Dispozitivele de prehensiune sunt atașate la capătul unui robot industrial. Ele sunt în mod normal concepute cu fălci pentru a prinde obiecte și… [308334]

CAP. 1 INTRODUCERE

Dispozitivele de prehensiune sunt atașate la capătul unui robot industrial. Ele sunt în mod normal concepute cu fălci pentru a prinde obiecte și pentru a le manipula. Dispozitivele sunt în mare parte construite pentru deschiderea și închiderea fălcilor. Dar evoluția tehnologiei oferă posibilitatea de a aduce dispozitivele de prehensiune la un nivel următor. [anonimizat]. Dispozitive de prehensiune capabile să înțeleagă diferiți factori în jurul lor și să reacționeze la aceștia. Pentru această interacțiune s-au adăugat senzori și acționări la dispozitivele de prehensiune ce pot fi controlate de microcontrolere.

Dispozitivul care va fi proiectat în acest proiect este un dispozitiv de prehensiune destinat manipulării unor piese cilindrice cu diametrul între Ø10 și Ø16 și masă maximă de 0.7 kg.

Proiectarea unui dispozitiv de prehensiune este o necessitate a [anonimizat] a fi nevoie de o interacțiune umană sau de schimbarea locurilor pentru a economisi timpul de producție.

1.1 Definiții.

Robotica este o [anonimizat], furnizarea, fabricarea și aplicarea anumitor sarcini de lucru la roboți pentru inlocuirea omului. Robotica combină diferite discipline cum ar fi: mecanică, electronică, informatică, [anonimizat]. [anonimizat]-urile și starea mașinii. [1]

Oxford definește un „Robot” ca o mașină capabilă să efectueze automat o [anonimizat]. (Definiția Robot în engleză de la Oxford Dictionary). [1]

O definiție a unui dispozitiv de prehensiune din cartea „Robot Grippers” de către Monkman: „Prehensorii sunt subsisteme de mecanisme de manipulare care asigură contactul temporar cu obiectul care trebuie capturat și asigură poziția și orientarea în timpul transportului și al îmbinării obiectului cu echipamentul de manipulare.” (Monkman). [1]

1.2 Istoric

Primii pași ai dispozitivelor de prehensiune au început în anul 1969 la Universitatea Stanford de către Victor Scheinman. Acest inginer mecanic a dezvoltat brațul Stanford cu primul dispozitiv de prindere ușor de controlat. [anonimizat] a [anonimizat]; [anonimizat] (fig. 1.1) permitea mișcarea în cinci grade de libertate. Transmisiile armonice și motoarele de curent continuu au generat mișcarea. [2]

Fig. 1.1 Brațul Stanford [2]

În deceniul anilor 1980, microcipurile mai puternice au permis proiectarea unor dispozitive de prehensiune mai brute pe baza brațului Stanford pentru utilizarea lor în industria grea. [anonimizat], folosite în industria automotive. [anonimizat]. [2]

1.3 [anonimizat].

Brațul Stanford a inclus un dispozitiv de prehensiune paralel. [anonimizat] (bare) care glisează în afară sau se mișcă împreună pentru a elibera și prinde obiecte. Acest lucru este datorat versatilității cursei acestora. [2]

La sfârșitul anilor 1970, a fost inventat un dispozitiv de prindere cu unghi de prindere. Fălcile sunt concepute pentru a se închide ca o gheară de homar pe obiectele care vizează manipularea. Diferența dintre acestea și degetele paralele este că fălcile paralele simplifică designul, iar forța rămâne aceeași în timp. Degetele paralele au două opțiuni de proiectare: piston cu acțiune directă și pană care oferă o forță de prindere ridicată (până la 44482.22 N) și o cursă mai scurtă. Cealaltă opțiune este un piston direct drept care are o forță mai mică, dar generează o cursă mai lungă (până la 60 cm). [2]

O nouă inovație de prindere a avut loc în anii 1980: Un dispozitiv de prindere cu trei degete, proiectat la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, licențiat de Barrett Technology. Configurația, "mâna Barrett", se construiește cu servo-controler, comunicare, patru motoare fără perii și software. Deși cele trei degete au fost create în anii '80, încep să fie utilizate pe scară largă acum. [2]

Pana în prezent, dispozitivele de prehensiune pentru roboti au fost limitate la două și trei degete. Dar în companii de astăzi, precum Fest Corp, se introduc tehnologii noi care combină mecatronica și bionica; mai mult de 30 de mușchi pneumatici, oase metacarpiene și oase de deget, radius și ulna (sub forma unor tuburi elastice), confectionate din poliamidă sinterizată cu laser. [2]

Utilizarea aerului comprimat cu aceste tuburi elastice generează variația diametrelor și a lungimii făcându-le capabile să-și îndeplinească sarcinile. Un avantaj al omului este că mușchii nu au nevoie de alimentare cu energie după mutarea sau menținerea greutății într-un loc (relaxarea mushciului). Forțele de tracțiune și contracție sunt monitorizate prin intermediul unor senzori de lungime și de presiune. Un regulator distribuie presiune în model dând forță, rafinament și rapiditate. [2]

