INGINERIA SISTEMELOR AUTOMATIZĂRI ȘI SISTEME INTELIGENTE [305875]

UNIVERSITATEA “AUREL VLAICU” DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE

INGINERIA SISTEMELOR / AUTOMATIZĂRI ȘI SISTEME INTELIGENTE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

LUCRARE DE DISERTAȚIE

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC

Prof.Conf.Dr.Ing. Marius BĂLAȘ

ABSOLVENT: [anonimizat]

2016

UNIVERSITATEA “AUREL VLAICU” DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE

INGINERIA SISTEMELOR / AUTOMATIZĂRI ȘI SISTEME INTELIGENTE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

UTILIZAREA ROBOTILOR DE VOPSIRE PENTRU COMPONENTE DIN INDUSTRIA AUTOMOTIVE

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC

Prof.Conf.Dr.Ing. Marius BĂLAȘ

ABSOLVENT: [anonimizat]

2016

Cuprins

1.[anonimizat]. [anonimizat] o mulțime de servicii.

Producătorii de automobile reprezintă cele mai mari companii din lume. [anonimizat]. [anonimizat], sau asamblează automobile în țări străine. [anonimizat], [anonimizat] ( Toyota Motor Corporation si Nissan Motor Company)

Unul dintre marii furnizori pentru aceste corporații este și Yazaki Component Technology.

1.1 Prezentare Generală

Proprietate: privată

Președinte: Yasuhiko YAZAKI

Președinte & CEO: Shinji YAZAKI

Sediul Central: Japonia

Cotă de piață: de top la nivel global în domeniul cablajelor

244 de companii afiliate din 44 de tări (USA, Mexico, [anonimizat], Australia, [anonimizat], China si Europa)

Forta de muncă: 258.300 de salariati

Cele mai mari firme concurente : [anonimizat], The Furukawa Electric Co. Ltd.

Grupul YAZAKI oferă o [anonimizat]. A [anonimizat], servicii legate de mediu si de afaceri.

[anonimizat], instrumente si subansambluri electronice.

● Sectorul Auto are produse de tip: [anonimizat];

● [anonimizat], echipamente de uz casnic și echipamente de mediu;

● Sector orientat spre noi domenii de activitate: Reciclare, [anonimizat].

YAZAKI a început ca o companie de producție în 1929, a acumulat peste 87 [anonimizat] a [anonimizat], gestionarea si dezvoltarea ciclului de viață. Ca o [anonimizat], echipamente și instrumente stabilind cele tendințele recente și criteriile de referință în ceea ce privește calitatea.

YAZAKI are locatii în 44 de țări din întreaga lume.

1.2. [anonimizat] – Arad

Compania Yazaki are trei fabrici în România: [anonimizat], [anonimizat] 4.500 de angajați în anul 2013.

1.2.1. Fabrica din Arad (prezentare generală)

S-a deschis în 2003 Octombrie.

Construcția clădirii actuale a avut loc în 2004 (Martie- Noiembrie).

Numărul aproximativ al angajaților este de 1200.

Se focusează pe:

Blocuri de joncțiune integrate și blocuri de relee :

Fig 1.1. Cutii de jonctiune

Display-uri și instrumente de tablou de bord :

Fig 1.2. Display-uri și instrumente de tablou de bord

Ceasuri de bord :

Fig 1.3. Ceasuri de bord

Conectori și terminale :

Fig 1.4. Conectori

Componente electronice :

Fig 1.5. Componente electronice

1.2.2. Clienți:

Yazaki produce, printre altele, instrumente de bord pentru Aston Martin, pentru tripleta Peugeot 107/Citroen C1/Toyota Aygo, ceasuri tip analog pentru Aston Martin, blocuri de comenzi pentru semnalizare și ștergătoare pentru modelele Renault și multe altele.

Fig 1.6. ‘Aston Martin – Power, beauty and soul.’ Fig 1.7. ‘Citroen – Creative Technologie.’

Fig 1.8. ‘Toyota – Moving forward.’ Fig 1.9. – ‘Ford– Feel the difference.’

Fig 1.10. ‘Peugeot– Motion & Emotion.’ Fig 1.11. ‘Renault – Drive the change.’

