1. Studiul de fundamentare tehnică a unei aplicații robotizate dedicată operațiilor de… [308834]
Cuprins
1. Studiul de fundamentare tehnică a unei aplicații robotizate dedicată operațiilor de paletizare……………………………………………………………………………………………………………………………………6
1.1.Generalități privind operația de paletizare robotizată. Terminologie paletizare…………………….6
1.2.Paletizare robotiză.Soluții constructive întâlnite în aplicațiile robotizate pentru paletizare…….6
1.3.Analiză comparativă a aplicațiilor robotizate similare celei de proiect…………………………………9
I.[anonimizat] – Celulă de paletizare cu două intrări și două iesiri…………………..9
II.Celulă de paletizare FPT Standar Palletizer. …………………………………………………………………..11
III.Celula de paletizare compactă Flex palletizer………………………………………………………………….12
IV.Celulă de paletizare robotizată „full-layer” Jantz Advantage FL 2x-1000………………………..13
1.4.Analiză comparativă a variantelor constructive similare de RI. ………………………………………..14
I.KR 180-2 PA – Kuka. ……………………………………………………………………………………………………15
II.IRB 660 – ABB……………………………………………………………………………………………………………17
III.ZD130S – Kawasaki…………………………………………………………………………………………………….18
2. Proiectarea cinematică și organologică a ansamblurilor……………………………………………………….19
2.1. Prezentarea ansambului general al RI. ………………………………………………………………….19
2.1.1. Caracteristici tehnice generale rezultate pentru ansamblul general al RI Motoman MPL160 II………………………………………………….……………………………………………….19
2.1.2. Prezentarea vederilor principale și a structurii cinematice complete a ansamblului general al RI. …………………………………………………………………………………………………………………………….21
2.1.3. Calcule cinematice și de determinare a încărcărilor aplicate ansamblului general al
RI……………………………………………………………………………………………………………….……24
2.2. Proiectarea structurii cinematice și organologice complete a ansamblurilor parțiale…….36
2.2.1. Specificarea caracteristicilor tehnice proprii ansamblurilor parțiale…………………………….36
2.2.2. Modelarea asistată CAE a comportării dinamice a ansamblului structurii sistemului proiectat…..37
3. Sinteza de ansamblu a aplicației roboțizate proiectate .
3.1. Prezentarea celulei robotizate pentru debavurarea unui reper din masă plastică. ….
3.1.1. Descrierea structurii complete a aplicației și identificarea caracteristicilor tehnice
generale ale subsistemelor componente…………………………………………………………………..
3.1.2. Descrierea funcționării de ansamblu a aplicației și a rolului funcțional specific al
subsistemelor componente. …………………………………………………………………………………..
3.1.3. Specificul exploatării ansamblului general al aplicației. Ciclograme de funcționare.
155
3.1.4. Specificul programării/ simulării asistate a funcționării de ansamblu a aplicației. ..
3.1.5. Modelarea asistata avansata CAE a comportarii de ansamblu a RI. Analiza cinematica a robotului. …………………………………………………………………………………………..
4. Tehnologia de fabricație a unui reper specific din cadrul ansamblurilor proiectate – carcasa angrenaj …………………………………………………………………………………………………………………
4.1. Prezentarea desenului de execuție al reperului de realizat. ………………………………..
4.2. Reprezentarea și notarea suprafețelor specifice de prelucrat. …………………………….
4.3. Planul de operații pentru realizarea completă a reperului …………………………………..
4.4. Selectarea sculelor și portsculelor, a regimurilor de lucru specifice și a MUCN ……..
5. Managementul de proiect. …………………………………………………………………………………..
6. Încercarea și recepția Roboților Industriali ……………………………………………………………..
6.1. Prezentarea procedurilor de calcul privind măsurarea parametrilor robotului industrial
integrat în aplicație. Generalități. Condiții de încercare………………………………………………..
6.2. Schema cinematica structurala a robotului ………………………………………………………
6.3. Prezentarea și justificarea parametrilor funcționali și procedura de calcul pentru determinarea fiecarui parametru ……………………………………………………………………………..
7. Concluzii finale. …………………………………………………………………………………………………
8. Bibliografie ……………………………………………………………………………………………………….
1.Studiul de fundamentare tehnică a unei aplicații robotizate dedicată operațiilor de paletizare.
1.1 Generalități privind operația de paletizare robotizată.Terminologie la paletizare.
Oricând este propusă implementarea unor soluții de automatizare robotizătă
Într-un sistem de producție , aceasta se face cu scopul de eficientizare maximă a productivității, eliminarea aproape în totalitate a componentei umane,fiecare reprezentând factori care duc la creșterea profitabilitații. Mai ales în cazul sistemelor de paletizare , care reprezintă un proces de mare amploare, atât din punctul de vedere al cantitătilor imiplicate și dimensiunea acestora.
Paletizarea reprezintă tehnica de grupare a mai multor bunuri materiale, pe un suport numit palet.Echipamentele de paletizare au devenit o parte esențială a acestui proces, au inlocuit eroarea umană și rănile apărute în timpul muncii cu eficiență și viteză. Acest echipamente pot lucra în medii nocive pentru operatorii umani.
În liniile de paletizare se pot întâlni două tipuri de soluții pentru acest proces :
– paletizare convențională folosește o tehnică de stratificare care formează cutiile într-o formă care este depozitatată pe palet în straturi.Aceste mașini de paletizare pot fi separate în două categorii – paletizator low-level sau high-level reprezentate în figurile 1.1a ,respectiv 1.1b .Ambele categorii funcționează intr-un mod similar cu exceptia faptului că mașinile conventionale high-level permit formarea de straturi la viteze mult mai mari menținând straturile fixe și ridicând/coborând paletul.[1]
Fig. 1.1 a)Paletizator convențional low-level b) Paletizator convențional high-level[2]
– paletizare robotizată care este fiabilă, flexibilă și crește productivitatea în timp ce amprenta echipamentului este redusa devenind soluția ideală pentru o varietate de scenarii de împachetare.În mod uzual sunt două tipuri de roboți industriali folosiți ; roboți cu arhitectură tip braț articulat exemplificat în figura 1.2a)sau roboți liniari tip portal ( Cartezian) prezentat în figura 1.2b).
Fig.1.2 a)Robot tip braț articulat dedicat operației de paletizare
b)Robot tip portal integrat în operația de paletizare [3]
Sistemele robotizate sunt foarte versatile și oferă sisteme end-efector complet automate care permit manipularea a multiple produse.De asemenea acești roboți pot lucra în medii refrigerate și izolate.În comparație cu paletizatoare convenționale în straturi , necesită mai puțin spațiu,lasă mai puțin loc pentru eroare și sunt per total mai bine echipate să se ocupe de task-uri multiple.
Pentru a obține imbunătățirile produse de sistemele automatizate este necesară selectarea combinației optime de tip de robot , efector și echipamente perirobotice pentru fiecărui scenariu de producție.Unele firme sunt specializate în integrarea soluțiilor de automatizare pentru orice tip de aplicație de paletizare.
Sistemele robotizate de ambalare și-au dovedit eficiența în liniile de mare și foarte mare capacitate , acolo unde au fost implementate . Deși acestea sunt indicate , în special, depozitelor de mari dimensiuni, gasite în transportul maritim sau aerian , sistemele robotizate de paletizare sunt recomandate în orice medii industriale de procese de mare capacitate.
Luând în calcul toate aceste condiții generale, linia robotizată de ambalare-paletizare poate fi caracterizată prin trei calitati: forta, precizie, rapiditate. În egala masură, deosebit de importanta este fiabilitatea sistemului, materialele de construcție utilizate la fabricare trebuind sa fie în mod obligatoriu de foarte bună calitate. Nu în ultimul rând, sistemul trebuie sa probeze o mare flexibilitate asigurată de mecanica aplicată în domeniul roboticii, flexibilitatea asigurând precizia și rapiditatea operațiunilor.
La randul ei, flexibilitatea deosebita a sistemului robotizat se datoreaza principiilor originale care staula baza solutiilor functionale și constructive ale componentelor mecanice; pe baza lor sunt definiteobiectivele specifice și directiile tematice:
-actionarea sistemului;
-interschimbabilitatea automata, acolo unde este cazul, caracteristica realizata prin tipizarea mecanismului de cuplare mecanica, energetica și informationala;
-cuplarea mecanica automata a portsarcinii cu bratul mecanic;
-prinderea reglabila și ferma a pachetelor (lazilor) care urmeaza a fi paletizate cu bratul mecanic,obiectiv realizat prin alegerea sistemului de bazare și fixare;
-orientarea suporturilor prin activarea unui numar cat mai redus de miscari pentru realizarea functiilor decuplare și decuplare, functii care impun deplasari precise, eventual, cu viteza redusa.e de mișcări de avans în așa fel încât rezultanta lor să dea mișcarea rezultantă de generare.
Operația de paletizare obține:
-Creșterea vitezei de circulație a mărfurilor, materiale semifabricate și produse finite etc., intre locul de producție și cel de utilizare, depozitare sau consum. Aceasta se datorează, pe de o parte,posibilității mecanizării complete și eficiente a operațiilor de încărcare-descărcare, încă din procesul de producție, prin folosirea paletelor de diferite tipuri sau a containerelor ca dispozitive auxiliare tehnologice pentru transportul materiilor prime sau a semifabricatelor intre mașini, secții, ateliere, depozite. Pe de alta parte, exista posibilitatea de constituire a unităților de încărcătura în momentul încleierii ciclului defabricație și transportul acestora, fără fi fragmentate.
-Elasticitatea funcției de depozitare printr-o mai buna folosire a spatiilor, în special pe verticală. În cazul primirii unei cantități mari de mărfuri, care depășesc capacitățile de depozitare, pentru perioades curte se pot adopta soluții simple, datorita ușurinței de a deplasa unități mari de încărcătura în timp relativ scurt și posibilității de combinare a diferitelor sisteme de depozitare (stivuire în bloc, depozitare pe stelaje). Se poate utiliza la maximum înălțimea încăperilor și, daca este necesar, chiar suprafețele pe care în mod obișnuit nu se depozitează marfa.
-Păstrarea calității și integrității mărfurilor în întregul proces de manipulare, depozitare și transport prinreducerea numărului de manipulări, eliminarea manipulărilor care pot produce degradarea operații(azvârlire, trântire, frecare etc.) prin mecanizarea lucrărilor cu ajutorul unor utilaje caracterizate printr –o funcționare lina, fără șocuri. Se evita, de asemenea, sustragerile ; unitățile de încărcătură fiind grupate, se asigura o protecție sigura cu posibilitatea de verificare ușoara, în orice faza a procesului de transport și depozitare a conținutului.
1.2 Paletizarea robotizată.Soluții constructive întâlnite în aplicațiile robotizate pentru paletizare
Efectorii utilizați în aplicațiile de paletizare au o construcție specială, aceasta fiind aleasă în funcție de forma, dimensiunile și caracteristicile de rigiditate a obiectelor de manipulat.
Efectorii de paletizare pot avea o concepție dedicată :
-manipularii doar a obiectelor ce trebuie dispuse ordonat pe paleți
-manipularii obiectelor ce trebuie dispuse ordonat pe paleți, a separatoarelor dintre straturi / de închidere a stivei și a paletilor pe care se realizeaza stivele cu obiecte paletizate (efectori polifuncționali).
Pentru exemplificarea tipurilor de efectori special conceputi pentru aplicatia de paletizare în continuare sunt prezentate cateva categori de efectori (fig 1.3)
-efector sisteme de prehensiune vacuumatice (“VACUUM STYLE”) reprezentat în figura 1.3a pentru paletizarea individuala / multipla a produselor de tip cutii de carton și manipularea separatoarelor respectiv sistem electromecanice de prehensiune pentru manipularea paletilor ;
-efector de tip sistem de prehensiune cu palete verticale (“CLAMP STYLE”) reprezentat în figura 1.3b pentru produse de tip cuti paralelipipedice;
-efector de tip sistem de prehensiune cu gheare multiple (“FORK STYLE”) reprezentat în figura 1.3c pentru manipularea produselor de tip saci cu materiale vrac
Fig 1.3 a)Efector de prehensiune vacuumatice ; b)Efector de prehensiune cu palete verticale ; c)Efector de prehensiune cu gheare multiple
1.3 Analiza comparativă a aplicațiilor robotizate similare celei de proiect
I. Celula de paletizare RPC-MX – Celula de paletizare cu două intrări și două ieșiri
Celula de paletizare robotizată RPC-MX de la compania Pearson este soluția pentru cele mai dificile paletizări. Fiecare celulă este gandită special pentru fiecare proiect. Dar toate au un robot de tip braț articulat care oferă flexibilitatea maximă în condițiile unei funcționări fiabile. Cu schimbări rapide preprogramate și personalizate , RPC-MX poate face paletizarea unor produse variate pe diferite tipuri de paleți. Dacă cerințele se schimbă, RPC-MX se schimbă de asemenea. Mai jos este ilustrat modul de lucru al robotului integrat de tip braț articulat în cadrul acestei celule reprezentate în figura 1.4.
Fig 1.4 Mod de lucru robot dedicat operației de paletizare în cadrul celulei de paletizare RPC-MX
Tabel 1 Caracteristicile celulei RCP-MX
Mai jos este prezentată imaginea de tip layout pentru această celulă de paletizare (fig 1.5). Amprenta la sol diferă în functie de cerintele produsului operatiei de paletizare în celula RPC-MX
Fig 1.5 Layout celula de paletizare RPC-MX
II. Celulă de paletizare FPT Standard Palletizer
FPT Standard Palletizer este o celulă autonomă de paletizare, care marește capacitatea liniei de producție folosind un minim de muncă umană. Are urmatoarele funcții individuale.
Fig.1.6 Mod de lucru „FTP STANDARD Palletizer”
Tabel 2 Caracteristicile celulei FTP Standard Palletizer
Avantaje :
-Plasează paleți și straturi intermediare în stația de lucru fie manual fie folosind AGV-uri;
-Crearea ușoară a schemelor de paletizare folosind softul FTP Flex Pack;
-FTP Standard Palletizer așează produsele conform schemei optime de paletizare;
-Paleți incărcați pot fi preluați atât manual cât și prin intermediul unui AGV;
Fig 1.7 Layout celula de paletizare FTP Standar Palletizer
În figura de mai sus (fig 1.6) este ilustrată o imagine a modului de lucru a robotului de tip brat articulate de la firma KUKA, iar în imaginea din stanga (fig 1.7) este prezentata imaginea de tip layout a acestei celule de paletizare.