Se dezvoltă și alte idei, cum ar fi mâinile robotice cu dexteritatea și forța unui om. Noile microcontrolere oferă posibilitatea unor mâini complexe noi cu mai mulți actuatori având și posibilitatea de a adăuga mai multă forță degetelor, ceea ce face posibilă creerea unor noi configurații care sunt mai flexibile și mai eficiente pentru un anumit tip de sarcini. [2]

1.4 Clasificarea dispozitivelor de prehensiune după tipul de acționare.

Dispozitive de prehensiune acționate sub vid

Dispozitivul de prehensiune acționat sub vid (fig. 1.2) a fost un instrument standard pentru roboți în producție, datorită nivelului său ridicat de flexibilitate. Duzele sau ventuzele sunt fabricate din poliuretan, un material care facilitează prinderea obiectelor. Există clești de vid care folosesc stratul de cauciuc spumant cu celule închise, în locul aspirațiilor. [3]

Fig. 1.2 Dispozitiv de prehensiune acționat sub vid [3]

Dispozitive de prehensiune hidraulice

Dispozitivele de prindere hidraulice (fig. 1.3) sunt cele care pot aplica cea mai mare rezistență și sunt adesea folosite în aplicații care necesită o forță imensă. Forța este asigurată de pompe care pot genera până la 13789,51 kPa. Deși puterea lor este extrem de mare, ele sunt mai murdare decât orice alt dispozitiv de prehensiune datorită uleiului pe care îl folosesc pompele. De asemenea, au nevoie de mai multă întreținere din cauza cantității foarte mari de forță pe care o pot aplica. [3]

Fig. 1.3 Dispozitiv de prehensiune hidraulic [3]

Dispozitive de prehensiune pneumatice

Dispozitivele de prehensiune pneumatice (fig. 1.4) sunt populare datorită greutății lor reduse și dimensiunilor compacte. Ele pot fi proiectate pentru spații mici și sunt utile în industria de prelucrări. Acest tip de prehensor poate fi deschis și închis; din acest motiv, porecla lor este mecanism de acționare "bang bang", dată de sunetul pe care îl fac atunci când componentele metalice intră în contact una cu cealaltă. [3]

Fig. 1.4 Dispozitive de prehensiune pneumatice [3]

Dispozitive de prehensiune servo-electrice

Dispozitivele de prehensiune servo-electrice (fig. 1.5) sunt din ce în ce mai utilizate în industrie; datorită controlului ușor al acestora. Miscările fălcilor de prindere sunt controlate de motoarele electronice. Aceste dispozitive de prindere sunt foarte flexibile și bune pentru manipularea materialelor cu diferite toleranțe. De asemenea, acestea sunt eficiente din punct de vedere al costurilor, deoarece nu au instalatii cu aer și sunt curate. [3]

Fig. 1.5 Dispozitiv de prehensiune servo-electric [3]

Dispozitive de prehensiune magnetice

Dispozitivele de prehensiune magnetice (fig. 1.6) pot fi configurate de magneți permanenți sau electromagneți. Magneții permanenți, nu au nevoie de o sursă externă pentru apucare, odată ce un obiect este capturat, există un dispozitiv suplimentar numit dispozitiv de împingere care separă obiectul de prindere. În cazul electromagneților există o unitate de comandă și o putere DC care poate prinde obiecte magnetice. [4]

Fig. 1.6 Dispozitiv de prehensiune magnetic [4]

1.5 Alte criterii de clasificare a dispozitivelor de prehensiune.

A) În funcție de modul de prehensiune pot exista sisteme:

– Sisteme cu contact

– Sisteme intrusive

B) După numărul zonelor de prindere a obiectului:

– Sisteme cu doua degete (cele mai raspândite)

– Sisteme cu trei degete

– Sisteme cu mai multe degete

C) După tipul elementului de prehensiune:

– Sisteme cu bacuri rigide,

– Sisteme cu bacuri adaptive la forma obiectului prehensat,

CAP. 2 PROIECTAREA DISPOZITIVULUI DE PREHENSIUNE

2.1 Memoriu de calcul

Următoarea ecuație (2.1) descrie forța necesară pentru prinderea piesei de un dispozitiv de prehensiune cu 3 bacuri.

(2.1)

= forța necesară prinderii [N] pentru un singurbac/deget.

m = greutatea piesei [kg].

g = accelerația gravitațională .

a = accelerația care reiese din mișcarea dinamică a robotului [].

= coeficientul de frecare dintre piesă și bac.

S = factorul de siguranță.

Valoarea accelerației maxime cu diferite tipuri de acționare:

Tabel 2.1[5]

Factorul de siguranță:

Fig. 2.1 Descrierea intervalului pentru factorul de siguranță [5]

1.6 = raspuns dinamic mic.

-factorul static de fricțiune controlat

-fară fluctuații ale aerului comprimat în sistem

4 = raspuns dinamic mare.

-variații considerabile ale factorului de fricțiune

-variații considerbile ale aerului comprimat

-suprapuneri considerabile ale accelerațiilor liniare cu circulare.

