ChSTU repository

4 
 
ЗМІСТ 
ВСТУП 6 
РОЗДІЛ 1   
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ТА ПРИКЛАДИ РОЗРОБЛЕНИХ 9 
АНАЛОГІВ 
1.1 Історія робототехніки та перспективи використання 9 
робототехнічних систем 
1.2 Огляд всесвітнього ринку робототехніки  10 
1.2.1. Промислова робототехніка 11 
1.2.2. Обсяг та динаміка ринку робототехніки 11 
1.2.3. Ключові учасники ринку робототехніки 13 
1.3    Промислова робототехніка 15 
1.4  Стратегія розвитку робототехніки в Європі 16 
1.5 Промислові роботи з системами захватів 17 
1.6 Структура промислового робота та основні визначення 18 
1.6.1  Класифікація промислових роботів 22 
1.6.2 Види системи координат 26 
1.7 Промислові роботи з системами захватів 30 
Висновки за розділом 1 39 
РОЗДІЛ 2   
СТВОРЕННЯ МОДЕЛІ ЗАХВАТА ПАКЕТУВАЛЬНИКА 40 
2.1 Характеристика захвату 40 
2.2 Прилади, пристрої безпеки та сигналізатори. Запобіжні 41 
пристрої 
2.3  Обмежники, датчики та запобіжні пристрої 41 
2.4  Модель системи керування захватом промислового 49 
маніпулятора 
2.5 Опис інтерфейсу 53 
Висновки за розділом 2 70 
 
 
5 
 
РОЗДІЛ 3.   
ОПИС АЛГОРИТМУ РОБОТИ МАНІПУЛЯТОРА 71 
Висновки за розділом 3 74 
РОЗДІЛ 4.  
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ ЗРАЗОК ЗАХВАТУ 
75 
ПРОМИСЛОВОГО РОБОТА МАНІПУЛЯТОРА 
Висновки за розділом 4 87 
ВИСНОВКИ 88 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 89 
ДОДАТОКИ 91 
Додаток А 92 
Додаток Б 97 
 
 
  
 
 
6 
 
ВСТУП 
 
На сучасних промислових підприємствах до 80% вантажно-
розвантажувальних операцій здійснюється із застосуванням ручної праці. 
Застосування засобів автоматизації при пакетуванні стримується їх високою 
вартістю та суттєвим енергоспоживанням. Аналіз застосування промислових 
роботів для здійснення операцій з пакетування вантажів показує, що у 
загальній частині областей використання вона становить трохи більше 5 %. В 
даний час на ринку представлена велика кількість універсальних роботів, які 
можуть бути використані, зокрема, для здійснення операції пакетування. 
Однак універсальність цих роботів пред'являє до них завищені вимоги щодо 
точності та жорсткості конструкції, збільшуючи при цьому масу рухомих 
частин, ускладнюючи систему управління та значно збільшуючи їх вартість. 
Збільшення маси рухомих частин робота призводить до зайвого 
енергоспоживання, яке в масштабах всього комплексу промислових 
підприємств наводить до суттєвих економічних втрат. Все це є причиною того, 
що промислові роботи (ПР) рідко використовуються для здійснення такої 
масової технологічної операції, як пакетування. Перераховані вище 
міркування показують, що з операції пакетування доцільна розробка 
спеціалізованих робототехнічних комплексів (РТК) з одночасним вирішенням 
задачі зниження енергоспоживання. Однак їх розвиток та впровадження 
стримується недоліком досліджень у цій галузі, що дозволяє перейти до їх 
розробці.  
Мета і завдання дослідження.  
Мета роботи – створення захвату пакетувальника промислового типу 
шляхом розроблення та дослідження його параметрів.  
Для вирішення поставленої мети потрібно розв'язати такі задачі: 
- проаналізувати конструктивні особливості сучасних конструкцій 
захватів пакетувальника промислового типу та визначити основні недоліки в 
них; 
 
 
7 
 
- розробити вдосконалену модель захвату пакетувальника 
промислового типу модель та пульта керування до нього; 
- розробити алгоритм керування вдосконаленого захвату 
пакетувальника промислового типу; 
- провести експериментальні дослідження з експериментальним 
зразком розробленого захвату робота маніпулятора. 
Об'єкт дослідження – процеси складання тротуарної плитки на піддони. 
Предмет дослідження – захват пакетувальника промислового типу.  
Методи досліджень.  
Теоретичні дослідження базуються на наукових засадах 
машинобудування. Програмно-апаратні методи створення алгоритмів та 
керуючих програм. Розробка експериментальних зразків проектування за 
допомогою пакетів програм креслення. Статистична обробка отриманих 
експериментальних результатів. 
Наукова новизна одержаних результатів: 
- розроблено вдосконалену модель захвату промислового робота 
маніпулятора; 
- розроблено модель пульта керування розробленого захвату 
промислового робота маніпулятора; 
- розроблено програмне забезпечення для пульта керування 
розробленого захвату промислового робота маніпулятора; 
- розроблено алгоритм керування розробленого захвату робота 
маніпулятора. 
Практичне значення одержаних результатів роботи: 
- визначено раціональний рух платформи з захватом робота 
маніпулятора. 
- проведено експериментальні дослідження з експериментальним 
зразком розробленого захвату робота маніпулятора; 
- отримані результати можуть бути використані при проектуванні 
захватів робота маніпулятора. 
 
 
8 
 
Апробація результатів роботи.  
Основні положення роботи доповідалися і обговорювалися на «Modern 
research in world science. Proceedings of the 8th International scientific and 
practical conference. SPC “Sci-conf.com.ua”. Lviv, Ukraine. 2022». 
Публікації.  
1. Розроблення роботизованих захватів пакетувальника промислового 
типу / Філімонов С.О., Зубрицька-Потилко О.В. // Modern research in world 
science. Proceedings of the 8th International scientific and practical conference. SPC 
“Sci-conf.com.ua”. Lviv, Ukraine. 2022. Pp. 421-423. 
Структура й обсяг роботи.  
Кваліфікаційна робота магістра складається зі вступу, 4 розділів, 
висновків, списку використаних джерел (15 посилань), 2 додатків. 
 
  
 
 
9 
 
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ТА ПРИКЛАДИ РОЗРОБЛЕНИХ 
АНАЛОГІВ 
 
1.1  Історія робототехніки та перспективи використання 
робототехнічних систем 
 
Здавна люди намагалися замінити свою працю самостійно діючими 
пристроями. Найперші відомі автомати працювали в Олександрії приблизно 
І ст.. н.е. Наприклад автомат по розливу святої води в храмі. 
Суттєво вплинула на розвиток робототехнічних систем (РТС) 
годинникова індустрія. Так, астрономічний годинник механіка Волоскова 
(1729-1806 р.) шляхом складних математичних обчислень показував години, 
дні, роки, фази місяця і сонця, тощо. 
Винайдення електрики в ХІХ ст.. дало потужний поштовх в розвитку 
засобів автоматики. Шиллінг (1789-1837 р.) вперше дистанційно підірвав міну 
за допомогою електричного струму за допомогою електричного реле, 
винайшов телеграф та інші пристрої. 
Винахідник Давидов в 1867 році розробив систему дистанційної 
автоматичної стрільби. Балюкевич і Тагайчиков (80-ті роки ХІХ ст..) 
розробили пристрої автоматичної сигналізації для залізниці. Мосцицький 
автоматичний центральний комутатор для з’єднання абонентів і т.д. 
На початок ХХ ст.. була створена необхідна науково-технічна база для 
створення пристроїв, що замінили б людину в процесі праці. Термін «робот» 
було введено в 1921 році чеським письменником Карелом Чапеком в 
фантастичних творах. Шлях розвитку роботів у подальшому проходив через 
створення кібернетики, появу ЕОМ, створення радіолокаційних станцій до 
механічних маніпуляторів і промислових роботів та РТС [1]. 
Перспективи використання РТС: 
 видобуток сировини та природних ресурсів в суворих та 
небезпечних умовах; 
 
 
10 
 
 виконання основних завдань у сфері виробництва; 
 використання новітніх розробок у галузі РТС для інших сфер; 
 використання РТС на мікрорівні для медицини та специфічних 
завдань. 
 
1.2 Огляд всесвітнього ринку робототехніки 
 
Поняття «робот» не має однозначного визначення. Це породжує в тому 
числі неузгодженість оцінок ринку, до складу якого найчастіше включаються 
різні сегменти. Так, згідно з стандартом ISO 8373:2012 під роботом 
розуміється «програмований механізм, здатний переміщуватися з двома і 
більш ступенями свободи, що володіє певним ступенем автономності і 
здійснює рух до виконання певних завдань». Очевидно, що подібне 
формулювання не є достатнім для визначення меж ринку. Наприклад, сучасні 
літаки мають високий рівень автономності і здатні переміщуватися в просторі, 
проте їх не прийнято включати на ринок робототехніки. Щоб уникнути 
неоднозначності при обговоренні обговорення об'єкта дослідження нами 
запропоновано класифікацію пристроїв, найбільш часто належать до 
робототехніки [1]. 
Обсяг світового ринку робототехніки (включаючи промислову та 
сервісну) сфери) оцінюється в діапазоні від 14,5 до 29 млрд. доларів США. 
Різниця в оцінках обумовлена різницею у підходах до визначення меж цього 
ринку. Так, згідно зі статистикою Міжнародної федерації робототехніки 
(International Federation of Robotics, IFR), яка враховує виключно продаж 
роботизованих пристроїв, обсяг ринку у 2021 році становив 14,5 млрд доларів 
США. За даними міжнародної некомерційної асоціації euRobotics, поточний 
обсяг ринку роботів становить 29 млрд доларів США, включаючи послуги з 
розробки програмного забезпечення, інжинірингу та системної інтеграції. У 
цьому звіті (якщо не вказано інше) ми спиратимемося на статистику IFR як 
 
 
11 
 
найбільш авторитетної галузевої організації у світі, яка аналізує цей ринок з 
1991 року [1]. 
 
1.2.1 Промислова робототехніка 
 
Ринок промислових роботів є невеликою частиною більш загального 
ринку систем автоматизації та промислової робототехніки, сукупний обсяг 
якого у 2022 році, за оцінками дослідницької компанії Transparency Market 
Research, становив 102 млрд доларів США. Згідно зі статистикою IFR, продажі 
власне промислових роботів у 2022 році склали лише 8,7 млрд доларів США, 
або 8,5% від обсягу всього ринку систем автоматизації Ринок промислових 
роботів, що виник понад 50 років тому, є досить зрілим. Незважаючи на це, він 
продовжує зростати із середнім темпом 8,4% на рік в грошовому еквіваленті. 
Швидше зростання спостерігається у країнах, які активно створюють або 
оновлюють промисловість. Подібно до інших ринків капітальних товарів, цей 
сегмент значною мірою схильний до впливу економічних циклів та активності 
промисловості: у 2019 році падіння попиту на промислову робототехніку 
становило майже 50%. Але вже у 2020–2021 роках ринок вийшов рекордні 
обсяги продажів [2]. 
 
1.2.2 Обсяг та динаміка ринку робототехніки 
 
У 2021 році продаж промислових роботів зріс зі 159 тис. до 178 тис. 
штук, досягнувши рекордної кількості за всю історію галузі. За даними, 
наведеним у звіті «Промислові роботи для світової та китайської 
автомобільної промисловості» компанії Research and Markets, у 2021 році 
обсяг ринку промислових роботів становив 9,5 млрд доларів США. Середня 
ціна нового промислового робота без послуг інтеграції склала приблизно 
55 тис. доларів. Наведені показники не включають вартість програмного 
забезпечення, периферійного обладнання та послуг системної інтеграції, що у 
 
 
12 
 
сукупності становлять 2/3 вартості проекту для кінцевого замовника. Тому 
сукупний обсяг ринку промислової робототехніки та супутніх послуг, за 
оцінками IFR, становив у 2021 році складе понад 29 млрд доларів США. 
Статистика IFR не враховує постачання роботизованого обладнання для 
монтажу друкованих плат. За даними дослідження «Тренди ринку 
робототехніки у 2020 році» Міністерства економіки, торгівлі та промисловості 
Японії (Ministry of Economy, Trade and Industry, METI), обсяг продажу цього 
обладнання для електронної індустрії в 2020 році склав 4,9 млрд. доларів 
США. Таким чином, якщо включити до розгляду зазначений сегмент, то 
оцінка сукупного ринку промислових роботів у 2021 році складе понад 14,5 
млрд доларів США. 
За статистикою IFR, починаючи з 1960-х років було продано близько 2,5 
млн. промислових роботів. Середній термін служби таких пристроїв становить 
від 12 до 15 років. З урахуванням старіння сукупний обсяг діючих 
промислових роботів на початок 2021 року становив від 1,235 до 1,5 млн. 
штук. У період з 1990 по 2003 рік попит на промислові роботи залишався 
стабільним у діапазоні 70-80 тис. штук на рік, відчуваючи незначні циклічні 
коливання. З 2003 по 2021 рік ринок промислової робототехніки 
демонстрував, в середньому зростання як у натуральному (з темпом 7,6% на 
рік), так і у вартісному вираженні (8,4% на рік). При цьому попит на 
промислові роботи схильний до сильних циклічних коливань. У 2020 році на 
тлі світової фінансової кризи галузь зазнала падіння продажів на 47%, що 
вперше призвело до зниження оцінок кількості встановлених промислових 
роботів з допомогою їх природного вибуття. Причинами зростання ринку у 
2020–2021 роках став відкладений попит, а також відновлення промисловості 
після спаду [2]. 
Експерти дуже оптимістично оцінюють подальші перспективи розвитку 
ринку промислової робототехніки Так, дослідна компанія Markets and Markets 
прогнозує зростання ринку промислових роботів та супутніх послуг із 
середнім темпом 5% з 2017 по 2020 рік до 32,8 млрд доларів США наприкінці 
 
 
13 
 
цього періоду. Американська дослідницька компанія Allied Market Research 
оцінює зростання цього ринку з темпом 5,4% до 41,2 млрд. доларів США 2020 
року. 
 
