1.1 Generalități .Stadiu actual. Conform funcției lor grippere-le se impart in mai multe categorii: Grippere de manipulare Grippere-le de manipulare… [304689]

1.Proiectarea dispozitivului

1.1 Generalități .Stadiu actual.

[anonimizat]:

[anonimizat]-o stație și le depozitează in stația urmatoare .

[anonimizat], apoi robotul efectuează o [anonimizat].După efectuarea operațiilor elementele de caroserie sunt puse in stația următoare.

[anonimizat] (sau parte din dispozitiv) pentru ansamblarea elementelor de caroserie.După efectuarea operațiilor elementele de caroserie sunt puse in stația următoare.

[anonimizat], apoi în acest gripper se efectuează operația de îndoire a unor elemente de tablă in vederea ansamblării cu un alt element de tablă.

În cele ce urmează se vor prezenta etapele funcționării unui gripper.

În primul rând in gripper dispozitivele de prindere(clamp-urile) [anonimizat] 1.1.

Fig.1.1 Poziția deschisă a dispozitivelor de prindere (clamp-uri)

Gripper-ul se poziționează pe elementele de caroserie care sunt poziționate in stație. Elementele de caroserie sunt centrate in pini.

Fig.1.2 Poziționarea și centrarea caroseriei

Fig.1.3 [anonimizat] a susține elementele de caroserie.

În stație dispozitivele de prindere (clamp-urile) [anonimizat],[anonimizat].

Fig.1.4 Poziția închisă a dispozitivelor de prindere (clamp-uri)

[anonimizat].Îndoirea se va efectua in mai multe etape. [anonimizat] 1 se va extinde in timp ce cilindrul 2 [anonimizat] o direcție, figura 1.5.

Fig.1.5 Faza primei îndoiri

În următoarea etapă cilindrul 1 [anonimizat],precum in figura 1.6.

Fig.1.6 [anonimizat] 2 se extinde ca în figura 1.7, urmând ca apoi să revină in poziția retrasă.

Fig.1.7 Faza îndoirii secundare

După ce s-[anonimizat],poziționând elementele de caroserie pe pini.Clamp-[anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat].

1.2 Breviar de calcul

Îndoirea se referă la operația de deformare a unei foi plate în jurul unei axe drepte unde se află planul neutru.

Planul fără solicitări se numește axa neutră. Axa neutră trebuie să se afle în centru atunci când materialul este deformat elastic.

[anonimizat], deoarece materialele se opun comprimării mult mai bine decât tensiunii.

În figura 1.8 este ilustrat acest lucru.

Fig.1.8

Rezistența la indoire se calculează cu formula din relația 1.1

(1.1)

Unde:

-unghiul de îndoire

R-raza interioara

K- localizarea axei neutre de la suprafața inferioară

=0.33,cand R<2T

=0.50,cand R >2T

t-grosimea tablei

Înlocuind în relația 1.1 obținem următoarele rezultate:

Forța de încovoiere poate fi calculată pornind de la cunoașterea proprietăților materialelor și a caracteristicilor matriței după cum se prezintă în relația 1.2.

(1.2)

Unde:

F = sarcina de încovoiere

K = 1.33 pentru matriță cu deschidere de 8t

= 1.20 pentru matriță cu deschidere de 16t

= 0.67 pentru îndoire in U

= 0.33 pentru matriță

L = lungimea părții îndoite

s = rezistența maximă la tracțiune

t = grosimea tablei

W = lățime între punctele de contact

= 8t pentru îndoiri in V

Se înlocuiește in relația 1.2 și se află valoarea forței pentru prima îndoire.

N

Îndoirea acestor elemente de tablă se face in următoarele faze prezentate in figura 1.2.

Fig.1.2 Fazele îndoirii

In figura 1.9 este prezentat elementul de tablă care urmează a fi indoită peste un alt element de tablă existentă. Această indoire se realizază cu ajutorul unor blocuri.Ele sunt prezentate in figura urmatoare in poziție deschisă.

Fig.1.9 Partea din tablă ce urmează a fi îndoită cu ajutorul blocurilor

In figura 1.10 aceste blocuri acționate de cilindri ghidați se inchid realizând îndoirea tablei pe două direcții.

Fig.1.10 Blocurile in poziție inchisă si de îndoire

1.3 Proiectarea constructivă

In proiectarea dispozitivului multifuncțional de manipulare si îndoire vom folosi atat elemente tipiziate cat și elemente netipizate,datorită faptului ca unele elemente necesare realizarii unui ansamblu nu se gasesc pe piață sau nu sunt conform cerințelor.