Coeficientul de frecare:

Tabel 2.2 [5]

ST = Oțel

STL = Oțel lubrificat

AL = Aluminiu

ALI = Aluminiu lubrificat

R = Cauciuc

Accelerația robotului la încarcări nominale:

Tabel 2.3

(2.2)

Forța totală necesară:

(2.3)

N

2.2 Proiectarea elementelor netipizate

Tabel 2.4

2.3 Alegerea elementelor tipizate

Pentru alegerea celor mai optime elemente tipizate s-a ținut cont de mai mulți factori cum ar fi:

-costul elementelor

-durata de livrare

-posibilitatea de înlocuire usoară dupa terminarea duratei de viață

-forța necesară operației ce necesită a fi efectuată de dispozitivul de prehensiune, forță determinată prin calculele efectuate la subcapitolul 2.1

Piston pneumatic PZN Plus 64-1

Fig. 2.2 Piston pneumatic PZN Plus 64-1 [5]

Date tehnice:

Tabel 2.5

Grafice cu forța de prindere.

Fig. 2.3 Grafice forța de prindere [5]

Fig. 2.4 Încarcare maximă și dimensiuni [5]

S-a ales acest mecanism cu piston pneumatic deoarece acesta îndeplinește condițiile impuse:

Forța necesara pentru aplicația la care trebuie supus.

Preț redus comparativ cu produsele oferite de alți furnizori.

Posibilitate de înlocuire rapida.

Mentenanță necesară redusă.

Livrare rapidă.

Senzor inductiv NI5-M08-AP6X-V1131

În utilizarea industrială, senzorii inductivi sunt indispensabili. În comparație cu comutatoarele mecanice ei oferă premize aproape ideale: fără atingere, mod de lucru fără uzură precum și frecvențe înalte de comutare și precizie de comutare. În plus, sunt insensibili la vibrații, praf și umiditate. Senzorii inductivi înregistrează fără atingere toate obiectele întalnite la diferite distanțe.

O distanță de comutare pentru toate metalele:

Înregistrarea sigură a tuturor metalelor prin distanțe de comutare unitare.

Pot fi utilizați în spații înguste datorită dimensiunilor compacte.

Nici o conectare eronată datorită tehnicii senzorilor rezistenți la câmpuri magnetice.

Utilizabil universal datorită domeniului mare de temperatură.

Nici o perturbare datorită tipurilor de protecție.

Acum și în variantă de execuție de înaltă calitate din oțel aliat.

Distanță de comutare constantă pentru toate metalele – această caracteristică o posedă noii senzori inductivi, pe care industria electronica i-a dezvoltat în special pentru automatizarea în fabrică.

Prin distanța de comutare unitară, senzorii oferă și înregistrarea sigură a tuturor metalelor. Și în cele mai strâmte condiții de spațiu, aparatele pot fi folosite datorită dimensiunilor lor compacte. În plus conectările eronate sunt excluse datorită tehnologiei noi a senzorilor cu rezistență la câmpuri magnetice.

Senzorii „K-plus” noi sunt adecvați excelent pentru înregistrarea aluminiului. Senzorii uzuali reduc evident distanța de comutare la diferite tipuri de metale. Și pentru alte tipuri de metale compania „ifm” posedă aceleași distanțe de comutare. În plus stările de comutare ce se schimbă repede sunt monitorizate prin frecvențele înalte de comutare.

În plus, modelele încărcabile de putere mare sunt insensibile la câmpurile magnetice datorită noii tehnologii a senzorilor. Chiar și direct lângă frâne electrice ei lucrează absolut fiabil. Domeniul mare de utilizare la temperaturi între -40…85 C facilitează o utilizare universală și datorită clasei de protecție înaltă de până la IP 68 / IP 69K, este asigurată fiabilitatea de durată. Manșonul rezistent al variantei din oțel aliat permite utilizare fiabilă în medii cu lubrifianți pe bază de ulei și agenti de răcire. Scurt și bine – acești noi senzori inductivi au fost așteptați de mult în domeniul de automatizare industrială. [10]

Fig. 2.5 Senzor inductiv [6]

Date tehnice

Tabel 2.6 [6]

Organe de asamblare.

2.4 Proiectarea elementului ansamblului.

Elementul proiectat este realizat cu ajutorul softului CAD „Creo Parametric”.

S-a realizat un „sketch” cu un dreptunghi de lungime 52.5 mm si lațime 9 mm.

Fig. 2.10 Dimensionarea dreptunghiului în Creo

Pentru realizarea corpului de revoluție, se folosește comanda „revolve” asupra dreptunghiului obținut anterior și se stabilește axa in jurul căreia se produce corpul 3D cât și unghiul parcurs de umplerea celei de a treia dimensiune.

Fig. 2.11 Proiectarea elementului 3D.

Se dimensionează cu comanda „hole”, 3 găuri de Ø6.5, strapunse, la distanță de 28 mm față de centrul piesei, iar cu comanda „pattern” se dispun toate 3 la o distanță polară de 120ș una față de cealalta.

Fig. 2.12 Dimensionarea găurilor.

Cu ajutorul funcției „pattern” se fac cele 3 gauri de Ø17, coaxiale cu cele 3 găuri de Ø6.5.

Fig. 2.13 Dimensionarea găurilor de Ø17.

Cu funcția „hole” și „pattern” se realizează, în continuare, urmatoarele 4 găuri de Ø4H7.

Fig. 2.14 Dimensionarea găurilor de Ø4H7.

Marginile exterioare ale piesei se teșesc cu funcția „chamfer” la dimensiunea de 0,5×45 ș.