1.2.3. Certificări:

ISO/TS 16949:

Implementarea sistemului a început in Mar 2005

Certificarea a fost aprobata in data de 20 Mar 2006

Recertificarea aprobata in 16 Apr 2015

Fig 1.12. Certificare ISO/TS 16949

JLRQ Award – Ianuarie 2011

Fig 1.13. Jaguar Land Rover Qality Rules Reference Card – First page

ISO 14001 : OHSAS 18001

Implementarea sistemului a început in Mar 2005

Certificarea a fost aprobata in data de 15 Sep 2006

Recertificarea aprobata in 9 Sep 2014

1.2.4. Capacități tehnice:

6 linii de asamblare SMT

Sudură prin unde și selectivă

Sudură robotizată

Asamblare automată, semi-automată și manuală

Sudură ultrasunete

Injectarea maselor plastice – 30 – 350 tone

Procese după turnare (tampon de imprimare, ștanțare …)

Magazin unelte (CAM, CAD, eroziunea de sârmă, sudura cu laser…)

Pictura Robotic (de apă și pe bază de solventi)

Laborator Metrologie, analiză spectrală, secțiune transversală, FT-IR

X-ray / control AOI

Terminal de inserție automată de mare viteză

Dezvoltarea produsului (Inginerie), în YCT-Timisoara

2. Roboți industriali de vopsire

2.1 Scurt istoric al roboticii

Dezvoltarea istorică a științei și tehncii s-a produs in mai multe etape dupa cum urmeaza:

Etapa “mașinismului" este cunoscută și sub denumirea de prima revoluție tehnico – științifică, in aceasta etapa tehnica începe să se dezvolte pe baza științei, a cunoștințelor omenirii despre mediu, având aspecte concrete și o pondere din ce în ce mai mare de aspecte abstracte.

Mecanizarea a condus la o “creștere a productivității“, la creșterea bunăstării acesteia, la dezvoltarea societății umane ,ceea ce a permis la rândul ei dezvoltarea tehnicii.

Etapa “automatizării” s-a realizat ca urmare a unui aport crescut al cercetării științifice în dezvoltarea tehnică si marcheaza cea de a doua revoluție științifico – tehnică. Aceasta etapa se caracterizează prin dezvoltarea domeniilor tehnice prin pătrunderea masivă a utilizării calculatoarelor iar în mod paralel are loc și etapa “mecanizării” activităților umane.

Fig 2.1 [2]***

Domeniul de știință Robotică și fenomenul “robot”, au apărut în cea de a doua jumătate a secolului XX. Apariția lor se încadrează în linia de evoluție a vieții și în acest cadru, a omenirii.

La începutul anilor 1950 se construiesc primele instalații de teleoperare în laboratoarele nucleare din Franța și apoi, în Statele Unite ale Americii, folosite pentru manipularea materialelor radioactive în spații expuse radiațiilor. Tehnica mecanismelor spațiale articulate din aceste instalații este dezvoltată, prin înlocuirea comenzii și acționării de către om, cu utilizarea calculatoarelor și a acționării hidraulice.

Raportul dintre numărul de roboți instalați și numărul persoanelor angajate în industrie în diferite țări (a) și numărul și destinația roboților instalați pentru prestări de servicii (b), sunt date în tabelele de mai jos:

Fig 2.2 [2]***

Robotul poate fi definit ca o instalație pentru automatizarea operațiilor pe care în condiții “clasice” le realizează omul, cu mâna sa, sub supravegherea ochiului, coordonarea ochi-mână realizându-se de către creier. Pe lângă roboți, operații de manipulare execută și manipulatoarele.

Din cele de mai sus putem realiza următoarele definiții:

Robotul are o structură mecanică mai complexă (mai multe grade de mobilitate) și este condus după un program flexibil.

Manipulatoarele au o structură mecanică mai simplă (mai puține grade de mobilitate) și este condus după un program rigid (greu de modificat).

Exista două mari categorii de roboți :

Fixi, cei care sunt imobili față de anumite componente ale mediului în care evoluează

Mobili, cei care se pot deplasa, folosind în acest scop: roți, șenile, prin pășire, târâre.

Roboții industriali se încadrează în procesul automatizărilor industriale.

Evoluția în timp de la simplu la complex a automatizărilor industriale se poate regăsi în tabelul de mai jos, începând de la treapta 1, în care mașina de lucru este reprezentată prin mâna umană, ajungând la treapta 10, în care mașina de lucru este mașină care se autoperfecționează.

2.2 STRUCTURA ROBOTULUI

Structura unui robot este compus din mai multe subsisteme. Sistemul este un ansamblu de părți componente, elemente și legăturile dintre acestea. Elementele care compun acest sistem se numesc subsisteme. La rândul lor subsistemele pot avea și ele subsisteme, din acest motiv există o ierarhizare și anume sistemul principal se numește sistem de rangul 1, subsistemele se numesc sisteme de rangul 2, etc. Robotul este un sistem de rangul 1 și se aseamănă, constructiv, cu sistemul unui om, la fel si subsistemele robotului.