Proiectarea elementelor si realizarea unui anasamblu presupune folosirea unui program precum Catia V5.

1.3.1 Proiectarea elementelor netipizate

Pentru proiectarea unui element vom deschide Catia și din bara de meniu selectăm Start > Mechanical Design > Part Design

Fig.1.11 Accesarea modulului Part Design

Pentru modelarea acestuia trebuie mai întai să-i definim un contur ,iar pentru aceasta vom folosi comanda “Sketch”,selectând planul in care ne dorim sa realizăm schița.

Vom modela un elemente de tip “NC” prezentat in figura 1.12

Fig.1.12 Element de tip “NC“

Fig.1.13 Accesarea comenzii “Sketch”

Se realizează schița elementului de tip “NC”. ,precum in figura 1.14 și se coteaza conturul in intregime.

Fig.1.14 Schița elementului

Se iese din comanda “Sketch” ,iar pentru extrudarea piesei se folosește comanda “Pad”.

Valoarea de extrudare reprezintă și grosimea “NC-ului” ,în acest caz valoarea fiind 15 mm.

Fig. 1.15 Corpul tridimensional al piesei

Pentru realizarea găurilor vom folosi comanda “Hole”.Vom folosi aceiași comanda pentru fiecare grup de găuri in parte.

Pentru început vom poziționa gaura de start față de suprafețe plane, precum in figura 1.16.

Fig.1.16 Poziționarea găurii

Pentru găurile de știft vom alege diametrul de ø6 si le vom face sa fie străpunse in piesă selectând “Up To Next“.

Fig.1.17 Alegerea diametrului si adâncimea pentru găurile de știft

Cu “Rectangular Pattern ” se va realiza cea de-a doua gaură ca o clonă a celei realizate deja.

Se selectează gaura șablon,iar in feresatra deschisă in casuța din dreptul “Instance(s)“ se va specifica câte clone ale găurii dorim sa realizăm.In căsuța “Spacing“ se va preciza distanța dintre centrele găurilor. În căsuța “Reference elemente“ se selectează muchia de-a lungul cărei se va realiza clona.

Fig.1.18 Crearea clonei găurii de știft

Pentru gaura filetată vom folosi aceiași procedura.O vom poziționa si apoi vom accesa comanda “Hole“și de această data bifăm opțiunea “Threaded“,alegem tipul de filet “Metric Thick Pitch“ și diametrul metric al acestuia,in cazul acesta M6,gaura care va fi de asemenea străpunsă prin selectarea opțiunii “Support Depth“.

Fig.1.19 Realizarea găurii metrice

Pentru realizarea frezărilor in cazul acestei piese vom folosi comanda “Pocket“.Aceste sunt realizate cu scopul de a evita unele coliziuni ce ar putea interveni intre “NC“ și tablă.

Nu au o precizie ridicată și nici dimensuni exacte .In figura 1.20 se observa ca acestea sunt făcute intr-un “Sketch“ sub forme triunghiulare.

Fig.1.20 Schița frezărilor

In casuța comenzii “Pocket“ se specifică adâncimea dorită și anume 15 mm.

Fig.1.21 Specificarea adâncimii

Realizarea racordărilor se face cu comanda “Edge Fillet“,unde se specifică raza de racordare dorită ,in cazul nostru 3 mm și muchiile dorite pentru a fi racordate.

Fig.1.22 Racordarea muchiilor

1.3.2 Alegerea elementelor tipizate

Proiectarea unui dispozitiv de manipulare și îndoire(gripper) este o chestiune destul de complicată si necesită unele verificari și ajustari.

Din aceste motive pentru modelarea unui astfel de dispozitiv se folosesc si componente tipizate.

În acest sens exista diversi producatori de elemente tipizate pentru construcția lor exemplu : TUNKERS, NORGREN,FESTO,SMC.

În cele ce urmează vor fi prezentate unele elemente tipizate folosite in construcția dispozitivului de manipulare și îndoire.

Vom incepe cu alegerea cilindrilor cu acționare pneumatică. Pentru operațiile de îndoire executate de acest dispozitiv vom avea nevoie de cilindri ghidați cu tije de ghidare ,aleși in funcție de forța necesară pentru îndoire.

Cilindrii cu ghidare ii vom alege de pe site-ul celor de la Festo.

Fig.1.23 Site-ul Festo

Din secțiunea de produse vom alege Acționări pneumatice > Acționări cu ghidare > Acționări cu tije de ghidare > Cilindrii cu ghidare DFM,metric.