III. Celulă de paletizare compactă Flex palletizer
Fig 1.7 Celula compactă Flex palletizer
Celula compactă Flex palletizer cu transportoare este ideală pentru a paletiza cutii, pungi, găleți,tăvi, sticle, și multe altele. Acest sistem robotic de paletizare poate manevra, de asemenea, separatoare și paleți. Dimensiuna mica permite sa fie eficient în aproape orice instalatie indiferent de dimensiunile ei.
Flex palletizer (fig 1.7) include un robot IRB 660 de la firma ABB,un robot dedicat paletizarii, care combină viteza superioară cu capacitate mare de incarcare. Celulă compactă Flex palletizer poate obține rate de transfer care se apropie de cele ale automatelor de paletizare, cu avantajul de flexibilitate robotizata.
Tabel 3 Caracteristicile celulei Flex Palletizer
Celula compactă poate paletiza :
• Până la 28 cutii pe minut
• Până la 22 pungi pe minut
• Până la 24 de găleți pe minut
În figura 1.7 celula standard are perimetrul inconjurat de garduri care ating sau depășesc toate specificațiile RIA OSHA, și ANSI. Posturile și ramele de aluminiu extrudat și ramele sunt acoperite cu material pulberizat pentru finisaj dur și de lungă durată . Alegerea pentru o plasă de sârmă, acoperita cu PVC sau Lexan este utilizat apentru a păstra personalul afara din zona de lucru robot a robotului.Panourile de siguranta pot fi îndepărtată ușor pentru mentananta.
Alimentarea celulei se realizează prin conveior cu role care este preluat de robot folosind un efector vacumatic
Avantajele celulei compacte:
-flexibilitatea produsului și modelului
-timpul scurt de interschimbabilitate
-timp scurt de livrare
-rapid și ușor de instalat
-funcționare extrem de usoara
-cost mic al productivitatii
-mentenanta redusa
-timp de amortizare foarte scurt
IV. Celulă de paletizare robotizată „full-layer” Jantz Advantage FL 2x-1000
Celula de paletizare Jantz Advantage FL 2x-1000 are anumite elemente de bază comune pentru toate configurațiile. În primul rând trebuie să existe o zonă de așteptare. Aceasta este o zona în care paletul și a produsele vor veni în cele din urmă împreună. Paleți goi sunt încărcati în această zonă dintr-o magazie, care va distribui cate un palet la un moment dat dintr-o stivă. În cele din urmă și cel mai important, trebuie să existe un mijloc pentru produse și pentru paleți să fie aduse împreună.
În figura 1.8 este reprezentă celula de paletizare Jantz Advantage FL 2x-1000, celula cu 1 intrare și cu 2 iesiri.
Jantz Canada folosește roboți Kuka și, în acest caz, este echipat cu scule ale end-efectorilor specifice,efectori vacumatici, care pot ridica cutii de până la 10 kg în masă . Acest sistem este configurat sa manipuleze simultan două cutii de diferite dimensiuni, stocate dupa dimensiune la stânga, iar dupa cealalta dimensiune, la dreapta. Odată ce paletul este plin sistemul descarca paletul într-o zonă de unde este preluat de catre un stivuitor. Un palet nou, gol, intră apoi în zona de transfer și procesul o ia de la capat.
Fig 1.8 Celula compactă Advantage FL 2x-100
Odată completat paletul merge la un alt proces unde conținutul este acoperit într-o folie pentru a împiedica conținutul de a se deplasa în timpul transportului. Există mai multe avantaje la un sistem de paletizare asupra forței de muncă manuală, care includ reducerea costurilor forței de muncă, acuratețe crescută a produsului introdus și de eliminare a potențialelor accidente ale angajatilor din cauza ridicarii repetitive.
Capacitatea de a gestiona mai multe produse, greutăți și dimensiuni fără a fi nevoie de a face modificari mecanice ii dacelulei de paletizare robotizata JANTZ un grad de flexibilitate fără egal fata de sistemele conventionale de paletizare.
1.4 Analiza comparativă a variantelor constructive similare de roboți industriali
Operatiile de paletizare se pot realiza cu roboți cu arhitectura de tip brat articulat sau respectiv portal dublu, de uz general cu 5 / 6 grade de libertate. Pentru cazul RI de tip brat articulat, exista și posibilitatea utilizarii unor RI dedicati (cu o conceptie special adaptata realizarii operatiilor de paletizare).
Roboții de tip brat articulat dedicati pentru operatile de paletizare au 5 grade de libertate, toate de rotație, dar includ doar 4 axe comandate numeric (existând doar 4 motoare electrice de actionare). Pentru miscarile de orientare sunt disponibile grade de libertate 4-5 parametrizate pitch-roll, dar dintre acestea doar pentru gradul de libertate roll exista un motor propriu de actionare.
Specificul constructiv al acestor roboți dedicati consta în existent unui sistem mecanic de conceptie speciala, care permite obtinerea miscarii de orientare de tip pitch, prin care se asigura mentinerea permanent vertical a axei de rotație roll indiferent de pozitiile unghiulare ale segmentelor bratului articulat.
Realizarea unui astfel de sistem presupune utilizarea a doua subsisteme de tip lant cinematic inchis și o constructie particulara a cuplei care permite realizarea miscarii de orientare de tip pitch.
Fiecare aplicatie robotizata este comandata de controlere programabile ce permit operatorului uman introducerea programelor specifice pentru fiecare aplicatie în parte. în functie de realizarea specifica a unei aplicatii de paletizare, pentru corelarea / interconditionarea functionarii RI cu restul subsistemelor din aplicatia robotizata controlerul acestuia trebuie sa poata primi și procesa informatii de la senzori extroreceptivi (plasati în mediul de lucru al RI) pentru: comanda conveioarelor de alimentare cu produse de paletizat.
În ceea ce privește specificul constructiv al RI utilizati în aplicatii de paletizare, în cele ce urmeaz nu vor fi prezenate decât exemple de RI de tip brat articulat cu o constructie speacila adaptata realizarii unor asemenea sarcini de lucru . Pentru exemplificarea modelelor de RI dedicati realizarii operatiilor de paletizare în continuare sunt prezentate variantele uzuale de RI realizate de catre firmele Kuka, ABB,și Motoman.
Kuka Kr 180-2 PA
Robotul Kuka KR180 PA (fig 1.9)folosește motoare angrenaje eficiente. Paleți multiplii pot fi stivuiți cu ușurință , permițând operații de paletizare rapide (pana la 30 de cicluri pe minut). Masa a fost redusă pe brat prin folosirea de întăritoare din fibră de carbon. Acest robot mai vine intr-o variantă specială pentru medii refigrerate.
Detaliile tehnice vor pentru acest robot vor fi detaliate în tabelul 1 și spațiul de lucru în figura 1.10
Proiectat pentru medii de congelare: KR 180-2 PA este de asemenea, disponibil pentru varianta Arctic special pentru paletizare încredere până la -30 ° C.
Fig 1.9 Robot dedicate de paletizare Kuka Kr 180-2 PA
Echipament special asigură încredere funcționare și protejează toate unitățile de acționare și cabluri electrice. Acest robot nu are nevoie de nici un costum de protecție, nici de încălzire speciale pentru sistem mecanic, ceea ce reduce semnificativ costurile se monteaza pe podea sau pe un piedesta
Sistem de actionare, electromecanic cu servomotoare fără perii AC .
Tabel 4 Specificații Tehnice Robot Kuka KR-180 PA
Fig 1.10 Spațiu de lucru KR180-2 PA
ABB IRB 660
Putere și mișcare cu performanța motorului optimizată pentru a asigura ciclu mai scurt și mai rapid decât produsele concurente. Noul palletizer vine într-o versiune de mare viteză capabil sa manipulare 180 kg .
Robotul industrial IRB 660 (fig 1.11) are capacitatea de manipulare pentru a satisface cerințele pentru orice aplicatii de paletizare ( tabel 2 , fig 1.12).
Fig 1.11 Robot de paletizare ABB IRB 660
Tabel 5 Specificații Tehnice Robot ABB IRB 660
Kawasaki Robotics ZD130S
Seria Z de roboți Kawasaki, este proiectată să asigure un grad mare de fiabilitate și eficiență în operații precum manipularea, sudură în puncte, montajul sau deservirea de mașini și utilaje diverse din toate sectoarele de activitate, inclusiv paletizare.
Această serie are design modular și greutate redusă, caracteristici ce constituie premizele obținerii de viteze mari în condiții de rigiditate sporită, dar și asigurarea unui spațiu de lucru foarte mare. Cu sarcini de lucru de la 100 kg la 300 kg, rază de lucru de la 1634 mm până la 3530 mm și precizie de repoziționare de +/- 0,3 mm, acești roboți constituie o familie de referință în cadrul grupului.
Fig 1.12 Robot de paletizare Motoman ZD130S
Tabel 6 Specificații Tehnice Robot Motoman ZD130S
2. Proiectarea cinematică și organologică a ansamblurilor
2.1 Prezentarea ansamblului general al RI Kawasaki MPL160 II
2.1.1 Caracteristici tehnice generale rezultate pentru ansamblul general al RI Motoman MPL160 II
Foarte versatil, robotul Kawasaki MPL160 II (fig 2.1) în 4 axe este ideal pentru o varietate de scenarii de paletizare,preluări ordonate și alte sarcini logistice pentru automatizarea centrelor de distribuție.
Cu un spațiu de lucru extensiv cu 3024 mm pe verticală și 3159 mm orizontală , permite crearea de încărcări înaltimea maximă de trailer de 2590 mm pe paleți standardizați.
Încheieturile scobite permit un grad mare de libertate al incheieturii fără interferențe.
Flansa de interfață cu efectorul permite un moment de inerție cu permisivitate mare ce permit ca încărcăturile asimetrice sunt manipulate cu eficiența fără a fi compromisă viteza sau performanța.
Folosind cablaje și furtune distribuite în interiorul structurii de la bază la end efector creste fiabilitatea.
În concomitența cu software-ul de paletizare produs de Yaskawa , PalletSolver® prezentat în figura 2.2 permite crearea rapidă și intuitivă a modelelor de paletizare.
Fig 2.1 Robot Kawasaki MPL160 II
Fig 2.2 Interfața software PalletSolver®
Specificațiile tehnice ale robotului Kawasaki MPL160 II sunt prezentate în tabelul 2.1 .
Tabel 7 Specificații tehnice ale MPL160 II
2.1.2 Prezentarea Vederilor principale (ortogonale) și a structurii cinematice complete a ansamblului general al robotului industrial de proiectat
În figura 2.3 se poate observa robotul tip brat articulat Kawasaki MPL160 II și amplasarea pe placa de prindere și dimensiunile acestuia.Prinderea trebuie să fie solidă pentru a preveni orice situație in care ar fi periclitată poziția manipulatorului robotic.Robotul este prins de placa de prindere folosind suruburi hexagonale M20 la care se adaugă o șaibă cu arc datorită eventualelor vibrații care apar în timpul funcționării. La rândul ei placa de prindere este fixată pe podea* cu un șurub de ancorare la o adâncime minimă de 200 [mm].
[*] În situația in care se folosește un element de supraînalțarea condițiile de prindere pot varia in funcție de înalțimea la care se lucrează si la tipologia elementului. Astfel de aspecte sunt proiectate in funcție de standardele individuale ale spațiului de lucru.
Fig 2.3 Modalitati de amplasare robot și prinderea pe placa
În figura 2.4 – se poaete observa vederea explodată a batiului robotului , acesta este actionat de motorul 1 de curent continuu alimentat la 24 V , de asemenea se poate vedea și cum este monat sistemul de acționare pneumatică a robotului , axa 1 cu comandă numerică ( CN ) principală a robotului (mecanismul generator de traectorie ).
Pentru relizarea miscării de rotatie la bază Motorul fixat pe elementul fix reprezentat de baza de prindere (fixată cu placa de prindere fixată de sol sau de un element de înălțare) ,antrenează prin intermediul lantului cinematic creat de angrenaj/reductor ,elementul mobil care este reprezentat de carcasa superioară.
Fig. 2.4 – Vederea explodata a bazei robotului și a axei 1 CN
În figura 2.5 Vedere explodată a axei 2 de rotație și componentele aferente acesteia.
Fig. 2.5 – Vedere explodata a axei 2 și componentele aferente acesteia
2.1.3. Calcule cinematice și de determinare a incarcarilor aplicate ansamblului general al robotului industrial proiectat
Determinarea volumui total al robotului
Pentru rezolvarea acestei etape, pentru robotul ales de proiect se realizeaza calculul volumelor principalelor componente astfel incat sa se poata determina masa exacta pe principalele axe ale robotului industrial.
(1.1)
Împarțirea pe volume a robotului
Am determinat volumul total cu ajutorul programului CATIA V5 R21, astfel volumele sunt : 0-Baza Ri ; 1– Modul rotație robot ; 2- Segmentul 1 al brațului articulat ;3- Segment 2 al brațului ; 4- Componenta 1 sistem de orientare Ri ; 5- Componenta 2 a sisitemului de orientare a Ri ; 6- Flansa sistem orientare. și directia de rotire a axelor Ri
Pe baza volumelor calculate și a masei robotului industrial Motoman MPL 160II din fișa tehnică a acesteia putem determină masele centrelor de greutate
Fig.2.7 – Specificatii dimensionale și numerotarea articulatiilor pentru robotul industrial Motoman MPL 160II , unde J1 , J2 , J3 corespund pozitionarii și J4 corespunde orientarii efectorului
Fig. 2.8 – Schema de calcul cu reprezentarea parametrilor constructivi – funcționali a RI , a razelor cinematice aferente distribuției de forțe ce acționează asupra Ri generată de miscare în cupla de rotație a RI .
Fig. 2.9 – Reducerea sarcinilor
Gtotal*g= 16975.6 N
Fig. 2.20 – Reprezentarea parametrilor constructivi – funcționali a RI , a razelor cinematice aferente distribuției de forțe ce acționează asupra Ri generată de miscare în cupla de rotație a Ri .