Рисунок 1.1 - Долі основних гравців на ринку промислової 
робототехніки, % [2]  
 
При використанні цих прогнозів важливо пам'ятати про виражений 
циклічний  характері галузі, що уможливлює лише приблизну оцінку тренду, 
тоді як реальний рівень продажів може на десятки відсотків відрізнятиметься 
від очікуваного.  
 
1.2.3.Ключові учасники ринку робототехніки 
 
Лідерами ринку промислової робототехніки є міжнародні корпорації: 
ABB — швейцарсько-шведський промисловий холдинг, який придбав кілька 
ключових американських виробників роботів наприкінці 1980-х. Загальний 
виторг компанії за 2021 рік перевищив 41,8 млрд доларів США, з яких 9,9 млрд 
доларів США припало на напрям дискретної автоматизації та транспортних 
систем, включаючи близько 1,4 млрд доларів США від продаж промислових 
 
 
14 
 
роботів; FANUC - частина японського конгломерату Furukawa з виручкою в 
2021 році 5,3 млрд. доларів США, з яких 1,27 млрд. доларів США припадає на 
продаж промислових роботів. Компанія традиційно сильна у виробництві 
роботів для автомобільної промисловості; KUKA — німецький виробник 
промислових роботів та системний інтегратор. Загальний виторг компанії в 
2021 році склав 2,3 млрд доларів США, з яких на продаж роботів припадає 1,05 
млрд. доларів США. Займає лідируючу позицію у сегменті роботів для 
автомобілебудування; Yaskawa Electric - японський виробник роботів та 
електродвигунів з виручкою 3,0 млрд. доларів США в 2021 році, з яких 1,06 
млрд. припадає на робототехніку і ще 0,36 млрд. — на послуги системної 
інтеграції. Компанія є лідером ринку промислових роботів загального 
призначення [2].  
 
Рисунок 1.2 - Структура всесвітнього попиту на промислових роботів по 
галузям використання [1]. 
 
 
15 
 
 
Рисунок 1.3 - Структура всесвітнього попиту на промислові роботи по 
функціональому призначенню [3] 
 
1.3  Промислова робототехніка 
 
Історія європейської промислової робототехніки налічує понад 40 років. 
Перший виробничий маніпулятор Famulus з шістьма ступенями свободи був 
створений німецькою компанією KUKA у 1973 році. 
У 2020 році Європа займала 27% ринку промислової робототехніки за 
обсягами закупівлі нових промислових роботів. Їх використання є одним із 
ключових факторів, що дозволяють зберігати конкурентоспроможність 
європейської промислової продукції за умов високої вартості праці. 
2020 року в Європі було продано 41,2 тис. промислових роботів. 2021- го 
цей показник становив 43,8 тис. одиниць. Середнє річне зростання галузі за 
кількістю проданих одиниць з 2017 по 2020 рік становив 3%. 
Основними споживачами за кількістю куплених роботів на 
європейському ринку промислової робототехніки є Німеччина, Італія, 
Франція, Великобританія та Іспанія. 
 
 
16 
 
Найбільші гравці на ринку промислової робототехніки у Європі: KUKA 
(Німеччина), Schunk (Німеччина), ABB (Швеція), Stäubli (Швейцарія), Comau 
(Італія). 
Основними галузями застосування промислової робототехніки у Європі 
є автомобільна, металургійна, хімічна та електронна промисловість. Потенціал 
у розвиток робототехніки також представляє харчова галузь. 
 
1.4  Стратегія розвитку робототехніки в Європі 
 
Європейські виробники займають міцні позиції ринку промислової 
робототехніки з допомогою ємного місцевого ринку. Основними викликами 
для Європи є утримання технологічного лідерства та освоєння нових ніш на 
ринку сервісних роботів [3]. 
 
Рисунок 1.4 - Структура продажів промислових роботів по країнам 
Європи [3] 
  
 
 
17 
 
1.5  Промислові роботи 
 
Робототехніка може стати опорною точкою для розвитку промисловості 
в Європі. Повернення виробництва у регіон має ґрунтуватися на високій 
конкурентоспроможності підприємств. Нині основними покупцями 
промислових роботів є великі підприємства. Проте в Європі середні та малі 
компанії займають значну частку у промисловому виробництві, тому саме цей 
ринок є потенційно привабливим споживачем робототехнічних рішень. 
У Європі найбільше значення мають такі бар'єри зростання промислової 
роботехніки:  
 низька поінформованість користувачів про можливості 
робототехніки; побоювання користувачів з приводу складності системи; 
 висока вартість придбання та експлуатації, а також окупність 
інвестицій;  
 недостатня гнучкість і адаптація систем в умовах мінливих змін 
потреб. 
Для досягнення високого рівня конкурентоспроможності у 
промисловості робототехнічні системи повинні мати такі характеристики: 
інтуїтивне управління; зручність у використанні; простота 
налаштування; адаптованість до змін; безпеку експлуатації; забезпечення 
ергономічного дизайну для взаємодії з людиною; енергоефективність, 
забезпечення автономного енергопостачання та коротких циклів заряджання; 
конфіденційність особистих даних, зібраних під час взаємодії з людиною. 
Для досягнення даних характеристик необхідний розвиток технологій у 
таких напрямках: розробка інтелектуальних систем, мехатроніка, взаємодія 
людини з комп'ютером, зір, навігація. 
Подальший розвиток полягає у підвищенні автономності роботів, 
можливість функціонувати у неструктурованому середовищі, у збільшенні 
 
 
18 
 
безпеки взаємодії з людиною, спрощення систем програмування (без 
залучення спеціалістів) [4]. 
У зв'язку з розвитком ринків можливий перегляд поточної моделі, 
використання договорів оренди, системи оплати виробництва (pay-on-
production) та лізингу обладнання. 
 
1.6 Структура промислового робота та основні визначення 
 
Об’єкт маніпулювання -  тіло, що переміщується в просторі 
маніпулятором (предмети обробки, інструмент, захват, тощо). 
Маніпулятор - пристрій, призначений для здійснення переміщень у 
просторі тіла, що утримується захватним пристроєм. Класифікація 
маніпуляторів показана на рис. 1 
Промисловий робот - автоматичний переналагоджувальний маніпулятор 
з програмним керуванням. У промисловому виробництві ПР замінює людину 
(чи допомагає їй) на ділянках з небезпечними або шкідливими чи 
монотонними умовами праці. Здатність до переналагоджування є особливістю 
ПР тому їх застосування найбільш ефективне в умовах частої зміни об’єктів 
виробництва та при автоматизації ручної некваліфікованої праці. 
Для здійснення різноманітних виробничих процесів в особливих умовах 
виробництва використовуються відповідні типи роботів, що об'єднуються в 
робототехнічні комплекси (РТК). Найпростішим типом РТК є роботизована 
технологічна ланка (одиниця роботизованого устаткування), де виконується 
певна кількість допоміжних технологічних операцій. Більш складними РТК є 
РТД (дільниця) та РТЛ (лінія). 
 У гнучкому автоматизованому виробництві робота всіх 
компонентів (технологічного устаткування, транспортних і складських 
систем, дільниць комплектування програмами, інструментами, пристроями і т. 
д.) синхронізується як єдине ціле системою управління, що забезпечує 
перебудову технології виробництва (обробки) під час зміни виробів. 
 
 
19 
 
Складовими автоматизованого виробництва є: гнучкі виробничі модулі 
(ГВМ); гнучкі виробничі комплекси (ГВК); автоматизована система 
технологічної підготовки виробництва (АСТПВ) і автоматизована система 
управління виробництвом (АСУВ) [4]. 
Залежно від структурного рівня виробничої одиниці гнучкого 
автоматизованого виробництва (завод, цех, дільниця) під АСУВ розуміється 
АСУ тією виробничою одиницею, що автоматизована (з урахуванням зв'язків 
із системою вищого ієрархічного рівня). АСУВ у ГАВ інтегрується із 
системою автоматизованого проектування (САПР), автоматизованою 
системою управління технологічними процесами (АСУТП), автоматизованою 
транспортно-складською системою (АТСС), автоматизованою системою 
інструментального забезпечення (АСІЗ), системою автоматизованого 
контролю якості (САК), автоматизованою системою наукових досліджень 
(АСНД), автоматизованою системою управління відходами виробництва 
(АСУВ) та іншими системами забезпечення функціонування технологічного 
устаткування ГВК. 
АСТПВ охоплює не тільки інженерну підготовку виробництва 
(розроблення технології і керуючих програм обробки деталей, проектування 
оснащення та інструменту), а й також автоматизовані дільниці виготовлення 
засобів оснащення виробництва. Гнучкий виробничий модуль (ГВМ) [9], — 
елементарний компонент ГВК (ГАЛ, ГАД), здатна автоматично 
переналагоджуватися й автономно функціонувати одиниця автоматичного 
технологічного устаткування (із ЧПУ), оснащена автоматизованими 
пристроями (роботами) завантаження заготовок, зняття обробленої деталі 
(вузла), вилучення відходів (наприклад, стружки), подавання і заміни 
інструменту, вимірів і контролю в процесі обробки деталей довільної 
номенклатури, а також пристроями діагностики негараздів і відмов у роботі. 
Наприклад, одиницею технологічного устаткування можуть бути 
багатоопераційний верстат із ЧПУ типу «обробний центр». 
 
 
20 
 
Структурна схема, основні вузли механічної системи та приклади рухів 
ПР показані на рисунку 1.5 [4]. 
XX - рух руки уздовж поздовжньої осі, YY - рух корпусу маніпулятора 
по шляхопроводу, ZZ - рух руки вверх-вниз, yz - обертання (ротація) захвата, 
xz - коливання руки (обертання) відносно осі Y-Y, xy - поворот корпуса 
маніпулятора навколо вертикальної осі Z-Z,  - рух захвата. 
Система програмного керування (СПК) забезпечує програмування, 
збереження програми та її відтворення (зчитування інформації та передачу 
сигналів керування виконавчим органам ПР). 
Інформаційна система з допомогою зовнішніх та внутрішніх датчиків 
збирає та передає в СПК інформацію про стан довколишнього середовища і 
функціонування основних вузлів та механізмів робота. 
Механічна система відпрацьовує задану програму; її часто називають 
власне маніпулятором. 
Відносні рухи ланок механічної системи ПР, за допомогою яких 
реалізуються ступені свободи, діляться на три групи: орієнтовні (локальні), 
транспортуючі (регіональні) та координатні (глобальні). 
Орієнтовні є рухи захватного пристрою, що порівняльні з його 
розмірами [5]. 
Транспортуючими є  рухи захватного пристрою у різні зони робочого 
простору та визначаються розмірами руки та обладнання, що обслуговується. 
 
 
21 
 
 
Рисунок 1.5 - Структурна схема ПР, та рухи робочих органів. 
 
Координатними є рухи переміщення на відстані, що перевищують 
розміри самого маніпулятора та розміри обладнання або робочого місця. 
На рисунку 1.5 орієнтовні рухи -  і yz, транспортуючі рухи - XX, ZZ, 
xy, xz, координатні рухи - YY. 
Число ступенів рухомості - сума можливих дій захватного пристрою 
маніпулятора без врахування руху захвата (затиску) деталі (інструмента). 
Точність позиціонувння оцінюється відхиленням ( мм) центра 
захватного пристрою від заданого положення під час багаторазового повтору 
роботом робочого циклу. 
Зовнішня компоновка ПР залежить від системи координат, в якій 
здійснюється основний рух виконавчих органів. 
Робоча зона ПР - простір, у якому при роботі може знаходитися 
захватний пристрій маніпулятора. Робоча зона характеризується 
максимальним радіусом обслуговування (найбільша відстань від осі симетрії 
 
 
22 
 
корпусу ПР до захватного пристрою, при якому ще забезпечується захват та 
утримання об’єкта з масою що відповідає вантажепідємності ПР); 
переміщеннями корпуса, руки та захватного пристрою ПР. 
Мобільність ПР - визначається його здатністю здійснювати рухи. По 
мобільності роботи розділяють на дві групи: Стаціонарні (які забезпечують 
орієнтувальні та транспортуючі рухи) і пересувні (які забезпечують додатково 
до названих і координатні рухи) [5]. 
Вантажепідємність ПР визначається як сумарна вантажепідємність його 
рук (кг). 
Привод виконавчих механізмів ПР повинен відповідати наступним 
основним вимогам: забезпечувати рух робочих органів з точністю 
позиціонування, що відповідає цільовому призначенню робота; володіти 
високою швидкодією та можливістю роботи в режимі автоматичного 
керування і регулювання; мати мінімально можливі габарит і масу, за 
наявністю при цьому високих енергетичних показників. В теперішній час цим 
вимогам у найбільшій мірі відповідають гідравлічний та пневматичний 
приводи. 
Захватний пристрій ПР слугує для захвату та утримання об’єктів, 
переміщуваних рукою робота. Ці об’єкти можуть мати різні розміри, форму та 
масу, тому захвати відносяться до числа змінних елементів ПР. Як правило, 
ПР комплектують набором типових (для даної моделі) захватних пристроїв, 
котрі можна міняти в залежності від вимог конкретного робочого завдання. 
 