Fig. 2.15 Teșire margine exterioară.

2.5 Realizarea ansamblului

ABB – IRB 2400 cuprinde o familie de roboți pregatiți pentru aplicații optimizate care maximizează eficiența aplicațiilor de sudura, procesare.

IRB 2400 este un robot de înaltă performanță dedicat aplicațiilor de proces în care preciziile cerute sunt foarte exigente. Toate modelele oferă capacitatea de montare inversată. Designul compact al IRB 2400 asigură o instalare ușoară. Construcția robustă și utilizarea pieselor minime contribuie la fiabilitatea ridicată și la intervale lungi între procesele de întreținere.

Versiunea Foundry Plus poate fi curată cu aburi de înaltă presiune și este livrat cu o protecție sporită a mediului înconjurător care respectă standardul IP 67.

În figura 2.16 este prezentată terminația robotului IRB 2400 pe care se va monta dispozitivul de prehensiune cat si cotele pentru gaurile de asamblare.

Fig.2.16 Placa adaptoare a robotului IRB 2400

pentru montarea dispozitivului de prehensiune [8]

În figura 2.17 este prezentată terminația mecanismului cu piston pneumatic oferit de SHUNK pentru studiul posibilității de montare.

Fig.2.17 Găuri fixare dispozitiv prehensiune [5]

În figura 2.18 se poate vedea ansamblul robot, complet.

Fig.2.18 Model CAD Robot ABB IRB 2400 și dispozitiv prehensiune

În figura 2.11 este prezentată vederea explodată a ansamblului dispozitivului de prehensiune care este subiectul lucrarii.

Fig. 2.19 Vedere explodată ansamblu dispozitiv de prehensiune

Fig. 2.20 Robot IRB 2400 cu dispozitiv de prehensiune

Întrucât softul „Creo” este un soft CAD parametrizat, acesta permite pe langă modelare 3D și posibilitatea de asamblare dar și realizarea desenelor de execuție. Faptul ca acest soft este parametrizat înseamnă și că în cazul în care se aduc modificari la un element (piesă) din ansamblu, modificarea se executa automat atât în modulul de modelare dar și în cel de asamblare, respectiv în desenele de executie.

În urmatoarele figuri este prezentat procesul de asamblare a două componente utilizând programul „Creo”.

În prima fază, se inițializează modulul „Assembly” și se denumește ansamblul (figura 2.21).

Fig. 2.21 Inițializare modul de asamblare

În continuare, se folosește comanda „Assemble” și este selectată prima componentă din ansamblu (figura 2.22) după care trebuiesc constrânse planele piesei cu planele ansamblului (în cazul de față se folosesc constrangerile „coincident”) pentru stabilirea poziției piesei în ansamblu și blocarea gradelor de libertate (figura 2.23)

Fig. 2.22 Selectarea primei componente ce urmează a fi asamblată

Fig. 2.23 Constrângerea primului element

În momentul în care au fost blocate toate gradele de libertate, softul confirmă faptul că elementul este complet constrâns (figura 2.24), după care se poate repeta procesul pentru urmatoarea componentă cu exceptia că urmatoarea componenta se va constrânge față de componenta anterioară (figura 2.25).

Fig. 2.24 Blocarea și confirmarea blocarii gradelor de libertate

Fig. 2.25 Asamblarea celei de a doua componentă

Toate componentele sunt adaugate ansamblului în aceeași manieră până când ansamblul sau subansambul este complet. Este permisă asamblarea componentelor, unul câte unul, dar de asemenea este permisă și asamblarea de subansamble întregi, tot unul cate unul, precum și combinații între acestea.

În figura 2.26 este prezentat subansamblul de flanșe cu toate componentele sale. Acest subansamblu servește ca adaptor între terminalul robotului ABB IRB2400 și mecanismul cu piston pneumatic SCHUNK PZN 64-1. Aceste elemente au fost proiectate ținând cont de modalitațile de montare prezentate in figurile 2.16, respectiv 2.17.

Fig. 2.26 Subansamblul de flanșe (dreapta) și arborescența care cuprinde toate elementele din subansamblu (stanga)

CAP. 3 PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE EXECUȚIE

3.1 Tehnologie de execuție clasică

3.1.1 Stabilirea schemelor de orientare și fixare la operația de debitare, strunjire, frezare și gaurire.

Debitare la Ø105×12 mm;

Fig. 3.1 Orientare și fixare pentru operația de debitare

Strunjire de degrosare fața A la 10.8 mm, respectiv finisare fața A la 10.5 mm;

Fig. 3.2 Orientare și fixare pentru operația de strunjire de degroșareși finisare

Teșire fața A la 0.5×45˚;

Fig. 3.3 Orientare și fixare pentru operația de teșire

Strunjire de degrosare fața B la 9.3 mm, respectiv finisare fața B la 9 mm;

Fig. 3.4 Orientare și fixare pentru operația de strunjire dedegroșare și finisare

Teșire fața B la 0.5×45˚;

Fig. 3.5 Orientare și fixare pentru operația de teșire

Centruire găuri;

Fig. 3.6 Orientare și fixare pentru operația de centruire

Frezare gauri Ø17 adancime 6 mm;

Fig. 3.7 Orientare și fixare pentru operația de frezare

Gaurire Ø6.5 mm;

