III. Aplicații ale roboților colaborativi [307947]

III. Aplicații ale roboților colaborativi

Roboții colaborativi au o [anonimizat]:

3.1 Operații Pick and Place

Procedeul pick and place se referă la la preluarea unui obiect de către un robot din punctul A și plasarea acestuia în punctul B.

[anonimizat] (proximitate, presiune, etc.) roboții mai au nevoie de un gripper care poate fi universal sau special pentru o gamă de componente (ex. piese de revoluție).

La componentele de dimensiuni mari dar cu masă redusă sau dacă se dorește efectuarea operației pe mai multe obiecte simultan (ex. PCB-uri, table etc.) se mai pot folosi în loc de gripper ventuze sau sistem de ventuze care realizează operația prin vidare.

În imaginea 3.1 este automatizat procesul de deservire mașini unelte unde un robot colaborativ preia semifabricatul și îl pune în mașină iar după prelucrare preia piesa din mașină și fie o pune pe o [anonimizat] o întoarce și o pune înapoi în dispozitivul de prindere pentru următoarea fază.

În imaginea 3.2 [anonimizat] o rețea de ventuze preia un set de componente în vederea sortării acestora funcție de operația următoare necesară produsului în cauză

În imaginea 3.3 [anonimizat].

În imaginea 3.4 [anonimizat] o rețea de ventuze preia un număr de produse și le pune în cutia manipulată de operator.

În imaginea 3.5 [anonimizat].

3.2 Operații de prelucrare prin comandă numerică (CNC)

[anonimizat] o freză CNC (degroșare, finisare, canelare, găurire, filetare, mortezare, planare, alezare etc.) avantajul îl reprezină potențialul de a realiza prelucrări mult mai complexe complexe fără a avea aceleași limitări ca o freză CNC.

Frezarea este o prelucrare a semifabricatelor prin intermediul unei scule cu mai multe tăișuri numită freză. Aceasta se realizează prin două mișcări simultane; una este cea de rotație a sculei în jurul axei proprii și mișcarea de avans atât a piesei cât și a frezei. [anonimizat], filete, [anonimizat].

În imaginile de mai jos este reprezenat schematic procedeul de așchiere prin frezare (3.2.1), [anonimizat], accelerație, turație (3.2.2), și deformările sculei așchietoare și a semifabricatului (3.2.3) care pot apărea dacă un se adoptă un regim corect.

Găurirea este un procedeu de prelucrare prin așchiere prin care se execută o [anonimizat]. În funcție de dimensiunea găurii dorite pentru a asigura avansul drept al burghiului uneori se dă o gaură mai mică iar apoi se lărgește prin intermediul unui burghiu mai mare, adâncitor sau alezor, în funcție de scula aleasă se numește alezare, lărgire sau adâncire. La găurire atât mișcarea principală de rotație cât și cea de avans sunt executate de sculă.

În cazul în care piesele cilindrice prelucrate de acești roboți sunt puse pe un dispozitiv de strângere montat pe un arbore principal antrenat de un motor, mai pot face operația de strunjire.

Strunjirea este una dintre cele mai răspândite prelucrări mecanice de așchiere destinată corpurilor de revoluție unde mișcarea principală de rotație este executată de semifabricat iar cea de avans este executată de scula așchietoare operațiile ce se pot executa sunt degroșare, finisare, găurire, centruire, filetare etc.

Filetarea este un procedeu de prelucrare prin așchiere al unei găuri care se execută prin intermediul unui tarod de filetare pentru filete interioare, unei filiere pentru filete exterioare sau a unui cuțit de filetat atât pentru filete interioare cât și pentru cele exterioare. Atât mișcarea principală de rotație cât și cea de avans sunt realizate de scula așchietoare, mai puțin în cazul cuțitului de filetat unde mișcarea principală de rotație este executată de piesă iar cea de avans de scula așchietoare. Aceste găuri servesc la îmbinarea prin intermediul șuruburilor a două sau mai multe piese care fac parte dintr-un ansamblu demontabil.