1.6.1  Класифікація промислових роботів 
 
Класифікація промислових роботів (ПР) за різними ознаками, суттєвими 
для розробки типажу, показана на рисунку 1.5. 
По характеру виконуваних операцій усі ПР діляться на дві групи, що 
мають різні виробничо-технологічні ознаки: 
 
 
23 
 
1) виробничі, що безпосередньо беруть участь у технологічному процесі 
як виробляючі або обробляючі машини та виконують основні технологічні 
операції; 
2) піднімально-транспортні, що виконують дії типу «взяти-покласти» та 
застосовуються при обслуговуванні технологічного обладнання, а також на 
транспортно-складських операціях. 
Іноді у ПР широкого призначення ознаки обох груп сполучуються. 
По ступеню спеціалізації ПР підрозділяють на чотири групи: 
1) спеціальні, що виконують визначену технологічну операцію чи 
обслуговують конкретну модель основного технологічного обладнання; 
2) спеціалізовані, що виконують технологічні операції одного виду або 
обслуговують визначений набір моделей основного технологічного 
обладнання, тип та розташування якого відповідає конкретним виробничим 
умовам і завданню споживача; 
3) цільові, що виконують декілька видів технологічних операцій чи 
обслуговують широку номенклатуру моделей основного технологічного 
обладнання, об’єднаних спільністю маніпуляційних дій; 
4) універсальні, що призначені для обслуговування обладнання різного 
технологічного призначення (у тому числі і того що вимагає різнотипних 
прийомів при обслужуванні), а також для виконання різноманітних основних 
технологічних операцій [6]. 
За конструктивними ознаками ПР можна розділити на наступні групи:. 
1. Підлогові ПР з горизонтальною висувною рукою і консольним 
механізмом підйому. 
2. Підлогові ПР с горизонтальною висувною рукою, встановленою 
на підйомній каретці, що переміщується по напрямним поворотної колони. 
3. Підлогові ПР з багатоланковою рукою. 
4. Портальні ПР з рукою, встановленою на каретці, що 
переміщується по монорейці. 
5. Спеціалізовані ПР. 
 
 
24 
 
6. Підлогові транспортні возики (робокари). 
7. ПР для обслуговування автоматизованих складів. 
Жорсткопрограмовані роботи призначені для виконання визначеного 
кола робіт, передбачених програмою. Вони не забезпечують коректування 
програми при зміні зовнішнього середовища. Оснащуються системами 
керування, підрозділяються на два види у відповідності до характеру 
переміщень робочих органів ПР: позиційні (від точки до точки) та контурні 
(по неперервній траєкторії) [7]. 
Гнучкопрограмовані роботи забезпечують коректування, зміну, заміну 
вибір або розробку програм у залежності від умов зовнішнього середовища. 
До них відносяться роботи, керовані ЕОМ, з яких найбільш досконалими є 
інтегральні (розумні) роботи, оснащені розвинутим сенсорним апаратом з 
програмуванням цілі та здатністю розробляти та змінювати програму стосовно 
до умов довколишнього середовища. 
Самопристосовні (адаптивні) роботи оснащують сенсорними 
датчиками, що забезпечують коректування роботи. 
Класифікація роботів по способу управління. 
 За цією ознакою розрізняють роботи з програмним, адаптивним і 
інтелектуальним управлінням. Управління рухом по окремим степеням 
рухомості може бути безперервним (контурним) чи дискретним (позиційним). 
У останньому випадку управління рухом здійснюють, задаючи  послідовність 
точок (позицій) і наступне переміщення по ним кроками від точки до точки 
без контролю траєкторій між цими точками. Найпростішим варіантом 
дискретного управління є циклове, при якому кількість точок позиціонування 
по кожній степені рухомості мінімальне, тобто найчастіше обмежено двома — 
початковою та кінцевою. 
Класифікація роботів по швидкодії і точності рухів. 
Ці параметри взаємозв’язані і характеризують динамічні властивості 
роботів. Швидкодія маніпулятора визначається швидкістю переміщення його 
 
 
25 
 
робочого органу. Швидкодія маніпуляторів у роботів загального застосування 
можна розділити на три діапазона: 
1) Мала швидкодія — при лінійних швидкостях до 0,5 м/с; 
2) Середня швидкодія— при лінійних швидкостях от 0,5 до 1-3 м/с; 
3) Висока швидкодія— при більших швидкостях. 
Найбільша швидкість маніпуляторів сучасних роботів досягає 10 м/с і 
більше. Для значної частини областей застосування роботів цей параметр дуже 
важливий, так як визначає продуктивність. Основна трудність при підвищенні 
швидкодії зв’язана з відомим протиріччям між швидкодією і  точністю [7]. 
Точність маніпулятора і системи переміщення робота характеризується 
загальною похибкою позиціонування (при дискретному русі) чи 
відпрацюванні заданої траєкторії (при безперервному русі). Найчастіше 
точність роботів характеризують абсолютною похибкою. Точність роботів 
загального застосування можна розділити на наступні три діапазони: мала — 
при лінійній похибці від 1 мм і більше; середня — при похибці від 0,1 до 1 мм; 
висока — при меншій лінійній похибці. 
Найменшу точність мають роботи, призначені для виконання найбільш 
грубих, наприклад транспортних рухів, а найбільшу мікронну – роботи для 
електронної промисловості. 
Покоління ПР: 
ПР першого покоління (автооператори та механічні руки). 
Непрограмовані ПР, що працюють по жорсткій програмі. 
Характеризуються нездатністю до адаптації при змінних умовах праці та 
мають постійну програму руху незалежно від наявності об’єкта 
маніпулювання. 
Застосовуються для вирішення простих задач та вимагають жорсткого 
порядку системи (орієнтація деталі чи інструмента в просторі, заданого часу 
спрацювання, наявності захисних блокувань, тощо). 
 
 
26 
 
ПР другого покоління. Це адаптивні ПР, що працюють по гнучкій 
програмі, оснащені датчиками зовнішнього середовища і візуальними 
системами роботи [8]. 
Для керування застосовують мікроЕОМ, мікропроцесори та контролери. 
Використовуються для вирішення більш складних завдань. 
ПР третього покоління. Це інтегральні (інтелектуальні) ПР, що здатні 
повністю адаптуватися до умов виробництва, мають можливість 
автоматичного збирання і обробки інформації. 
Керування здійснюється промисловою ЕОМ з евристичною програмою 
де оператор програмує лише кінцеву мету, а самі дії та їх порядок визначає 
програма. 
Різні покоління ПР не змінюють, а доповнюють одне одного. Так, ПР(1) 
здатні замінити 2% робітників; ПР(2) – 25-30%; ПР(3) – 30%. 
 
1.6.2 Види системи координат 
 
Декартові координати 
 
 
Рисунок 1.6 – Координатна площина з 4 четвертями 
 
 
 
27 
 
В двововимірній системі Декартових координат, розташування 
точки P на xy-площині визначається парою чисел  
Рисунок 1.7 – Полярні координати 
 
Полярна система координат — це така система координат, в якій 
розташування точки визначається парою чисел, одне з яких визначає відстань 
по прямій лінії від заданої точки до початку координат (так званого полюса), 
а інші — кути, утворені цією лінією з осями системи координат [8]. 
Терміном полярні координати користуються для полярної системи 
координат на площині. Для орієнтації в просторі 
застосовують циліндричні та сферичні системи координат. 
Циліндричні координати 
Циліндрична система координат — це тривимірна полярна система 
координат. 
 
Рисунок 1.8 - Циліндричні координати 
 
В циліндричній системі координат, точка P репрезентується 
nрикомпонентним кортежем (r,Θ,h). В термінах Декартової системи 
координат 
0≤r (радіус) — відстань від осі z до точки P,  
 
 
28 
 
0 ≤ Θ <360 (азимут або довгота) — кут між позитивною («плюсовою») 
частиною осі x та прямої лінії, уявно проведеної від полюса до точки P, 
зпроектованої на xy-площину        
h (висота) — відстань (з врахуванням знаку) від xy-площини до точки P.          
Примітка: в літературі можна зустріти позначку z для h; це не 
принципово, але потрібно слідкувати, які позначки застосовуються.         
Полярні координати мають один недолік: значення  Θ втрачає сенс, 
якщо r=0.        
Циліндричні координати корисні для вивчення систем, симетричних 
навколо якоїсь осі. Наприклад, нескінченно довгий циліндр в Декартових 
координатах має рівняння 2x+2y=2c, тоді як в циліндричних воно виглядає  як 
r=c. 
Сферичні координати 
Сферична система координат — це тривимірна полярна система 
координат [9].       
Позначення, прийняті в Америці.  
В сферичній системі координат, розташування точки P визначається 
трьома компонентами: 
{\displaystyle (\rho ,\phi ,\theta )} (ρ, φ, Θ). В термінах Декартової системи 
координат,  
{\displaystyle 0\leq \rho }0≤r (радіус) — це відстань від точки Р до 
полюса,     
{\displaystyle 0\leq \phi \leq 180^{\circ }}0 ≤ φ ≤ 180 
(широта або полярний кут) — кут між z-віссю і прямою, проведеною з полюсу 
до точки P      
{\displaystyle 0\leq \theta <360^{\circ }} 0 ≤Θ ≤ 360 
(азимут або довгота) — кут між позитивною («плюсовою» x-віссю 
та проекцією прямої, проведеною з полюсу до точки P на xy-площину.     
Примітка: в літературі можна зустріти позначку φ  {\displaystyle \phi 
} або {\displaystyle \theta } Θ, а також {\displaystyle r}r для  ρ. 
 
 
29 
 
 
 
Рисунок 1.9 - Сферичні координати 
 
Сферична система координат також має недолік:  φ втрачає сенс 
якщо ρ=0, також і  Θ втрачає сенс, якщо ρ=0  або φ=0 or φ=180°.       
Для побудови точки за її сферичними координатами, потрібно: від 
полюсу відкласти відрізок, рівний  ρ уздовж позитивної z-осі, повернути його 
на кут  φ навколо осі y у напрямі позитивної x-осі, та повернути на кут  Θ 
навколо z-осі в напряму позитивної y-осі.     
Сферичні координати корисні при вивченні систем, симетричних 
навколо точки. Так, рівняння сфери в Декартових координатах виглядає 
як x2+y2+z2=c2, тоді як в сферичних стає набагато простішим: ρ=c.     
Європейські позначення. 
В Європі заведено використовувати інші позначення. Положення точки 
задається числами: (r, Θ, φ) , де r — віддаль від точки до початку координат,  Θ 
— полярний кут, який змінюється в межах від 0 до π,  φ — азимутальний кут, 
який змінюється в межах від 0 до 2π. Тобто, в європейській системі, яка 
застосовується також і в Україні, позначення для кутів переставлені у 
порівнянні з американською [10]. 
 
Таблиця 1.1 Схеми компоновок промислових роботів 
Система координат основних рухів Позна- Схеми компоновок 
чення 
 
 
30 
 
Плоска А 
  
Декартова   
Просторова Б 
  
  
Плоска В  
   
Циліндрич-
Полярна Г 
на     
Сферична Д 
    
Циліндрич-
Е 
Складна на     
полярна 
Сферична Ж 
   
 
 
1.7 Промислові роботи з системами захватів 
 
Робот для укладання порожніх пляшок на піддони виконує наступні 
операції: 
•Стабілізація пляшок, гарантована плавністю та точністю руху; 
• Робота з пляшками будь-якого розміру – це спеціалізований пристрій; 
• Унікальна легкість переналагодження між підтримуваними розмірами 
пляшок; 
• Спеціальна система для стабілізації пляшок; 
• Різноманітність упаковок; 
• Система автоматичного формування шару як стандарт; 
• Захоплення робота, що має функцію перенесення всього шару пляшок, 
а також картонних прокладок; 
 
 
31 
 
 
 
Рисунок 1.10  - Робот для укладання порожних пляшок на піддони 
  
Робот для укладання повних пляшок на піддони виконує наступні 
операції [11]: 
• Продуктивність систем від 12 000 до 23 500 пляшок на годину; 
• Робота з круглими, овальними пляшками та пляшками неправильної 
форми; 
• Гнучкість у конфігуруванні розташування упаковок пляшок або банок 
на піддоні; 
• Можливість підготовки та перенесення всього шару; 
• Оригінальне рішення, що подає прокладки між шарами продуктів і тим 
самим підвищує ефективність робота; 
• Можливість розширення системи черговими модулями, які переносять 
продукти. 
 
  
Рисунок 1.11 - Роботи для укладання повних пляшок на піддони 
 
 
32 
 
 
Робот для укладки м'яса і харчових продуктів на піддони виконує 
наступні операції: 
• Спеціалізовані рішення щодо упаковки харчових продуктів та 
укладання упаковок на піддони; 
• Легкість переналагодження між підтримуваними розмірами харчової 
продукції; 
• Можливість використання відеосистем, які розпізнають розташування 
продуктів та їх відхилення від необхідного розташування; 
• Системи зважування та системи рентген-контролю, що виявляють 
неякісні елементи [12]. 
 
 
Рисунок 1.12 - Робот для укладки м'яса і харчових продуктів на піддони 
 
Робот для укладання акумуляторів на піддони виконує наступні 
операції: 
• Складна лінія укладання акумуляторів на піддони з 4-ма різними 
виробничими лініями, що обслуговується 2-ма роботами з урахуванням 
автоматичної машини для обгортання піддонів; 
• Підтримка широкого діапазону розмірів акумуляторів, від невеликих 
автомобільних акумуляторів до 60 кілограмових акумуляторів для вантажних 
автомобілів; 
 
 
33 
 
• Нагромадження різних виробничих ліній у центральній системі 
укладання на піддони; 
• Синхронна робота робота, який обслуговує декілька ліній, з різною 
продуктивністю в безперервному режимі. 
 