Fcf = mi * mi * Rcij
Ftg = mi * Ɛi* Rcij
a = 1250 [mm] = 1,25 [m]
b = 275 [mm] = 0,275 [m]
c = 1355 + 500 =1855[mm] = 1,855 [ m ]
f = 1647[mm] =1,647 [m]
m1 = 100 o/s = 1,57 rad / s
m2 = 90 o/s = 1,41 rad / s
m3 = 90 o/s = 1,41 rad / s
m4 = 120 o/s = 1,88 rad / s
m5 = 110 o/s = 1,72 rad / s
[rad/s]
[rad/s]
[rad/s]
[rad/s]
[rad/s]
]
Acceleratia tangentiala
atg21= ε1∙ Rc21= 1,3959 [rad*m/sec2]
atg31= ε1∙ Rc31= 7,144[rad*m/sec2]
atg41= ε1∙ Rc41= 8,0135[rad*m/sec2]
Forte centrifugale [N] (Fjcfi=mi∙ ωj2 ∙Rcij)
F1cf2=m2∙ ω12 ∙Rc21= 440,59*5,52*0,297= 722,32 [N]
F1cf3=m3∙ ω12 ∙Rc31= 255,49*5,52*1,52= 2143,663[N]
F1cf4=m4∙ ω12 ∙Rc41= 39,10*5,52*1,705= 367,993[N]
Forte tangentiale [N] (Fjtgi=mi∙atgij)
F1tg2=m2∙atg21= 267,88*1,3959= 373,933 [N]
F1tg3=m3∙atg31= 255,45*7,144= 1824,934 [N]
F1tg4=m4∙atg41= 39,10*8,0135= 313,327 [N]
Parametrii constructvtiv-funcționali și raze cinematice aferente distributiei de forte inertiale generate de miscarea în cupla 2 (rotație ) a MOTMAN MPL160II
Rc32= 1.521 [m]
Rc42= 1.654 [m]
Acceleratia tangentiala
atg32= ε2∙ Rc32= 0,955*1,521= 1,452[rad*m/sec2]
atg42= ε2∙ Rc42=0,955*1,654= 1,579[rad*m/sec2]
Forte centrifugale [N] (Fjcfi=mi∙ ωj2 ∙Rcij)
F2cf3=m3∙ ω22 ∙Rc32= 255,45*3,648*1,521= 10736,502 [N]
F2cf4=m4∙ ω22 ∙Rc42= 39,10*3,648*1,654= 235,927 [N]
Forte tangentiale [N] (Fjtgi=mi∙atgij)
F2tg3=m3∙atg32=255,45*1,452= 370,913 [N]
F2tg4=m4∙atg42=39,10*1,579=61,738[N]
Parametrii constructvtiv-funcționali și raze cinematice aferente distributiei de forte inertiale generate de miscarea în cupla 3 (rotație ) a MPL160II
Rc43= 1.654 m
Acceleratia tangentiala [rad*m/sec2]
atg43= ε2∙ Rc43=0,955*1.654= 1,579
Forte centrifugale [N] (Fjcfi=mi∙ ωj2 ∙Rcij)
F2cf4=m4∙ ω22 ∙Rc43= 39,10*3,648*1,654= 235,921
Forte tangentiale [N] (Fjtgi=mi∙atgij)
F2tg4=m4∙atg43=39,10*3,648=142,6368
Reducerea fortelor și momentelor în centrul de calcul 4
Forte cupla 1
∑Fx 1= F1tg7 = 97 N
∑Fy 1=F1cf7 = 113,858 N
∑Fz 1= -Gef = 204,33 N
Momente cupla 1
∑Mx 1= 0 [Nm]
∑My 1= -G= 112.148 [Nm]
∑Mz 1= F1tg7* Rc71= 97 *1,583 = 153,551 [Nm]
Forte cupla 2
∑Fx 2= F2tg7 = 130,546 N
∑Fy 2=-F2cf7 = 94.548 N
∑Fz 2=-Gef=-143.156 N
Momente cupla 2
∑Mx 2= 0 [Nm]
∑My 2= -G= -114.54 [Nm]
∑Mz 2=-F2cf7 * Rc72= 130,546 *2,431 = 317,357 [Nm]
Forte cupla 3
∑Fx 3= F3tg7 = 89.53[N]
∑Fy 3=-F3cf7 = -73.227[N]
∑Fz3=Gef=-112.148[N]
Momente cupla 3
∑Mx 3= 0[Nm]
∑My 3= -Gef= -112.148 [Nm]
∑Mz 3=-F3cf7 * Rc73= 73,227 *1,93 = 141.328 [Nm]
Torsor redus cupla 4
Fx= Fx 1+ Fx 2+ Fx 3= 317,076 [N]
Fy= Fy 2+ Fy 2+ Fy 3= 129,179 [N]
Calcul Rulment
S-a ales rulmentul THK RU124(G)
D=165 [mm] d=80 [mm] ] C=33.1 [mm] m=2.6 [kg]
Calcul Dinamic
Calcul static
Alegerea Reductorului și a motorului
Solutia constructiva de transmitere a miscarii de la motor catre reductor
Modelul ales este RV20-E
Tabel 5 Caracteristici redactor
Figura 2.21 Structura Reductor RV20-E
Masa : 4.4 Kg
Cr := 120
Alegerea Motorului
Tabel 6 Caracteristici motor
Motorul ales este 9C1.1.60…M cu turatia de 6000 și greutatea de 3 kg.
==
=*
==
=* = = =1.66
={[( + * +( * ]*+}* +
=m*=60*=0.403
m*=5.80
Mdinamic=Mstatic+Mred total(Mdinamic catalog=32.16+4.1=36.26
M dinamic catalog=41
Mdinamic Mdinamic catalog
2.2 Proiectarea structurii cinematice și organologice complete a ansamblurilor parțiale stabilite prin tema de proiect
2.2.1 Specificarea caracteristicilor tehnice proprii ansamblurilor parțiale de proiectat
Datele tehnice ale unui robot sunt stabilite, de rolul pe care acesta îl are de îndeplinit în cadrul celulei / liniei de fabricație flexibilă în care este integrat, un robot care execută o operație de manipulare are o altă serie de caracteristici tehnice fața de un robot ce execută operații de vopsire sau un robot ce execută operații de paletizare.Un robot poate fi împărțit pe segmente, cuple, pe module de rotație sau de translație.
Specificații tehnice ale efectorului vaccumatic:
Ventuzele vaccumatice ale efectorului trebuie să fie poziționate și dimensionate astfel încât să poată cuprinde o suprafață cât buna a obiectului de manipulat și să reziste greutați obiectului;
Forța de strângere a sistemului vaccumatic trebuie aleasă ținănd cont de faptul că acesta trebuie să țină obiectul fără să il scape în timpul mișcărilor robotului și fără să il deformeze;
Greutatea effectorului este redusă cât mai mult posibil în vederea îmbunătățirii comportării dinamice a robotului;
sistemul de orientare are un grad de libertate , Roll (rotirea după o axă longitudinală),
Specificații tehnice ale cuplei 1 (rotație la bază)
cupla 1, ca și cupla 2 , este o cuplă de tip direct drive, cu un motor atașat la un redactor, care la randul sau este atașat direct la elementul acționat;
Specificații tehnice ale cuplei 1 (translația bazei);
folosirea unui motor mai slab tocmai la bază este posibilă datorită faptului că majoritatea încărcărilor gravitaționale și inerțiale sunt preluate de sistemul de tanchete cu bile.
cursa cuplei 1 este de 180o, iar viteza maximă este de 140o/s;
Specificații tehnice ale cuplei 2 și a segmentului braț:
Cupla 2, este o cuplă de tip direct drive, cu un motor atașat la un redactor, care la randul sau este atașat direct la elementul acționat;
cursa cuplei 2 este de la +90o pâna la -45o iar viteza maximă de 140o/s;
elementul mobil al acestei cuple este brațul;
Specificații tehnice ale cuplei 3 :
Cupla 3 este un modul de rotație de tip direct drive, adică motorul este conectat la un reductor al cărui element de ieșire este conectat direct la elementul mobil;
cursa cuplei 3 este de la +15.5o pâna la -120o și dispune de o viteză maximă de 140o/s;
2.2.2. Modelarea asistată CAE a comportării dinamice a ansamblului structurii sistemului proiectat
Analiză material hiperelastic (Neo-Hoke).
Se efectueză pe gripper vaccumatic pentru manipularea placilor de sticla și paletizarea lor .Robotului de tip braț articulat Motoman MPL 160kg cu 4 axe comandate numeric și 4 rotati dedicate operțiilor de manipulareobicte. În imaginea 2.29d se poate observa vederea 3D a efectorului vaccumatic și caracteristicile acestuia ,masa fiind de 21,02 kg .
Figura.2.29 – Reprezentarea 3D a efectorului vaccumatic în Catia V4R21 cu caracteristici fizice associate efectorului
În figura 2.30 se poate observa efectorul vaccumatic 2D cu ventuzele aferente acestuia și dimensiunile dintre ele
Figura.2.30 – Cote de gabarit ale efectorului
Figura 2.31 –Vedere 3D ventuză
Figura 2.32– Geometria ventuzei și curațarea ei
În figura 2.31 se poate observa ventuza vaccumatica 3D cu sistemul de prindere ,cat despre figura 2.32 este lucrată și curățată în programul Catia V5 R21 pentru a se putea face analiză de rezistență a cauciucului
Ingineria asistată de calculator (CAE)
Ingineria asistata de calculator (CAE) reprezintă utilizarea programelor pentru simularea performanțelor unui produs, în scopul de a îmbunătăți concepția produsului, sau pt. a ajuta la rezolvarea problemelor inginerești ȋntr-un domeniu industrial mai larg.
CAE include simularea, validarea și optimizarea produselor (mecanice, electrice, electonice etc) a proceselor (de producție: prelucrări prin așchiere, deformare plastică, electroeroziune etc.)
și a sistemelor (de fabricație: mașini-unelte, roboți –sisteme flexibile și
echipamente logistice) .
Un proces tipic CAE cuprinde următoarele etape :
Pre-procesare
Rezolvare
Post-procesare
Verificarea și interpretarea rezultatelor
Figura 2.33 Organigraama unei simulari
Modulul Mechanical
Modulul Mechanical permite parcurgerea etapelor de analiza, cu interfața grafică reprezentată ȋn figura 2. Meniul arbore Outline conține următoarele componente:
Geometry -vizualizarea sau editarea geometriei,
Coordinate Systems -sistemul de coordonate global ȋn care a fost creată geometria și sisteme locale definite de utilizato,
Named selections -selecții prestabilite ȋn modulul DesignModeler. De exemplu, planuri de simetrie, dacă au fost definite anterior ȋn modulul DesignModeler.
Connections -contactele dintre componente, dacă modelul este un ansamblu;
Mesh –modelul discret -Static Structural -tipul de analiză ales și opțiunile de rezolvare
Solution –rezultate.
Analiza statică
(Reluare teorie de la prezentarea MEF)
Sistemul de ecuații diferențiale care se rezolvă în cazul analizei statice este:
{F}=[K]{u}
unde {F} este vectorul forțelor exterioare care acționează în toate nodurile structurii și pe toate direcțiile,
[K] -matricea de rigiditate a întregii structuri, iar {u} este vectorul deplasărilor în toate nodurile structurii. Matricea [K] se numește matrice de rigiditate globală și se formează prin asamblarea
de rigiditate elementare -se adună elementele care se referă la același nod și la același grad de libertate pe nod.
Matricea de rigiditate [K] este entitatea fundamentală a calculelor prin elemente finite. Ea este o matrice: simetrică -se poate lucra numai cu jumătatea superioară, bandă -elementele nenule
se pot grupa în apropierea diagonalei principale, rară – conține un număr relativ mic de elemente nenule, singulară.
Metoda de rezolvare a sistemului de ecuații (1)este determinantă pentru performanțele programului de analiză structurală prin elemente finite. Din sistemul de ecuații (1) se calculează
deplasările nodale {u}, pe baza cărora se stabilesc deformațiile specifice {} (2) și tensiunile {} (3). La fel ca și în cazul deplasărilor, ultimele două sisteme de ecuații se obțin prin generalizarea
sistemului de ecuații care se referă la un element finit
{ }=[B] {u} (2)
{} = [D] {} (3)
Metoda frontului de undă
Ȋn ANSYS rezolvarea sistemului de ecuații (1) se face prin Metoda frontului de undă[2].
Prin front de undă se înțelege numărul de ecuații care sunt active la un moment dat
(4)
unde k-este numărul ecuației,
j-coloana
L-numărul total de ecuații.
Timpul de rezolvare este proporțional cu pătratul valorii medii a frontului de undă. Fiecare nod care se rezolvă este eliminat din matrice prin metoda de eliminare Gauss. Matricea de rigiditate
se expandează sau se contractă după prima, respectiv ultima apariție a unui nod pe un element.
Deformatia echivalenta von Mises se calculeaza cu relatia:
Tensiunile principale se calculeaza pe baza componentelor tensiunilor. Tensiunea echivalenta von Mises se determina pe baza relatiei:
Tensiunea echivalenta și deformatia von Mises se gasesc în relatia:
Figura 2.34 Structura proiectului din Ansis Workbench
S-a importat modelul geometric și s-a definit un material aditional numit Rubber apoi s-au introdus 2 parametrii.
Figura 2.35 Definirea materialului și a propietatilor sale
Modele de Discretizare
Discretizarea trebuie să se realizeze cu elemente finite de formă regulată (fig. 4 c).
-Discretizarea structurată (mapată) 3D are avantajul că asigură o rețea coerentă cu variația geometriei, iar ȋn interior modelul este discretizat tot cu hexaedre (fig. 4 d). Acest lucru este greu de realizat ȋn 3D,deoarece coerența se asigură nu numai pentru suprafețele exterioare ale modelului, dar și pentru fețele elementelor finite din interio
Discretizarea (Mesh)
Programele de analiză structurală realizează simularea comportării modelelor prin Metoda Elementelor Finite (MEF).
Pentru calculul prin MEF, structura continuă se înlocuiește cu un model de calcul discontinuu, sau discret (fig. 3). Discretizarea reprezintă aproximarea modelului geometric printr-o rețea cu un număr mare, dar finit de elemente cu o configurație geometrică simplă.
Intersecția dintre elementele rețelei de discretizare formează noduri. Discretizarea trebuie să se muleze cât mai bine pe geometria structurii și să o aproximeze cât mai exact. Elementele princare se face aproximarea geometriei poartă numele de elemente finite.
Pentru discretizarea am folosit și metoda hex dominant și Body Sizing
Figura 2.36 Model CAD și model discretizat
Definirea materialului Neo-Hookean și includerea propietatilor
Intr-o analiza Static Structurala s-a introdus materialul definit anterior, iar pentru parametrizarea acesteia s-a definit o grosime pentru geometria tijei de 0,01mm și pentru comportare s-a ales Rigid iar pentru geometria mansonului i s-a atribuit materialul definit anterior Rubber. S-a introdus un sistem de coordonate cilindric, un Remote Point și 3 Named Selection pentru a fi folosite cand definim punctele de contact. S-au introdus 3 zone de contact, toate Frictional cu un coeficient de 0,2 intre Manson și Tija. S-a generat o discretizare implicita deoarece în aceasta analiza nu este necesar a fi foarte precisa. În analiza s-au introdus un numar de 3 pasi, cu setarile Large Definition On și Auto On. S-au introdus 3 forte de deplasare S-a introdus Remote Displacement cu tabelul dat de proiectant.