Fig. 3.8 Orientare și fixare pentru operația de găurire

Gaurire Ø3.8 mm și alezare Ø4 H7 mm;

Fig. 3.9 Orientare și fixare pentru operația de gaurire-alezare

3.1.2 Determinarea regimului de așchiere

Folosind metoda descrisă în [9] în cazul strunjirii longitudinale, viteza de așchiere poate fi exprimată cu relația:

[m/min] (3.1)

Coeficientul K are valoarea:

(3.2)

în care:

este o constantă pentru condițiile date de strunjire (tabelele 6.44 și 6.45);

este durabilitatea sculei așchietoare, [min] (tabelul 6.8);

este exponentul durabilității;

este adâncimea de așchiere, [mm];

este avansul de așchiere, [mm/rot];

sunt exponenții adâncimii de așchiere și ai avansului (tabelele 6.44 și 6.45);

este coeficientul de corecție.

Înlocuind în relațiile (4.1) și (4.2) se obține:

Viteza de așchiere economică pentru strunjire frontală de degroșare Ø 105:

0,55 = 37.02 m/min

Turația se calculează din relația:

[rot/min] (3.3)

în care:

v este viteza de așchiere;

D este diametrul de prelucrat

Înlocuind în relația (4.3) se obține:

= 181.28 rot/min – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [9] turația reală este:

150 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

[m/min] (3.4)

Înlocuind în relația (2.4) se obține:

62,2 m/min

Viteza de așchiere economică pentru strunjire frontală de finisare Ø 105:

0,6 = 71.78 m/min

Turația se calculează din relația:

= 351.51 rot/min – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [9] turația reală este:

350 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

138 m/min,

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de degroșare pe tronsonul Ø 105 x 9:

0,55 = 31.99 m/min

Turația se calculează din relația:

= 221.36 rot/min – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [9] turația reală este:

220 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

54,9 m/min

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de finisare pe tronsonul Ø 105 x 9:

0,6 = 160,3 m/min

Turația se calculează din relația:

= 1109,2 rot/min – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [9] turația reală este:

955 rot/min

Atunci viteza reală de așchiere este:

138 m/min

Folosind metoda descrisă în [9 pag.197], la prelucrarea filetelor cu cuțite din carburi metalice P10 (pentru degroșare și finisare) a oțelului necălit cu R = 55… 85 daN/mm²,viteza de așchiere se calculează cu relația:

[m/min] (3.5)

în care:

este o constantă care depinde de materialul prelucrat (tabelul 6.64);

este durabilitatea sculei așchietoare, [min] (tabelul 6.8);

este pasul filetului care se taie, [mm];

este numărul de treceri.

Efectuarea normei tehnice.

Folosind metoda descrisă în [5]în norma tehnică de timp intră o sumă de timpi, astfel:

[min] (3.6)

(3.7)

(3.8)

(3.9)

în care:

– timpul unitar

– timp ul de pregătire – încheiere

n – lotul de piese care se prelucrează

Înlocuind în relația (2.10) se obține:

Pentru operația de debitare la Ø 215 x 40:

=2,32[min], tabelul 7.2.[5,pag. 339]

=13,33[min], tabelul 7.36.[5,pag. 370]

n = 2 piese ; piesa are

= 8,98 min

Pentru operația de strunjire frontală de degroșare la 10.5 mm:

= 0,91 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=13,33[min] tabelul 7.36.[5,pag. 370]

n = 2 piese ; piesa are 0.250 kg

= 7,57 min

Pentru operația de strunjire frontală de finisare la 10.3 mm:

=1,57 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are 0.230 kg

= 1,57 min

Pentru operația de strunjire longitudinală de degroșare a tronsonului Ø 105 x 9.3:

=0,71×2=1,42 [min](2 treceri) tabelul 7.1.[9]

=0 min

n = 2 piese ; piesa are 0.220 kg

=1,42 min

Pentru operația de strunjire longitudinală de finisare a tronsonului Ø 105 x 9:

=1,07 min tabelul 7.1.[9]

=0 min

n = 2 piese ; piesa are 0.210 kg

= 1,07 min

Pentru operația de strunjire a teșirilor:

=0,14 min tabelul 7.14.[9]

=0 min

n = 2 piese

1. Debitare Ø105 x 12

t=0,2 mm

s=0,5 mm/cursa

v=20 m/cd

=53 cd/min

[min];

=2,5 min, tab.7.2.[9]

=13,33 min, tab.7.36.[9]

n = 2 piese ;

=9,1 min

2.Strunjire frontala de degrosare la 10.05 mm

t=2 mm

s=0,5 mm/rot

n= 230 rot/min

= 86,7 m/min,

[min];

= 0,91 min tab.7.1.[9]

=13,33 min tab.7.36.[9]

n = 2 piese ;

= 7,57 min

3. Strunjire ext. de degrosare la Ø 105

t=2,75 mm

s=0,5 mm/rot

n= 230 rot/min

= 82,7 m/min,

[min];

=0,71 [min] tab.7.1.[9]

=0 min

n = 2 piese ;

=0,71 min

4. Strunjire ext. de finisare la Ø 105

t=0.25mm

i=5

s=0,2 mm/rot

n= 600 rot/min

= 214.8 m/min,

[min];

=1,07×5 min tab.7.1.[9]

=0 min

n = 2 piese ;

= 5.35 min

3.2Tehnologie de execuție CNC

Piesa flanșă se manufacturează pe mașina CNC DMG Mori Milltap 700 (fig 3.10). Aceasta mașina cu control numeric este un centru de prelucrare vertical și recunoaste limbajul de programare „Sinumerik”, dezvoltat de compania „Siemens”.