 
Рисунок 1.13 - Робот для укладання акумуляторів на піддони 
 
 Робот для укладання виробів з інжекційно-литвової машини виконує 
наступні операції [13]: 
• Компактне, спеціалізоване рішення для автоматичного приймання 
виробів з інжекційно-ливарної машини, а також їх укладання на піддони; 
• Роботизована система на основі двох роботів, що працюють разом в 
одній клітці; 
• Повна взаємодія з ливарною машиною; 
• Автоматичне керування дверима ливарної машини; 
• Можливість розширення системи автоматичним магазином піддонів, 
машиною для обгортання та іншими технологічними рішеннями в галузі 
автоматизації та укладання на піддони. 
 
 
 
34 
 
 
Рисунок 1.14 - Робот для укладання виробів з інжекційно-литвової 
машини 
 
Робот для укладання мішків на піддони виконує наступні операції [14]: 
• Робота з мішками до 50 кг; 
• Особливий процес захоплення та опускання упаковок; 
• Автоматичне позиціонування мішків та піддонів; 
• Можливість розширення сфери застосування функцією розпізнавання 
положення мішка та піддону; 
• Двоступінчасте механічне захоплення – вилочне або вакуумне, 
залежно від типу переносного продукту. 
 
 
Рисунок 1.15 - Робот для укладання мішків на піддони 
 
Робот для укладання банок на піддони виконує наступні операції: 
• Робота з упаковками банок будь-якого розміру, у різних пакетах; 
 
 
35 
 
• Можливість роботи з кількома типами продуктів на одній машині; 
• Простота переналагодження між розмірами упаковок, що 
підтримуються; 
• Гнучкість у конфігуруванні розташування упаковок на піддоні; 
• Можливість підготовки та перенесення всього шару; 
• Підтримка піддонів Eur, dhp, chEp*. 
 
 
Рисунок 1.16 - Робот для укладання банок на піддони 
 
Робот для укладання картонних коробок на піддони виконує наступні 
операції [14]: 
• Робота з картонними коробками будь-якого розміру та ваги – 
спеціалізований пристрій; 
• Функція роботи з близькими за розміром упаковками без 
переналагодження системи; 
• Можливість розширення системи укладання на піддони пристроями, 
які пакують продукти в картонні коробки; 
• Підтримка піддонів Eur, dhp, chEp*; 
• Можливість підготовки та перенесення всього шару на піддон у разі 
великих потужностей виробничої лінії, а також для нетипових розміщень 
картонних коробок та розмірів піддонів. 
 
 
 
36 
 
 
Рисунок 1.17 - Робот для укладання картонних коробок на піддони 
 
Захвати компанії GRIPWIQ. 
GRIPWIQ розробляє вакуумні захоплення для роботизованої обробки 
харчових продуктів та упаковки. Новаторство  рішень полягає в 
індивідуальному підході до розробки вакуумних присосок та захоплень у 
поєднанні з інтеграцією пристрою швидкої зміни інструменту QuickZhift та 
запровадженням принципів «м'якого дотику» [14]. 
Запропонована  технологія захоплення дає відмінні результати при 
автоматизованому переміщенні сирих, заморожених продуктів та продуктів 
нерівномірної форми; також автоматизована упаковка 
термоупакованих/консервованих продуктів. 
Ключовими особливостями всіх рішень є концепції SofTouch і 
QuickZhift. 
SofTouch означає дбайливе, але надійне нанесення вакууму, тоді як 
система QuickZhift забезпечує легку зміну інструментів та зручне 
обслуговування. 
 
 
 
 
37 
 
Рисунок 1.17 - Захвати компанії GRIPWIQ 
 
Індивідуальні вакуумні присоски для дбайливого поводження з 
харчовими продуктами. 
Рішення СофТaч Присоски є серією індивідуальних вакуумних 
присосок, розроблених для виконання автоматизованих завдань у різних 
галузях харчової промисловості. 
Ці вакуумні присоски забезпечують дбайливе та безпечне поводження 
практично з усіма харчовими продуктами. Кожна серія відрізняється 
індивідуальною конструкцією та вантажопідйомністю, що дозволяє вибрати 
найбільш оптимальне рішення для конкретних завдань. Незалежно від того, чи 
йдеться про маленькі і крихкі продукти або великі і незручні для 
підйому/переміщення, рішення СофТaч Присоски легко впорається з усіма 
завданнями. 
Основним принципом цього рішення використання вакуумної 
технології. Підйом та переміщення здійснюється за рахунок виникнення 
різниці атмосферного тиску всередині та зовні присоски, у момент контакту з 
продуктом. Жорсткість захоплення зазвичай регулюється вакуумним потоком 
та конструкцією присоски [13]. 
 
 
 
 
38 
 
Рисунок 1.18 - Індивідуальні вакуумні присоски для дбайливого 
поводження з харчовими продуктами 
 
Захоплення 'СофТaч' — відмінна заміна механічним захопленням, коли 
на карту поставлено покращення якості та стабільності. Це рішення чудово 
підходить для роботи з делікатними та схильними до утворення відбитків 
виробами, а також для підйому незручних пакетів [13]. 
Конструкція кожної серії захватів розроблена для вирішення різних 
завдань з підйому, що дозволяє нам запропонувати захоплення для більшості 
харчових продуктів. 
 
 
Рисунок 1.19 - М'які захоплення для різноманітних автоматизованих 
завдань на замовлення 
 
Кріплення для робота 
Компактна та проста система швидкої зміни інструменту QZ-55. 
Система QuickZhift 55 розроблена для програм, корисне навантаження 
яких не перевищує 1 кг. Вона ідеально підходить для високошвидкісних 
програм, де з'єднувальний елемент інструменту має бути особливо надійним. 
Проста та гігієнічна конструкція системи дозволяє безпечно доставляти 
харчові продукти до низьких лотків або інших аналогічних пакувальних 
рішень [14]. 
Всі частини QZ-55 легко знімаються для миття або заміни. 
 
 
39 
 
Зміна інструментів відбувається за секунди завдяки інноваційній 
концепції QuickZhift. 
Система довела свою ефективність та сумісність із широким спектром 
промислових роботів та коботів. 
Доступно для придбання без наших інструментів SofTouch. 
 
 
Рисунок 1.19 - Кріплення для робота  
 
Висновки до розділу 1 
 
В розділі проведено огляд сучасних конструкцій роботів 
пакетувальників промислового типу, а також проведено огляд типів 
конструкцій їх захватів. 
Визначено, що основним елементом пакетувальника промислового 
типу є захват. Встановлено основні складові цих систем та їх основні недоліки. 
  
 
 
40 
 
РОЗДІЛ 2. СТВОРЕННЯ МОДЕЛІ ЗАХВАТА ПАКЕТУВАЛЬНИКА 
 
2.1 Характеристика захвату  
В рамках даної роботи захват робота маніпулятора призначений 
виключно для захвату, перенесення та штабелювання бетонних виробів 
(тротуарної плитки, бордюрів дорожніх або тротуарних, стінових блоків 
та інше) з транспортера готової продукції на транспортер  із 
транспортними піддонами (європалети) [15]. 
В конструкції захвату грейферного типу передбачено дві пари 
незалежних рухомих лап у взаємно перпендикулярних напрямках. Затиск 
грейферних лап відбувається за допомогою двох гідравлічних циліндрів 
двосторонньої дії. 
Встановлення на грейферних лапах змінних гумових затискних 
колодок (накладок різної довжини), дає можливість адаптувати 
пакетувальник для роботи з обладнанням із різними габаритами 
"розкладок" бетонних виробів. 
 
 
Рисунок 2.1 – Схема розробленого захвату промислового 
маніпулятора 
 
 
41 
 
 
Лапи основного та додаткового напрямку затиску пакетувальнику 
мають спеціальні "зубчасто-рейкові" механізми синхронізації їх 
переміщення при затиску бетонних виробів. Таким чином вони завжди 
будуть виставлені симетрично відносно центральної вісі захвату, що 
забезпечує точне укладання шарів на транспортні піддони як при прямому 
перекладанні так і з поворотом на 180° (для уникнення нахилу та перекосів 
при транспортуванні вантажу). 
 
2.2 Прилади, пристрої безпеки та сигналізатори. Запобіжні 
пристрої 
 
Світлосигнальна колона «XVMB1RAG» (Schneider Electric) служить 
для світлової сигналізації стану обладнання, подачі дозвільних або 
забороняючих світлових сигналів та попередження персоналу про аварійні 
та надзвичайні ситуації пов'язані з безпечною роботою обладнання.  
 
2.3 Обмежники, датчики та запобіжні пристрої 
 
Для запобігання аварійних ситуацій при роботі в системі встановлені 
різні датчики при досягнені яких пакетувальник відключається.  
Індуктивні датчики застосовуються для контролю переміщення 
об'єктів з металу, їх положення у просторі та наближення до точки 
контролю. 
Енкодери призначені для вимірювання кута повороту різних об'єктів 
і елементів системи які обертаються, що дозволяє вимірювати і 
контролювати процес обертання і переміщення об'єктів з плином часу.  
  
 
 
42 
 
Таблиця 2.1  Специфікація датчиків встановлених на пакетувальник  
Місце 
Назва датчика Призначення Кількість 
встановлення 
Фіксація крайніх положень по вісі Y 
Індукційний Візок поз.ІД1  (горизонтальне переміщення), «Вихід в 
1 
LJ18A3-8-Z-CY (рис.2.2) нуль» при першому увімкненні або після 
аварії 
Індукційний Фіксація крайніх положень по вісі Z 
LJ18A3-8-Z-CY Візок поз.ІД2  (вертикальне переміщення), «Вихід в 
1 
(рис.2.2) нуль» при першому увімкненні або після 
аварії 
Індукційний Рухома колона Фіксація крайніх положень по вісі  C 
LJ18A3-8-Z-CY поз.ІД6  (обертання), «Вихід в нуль» при 1 
(рис.2.3) першому увімкненні або після аварії 
Індукційний Відслідковування зміщення візка 
Візок поз.ІД3  
LJ18A3-8-Z-CY відносно напрямних рами (рейок) по 2 
(рис.2.2) 
горизонталі та вертикалі 
Індукційний Захват поз.ІД7  Фіксація розведеного стану основних лап 
2 
LJ18A3-8-Z-CY (рис.2.3) захвата  
Індукційний Захват поз.ІД8 Фіксація розведеного допоміжних стану 
2 
LJ18A3-8-Z-CY (рис.2.3) лап захвата 
Індукційний 
Візок поз. ІД4  Відслідковування цілісність пасів по  вісі 
IPS18- 2 
(рис.2.2) Y  
N16PCO79-A12 
Індукційний 
Візок поз. ІД5  Відслідковування цілісність пасів по вісі 
IPS18- 2 
(рис.2.2 ) Z 
N16PCO79-A12 
Енкодер E40S8- Візок поз.Ен1  
Зчитування положення по вісі Y 1 
1000-3-T-24 (рис.2.2) 
Енкодер E40S8- Візок поз.Ен2 
Зчитування положення по вісі Z 1 
1000-3-T-24 (рис.2.2) 
Рухома колона 
Енкодер E40S8-
поз.Ен3 Зчитування положення по вісі C 1 
1000-3-T-24 
(рис.2.3) 
 
 
 
43 
 
 
Рисунок 2.2 – Схема розміщення датчиків на візку пакетувальника 
 
 
Рисунок 2.3 – Схема розміщення датчиків на рухомій колоні та 
захваті пакетувальника 
 
 
 
44 
 
Положення всіх датчиків потрібно налаштовувати при першому 
пуску пакетувальника, після здійснення модернізації або ремонту 
обладнання. 
Для зменшення часу циклу роботи пакетувальнику налаштування 
положення індуктивних датчиків на лапах захвату рекомендується 
проводити при зміні розмірів «розкладки» бетонних виробів.  
Упори та буфери 
В конструкції присутні комбіновані гумові упори (буфери), які 
встановлені на рухомих частинах механізму та на кінцевих точках 
пакетувальника. При виникненні аварійних ситуацій удари сприймають 
одразу дві пари буферів, що має значно зменшити кінематичну енергію 
системи. 
Інші запобіжні пристрої 
Згідно з вимогами безпеки всі приводи, передачі, деталі, що 
рухаються, робочі органи машин і механізмів необхідно обладнати 
огорожами. Вони запобігають попаданню одягу, рук та ніг у робочі 
органи, захищають від стружки, агресивних рідин та випромінювання.  
Захисні огородження небезпечних зон обладнання повинні мати 
надійне кріплення, легко відкриватися та надійно закриватися. 
 
 
 
45 
 
 
 
Рисунок 2.4 – Загальний вид захвата-пакетувальника гідравлічного 
портального типу:  1 - опорна рама, 2 - дворейковий візок, 3 - вертикальна 
рухома колона, 4 - поворотний пристрій для штабелювання виробів (далі 
– «захват»), 5 - пульт керування, 6 - гідравлічна станція 
Кінематичні схеми використані в розробленому захваті: 
Привод вертикального переміщення (вісь Z): 
Вузол привода вертикального переміщення (вісь Z) (рис.2.5) 
складається з таких складальних одиниць:  
1-Конічно-циліндричний мотор-редуктор (1 шт.);  
2-Підшипниковий вузол (4 шт.); 
3-Шків для зубчастих пасів (2 шт.); 
4-Шків для зубчастих пасів (2 шт.);  
5-Пас зубчастий (2 шт.). 
 
 
46 
 
 
Рисунок 2.5 – Кінематична схема привода вертикального 
переміщення (вісь Z) 
 
Привод горизонтального переміщення (вісь Y) 
Вузол привода горизонтального переміщення (вісь Y) (рис.2.6) 
складається з таких складальних одиниць:  
1-Циліндричний мотор-редуктор з паралельними валами (1 шт.); 
2 - Підшипниковий вузол (2 шт.); 
3 -Шків для зубчастих пасів (2 шт.); 
4 -Шків для зубчастих пасів (4 шт.); 
5 Підшипник (8 шт.);  
6 Пас зубчастий (2 шт.). 
 