Fig 2.3 Schema bloc al structuri unui robot [2]***

Sistemul unui robot comunică cu mediul și este compus din următoarele:

Sistemul mecanic al robotului care are rolul scheletului uman, definind astfel natura și amplitudinea mișcărilor ce se pot realiza.

Sistemul de acționare realizează mișcarea relativă a elementelor mecanismelor din sistemul mecanic, și are rolul sistemului mușchiular al omului.

Sistemul de comandă emite comenzi către sistemul de acționare și prelucrează informații preluate de la celelalte sisteme, cel mecanic, cel de acționare și de la cel de mediu, are rolul sistemului nervos uman.

Traductorii și aparatele de măsură preiau informații despre starea internă a robotului, adică accelerații relative, deplasări, viteze, presiuni, debite, temperaturi.

Senzorii preiau informații despre starea „externă" a robotului, care este caracterizată prin parametrii mediului (presiune, temperatură, compoziție, etc.) și acțiunea acestuia asupra robotului (forțe, cupluri, etc.). Traductorii și senzori au rolul organelor de simț. Platforma mobilă are rolul de a realiza deplasarea roboților mobili și face parte din componența sistemului mecanic, cu rolul aparatului locomotor al omului.

Sistemul de conducere este un sistem de rang superior al sistemului mecanic și este compus din sistemul de comandă și cel de acționare.

Roboții acționați hidraulic conțin un grup hidraulic pentru prepararea și realizarea circulației fluidului purtător de energie (ulei). Acest grup joacă rolul aparatului digestiv și a celui respirator / circulator al omului.

Se înțelege prin "mediu" al robotului spațiul în care acesta evoluează, cu obiectele conținute și fenomenele care au loc în acest spațiu. Totalitatea obiectelor cu care robotul interacționează constituie "periferia" acestuia.

Legăturile dintre componentele robotului și a componentelor care realizează legăturile cu mediu sunt : directe, inverse ("feed back").

Legături directe există la sistemul de comandă atunci când transmite comenzi la sistemul de acționare, iar acesta acționează asupra cuplelor cinematice conducătoare, axele, sistemului mecanic, care la rândul său, acționează asupra mediului cu efectorul final

2.3 CONSTRUCȚIA MODULARĂ A TULUI

Construcția modulară este caracterizată prin:

Structură sistematică care este compusă dintr-un grup de sisteme și dispozitive care formează cuple cinematice conducătoare. Structura sistemică prezintă avantajul că furnizează informațiile necesare pentru analiza cinematică și dinamică a sistemelor de acționare și mecanic ale robotului. Dezavantajul structurii sistematice este ca prezintă parțial funcțiile sistemelor de rang inferior robotului și particularitățile constructive ale acestora.

Structura funcțional-constructivă sau structură modulară este cu dispozitive de ghidare cu topologie serială care evidențiază proprietățile funcționale și constructive ale roboților (modul de robot).

Modul al unui robot, este subansamblul care este corelat cu una sau mai multe cuple cinematice ale dispozitivului de ghidare și cu efectorul final.

Modulul de robot corelat cu o cupla cinematică conducătoare are părțile "fixe" ale sistemului de acționare aferent cuplei cinematice conducătoare și traductoarelor / senzorilor, solidarizate cu structura de rezistență a unuia dintre elemente (i sau i+1). Legătura dintre două module vecine se realizează prin intermediul structurii de rezistență a elementului i. În acest mod, întregul robot cu dispozitivul de ghidare în topologie serială este de fapt constituit din "legarea în serie" a unui număr de module.

Modulul de robot corelat cu o singură cuplă cinematică poartă o denumire care este definită după funcția lui în cadrul robotului.

Astfel, există module de: basculare a brațului; translații de bază; de ridicare a brațului; de de extensie a brațului; de pronație – supinație; de pivotare de bază; de flexie – extensie; de aducție – abducție.

Modulul de orientare al unui robot se corelează cu toate cuplele cinematice ale mecanismului de orientare, conținând de atâtea ori componentele enumerate pentru modulul corelat cu o singură cuplă cinematică conducătoare, câte cuple cinematice conducătoare are mecanismul de orientare.

Mai jos este prezentată corelația dintre structura sistemică și cea modulară (funcțional – constructivă) a unui robot având un dispozitiv de ghidare serial cu M = 3.