Figura 2.37 Arborele de lucru a programului ANSIS
În cadrul analizel unui material hiperelastic se analizeaza analiza static structural asupra unui material hiperelastic (Neo Huke )
Modelul pe care sa realizat analiza este o ventuza pentru efector vacumatic . Pentru pregatirea modelului în vedrea analizei s-a vetificat corectitudinea acestuia sis a obsercat ca este alineat.
Figura 2.38 Capac metalic
Naterialul ventuzei a fost definit ca fiind un material hiperelastic incompensibil și izotrop . Parametri materialului sunt :
Coeficientul de frecare al materialului de 0.2
Modulul de elasticitate transversal este de 1.5 Pa (C1 )
Parametrul de incompresibilitate este de 0.026 MPa -1 (D1 )
Mai jos este ecuatia matematica care defineste materialul . T1 și T2 sunt termini predefiniti în calculul programului
Figura 2.39 Introducerea sistemului de coordinate cilindric , pentru a se crea placa de sticla a fost necesar introducerea unui nou plan de coordinate
Figura 2.39 Remote Point – un punct pentru a realizea miscari
Figura 2.40- Fregvente propri calculate
Figura 2.41- Grafic și valori
Figura 2.42 Model deformare totala pe axa y
Figura 2.43 – Deformare la stress pe axa y
Figura 2.44 Grafic și valori rezultare în urma deformari plastic pe axa y
Atat timp cat deformatiile totale sunt mai mici de 20-30% , rezultatele obtinute sunt prescrise
Contactele utilzate în cadrul analizei sunt :
Contact cu fiecare intre suprafata interioara a filetului și suprafata exterioara a ventuzei
Autocontact cu frecare intre cele doua
Sa definit un punct ( Remote Point ) în jurul careia tija filet-ului realizeaza miscarea
De asemenea pentru rezolvarea a fost definit și un sistem de coordinate cilindric
În cazul unei analize neliniare ( unde pot aparea neliniaritati severe ), incarcarea trebuie introdusa în trepte . În cazul de fata , aceasta a fost introdusa în trei etape :
S-a amorsat contactul –incarcarea în aceasta etapa este 0
S-a introdus o parte din incarcare
S-a introdus incarcarea finala
În cazul autocontactelor ventuzei s-a utilizat contactul prin protective pe suprafata de contact .
Deoarece structura ventuzei este simetrica , în analiza sa introdus doar jumatate din aceasta dar s-au introdus reactii de tip “Displacement “ pentru a modela simetria
Observatii : În cazul în care analiza realizata este neliniara monotorizarea rezultatelor este necesara . Pentru aceasta , la anumite interval de timp , se intrerupe rezolvarea și se verifica rezultatele partiale
Incarcarea la analiza neliniara unde apar neliniaritati severe trebuie introdusa în trepte.
În prima etapa se amorseaza contactul (incarcare extrem de mica de 0,000001 sau chiar incarcare 0);
Se introduce o parte din incarcare;
Se introduce incarcarea finala (reala);
Monitorizarea rezolvarii este obligatorie, se intrerupe rezolvarea, se vizualizeaza rezultatele și se reia rezolvarea.
SIMETRIZAREA
Figura 2.44 Simetrizarea elementelor
Comanda SYMMETRY permite vizualizarea rezultatelor pe intregul gripper vacuum prin multiplicarea pe directiile specifice și cu unghiurle de rotație specificate de utilizator
Figura 2.44 Simetrizarea ventuzelor
Sa introdus SYMMETRY și multiplicarea ventuzelor vacumatice
Fig 2.45Grafic iteratii analiza
Concluzii
În cadrul rezultatelor se observa faptul ca deformatiile sunt acceptabile și tensiuni bune .
În cazul auto contactului, contactul prin proiectie pe suprafata de contact este cel mai precis dar și cel mai consumator de resurse. Deoarece structura este simetrica, în analiza s-a introdus numai jumatate de ventuza dar s-a introdus în simulare restrictii care sa modeleze simetria . În cazul auto contactului, contactul prin proiectie pe suprafata de contact este cel mai precis dar și cel mai consumator de resurse. Deoarece structura este simetrica, în analiza s-a introdus numai jumatate de manson dar s-a introdus în simulare restrictii care sa modeleze simetria
3. Sinteza de ansamblu a aplicației roboțizate proiectate
3.1 Prezentarea ansamblului general al aplicației roboțizate / sistemului tehnic realizat
Descrierea structurii complete a aplicației și identificarea caracteristicilor tehnice generale ale subsistemelor component și schema bloc a aplicației robotizate.
Robotul industrial de tip brat articulat Motoman MPL160II este integrat intr-o celula de paletizare duala la descarcarea și incarcare conveior pe palet.Robotul industrial preia cutiile de vopsea de pe conveior urmand a efectua paletizarea cutiilor.
Pentru a realiza o prindere cat mai buna a cutiilor , robotul preai cutiile cu ajutorul efectorului vaccumatic.Avand un format dual pentru a putea fi paletizate mai multe marimi de cutii de vopsea , ambii impart un singur conveior de iesire pentru a simplifica preluarea și depozitarea paletilor. Pentru proiectarea celulei în primul rand am am realizat o structura schema (figura 3.1) pentru a determina amplasarea componentelor în celula de paletizare.
Figura 3.1 – Schema a liniei de paletizare robotiză
Figura 3.2 – Vedere de sus a liniei cu toate componentele sale
În cadrul figuri 3.2 este prezentată celula de paletizare realizată intr-un mediu de proiectare 3D ,mai precis ca și mediu de lucru s-a folosit Catia V5 R21 .Celula în cadrul 3D a fost realizată ca și un ansamblu în care s-au generat parturi (componente 3D din celulă) realizate sau luate din alte surse . .Asamblarea acestora s-a realizat cu ajutorul constrângerilor generate de comenzi speciale ce se regăsesc în modulul de asamblare al softului (Assembly).
Tabel 6 Componentele liniei de paletizare
Podeaua
Solul, sau podeaua întreprinderii trebuie să îndeplinească diverse condiții industriale de producție, ca de exemplu: să fie cât mai plană posibil, șapa turnată la construirea clădirii trebuie sa fie de tip autonivelant pentru a asigura o buna așezare a sistemelor ce urmează a funcționa în instituția respective. Deseori, pentru fabricarea podelelor rezistente la materiale grele este utilizat betonul. El posedă multe calitati bune: fiabilitate, durabilitate mare, cost redus, ușurință și viteză de instalare. Dar în ciuda faptului betonul are și unele calități negative asociate cu puterea scăzută de beton în tensiune și porozitate.
Prin ea însași, placa de beton poate rezista la greutați foarte mari, dar stratul superior este veriga cea mai slabă, și de foarte multe ori cauza distrugerii a celor mai multe placi. Deoarece stratul superior suportă întreaga sarcină a condițiilor nefavorabile externe și condițiilor de funcționare, precum și în cazul în care acesta nu este suficient de dens și durabil, factorii nocivi și substanțele pătrund și duc la distrugerea acestuia. Pentru a evita toate aceste probleme și a prelungi durata de viață a etajului pentru podeaua celulei de proiectat, s-a ales o metodă tehnică nouă pentru podelile din beton armat cu strat superior, și anume topingurile.
Această tehnică presupune ca în procesul de întarire a amestecul cu mortar este frecat în fracțiunea superioară a betonului, rezultând într-o etanșare suplimentară a stratului superior al șapei de beton. Ca urmare, lustruirea finala este închiderea maximă a porilor în suprafața podelei și astfel, crește rezistența acestuia. Durata de viață a podelei este de 15-20 de ani. Rezistența stratului de suprafață ajunge până la 90 MPa și mai mult, în figura 3.3 se regaseste modelul 3D al podelei realizată cu ajutorul programului Catia V5 R21.
Controler-ul folosit în celula robotizată de paletizare
Figura 3.4 – Controler MOTOMAN DX200
Figura 3.5 – Cote de gabarit MOTOMAN DX200
Characteristicile cheie ale acestui controler reprezintă posibilitatea de a controlarea pana la 8 roboți și 72 axe cu coordonare între unități cea ce permite flexibilitatea aplicațiilor , crește productivitatea și costuri reduse de integrare.
Unitatea prezintă o fiabilitate ridicată și consum redus de energie , mantenață usoară cu verificare statistică low-level , funcție de diagnosticare a unităților care rezultă un timp redus de oprire a operațiilor.
Robot de tip braț articulat văzut în celulă
În figura 3.6 – se poate observa o parte a celulei de paletizare : gripper vaccumatic cu spumă cu memorie , conveyor paleți , conveyor cutii de vopsea , pompa vaccumatică , suport separatoare , separatoar.
Figura 3.6 – Robotul MOTOMAN MPL160II de tip braț articulat integrat în celula de paletizare
Gard de siguranță
Figura 3.7 – Gard de siguranță
Compresor (pompă vaccumatică)
Figura 3.8 Compresor
Suport separatoare
Suportul de separatoare rezentat în figurar 3.9 este alimentat manual cu separatoare care sunt manipulate de catre robot pentru a crea o suprafață stabilă între palet și primul strat de cutii din stivă.
Figura 3.9 Suport separatoare
Conveyor palet
Figura 3.10 Conveyor palet
Conveyor-ul prezentat în figura 3.10 este folosită în celulă pentru transportul euro-paleților , folosit la intrarea în celulă folosind stiva de paleți care dispensează paleți , în interiorul celulei folosit ca suport pentru formarea stivei și pentru iesirea din celulă.
Conveyor găleți
Figura 3.11 Conveyor galeți
Conveyor-ul reprezentat în figura 3.11 este folosit pentru introducerea în celulă a galețor de dimensiuni mari.
Conveyor Cutii
Figura 3.12 Conveyor cutii
Conveyor-ul reprezentat în figura 3.12 este folosit pentru introducerea în celulă a cutiilor de vopsea.
Efector vaccumatic cu spumă
Efectorul robotului exemplificat în figura 3.13 l-am proiectat în constatarea necesității de extindere și evoluție a celulei și permiterea creării unui system care să facă față la orice tip de produs finit. Structura efectorului a fost redus pe cât posibil pentru reducerea greutății acestuia
Figura 3.13 Efector vaccumatic cu spumă
Pentru proiectarea efectorului a fost necesară preluarea unor referințe pentru componentele necesare creării unui astfel de sistem. Conform elemetelor alese din catalogul <Piab Vacum Products Catalog>
Tabel.Elemente necesare :
DECELERAȚIEA ȘI ACCELERAREA obiecte în mișcare rapidă au dinamică suplimentară , forțe care decurg de la accelerare și decelerare . În acest caz , recomandăm multiplicarea obiectului greutate printr-un minim de 2,5 atunci când se calculează Dimensiunea ventuzei .
100 x 2,5 = 250 N
10N = 1kg
1kg=10N=F necesar x250 N/55orificii = 46N/orificii
Parcurgerea traseului
Ridicare – răsucire – coborâre – paletizare
Proiectarea porțiunii de contact din spumă cu memorie
Spuma cu memorie este compusă în principiu din polyuretan și incă cațiva compuși chimici care să îi crească vâscozitatea. Foarte des numită spumă poliuretanica vâscoelastic (LRPu). Formula chimică a acestui compus permite preluarea formei oricărui element cu care vine în contact dar și revenirea la forma inițială foarte rapidă.
Efectorul proiectat de mine foloseste un element de contact,
Spumă cu memorie ( strat exterior)
Spumă cu densitate marită (strat intermediar )
Spumă suport (strat suport)
Figura 3.14 Exemplificarea structurii elementului de contact
Figura 3.15 Structura internă a dispunerii membranei
După cum a fost exemplificat în figura 3.15 și 3.16 elementul de contact este acoperit intr-o membrană compusă dintr-un polimer care creste aderența și rezistența la uzura a elementului
Figura 3.16 Metoda de producție a acestui tip de material [6]
Metoda de producție exemplificate în figura 3.17 a acestui tip de material este relative similar cu cele folosite în saltele uzuale doar că folosesc elemente cu o rezistență mai mare.
Acest procedeu implică :
Granule de polimer poliuretanic
Poliol
Polisychinate
Amestecare acestor elemente pentru a obtine un amestec poliuretanic care poate fi introdus intr-un mulaj pentru a forma elementul de contact.
Pentru stabilizare acestui compus este folosit un ulei catalizator pentru crearea unui support chimic.
Polysichinatele sunt molecule cu doua sau mai multe grupe de isoczante functionale (R—(N=C═O)n>2) și sunt clasificate usual ca aliphatic sau aromatic. Folosite în isocyanate aromatice sunt diphenylmethane diisocyanate (MDI) și toluene diisocyanate (TDI),
Alegere electrovalvă 3/2
Detalii electrovalvă
– valve cu actionare electrică
– revenire cu arc
– modele 3/2
– conectica utilizata G 1/8", G 1/4'':
– bobina electrica de: 24 V c.c. sau c.a.
– bobina electrica : 220 V
– bobina electrica : 110 V
– conector electric.
Întrerupătoarele de vid reglabile sunt acționate pentru a seta nivelul de vid se stabilește printr-un buton .
Setări aferente utilizării :
Pre- set comutatoare de vid sunt acționate la o presetare nivel de vid , non – reglabil .
Conversia unui semnal de vid la un semnal electric .
– Membrană acționată – vacuum legat de o proximitate inductiv
– Comutator universal
Funcțiile de ieșire PNP NO , NC PNP , NPN NO și NPN NC sunt disponibile în comutatorul de vid .
Comutatorul trebuie să fie conectat în serie cu sarcină.
Filtru În-Line din porex , acestea conțin :
– Translucidă , carcasă din polipropilenă inertă care permite pentru inspecția vizuală .
– Aceste filtre miniaturale pot fi utilizate pe linii de aer comprimat sau linii de vid pentru a proteja pompe de vid , întrerupătoare cu vid și supape de la contaminare .
– Este construit din punct de vedere de filtrare chimic poros inert polietilenă și are un recomandat de lucru cu o presiune de până la 65 kPa ,are o putere de curațare de 10 microni.
Figura 3.17 Vedere filtru aer
Figura 3.18 Vedere 2D filtru de aer
Manometru
Indicator analogic , comun de primăvară – sistem de pârghii iar Instrumentele includ piuliță pentru instalare pe panou de prindere figura 3.19 și reprezentat în figura 3.20
Figura 3.19 Vedere manometru
Figura 3.20 Vedere 2D manomeru
Descrirerea funcționării de ansamblu a aplicației
Această celulă robotizată este dedicată operației de paletizare a cutiilor și galeților de vopsea , ca produs finit , pentru a putea fi trimise catre beneficiar.