 
47 
 
 
Рисунок 2.6 – Кінематична схема привода горизонтального 
переміщення (вісь Y) 
 
Вузол привода обертання (вісь С) (рис.2.7) складається з таких 
складальних одиниць: 
1- Циліндричний співвісний мотор-редуктор (1 шт.); 
2-  Опорно-поворотний підшипник (1 шт.);  
3- Зубчасте колесо (1 шт); 
4-  Підшипник (2 шт.); 
5- Енкодер (1 шт.). 
 
Рисунок 2.7 – Кінематична схема привода обертання (вісь С) 
 
 
48 
 
 
Рисунок 2.8 – Схема запасування горизонтального вісь Y (а) та 
вертикального вісь Z (б) переміщення: 1 - пас зубчастий; 2 – шків 
зубчастий; 3 – шків плаский; 4 – затискач паса  
 
На рис. 2.9 представлено вдосконалену загальну модель захвату 
промислового робота маніпулятора. 
 
Рисунок 2.9 – Загальну вид модель розробленого захвату промислового 
робота маніпулятора 
  
 
 
49 
 
2.4 Модель системи керування захватом промислового маніпулятора 
 
Елементи керування 
Для подачі живлення на пакетувальник служить пакетний перемикач 
«ЖИВЛЕННЯ» на лівій стінці електрошафи (рис.2.10.а). Електрошафа має 
прилад контролю рівнів напруги та фазування. 
Якщо параметри мережі в нормі, про що символізує лампа 
«ЖИВЛЕННЯ» на пульті керування (рис.2.10.б), то після подачі живлення 
на електрошафу запускається система керування (контролер, панель 
оператора, система датчиків), а електроприводи та гідросистема 
залишаються знеструмленими. У випадку невідповідності електромережі 
система керування та лампа «ЖИВЛЕННЯ» не працюватимуть.  
   
а)        б) 
 
Рисунок 2.10 – Елементи керування 
 
Пульт керування (рис.2.10.б) є єдиним органом керування 
пакетувальником у варіанті, якщо він не входить у склад лінії.  
Основними елементами пульта є: 
 
 
50 
 
1) панель оператора – екран із сенсором в центрі пульта, що 
служить основним елементом відображення та введення інформації ; 
2) кнопка-грибок аварійної зупинки роботи пакетувальника; 
3) індикаторні лампи, що демонструють режими роботи; 
4) здвоєна кнопка подачі живлення на електроприводи; 
5) здвоєна кнопка запуску-зупинки автоматичної роботи; 
6) перемикач-замок блокування дозволу автоматичної роботи. 
Призначення елементів пульта керування 
Кнопка-грибок з фіксацією аварійної зупинки роботи 
використовується для миттєвої зупинки роботи пакетувальника при 
виявленні надзвичайного стану оператором. Це один із аварійних станів, 
що визначає система керування пакетувальником. 
При виникненні аварійного стану: 
- припиняється автоматичний цикл роботи, якщо він був 
запущений; 
- зупиняється будь-який рух приводів в автоматичному чи 
ручному режимах; 
- припиняється подача живлення на всі електроприводи і 
вмикаються механічні гальма; 
- зупиняється робота насоса гідростанції та вимикаються 
гідророзподільники; 
- надходить сигнал аварії в систему керування, яка припиняє 
відповідну видачу сигналів керування і сигналізує про це лампою 
«АВАРІЯ» та відповідним записом у журналі аварій панелі оператора;  
- знімається сигнал назовні системи керування (розривається 
контакт реле), що означає безаварійний стан. 
Для повернення до робочого стану необхідно усунути аварійну 
ситуацію та поворотом кнопки аварійної зупинки за годинниковою 
стрілкою вивільнити її. 
 
 
51 
 
Індикаторна лампа «АВАРІЯ» свідчить про аварійний стан, відомий 
системі керування: 
- постійне свічення - означає натиснуту кнопку аварійного стану 
на пульті керування або винесену назовні, або розриву цього сигналу 
зовнішніми джерелами; 
- мигаюче свічення – система керування сама виявила один із 
аварійних станів і зупинила роботу. 
Стан цієї індикатор-лампи дублюється зовнішньою світловою 
колоною, яка встановлюється в цеху (на обладнанні). 
Індикаторна лампа «УВАГА» свідчить про необхідність звернути 
увагу на стан або роботу пакетувальника, а саме: 
- постійне свічення - для запуску роботи пакетувальника не 
виконано низки умов (не було виходу в нуль, не подано живлення на 
електроприводи, не ввімкнена гідростанція) аварійний стан, відомий 
системі керування; 
- мигаюче свічення – система очікує підведення палети з 
продукцією або виведення палети з пакетом продукції, а також у випадку 
спроби запуску автоматичної роботи з пульту керування або зовнішнім 
сигналом, якщо не виконано усіх для цього умов. 
Стан цієї індикатор-лампи дублюється зовнішньою світловою 
колоною, яка встановлюється в цеху (на обладнанні). 
Індикаторна лампа «АВТО» свідчить про стан автоматичної роботи 
пакетувальника, а саме: 
- постійне свічення - для активну автоматичну роботу 
пакетувальника; 
- мигаюче свічення – система працює в автоматичному режимі, 
але активовано планову зупинку, тобто після закінчення циклу 
перенесення продукції автоматична робота припинеться. 
 
 
52 
 
Стан цієї індикатор-лампи дублюється зовнішньою світловою 
колоною, яка встановлюється в цеху (на обладнанні). 
Здвоєна кнопка подачі живлення на електроприводи «ПРИВОДИ» 
складається з трьох частин: 
1) червона кнопка – зняти живлення з електроприводів та 
гідростанції; 
2) зелена кнопка – подати живлення на електроприводи та 
гідростанцію; 
3) центральна індикаторна лампа – символізую присутність 
живлення на електроприводах та гідростанції. 
Перемикач-замок «АВТ/РУЧ» служить для фізичної (ключем) 
заборони запуску автоматичної роботи пакетувальника, чим додатково 
збільшується безпека при виконанні ремонтних та налагоджувальних 
робіт. При цьому ключ надання доступу повинен бути у відповідальної 
особи підприємства-користувача. 
При лівому положенні перемикача ключ може бути видалений із 
замка і при цьому пакетувальник може працювати тільки в ручному 
режимі. При необхідності роботи в автоматичному режимі необхідно мати 
ключ у замку і змінити положення перемикача на праве. 
Здвоєна кнопка запуску-зупинки автоматичної роботи «АВТО 
РЕЖИМ» складається з трьох частин: 
1) червона кнопка –активізація планової зупинки автоматичної 
роботи; 
2) зелена кнопка – запуск автоматичної роботи (тримати більше 
0,5с); 
3) центральна індикаторна лампа – неактивна. 
Умовами, що дозволяють запуск автоматичної роботи, є такі:  
1) перемикач «АВТО/РУЧ» з ключем в правому положенні; 
 
 
53 
 
2) відсутність аварійної ситуації; 
3) виконано напівавтоматичний цикл «Вихід в нуль»; 
4) подано живлення на електроприводи і гідростанцію; 
5) захвати знаходяться у вихідному положенні – розведені; 
6) не активовано режим блокування аварій . 
 
2.5 Опис інтерфейсу 
 
Вікно Головне 
Після подачі живлення на шафу керування запускається контролер 
та панель оператора (ПО), що знаходиться на пульті керування. При цьому 
на ПО відображається логотип заводу-виробника і після цього Головне 
вікно (рис.2.11). 
 
 
Рисунок 2.11 – Вікно Головне 
 
Дане вікно є основним при автоматичній роботі і  служить для 
відображення поточного положення механізмів та стадії виконання 
робочого циклу. 
У верхній частині вікна знаходиться рядок стану, що пояснює 
поточний стан пакетувальника (рис 2.12). 
 
 
 
54 
 
 
Рисунок 2.12 - Рядок стану пакетувальника 
 
У лівій частині рядку стану знаходиться вказівник поточної дати та 
годинник. При необхідності змінити поточну дату та/або час необхідно 
натиснути на дану зону і викликати панель зміни часу і дати (рис.2.13). 
 
 
Рисунок 2.13 - Вказівник поточної дати та годинник 
 
Для встановлення нової дати або часу достатньо ввсести нові 
значення у відповідні поля. 
У правій частині рядку стану знаходиться перемикач-індикатор мови 
інтерфейсу ПО у вигляді прапора (ураїнська, російська, анлійська мови). 
Даний рядок стану є ідентичним на усіх вікнах ПО крім вікна аварій. 
Внизу вікна знаходяться кнопки меню – переходу в інші вікна 
інтерфейсу. Зеленим кольором підсвічується кнопка, що відповідає 
активному вікну: 
 - вікно Головне 
 - вікно Налаштування 
 - вікно Ручний режим 
 - вікно Рецепти 
 - вікно Аварії 
 - вікно Датчики 
 
 
55 
 
Крім того у нижньому лівому куті знаходиться індикатор автоматичного 
режиму роботи пакетувальника: 
 - неактивний автоматичний режим (ручний режим); 
 - активний автоматичний режим (миготіння індикатора). 
В середній частині усіх вікон знаходиться основне інформаційне 
поле, на якому знаходяться поля введення та відображення інформації та 
елементи керування (перемикачі, кнопки тощо). 
Так на вікні Головному верхній рядок «Виріб» відображає номер і 
назву рецепту (набір налаштувань) виробу, параметри якого завантажено 
в систему керування і відбувається робота. Завантаження або запис 
рецепту відбувається у вікні Рецепти, а введення значень параметрів – у 
вікні Налаштування. 
Нижче опису виробу знаходяться рядки значень координат точки 
призначення (ЗАДАНО) та поточної (ПОЗИЦІЯ), в якій знаходиться 
захват пакетувальника: 
Y – координата горизонтального переміщення, мм; 
Z – координата вертикального переміщення, мм; 
С – кут повороту захвату, градусів; 
N – кількість шарів продукції в пакеті, шт.; 
ГЗ – індикатор роботи головних захватів (затиск – жовтий 
фон, розтиск – білий фон); 
ДЗ – індикатор роботи допоміжних захватів (затиск – 
жовтий фон, розтиск – білий фон); 
при русі по певній координаті значення позиції має білий 
фон. 
Інформаційні поля  «Транспортер укладання» та «Схема укладання» 
служать для відображення відповідно обраного транспортеру, для 
формування пакету, та схеми, яка задає чергування шарів продукту в 
пакеті. Ці параметри задаються у вікні Налаштування. 
 
 
56 
 
Інформаційне поле  «Висота виробу» служить для відображення 
заданої висоти одного шару виробів, мм. Цей параметр задається у вікні 
Налаштування. При необхідності оперативного корегування даної 
величини можна скористатися кнопками «+» та «-», які змінюють значення 
висоти виробу на 1 мм. Зміна потребує підтверження у виринаючому вікні.  
 
 
Рисунок 2. 14 - Анімаційне відображення певних положень та стану 
захватів пакетувальника 
 
Зона у лівому нижньому кутку служить для анімаційного 
відображення певних положень та стану захватів пакетувальника під час 
його роботи та відображення стану датчиків наявності піддону та 
продукту на транспортерах (справа – транспортер №1, зліва – транспортер 
№3). Символом  вказується транспортер, на який заплановано 
укладання. 
Зона «Поворот поточного шару» служить для візуального 
відображення, яким чином буде укладено поточний шар продукту в пакеті 
в автоматичному режимі роботи. 
Зона у правому нижньому кутку служить для відображення стану 
вихідних сигналів (реле) системи керування пакетувалльником, що дають 
завдання на переміщення відповідних транспортерів. Символ  означає 
заборону руху (контакт реле розімкнуто), а символ   - дозвіл руху 
(контакт реле замкнуто). 
Зона служить для відображення відображення стану датчиків 
наявності піддону та продукту на певних транспортерах  
 
 
57 
 
Символ  означає відсутність об’єкта. Символ  означає наявність 
відповідної палети або продукту на ряді 1 (транспортер №1). Символ  
означає наявність продукту на першому шарі ряду 2 (транспортер №2) або 
3 (транспортер №3). 
Вікно Налаштування 
Дане вікно служить для налаштування параметрів роботи механізмів 
та приводів пакетувальника в автоматичному циклі роботи (рис.2.16). 
 
 
Рисунок 2.15 – Вікно Налаштування 
 
Знизу вікна знаходяться кнопки меню – переходу в інші вікна 
інтерфейсу. Зеленим кольором підсвічується кнопка, що відповідає 
активному вікну. 
В середній частині вікна знаходяться параметри, відокремлені у 
групи за призначенням. 
Група параметрів, що відповідають за швидкості переміщень та 
гальмування за кожною координатою. 
«Висока швидкість, %» - значення, що задається відносно 
максимально можливої швидкості привода – це обмеження максимально 
можливої швидкості, до якої може розігнатися привід відповідної 
 
 
58 
 
координати, з урахуванням інших обмежень при автоматичному режиму 
переміщення.  
«Низька швидкість, %» - значення, що задається відносно максимально 
можливої швидкості привода – це значення швидкості, до якої повинен 
пригальмувати привід відповідної координати перед зупинкою. Крім того саме 
з цією швидкістю рухається привід при ручному преміщенні та при виході 
приводів «в нуль». 
«Відстань сповільнення» - значення, що задається в мм і вказує системі 
керування, на якій відстані до кінцевої точки призначення повинно початися 
зменшення швидкості. При цьому швидкість привода буде зменшуватись  
пропорційно відстані, що залишилась до відповідної координати зупинки. 
Замала відстань буде призводити до різкого гальмування та, навіть, аварії. 
Завелика відстань збільшує час на переміщення та зменшує продуктивність 
пакетувальника. Загальна  рекомендація: що більща висока швидкість, то 
більша повинна бути відстань сповільнення. 
«Похибка» або упередження - значення, що задається в мм і вказує 
системі керування, на якій відстані до кінцевої точки призначення повинно 
бути видано команду назупинку привода, щоб механізм по інерції зупинився 
в бажаній заданій точці. Цим значенням можна відкорегувати відхилення, що 
виникає при зупинці механізма.   
Дані параметри впливають на швидкодію приводів (продуктивність) 
та на динамічні силові навантаження на конструкцію пакетувальника при 
гальмуванні його механізмів, а відповідно і точність укладання. 
Рекомендується налаштовувати дані параметри для кожного виду 
продукту (рецепту) для досягнення максимальної продуктивності, адже 
динамічні характеристики механізмів залежать від  навантаження та 
величин переміщень, з якими працює пакетувальник. Для легких 
продуктів і малих переміщень можна задавати більш інтенсивні 
параметри, а для важких продуктів і великих переміщень необхідно 
підбирати більш плавніші. 
 