Fig 2.4 Schema structurală modulară a robotului [2]***

În care:

T/S – Traductoare/Senzori;

SSA – Subsistem de acționare;

CCC – Cuplă cinematică conducătoare;

A/B/C – Modulul;

EF – Efector final;

ELi Elementul i (i = 0, 1, 2, 3)

2.4.UTILIZAREA ROBOTIILOR INDUSTRIALI

Roboții industriali și-au găsit locul într-o gamă largă de procese tehnologice, în care operatorul uman este înlocuit în executarea unor operații auxiliare sau de bază. Ele urmăresc satisfacerea unor necesități individuale, de grup sau sociale, realizând economia.

Fig 2.5 Diferiti roboti industriali[2]***

2.5 Robotul de vopsire ABB- IRB Paint

2.5.1 Introducere

Roboții sunt proiectați special pentru industriile de fabricație care folosesc roboti automați de vopsire prin pulverizarea vopselei și alte aplicații de tratare a suprafețelor. Robotul are vase de built-in proces, o structură deschisă care este special adaptată pentru utilizarea flexibilă, și poate comunica intens cu sisteme externe. Roboții IRB de vopsire sunt în principal concepuți pentru vopsirea prin pulverizare, folosind o gamă largă de materiale, cum ar fi vopselele de solvent sau apă. Pentru efectuarea acestei sarcini, robotul este echipat cu opțiunea software PaintWare. Echipamente suplimentare, cum ar fi sistemul de schimbare de culoare, vane de control aplicator, etc, pot fi plasate în interiorul brațului orizontal pentru robotul de proces sau pe partea laterală a brațului vertical și pe partea de sus a brațului orizontal al manipulatorului. Cabinetul de control este disponibil într-o versiune extinsă și o versiune compactă.

2.5.2 Sistemul robotului

Robotul este proiectat pentru a transporta un aplicator utilizat pentru aplicarea de material la diferite tipuri de componente, produse. Materialul poate fi solvent, pulbere uscată, vopsele pe baza de apă sau aproape orice formă de material care poate fi aplicat pe suprafața unui produs. Robotul constă în forma sa de bază a unui manipulator și un controler conform imaginii de mai jos.

Fig 2.5 Sistem general [1]***

2.5.3 Panoul de control

Este parte unde se întregul proces este reglat. El este compus din maneta de alimentare cu energie electrica a panoului de comanda (ON/ OFF), reglare flux de aer in cuptor, reglare viteza conveior, ionizator, reglare flux de aer, flash off, camera vopselelor, antecamera robotilor, reglare flux de aer in camera de vopsire, reglare debit de exhaust-are (camera robotilor).

Robotul este proiectat pentru a funcționa împreună cu un varietate de sisteme externe, de la programarea off-line, de editare și de monitorizare instrumente pentru sistemele informatice specifice clientului.

2.5.4 Controller-ul

Controlerul conține electronice necesare pentru a controla și de a comunica cu echipamente periferice. Partea din față a controlerului include un panou pentru pornirea și oprirea robotului.

Fig 2.6 Unitatea de curățare

Curățarea se efectueaza în două etape: total cleaning – spălare totală care se realizează de la distribuitoarele de pe peretele din spatele robotului până în vârful pistolului de vopsit, și partial cleaning – spălare parțiala care se realizează de la mixerul aflat pe robot (în partea din spate) până în vârful pistolului de vopsit (acest tip de spălare se foloseste cel mai des în pauzele de scurtă durata de max. 30 min.)

Fig 2.7 Controlul Cabinet

Cabinetul de control include electronice de control de bază și software-ul pentru controlul axelor robotului dar și diverse funcții de intrare și de ieșire. Asociate, cabinetul și software-ul pot fi extinse pentru a se potrivi cu un număr mare de cereri diferite, stabilite de către client. Controler-ul este special proiectat pentru a controla roboții. Cabinetul de control este proiectat în așa fel, ca accesul la el să fie ușor.

Fig 2.8 Dulap S4P + control, versiune extinsă [1]***

Panoul operatorului – Partea din față a panoului de comandă include panoul de operare pentru a porni sau a opri robotul. Unitatea de cotitură include electronică de control și de alimentare cu energie, după cum urmează: Unitatea de calculator, are calculatorul principal, calculator axa, I / O, etc. Software-ul de control cu ​​limbajul de programare RAPID se află în acest modul. Modulul de control Cabinet este controlerul principal (sistem de robot), conceput pentru a îndeplini toate comenzile, monitorizare și control între diferitele componente ale sistemului. Alimentare este efectuată cu ajutorul curentului electric a sistemului de control și manipulator cu diferite tensiuni DC.

Partea din spate a cabinei de control include următoarele sisteme:

Unitatea de antrenare a axelor, include o unitate de redresor și un număr de motoare, drivere pentru controlul celor 6 axe ale robotului. Redresor și unitate suplimentară care pot fi instalate pentru a controla pompele de vopsea sau sistemele canistră.