Produsele sunt introduse în celulă prin intermediul conveioarelor cu role. Două conveioare transportă galeți , 4 transportă cutii . Roboții MOTOMAN MPL160II , de tip braț articulat cu 4 grade de libertate , preiau paleții de pe conveiorul de paleți dupa care il depun pe conveiorul de iesire , dupa care este asezat un separator și roboții preiau individual tipul de produs pentru care au fost echipați , prin intermediul efectorului vaccumatic dedicat paletizării , și le poziționează pe stivele alcătuite din palet și separator care ajută la nivelare și crearea unei baze stabile pe care se poate genera primul strat al stivei.
La final trebuie sa avem două stive de produse finite , o stivă cu cutii , alta cu galeți.
Acestea ies din celulă prin intermediul unor conveioar cu banda identice cu cel de intrare a paleților în celulă.
Specificul programării sau simulării asistate a funcționării de ansamblu a aplicației – sistemul tehnic de proiectat
Simularea asistată a funcționării de ansabmlu a aplicației – sistemului tehnic proiectat într-un mediu de lucru de tip solid modeling (DMU Kinematics)
Modelul CAD al robotului MOTOMAN MPL160II a fost descarcat de pe site-ul YASKAWA[7]. După ce a fost importat în CATIA , componentele au fost asamblate în ASEMBLY DESIGN , folosind constrângeri de tip “Coincidence”, “Contact”, etc. Simularea ansamblului a aplicației a fost realizată în modulul DMU Kinematics (figura 3.1 ) al softului Catia , folosind comenzi de tip “Fixed Part”, pentru blocarea bazei robotului, aceasta fiind fixa, “Revolute Joint” pentru definirea cuplelor de rotație, “Prismatic Joint” pentru definirea miscarii de translatie, folosita la ghearele effectorului. Dupa ce au fost creeate mecanismele de miscare pentru fiecare cupla în parte, se creeaza simularea efectiva cu ajutorul comenzii “Simulation”, unde se pot defini cursele de miscare ale cuplelor
Figura 3.1 Accesarea modului DMU Kinematics
Figura 3.2 Fereastra Kinematics Simulation ce reprezintă mecanismele și cursele cuplelor
Prima cuplă este alcatuită din baza robotului și primul brat. Primul pas este sa definim un mecanism. Dupa aceea fixam baza robotului și definim cupla folosind comanda “Revolute joint”, selectand axa în jurul careia va avea loc rotatia, și fetele celor doua componente.
Figura 3.3 Definirea cuplei de rotație 1
Se bifeaza casuta “Angle driven pentru a desemna cupla ca fiind activa. De asemenea, se poate defini și cursa cuplei dand valori în casutele “lower limit” și “upper limit”.
Figura 3.4 Definirea cuplei de rotație 2
Figura 3.5 Definirea elementului intermediar 1 din mascarea 3
Figura 3.5 Definirea elementului intermediar 2 din mascarea 3
Figura 3.5 Inchiderea miscării 3
Figura 3.6 Definirea miscării de 4
Figura 3.6 Definirea elementului de rigidizare
Tehnologia de fabricație a unui reper specific din cadrul ansamblurilor proiectate – capac flansa
Prezentarea desenului de execuție al reperului de realizat.
Fig 4.1 Capac Flansă
Date inițiale generale
Produs : Capac Flansa
Programa de productie : 10000 buc/an
Unitate de productie : S.C. Geo Ninadi S.R.L.
Obiectiv principal : Introducerea unei noi tehnologii
Fond real de timp : 255*1*8 = 2040 ore/an
Cerinta economica : cost minim
Fig.4.2 Capac Flansă
Reprezentarea și notarea suprafețelor specifice de prelucrat
O schiță a produsului Capac Flansă se prenzintă în Fig.4.3, Unde Sk, k = 1 , 2 … simt suprafețele definitorii.
Fig 4.3 Împărțirea reperului pe suprafețe
Caracteristici constructive prescrise
Caracteristicile suprafetelor
Caracteristicile principale ale suprafețelor Sk se prezintă în tabelul
Tabelul 7 Caracteristicile principale ale suprafețelor
Abaterile limită pentru dimensiunile liniare [ISO 2768] sunt reprezentate în tabel
Tabel 8 Abaterile limită
b. Caracteristici de material
OLC35 ( Otel Carbon 0.35% C) este un aliaj ce contine ca elemente principale fierul și carbonul cu utilizarea cea mai larga în industrie. C35 are are un pret scazut și caracteristici acceptabile în multe aplicatii industrale , fiind cel mai usor de format și este folosit în produse mari. Echilibreaza caracteristicile de ductibilitate și rezistenta la uzura.
Tabelul 9 Caracteristici fizice material
c. Masa piesei
Pentru calcularea masei piesei de tip bucsa, s-a utilizat soft-ul Catia V5R21.
Astfel, masa produsului, m, este:
m = 2.75 kg
d. Clasa de piese
Având în vedere caracteristicile sale geometrice , forma și poziția suprafețelor se apreciază ca produsul face parte din clasa FLANSA.
Funcțiile produsului , ale repreului și suprafețele
Functiile produsului :
Produsul pe care l-am proiectat face parte din clasa flanselor , iar acest capac de flansa reprezinta elementul de conectare dintr un arbore și o flansa.
Functiile produsului sunt în principal , urmatoarele :
Pozitionare a doua elemente precum flansa și elementul de fixare
Fixarea flansei , avand rolul de mufare sigura a flansei în ansamblu
Functiile suprafetelor
Tabel 10 Functiile suprafetelor sunt prezentate în tabelul urmator :
Tehnologicitatea construcției reperului
a.Gradul de unificare a elementelor constructive (λe)
Gradul de unificare a elementelor constructive, λe,este :
λe = ed/et , λe E (0,1]
unde ed – numarul dimensiunilor diferite iar et – numarul total al elementelor
Se analizeaza grupele principale de caracteristici geomatrice, dupa cum urmeaza:
Gauri cilindrice: ф4.3/2; ф6 H9(0+0.030)/1; λe1 = 2/3=0.66
Alezaje: ф37(+0.142+0.080)/1; ф38/1 ; ф41/1 ; ф50/1;
ф62(0+0.030)/1; ф64.5/1 λe2 = 6/6=1
3. Gauri filetate: M64x1.5/1 λe3 = 1/1=1
4. Tesituri: 0.5x45o/3; 1x45o/1; 1.5x45o/3; λe4 = 1/7=0.14
5. Raze de racordare: R2.5/1; λe5 = 1/1=1
6. Canale: 60+0.008 x 4 x 28 /2; λe6 = 1/2=0.5
Astfel gradul mediu de unificare constructiva λe este:
λe = (0.66+1+1+0.14+1+0.5)/6= 0.71
b. Concordanta dintre caracteristicile constructive prescrise și cele impuse de rolul functional/tehnologic
În general, gradul de concordanta dintre caracteristicile constructive (Cc) prescrise și cele impuse de rolul functional / tehnologic λe este λe = Cc/Ct
unde Cc este numarul Cc prescrise care sunt în concordanta cu cele impuse de cerintele functional/tehnologice, iar Ct este numarul total al Cc prescrise.
Analiza caracteristicilor prescrise ansamblului și produsului prin proiectul initial a reliefat ca j = caracteristici prescrise reperului nu sunt în corcondanta cu cele impuse de cerintele
functional/tehnologice. Astfel λci este:
Λci = (Ct-j)/Ct
Λc = 1
c. Condiții de tehnologicitate impuse de unificarea constructivă
Din punct de vedere al condiției principale impuse de unificarea constructivă, respectiv număr minim posibil al dimensiunilor elementelor constructive ( v. λe), se apreciază că aceasta este acceptabilă.
d. Condiții de tehnologicitate impuse de procedeele tehnologice
Condițiile de tehnologicitate impuse de procedeele tehnologice de fabricare sunt prezentate în tabelul XX.
Tabel 11 Conditii de tehnologicitate
Planul de operații pentru realizarea completă a reperului
Semifabricare
Materialul prescris, OLC35 , forma și dimensiunile prescrise , și programa de productie 10000 buc/an
Caracteristicile semifabricatelor , metodelor și proceselor de semifabricare
Avand în vede considerentele de mai sus, se accepta ca cea mai tehnico-acceptabila variant de semifabricare este prezentată în tabelul 12.
Tabel 12 Variante tehno-acceptabile
Varianta I – Turnare în forma metalica (cochilă)
Astfel, se adoptă clasa II de precizie.
Caracteristici specifice prescrise semifabricatului sunt prezentate în tabelul 12. și Fig. 4.4 (după caz și în desenul semifabricatului).
Tabelul 12 Caracteristici semifabricat
Fig 4.4 Schița semifabricatului
Tipuri de prelucrari de generare a suprafetelor :
Se cunosc:
caracteristicile geometrice prescrise suprafetelor, materialul prescris ( OL45 ), programa de productie (10000 buc/an)
Caracteristicile semifabricatelor
caracteristicile diferitelor procedee de prelucrare
Avand în vedere considerentele de mai sus, pentru fiecare suprafata sau grup de suprafete similare, s-au determinat variantele tenic-acceptabile privind succesiunea de prelucrari necesare, care se prezinta în tabelul de mai jos
Proiectarea structurii simplificate a proceselor tehnologice de fabricate
Se cunosc:
caracteristicile semifabricatului SF1 (fig5)
prelucrarile necesare
caracteristicile suprafetelor și programa de productie (10.000 buc/an)
principiile și resctrictiile privind determinarea structurii proceselor tehnologice
elementele definitorii privind structura simplificata
Avand în vedere considerentele de mai sus, s-a efectuat gruparea prelucrarilor necesare și a altor activitati necesare în operatii principale și, respectiv, operatii complementare, s-au determinat și celelalte elemente de definire a structurii simplificate a procesului tehnologic de fabricare și, corespunzator, se prezinta mai jos variantele de proces tehnologic de fabricare în structura simplificata tabelul 13
Tabelul 13
Planul de operații pentru realizarea completă a reperului
Utilajul și S.D.V.-urile, metode și procedeele de reglare la dimensiune
a. Utilaje (U)
Având în vedere tipurile de utilaje adoptate,continutul operatiilor,precum și dimensiunile de gabarit ale semifabricarului/piesei,pentru fiecare operatie sau grup de operatii se stabilesc utilajele, U, intr-o varianta, după cum se prezinta în tabelul 40.
Fig 4.5 Okuma Multus B300II
Tabelul 14 Operatie și Utilaj folosit
Masinile din seria de strunguri multifunctionale CNC Multus de la Okuma sunt utilaje de uz general care sunt proiectate sa reduca timpii de pregatire prin eliminarea operatiilor repetitive, sa imbunatateasca precizia și sa pastreze timpii de mers în gol ai masinii la un nivel minim. Acestea dispun de primul software anticoliziune al industrei, CAS (Collision Avoidance System). Combinat cu controlerul OSP de la Okuma, acest software poate rula o intreaga simulare de prelucrare și sa evidentieze potentialele coliziuni, inainte de a se produce rebuturi.
Constructia Thermal-Friendly asigura o mai mare precizie, chiar și în cele mai complexe aplicatii. Optiunile includ versiunea W cu sub-arbore, proiectata sa predea piesa de la un ax la altul pentru a finaliza operatiunile de frezare și strunjire fara a schimba piesa.
Ofera o prelucrare stabila datorita batiului și a ghidajelor liniare proiectate sa asigure o rigiditate mare, amortizarea vibratiilor și o uzura cat mai redusa
Dispozitivele port-piesa (DPP)
Avand în vedere schemele de orientare-fixare și caracteristicile specifice ale utilajelor,se stabilesc dispozitivele de prindere ale piesei DPP, pentru fiecare operatie sau grup de operatii dupa cum se prezinta în tabelul 15.
Tabelul 15 Dispozitivele port-piesa
Sculele de prelucrare (S) și dispozitivele port-scule (DPSC)
Tabelul 16 Sculele de prelucrare (S) și dispozitivele port-scule (DPSC)
Metodele și procedeele de reglare la dimensiune
Avand în vedere programa de productie/continutul operatiilor/fazelor și caracteristicile specifice ale utilajelor , se stabilesc metodele și respectiv, procedeele de reglare la dimensiune,intr-o varianta,dupa cum se prezinta în tabelul 17.
Tabelu 17 Metodele și procedeele de reglare la dimensiune
Verificare
Având în vedere tipurile de verificatoare adoptate, continutul operatiilor/fazelor, caracteristicile specifice ale semifabricatului/piesei, precum și caracteristicile specifice ale utilajelor de control, se stabilesc verificatoarele V, intr-o varianta dupa cum se prezinta în tabelul 18.
Tabelul 18 Verificare
Metodele și procedeele de reglare la dimensiune
Avand în vedere programa de productie/continutul operatiilor/fazelor și caracteristicile specifice ale utilajelor , se stabilesc metodele și respectiv, procedeele de reglare la dimensiune,intr-o varianta,dupa cum se prezinta în tabelul 19.