 
59 
 
Група параметрів, що відповідають за визначення просторового 
положення місць взяття продукції та укладання пакету.  
«Координата Y» - значення, що задається в мм і вказує системі 
керування, положення відносно початкової точки відліку пакетувальника 
координати осей транспортерів вздовж горизонтального руху каретки. Даний 
параметр визначається після монтажу пакетувальника та транспортерів подачі 
і відводу продукції. Як правило, ці значення є постійними, але можуть 
змінюватися залежно від розкладки виробів на палеті, тому рекомендується 
перевіряти для кожного рецепту. 
«Висота Z» - значення, що задається в мм і вказує системі керування, 
положення робочої поверхні відповідного транспортера відносно підлоги по 
вертикалі. Даний параметр визначається після монтажу пакетувальника та 
транспортерів подачі і відводу продукції. Як правило, ці значення є 
постійними. 
«Висота піддона» - значення, що задається в мм і вказує системі 
керування, висоту (товщину) піддона, на якому подається продукція або 
відводиться пакет. Даний параметр залежить від типів і розмірів піддонів, що 
використовуються для кожного окремого виду продукції. 
Вказані параметри висот важливо визначати точно і обережно. Від них 
залежить безаварійна робота пакетувальника, надійність захоплення і 
перенесення та відсутність негативних впливів на продукцію (удари, падіння) 
та цілісність обладнання цеху (пакетувальника, транспортерів тощо). 
Група параметрів, що відповідають за роботу захватів. 
«Час затиску основних захватів, с» та «Час затиску допоміжних 
захватів, с» - значення, що задається в секундах і вказує системі керування, 
максимальний час руху захватів до спрацювання аварійного сигналу. Даний 
параметр визначається часом, достатнім для надійного захоплення продукції 
та невеликим запасом. Потрібен для того щоб, при ненадійному захваті або 
виникненні проблем з механізмами захватів спрацювала аварія і робота 
припинилася. Ці значення змінюються залежно від розкладки виробів на 
 
 
60 
 
палеті, налаштування вихідного положення захватів та порогового значення 
спрацювання реле тиску на гідростанції, тому рекомендується перевіряти для 
кожного рецепту. 
«Перенесення основними захватами» - перемикач, що задає варіант 
переносу в автоматичному циклі роботи з продукцією ТІЛЬКИ основними 
захватами, допоміжні використовуються тільки для обтискання розкладки.   
Група параметрів, що відповідають за характеристики пакету 
продукції. 
«Висота виробу, мм» - значення, що задається в мм і вказує висоту 
одного шару продукції. Даний параметр визначається вимірюванням висотних 
розмірів продукції. Потрібен для того щоб, вірно розраховувати переміщення 
захватів в автоматичному циклі роботи пакетувальника, і зокрема висоту 
вклдання кожного шару в пакеті. При значенні меншому за дійсний буде 
спостерігатися удари продукціїї ізахватів по попередньо укладеному шару. 
При значенні більшому за дійсний буде спостерігатися збільшення висоти 
падіння кожного наступного шару відносно попереднього. 
«Кількість шарів» - значення, що задається в шт. і вказує необхідну 
кількість шарів у сформованому пакеті, після якого необхідно вивести пакет з 
робочої зони і почати укладати новий. 
«Недобіг, мм» - значення, що задається в мм і вказує, на якій висоті від 
поверхні палети повинні бути захвати в момент взяття продукції. З цим же 
розміром буде проміжок від поточного до попередньо укладеного шару 
продукції при відпусканні захватів. Даний параметр визначається підбором 
залежно від динаміки роботи, жорсткості системи тощо. 
«Безпечна відстань, мм» - значення, що задається в мм і вказує, на якій 
висоті від поверхні попередньо укладеного шару продукції будуть рухатися 
захвати. Даний параметр визначається підбором залежно від динаміки роботи, 
жорсткості системи тощо. 
Перемикач «Транспортер укладання» служить для вибору транспортеру, 
на якому буде формуватися пакет продукції. Дуже важливо, що при 
 
 
61 
 
призначенні у якості транспотеру укладання №3, зона між №1 і №3 повинна 
бути вільна, тобто ніяких сторонніх предметів, перешкод, палет, тим більше 
готових пакетів продукції. Обраний транспортер відображається на вікні 
Головне і показується на анімації.  
Селектор «Схема укладання» служить для вибору алгоритму 
автоматичної роботи пакетувальника щодо попороту захватів з продукцією. 
Так у системі керування пакетувальником передбачено чотири схеми 
укладання: 
1) Схема 0 – всі шари продукції укладаються з кутом повороту 0 
градусів; 
2) Схема 1 – непарні шари продукції укладаються з кутом повороту 
0 градусів, а парні – з кутом 180 градусів; 
3) Схема 2 – всі шари продукції укладаються з кутом повороту 90 
градусів; 
4) Схема 3 – непарні шари продукції укладаються з кутом повороту 
0 градусів, а парні – з кутом 90 градусів. 
При натисканні кнопки з відповідною схемою, вона фіксується у системі 
керування, про що свідчить індикатор з зображенням та надписом зліва від 
кнопок та на вікні Головне. 
Група перемикачів, що відповідають за інтерфейсні сигнали, служать 
для активізації сигналів (реле), узгоджують роботу пакетувальника з іншими 
машинами виробництва. 
Перемикач «Обробляти зовнішній сигнал «Пуск» служить для дозволу 
зовнішнім/дистанційним пристроям запукати автоматичну роботу 
пакетувальника. Перемикач «Обробляти зовнішній сигнал «Стоп» служить 
для дозволу зовнішнім/дистанційним пристроям планово зупиняти 
автоматичну роботу пакетувальника. Перемикач «Видавати зовнішній сигнал 
«Пуск» служить для запуску в роботу зовнішніх пристроїв, які залежать від 
пакетувальника (наприклад, автоматичної роботи транспортерів). 
 
 
62 
 
Дані інтерфейсні сигнали реалізовуються на програмному рівні, а 
апаратно – при потребі користувача. 
Вікно Ручне керування 
Дане вікно служить для перевірки роботи механізмів та приводів на 
працездатність, відпрацювання параметрів (координат, швидкостей, 
схеми укладання) автоматичної роботи механізмів та приводів, ручного 
виконання операцій переносу продукції, виконання початкових процедур 
та виправлення аварійних станів пакетувальника (рис.2.16). 
 
 
Рисунок 2.16– Вікно Ручне керування 
 
Знизу вікна знаходяться кнопки меню – переходу в інші вікна 
інтерфейсу. Зеленим кольором підсвічується кнопка, що відповідає 
активному вікну. 
В середній частині вікна знаходяться параметри, відокремлені у 
групи за призначенням. 
В лівій частині вікна є зона «Переміщення», яка містить кнопки для 
здійснення переміщень механізмів за допомогою електроприводів окремо 
по кожній з трьох координат. 
Кнопки служать для горизонтального переміщення (по координаті 
Y) в сторону збільшення значення «+» і зменшення значення «-». Додатній 
 
 
63 
 
напрямок – від транспортера №1 до транспортера №3. Рух відбувається 
поки натиснута відповідна кнопка, при відпусканні рух відразу 
припиняється. Швидкість ручного переміщення задається у вікні 
Налаштування параметром «Низька швидкість, %». 
Над кнопками знаходиться числовий індикатор поточного значення 
координати. Слід відмітити, що дане значення достовірне при відсутності 
аварійної ситуації та попередньому здійсненню операції «Вихід в нуль».  
При неактивному приводі (аварія привода, відсутність живлення 
тощо) індикатори біля кнопок матимуть червоний колір (аварійний стан), 
що свідчить про неможливісь руху. При справному приводі і можливому 
переміщенні індикатори матимуть синій колір (неактивний стан). При 
виконанні руху у заданому напрямі відповідний індикатор буде зеленого 
кольору. 
Кнопки служать для вертикального переміщення (по координаті Z) в 
сторону збільшення значення «+» і зменшення значення «-». Додатній 
напрямок – від підлоги уверх. Рух відбувається поки натиснута ручного 
переміщення задається у вікні Налаштування параметром «Низька 
швидкість, %». 
Над кнопками знаходиться числовий індикатор поточного значення 
координати. Слід відмітити, що дане значення достовірне при відсутності 
аварійної ситуації та попередньому здійсненню операції «Вихід в нуль».  
При неактивному приводі (аварія привода, відсутність живлення 
тощо) індикатори біля кнопок матимуть червоний колір (аварійний стан), 
що свідчить про неможливісь руху. При справному приводі і можливому 
переміщенні індикатори матимуть синій колір (неактивний стан). При 
виконанні руху у заданому напрямі відповідний індикатор буде зеленого 
кольору. 
Кнопки служать для обертання захватів (по координаті С) в сторону 
збільшення значення «+» і зменшення значення «-». Додатній напрямок – 
проти годинникової стрілки при погляді на захвати згори. Рух 
 
 
64 
 
відбувається поки натиснута відповідна кнопка, при відпусканні рух 
відразу припиняється. Швидкість ручного переміщення задається у вікні 
Налаштування параметром «Низька швидкість, %». 
Над кнопками знаходиться числовий індикатор поточного значення 
координати. Слід відмітити, що дане значення достовірне при відсутності 
аварійної ситуації та попередньому здійсненню операції «Вихід в нуль».  
Для здійснення виходу захватів у певні кутові положення 
використовуються дані кнопки позиціювання. При однократному 
натисканні однієї з кнопок здійснюється поворот захватів в задану 
позицію в автоматичному режимі: з параметрами, уведеними у вікні 
Налаштування. Поки здійснюється рух інші команди не доступні. 
При неактивному приводі (аварія привода, відсутність живлення 
тощо) індикатори біля кнопок матимуть червоний колір (аварійний стан), 
що свідчить про неможливісь руху. При справному приводі і можливому 
переміщенні індикатори матимуть синій колір (неактивний стан). При 
виконанні руху у заданому напрямі відповідний індикатор буде зеленого 
кольору. 
В центральній частині вікна є зона «Захвати», яка містить кнопки для 
керування за допомогою гідроприводів окремо по кожному захвату. При 
неактивному гідроприводі (аварія привода, відсутність живлення тощо) 
індикатори біля кнопок матимуть червоний колір (аварійний стан), що 
свідчить про неможливісь руху. При справному приводі і можливому 
переміщенні індикатори матимуть синій колір (неактивний стан). При 
виконанні руху у заданому напрямі відповідний індикатор буде зеленого 
кольору. 
Переміщення захватів здійснюється по команді з кнопок в 
автоматичному режимі: 
- затиск триває від подачі команди до спрацювання реле тиску 
або спрацювання аварії по часу (див. вікно Налаштування); 
 
 
65 
 
- розтиск триває від подачі команди до спрацювання датчика 
вихідного положення захвату, спрацювання реле тиску або спрацювання 
аварії по часу (див. вікно Налаштування). 
Для увімкнення гідроприводу в ручному режимі достатньо 
увімкнути перемикач «Насос». Повторне натискання або перехід в 
автоматичний режим роботи вимикає вказаний перемикач. 
Вимкнення гідроприводу не змінює положення захватів, тому 
рекомендується вимикати гідропривід у вихідному (розведеному) 
положенні. 
В правій частині вікна є зона напівавтоматичних циклів. 
Кнопка циклу «Вихід в нуль» з індикатором завершення даного 
циклу.  
Жовтий мигаючий фон надпису «Нуль» означає, що система 
керування потребує здійснення даної операції. Це необхідно здійснювати 
при увімкненні системи до мережі або після аварійних ситуацій, що могли 
призвести до зміщення механізмів пакетувальника. Успішне завершення 
циклу «Виходу в нуль» відключає підсвітку та дозволяє автоматичні та 
напівавтоматичні переміщення. 
Для здійснення даного циклу необхідно натиснуснути  кнопку на 1 с 
або більше. При цьому засвітиться зелений індикатор біля кнопки і 
почнеться переміщення Z+, а при досягненні кінцевого датчика по вісі Z, 
почнеться рух по Y- та С-. Швидкість переміщення при «виході в нуль» 
задається у вікні Налаштування параметром «Низька швидкість, %». 
При досягненні кінцевого датчика по вісі Z у систему записується 
координата 2160 мм, при досягненні кінцевого датчика по осям Y та C Z у 
систему записується координата 0 мм. Після досягнення кінцевих датчиків 
по усім координатам цикл буде завершено. 
Кнопка циклу «Початок» потрібна для переміщення захвату у 
початкове положення згідно параметрів, що задаються у вікні 
Налаштування, яким є положення по вісі транспортеру №1 над продукцією 
 