Transformatorul furnizează sistemul de control și manipulator cu energie electrică.

Unitatea de interfață este format din unitatea ACRB include în principal siguranța sistemului de robot, dar și funcții cum ar fi sistem de I / O,interfata panou, diverse relee pentru motor de on / off, etc.

Conexiuni ale echipamentului extern al robotului sunt efectuate direct pe unități de control și plăci terminale corespunzătoare, sau prin panouri conector opțional. Peretele de cabinet spate și partea inferioară a unității de cotitură include spațiu pentru a specificatiile clientului I / O, unități de magistrală de câmp, etc.

Fig 2.9 Dulap S4P + control, versiune compactă [1]***

2.5.5 Manipulatorul

Manipulatorul este partea portsculă a robotului și este controlata de un număr de axe servo. Disponibilitatea manipulatorul variază în funcție de versiuni și operații diferite.

Tipuri de manipulator:

Roboții sunt împărțiți în 3 grupe diferite; roboți pictor, roboți de deschidere a ușii și -partea de sus și pictor. Cei mai mulți roboți pot fi instalați staționar sau instalați pe o zona mobilă. Tipuri de roboți și tipuri de troleibuze sunt descrise în cele ce urmează.

Fig 2.10 Diferitele tipuri de manipulator [1]***

2.5.6 Controlul procesului

Robotul este destinat în primul rând pentru vopsire având functia de pulverizare. Un aspect important față de poziționarea și mișcarea dispozitivului de aplicare este controlarea aplicatorul în sine. Toate funcțiile de comutare aplicatorul on / off de la pozițiile corecte la controlul deplin al modelului de pulverizare (formă de evantai) și funcții cum ar fi schimbarea de culoare, ciclul de curățare etc. diferite puncte de control pentru aplicator sunt numite de controlul procesului și multe aspecte ale controlului sunt descrise în cele ce urmează. În multe situații, obiectul are o formă și o suprafață care ar necesita alte ajustări la aplicator pentru diferite secțiuni ale obiectului. Există diferite secțiuni pe care robotul poate să le vopsească, si anume secțiuni largi, secțiuni înguste, secțiuni cu structură de suprafață complexă, etc. Un aplicator cu model pulverizare variabil poate fi ideal, nu doar pentru a se potrivirea diferitelor secțiuni de suprafață, dar si pentru a reduce supra-pulverizarea.

Fig 2.11 Principiul de funcționare IPS [1]***

Sistemul IPS va efectuează aceste ajustări de comutare între diferențele predefinite, modalitatea de pulverizare este numit perii. Rezultatul este acela că vopseaua este aplicată pe obiect exact acolo unde trebuia și într-o cantitate foarte mica vopseau va fi pulverizată în afara acestor zone. Imaginea de mai sus reprezintă o imagine luată de un test de vopsea real efectuat pe o foaie de hârtie cu o viteză de vârf fan de 1 metru / secundă. Ilustrația exemplifică modul în care pulverizatorul poate fi reglat pentru a da o "zonă gri" îngustă la marginea (în testul de mai sus aproximativ 3 cm). Comutarea între diferite perii este efectuata în milisecunde, ceea ce înseamnă 4-6 cm la viteza vârfului. Grosimea vopselei este testată prin punerea unei plăcuțe pe suprafață care urmeaza a fi vopsită, după care este masurată grosimea plăcuței.

2.5.7 Sistem Paint integrat, IPS

Principiul de bază al sistemului IPS este sistemul de control al robotului care stabilește o comandă pentru un anumit model de pulverizare, și modulul IPS execută comanda exact așa cum a cerut. În următoarele figuri este descris modul în care aceasta are loc.

Fig 2.12 Conceptul sistem IPS [1]***

Programul BaseWare și limbajul de programare RAPID este folosit pentru crearea programelor care vor controla mișcarea robotului. Prin instalarea acestui program, PaintWare, funcțiile speciale legate de controlul aplicatorului se adaugă la RAPID limbaj de programare. Cea mai importantă dintre funcțiile PaintWare este posibilitatea pentru a crea și folosi tabele, perii și adăugarea instrucțiunilor "vopsea". Programele create în RAPID acum vor controla nu doar robotul, dar se vor stabili comenzi pe traiectoria programată, atomizarea aerului și fluxului de materiale. După ce aceste comenzi au fost emise pentru modulul IPS, controlul robotului nu trebuie sa iasă din specificațiile comenzii. Sistemul IPS se poate concentra pe controlul aplicatorului pentru a pulveriza corect în pozițiile programate. Aceasta poate fi realizată în diferite moduri:

