Proiectarea Si Simularea Unui Sistem Gripper In Industria Constructoare de Autovehicule

Cuprins

Capitolul 1: Consideratii generale asupra actionarilor pneumatice.

Aerul comprimat……………………………………………………………………………………………………….2

Domeniile de utilizare ale aerului comprimat………………………………………………………………..2

Istoric al utilizarii aerului comprimat in industrie…………………………………………………………..2

Rolul acționărilor pneumatice…………………………………………………………………3

Avantaje ale sistemelor pneumatice……………………………………………………………4

Dezavantaje ale sistemelor cu actionare pneumatica………………………………………….5

Capitolul 2. Componente pneumatice.

2.1 Componente ale sistemelor pneumatice………………………………………………………..5

Capitolul 3. Utilizarea sistemelor pneumatice in industria constructoare de masini. Exemple de componente folosite.

Generalitati………………………………………………………………………………12

Productia si Automatizarea………………………………………………………………13

Exemple de utilizare a componentelor pneumatice in industria constructoare de automobile………………………………………………………………………………..13

Capitolul 4. Studiu de caz SC.Valiant TMS-Ro S.r.l. Proiectarea si simularea unui sistem de Gripper in Industria Constructoare de Autovehicule.

4.1 Generalitati…………………………………………………………………………………………………………30

4.2 Prezentare sisteme de tip Gripper TÜNKERS………………………………………………………….30

4.2.1 Gripper modular…………………………………………………………………………………………..30

4.2.2 Sistem de tuburi de carbon…………………………………………………………………………….34

4.2.3 Euro Gripper……………………………………………………………………………………………….39

4.3 Proiectarea sistemului de Gripper…………………………………………………………41

4.3.1 Studiu de caz al unui sistem Gripper modular cu tuburi circulare in cadrul celulei de lucru…………………………………………………………………………………………………………………..42

Capitolul 5. Calculul costului de productie………………………………………………………….50

Capitolul 1. Consideratii generale asupra actionarilor pneumatice.

1.1 Aerul comprimat este aerul din atmosfera menținut sub o presiune mai mare decât cea atmosferica. Aerul comprimat este considerat a patra sursă de energie utilizată în industri, după electricitate, gaze naturale și apă. Economicitatea folosirii aerului comprimat în industrie depinde de rentabilitatea producerii și distribuției sale.

În prezent, aerul comprimat este unul dintre sistemele de deservire cele mai raspândite si cu aplicatii dintre cele mai diverse.

1.2 Domeniile de utilizare ale aerului comprimat:

Industrie: acționarea sistemelor pneumatice (scule și unelte pneumatice, mașini unelte, instalații de automatizare etc)

Siderurgie: rafinarea oțelului

Industria minieră: acționarea unor mașini miniere

Auto: instalații de frânare la autovehicule

Petrochimie: rafinării de țiței și gaze naturale

Industrie aerospațială

Industrie navală

Gaze industriale

Industrie alimentară

Industrie farmaceutică

Arme cu aer comprimat, airsoft, paintball

Aer respirabil pentru aparate de respirat în medii toxice și scufundare

Tratarea apei

Chimie

Electronică

1.3 Istoric al utilizarii aerului comprimat in industrie.

1800- Vaporii sunt înlocuiți de aerul comprimat, folosit pentru diferite operațiuni, în mine, forje s.a

1857- Aerul comprimat este folosit pentru străpungerea tunelului Mont-Cenis

1880- Sunt inventate frânele cu aer comprimat, inventator Westinghouse

Pe parcursul anilor, aplicațiile pentru aerul comprimat se dezvoltă: în atelierele mecanice, unde se găsesc rețele de aer comprimat similare rețelelor de curent electric, pe șantierele minelor, carierelor sunt utilizate scule acționate pneumatic, rețele pentru ventilarea minelor, transport pe bandă, etc.