 
66 
 
на палеті з урахуванням безпечної відстані. Це позиція очікування 
надходження продукції, що підлягає пакетуванню. Для здійснення даного 
циклу необхідно натиснуснути кнопку на 1 с або більше. При цьому 
почнеться переміщення Z+, а при досягненні висоти 2000 мм по вісі Z, 
почнеться рух по Y та С. При досягненні по вісі Y координати 
транспортеру №1 рух по Y припиняється. При досягненні по вісі C 
координати 0 градусів рух по C припиняється. Після цього здійснюється 
опускання захватів по Z до розрахованого. Швидкості переміщення при 
виході в початкове положення задаються у вікні Налаштування і 
відповідають автоматичному циклу роботи. Поки здійснюється рух інші 
команди не доступні. 
Для здійснення виходу захватів у певні положення по горизонталі 
дані кнопки позиціювання. При однократному натисканні однієї з кнопок 
здійснюється переміщення захватів в задану позицію по координаті Y в 
автоматичному режимі: з параметрами, уведеними у вікні Налаштування. 
Поки здійснюється рух інші команди не доступні. 
Для здійснення виходу захватів у будь-яке просторове положення 
використовується кнопка позиціювання. Координати Y, Z та C точки 
призначення задаються у полях нижче. При однократному натисканні 
здійснюється переміщення захватів в задану позицію з рухом одночасно 
по трьом координатам в автоматичному режимі: з параметрами, 
уведеними у вікні Налаштування. Поки здійснюється рух інші команди не 
доступні. 
Для візуального контролю стану кінцевих датчиків по трьом осям 
служить інформаційний блок у нижньому правому куті. Так при 
спрацюванні відповідного з датчиків індикатор стає червоним, а при 
неактивованому датчику – індикатор синій. 
Для налагоджувальних та ремонтних робіт можливо скористатися 
кнопкою для виклику сервісної панелі сигналів на контролері системи 
керування: 
 
 
67 
 
 
 
Рисунок  2.17- Сервісна панель сигналів на контролері системи 
керування 
 
На даній панелі зображено усі дискретні входи та виходи контролера 
та розширювачів системи керування. Сірі індикатори означають не 
активований сигнал, а зелені індикатори – активовані. Для отримання 
інформації про призначення входів-виходів скористайтеся Схемою 
принциповою пакетувальника. 
Вікно Рецепти 
Дане вікно служить для зчитування та збереження в пам’яті системи 
керування рецептів – наборів параметрів роботи пакетувальника з 
прив’язкою до заданої продукції (рис.2.18). 
 
 
Рисунок 2.198– Вікно Рецепти 
 
 
 
68 
 
Система керування пакетувальником дозволяє зберігати усі введені 
на екранах числові параметри на даний момент часу у рецепт. Перемикачі 
не зберігаються, оскільки не прив’язані до продукції і обов’язково окремо 
налаштовуються у перевіряються перед запуском автоматичної роботи. 
Кожен рецепт може бути збережений у один із 100 записів. Можна 
зчитати і записати будь-який рецепт у будь-який час. 
Кнопка «Зберегти» служить для занесення (збереження) у пам’ять 
системи керування поточних параметрів для можливого використання 
надалі. При цьому ніяких змін налаштувань не відбувається. При 
збереженні на уже існуючий рецепт попередні дані перезаписуються 
новими. 
Кнопка «Зчитати» служить для зчитування (відновлення) з пам’яті 
системи керування попередньо збережених параметрів і запис їх замість 
поточних для подальшого використання. 
При цьому відбуваються зміни усіх налаштувань згідно відновлених 
даних, що відображається у полі «АКТИВНИЙ ВИРІБ», з вказанням 
номеру рецепту та його назви. Аналогічні зміни та інформація дублюється 
на вікні Головне. Подальша зміна параметрів у вікні Налаштування 
можлива і ніяк не впливає на збережений рецепт, тобто існує в оперативній 
пам’яті системи і може не співпадати. 
Для керування і перегляду можливих та існуючих в пам’яті рецептів 
використовується інформаційне поле у вигляді таблиці з вказанням 
номеру та назв рептів. До відображення доступно 10 рецептів в один 
момент часу. Довільний з них може бути обрано натисканням на 
відповідний рядок з назвою рецепту. 
У полі «ОБРАНИЙ» зліва від таблиці відображаються основні дані 
рецепту: його номер, назва, висота виробу, кількість шарів у пакеті, та 
схема укладання для більш детального аналізу збереженого рецепту. У 
полях «№» та «ІМ’Я» можна ввести номер та необхідну назву рецепту для 
його подальшого збереження. 
 
 
69 
 
Вікно Датчики 
Дане вікно служить для відображення стану сигналів датчиків, які 
використовуються системою керування (рис.2.19). Місця розміщення та 
типи датчиків вказані в інструкції з експлуатації пакетувальника.   
 
 
Рисунок 2.19 – Вікно Датчики 
 
Вікно Аварії 
Дане вікно служить для відображення та скидання аварійних станів 
пакетувальника (рис.2.20). 
 
Рисунок 2.20 – Вікно Аварії 
 
Усе поле вікна займає таблиця з виявленими аварійними станами та 
додатковою інформацією. Таблиця структурована по номеру, даті, часу 
 
 
70 
 
запису та безпосередньо інформації, що пояснює виявлений системою 
аварійний стан. Активний стан виділяється кольором. Після усунення 
причин аварійного стану пакетувальника та натискання кнопки скидання 
 аварії усуваються і можна продовжувати роботу. 
Якщо для усунення аварійної ситуації пакетувальника необхідно 
дозволити рухи, то можна увімкнути режим блокування аварій , що 
буде відображатись символом попередження на усіх вікнах ПО і не дозволить 
запуск роботи у автоматичному режимі.  
Повторним натисканням кнопки режим блокування аварій скидається. 
Важливо застосовувати дану функцію лише кваліфікованому персоналу і у 
виключних випадках, адже може призвести до пошкодження пакетувальника 
та іншого суміжного обладнання. 
 
Висновки до розділу 2 
 
В даному розділі створено 3D модель захвату пакетувальника 
промислового типу. Встановлені місця розташування датчиків контролю 
позиціонування захвату. Представлені кінематичні схеми для керування 
платформою захвату. 
Створено модель пульта керування розробленого захвату 
пакетувальника промислового типу. Окрім цього, запропоновано модель 
загальної лінії з використанням розробленого захвату пакетувальника 
промислового типу. 
 
  
 
 
71 
 
РОЗДІЛ 3. ОПИС АЛГОРИТМУ РОБОТИ МАНІПУЛЯТОРА 
 
Окрім створення моделі захвату промислового робота маніпулятора 
також важливим елементом даної розробки створення алгоритму його 
роботи. Для правильно розуміння розробляюємого алгоритму необхідно 
створити візуальний перелік сигналів промислового контролеру та 
переферії. 
В таблиці 3.1 приведено частина переліку сигналів для розробленого 
промислового робота маніпулятора та керування його елементами захвату, а 
саме керування моторами. 
 
Таблиця 3.1 Перелік сигналів для розробленого промислового робота 
маніпулятора та керування його елементами захвату 
 
 
Вказана адресація у таблиці відповідає входам головного контролера. 
В таблиці 3.2 приведено перелік сигналів для взяття та укладання 
продукції на палету. 
  
 
 
72 
 
Таблиця 3.2 Перелік сигналів для взяття та укладання продукції на 
палету 
 
 
Для більш наглядного уявлення алгоритму складання продукції за 
допомогою розробленого захвату промислового маніпулятора необхідно 
розробити алгоритм. Окрім цього необхідно також враховувати витрачений 
час на кожну операцію. Це необхідно для повної уяви продуктивності роботи 
захвату робота маніпулятора. 
На рисунку 3.1 представлено алгоритм циклу роботи маніпулятора та 
приблизний розрахунковий час для кожної з операцій. 
 
 
Рисунок 3.1 - Алгоритм циклу роботи маніпулятора та приблизний 
розрахунковий час для кожної з операцій 
 
Суть алгоритму полягає в наступному. Захват промислового 
маніпулятора підводять до об’єкту захвату (в даному випадку маніпулятор 
захватує тротуарний камінь) та опускають. Так як між каменями існує зазор, 
то захват повинен стиснути усі камені, а потім ще дотиснути для їх повного 
затискання. Потім захоплені камені піднімають та переносять на певне місце 
 
 
73 
 
та опускають. Після чого відкривають лапи захвату та піднімають захват 
маніпулятора, аж потім повертають його в початкове положення. 
Для повного контролю позиціонування захвату промислового 
маніпулятора при русі та виключення контакту захвату з іншими шарами 
каменю на палеті, а також при опусканні на палету необхідно визначити 
контролі точки де можуть бути прискорення та зниження швидкості руху 
маніпулятора. 
На рисунку 3.2 показано основні контрольні точки при роботі 
розробленого захвату промислового маніпулятора, на прикладі одного шару у 
палеті. 
 
Рисунок 3.2  – Основні контрольні точки при роботі розробленого 
захвату промислового маніпулятора 
 
Контрольні точки враховують висоту каменя на палеті, безпечну 
відстань до палети, висоту каменя, висоту палети, певні ділянки для 
прискореного та повільного руху. Окрім цього в контрольних точках можуть 
бути проведені контрольні вимірювання за допомогою встановлених датчиків. 
Для написання програми використовувалось програмне забезпечення 
SoMachine від Schneider Electric. 
Окрема частина коду керування розробленого захвату робота 
маніпулятора представлена на рис. 3.3. 
 
 
74 
 
 
Рисунок 3.3 – Частина коду керування розробленого захвату робота 
маніпулятора 
 
Висновки до розділу 3 
 
В даному розділі представлено перелік сигналів для розробленого 
промислового робота маніпулятора та керування його елементами захвату. 
Наведено алгоритм циклу роботи маніпулятора та приблизний розрахунковий 
час для кожної з операцій. Визначено основні контрольні точки при роботі 
розробленого захвату промислового маніпулятора, на прикладі одного шару у 
палеті. А також розроблено код керування розробленого захвату робота 
маніпулятора який написано в пакеті програм SoMachine від Schneider Electric. 
 
  
 
 
75 
 
РОЗДІЛ 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ ЗРАЗОК ЗАХВАТУ 
ПРОМИСЛОВОГО РОБОТА МАНІПУЛЯТОРА 
 
Структурна схема експериментального зразка вдосконаленого 
захвату промислового роботу маніпулятора представлена на рисунку 4.1. 
 
 
Рисунок 4.1 - Структурна схема експериментального зразка 
вдосконаленого захвату промислового роботу маніпулятора 
 
Основними елементами за допомогою яких виконуються 
переміщення вузлів захвату робота маніпулятора являються такі типи 
приводу: 
 горизонтальне переміщення – трифазний електричний двигун; 
 вертикальне переміщення – трифазний електричний двигун; 
 обертання захвату – трифазний електричний двигун; 
 рух лап захвату – гідравлічний привід. 
В якості основних елементів контролю захвату каменю, розпізнання 
об’єкту захвату, фіксації крайніх положень по вісі Y, Z, С (горизонтальне, 
вертикальне переміщення), «Вихід в нуль», відслідковуванню зміщення 
візка відносно напрямних рами (рейок) по горизонталі та вертикалі, 
фіксації розведеного стану основних лап захвату, фіксації розведеного 
 
 
76 
 
допоміжних стану лап захвату, відслідковуванні цілісність пасів по вісям 
Y, Z використовуються індукційні датчики. Для зчитування положення по 
вісі Y, Z, С використовуються цифрові енкодери. 
Для створення принципової електричної схеми необхідно провести 
вибір електронних компонентів. 
Загальні характеристики обраного промислового контролера  
TM241C40T. 
Цей продукт є частиною лінійки Modicon M241, пропозиції логічних 
контролерів для додатків, що потребують високої продуктивності. Цей 
логічний контролер забезпечує 24 дискретних, 8 швидких входів, 16 
транзисторів, 4 швидких виходи з PNP транзисторним виходом. Це логічний 
контролер Modicon з номінальною напругою живлення/виходу 24 В 
постійного струму, вихідним струмом 0,5 А для транзисторного виходу, 0,1 А 
для швидкого вихідного струму з логікою споживання або джерела вхідної 
логіки позитивного виходу. Цей продукт дає змогу створювати програму 
інтуїтивно зрозуміло, завдяки організованому дизайну екрана. Інтегровані 
з’єднання: порт USB із роз’ємом mini B USB 2,0, неізольоване послідовне 
з’єднання 1 з роз’ємом RJ45 та інтерфейсом RS232/RS485 та неізольоване 
послідовне з’єднання 2 зі знімним гвинтовим роз’ємом клемної колодки та 
інтерфейсом RS485. Це контролер Modicon M241 з 8 МБ для програм, 64 МБ 
для системної пам’яті RAM, 128 МБ вбудованої флеш-пам’яті для резервного 
копіювання програм користувача та пам’яті SD-карти об’ємом 16 ГБ. Це 
продукт з ступенем захисту IP20. Його розміри: 190 мм (ширина) x 95 мм 
(глибина) x 90 мм (висота). Важить 0,62 кг. Логічні контролери Modicon M241 
розроблені для високопродуктивних компактних машин із функціями 
контролю швидкості та положення. Цей продукт сертифікований CE, IACS 
E10, CSA, RCM і CULus. Він відповідає стандартам ANSI/ISA 12-12-01, CSA 
C22,2 No 142, CSA C22,2 No 213, EN/IEC 61131-22007, морським 
специфікаціям (LR, ABS, DNV, GL), стандартам UL 1604 і UL 508 . Він 
підтримує кріплення на DIN-рейку. Підвищте прибутковість Modicon M241 
 
 
77 
 
можна завдяки за допомогою інтуїтивно зрозумілого машинного 
програмування за допомогою EcoStruxure Machine Expert, SoMachine готових 
до використання програм і функціональних блоків. 
 