În dreptul selecției dorite va aparea o fereastră unde se vor putea introduce caracteristicile dorite,figura 1.24.

Vom selecta diamentrul de 80 mm,cu o cursă de 25 mm,iar tipul ghidajului va fi “GF Ghidaj cu alunecare“.

Fig.1.24 Selectarea tipului de cilindru si caracteristicile acestuia

În funcție de selecțiile făcute și de caracteristicile precizate vom putea accesa fișierul “Fișa date“, figura 1.25 care va cuprinde informații despre cilindrul dorit.

Fig.1.25 Accesarea fișierului “Fișa date“

Fig.1.26 Specificații ale cilindrului ghidat

În continuare vom prezenta dispozitivele de prindere și anume “Clampu-rile“.

Pentru a-și îndeplini funcția de strangere dispozitivele de prindere (clamp-urile) trebuie sa asigure o forța de strangere (recomandată)de minimum 40 daN – depinzind de forma și gabaritul tablei.

Oricum, pricipiul ramane acelasi la alegerea tipodimensiunii clamp-ului ce urmeaza a fi folosit si anume: – sa aiba din constructie prevazuta blocarea mecanismului in ‘punctul mort’, respectiv

– sa asigure forta de strangere minim necesara part-ului considerat (de la caz la caz: 40daN, 80daN, 110daN,…) chiar in conditiile in care nu se pot evita abaterile de la montajul recomandat.

Dispozitivele de prindere(Clamp-urile) le vom alege de pe site-ul celor de la Tunkers,impreună cu clamp arm-urile necesare acestora.

Fig.1.27 Site-ul Tunkers

In continuare de pe site din secțiunea de produse vom alege modelul dorit ,vom vizualiza detalii despre acest dispozitiv și vom accesa fișierele care conțin specificații despre acesta.

Fig.1.28 Alegerea modelului dorit

Fig.1.29 Selectarea modelului

După selectarea modelului dorit ,se va deschide o ferastră cu dispozitivul ales, figura 1.30 de unde vom putea accesa fișiere cu detalii sau specificații despre acesta.

Fig.1.30 Detalii ale dispozitivului de prindere (clamp-ului)

Fig.1.31 Accesarea fișierului pentru specificații ale dispozitivului

Fig.1.32 Specificații ale dispozitivului de prindere (clamp-ului) ales

1.3.3 Realizarea ansamblului

Realizarea unui ansamblu se face cu ajutorul modulului Assembly Design al programului Catia.

Modulul Catia Assembly Design se accesează din meniul Start > Mechanical Design > Assembly Design

Fig.1.33 Accesarea meniul Assembly Design

Interfața de lucru a modulului Assembly Design prezintă arborescența care cuprinde componentele ansamblului ,bara de meniuri și instrumentele de asamblare.Principalele bare de instrumente sunt prezentate in figura 1.34.

Fig.1.34 Principalele bare de instrumente

Bara de instrumente “Product Structure Tools“ se folosește la identificarea si asamblarea diferitelor componente.Astfel identificarea lor se face cu precizie.

Bara de instrumente “Constraints“ se utilizează la definirea constrângerilor pentru ansambluri și pentru poziționarea componentelor.

Bara “Move“ se utiliezază la manipularea,rotirea sau translatarea componentelor din ansamblu.

În bara de instrumente “Assembly Features“ se găsesc comenzi care permit secționarea(Split) unor componente dupa un plan ales,crearea unor găuri(Hole) sau profile(Pocket).

Gripper-ul fiind un ansamblu mai complex,este compus din alte subansamble numite unități.

Aceste unități la rândul lor sunt compuse din componente manufacturate,comericiale,standarde.

Prima etapă a creării unui ansamblu este modelarea componentelor acestuia,cu ajutorul modulelor existente in Catia.

Pentru această etapă e nevoie de adăugarea unei noi componente ,iar acest lucru se poate face in două moduri,fie prin inserarea unui element existent care a fost creat anterior sau prin crearea unui element direct in ansamblu.

Pentru adăugarea unei noi componente deja existente se va utiliza instrumentul “Existing component“ din bara “Product Structure Tools“,sau din bara de meniu “Insert“.Acest lucru este prezentat in figura 1.35 a)

Apoi se va deschide o fereastră de unde vom selecta componenta pe care dorim sa o inserăm,prezentat in figura 1.35 b).

