- Операционные ощущения комбинируют- рабочая сила, дрейф после остановки, откат, задержка реакции, инерция конечного эффектора и эргономика. Регистрация этих измерений вместе с отзывами операторов помогает сравнивать состояние оборудования и оценивать улучшения.
- Относите обратную связь оператора к измеримым причинам: тяжесть к рабочей силе, резкие запуски к разрывной силе и изменению сопротивления, дрейф вверх/вниз к ошибке балансировочного давления, откат к сжатию воздуха и инерции конечного эффектора, а также неравномерное переключение нагрузки к переходам давления и задержке реакции.
- Регулировка балансировочного давления является ключевой проверкой: в эксплуатационном примере погрешность давления 0.02 MPa приводит к увеличению рабочего усилия приблизительно на 37 Н. Запись давления наряду с обратной связью оператора.
- Перекрестная проверка результатов с использованиемманометр силы толкания-тяги + датчики давления/перемещения/угла + датчики чувствительности + субъективные оценки. Объедините классификацию A-D, FMEA и запись теста на ощущение работы, чтобы сделать оценки прослеживаемыми.
Производитель: Jiangsu AUREK Intelligent Technology Co., Ltd. (AUREK Engineering Research Group) · Тип документа: инженерные исследования и методы · Версия: V1.0 / 2026.Формулы, рабочие примеры и примерные данные иллюстрируют методы анализа и оценки; параметры проекта определяются на основе измерений прототипа, условий эксплуатации клиента и требований безопасности. Полный PDF доступен для загрузки.
00Абстрактный
Во время обработки, сборки, загрузки и разгрузки операторы непосредственно толкают, тянут, позиционируют и выпускают заготовки. Для оценки усилия, плавности и стабильности, записатьрабочая сила, сила запуска, сила постоянной скорости, дрейф после остановки, откат, задержка реакции, демпфирование шарнира, инерция конечного эффектора, вес инструмента, стабильность давления подаваемого воздуха, логика переключения давления в разгруженном/нагруженном состоянии и эргономические факторы. В совокупности они описывают ощущение работы и служат основой для сравнения условий работы.
Этот метод основан на опыте эксплуатации прототипа промышленного пневматического манипулятора AUREK ARK-S01 и опыте ввода в эксплуатацию на объекте для поддержки проектирования, ввода в эксплуатации и оценки приемки. Цифровые силовые датчики, датчики давления, смещения и угла, датчики времени реагирования и субъективные оценки сравнивают нагрузки, рабочие радиусы и состояния инструментов. Механические модели объясняют причины, в то время как протоколы испытаний и FMEA организуют диагностику и повторные испытания. Параметры, расчеты и примерные данные иллюстрируют метод и должны быть скорректированы для измерений прототипа, условий эксплуатации клиента и требований безопасности. Одно испытание не позволяет установить эффективность на протяжении всего срока службы оборудования.
01Введение
Пневматические промышленные манипуляторы используются для автомобильных деталей, механической обработки, обработки коробки и пластины, передачи горячей детали, сборки, загрузки и разгрузки. Их помощь можно резюмировать следующим образом:компенсация силы тяжести при сохранении контроля оператора: Оборудование компенсирует вес, когда оператор толкает, тянет, устанавливает и снимает заготовки. Поэтому в ходе оценки необходимо рассмотреть вопрос о том, как эксплуатация влияет на эффективность, точность позиционирования, усталость и безопасность объекта, а также на номинальную мощность.
Организуйте обратную связь с сайтом по стадии движения: высокая сила толкания, резкие старты, движение вверх или вниз после отпуска, отскок после остановки и неравномерное переключение разгруженности / нагрузки. Соотнести эти наблюдения с измеряемыми величинами для выбора надлежащих тестов и диагностических методов:
| Обратная связь оператора | Физические величины/инженерные причины |
|---|---|
| Тяжелые или трудно толкаемые | Чрезмерное рабочее усилие или недостаточное балансировочное давление |
| Старт с перебоями | Слишком высокая сила запуска или колебания сопротивления ходу |
| Дрейф вверх или вниз | Отклонение давления пневматических балансов |
| Отскок после остановки | Сжимаемость воздуха и инерция конечного эффектора |
| Неравномерное переключение нагрузки | Неравномерный переход давления или задержка реакции |
Таблица 1 · Отклик оператора и связанные с ним физические величины
Сначала преобразуйте субъективную обратную связь в количественные, повторяемые измерения, а затем проанализируйте воздействие механических, пневматических, управляющих и эргономических факторов. Сравните прототипы, инструменты и нагрузки в последовательных условиях испытаний. Результаты могут быть использованы при выборе цилиндров, регулировке цепей, снижении веса инструментов, амортизации соединений и конструкции ручек.