 
Рисунок 4.2 - Промисловий контролер  TM241C40T:1 – тумблер 
пуска/зупинки; 2- слот SD – карти;– тримач батареї; 4 - слот модуля 
налагоджувального 1 (модель на 40 входів – виходів, слот для вбудованого 
модуля 2); 5 – світлодіоди індикації стану вводу-виводу;6 – програмуючий 
порт USB міні – В; 7 – пристібаючийся фіксатор для 35-мм (1,38 дюйма) 
рейки таврового профіля (DIN- рейки); 8 – вихідна клемна колода; 9 – 
перемикач ліній CANopen; 10 – джерело живлення 24 В постійного 
струму; 11 - порт CANopen; 12 – прот Ethernet; 13 – світлодіоди стану; 14 
– порт послідовної лінії 1; 15 – клемна колодка порта 2 послідовної лінії; 
16 – вихідна клемна колодка; 17 – захисна кришка;                       18 – 
фіксуючий гак 
 
Підключення цифрових входів виконується за прикладом 
представленим на рисунку 4.3.  
 
 
78 
 
 
Рисунок 4.3 – Приклад підключення цифрових входів: the COM0, COM1 
and COM2 terminals are not connected internally; sink wiring (positive logic); 
source wiring (negative logic) Fast Input Wiring (I0...I7) 
 
Окремо для використання швидкісних входів потрібен екрануючий провід 
(рис. 4.4). 
 
 
Рисунок 4.4 – Екрануючий провід 
 
Підключення цифрових виходів виконується за такою схемою (рис. 4.5). 
 
 
Рисунок 4.5 – Схема підключення цифрових виходів 
 
 
 
79 
 
Для керування розробленим маніпулятором необхідно використовувати 
три трифазні електродвигуна. Для горизонтального переміщення потрібен 
двигун потужністю 5,5 кВт, для вертикального переміщення двигун з 
потужністю 15 кВт, а для поворотний двигун потужністю 0,75 кВт. Для 
керування цими двигунами була обрана одна лінійка частотних 
перетворювачів фірми Schneider Electric. Ці частотні перетворювачі 
відрізняються лише номіналом потужності. Тому приведемо характеристики 
частотного перетворювача на прикладі ATV320D15N4B (рис.4.6). 
 
 
Рисунок 4.6 – Частотний перетворювач Altivar 320 
 
Цей частотний перетворювач Altivar 320 може живити трифазні 
синхронні та асинхронні двигуни. Його тип виконання «книжка» забезпечує 
просту та компактну установку у ваших шафах автоматизації. Він працює з 
номінальною потужністю до 15 кВт / 20 кінських сил і номінальною напругою 
від 380 В до 500 В змінного струму. Він також включає в себе паралельне 
з'єднання двигунів і спеціальних приводів з використанням співвідношення 
напруга/частота і статичної точності швидкості та енергозбереження для 
синхронних двигунів з відкритим контуром. Програмне забезпечення приводу 
містить 5 функцій безпеки, які допомагають машинам відповідати вимогам 
безпеки, незалежно від того, використовуються вони разом із модулем безпеки 
 
 
80 
 
Preventa чи ні. Ці функції безпеки налаштовуються за допомогою програмного 
забезпечення SoMove. Він відповідає міжнародним стандартам IEC/EN 61800-
5-1 і IEC/EN 61800-3 (захищеність від електромагнітної сумісності та 
електромагнітних випромінювань). Він також сертифікований CE, UL, CSA, 
NOM, EAC і RCM. Аксесуари для монтажу та зовнішні опції (гальмівні 
резистори, мережеві дроселі, дроселі двигунів, додаткові фільтри ЕМС) 
доступні з приводами Altivar Machine ATV320. Тип зовнішніх аксесуарів і 
опцій залежить від потужності приводу. Він призначений для монтажу у 
вертикальному положенні (+/- 10 °) на панелі завдяки 4 отворам для кріплення. 
Його повністю інтегровано в EcoStruxure Machine від Schneider Electric через 
DTM. Можна налаштовувати, контролювати та діагностувати приводи 
ATV320 безпосередньо в програмному забезпеченні SoMachine та SoMove за 
допомогою того самого блоку програмного забезпечення (DTM). Він 
екологічно чистий і відповідає таким директивам, як RoHS, WEEE тощо, що 
стосуються захисту навколишнього середовища. 
Загальна схема підключення двигуна до частотного перетворювача 
представлена на рисунку 4.7. 
 
 
Рисунок 4.7 – Схема підключення двигуна до частотного перетворювача 
 
 
 
81 
 
Загальна схема керування частотним перетворювачем представлена на 
рисунок 4.8. 
 
Рисунок 4.8 – Схема загальна для керування частотним перетворювачем 
 
Для контролю переміщення та оберту моторів використовуються три 
енкодери типу E40S8-1000-3-T-24. 
Вони призначені для безконтактного контролю за положенням 
предметів виготовлених з електро- та/або магнітопровідних матеріалів. Без 
фізичного контакту та незалежно від форми, індукційні безконтактні датчики 
виявляють усі предмети з кольорових та чорних металів, що знаходяться в 
межах активної зони, та видають відповідний керуючий сигнал. 
 
 
Рисунок 4.9 - Енкодер E40S8-1000-3-T-24 
 
Основні характеристики енкодеру E40S8-1000-3-T-24: 
діаметр корпусу - 40мм,  
 
 
82 
 
діаметр валу - 8мм,  
імпульсів на оберт - 1000,  
вихід - Totem pole 12-24VDC,  
вбудований кабель - 2 метри. 
Для контролю фіксації крайніх положень по вісі Y, Z, С, «Вихід в 
нуль», відслідковуванню зміщення візка відносно напрямних рами (рейок) 
по горизонталі та вертикалі, фіксації розведеного стану основних лап 
захвату, фіксації розведеного допоміжних стану лап захвату 
використовуються індукційні датчики LJ18A3-8-Z-CY, а для 
відслідковуванні цілісність пасів по вісям Y, Z використовуються 
індукційні датчики IPS18-N16PCO79-A12. 
Схема підключення індукційного датчика LJ18A3-8-Z-CY 
представлена на рисунку 4.10. Дистанція детектування цього датчика 
становить 8 мм. 
 
 
Рисунок 4.10 - Схема підключення індукційного датчика LJ18A3-8-Z-
CY 
Схема підключення індукційного датчика IPS18-N16PCO79-A12 
представлена на рисунку 4.11. Дистанція детектування цього датчика 
становить 16 мм. 
 
 
83 
 
 
Рисунок 4.11 - Схема підключення індукційного датчика IPS18-
N16PCO79-A12 
 
На рисунку 4.12 представлена деякі вузли принципової електричної 
схеми. 
 
…..      
а)       б) 
Рисунок 4.12 - Вузли принципової схеми: а) промисловий контролер; 
б) частотний перетворювач 
 
 
84 
 
 
а) 
 
б) 
Рисунок 4.13 – Вузли принципової схеми: а) підключення енкодерів; 
б) підключення оптичних та індукційних датчиків 
 
На рисунку 4.14 представлено модель монтажного з’єднання елементів 
у електричній шафі керування розробленим захватом промислового 
маніпулятором. 
 
 
85 
 
 
Рисунок 4.14 – Модель монтажного з’єднання елементів у електричній 
шафі керування розробленим захватом промислового маніпулятором 
 
Вході роботи було розроблено експериментальний зразок захвату 
промислового робота маніпулятора. Деякі фотографії приведені на рисунку 
4.15. 
В ході проведення досліджень з розробленим захватом промислового 
робота-маніпулятора було встановлено: 
 Тривалість циклу:     25-30с. 
 Максимальна вантажопідйомність:  600кг. 
 Горизонтальне переміщення:   до 4000мм. 
 Вертикальне переміщення:    до 1500мм. 
 Кут повороту:      0-180°(270°) 
 Швидкість пересування: 
 горизонтальна      0,8 м/с 
 вертикальна      0,8 м/с 
 обертання        60 град/с 
 Максимальні габарити робочої зони: 
 
 
86 
 
 довжина (основний напрямок затиску)  1390мм. 
 ширина (додатковий напрямок затиску) 1150мм. 
 Мінімальні габарити робочої зони: 
 довжина (основний напрямок затиску)  960мм. 
 ширина (додатковий напрямок затиску) 660мм. 
 Висота бетонних виробів:    від 40 до 300мм. 
  
 
 
 
Рисунок 4.15 – Фотографії розробленого експериментального зразка 
захвату промислового робота маніпулятора 
 
 
 
87 
 
Висновки до розділу 4 
 
В розділі наведено структурну схему вдосконаленого захвату 
пакетувальника промислового типу. Визначеного основні електричні 
елементи цієї системи. Створено принципову схему керування 
вдосконаленого захвату пакетувальника промислового типу. Приведено 
модель шафи керування з основними електричними елементами (промисловий 
контролер, частотний перетворювач, плати розширення для промислового 
контролера та підключення датчиків).  
Створено експериментальний дослідний зразок захвату пакетувальника 
промислового типу та визначені його основні технічні характеристики. 
 
  
 
 
88 
 
ВИСНОВКИ 
 
1. Проаналізовано конструктивні особливості сучасних моделей 
захватів промислових роботів маніпуляторів.  
2. Розроблено вдосконалену модель захвату промислового робота 
маніпулятора. 
3. Розроблено модель пульта керування розробленого захвату 
промислового робота маніпулятора. 
4. Розроблено програмне забезпечення для пульта керування 
розробленого захвату промислового робота маніпулятора 
5. Розроблено алгоритм керування захвату розробленого робота 
маніпулятора. 
6. Визначено раціональний рух платформи з захватом робота 
маніпулятора. 
7. Проведено експериментальні дослідження з експериментальним 
зразком розробленого захвату робота маніпулятора. 
8. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні 
захватів робота маніпулятора. 
 
  
 
 
89 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. 
 
1. Коваленко І.В. К – Пакувальне обладнання. Конспект лекцій: 
Навч. посіб. з курсу для студ. спец. 7.090223 –«Машини і технології 
паковання»/І.В. Коваленко. – К.: 2014. – с. 
2. Гавва О.М. Шляхи вдосконалення та розвитку технологій і 
обладнання пакування / Матеріали науково-практичної конференції 
«Пакувальна індустрія». – Алушта, 2007. – С. 162-175. 
3. Дурняк Б.В. Стрічкопровідні системи рулонних ротаційних 
машин. Моделювання, управління. – К.: Атака, 2002. – 292с. 
4. Нова автоматизована пакувальна лінія допомагає виробнику 
ізоляційних матеріалів Isomo усунути вузькі місця та збільшити 
продуктивність [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу 2022: 
https://www.fanuc.eu/ua/uk/історії-клієнтів/isomo. 
5. Муляр, Ю. І. Автоматизація виробництва в машинобудуванні. 
Частина ІІ : навчальний посібник / Ю. І. Муляр, С. В. Репінський. – Вінниця : 
ВНТУ, 2020. – 123 с. 
6. Бурєнніков Ю. А. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи : 
навчальний посібник / Ю. А. Бурєнніков, І. А. Немировський, Л. Г. Козлов. – 
Вінниця : ВНТУ, 2013. – 273 с. 
7. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи, гідропневмоавтоматика : 
лабораторний практикум / [Ю. А. Бурєнніков, О. В. Дерібо, Л. Г. Козлов та ін. 
]. – Вінниця : ВНТУ, 2016. – 100 с. 
8. «Нова пошта» показала роборуку для викладання посилок (до 5 кг) 
на сортувальні лінії [електронний ресурс] – режим доступу до ресурсу 2022: 
https://itc.ua/news/nova-poshta-pokazala-roboruku-dlya-vikladannya-posilok-na-
sortuvalni-liniyi/. 
9. Орловський Б. В. О-66 Мехатроніка в галузевому 
машинобудуванні: навчальний посібник / Б. В. Орловський. ‒ К.: КНУТД. ‒ 
2018. – 416 c. 
 
 
90 
 
10. .Орловський Б.В. Технологічне обладнання галузі: навчальний 
посібник / Б.В. Орловський, Н.С. Абрінова. – К.: КНУТД. – 2013. – 285 с. 
11. Якимчук М.В. Функціонально модульне проектування 
пакувальних машин: моногр. / О.М. Гавва, Л.О., Кривопляс-Володіна, М.В. 
Якимчук [та ін.]. – К: Видавництво «Сталь», 2015. – 547 с.  
12. Якимчук М.В. Робототехнічні комплекси для групового пакування 
фасованої продукції / М.В. Якимчук, О.М. Гавва, А.П. Беспалько // Упаковка. 
– 2010. – 4. – С. 37 – 42. 
13. Якимчук Н.В. Дослідження впливу динаміки лінійних двигунів в 
модулях переміщення упаковок / М.В. Якимчук // Харчова промисловість. — 
2012. — № 13. — С.115—121. 
14. Я.І. Проць, О.А. Данилюк, Т.Б. Лобур Автоматизація неперервних 
технологічних процесів. Навчальний посібник для технічних спеціальностей 
вищих навчальних закладів. – Тернопіль: ТДТУ ім. І.Пулюя, 2008. – 239с. 
15. Розроблення роботизованих захватів пакетувальника 
промислового типу / Філімонов С.О., Самелюк О.С. // Modern research in world 
science. Proceedings of the 8th International scientific and practical conference. SPC 
“Sci-conf.com.ua”. Lviv, Ukraine. 2022. Pp. 421-423. 
 
  
 
 
91 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ДОДАТКИ 
  
 
 
92 
 
Додаток А 
 
 
 
 
 
93 
 
 
 
 
 
94 
 
 
 
 
 
 
95 
 
 
 
 
 
96 
 
 
 
 
  
 
 
97 
 
Додаток Б