1.4 Rolul acționărilor pneumatice

Sistemele pneumatice sunt niște instalații de putere care au aerul comprimat ca agent de lucru pentru a transmite energia mecanică, cum reiese din (Fig.1)

Fig.1

Compresorul convertește în energie potențial energia mecanică. Transformarea aceasta facilitează trannsmiterea și controlul puterii, dar înainte de a fi utilizat, aerul trebuie să fie dezumidificat și amestecat cu vapori de lubrifianți. Aerul comprimat este stocat iar apoi este transmis prin conducte. Valvele de presiune sunt cele care controlează puterea pneumatică. În final, energia pneumatică, este convertită din nou în energie mecanică prin intermediul cilindrilor și motoarelor pneumatice.

Utilizarea sistemelor cu acționare pneumatică este extinsă practic în toate ramurile industriale. Sistematizarea domeniile de utilizare a acestor sisteme pneumatice poate fi făcută în funcție de clasificarea operațiilor de lucru. Elementele pneumatice pot fi folosite sub următoarele forme pornind de la tipul de mișcare:

Elementele cu mișcare liniara: elementele de avans și elementele de translație

Elementele de mișcare liniara pas cu pas: sunt dispozitivele de avans cu comanda pentru diferite lungimi de cursă,limitate, reglabile și reversibile.

Elementele cu mișcare oscilatorie: cilindrii oscilanți

Elemente cu mișcare circulară pas cu pas: masa rotativă cu un număr corespunzător de posibilități de fixare în cadrul unei rotații complete.

Sistemele pneumatice sunt sistemele care folosesc aerul comprimat pentru a transmite și a controla energia. Sistemele pneumatice sunt folosite în foarte multe ramuri industriale și sunt preferate într-un număr mare de aplicații, din cele mai diverse sectoare.

1.5 Avantaje ale sistemelor pneumatice:

1.5.1 Eficacitate ridicată – Multe fabrici și-au echipat liniile de producție cu sisteme care produc aer comprimat și cu compresoare mobile. Există o sursă nelimitată de aer în atmosfera noastră pentru a se putea produce aer comprimat. Mai mult de atât, utilizarea aerului comprimat nu este limitată de o anumită distanță, deoarece poate fi transportat cu ușurință prin conducte. După utilizare, aerul comprimat poate fi eliberat direct în atmosfera fără a fi nevoie de procesarea lui, excluzându-se astfel pericolul poluării/contaminării mediului înconjurător.

1.5.2 Durabilitate și fiabilitate ridicată – Componentele pneumatice sunt extem de durabile și nu pot fi deteriorate cu ușurință. Comparativ cu componente electromotoare, componentele pneumatice sunt mai durabile și fiabile deasemenea.

1.5.3 Design simplu – Proiectarea de componente pneumatice este relativ simplă, fiind astfel mai adecvate pentru utilizarea în sisteme de control automat

1.5.4 Adaptabile la condiții severe de lucru – Comparativ cu elementele altor sisteme, aerul comprimat este mai puțin afectat de temperaturi ridicate, praf, coroziune, etc. Totodată, acest tip de sisteme sunt folosite când există pericol de explozie, incendiu, umiditate crescută, etc. Spre deosebire de componentele sistemelor electromotoare, sistemele pneumatice nu ard, nu se pot supraîncălzi dacă sunt suprasolicitate.

1.5.5 Selectarea ușoară a vitezei și presiunii – Când este vorba de mișcare rectilinie sau mișcare oscilantă, viteza acestor sisteme se adaptează ușor. Presiunea și volumul de aer poate și ușor reglată de un regulator de presiune.

1.5.6 Sistemele pneumatice nu sunt poluante – Din acest motiv, sistemele pneumatice pot fi folosite în medii care necesită un nivel ridicat de curățenie. De exemplu, aceste sisteme se folosesc la liniile de de producție ale circuitelor integrate, în industria alimentară, farmaceutica, tehnica dentară, etc.