Volum de lucru X700mm Y420mm Z380mm, Dimensiuni masa: lungime 840mm; lațime 420mm; greutate 400 kg. Înalțime maximă piesă de prelucrat: 250mm, Mandrină cu viteză de rotație 10.000 RPM și optional maxim 24.000 RPM, cuplu 41Nm. Magazie de scule cu o capacitate de 15 scule, cu posibilitatea de a maricapacitatea la 25 de scule (fig 3.11). [11]

Fig 3.10 CNC DMG MORI Milltap 700 [11]

Fig 3.11 Magazia de scule Milltap 700

Programul CNC a fost realizat cu ajutorul softului CAM „Cimco”; acest software dă și posibilitatea de simulare a programului, linie cu linie; astfel, în urmatoarele figuri, sunt prezentate simulari cu toate traseele executate de către fiecare sculă în parte.

Fig 3.12 Simulare traseu frezare

Fig 3.13 Simulare traseu centruire găuri

Fig 3.14 Simulare traseu găurire

Fig 3.15 Simulare traseu frezare teșire exterioara

Fig 3.16 Simularea tuturor traseelor, suprapuse

CAP. 4 PROIECTAREA DISPOZITIVULUI PENTRU EXECUTAREA OPERAȚIILOR REPERULUI

Un dispozitiv de fixare este un dispozitiv de susținere a semifabricatelor sau de sprijin utilizat în industria de fabricație. Corpurile de fixare sunt utilizate pentru a localiza în siguranță (poziționarea într-o locație sau o orientare specifică) și pentru a sprijini lucrările, asigurându-se că toate piesele produse cu ajutorul corpului vor păstra conformitatea și schimbul. Folosirea unui aparat îmbunătățește economia producției, permițând o funcționare lină și o tranziție rapidă dintr-o parte în parte, reducând cerința de muncă calificată prin simplificarea modului în care sunt montate piesele și creșterea conformității pe o serie de producție.

Fig 4.1 Dispozitiv de prindere pentru operația de găurire

Un obiectiv principal este să creeze un punct de montaj sigur pentru o piesă de lucru, care să permită suportul în timpul funcționării și o precizie crescută, precizie, fiabilitate și interschimbabilitate în piesele finite. De asemenea, servește la reducerea timpului de lucru, permițând configurarea rapidă și ușorând tranziția de la o parte la alta. Acesta reduce frecvent complexitatea unui proces, permițând lucrătorilor necalificați să-l efectueze și transferând eficient abilitatea producătorului de instrumente către lucrătorul necalificat. Corpurile permit, de asemenea, un grad mai mare de siguranță a operatorului, reducând concentrația și efortul necesar pentru a menține o piesă constantă.

Din punct de vedere economic, cea mai valoroasă funcție a unui accesoriu este reducerea costurilor forței de muncă. Fără un echipament, funcționarea unei mașini sau a unui proces poate necesita doi sau mai mulți operatori; folosirea unui dispozitiv de fixare poate elimina unul dintre operatori prin fixarea piesei de prelucrat.

Corpurile trebuie să fie proiectate ținând cont de economie; scopul acestor dispozitive este de multe ori reducerea costurilor, astfel încât acestea ar trebui să fie proiectate astfel încât reducerea costurilor să depășească costurile de punere în aplicare. De obicei, este mai bine, din punct de vedere economic, ca un accesoriu să conducă la o reducere mică a costurilor pentru un proces în uz constant, decât la o reducere mare a costurilor pentru un proces folosit doar ocazional.

Majoritatea corpurilor de fixare au o componentă solidă, fixată pe podea sau pe corpul mașinii și considerată imobile în raport cu mișcarea bitului de prelucrare și una sau mai multe componente mobile cunoscute sub numele de cleme. Aceste cleme (care pot fi acționate prin mai multe mijloace mecanice diferite) permit așezarea sau scoaterea cu ușurință a pieselor și totuși să rămână în siguranță în timpul funcționării. Multe sunt, de asemenea, reglabile, permițând utilizarea pieselor de diferite dimensiuni pentru diferite operații. Corpurile trebuie proiectate astfel încât presiunea sau mișcarea operațiunii de prelucrare (cunoscută de obicei sub denumirea de alimentare) să fie îndreptată în principal împotriva componentei solide a corpului. Acest lucru reduce probabilitatea ca aparatul să nu funcționeze, întreruperea funcționării și poate provoca daune infrastructurii, componentelor sau operatorilor.

Corpurile pot fi, de asemenea, proiectate pentru utilizări foarte generale sau simple. Aceste dispozitive multifuncționale tind să fie ele foarte simple, bazându-se adesea pe precizia și ingeniozitatea operatorului, precum și pe suprafețele și componentele prezente deja în atelier, pentru a oferi aceleași avantaje ale unui dispozitiv special conceput. Exemple includ vizele pentru ateliere, cleme reglabile și dispozitive improvizate, cum ar fi greutăți și mobilier.