02Объем оборудования и определение ощущения при работе
Данное исследование охватывает промышленный пневматический манипулятор с жесткой рукояткой и его конечные инструменты. Крутящий момент цилиндра приблизительно балансирует крутящий момент нагрузки, позволяя оператору поднимать, передвигать, позиционировать и освобождать заготовки с относительно небольшими усилиями. Система включает в себя конструкцию рукава, главные/промежуточные/передние шарнирные соединения, пневматический балансировочный контур, регулирующие клапаны, управляющую ручку и конечные инструменты. Полностью автоматическое управление выходит за рамки настоящего исследования.
2.1 Инженерное определение ощущения при работе
При заданной нагрузке, радиусе, ходе, давлении подачи и условиях использования инструмента рабочее ощущение описывает совокупноерабочая сила, стабильность реакции, непрерывность движения, удержание положения и комфорт оператораво время запуска, подъема, перемещения, остановки, позиционирования, захвата и освобождения. Оценка полной последовательности движений в указанных условиях с использованием измеримых механических и эргономических показателей.
2.2 Компоненты функционального ощущения
Отдельно регистрируйте механические, стабильные, чувствительные, динамические и эргономические измерения, а затем сверяйте их с оценками оператора. Это определяет состояние оборудования и отличает снижение нагрузки, непрерывность движения и комфорт позиционирования. В таблице ниже объясняется инженерное значение каждой меры.
| Категория | Меры | Инженерная значимость |
|---|---|---|
| Механические | Усилие при запуске, усилие при постоянной скорости и максимальное рабочее усилие | Оценка рабочего усилия и обнаружение засорения |
| Стабильность | Дрейф после остановки, отскок и колебания давления | Оценка стабильности позиционирования и удержания |
| Меры реагирования | Задержка реакции кнопки, время наращивания давления, задержка действия | Оценка реакции пневматических систем и систем управления |
| Динамика | Инерция конечного эффектора, амортизация соединения и перегрузка | Оценка чрезмерной свободы передвижения или тяжелой обработки |
| Эргономика | Высота ручки, угол захвата, положение кнопки и положение двух рук | Оценка усталости при продолжительной эксплуатации |
| Субъективные оценки | Оценки нагрузки, плавности, устойчивости и усталости | Перекрестная проверка с использованием объективных измерений |
Таблица 2: Меры, касающиеся ощущения при работе, и их инженерная значимость
03Факторы, влияющие на ощущение при работе
Основные влияния:пневматическое балансирование, механическая конструкция, вес инструмента и инерция конечных эффекторов, пневматическое управление и переключение между разгруженными и нагруженным состояниями, эргономика. Диагностика этих факторов в отношении конкретных движений, с тем чтобы корректировка одного параметра не оставляла без внимания другие причины.
3.1 Пневматическая балансировка
Пневматическая помощь приблизительно балансирует цилиндр и крутящий момент нагрузки. Низкое балансирующее давление требует дополнительного усилия вверх; чрезмерное давление вызывает дрейф вверх. Проверить настройки давления в разгруженном и загруженном состоянии, стабильность подачи, чувствительность регулятора, трение и сопротивление уплотнения цилиндра, а также буферное действие воздухозаборника и обратного клапана.Неравномерные переходы давления во время переключения нагрузки могут вызвать внезапное движение вверх или вниз, что делает поведение переключения приоритетом для тестирования.
3.2 Механическая конструкция
Проверьте механическую конструкцию во время запуска, движения и остановки. Сопротивление соединения, трение подшипника и штифтовой втулки, состояние роликов и сопротивление тормозов влияют на рабочие силы запуска и постоянной скорости. Жесткость рукоятки, зазоры соединений, длина рукоятки и моменты при различных радиусах влияют на уровни силы и последовательность в различных положениях. Трудности с запуском или резкие движения требуют особого внимания к смазке соединений, загрязнению подшипников и тормозному зазору.