Tabelul 19 Metode de reglare la dimensiune
Determinarea parametrilor regimului de aschiere
Tabelul 20 Strujire degrosare interioara
Tabelul 21 Strunjire finisare interioara
Tabelul 22 Strunjire degrosare canal
Tabelul 23 Strunjire degrosare exterioara
Tabelul 24 Strunjire finisare exterioara
Determinarea parametrilor pentru gaurire
Tabelul 25 Gaurire Ф
Tabelul 26 Gaurire Ф6
4.6 Normele de Timp
Normele de timp pentru operatiile de prelucrare se determina dupa cum urmeaza:
La nivel de opratie, norma de timp NT <min/buc> are expresia:
NT = Tb + Ta + Tdt + Tdo + Ton + Tpi/n ,
Ta = Ta1 + Σ(Ta2 + Ta3 + Ta4)k, Top = Tb+Ta
Tb = 1.68 min /buc
Ta1 = 0.11 min / buc – timpul de prindere desprindere piesa
Ta2 = 0.06 x 8 (scule) = 0.48 min / buc – timpul total de schimbare a sculelor pentru o piesa
Ta= 0.11 + 0.48 = 0.59 min/buc
Top= 1.68 + 0.59 = 2.27 min/buc
NT- norma de timp
Tu – timpul unitar (min/buc)
Tpi – timpul de pregatire – incheiere a locului de munca (min/buc)
n – numarul de piese din lot (min/buc)
Tb – timpul de baza (min/buc)
Ton – timpul de odihna și necesitati
Ta – timpul auxiliar (min/buc)
Ta1 – timp de prindere și desprindere (min/buc)
Ta2, Ta3, Ta4 – timpiii auxiliari de comanda, reglare, control (min/buc)
Top – timpul operativ (min/buc)
Td – timpul de deservire a locului de munca (min/buc)
Tdt – timpul de deservire tehnica (min/buc)
Tdo – timpul de deservire organizatorica (min/buc)
Ton – timpul de odihna și necesitati fiziologice (min/buc)
Componentele normelor de timp se determina, dupa caz, prin calcul sau prin alegere din normative
Normele de timp pentru operatiile de prelucrare se determina dupa cum urmeaza:
La nivel de opratie, norma de timp NT <min/buc> are expresia:
NT = Tb + Ta + Tdt + Tdo + Ton + Tpi/n ,
Ta = Ta1 + Σ(Ta2 + Ta3 + Ta4)k, Top = Tb+Ta
Tb = 1.68 min /buc
Ta1 = 0.11 min / buc – timpul de prindere desprindere piesa
Ta2 = 0.06 x 8 (scule) = 0.48 min / buc – timpul total de schimbare a sculelor pentru o piesa
Ta= 0.11 + 0.48 = 0.59 min/buc
Top= 1.68 + 0.59 = 2.27 min/buc
NT- norma de timp
Tu – timpul unitar (min/buc)
Tpi – timpul de pregatire – incheiere a locului de munca (min/buc)
n – numarul de piese din lot (min/buc)
Tb – timpul de baza (min/buc)
Ton – timpul de odihna și necesitati
Ta – timpul auxiliar (min/buc)
Ta1 – timp de prindere și desprindere (min/buc)
Ta2, Ta3, Ta4 – timpiii auxiliari de comanda, reglare, control (min/buc)
Top – timpul operativ (min/buc)
Td – timpul de deservire a locului de munca (min/buc)
Tdt – timpul de deservire tehnica (min/buc)
Tdo – timpul de deservire organizatorica (min/buc)
Ton – timpul de odihna și necesitati fiziologice (min/buc)
Componentele normelor de timp se determina, dupa caz, prin calcul sau prin alegere din normative
5. Managementul de proiect
Proiectul reprezintă o sumă de activități care conduc la realizarea unui scop comun și necesită un consum important de resurse (umane, materiale, financiare, echipamente, informații documentare și timp). Punerea în practică a unui proiect presupune un moment inițial și un moment final al proiectului, deci o durată de realizare. Momentul iniial este considerat cel în care se ia decizia de a se trece la conceperea unui proiect, iar cel final este cel în care se închie ultima activitate prevăzută de proiect.
Managementul de proiect constă în planificarea, organizarea și gestionarea (controlul) sarcinilor și resurselor ce urmărește atingerea unui anumit obiectiv, în condițiile existenței unor constrângeri referitoare la timp, resurse și costuri.
O sarcină este un proces ce are o dată de început și una de sfârșit. De îndeplinirea fiecărei sarcini în parte depinde atingerea obiectivelor proiectului. Resursele constau în oamenii, echipamentele, materialele și banii necesari îndeplinirii unei sarcini din cadrul proiectului. Obiectivele trebuie să fie, minimum, referitoare la costuri, planificare și calitate.
Constrângerile sunt acei factori care limitează posibilitățile de opțiune ale echipei.
Principiile managementului proiectelor.
Indiferent de tipul de proiect, independent de personalitatea și stilul managerului său și de
metoda specifică adoptată, managementul de proiect va respecta următoarele principii:
1. Unicitatea obiectivului: un proiect are un singur obiectiv principal. Atingerea obiectivului înseamnă rezolvarea problemei care a fost identificată la începutul ciclului de viață al proiectului.
2. Managerul de proiect: proiectul este condus de un singur manager (”team leader”) care are, pe lângă competența necesară, întreaga autoritate și completa responsabilitate în ceea ce privește conducerea proiectului.
3. Descompunerea structurală a proiectului: în funcție de complexitatea proiectului, acesta se împarte în subunități structurale pentru a utiliza competența fiecărui membru al echipei.
4. Abordarea pornind de la obiectiv către resurse: alocarea resurselor necesare realizării
obiectivelor proiectului se face numai după ce sunt identificate toate activitățile necesare;
resursele se calculează și se alocă numai pentru punerea în practică a acestor activități.
5. Evaluarea/ Reevaluarea: după fiecare etapă sau stadiu al proiectului să fie prevăzută p etapă de reevaluare care să permită luarea deciziilor impuse de practică. Aceasta deoarece probabilitatea săvârșirii unor erori este mai mare în faza de concepție a proiectului, iar consecințele acestora se pot identifica relativ târziu, abia în faza de implementare iar costul remedierii lor este cu atât mai mare cu cât sun identificate mai târziu.
6. Monitorizarea și evaluarea: proiectele sunt obligatoriu permanent monitorizate intern și
pot fi monitorizate extern, de evaluatori din afara proiectului.
Gradul de complexitate a unui proiect este dat de numărul sarcinilor presupuse a fi îndeplinite, de numărul și intensitatea constrângerilor care apar pe parcursul desfășurării sale. Orice proiect depinde de trei factori: timp, bani și obiective.
Definirea obiectivelor proiectului capătă o importanță majoră, pentru că în funcție de acestea se stabilește strategia și metodele folosite.
Cu ajutorul programului Microsoft Project s-a realizat planificarea proiectului, alocarea resurselor, analiza costurilor, durata activităților și interdependența dintre acestea.
Obiectivul principal este reprezentat de realizarea lucrării de diploma privind o celulă robotizată de paletizare repere utilizând un robot industrial de tip braț articulat echipat cu un efector de manipulare vacumatic. Un număr de obiective secundare este reprezentat de creșterea productivității și flexibilității aplicației – reducerea timpilor de manipulare și eliminarea erorilor de pozitionare
Proiectul s-a desfășurat pe o perioadă de 90 de zile.
Resursele alocate proiectului au fost doar materiale, printre care: laptop, desktop adițional și programe din suita Microsoft Office, CATIA V5R21, AutoCad, GearTrax, SolidWorks, Movavi Video Suite, Ansys, Cimatron, MathCad, Steam.
Tabel 27 Alocarea resurselor, costul și durata activitățiilor
6.Încercarea și recepția Roboților Industriali
Prezentarea procedurilor de calcul privind măsurarea parametrilor robotului industrial integrat în aplicatie.Generalități.Condiții de încercare.
Mărimile de verificat trebuie să pună în evidență parametrii esențiali ce pot fi măsurați și care pot caracteriza un robot industrial. Datorită flexibiltăți mari și a posibilităților multiple de operare, roboții industriali au domenii de utilizare multiple, de aceea este necesar ca mărimile de verificat să fie astfel formulate încât să fie utilizabile într-un domeniu cât mai larg. Din acest punct de vedere diferitele mărimi de verificat se pot împărți în cinci grupe: 1. Mărimi geometrice; 2. Mărimi statice; 3. Mărimi cinematice; 4. Mărimi dinamice; 5. Mărimi termice.
Principalele caracteristici de performanță care trebuie verificate la un robot industrial, conform standardului SR ISO 9283 :1996, sunt prezentate în tabelul 6.1.
Tabel 6.1
CONDITII DE INCERCARE A ROBOTILOR INDUSTRIALI
CONDITII PREALABILE ÎNCERCĂRII
În vederea incercării robotul industrial trebuie să fie montat conform recomandărilorproducătorului, să fie asamblat complet și în intregime operațional. Toate operațiile de reglarenecesare, procedurile de alimentare și incercările funcționale trebuie să fie indeplinite corespunzător.Inaintea incercării, mișcările robotului trebuie să fie limitate numai la cele necesare pentru reglarea instrumentelor de măsurat. în cazul în care condițiile de reglare robotului,accesibile utilizatorului, pot influența anumite caracteristici, condiția folosita pentru incercare trebuie să fie indicată în raportul de incercare și trebuie menținute constantă în cursul incercării.Incercările trebuie să fie precedate de o operație de incălzire corespunzătoare, daca este indicată de producător, cu excepția verificării abaterii caracteristicilor poziționării care trebuie incepută cu robotul industrial neincălzit.Instrumentele de măsurat folosite la incercări trebuie să fie calibrate și incertitudinea măsurării trebuie să fie estimată și precizată în raportul de incercare. Totodata trebuie să se țină seama de următorii parametri: erorile instrumentelor, incluzand eroarea de justețe și eroarea de fidelitate, erorile sistemice asociate cu metoda de măsurare folosită, erorile datorate metodei de calcul. Incertitudinea totală a măsurării nu trebuie să depășească 25% din mărimea caracteristicii supuse verificării.
Ordinea efectuării incercărilor nu are nici o influență asupra rezultatelor, incercările pentru timpul de stabilizare a poziționării, depășirea poziționării, precizia poziționării și repetabilitatea poziționării se pot efectua simultan. Incercarea pentru abaterea caracteristicilor poziționării trebuie să fie efectuată separat.Comenzile utilizate pentru incercări sunt: comanda poziționare cu poziționare pentru determinarea caracteristicilor poziționării și comanda de traiectorie continuă pentru determinarea caracteristicilor traiectoriei. Determinarea preciziei traiectoriei poate fi făcută în paralel cu cea a vitezei, numai dacă aparatul de măsurat permite acest lucru. Se recomanda ca incercările vitezei sa fie efectuate inaintea măsurării preciziei traiectoriei și sa se foloseasca parametri ai traiectoriei identici. În acest fel se asigură folosirea corectă a mărimilor de referință în timpul determinării caracteristicilor traiectoriei. Cand se programează "viteză constantă pe traiectorie" trebuie să se asigure că selectorul de viteză este reglat la 100% și ca viteza nu se reduce automat ca rezultat al unor limitări ale robotului în lungul traiectoriei ce trebuie să fie parcursă.Cu excepția abaterii caracteristicilor poziționării, culegerea datelor pentru o singură caracteristică și un ansamblu de condiții trebuie să fie efectuată în cel mai scurt timp posibil.
CONDITII DE MEDIU ȘI DE POZITIONARE
Condițiile normale de funcționare, folosite în timpul incercărilor, trebuie să fie cele stabilite de producător. Condițiile normale de funcționare includ, intre altele, cerințele privind energia electrică, hidraulică sau pneumatică, variațiile și perturbările alimentării cu energie,limitele maxime de funcționare în siguranță.Condițiile de mediu cuprind: temperatura, umiditatea relativă, campurile electromagnetice și electrostatice, perturbările electromagnetice, poluarea atmosferică și limitele de altitudine. Acolo unde temperatura ambiantă a mediului de incercare poate fi ținută sub control, aceasta trebuie să fie menținută la:(20 }2) °C sau (Ө}2) °C, unde temperaturaӨ °C este cuprinsă intre 5 °C și 40 °C sauӨ °C este temperatura indicată de producător. Orice valoare a temperaturii ambiante diferită de 20 °C trebuie notată în raportul de incercare.Robotul și instrumentele de măsurat trebuie să fie ținute în mediul de incercare un timp destul de indelungat (de preferință 12 ore) astfel incat acestea să fie în condiții de stabilitate termică inaintea incercării. Atat robotul cat și instrumentele de măsurat trebuie să fie protejate față de curenții de aer cald sau radiațiile termice externe (de exemplu: raze solare, radiatoare).
CONDITII PRIVIND PRINCIPIILE DE MASURARE A DEPLASARILOR
NUMARUL DE CICLURI
Valorile măsurate privind poziția și orientarea trebuie să fie raportate la un sistem de coordonate ale cărui axe sunt paralele cu acelea ale sistemului de coordonate ale bazei. Punctul de măsurare trebuie să fie plasat față de centrul interfeței mecanice la o distanță precizată de către producător. Poziția acestui punct, raportată la sistemul de coordonate al interfeței mecanice trebuie să fie inregistrată. Pentru calcului abaterii de orientare trebuie folosite serii de rotații în jurul axelor mobile sau în jurul axelor fixe. Cand este posibil, se preferă folosirea unei metode de măsurare fără contact. Dacă o parte a instrumentelor de măsurat sunt plasate pe robot, masa și poziția acestora trebuie să fie considerate ca parte a sarcinii de incercare. Măsurările trebuie să fie făcute după ce poziționarea atinsă s-a stabilizat. Pentru măsurările caracteristicilor traiectoriei, frecvența de eșantionare a echipamentului de culegere a datelor trebuie să fie destul de inaltă pentru a asigura obținerea unei reprezentări corecte a caracteristicilor măsurate.
NUMARUL DE CICLURI
SARCINA LA INTERFATA MECANICA
Toate incercările trebuie să fie efectuate la 100% din condițiile sarcinii normale (masa, poziția centrului de greutate, momente de inerție) cu respectarea indicațiilor producătorului. Pentru a caracteriza roboții industriali cu performanțe dependente de sarcină, pot fi efectuate incercări operaționale complementare cu masa sarcinii nominale redusă la 50%,, sau la o altă valoare care trebuie să fie precizată de producător. Poziția centrului de greutate al sarcinilor de incercare folosite trebuie să fie aceiași la toate incercările.
DEFINIREA POZITIONARII ȘI A TRAIECTORIEI DE INCERCARE
Pentru definirea poziționării este necesară alegerea a cinci poziții de măsurare intr-un plan situat în interiorul unui cub inscris în spațiul de lucru. Dacă robotul are un domeniu de mișcare, în lungul unei axe, mic în raport cu celelalte axe, se inlocuiește cubul cu un paralelipiped dreptunghic. Amplasarea cubului, ale cărui colțuri sunt notate cu C1 pană la C8, în spațiul de lucru trebuie să respecte următoarele cerințe: – cubul trebuie să fie amplasat în acea porțiune a spațiului de lucru susceptibilă de a fi cea mai utilizată; – cubul trebuie să aibă volumul maxim posibil și laturile paralele cu axele sistemului de coordonate al bazei. Raportul de incercare trebuie să conțină un desen cu amplasarea cubului folosit în spațiul de lucru
Planul selectat este cel pentru care producătorul garantează caracteristicile din specificație. Raportul de incercare trebuie să indice planul utilizat pentru incercări. Poziționările ce trebuie incercate (cinci puncte P1 pană la P5) sunt amplasate pe diagonalele planului selectat. Aceste puncte, cu orientările indicate de producător,constituie poziționările de incercare la care centrul interfeței mecanice este amplasat pentru incercare. Poziționările de incercare trebuie să fie exprimate în coordonate ale bazei și/sau în coordonate ale articulației așa cum este precizat de producător. Punctul reprezintă intersecția diagonalelor cubului (centrul cubului). Punctele P2 pană la P5sunt poziționate la o distanță de capetelediagonalelor egală cu (10 •}2)% din lungimea diagonalei .Dacă acest lucru nu este posibil, atunci se alege punctul cel mai apropiat de diagonală și se menționează în raportul de incercare
Poziționările ce trebuie folosite pentru determinarea caracteristicilor poziționării sunt prezentate în tabel
În timpul deplasării intre diferite poziționări de incercare toate articulțiile și culisele robotului industrial trebuie să se miște. Traiectoria de incercare trebuie să fie poziționată intrunul din cele patru plane reprezentate în figura. Pentru roboții cu șase axe trebuie folosit planul P1 din figura (în afară de cazul cand este altfel specificat de producător). Pentru roboții cu mai puțin de șase axe planul utilizat trebuie să fie cel indicat de producător.