Fiecare componentă a unui dispozitiv este proiectată pentru unul dintre cele două scopuri: locație sau suport.

Fig 4.2 Dispozitiv de prindere pentru operația de găurire

CAP. 5 ALEGEREA SCULELOR

CAP. 6 CONCLUZII

Alegerea acestei lucrări de diplomă a constat în îmbunatățirea timpului ciclil în producție; pentru a creste productivitatea, s-a înlocuit acțiunea de manipulare a pieselor de catre un operator uman cu un robot ABB. Lucru care a îmbunatățit factorii economici, de mediu și factori de siguranță cât și eliminarea erorilor umane. Operatorul uman nu mai este expus la soluții cu potențial caustic, nu este predispus la accidentări, sarcinile acestuia fiind preluate ca catre robot cu ajutorul dispozitivului de prehensiune.

CAP. 7 BIBLIOGRAFIE

"Evolución de la robóticaen la industria a lo largo de la historia". Es.slideshare.net. N.p., 2014. Web. 4 June2016.

"Industrial Grippers: History And New Innovation". Machinedesign.com. N.p., 2016. Web. 6 June2016.

"Grippers For Robots". Robots.com. N.p., 2010. Web. 12 July2016.

"Robot Magnetic Grippers – Robotics Bible – Projects, News, Videos, Books, Events, And More". Robotics Bible – Projects, News, Videos, Books, Events, and more. N.p., 2016. Web. 6 June2016.

“Gripping Systems – PZN plus 64 1” Schunk.com Web 2019.

“Inductive sensor” http://pdb2.turck.de/en/DE/product/00000030000003220005003a

Organe de asamblare – https://www.fabory.com/ro/

Product specification – ABB IRB 2400-https://library.e.abb.com/public.pdf

A. Vlase – Tehnologii de prelucrare pe strunguri, Editura Universitatii din Oradea 1987

Senzori inductivi.- www.ifm.com/ro/ro/shared/technologien/k-1-ein-schaltabstand-fur-alle-metalle/cu-factor-de-reducere-1-%E2%80%93-senzori-inductivi.

https://en.dmgmori.com/products/machines/milling/vertical-milling/milltap/milltap-700

CAP. 8 PLANE DE OPERAȚIE, PROGRAM CNC, DESENE DE ANSAMBLU ȘI DESENE DE EXECUȚIE

8.1 Plane de operație

8.2 Program CNC

;(FLANSA INTERMEDIARA)

;(OVIDIU MARTA/2019/07/22)

;–––––––––––––––––––

;(G54 – OP10)

R10=0

R20=0

R30=0

R40=0

R50=0

$P_UIFR[1]=CTRANS(X,-100.00+R10,Y,-45.00+R20,Z,-342.00+R30):CROT(Z,R50)

;–––––––––––––––––––

;(G55 – OP20)

R10=0

R20=0

R30=0

R40=0

R50=0

$P_UIFR[2]=CTRANS(X,-100.00+R10,Y,-45.00+R20,Z,-352.50+R30):CROT(Z,R50)

;–––––––––––––––––––

G00 G17 G90 G94

;(*****)

N1;(FREZA D125 Z7)

T1 D01

M6

G54

G00Z100

S500F120M3

M08

;(FREZARE PLANA-DEGROSARE+FINISARE)

G00 X130.00 Y0

G00 Z0.3

G01 X-130.00 Y0

G00 Z0

G01 X130.00 Y0

G00 Z100

;(*****)

N2;(CENTRUITOR D12)

T2 D01

M6

G54

G00Z100

S2000F190M3

M08

;(CENTRUIRE D6.5_1)

G00 X21.0 Y40.0

CYCLE81(2,0,2,-3)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D4_1)

G00 X35.0 Y30.0

CYCLE81(2,0,2,-1.8)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D6.5_CU_LAMAJ_1)

G00 X14.0 Y24.25

CYCLE81(2,0,2,-3)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D4_2)

G00 X24.25 Y14.0

CYCLE81(2,0,2,-1.8)

G00 Z

;(CENTRUIRE D6.5_2)

G00 X45.141 Y1.8135

CYCLE81(2,0,2,-3)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D6.5_CU_LAMAJ_2)

G00 X14.0 Y-24.25

CYCLE81(2,0,2,-3)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D4_3)

G00 X-35.00 Y-30.0

CYCLE81(2,0,2,-1.8)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D4_4)

G00 X-24.25 Y-14.0

CYCLE81(2,0,2,-1.8)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D6.5_CU_LAMAJ_3)

G00 X-28.00 Y0.0

CYCLE81(2,0,2,-3)

G00 Z2

;(CENTRUIRE D6.5_3)

G00 X-45.141 Y-1.8135

CYCLE81(100,0,2,-3)

G00 Z100

;(*****)

N3;(BURGHIU D6.5)

T3 D01

M6

G54

G00Z100

S5300F600M3

M08

X21.0000 Y 40.0000

MCALL CYCLE81(2,0,2,-11)

X21.0000 Y 40.0000

X14.0000 Y 24.2500

X45.1410 Y 1.8135

X14.0000 Y-24.2500

X-28.0000 Y 0.0000

X-45.1410 Y -1.8135

MCALL

G00 Z100

;(*****)