3.3 Масса инструмента и инерция конечного эффектора
Масса инструмента, смещение центра тяжести и инерция влияют на маневренность даже в том случае, если рука хорошо сбалансирована. Оценка совокупной массы инструмента/заготовки и инерции вращения наряду с оценкой удержания зажима. Вакуумные чашки, механические челюсти и расширяющиеся валы обеспечивают различное распределение нагрузки. Токарные инструменты требуют проверки центра тяжести при 0°, 45°, 90° и других соответствующих углах. Пневматические шланги, вакуумные шланги и кабели также увеличивают сопротивление во время перемещения и возврата.
3.4 Пневматическое управление и переключение между нагрузкой и давлением
Оценка пневматического управления от приведения в действие кнопки до движения цилиндра. Проверка пропускной способности клапана в зависимости от нагрузки, настройки дроссельной заслонки, длины шлангов и изгибов, а также влияния влаги, масла и загрязнений на реакцию клапана.Переключение давления в разгруженном/нагруженном состоянии является ключевой проверкой: чрезмерная разница давлений или неправильная логика в ходе погрузки и разгрузки может привести к внезапному перемещению вверх, погружению или удару. В ходе испытаний на чувствительность и устойчивость следует учитывать и включать логику перехода от давления к давлению и логику проверки.
3.5 Эргономические факторы
Проведение эргономических проверок наряду с измерениями силы. Оценка высоты ручки относительно удобного положения локтя, доступа к кнопкам при естественном захвате, защиты от случайного приведения в действие, логики безопасности двух рук, затрудненной видимости и повторяющейся нагрузки на запястье и плечо. Запишите высоту, расстояние и опыт оператора, чтобы объяснить различия в оценках.
04Количественные показатели оценки
Отдельно регистрируется рабочая нагрузка, нагрузка при запуске, нагрузка при постоянной скорости, дрейф после остановки, откат, задержка реакции и колебания давления с субъективными оценками, связанными с соответствующими условиями. В нижеследующей таблице перечислены символы, единицы измерения и рекомендуемые инструменты для последовательного получения и сопоставления.
| Мера | Символ | Единица | Рекомендуемые инструменты | Описание |
|---|---|---|---|---|
| Начальная сила | Fstart | N | Датчик силы толкания | Максимальное рабочее усилие в момент запуска |
| Сила постоянной скорости | Fcv | N | Датчик силы толкания | Среднее рабочее усилие при движении с постоянной скоростью |
| Пиковая рабочая сила | Fpeak | N | Датчик силы толкания | Максимальное усилие в ходе цикла действия |
| Дрейф после остановки | Dstop | mm | Датчик смещения / лазерный дальномер | Перемещение в течение указанного времени после освобождения |
| Откатное смещение | R | mm | Датчик перемещения / видеоанализ | Максимальное обратное перемещение после остановки |
| Задержка реагирования | td | мс | Система сбора данных | Время от приведения в действие кнопки до реакции движения |
| Колебания давления | ΔP | MPa | Датчик давления | Изменения давления во время движения или переключения |
| Эквивалентная инерция | Jeq | kg·m² | Расчеты/идентификация на основе испытаний | Описывает динамическую нагрузку на конечный эффектор |
| Амортизация соединения | Bj | Н·м·с/рад | Датчик угла + испытание на силу | Отражает плавность горизонтального вращения |
| Субъективная оценка | Q | пункты | Форма оценки | Рекомендуемая шкала 1–5 или 1–10 |
Таблица 3 Количественные показатели эксплуатационных характеристик
4.1 Усилие привода и усилие запуска
Работающая сила представляет собой силу толкания и тяги, прилагаемую к ручке. Запись его истории времени с цифровым силовым датчиком и экстракция начальной силы, силы постоянной скорости и пиковой силы. Более низкие силы и вариации, как правило, уменьшают усилия, но система должна сохранять достаточное сопротивление для контролируемого позиционирования. Усилие пуска включает статическое трение, сопротивление тормозов, трение при разрыве цилиндра и несбалансированность нагрузки:
Здесь, FstartF(t) - временной интервал, в течение которого действует сила; t0- момент, когда оператор начинает прилагать усилие; tv- время, когда частота вращения конечного эффектора достигает указанного порогового значения. Высокая стартовая сила приводит к трудному или резкому старту. Усилие при постоянной скорости - это среднее абсолютное рабочее усилие в условиях устойчивого движения; его коэффициент изменения характеризует плавность:
Здесь, Fcv- рабочая сила при постоянной частоте вращения (Н);F- стандартное отклонение рабочей силы в условиях устойчивого движения; CVF- коэффициент изменения силы (безразмерный). Fcvснижает устойчивое рабочее усилие по мере его уменьшения; CVFувеличивается при резком движении, скольжении или изменении сопротивления.