În timpul măsurării caracteristicilor traiectoriei, centru interfeței mecanice trebuie să se găsească în planul selectat și orientarea sa trebuie menținută constantă în raport cu acest plan. Forma traiectoriei de incercare trebuie să fie liniară sau circulară, cu excepția abaterilor la colț. Dacă se folosesc traiectorii de alte forme, acestea trebuie să fie indicate de producător și să fie menționate în raportul de incercare. Pentru o traiectorie liniară, lungimea traiectoriei trebuie să fie cel puțin egală cu 80% din distanța intre colțurile opuse ale planului selectat (exemplu: distanța P2 pană la P4 ). Pentru traiectoriile de incercare circulare, trebuie incercate două cercuri diferite: un cerc mai mare (cat mai mare posibil în interiorul planului definit, cu diametrul egal cu cel puțin 80% din lungimea muchiei cubului și cu centrul P 1 ) și un cerc mai mic cu centrul în P1 și cu diametrul egal cu 10% din diametrul cercului mare sau cu 20 mm, alegand cea mai mică din aceste valori. Traiectoria trebuie să fie programată astfel incat să fie folosit un număr minim de puncte comandate, iar fiecare punct comandat să fie poziționat în lungul traiectoriei numărul și amplasarea punctelor comandate precum și metoda de programare trebuie sa fie precizate în raportul de incercare.
Prezentare și justificare parametri funcționali și procedura de calcul pentru determinarea fiecarui parametru
PRECIZIA POZIȚIONĂRII ȘI REPETABILITATEA POZIȚIONĂRII UNIDIRECȚIONALE
Caracteristicile de precizie și repetabilitate ale poziționării, cuantifică abaterile care apar intre o poziționare comandata și o pozitionare atinsă și fluctuațiile poziționării atinse pentru o serie de repetări a poziționării comandate. Aceste abateri pot fi cauzate de rezoluțiile comenzii interne, de abaterile de transformare a coordonatelor, de diferențele intre dimensiunile structurii articulate și datele folosite în modelul sistemului de comandă al robotului industrial, de defectele mecanice cum ar fi: jocul, histerezisul și frecarea, și de influențele externe cum ar fi: temperatura. Poziționarea comandată (fig. 5.5) reprezintă poziționarea indicată prin:
– programare prin instruire,
– programare prin introducerea manuală a datelor,
– programare analitică.
Poziționarea atinsă reprezintă poziționarea realizată de un robot în mod automat ca răspuns la poziționarea comandată.
Dacă poziționarea comandată este indicată prin programare prin instruire, legătura (distanța și orientarea) intre diferite poziționări comandate este lipsită de importanță și nu trebuie să fie cunoscută.
Dacă poziționarea comandată este indicată prin programare analitică, legătura (distanța și orientarea) intre diferite poziționări comandate este cunoscută (sau poate fi determinată) și este cerută pentru indicarea și măsurarea caracteristicilor de precizie și de repetabilitate a distanței. Pentru măsurarea caracteristicilor poziționarii, folosind programarea analitică, poziția sistemului de măsurare trebuie să fie cunoscută în raport cu sistemul de coordonate al bazei.
Deoarece caracteristicile de precizie și de repetabilitate ale robotului sunt dependente de metoda folosită pentru a indica poziționarea comandată, metoda folosită trebuie să fie precizată în fișa tehnică sau raportul de incercare.
PRECIZIA POZIȚIONĂRII UNIDIRECȚIONALE
Precizia poziționării unidirecționale, notată cu AP, exprimă deviația intre o poziție comandată și media poziționării atinse, cand apropierea de poziționarea comandată se face din aceeași direcție [30]. Precizia poziționării unidirecționale se imparte în: – diferența intre o poziție comandată și baricentrul norului de puncte atinse (precizia poziționării unidirecționale , – diferența intre orientarea unghiulară comandată și media orientărilor atinse (precizia orientării unidirecționale -). Norul de puncte este definit ca ansamblul de poziționări atinse, corespunzătoare aceleiași poziționări comandate, utilizat pentru a calcula caracteristicile de precizie și de repetabilitate.Baricentrul unui nor de n puncte definite prin coordonatele lor (xjyj,-zj) este punctul ale cărui coordonate sunt valori medii x, y, z calculate cu formulele respectiv
Precizia pozitionarii unidirectionala ( AP ) se calculeaza cu formula [30] :
(5.1)
în care x ,y ,z sunt coordonatele baricentrului norului de puncte obtinute dupa repetarea de nori a aceleiasi pozitionari și , , sunt coordonatele pozitionarii comandate. Coordonatele baricentrului norului de puncte x, y, z se calculeaza cu formulele
în care xj,yj,zj sunt coordonatele celei de-a j-a pozitionarii atinse
Precizia orientarii unidirectionale ( APa , APb, APc) se calculeaza cu formula [30]:
APa = (a-ac)
APb = ( b-bc)
APc = ( c-cc)
în care a , b, c sunt valorile medii ale unghiurilor orientarilor obtinute pentru aceasi pozitionare repetata de n ori și ac, bc , cc sunt unghiurile pozitinarii comandate
Valorile medii ale unghiurilor orientarilor a, b, c se calculeaza cu formulele
în care aj, bj, cj sunt coordonatele celei de-a j-a poziționări atinse. Pornind din punctul robotul industrial deplasează succesiv interfața sa mecanică în poziționările P5, P4, P3, P2, P 1 . Traiectoriile folosite în timpul incercării trebuie să fie similare cu cele folosite la programare.
REPETABILITATEA POZIȚIONĂRII UNIDIRECȚIONALE
Repetabilitatea poziționării unidirecționale, notată cu RP, exprimă concordanții intre pozițiile și orientările poziționărilor atinse după repetarea de n ori a aceleiași poziționări comandate în aceeași direcție [30]. Pentru o poziționare indicată, repetabilitatea poziționării unidirecționale se exprimă prin: – valoarea lui RP, care este raza sferei al cărei centru este baricentrul norului de n puncte și care se calculează .
Condițiile de incercare pentru repetabilitatea poziționărilor unidirecționale suni aceleași ca la incercarea pentru precizia poziționării unidirecționale (tabelul 2.6). Pentru fiecare poziționare se calculează repetabilitatea poziționării unidirecționale (R P ) și abaterile unghiulare (RPa, RPb, RPC)
Variatia multidirectionala a preciziei pozitionarii
Reprezinta deviatia intre diferite pozitionari atinse medii, realizate cand se repeat de n ori aceeasi pozitionare comandata din trei directii perpendiculare. Este distant maximă intre baricentrele norilor de puncte atinse la capatul diferitelor traiectorii.
Variatia multidirectionala a preciziei pozitionarii (νAP) se calculeaza cu formula:
Conditii de incercare pentru variatia multidirectionala preciziei pozitionarii:
Precizia distantei și repetabilitatea distantei
Cuantifica abaterile de distanta și de orientare intre doua pozitionari comandate analitic și doua seturi de pozitionari atinse medii și fluctuatiile în distante și orientari pentru o serie de deplasari repetate intre cele doua pozitionari. Aceste caracteristici pot fi aplicate numai la roboții industriali dotati cu facilitati pentru programarea analitica.
Se poate calcula precizia și repetabilitatea distantei intre 2 pozitionari comandate succesiv prin prelucrarea deatelor deja calculate.
Precizia distantei (AD)
Exprima abaterea în pozitionare și orientare intre distanta comandata și media distantelor atinse. Presupunand ca pozitionarile comandate sunt Pc1 și Pc2 și pozitionarile atinse sunt P1j și P2j, precizia distantei de pozitionare este diferenta de distanta intre Pc1, Pc2 și P1j, P2j, distanta fiind repetata de n ori.
Precizia distantei de pozitionare se calculeaza cu formula:
AD=Dc-D
Conditiile pentru precizia distantei:
Repetabilitatea distantei
Repetabilitatea distantei (RD) exprima concordanta intre mai multe distante atinse pentru aceeasi distanta comandata și repetata de n ori în aceeasi directie. Aceasta include repetabilitatea de pozitionare și de orientare. Este calculata cu formula:
Repetabilitatea distantei de pozitionare poate fi exprimata pentru fiecare axa a sistemului de coordonate al bazei, cu urmatoarele formule:
Repetabilitatea distantei de orientare se poate determina cu urmatoarele formule:
Timpul de stabilizare a pozitionarii
Exprima durata necesara unui raspuns oscilatoriu amortizat sau unui raspuns amortizat al interfetei mecanice pentru a scadea limita amplitudinii indicate de producator, dupa ce robotul industrial da semnalul “pozitionare atinsa”.
Timpul la care raspunsul oscilatoriu al interfetei mecanice se gaseste în limita indicata de producator trebuie sa fie inregistrat pe graficul rezultat.
Pentru fiecare pozitionare, pozitia și orientarea interfetei mecanice trebuie sa fie inregistrate din momentul în care robotul da semnalul "pozitionare atinsa".
În tabelul urmator se prezinta un rezumat al conditiilor de incercare pt timpul de stabilizare al pozitionarii:
Depasirea pozitionarii
Reprezinta abaterea maximă intre traiectoria de apropiere și pozitionarea atinsa dupa ce robotul a dat semnalul "pozitionare atinsa"
Abaterea caracteristicilor pozitionarii
Abaterea preciziei pozitionarii unidirectionale, notata cu dAP, reprezinta variatia pozitionarii unidirectionale intr-un timp specific.
Se calculeaza cu formulele:
Masurarea abaterii trebuie sa inceapa cu robotul în stare "rece" (imediat dp alimentarea cu energie electrica) și sa continue pe parcursul a mai multor ore cu robotul "incalzit". Masurarile pot fi oprite inainte de a se implini opt ore de functionare daca se constata ca variatia abaterii pt 5 seturi de masurari consecutive este mai mica decat 10%. Aceste rezultate se inregistreaza pe un grafic functie de timp. Timpul intre masurari trebuie sa fie de 10 minute.
Rezumatul conditiilor de incercare pt abaterea caracteristicilor pozitionarii:
Timpul de pozitionare minim
Timul necesar pentru parcurgerea unei distante și/sau a unui unghi predeterminat intre doua stari stationare se numeste timp de pozitionare.Timpul total de pozitionare include timpul de stabilizare a robotului în pozitia atinsa și este dependent de distanta parcursa
Timpul de pozitionare contribuie la determinarea intregului ciclu.Acesta poate da o indicatie asupra ciclului intreg dar nu poate calcula direct timpul intregului ciclu
Pentru masurarea timpului de pozitionare pe distante scurte se folosesc automatele cu numar de pozitionari.Pozitionarile sa fie repartizate în asa fel incat distantele Dx=Dy=Dz și sa se formeze progresii geometrice alternative
Numarul de pozitionari și distanta intre pozitionari depind de spatiul de lucru iar numarul ninim de cicluri este 3
Sarcina și vitezele sunt egale pentru incercarea caracteristicilor pieselor
Complianta statica
Deplasarea minima pe unitatea de sarcina reprezinta complianta statica.Aplicarea sarcinilor și masurarile pentru deplasari se fac la interfata mecanica
Elementele cu care se face masurare vor constitui o sarcina suplimentara pe axa Z dar va fi constanta și trebuie tinuta la valoare minima .
Fortele din timpul incercarilor se aplica în centrul de greutate al piesei în 3 directii paralele cu axele sistemul de coordinate în sensurile pozitiv și negativ.Fortele de incercare trebuiesc marite în trepte elgale cu 10% din sarcina nominala pana cand se atinge 100% din aceasta intr-o singura directive.Se masoara pentru fiecare forta și directive deplasarea corespunzatoare.Procedura de masurare se realizeaza de 3 ori pentru fiecare directie
Complianta statica se masoara în milimiterii pe newton și este raportata la sistemul de coordinate al bazei
7.Elemente de protecția muncii
7.1.Norme generale de protecția muncii
Capitolul cuprinde prevederi de securitate a muncii care trebuie respectate la proiectarea mijloacelor de producție,prevederi care rămân valabile pâna la acoperirea problemii care necesită tratată prin standarde în domeniu.În elaborarea normelor s-a utilizat terminologia de specialitate prevazută în standardele de vigoare. În același timp, pentru terminologia specifică domeniului securității muncii norma prezintă o anexă în care sunt explicați o serie de termini uzuali.
Pentru ca norma specifică să corespundă cerințelor actuale, nu numai în ceea ce privește conținutul, dar și forma de prezentare sa fie conformă altor acte legislative și normative, s-a procedat la utilizarea unor cuvinte cheie tipărite cu litera Helvetică sub formă de subtitlu, care precizează conținutul articolelor ce se referă la aceeași problemă, facilitand astfel, pentru utilizatori, întelegerea și găsirea rapidă a textelor necesare.
Art. 134 Înainte de începerea lucrului, robotul va fi reglat pentru regimul de lucru prescris în documentația tehnică.
Art. 135 La orice zgomot suspect în timpul funcționării robotului, se va acționa butonul ―STOP‖
Art. 136 Se interzice reglarea supapelor de siguranță peste limitele prescrise pentru a evita deteriorarea unor elemente din instalație.
Art. 137 Se interzice blocarea releelor de presiune.
Art. 138 În cazul apariției unor scurgeri de lichid la conducte sau racorduri, va fi oprit robotul și remediată defecțiunea.
Art. 144 Reparațiile și reglajele se vor executa numai de personal calificat și instruit pentru aceste operații, numai după deconectarea robotului de sub tensiune și închiderea aerului de la instalațiile pneumatice.
Art. 145 Repararea instalațiilor pneumatice este permisă numai dupa închiderea aerului de la rețea și scoaterea de sub tensiune a liniei automate.
Art.149 Operatorul principal este obligat să avertizeze prin intermediul dispozitivelor acustice și optice, cuplarea liniei automate la rețea.
Art. 150 Acționarea organelor de comandă se va face numai de la pupitru de comandă.
Art.151 Este interzisă traversarea liniei automate prin alte locuri decât pe culoarele / podurile prevăzute în acest scop.
Art. 152 Controlul produsului între operații este permis numai dupa scoaterea liniei automate de sub tensiune.
