma
j szerkezeti elem száma
p a számításba veendő szerkezeti elemek száma
4. Dinamikus tényező minimalizálása

Daruk diszponálási stratégiája
A daruk diszponálása során a következőkről kell dönteni:
- egy-egy adott kiszolgálási feladathoz a megfelelő daru kiválasztásáról, hozzárendeléséről,
- a kiszolgálás kezdési időpontjáról,
- a következő feladatra való várakozási helyéről.
A fenti kérdésekre való válaszadáshoz a számításba veendő feltételekből és célfüggvényekből kell kiindulni.
- a darura felszerelt tehermegfogóval a teher megfelelő legyen,
- a feladó- és a leadóhelyek a daru mozgásterében legyenek,
- a kiszolgálási feladat az előírt időre elvégzésre kerüljön,
- a daruk egymást ne akadályozzák a mozgásban,
A diszponálásnál a következő célfüggvényeket lehet számításba venni:
o minimális legyen a kiszolgálásra való várakozás
o minimális legyen a kiszolgálás ideje,
o minimális legyen a daru üresjárati ideje,
o minimális legyen a másik daru zavarása miatt a várakozási idő.
A stratégiai kérdések konkretizálását a következő esetre végezzük el:
- két azonos jellemző futódaru üzemel a pályán,
- mindkét darura azonos, nem cserélhető tehermegfogó került beépítésre.
Feladat lehatárolás:
Feladattípus

A daru nem végez szállítást, csak a munkahelyet szolgálja ki.
A kiszolgálást befejező daru hol várakozzon a következő feladatra:
Ott várakozik, ahol az előző kiszolgálást befejezte.
A teher (megfogó szerkezet) mozgási pályája a vízszintes síkban.


A kiszolgálási igények beérkezési időpontjaitól függő típus feladatok:
- a kiszolgálási igények a beérkezést követően azonnal megkezdhetők,
- a kiszolgálási igények várakozási ideje minden igénynél azonos súlyt jelent.
A lehetséges stratégia
Minimális legyen a várakozási idő az igényeknél.
Az igény beérkezésénél:
- nincs több igény,
- mindkét daru szabad
Az a daru végzi a kiszolgálást, amelynél a súlyozott üresjárati út minimum

Irodalomjegyzék
1. Bigos, P.; Ritók, J.: Steuersystem der automatisierten Manipulationseinrichtung von einem Krantyp. Gép (XLV), 8. Budapest, 1993. ISSN 0016-8572
2. Bigos, P.; Ritók, J.: Nutzung experimenteller Methoden zur Beurteilung des technischen Zustandes von Stahlkonstruktionen. Midkolcer Gespräche 2000, Miskolc
3. Cselényi, J.: Daruk automatizálása és befolyása a szerkezet kialakítására. "Emelőgépek az elméletben és a gyakorlatban" c. konferencia Tatra Lomnic, 1998. 04 28-30.
4. Jünemann,R.; Kleinschnittger, A.; Thiemann, P.: Handhabung schwerster Lasten im Stahlwerk mit automatischem Kran, Neue Trends bei automatisierten Kranen, CÍM-Seminars am 14. Mai 1993 in Magdeburg, S.1-14.
5. Ziems, D.; Horn, P.: Untersuchung zur krangestützten Materialflusslösung im CIM-TTZ der TU Magdeburg, Neue Trends bei automatisierten Kranen, CÍM-Seminars am 14. Mai 1993 in Magdeburg, S.1-8