Fig.1.35a)Accesarea comenzii

Fig.1.35b)Selectarea componentei dorite

Structura ansamblului va fi formată din Product 1,care va conține atât părțile fixe ,cât și părțile mobile ale unităților.

Vom începe prin inserarea sudatului,componenta principala ,restul fiind prinse de acesta.Acesta va fi inserat in grupul “Fix“.

Vom proceda la fel cu toate componentele unității,fiecare va fi inserată în grupul corespunzător.

Vom fixa sudatul fiind componenta cu gabaritul cel mai mare, utilizând comanda Fix Component de pe bara Constraints,figura1.36.

Fig.1.36 Aplicarea constrângerii “Fix component“

Deplasarea și orientarea componentelor în poziția dorită se va putea realiza cu ajutorul compasului prezentat in figura 1.37.

Fig.1.37 Prezentarea compasului de manipulare

Cu ajutorul compasului vom putea deplasa componenta pe toate cele trei axe,dar o vom putea și roti dupa acestea.

In cazul acestei unități vom avea nevoie de doi cilindri,unul dispus vertical ,iar celălalt dispus orizontal,datorită îndoirii pe cele doua direcții.

Cilindrii (DFM) vor fi poziționați pe suprafața sudatului cu ajutorul constrângerii de contact(fig.1.38) și vom poziționa axele găurilor cu ajutorul constrângerii de coincidență(fig.1.39).

Fig.1.38 Aplicarea constrângerii “Contact constraint“

Fig.1.39 Aplicarea constrângerii “Coincidence constraint“

Prin aceiași metoda vom poziționa “NC-ul “ pe suprafața sudatului, iar intre ele un despărțitor “SPACER“,figura 1.40.

Fig.1.40 Asamblarea grupului “FIX“

Mai departe vom trece la poziționarea primului grup de părți mobile “MOBIL_1“, poziționanând “placa 01“pe suprafața cilindrului.De această placă va fi prins un “suport 06 “ pe care va fi poziționat “blocul 02“de îndoire .Intre suport și blocul de îndoire vom avea un distanțier “Spacer“.

Fig.1.41 Asamblarea grupului “MOBIL_1“

În continuare mai rămâne de asamblat grupul “MOBIL_2“,pe același principiul “placa 03“pe suprafața cilindrului.De această placă va fi prins un “suport 04 “ pe care va fi poziționat “blocul 05“de îndoire .Intre suport și blocul de îndoire vom avea de asemenea un distanțier “Spacer“.

Fig.1.42 Asamblarea grupului “MOBIL_2“

In cele ce urmează vom insera in ansamblu șuruburi cu locas hexagonal M10 x 50 ISO 4762 din biblioteca de componente standardizate existentă in program prin accesarea opțiunii “Catalog Browser“ din meniul “Tools“ , figura 1.43 .

Fig.1.43 Accesarea “Catalog Browser“ și alegerea șurubului

După alegerea șurubului dorit ,il vom poziționa in ansamblul nostru,iar cu opțiunea “Copy/Paste“ il vom reutiliza in cate locuri e nevoie de acesta,precum in figura 1.44.

Fig.1.44 Poziționarea șuruburilor

Pentru finalizarea acestui ansamblu vom introduce poziția deschisă a părților mobile pentru a arăta cursa părților mobile.

Cursa părților mobile este dată de cursa cilindrului folosit in fiecare caz.

Acest lucru se va realiza duplicând grupul “MOBIL_1“ și ii vom modifica poziția in funcție de cursa fiecărui cilindru.

Cu ajutorul compasului pe care il vom așeza pe o suprafață paralelă cu direcția de translatare dorită,vom deplasa noul grup ,indicând valoarea cursei de 50 mm pe axa V.

Fig.1.45 Acționarea compasului pentru translatarea noului grup

In mod similar vom proceda și cu cel de-al doilea grup.După ce fiecare grup este in poziția dorită le vom redenumi specific.

Redenumirea se face cu ajutorul accesării meniului Properties > Product > Instance Name, precum in figura 1.46.

Fig.1.46 Redenumirea grupului

Pentru o vizualizare mai concretă si deosebirea față de elementele principale le vom oferi pozițiilor deschise o transparență .Pentru această proprietate vom accesa meniul Properties > Graphic > Transparency ,vom bifa casuța de transparența “Transparency“ și vom regla transparența la 130.

Fig.1. 47 Reglarea transparenței

Iar in final , in figura 1.48 se prezintă ansamblul complet al unității de îndoire.

Fig.1.48 Ansamblul final al unității de îndoire