Buclă deschisă / închisă . Bucla deschisă fiind cea mai simplă formă de control (de asemenea, numit DAE). În acest caz, comenzile din programul RAPID sunt transmise către aplicator fără nici un control care execută comenzile corect. Aceasta modalitate de utilizare a sistemului IPS poate fi utilizată în instalații simple care nu necesita o exactitate mare de vopsire. Într-un control de buclă închisă, IPS va primi un semnal înapoi de la fluxul de senzori cu informații în cazul în care comanda este setată la dispozitivele de acționare, necesare fluxului, și dacă nu, diferența este compensată. Acest lucru asigură o calitate mai bună de funcționare a dispozitivului de aplicare și, de asemenea, face ca sistemul să fie mai puțin sensibil la variațiile de aer, temperatură, furnizarea de material, inexactități și uzură în componente. Utilizarea buclă închisă oferă beneficii din plin de utilizare a capacității a sistemului IPS ceea ce înseamnă că modificările între diferite perii poate fi efectuată extrem de rapid. Folosirea modului de buclă închisă necesită senzori de curgere în conductele de alimentare.

Fig 2.13 Regulament IPS, schema de principiu [1]***

Reglementarea ventilatorului, modelarea și pulverizare aerului este întotdeauna realizată folosind traductoare I / P și boostere cu senzori de curgere asociate pentru sistem cu circuit închis. Fluxului de materiale poate fi controlat fie prin I / P traductor, rapel și fluid regulator sau prin utilizarea unuia sau mai multor pompe de materiale. Traductoarele I / P sunt situate în mod normal pe un braț al robotului permițând astfel partea electrică a traductorului să fie situat în interiorul zonei de curățat a robotului. Pompele pot fi plasate într-o cabină externă, sau inclus într-un braț al robotului. În mod normal, se utilizează 2-4 pompe.

2.5.8 Controlul materiilor

Sisteme diferite pot fi utilizate pentru a controla alimentarea cu materiale pentru aplicator, aceste sisteme sunt proiectate pentru a se potrivi, pentru instalarea individuală și pot să includă funcții așa cum este descris mai jos.

Unitatea de schimbare a culoarii este special conceput pentru sistemul de schimbare între doua sau mai multe culori. Schimbătorul de culoare și supapă de siguranță asociate pot fi construite din blocuri și pot fi situate pe robotul în sine sau într-o locație convenabilă, lângă robot.

Există diferite tipuri de sisteme de curățare pentru a curăța linia de vopsire, înainte de încărcarea liniei cu o nouă vopsea. Sistemele variază foarte mult de la o instalație la alta și sunt în mod normal proiectate personalizat.Supapele pilot sunt utilizate pentru funcții de control în anexele arma, supape în unitatea de schimbare de culoare, etc. Supapele-pilot sunt integrate in robot.

2.5.9 IRB 580 Manipulator. Specificații

Următoarele secțiuni includ specificații tehnice și informații pentru manipulatorul de la IRB 580. Informațiile includ dimensiuni, greutate, zona de lucru, viteză, stres forțe etc Descrierea acoperă manipulator fără unitate de mână și unitate de picior, care sunt descrise separat.

Fig 2.14 IRB 580 manipulator [1]***

IRB 580 este un robot care vopseșt „ușor” din familia robotului IRB, și este utilizat mai des decât IRB 5400. Robotul este controlat de 6 axe servo atunci când este instalat pe podea așa cum se arată în figura de mai sus, dar poate include o axă în plus, a 7-a atunci când este instalat pe un cărucior pentru poziționarea robotului lateral pe un sistem feroviar. Robotul are forma unei mâini.

Manipulatorul este disponibil în două lungimi diferite ale brațului orizontal; 1620 mm Standard) și 1220 mm (opțional). Robotul va include în mod normal, sistemele de control de vopsea pe verticală și / sau orizontală braț.

2.5.10 Forțele de stres

Forțele de stres înseamnă forțele care sunt transferate la fundație în timpul deplasării. Sarcina maximă în raport cu baza de sistemul de coordonate sunt prezentate mai jos.

Fig 2.15 Direcțiile forțelor de stres, IRB 580 [1]***

2.5.11 Zona de lucru. Desene

Fig 2.16 Zona de lucru IRB 580 / braț lung orizontal [1]***

Fig 2.17 Zona de lucru IRB 580 / braț scurt orizontal [1]***

Echipamentele diverse, cum ar fi pistolul de pulverizare, vane de control ventilare, supape de schimbare de culoare etc., pot fi montate pe manipulator. Toate sarcinile descrise se referă la un robot "gol". În cazul în care componentele suplimentare sunt deja prezente, greutate acestora trebuie să fie scăzută din ponderile calculate.Trebuie ținut minte că orice sarcină in plus pe manipulator va crește cuplul pe motoare care vor influența condițiile termice. Încărcarea mare poate cauza supraîncălzirea motoarelor. Datorită acestui fapt, sarcina trebuie să fie cât mai mică posibil, și ar trebui să fie montate cât mai aproape de centrul de rotație sau spre baza de manipulatorului.