În imaginea 3.6 avem un robot dotat cu un modul de frezare, cel mai mare avantaj al acestui tip de arhitectură pentru frezare îl reprezintă numărul de axe, cu cât o mașină are un număr mai mare de axe cu atât aceasta poate realiza prelucrări mai complexe pe piese. În industrie, în mod normal CNC-urile pe care le întâlnim au undeva la cinci poate șase axe, un asemenea robot poate avea 12 axe.

Un alt factor care le conferă avantaj pe lângă mobilitatea mare îl reprezintă gradul de acoperire, în general mașinile-unelte au niște limite constructive care de cele mai multe ori arhitectura nu le permite mărirea ulterioară cum ar fi cursele pe cele trei axe x, y, z gradul de acoperire al unui robot cu modul de frezare este dat de dimensiunile de gabarit ale acestuia, cu cât sunt mai mari, cu atât suprafața pe care acesta o poate acoperi este mai mare.

În imaginea 3.7 avem un robot de manipulare al semifabricatelor, până la un punct se comportă asemănător cu cel de deservire a mașinilor-unelte însă în acest caz piesele au timp de prelucrare foarte mic, iar pe același sistem, un robot ar mai putea face schimbul de scule din turela mașinii.

3.3 Operații de Control al Calității

Calitatea unui produs reprezintă ansamblul de caracteristici ale produsului care îi conferă acestuia capabilitatea de a satisface cerințe și dorințe ale clienților.

Abordarea bazată pe fabricație face referire la ingineria produsului și procesele de fabricație aferente. Calitatea se măsoară prin gradul de conformitate cu specificațiile și cerințele predeterminate și abaterile față de aceste cerințe.

În figura 3.8 avem un robot care face atât inspecția cât și măsurarea sculei așchietoare.

Partea de inspecție se referă la controlul aspectului general al produsului de exemplu să nu fie amprente sau dacă este ansamblu să nu aibe șuruburi desprinse care fac zgomote la manipulare etc. Tehnologia de scanare folosită aici are aplicații și în procedeul de Reverse Engineering, de exemplu dacă avem o piesă de executat dar avem un model fizic deteriorat putem folosi scanarea pentru a genera un model 3D într-un soft CAD fără a mai fi necesară măsurarea și desenarea manuală a obiectului. (Releveu)

Partea de măsurare are rolul de a verifica concordanța dintre produs și cerințele specificate, în cazul unei scule așchietoare condițiile sunt foarte stricte deoarece orice abatere poate duce la o piesă neconformă, distrugerea ei în timpul funcționării, chiar și distrugerea mecanismelor de avans ale mașinii. Prin urmare atât toleranțele geometrice cât și cele dimensionale trebuie verificate pentru a corespunde în limitelor de abatere cerute.

În figura 3.9 avem un robot care deservește un test in-circuit.

Testul in-circuit este o metodă de testare a plăcilor electronice. Acesta permite depistarea problemelor cum ar fi: scurt circuite, întreruperi de trasee electrice, componente lipsă, avariate sau defectuos plasate, componente cu parametri în afara limitelelor de toleranță, componente incorect programate, măsuratori de timp/frecvență în afara limitelor. De asemenea în timpul acestei testări se mai pot programa anumite controllere.

3.4 Operații de Asamblare, Sudare, Lipire, Înșurubare

Toate aceste cazuri sunt exemplificate cel mai bine în industria automotive mai cu seamă pe liniile de asamblare ale vehiculelor.

Sudarea reprezintă îmbinarea dintre două piese folsind un material de adaos care în componență cu topirea parțială a materialului pieselor (materialul de bază) formează un cordon de sudură.

Sudarea este o îmbinare nedemontabilă între două sau mai multe piese și are ca scop simplificarea componentelor care ar fi prea greu de prelucrat convențional.

Avantaje:

costuri reduse

se pot executa piese și structuri complexe

se poate automatiza atât sudura cât și dispozitivul de fixare al componentelor

Dezavantaje

în zona cordonului de sudură pot exista tensiuni interne care pot duce la fisuri

sunt necesare aparate de sudură și dispozitive de fixare/manipulare mai mult sau mai puțin complexe și de diferite mărimi

apar vapori, care pot afecta corpul uman în special sistemul respirator

verificarea periodică aparatului de sudură

În imaginile de mai jos sunt reprezentate diverse procedee de sudare (3.4.1-3.4.4)

O excepție este prezentă la sudarea cu laser, aici nu mai este necesar material de adaos, îmbinarea fiind făcută prin topirea materialului de bază a elementelor și întrepătrunderea acestora la topire, la solidificare rezultă un cordon curat alcătuit doar din materialele de bază care nu necesită prelucrări adiționale.