4.2 Дрейф после остановки и отскок
Стоп дрейф измеряет изменение положения заготовки в течение определенного времени после того, как оператор отпускает, отражая баланс давления, герметичности воздуха, тормозного состояния и центра нагрузки стабильности тяжести; количество отскока измеряет максимальное обратное смещение, которое происходит в короткий промежуток времени после остановки:
Здесь, Dstop- дрейф после остановки (мм), T - время наблюдения (может составлять 3 с, 5 с или 10 с и фиксируется в плане); R - максимальное откатное смещение (мм). Чрезмерный дрейф остановки повлияет на безопасность позиционирования, сборки и размещения; отскок часто связан со сжимаемостью газа, настройками дроссельной заслонки, эластичностью рукава, инерцией приспособления и резким остановкой оператора. Если он слишком большой, заготовка может удариться о поверхность позиционирования или повлиять на точность сборки. При сравнении прототипов используйте один и тот же период наблюдения и регистрируйте дрейф и отскок вместе.
4.3 Соотношение между задержкой реагирования, колебаниями давления и субъективными оценками
Задержка срабатывания - время с момента приведения в действие кнопки до срабатывания движения: td = tresponse − tbutton(мс) Измеряют подъем, опускание, захват, освобождение, переход от разгруженного к загруженному и от загруженного к разгруженному отдельно, регистрируя одновременно колебания давления ΔP. Оценка легкости запуска, плавности движения, стабильности при остановке, реакции, комфорта позиционирования и усталости по шкале от 1–5, причем 5 является наилучшим результатом.Используйте субъективные оценки для перекрестной проверки объективных измерений с опытом оператора. Последовательные взаимосвязи поддерживают метод оценки.
05Механические модели и методы расчета
Следующие упрощенные механические модели объясняют механизмы и порядки величин. Для инженерных решений, корректировка параметров эффективности, трения и инерции с использованием измерений прототипа. Эти модели непосредственно не заменяют подробные расчеты размеров.
5.1 Сбалансированность выходного усилия цилиндра и крутящего момента
Теоретическое эффективное выходное усилие баллона может быть выражено в виде Fc= P·A·η, указывающее, что выходное усилие пропорционально давлению, площади под давлением и общей эффективности. Если в качестве отправной точки взять главный опорный пункт вращения, то можно установить упрощенное соотношение баланса моментов:
Здесь, LcW - общий вес заготовки и крепления W=мг (N); L - вес заготовки и креплений,w- горизонтальное расстояние от центра тяжести груза до поворотного элемента (м); Mf- момент трения соединения (Н·м);i- дополнительный инерционный момент (Н·м). Соотношение показывает, чтоБольшая нагрузка, радиус, смещение центра тяжести инструмента или трение соединения увеличивают требуемое балансировочное давление или рабочую силу. Эти эффекты объясняют более тяжелую обработку с большими радиусами и тяжелым инструментом.
5.2 Погрешность рабочего усилия и давления
Усилие, ощущаемое оператором на рукоятке, можно приблизительно рассчитать путем деления совокупного значения несбалансированного момента, момента трения и момента инерции системы на эквивалентный момент, действующий на рукоятку: Fop = ΔM / Lh. Если отклонение давления воздуха приводит к нарушению баланса момента, то дополнительная рабочая сила, вызванная отклонением давления, составляет:
где ΔP - отклонение от регулировки давления (Па); Lh- эффективный крутящий момент рукоятки (м). Большая погрешность давления или более короткая рукоятка увеличивает силу, которую оператор должен приложить, поэтому даже небольшая погрешность давления может вызвать заметный дрейф вверх или тяжесть.
5.3 Эквивалентная инерция и совокупная оценка
Динамическая нагрузка приближается с использованием эквивалентной инерции вращения: Jeq = Jarm + Σ mi·ri². Большая масса инструмента, смещение центра тяжести и длина рукоятки увеличивают инерцию, усилия запуска и остановки, перегрузку и откат.Уменьшение веса инструмента и перемещение центра тяжести внутрь может улучшить динамическую обработку. Объединить отдельные показатели в общий балл для сравнения конфигураций:
Здесь, SF, SD, SR, ST, SJ, SE- баллы за рабочую силу, дрейф, отскок, задержку реакции, гладкость соединения и эргономику, соответственно. Выберите веса wiбезопасность должна быть приоритетной по отношению к комфорту. Дайте больший вес дрейфу и отскоку для тяжелых нагрузок, стабильности позиционирования для точной сборки и рабочей силы и усталости для частого обращения.