1.5.7 Costuri scăzute de producție și întreținere – Deoarece componentele sistemelor pneumatice nu sunt așa de scumpe, și costurile de producție a acestor sisteme sunt destul de mici. Totodată, sistemele pneumatice sunt durabile, iar costurile de reparație sunt semnificativ mai mici spre deosebire de alte sisteme.

1.6 Dezavantaje ale sistemelor cu acționare pneumatică:

1.6.1 Presiune de lucru limitată: forțele și momentele oferite de motoarele pneumatice sunt reduse

1.6.2 Reglarea imprecisă a unor parametrii de funcționare: datorită compresibilității aerului, pot apărea erori în reglarea parametriilor de funcționare, cum ar fi menținerea constantă a vitezelor mici de deplasare.

1.6.3 Cost relativ mare pentru purificarea completă a aerului: motiv pentru care apare uzura unor piese prin abraziune și eroziune și coroziunea componentelor.

1.6.4 Pericol de îngheț: în anumite condiții de funcționare și de mediu apare acest pericol de îngheț.

1.6.5 Randament scăzut al transmisiilor pneumatice.

Un exemplu de sistem pneumatic se poate vedea în (Fig.2) de mai jos:

Fig. 2

Capitolul 2. Componente pneumatice.

2.1 Componente ale sistemelor pneumatice

2.1.1 Compresoare: Un compresor poate comprima aerul la presiunea dorită, necesară. Poate converti energia mecanică de la motoare în energie potențială, aer comprimat (Fig.3). Un singur compresor poate furniza aer comprimat pentru diferite componente pneumatice, aer care este trrasportat de la cilindru la componente pneumatice prin intermediul conductelor. Compresoarele pot fi împărțite în două clase : alternativă rectilinie și rotativ

Fig.3

Compresor folosit în școli. Compresor folosit în Simbol pneumatic pentru
laborator. compresor.

Compresoarele, din punct de vedere constructiv, se împart în mai multe grupe:

a) Compresoare cu piston

b) Compresoare cu diafragmă/membrana

c) Compresoare rotative

d) Compresoare cu șurub

e) Compresoare cu palete în rotor

f) Compresoare cu angrenaje

g) Compresoare dinamice

h) Compresoare centrifuge

i) Compresoare axiale

2.1.2 Regulatoare de presiune: Regulatoarele de presiune sunt formate din diferite componente: filtru care poate îndepărta impuritățile din aerul comprimat înainte ca acesta să ajungă la componentele pneumatice, regulator de presiune care este folosit pentru a stabiliza presiune și pentru a reglementa funcționarea componentelor pneumatice, și lubrificator, pentru a oferi o lubrifiere pentru componentele pneumatice.

(Ex. Fig.4)

Regulator de presiune cu filtru. Fig.4

2.1.3 Cilindru cu acționare într-o singură direcție: Acest tip de cilindru are doar o singură intrare care permite aerului să treacă prin el, prin urmare se poate produce tracțiune doar într-o singură direcție, tija pistonului fiind împinsă în direcția opusă de către un arc intern sau prin forță externă furnizată de o mișcare mecanică sau greutatea unei sarcini (Fig.5, Fig.6, Fig.7).

Secțiune a cilindrului cu acționare într-o singură direcție Fig.5

Fig.6

Fig.7

2.1.4 Cilindru cu acționare în două direcții: Într-un cilindru cu dublă acționare, presiunea aerului este aplicată alternativ pe suprafața relativă a pistonului, producând o forță de propulsie și o forță de retragere. Deoarece suprafața efectivă a pistonului este mică, forța produsă în timpul retragerii este relativ slabă. Tuburile cilindrilor cu acționare în două direcții sunt de obicei realizate din oțel. Suprafețele de lucru sunt, de asemenea, lustruite și acoperite cu crom (Fig.8, Fig.9, Fig.10 ).