Lipirea este un proces tehnologic de îmbinare a două sau mai multe piese metalice aflate în stare solidă, prin intermediul unui metal/substanțe de adaos numit generic aliaj pentru lipit.

În cazul metalelor, aliajul pentru lipit are mereu o temperatură de topire mai joasă decât cea a materialelor de bază și de regulă este alcătuit dintr-un amestec de metale neferoase ex. staniu-plumb.

În timpul lipirii se produce o dizolvare și o difuziune reciprocă între materialele de bază și aliajul de lipit care trebuie să dizolve corect materialele de bază, să se întindă ușor pe suprafața lor și să aibe o aderență cât mai mare.

Diferențe față de sudură:

spre deosebire de sudură nu necesită topirea materialului de bază

asigură îmbinări curate și rezistente care nu necesită prelucrări ulterioare

menține precizia dimensională și forma pieselor

nu are tensiuni interne ce pot duce la fisuri

productivitate mare

se pot mecaniza sau automatiza cu ușurință

În imaginea 3.10 respectiv 3.11 avem un grup de roboți care sudează elementele de caroserie a unui vehicul respectiv piese. În imaginea 3.12 se automatizează procedeul de lipire iar în imaginea 3.13 avem un robot care înșurubează elementele unui ansamblu.

3.5 Operații de Lustruire și Rectificare

Cu dotările corespunzătoare, roboții pot realiza și finisarea componentelor, de exemplu lustruirea și rectificarea.

Rectificarea este un procedeu de prelucrare prin așchiere executat cu corpuri abrazive. La acest procedeu mișcarea principală de rotație este executată de scula abrazivă dacă avem disc abraziv sau mișcarea principală de translație este realizată de masa magnetică pe care sunt fixate piesele, mișcările de avans fiind realizate atât de sculă cât și de piesă în cazul corpurilor de revoluție și doar de scula abrazivă în celelalte cazuri.

Acest procedeu se aplică la materialele dure și prin aceasta se poate obține o precizie și o calitate a suprafeței foarte mare.

3.6 Operații de Vopsire

Vopselele sunt colorante, adică au proprietatea de a colora suprafața pe care sunt aplicate, astfel încât aspectul inițial al acesteia nu mai este vizibil. Vopseaua este destinată protejării obiectelor pe care se aplică de acțiunile mediului înconjurător.

3.7 Operații de Marcare Laser

Laserul este un dispozitiv complex care are nevoie de un mediu activ. Acesta poate fi lichid solid sau gazos, primește energie de la o sursă externă exterior printr-un procedeu numit pompare.

Un fascicul de lumină care trece prin acest mediu activat este amplificat, proces în care un foton care interacționează cu un atom determină emisia unui nou foton, cu aceleași proprietăți. Astfel de la un foton, generat prin emisie spontană, se poate obține un fascicul.

Pentru protecție, cei care folosesc laseri trebuie să știe întotdeauna cu ce tip lucrează. Din punctul de vedere al pericolului pe care îl reprezintă asupra omului, aceștia sunt împărțiți în patru clase. Lucrul cu laseri periculoși impune folosirea unui echipament de protecție, care absorb radiația luminoasă a fasciculului și permit vederea în celelalte regiuni ale spectrului.

Clasa I este întâlnită în echipamentele industriale care au zona de acționare a laserului este protejată. Această clasă este cea mai sigură și nu necesită utilizarea unui echipament de protecție.

Clasa IV – sunt laseri care nu au nici o formă de protecție, fiind echipamente care pot fi adaptate oricărui tip de prelucrări. Identificarea unor astfel de echipamente se poate realiza prin intermediul etichetei lipită pe camera rezonantă pe care este inscripționat cuvântul OEM, alături de marcajul CLASS IV.”

Marcarea laser este folosită pentru imprimarea unei componente cu un cod având ca scop facilitarea trasabilității și identificării în caz de defecțiuni.