7.2.Norme de protecția muncii prevăzute în manualul de produs al robotului
Spațiu de lucru , zona de siguranță și zona de pericol.
Spații de lucru trebuie să fie limite la dimensiunea minimă necesară . Un spațiu de lucru trebuie să fie protejat cu ajutorul unor garanții corespunzătoare așa cum sunt reprezentate în figura 7.1 unde : 1 reprezintă spațiu de lucru a robotului , 2 reprezintă robotul industrial de tip braț articulat folosit la paletizare , 3 reprezinta zona de depozitare / oprire robot și 4 reprezintă zona de siguranța a opeatorului uman care poate sup[raveghea linia . Măsurile de siguranță (de exemplu, la poarta de siguranță ) trebuie să fie situate în interiorul zonei de siguranță . În cazul unei opriri , manipulatorul și axele externe ( opțional) sunt frânate să se oprească în interiorul zonei de pericol . Zona de pericol este format din spațiul de lucru și distanțele de oprire a manipulatorului și a axelor externe ( opțional) Acesta trebuie să fie protejată prin intermediul măsuri de protecție fizice pentru a preveni un pericol pentru persoane sau riscul de pagube materiale.
Sistemul robot este construit conform dezvoltării actuale a tehnologiei și a regulilor acceptate de tehnica protecției muncii. Cu toate acestea, utilizarea necorespunzătoare a sistemului sau cu un alt scop față de cel pentru care a fost proiectat, poate cauza accidente periculoase pentru viață, respectiv deteriorarea componentelor sistemului robot cât și a foi de sticlă.
Sistemul robot poate fi utilizat numai în stare tehnică ireproșabilă, în concordanță cu scopul pentru care a fost proiectat și numai de persoane responsabile pe deplin conștiente de riscurile asumate în operarea acestuia. Orice defecțiune care poate alterta siguranța în exploatare trebuie neîntârziat remediată (înlăturate).
Principiile de bază pentru protecția muncii în sistemul robot sunt stabilite în Directivele industriale EG cu normele aferente.Aici se regăsesc, de exemplu, Normele Europene pentru protecția muncii cu roboți industriali EN 775.
Simboluri utilizate în normele de protecție a muncii
În urma studiului manualului de utilizare al robotului Kuka Kr 360-3 s-au remarcat câteva reguli generale de protecția muncii:
Utilizarea necorespunzătoare sau în afara domeniilor tehnologice specificate poate să cauzeze:
Pericole mortale sau vătămări corporale
pericole pentru sistemul robot și alte subsisteme integrate în aplicație
pericole în exploatarea eficientă a sistemului robot și a utilizatorului.
Fiecare persoană implicată în utilizarea sistemului robot trebuie să citească și să înțeleagă aceste instrucțiuni de operare, în special capitolul ―Măsuri de protecția muncii" și să acorde o atenție deosebită paragrafelor marcate cu simbolul semnului de exclamare (avertizare).
Instalarea, schimbarea, ajustarea, operarea, mentenanța și repararea trebuie realizate numai în modul specificat în aceste instrucțiuni și numai de către personal special calificat în acest scop.
Se recomandă ca firma să aibă personal calificat special pentru aceste activități, personal absolvent al cursurilor ds pecializare specifice aplicației.
Utilizatorul și personalul de operare trebuie să se asigure că numai personalul autorizat are permisiunea de a lucra la sistemul robot.
Angajatorul trebuie să stabilească clar responsabilitățile personalului de operare și să îi dea autoritatea de a refuza comenzi date de alte persoane, care contravin procedurilor de siguranța muncii.
Responsabilitățile care implică operarea directă în sistemul robot sau toate celelalte activități din sistemul robot sau din vecinătate trebuie clar definite și observate pentru a se elimina orice incertitudine privind sfera de competență în materie de siguranța muncii.
Angajatorul trebuie să verifice, la intervale de timp aleatoare, că personalul își desfășoară activitatea respectând normele de protecția muncii, că personalul este conștient de riscurile asumate în timpul operării și că respectă aceste instrucțiuni de operare.
Să nu se permită ca personalul care este în curs de școlarizare sau de instruire sau personalul care participă la un curs general să lucreze cu sistemul robot fără să fie în permanență supravegheat de o persoană cu experiență.
Când operatorul lucrează în zonele periculoase ale robotului,trebuie ca acesta, numai dacă nu este absolut necesar, să fie mișcat cu cel mult viteze comandate manual.
Toate persoanele care sunt în vecinatatea robotului trebuiesc informate din timp că robotul urmează să se miște.
Dacă este posibil, se recomandă ca în zona de periculozitate să se afle numai câte o persoană odată
În operarea asistată de senzori, robotul poate să execute mișcări neașteptate și corecții de traiectorie dacă comutatorul principal al controlerului nu a fost mutat pe« OFF »
Caracteristici de siguranța ale sistemului robot, butonul Emergency STOP:
Când este acționat butonul Emergency Stop din figura 7.1 în modul T1 sau T2, se va realiza o frânare pe lângă traiectorie (în afara traiectoriei). În modurile automatic, un Stop de avarie va cauza o frânare pe traiectorie (cu menținerea traiectoriei).
Figura 7.1 Buton Emergency Stop
În modul de comandă manuală, toate programele se pot executa manual în modurile dtestare cu viteză redusă. Totuși, se execută programul numai dacă se apasă și se menține apăsată tasta START. Dacă tasta Start este eliberată, robotul se oprește prin frânare pe rampă. Programul se continuă numai dacă se apăsă din nou tasta Start, figura 7.2.
Figura 7.2 Poziția tastei start
Etichete cu informații de siguranță:
Toate plăcuțele, etichetele, simbolurile și marcajele constituie piese relevante de siguranță ale sistemului robotizat. Acestea trebuie să rămână atașate pe brațul robotului sau pe pereții controlerului pe toată durata serviciului în pozițiile specificate, să fie clare și vizibile tuturor, conform figurii 7.3
Este interzisă desfacerea, acoperirea,obturarea, acoperirea cu vopsea sau modificarea lor în orice mod prin care se alterează claritatea vizibilității lor.
Figura 7.6 – Exemple de semne aplicate pe etichete
Amplasarea de limitatori pe fiecare axă de mișcare (senzori) de cursă, care să delimiteze spațiul de pericol. Acești limitatori, atunci când sunt acționați, scot din funcțiune robotul, blochează sistemul de acționare. Scoaterea robotului de pe acești limitatori se face numai prin comenzi manuale.
Amplasarea de senzori limitatori de forță pe axele care conduc la introducerea brațului într-un spațiu de lucru. Și acești limitatori blochează sistemul de acționare, când sunt activați, dintr-un motiv oarecare (defecțiuni la sistemul de comandă). Acești limitatori de efort sunt realizați în două variante constructive, pentru forțe și pentru momente de torsiune.
Senzori de protecție pentru om realizați la fabricant și amplasați pe robot sunt de tip capacitivi, inductivi sau cu radiații în infraroșu. Acești senzori intră în acțiune în regimul de funcționare automat al robotului și admit prezența omului până la o anumită distanță. Sub această limită robotul își încetează activitatea până la ieșirea omului din spațiul de pericol.
Pentru celula proiectată se adoptă un sistem format din bariere optice de delimitare a spațiului de lucru. Barierele optice se realizează prin plasarea de celule emisie-recepție, în infraroșu, ale căror raze în infraroșu înconjoară spațiul de lucru. La pătrunderea în spațiul de lucru, robotul își încetează activitatea, iar pornirea sa nu este posibilă decât de la un buton aflat în afara spațiului de lucru.
Pentru celulele de fabricație flexibilă prevăzute cu ușă de acces, se atașează un sensor în vederea sesizării poziției acesteia. Atunci cand robotul este setat pe modul automat, iar ușa de acces se deschide, în timp ce rulează programul, se determină o frânare cu menținere a traiectoriei. Toate modulele de acționare nu vor fi activate până nu se închide ușa de acces. Întrerupătoarele de la ușă nu au effect în modul test.
8.Concluzii Finale
În urma analizei comparative a aplicațiilor robotizate similare celei de proiectat de la capitolul 2., unde s-au prezentat diverse celule flexibile de fabricație pentru paletizarea cutiilor cu roboți industriali care manipulează diverse obiecte necesare a fi prelucrate, se pot trage următoarele concluzii:
– în cazul în care în intreprinderea respectivă sunt mai multe celule sau dacă aceasta nu dispune de un spațiu de producție prea mare, se recomandă compactarea celulei pe cât posibil.
– datorită gradului de automatizare de 100%, timpul de producție este redus mult, facilitând producția de serie mare și masă
Celula de fabricație flexibilă de proiectat conține următoarele componente:
Pentru transportarea cutiilor se folosesc conveiore ;
Pentru manipularea pieselor în vederea paletizări se foloseste un robot industrial cu arhitectură braț articulat model MPL160II;
Pentru o precizie cât mai bună s-a folosit un sistem gripper vacumatic ;
Pentru ruperea sticlei s-a folosit o masă de ruperecu ajutorul rolei .
7/1 Contribuții originale aduse prin elaborare Proiectului de Diplomă.
Contribuțiile originale aduse prin elaborarea Proiectului de Diplomă sunt:
– realizarea studiilor comparative referitoare la roboți industriali și celule flexibile de fabricație similare celei din cadrul temei;
– realizarea studiilor comparative privind soluții constructive de realizare a ansamblurilor parțiale specifice robotului industrial din cadrul temei;
– realizarea prototipului virtual 3d pentru ansamblul general al aplicației robotizate;
– realizarea calculelor cinematice și de determinare a încărcărilor aplicate ansamblului general al robotului și determinarea parametrilor funcționali și a solicitărilor aplicate ansamblurilor parțiale de proiectat;
– modelarea asistată CAE a comportării statice a unei componente (flanșa de prindere) din ansamblul efectorului vacuumatic;
– prezentarea ansamblului general al aplicației robotizate;
– prezentarea simulării asistate a funcționării de ansamblu a aplicației robotizate;
– realizarea tehnologiei de fabricație a unui reper specific din cadrul ansamblurilor proiectate;
– planificarea proiectului, alocarea resurselor și analiza costurilor pentru managementul de proiect.
9.Bibliografie
Bibliografie
What the world would be Like if Palletizer Machines Didn’t Exist ; Macron Dynamics, Inc.Robotic Palletizing vs. Convetional Automated Palletizing ; Bastian Solution
http://www.alligatorautomations.com/low_level_palletizing.html
https://positech.com/vacuum
https://www.motoman.com/products/controllers/dx200_controller
US20120316254
http://www.motoman.co.uk/en/products/
Pascu N.– Proiectare Asistata de Calculator 1, note de curs, UPB, 2014
Pascu Nicoleta, Dobrescu Tiberiu Gabriel, Grafica Pentru Ingineri, Editura Bren, ISBN-978-606-648-034-5, București, 2012, 562
Popescu D. – Baze CAD pentru componente și subansambluri tipizate pentru RI, note de curs, UPB, 2012
Popescu D. – CADSFF, Note de curs, UPB, 2014
Popescu D. – Proiectare 3D CATIA, note de curs, UPB, 2014
Popescu D. – Indrumar CAD CATIA V5R8, ISBN 973-700-011-0, Editura Aius, 2004
Pupaza C. – Inginerie Asistata de Calculator 1,2, note de curs, UPB, 2014
Stanciu M. – Programarea Calculatoarelor 1,2, note de curs, UPB, 2014
Tonoiu S. – Tehnologia Fabricarii Componentelor Robotilor Industriali, note de curs, UPB, 2014
*** – Cataloage / carti tehnice / prospecte de roboți industriali, componente perirobotice, subsisteme de transport, componente organologice, etc. recomandate de titularii de curs
*** – Web – site –urile recomandate de titularii de curs pentru studiul programei de fabricatie a firmelor producatoare de roboți, componente perirobotice, subsisteme de transport, componente organologice, etc.
*** – Baze de date nationale / internationale cu brevete de inventie
THK Thin Section Bearing Catalog
„Transmisie mecanica cu reductor și curele trapezoidale inguste‖, G.Ianus, Ed. Politehnium, Iasi 2010
Grabcad Models Catia
Metodologia de calcul (alegere) pentru motorul electric de actionare, A.Nicolescu
Ghinea M. – Masini și Sisteme de Productie, note de curs, UPB
Iliescu M. – Tehnologia Fabricarii Componentelor Robotilor Industriali, note de curs, UPB
Nicolescu A., – Actionari electrice pentru mecatronica și robotica, note de curs și metodologii de proiectare, UPB, 2014,
Nicolescu A., – Componente și ansambluri tipizate în constructie modulara pentru RI și SPR, note de curs și metodologii de proiectare, UPB, 2012
Nicolescu A., – Componente mecanice tipizate, note de curs și metodologii de proiectare, UPB, 2014
Nicolescu A. – Proiectarea Robotilor Industriali. Partea I. Conceptul sistemic unitar de robot integrat în mediul tehnologic. Subsistemul mecanic al RI. Motoare de actionare utilizate la RI, UPB, 1997
Nicolescu, A. – Conceptia și Exploatarea Robotilor Industriali, note de curs și metodologii de proiectare, UPB, 2014
Nicolescu, A., Stanciu, M.D., Popescu D. – Conceptia și Exploatarea Robotilor Industriali – Vol.1 Tendinte actuale în conceptia și exploatarea RI. Precizia de lucru și precizia volumetrica. Componente organologice specifice. Tehnici și metode de studiu al comportarii elastice și performantelor robotilor industriali. ISBN 973-718-007-0, Ed. Printech, 2004, Bucuresti
Nicolescu, A., Roboți Industriali – Vol.1 Subsisteme și ansambluri componente. Structura axelor comandate numeric ale RI, ISBN 973 – 30 – 1244 – 0, Editura Didactica și Pedagogica RA, 2005, Bucuresti
Nicolescu A., Dobrescu T., Ivan M., Avram C., Brad S., Doroftei I., Grigorescu S. – Roboți Industriali, Tehnologii și Sisteme de Productie Robotizate, Ed Academiei Oamenilor de Stiinta din Romania, 2011, ISBN 978 – 606 – 8371 – 48 – 1
Nicolescu, A. – Implementarea Robotilor Industriali în Sistemele de Productie, note de curs și metodologii de proiectare, UPB, 2014
Nicolescu, A., Marinescu D., Ivan M., Avram C., Conceptia și Exploatarea Sistemelor de Productie Robotizate – Vol. I, Ed. Politehnica Press, 2011, ISBN 978 – 606 – 515 – 339 – 4, ISBN 978 – 606 – 515 – 340 – 0
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: 1. Studiul de fundamentare tehnică a unei aplicații robotizate dedicată operațiilor de… [308834] (ID: 308834)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.