Secțiune cilindru cu acționare în două direcții

Fig.8

Fig.9

Fig.10

2.1.5 Valva direcțională de control: Structura unei valve de control este simplă, se folosește forța unui arc pentru a deschide și a închide supapa. Forța aplicată pe axa de control trebuie să depășească atât presiunea aerului cât și forța de respingere a arcului. Supapa de control poate fi acționată atât manual cât și mecanic, ea revenind la poziția inițială datorită arcului (Fig.11, Fig.12, Fig.13).

Fig.12

Fig.13

2.1.6 Supapă de reglare a debitului de aer (Fig.14, Fig.15)

Fig.14

Fig.15

2.1.7 Unelte cu motoare pneumatice rotative: prezintă ca avantaj mase și volum reduse, comparativ cu alte unelte electrice, uneltele cu motoare pneumatice rotative au o masă redusă pentru aceeași putere, sunt mai sigure în medii cu umiditate crescută.

2.1.8 Unelte pneumatice cu cilindru integrat: aceste unelte sunt ciocan de cuie, capsator, nituitor.

Unelte pneumatice mai sunt folosite în industrie și pentru:

Vopsit

Curățat

Sablat

Farmitat

Ridicare asistată (vulcanizare, perne de aer)

Strângere pneumatică

Capitolul 3. Utilizarea sistemelor pneumatice in industria constructoare de masini. Exemple de componente folosite.

3.1 Generalități:

Marea provocare cu care se confruntă companiile producătoare de componente și subansambluri auto este determinată de nevoia de a reduce costurile de producție, de a accelera timpul de proiectare și lansare în fabricație, de a crește diversitatea și complexitatea produselor fără însă a face compromisuri de calitate.

Îndeplinirea acestor obiective este sinonimă cu creșterea productivității și competitivității și reprezintă o manifestare clară a flexibilității și disponibilității companiilor de a accede la schimbare, de a atinge rezultate de valoare prin adoptarea tehnologiei software și hardware pentru automatizarea și robotizarea proceselor de fabricație.

Viziunea în acest scop trebuie să se plieze pe cerințele pieței și să asigure în același timp autonomia companiilor producătoare de componente auto. Acestea trebuie să ia în calcul optimizarea proceselor și a fluxurilor de lucru, eliminarea erorilor cauzate de factorul uman, optimizarea gestiunii și controlul datelor, creșterea nivelului de colaborare între entitățile implicate la nivel de companie și din exteriorul ei

În ziua de azi, în industria constructoare de autovehicule, liniile de asamblare și de producție a autovehiculelor sunt din ce în ce mai automatizate, astfel că factorul uman este tot mai puțin folosit, fiind înlocuit parțial, sau în unele cazuri chiar total, de către roboți și alte sisteme automatizate, care pot fi controlate cu ușurință de un număr mic de operatori.

Relativ simplu de a fi pusă în practică și oferind mari posibilități de flexibilitate, tehnicile pneumatice și electropneumatice de automatizare sunt esențiale, în fiecare din această etapă a automatizării.

Chiar dacă complexitatea acestor sisteme este continuu în creștere, liniile de automatizare sunt în mod constant și chintesența bazate pe aceleași funcții de prindere, procesare și transport.

Datorită dezvoltărilor spectaculoase din domeniul electronicii și informaticii, se poate observa o dezvoltare accentuată și în automatizările pneumatice: sistemele de comandă sunt programabile electronic, iar aceste sisteme comanda mașinile pneumatice; proiectarea asistată de calculator face posibilă optimizarea circuitelor pneumatice.

3.1.2 Producția și Automatizarea

Necesitatea automatizării producției industriale:

Eliminarea sau reducerea muncii în medii periculoase/ toxice

Căutarea unei constante a calității

Creșterea producției cu investiții minime

Scăderea costului de producere a bunurilor

Economie de energie și materie primă, etc.

Tipic pentru acționările pneumatice sunt cilindrii, care la o presiune uzuală de 4-8 bari pot să dezvolte o forță de 20-50000 N, iar cursa lor este între 1-3000 mm.