06План и процедура испытаний
Используйтевоспроизводимые, документированные и сопоставимыепроцесс тестирования для ввода в эксплуатацию прототипов, сравнения инструментов, оценки приемки на заводе, повторных тестов на месте и диагностики неисправностей. Рекомендуемые приборы включают цифровой силовой датчик с выходом данных, преобразователь давления 0–1.0 MPa, датчик смещения или лазерный дальномер, кодировщик угла и модуль сбора данных с выборкой не менее 50 Hz или 100 Hz для испытаний на чувствительность. Добавить видео и оператора рейтинга формы. Хронометр поддерживает предварительные проверки; синхронизированное приобретение согласовывает силу, давление, смещение и время для подробной оценки.
Испытания должны охватывать эксплуатацию в разгруженном состоянии, различные коэффициенты нагрузки и рабочие радиусы, а также переходы между нагруженным и разгруженным состояниями. В приведенной ниже таблице указаны рекомендуемые минимальные показатели охвата.
| Идентификатор состояния | Состояние нагрузки | Рабочий радиус | Высота | Состояние инструментов | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | Разгруженный | Минимальный радиус | Средняя высота | Разгруженные инструменты | Измерение базового сопротивления |
| A2 | Разгруженный | Максимальный радиус | Средняя высота | Разгруженные инструменты | Измерение эффекта охвата |
| B1 | 25% номинальной нагрузки | Промежуточный радиус | Средняя высота | Нормальное захватывание | Погрузка-разгрузка легких грузов |
| B2 | 50% номинальной нагрузки | Промежуточный радиус | Средняя высота | Нормальное захватывание | Типичное рабочее состояние |
| B3 | 75% номинальной нагрузки | Максимальный радиус | Средняя высота | Нормальное захватывание | Условия более тяжелой нагрузки |
| B4 | Близко к номинальной нагрузке | Максимальный радиус | Высокое/низкое положение | Нормальное захватывание | Ближнепредельное исходное условие |
| C1 | Переход от загрузки к разгрузке | Промежуточный радиус | Позиция размещения | Релиз | Измерение воздействия переключения |
| C2 | Переход от разгруженного к загруженному | Место посадки | Высота подъема | Захватное действие | Чувствительность к испытательной нагрузке |
Таблица 4 Условия испытания на ощущение функционирования
07Работающий пример
Приведенный ниже рабочий пример иллюстрирует использование этих моделей.В нем разъясняется метод, и он не является основой для выбора конкретного продукта.; технические параметры должны определяться на основе измерений прототипов и конструктивных чертежей.
7.1 Примеры входов и балансирующего давления
Предположим следующее условие обработки: масса заготовки m1=80 kg, масса инструмента м2=18 kg, общая масса m=98 kg; расстояние центра тяжести груза от главного шарнира Lw= 1.8 м; эффективный момент цилиндра Lc=0.28 м; диаметр цилиндра D=125 mm; общий КПД цилиндра η=0.85; эквивалентный момент трения соединения Mf=45 N·m. Расчет производится следующим образом:
В предполагаемых условиях давление балансировки нагрузки составляет приблизительно0.61 MPa, в пределах обычного диапазона эксплуатации сжатого воздуха в промышленности. Если измеренное рабочее усилие значительно выше при той же нагрузке, проверить центр тяжести инструмента, трение соединения, эффективность цилиндра, колебания давления, настройки давления в разгруженном/нагруженном состоянии и момент рукоятки. Сравнение индивидуальных измерений с моделью позволяет обнаружить источники дополнительной рабочей силы.
7.2 Влияние погрешности давления на ощущение при работе
Чтобы проиллюстрировать важность точности регулировки давления, предположим отклонение регулировки давления ΔP = 0.02 MPa, параметры цилиндра такие же, как выше, и возьмем эффективный момент рукоятки Lh= 1.6 м, то отклонение крутящего момента баллона и дополнительная рабочая сила, вызванная отклонением давления, составляют:
В рабочих условиях отклонение давления в 0.02 MPa соответствуетприблизительно 37 Н дополнительного толкающего усилия, которые могут ощущаться как дрейф вверх или тяжесть. Поэтому данные о давлении должны регистрироваться наряду с информацией, поступающей от оператора.