Fig 2.18 Locație de sarcini pe brațul robotului, IRB 580 [1]***

Calculul încărcărilor suplimentare care pot fi montate pe brațul robotului se referă la 2 cutii; box A și B așa cum se arată în figura 2.18. Cutiile de asemenea, se întind simetric pe o lungime de 400 mm pe fiecare parte a liniei mediane, adică pe planul 2D prezentat în desen. Sarcina suplimentară trebuie să fie montată având centrul de greutate în interiorul cutiilor. Boxa A se aplică pentru sarcina pe brațul vertical, și boxa B se aplică pentru brațul orizontal. Sarcina suplimentară permisa trebuie să respecte următoarele reguli: Informațiile de încărcare se aplică atât pentru 1620 mm și 1220 mm braț orizontal. Încărcarea în cutia A nu trebuie să depășească 3 kg. Sarcina pe încheietura mâinii robotului nu trebuie să depășească 10 kg. Încărcarea în cutia B nu trebuie să depășească 2 kg, cu excepția cazului de încărcare pe încheietura mâinii robotului este mai mică de 10 kg. În acesta situație, la sarcina redusă la încheietura mâinii poate fi adăugata la încărcarea în cutia B. Greutatea totală pe brațul orizontal nu trebuie să depășească 12 kg. Poate fi montat în bază maxim 15kg, axa 1, în cazul în care distanța de la centrul de rotație la centrul de greutate al sarcinii este mai mică de 400 mm. Greutățile maxime de mai sus pot fi depășite dacă sarcina totală suplimentară pe robot nu depășește următoarele valori maxime (evaluate cu unghiuri braț în cel mai rău caz poziție):

Fig 2.19 IRB 580-13 [1]***

Ilustrația prezintă un robot IRB 580, dar opțiunea se aplică în mod egal pentru IRB 540.

Fig 2.20 Axa 2 limitări [1]***

Știfturi mecanice de oprire pentru axa 2, brațul vertical înainte / înapoi, pentru robotul IRB seria 500. Această opțiune ne permite să limitam fizic zona de lucru pentru axa 2 în 3 trepte de 15° în față și / sau pe direcția spate.

2.5.12 Panoul de comandă

Fig 2.21 Panoul de comanda [1]***

Dimensiuni: 17 x 33 x 3/11.5 mm (H, W, D)
Greutate: 1.1 kg
Cablu: 10 m standard,
Afișaj: 16 linii de text cu 40 de caractere pe linie.
Taste de mișcare: Selectați tipul de mișcare.
Tastele de navigare: Mutați cursorul și introduceți datele.
Taste de meniu: meniuri de afișare pull-down.
Taste funcționale: Selectați comenzile utilizate cel mai frecvent.
Taste Window: Afișează una din diverse ferestre robotului. Aceste ferestre de control
un număr de funcții diferite:

– Jig (acționare manuală)
– Programul, editare și testare a unui program
– Manual de management de intrare / ieșire
– Gestionarea fișierelor
– Configurarea sistemului
– Service și depanare
– Funcționare automată
Chei definite de utilizator
(P1-P5):
Cinci chei definite de utilizator care pot fi configurate pentru a seta sau reseta o
de ieșire (de exemplu, deschide / închide un robinet) sau pentru a activa un sistem de intrare.
automat.
Următoarele comenzi de producție sunt disponibile:
– Load / selectare program
– Pornire programul
– Executare-instruire de instrucțiuni (înainte / înapoi)

– Reducerea temporară a vitezei
– Controlat de program
– Se înlocuiește o poziție, de asemenea, în timpul execuției programului (poate fi
blocat)

2.5.13 I / O Unitate. Dimensiuni

Sunt 3 tipuri diferite de carcasă, A, B și C, care sunt folosite pentru unitățile I / O. Dimensiunile acestor unități sunt prezentate mai jos.

Fig 2.22 I / O Dimensiuni unitate [1]***

În fabrica Yazaki roboții de vopsire sunt programați prin intermediul internetului. Comunicarea prin internet poate fi utilizat pentru comunicare între controler-ul robotului și un PC extern, pentru unul sau mai mulți roboți într-o rețea. Sunt disponibile două conexiuni, una pe panoul frontal și una interiorul controlului de tip dulap.