3.1.3 Exemple de utilizare a componentelor pneumatice în industria constructoare de automobile.

Cea mai mare parte din elementele componete ale liniilor de producție în industria auto sunt componente acționate pneumatic. Datorită proprietatiilor și avantajelor acestor sisteme, ele sunt folosite în marile uzine și fabrici ale producătorilor de autovehicule din întreaga lume, producători renumiți cum ar fi: VW AUDI Group, BMW, Daimler, Mercedes-Benz, Fiat, Jaguar Land-Rover, FORD, Renault etc.

În topul producătorilor de elemente pneumatice la nivel mondial se afla producători precum: TÜNKERS, FESTO, Bosch Rexroth, etc.

Ca exemplu, în această capitol, vom vorbi de liniile de asamblare/ sudura a ansamblelor și subansamblelor de table componente ale caroseriilor auto.

Voi prezenta prin imagini unele unități/ segmente ale liniilor care deservesc sudurii caroseriilor :

Unit de DUMP.

Dump Unit folosit la proiect de VW

Acesta este un unit care are denumirea uzuală de DUMP-UNIT, sau în engleză PIVOTING UNIT, conține cilindrii pneumatici care sunt susținuți de niște structuri sudate. Acest tip de unit este folosit pentru a se putea ajunge în zonele greu accesibile ale caroseriilor auto unde trebuiesc fixate anumite segmente de table, sau au rolul de a încărca anumite table în stație într-o ordine prestabilită.

Exemplu Dump Unit

Dump Unit data sheet

Unit de dump și poziția deschisă reprezentată.

Cilindru de clamp

Unit-urile de CLAMP (“clești”) sunt cele mai întâlnite unit-uri dintr-o stație în industria constructoare de mașini. Aceste unit-uri au rolul, la fel ca celelalte tipuri de unit-uri, de a fixa tablele componente și, în funcție de tipul de stație, de a asigura geometria elementelor caroseriei pentru a putea fi sudate. Aceste unit-uri de clamp asigura eliminarea celor 3 grade de libertate rămase, după eliminarea primelor 3 de către pini, și de a fixa cât mai bine tablele până în momentul sudurii de către roboții industriali. Mai jos sunt unele poze cu stații care conțin unit-uri de clamp și cilindrii de clamp propriu ziși.

Exemple de unit-uri de clamp în cadrul stațiilor de lucru și zonele de prindere ( patch ) a tablelor.

Clamp vario cu mecanism comun de comutare și unghiul de deschidere reglabil continuu, Over-center-lock, carcasă de aluminiu închisă, Oval de formă cilindrică în dimensiunile 50, 63, 80, cu braț de prindere bifurcat,unghi reglabil de deschidere între 5 ° -135 °.

Grafic privind greutatea cu care poate fi încărcat un clamp în funcție de distanța de la axa de rotație a brațului până la centrul de greutate, și tot odată durata de timp în care se poate deschide (1s sau 2s), în funcție de mărimea cilindrului clampului.

Cilindru de clamp de 63, cu braț orizontal

Cilindru de clamp de 63, cu braț vertical.

Grafic forta de apasare la clamp.

Unit-uri slide (sănii)

Seria LE de sănii fabricate de TÜNKERS, sunt construite cu o carcasă rigidă și au plăci de aluminiu cu șuruburi și știfturi. Aceste sânii sunt folosite, în general, în cazul în care este nevoie de piese glisante, ele având posibilitatea de extindere până la 200 mm. Aceste mecanisme dispun de cilindrii pneumatici care facilitează mișcarea saniei. Cilindrul este doar un element, care, în colaborare cu șinele de ghidare, opritoarele, amortizoarele, conectorii și suporturi de montare, etc. devine un mecanism complex. Aceste mecanisme pot oferi o forță de alunecare de până la 1700 N.

Stație de lucru, cu elemente pneumatice precum clamp, pin și sanie.

În această stație se încarcă elementele interioare de întăritura ale capotei mașinii, și se punea sealing (silicon pentru izolație ) între ele și tabla exterioară a capotei. În acest caz a fost necesară utilizarea săniilor pentru a se putea respecta ordinea de încărcare a tablelor.