08Примеры записей и оценка
В настоящем разделе используется пример тестирования инженерного прототипа ARK-S01 для разъяснения регистрации и оценки. Таблица содержит репрезентативные значения после 10 повторений в каждом условии и представляет собойпример данных, иллюстрирующих метод. Состояние прототипа, инструменты, подача воздуха и различия операторов влияют на результаты; оценка объекта требует отдельных измерений.
8.1 Испытание с использованием рабочей силы
| Нагрузка/кг | Радиус/мм | Давление воздуха/МПа | Усилие запуска/N | Сила при постоянной скорости / Н | Пиковая сила/Н | Коэффициент изменения силы |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 0.50 | 21.8 | 11.5 | 27.4 | 0.08 |
| 40 | 1800 | 0.56 | 30.6 | 17.9 | 37.2 | 0.10 |
| 80 | 1800 | 0.61 | 38.4 | 22.6 | 46.1 | 0.12 |
| 80 | 2500 | 0.63 | 47.2 | 28.9 | 57.8 | 0.15 |
Таблица 5 Примеры данных о рабочей силе: ARK-S01, инструмент G01, оператор OP-03; средний показатель 10 повторений
В данном примере силы, действующие при запуске и постоянной скорости, увеличиваются с нагрузкой и радиусом, что соответствует модели баланса крутящего момента. При радиусе 2500 mm коэффициент изменения силы увеличивается с 0.12 до 0.15, что свидетельствует о снижении плавности движения при увеличении расстояния.
8.2 Дрейф, отскок и задержка реагирования
| Нагрузка/кг | Радиус/мм | Высота/мм | Дрейф 5 с/мм | Максимальный отскок/мм | Первоначальная оценка |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 1000 | 1.4 | 2.1 | Класс A |
| 80 | 1800 | 1000 | 3.3 | 5.2 | Класс A-B |
| 80 | 2500 | 1500 | 6.9 | 9.4 | Класс B |
Таблица 6 Пример данных о дрейфе и отскоке: наблюдение в течение 5 секунд, прототип ARK-S01
На примере показано увеличение дрейфа и отскока при нагрузке и радиусе, особенно при большом радиусе и возвышенных положениях. Оценка амортизации, ограничений скорости и дроссельной заслонки, а затем повторное испытание. Примерные задержки реакции приблизительно 119–224 мс регистрируются как приемлемые в иллюстративной оценке. Переключение разгруженное/нагруженное имеет наиболее длинную задержку и незначительное влияние, поддерживая оценку логики перехода давления.
8.3 Корреляция между субъективными оценками и объективными данными
| Рейтинговая позиция | Исходное состояние (80 kg, 1800 mm) | Большой радиус (80 kg, 2500 mm) |
|---|---|---|
| Легкость запуска | 4.3 | 3.4 |
| Гладкость движения | 4.2 | 3.5 |
| Устойчивость при остановке | 4.4 | 3.3 |
| Качество ответов | 4.1 | 3.6 |
| Комфорт расположения | 4.2 | 3.2 |
| Операционная усталость | 4.0 | 3.1 |
Таблица 7 Примеры субъективных оценок: 5-балльная шкала, оператор OP-03
Пример с большим радиусом имеет более низкие субъективные оценки наряду с более высокой рабочей силой, дрейфом и отскоком. В качестве примера можно привести следующие соотношения: масса нагрузки/сила запуска r≈0.97, радиус/сила при постоянной скорости r≈0.95, колебание давления/дрейф r≈0.88, сила запуска/легкость запуска r≈−0.93 и инерция/перегрузка конечного эффектора r≈0.90.Стабильные взаимоотношения, согласующиеся с физическими механизмами, поддерживают соответствие между объективными измерениями и оценками операторов. Эти коэффициенты иллюстрируют метод анализа; определяют корреляции, характерные для конкретных видов применения, на основе более крупных проб и измерений на объектах.