N4;(BURGHIU D3.8)

T4 D01

M6

G54

G00Z100

S8400F670M3

M08

X 35.0000 Y 30.0000

MCALL CYCLE81(2,0,2,-11)

X 35.0000 Y 30.0000

X 24.2500 Y 14.0000

X-24.2500 Y-14.0000

X-35.0000 Y-30.0000

MCALL

G00 Z100

;(*****)

N5;(ALEZOR D4 H7)

T5 D01

M6

G54

G00Z100

S2300F280M3

M08

X 35.0000 Y 30.0000

MCALL CYCLE85(2,0,2,-11,,0,200,200,,0,12)

X 35.0000 Y 30.0000

X 24.2500 Y 14.0000

X-24.2500 Y-14.0000

X-35.0000 Y-30.0000

MCALL

G00 Z100

;(*****)

N6;(FREZA D8)

T6 D01

M6

G54

G00Z100

S4000F230M3

M08

;(LAMAJ 1)

G00 X18.5 Y24.25

G00 Z2

G03 I-4.5 Z1

G03 I-4.5 Z0

G03 I-4.5 Z-0.5

G03 I-4.5 Z-1

G03 I-4.5 Z-1.5

G03 I-4.5 Z-2

G03 I-4.5 Z-2.5

G03 I-4.5 Z-3

G03 I-4.5 Z-3.5

G03 I-4.5 Z-4

G03 I-4.5 Z-4.5

G03 I-4.5 Z-5

G03 I-4.5 Z-5.5

G03 I-4.5 Z-6

G03 I-4.5

G03 I-4.5 Z-5.5

G01 X14.00 Y24.25

G00 Z2

;(LAMAJ 2)

G00 X18.5 Y-24.25

G00 Z2

G03 I-4.5 Z1

G03 I-4.5 Z0

G03 I-4.5 Z-0.5

G03 I-4.5 Z-1

G03 I-4.5 Z-1.5

G03 I-4.5 Z-2

G03 I-4.5 Z-2.5

G03 I-4.5 Z-3

G03 I-4.5 Z-3.5

G03 I-4.5 Z-4

G03 I-4.5 Z-4.5

G03 I-4.5 Z-5

G03 I-4.5 Z-5.5

G03 I-4.5 Z-6

G03 I-4.5

G03 I-4.5 Z-5.5

G01 X14.00 Y-24.25

G00 Z2

;(LAMAJ 3)

G00 X-23.50 Y0.

G00 Z2

G03 I-4.5 Z1

G03 I-4.5 Z0

G03 I-4.5 Z-0.5

G03 I-4.5 Z-1

G03 I-4.5 Z-1.5

G03 I-4.5 Z-2

G03 I-4.5 Z-2.5

G03 I-4.5 Z-3

G03 I-4.5 Z-3.5

G03 I-4.5 Z-4

G03 I-4.5 Z-4.5

G03 I-4.5 Z-5

G03 I-4.5 Z-5.5

G03 I-4.5 Z-6

G03 I-4.5

G03 I-4.5 Z-5.5

G01 X-28.00 Y0.

G00 Z100

;(*****)

N7;(TESITOR D12 Z3)

T7 D01

M6

G54

G00Z100

S2000F190M3

M08

;(TESIRE EXTERIOARA PRIN INTERPOLARE)

G00 X55.00 Y6.500

G00 Z-2

G01 X54.00 Y5.0

G01 X54.00 Y0.0

G02 X54.00 Y0.0 I-54.0

G01 X54.00 Y-2.0

G00 Z100

;(******************************)

;(OPERATIA 20)

;(******************************)

;(******************************)

M01

;(INTOARCERE PIESA PENTRU OPERATIA OP20)

;(******************************)

N8;(FREZA D125 Z7)

T1 D01

M6

G55

G00Z100

S500F120M3

M08

;(FREZARE PLANA-DEGROSARE+FINISARE)

G00 X130.00 Y0

G00 Z9.3

G01 X-130.00 Y0

G00 Z9

G01 X130.00 Y0

G00 Z100

;(*****)

N9;(TESITOR D12 Z3)

T7 D01

M6

G55

G00Z100

S2000F190M3

M08

;(TESIRE EXTERIOARA PRIN INTERPOLARE)

G00 X55.00 Y6.50

G00 Z7

G01 X54.00 Y5.0

G01 X54.00 Y0.0

G02 X54.00 Y0.0 I-54.0

G01 X54.00 Y-2.0

G00 Z100

;(*****)

M30

%

8.3 Desene de ansamblu și desene de execuție

Desenul de execuție al piesei flanșă este prezentat in figura 8.1. Acesta a fost realizat în programul de proiectare CAD CREO PARAMETRIC. În figura 8.2 este prezentat ansamblul flanșei cu montajul pentru robotul IRB 2400. Figura 8.3 și 8.4 reprezinta ansamblul dispozitivului de prehensiune care face studiul acestei lucrări.

Figura 8.1 Desen de execuție flanșă

Figura 8.2 Desen subansamblu flanșă

Figura 8.3 Desen subansamblu prehensor

Figura 8.4 Desen ansamblu dispozitiv de prehensiune

Figura 8.5 Desen ansamblu dispozitiv de fixare flanșă