Două sănii suprapuse, folosite în stația prezentată anterior., sănii acționate de cilindrii pneumatici.

Aceasi sanie, cu elementele ce sunt montate pe ea, structuri sudate, locatori și un cilindru de 80, în poziție deschisă.

Exemplu de sanie și componentele auxiliare.

Sanie standard, cu acționare pneumatică pe două direcții, și orientare orizontală.

Data sheet sanie seria LE 100/200 VRL

Cilindru de PIN

Unit-urile de PIN sunt unit-uri care elimină 3 grade de libertate, două translații și o rotație, și asigură geometria unei table sau a unui ansamblu de table. Aceste unit-uri sunt acționate deasemenea de cilindrii pneumatici de 40,50,63. În general, fiecare element de tablă al croseriei auto conține două găuri, gaura fixă și gaura slot, găuri în care sunt introduși PIN-ii, care fixează inițial tablă, până când se închid și unit-urile de clamp, și este fixată complet tabla. Sunt mai multe tipuri de pini, sunt cei care au rol doar de fixare în gaură, și sunt acei care au rol de fixare în gaură și suport pentru tablă și sunt acei care fixeaxa tabla în gaură și au și cârlig agățător.

Câteva exemple de cilindrii de PIN:

Cilindru de pin simplu
cu centrare în gaură. Cilindru de pin de tip SZVD50,
cu centrare în gaură, cu două tije

.

Data sheet pentru cilindru de pin cu centrare în și două cârlige de agățare.

Mese pneumatice

Aceste mese sunt acționate de 2 cilindrii de 80, și dispun de o cursă de până la 100mm, pot ridica o greutate de aproximativ 30kg, și dezvolta o forță de ridicare la 5 bari de 1000N.

Alte componente pneumatice care pot fi folosite în industria constructoare de autovehicule:

Capitolul 4. Studiu de caz SC.Valiant TMS-Ro S.r.l. Proiectarea și simularea unui sistem de Gripper în Industria Constructoare de Autovehicule.

4.1. Generalități.

Tehnologia de Gripper și manipulare formează una dintre competențele de bază ale gamei largi de produse TÜNKERS. Portofoliul TÜNKERS include diverse soluții de sisteme modular, bazate pe forță și conceptele-forma închisa. Principalul domeniu de aplicare a acestor elemente de prindere este în industria constructoare de autovehicule( sudura caroseriilor)/ body în white, în ​​cazul în care sunt realizate aplicații de manipulare, de proces și geometrie.

De acum 10 ani, primele sisteme de gripper-e modulare oferite de TÜNKERS se bazau pe siteme de tuburi circulare. În anii ce au urmat aceste sisteme au fost dezvoltate, ele fiind folosite în cea mai mare parte la proiectele de Audi, Ford și VW.

Dacă în urmă cu 10 ani sistemele modulare erau formate din tuburi circulare, astăzi TÜNKERS beneficiază de o gamă largă de sisteme modulare folosind, tuburi de aluminiu, gripper-e din carbon (tuburi din fibră de carbon), sisteme de tuburi pătrate în conformitate cu standardul UE, euro gripper, sisteme ce le voi prezenta în continuare.

4.2 Prezentare sisteme de tip Gripper TÜNKERS

4.2.1 Gripper modular

În cazul unui sistem de gripper, utilizatorii pot alege între gripper-e modulare cu tuburi circulare sau gripper-e sudate. Avantajele gripper-elor modulare cu tuburi circulare sunt evidente:

Greutatea- în cazul folosirii tuburilor din aluminiu sau carbon, față de oțel, gripper-ul va fi mult mai ușor, astfel că va fi nevoie de un robot de dimensiuni mai mici pentru a transporta gripper-ul.

Asamblarea- sistemele de gripper modular sunt mult mai ușor de instalat/ asamblat spre deosebire de gripper-ele sudate care necesită procese complexe de fabricație.