8.4 Метод сортировки
| Квалификация | Описание | Руководящие указания по оценке |
|---|---|---|
| A | Легкая работа, естественный ответ, стабильная остановка | Целевой показатель улучшения |
| B | Приемлемое функционирование; несколько мер нуждаются в корректировке | Подходит для общей обработки в оцениваемых условиях |
| C | Движение возможно, но требует заметных усилий или имеет признаки дрейфа | Отрегулируйте и перепроверьте перед использованием |
| D | Выраженные усилия при запуске, дрейф или удар | Правильный перед доставкой |
Таблица 8: Предлагаемые классы чувствительности к действию: исследовательские критерии AUREK, отличающиеся от промышленного стандарта
09Анализ рисков FMEA
Дрейф, откат, удар при переключении нагрузки и случайное приведение в действие кнопки влияют как на эксплуатационные характеристики, так и на безопасность людей, оборудования и деталей. В приведенной ниже таблице эти риски распределены по категориям с использованием метода анализа типов и последствий неисправностей (ФМЕА). Серьезность (S), возникновение (O), обнаружение (D) и номер приоритета риска (RPN=S×O×D)исследования примерные значения. Оценки проектов должны корректировать их с использованием фактических данных о неисправностях, частоты использования и испытаний прототипов.
| Режим отказа | Возможные причины | Влияние на ощущение управления и безопасность | S | O | D | РПН | Рекомендуемые меры |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Чрезмерное усилие при запуске | Недостаточная смазка соединений, загрязнение подшипников и тормозное сопротивление | Трудные или резкие старты и повышенная усталость | 6 | 5 | 4 | 120 | Проверка сопротивления соединения и оптимизация смазки и тормозных зазоров |
| Большое изменение силы при постоянной скорости | колебания давления в системе подачи топлива, скольжение клапана или трение цилиндра | Неровное движение и неустойчивое положение | 6 | 4 | 5 | 120 | Добавить записи о давлении и проверить качество клапана и подачи сжатого воздуха |
| Дрейф вверх/вниз после остановки | Непригодная регулировка давления в порожнем/нагруженном состоянии | Смещение заготовки и риски для безопасности | 8 | 4 | 4 | 128 | Установить стандарты регулирования давления и включить испытание на дрейф при остановке |
| Чрезмерный откат при остановке | Высокая инерция конечного эффектора, недостаточная дроссельная заслонка или эластичность рукава | Удар при размещении или неправильное расположение сборки | 7 | 4 | 5 | 140 | Оптимизация дроссельной заслонки, снижение инерции приспособления и увеличение буферизации |
| Чрезмерная задержка с ответом | Длинные шланги, недостаточные размеры клапанов или недостаточное подача воздуха | Операция задерживается и время цикла замедляется | 5 | 5 | 4 | 100 | Оптимизация длины шлангов и размеров клапанов |
| Воздействие переключения разгруженного/нагруженного | Чрезмерная разница давлений или неподходящая логика управления | Внезапное движение вверх или вниз | 9 | 3 | 4 | 108 | Проверка логики переключения и улучшение перехода давления |
| Чрезмерный собственный вес инструмента | Избыточная конструкция инструмента или неподходящий выбор материала | Тяжелая обработка и высокая инерция | 6 | 6 | 5 | 180 | Уменьшение веса инструмента и приближение центра тяжести к фланцу |
| Воздушный/вакуумный шланг | Неправильное расположение трубопроводов | Чрезмерное горизонтальное усилие или неравномерное возвратное движение | 5 | 6 | 3 | 90 | Используйте кабельные ролики или поворотные соединения и улучшите прокладку шлангов |
| Неправильное положение ручки | Высота, угол или расстояние не подходят для оператора. | Усталость запястья и плеча | 5 | 5 | 4 | 100 | Изменение положения ручки с учетом эргономических критериев |
| Непреднамеренное приведение в действие кнопки | Неясное расположение кнопок или недостаточные защитные механизмы приведения в действие | Непреднамеренные движения инструмента и риски для безопасности | 9 | 2 | 4 | 72 | Двух-кнопка освобождения, разделенные управления и четкие метки |
| Влажность или загрязнение в подаваемом воздухе | Недостаточная фильтрация и дренаж | Медленная реакция клапана или неустойчивое движение | 6 | 5 | 4 | 120 | Увеличение числа проверок фильтров-регуляторов и установление интервала между сбросом конденсата |
| Недостаточная амортизация соединения | Недостаточная амортизация и большая инерция | плохо контролируемый горизонтальный поворот и перекос | 6 | 4 | 5 | 120 | Добавить регулируемую амортизацию или оптимизировать соответствие амортизации |
Таблица 9 Пример МЭБФ " ощущение эксплуатации " с использованием оценочных баллов AUREK
В этом примере рейтинга RPN,чрезмерный вес инструмента (180), чрезмерный откат после остановки (140) и дрейф после остановки (128)получают приоритет при проектировании и вводе в эксплуатацию. Запишите каждый режим отказа, меры по исправлению и результат повторного тестирования вместе, чтобы отслеживать разрешение. Эта классификация применяется к данному примеру; приоритетность проектов определяется фактической оценкой.