Fig 2.23 Comunicare în rețea [1]***

Conexiunea pe panoul frontal poate fi utilizată în urmatoarele scopuri: program de backup, conectarea unui PC extern pentru a-încărca programe. Conexiunea în interiorul compartimentului de control poate fi utilizată pentru includerea robotului într-o rețea. Rata de transmitere este de 10 sau 100 Mbit/s. Transferul de fișiere este posibil prin client FTP pe PC (de exemplu, Windows Explorer în Windows 2000 sau FTP Voyager în Windows NT). Este nevoie de interfață FactoryWare de monitorizare a datelor cu instrumente, cum ar fi RobView (sau FlexUI) sau WebWare.

3. Studiu de caz

În acest capitol este prezentat un program de vopsire, a unei componente produse de către Yazaki Component Technology.

Componenta se numeste Front Frame si este o piesa de suprafata.

Fig 3.1 Ceas de bord VOLVO

La aceasta componenta se foloseste o vopsea de culoare gri metalizat (Paint Hi Metal A300TXL Dark-Silver S801-76-0119). Robotul amesteca vopseaua cu diluantul după modul de comandă.

3.1 Procesul de pregătire a pieselor

Piesele sunt asezate câte trei, pe un suport mobil, dupa care sunt suflate cu aer ionizat de către operator. Dupa aceste operații conveiorul pornește către camera de vopsire unde incepe procesul.

Fig 3.2 Zona de încărcare și suflare a pieselor

Fig 3.3 Conveior mobil

Fig 3.4 Cabină de vopsire

Fig 3.5 Robotul de vopsire

În spatele pieselor sunt prezente perdele de apa, rolul lor este de curățarea aerului și a surplusului de vopsea.

Fig 3.6 Perdea de apa

Dupa procesul de vopsire piesele merg la statia următoare, într-un cuptor, unde se realizeaza procesul de uscare.

Fig 3.7 Ieșirea pieselor din cuptor

Fig 3.8 Camera cu vopsea

Datorita unor probleme apărute pe parcursul procesului, parametri de vopsire inițiali, s-au modificat iar prima piesa de pe grătar este nevopsită.

Fig 3.9 Piesa OK Fig 3.10 Piesa nevopsita

Programul initial de vopsire este:

După mai multe investigații și verificări s-a constatat cauza nevopsirii primei piese, aceasta fiind modificarea unghiului pistolului si vitezele pentru pct 160, 170, 180, 190.

Datorită acestui fapt prima piesă rămâne parțial nevopsită.

Prin urmare, programul s-a modificat:

4.Concluzii

Roboții sunt mecanisme indispensabile funcționării societății umane a secolului XXI. Întâlniți atât în procesele de producție, cât și în alte arii de interes precum divertisment, transporturi, comunicații, medicină sau agricultură, roboții îmbunătățesc performanțele umane din punct de vedere cantitativ și calitativ, ușurează munca omului.

Roboții au fost concepuți pentru realizarea de sarcini repetitive și specifice. Folosirea roboților mobili în medii industriale, în procesele de transport local și manipulare, raportat la roboții fixi, aduce un plus de utilitate prin acoperirea unor spații de lucru mai mari, precum și prin creșterea adaptabilității și flexibilității. Roboții industriali sunt integrați în medii industriale pentru vopsire, execuție de operații tehnologice, asamblare de produse, inspecție de atribute și monitorizare/supervizare de sisteme și procese.

Robotii de vopsire, sunt foarte utili intr-o fabrica deoarece procesul se deruleaza mult mai repede iar oamenii nu sunt expuși in medii toxice.

Datorită investigațiilor pe partea de calitate, studierea îndelugată a procesului, colectarea datelor și analizarea lor, s-a concluzionat care este cauza majoră la momentul respectiv în proces și a dus la rezolvarea acesteia.

Bineînteles, procesul de producîie este unul complicat și necesită îmbunătățire continuă și găsirea cauzelor care îngreunează procesul.

Bibliografie:

ABB AS, Robotics Automation Technology Products Division, Bryne-Norway 02 October 2001

Mortoiu Doina, Roboti industriali, Curs format electronic 2013

Kovacs Francisc, Roboti industriali, Curs volumul 1, Universitatea „Politehnica” din Timisoara 1992

Radulescu Corneliu, Roboti industriali, Curs volumul 2, Universitatea „Politehnica” din Timisoara 1992

http://www.robots.com/applications/painting-automation

http://www.abb.com.ro/product/us/9AAC100735.aspx?country=RO

https://www.yazaki-group.com/global/network/index_ea.html#list