10Усовершенствование проектирования и ввода в эксплуатацию
Меры по проектированию и вводу в эксплуатацию могут касаться пневматической системы, механической структуры, инструментов и эргономики. В следующей таблице перечислены проверки и критерии улучшения; конкретные меры и настройки зависят от данных прототипа и условий эксплуатации клиента.
| Площадь | Критерии оптимизации |
|---|---|
| Пневматическая система | Установить соответствующий диапазон и чувствительность регулятора и калибровать давление. Размер воздухозаборника и обратного клапана для буферизации колебаний давления. Уменьшение потерь давления в шлангах, соответствие производительности клапана требованиям и обеспечение амортизации и контролируемых переходов давления во время переключения нагрузки. |
| Механическая структура | Уменьшение трения в соединении, контроль зазоров и проверка полного разблокирования тормоза. Улучшить жесткость руки и избежать длительной работы в предельных положениях. Соответствие амортизации условиям большого радиуса для контроля дрейфа и перегрузки. |
| Тип захвата | Уменьшение веса инструмента и смещение центра тяжести от фланца. Устранение ненужного перекрытия и улучшение маршрутизации воздуха / вакуумного шланга. Проверка изменений центра тяжести во время токарного процесса и обеспечение амортизации или ограничений скорости для инструментов с высокой инерцией. |
| Эргономика | Высота ручки соответствует удобному положению локтя и минимизирует отклонение запястья. Держите кнопки в естественном доступе и защищайте от случайного приведения в действие. Учитывать различия в высоте оператора на часто используемых станциях и регистрировать высоту, расстояние и опыт во время испытаний. |
Таблица 10 Критерии усовершенствования в разбивке по областям проектирования
Используйтепоследовательный протокол испытания на ощущение работыдля разработки прототипов, ввода в эксплуатацию на месте и приемки клиентом, организации данных по нагрузке, инструментам и условиям. Накопленные данные служат основой для анализа рейтинговых весов, пороговых значений и параметров МВУП, а также для последующего сопоставления проектов и оценки согласованности качества.
11Выводы
Ключевые моменты внедрения для оценки ощущения при работе:
(1) Работающая сила, стартовая сила, сила постоянной скорости, дрейф, откат, задержка реакции, стабильность давления, амортизация соединения, инерция конечного эффектора и эргономика формируют aколичественный набор инженерных мер; оценки должны определять условия эксплуатации. 2) Датчики силы, датчики давления, смещения и угла, датчики чувствительности и субъективные оценки в совокупности составляют отчет об оценке: объективные испытания определяют состояние, а субъективные оценки описывают опыт. (3)Пневматическое балансировочное давление является ключевой проверкой. Несоответствующее давление в разгруженном или загруженном состоянии может привести к движению вверх, опусканию, увеличению силы запуска или дрейфу. Запись давления, нагрузки, радиуса и рабочей силы вместе во время ввода в эксплуатацию и приемки.
(4) Конструкция инструмента должна оценивать вес, центр тяжести, инерцию, сопротивление шлангу и динамическое поведение во время вращения, а также удержание сцепления. (5)Оценка чувствительности и безопасности вместе, в частности дрейф, отскок, удар при переключении нагрузки и непреднамеренное приведение в действие кнопки. 6) вести последовательный учет условий испытаний, измерений и повторных испытаний в целях содействия сравнению оборудования и последующему усовершенствованию.
12Эталонные протоколы испытаний
В добавлении в формате PDF приводятся образцы отчетов об эксплуатационных характеристиках. Копировать и адаптировать их для прототипа, инструментов и условий эксплуатации, подлежащих оценке.
Используйте шкалу оценки от 1–5, где 5 является наилучшим результатом, и определите критерии для каждого измерения: легкость запуска (1=очевидно напряженный / 3=приемлемый / 5=легкий и естественный); плавность движения (1=заметное засорение / 3=иногда изменяющееся / 5=постоянное плавное движение); стабильность остановки (1=очевидный дрейф / 3=небольшой дрейф / 5=стабильная остановка); чувствительность (1=очевидная задержка / 3=приемлемая / 5=настоятельная); комфорт позиционирования (1=трудное выравнивание / 3=достижимое / 5=легкое позиционирование); и усталость (1=очевидная усталость / 3=умеренная / 5=низкая усталость). Полные образцы записей включены в PDF и могут быть скопированы для создания записей для соответствующих рабочих условий.