Modificări de ultim moment sau ajustări la gripper-ele modulare sunt ușor de realizat, în schimb la gripper-ele sudate e nevoie de un timp mai lung pentru a se putea executa modificările.

Tuburile de aluminiu pot fi schimbate cu ușurințe cu altele de carbon în caz de probleme cu greutatea, sau se pot adăuga cu ușurință clamp-i în cazul modificării conceptului, pe când la gripper-ele sudate aceasta nu este o opțiune.

În cazul unor accidente, la gripper-ele modulare cu tuburi piesele pot fi schimbate cu ușurință.

Întreținerea gipper-elor modulare nu necesită un stoc mare de piese de rezervă, pe când gripper-ele sudate nu prezintă acest avantaj, schimbarea piselor la acestea este anevoioasă, și tot odată costisitoare.

Datorită pieselor standardizate, gripper-ele modulare pot fi updatate cu ușurință la modelul 3D, pe când cele sudate necesita piese manufacturate particular.

Cost considerabil mai mic al gripper-elor modulare cu tuburi decât al celor sudate.

  Exemple de gripper modular:

Gripper modular cu ventuze și locatori de plastic pentru partea esterioara a capoti, și clampi cu locatori de oțel pentru partea interioară.

Sistemul tub rotund închis utilizează, din punct de vedere tehnic, momentul optim de inerție al tuburilor și realizează o relație optimă între greutate redusă rigiditate mare și vibrații minime, spre deosebire de formele pătrate.

Exemple de elemente ale gripper-elor modulare cu tuburi:

Exemplu de prindere a cilindrilor de plăcile unde vor fi montate cuplele de la roboți, iar în dreapta sunt tuburi circulare de aluminiu și carbon.

Joint-uri de prindere a tuburilor.

Tuburi și clamp-i pneumatici folosiți pentru sisteme de gripper.

Gripper modular asamblat, robotul care îl manipulează, și modelul 3D al gripper-ului.

4.2.2 Sistem de tuburi de carbon.

Fibra de carbon este un meterial care până acum câțiva ani a fost rezervat pentru industria aerospațială și de curse, fibra de carbon sau CFRP s-a impus ca material pentru aplicații ușoare. Datorită creșterii probleme de greutate de aplicații robotizate, sistemul tub de carbon TÜNKERS® este o alternativă serioasă la sistemele de aluminiu.

Avantaje ale folosirii tuburilor de carbon:

Cel mai important avantaj în cazul folosirii tuburilor de carbon la gripper-e este greutatea mică.

Nu produc oscilații/ vibrații

Nu necestia mentenanța

Costuri de roboți mai mici (se pot folosi roboți de dimensini mai mici)

Precizie ridicată

Ciclu de timp mai scurt, etc.

Proprietăți adiționale în comparație cu oțelul sau aluminiul.

Relație foarte bună rigiditate-greutate (greutate redusă, rezistență mare la tracțiune).

Rezistenta ridicată, rigiditate și capacitate dinamică portanta.

Absorbție bună la vibrații și precizie dimensională.

Rezistent la căldură și coroziune (dilatare termică minimă), limita de rupere ridicată, grad mare de elasticitate.

Comparatie greutate tuburi: otel-aluminiu-carbon

Joint de carbon

Greutate joint Aluminiu – Carbon

Exemplu aplicabilitate tuburi de carbon.

4.2.3 Euro Gripper

Sistemul Euro-Gripper a fost dezvoltat de grupul de cercetare Euro-Gripper (membri actuali: Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen) și este destinat exclusiv utilizării în site-urile acestor OEM. Conceptul este bazat pe un profil octogonal care facilitează integrarea modulara de prindere și unitățile de centrare pentru prindere de ansamble și sub-ansamble de table prin conectori, adaptoare și tuburi. Și acest sistem de gripper folosește componente standard, modele specifice diferă de la OEM la OEM. În consecință, există un catalog de bază diferențiate pe fiecare OEM.

Tünkers® – este un producător licențiat de componente EGT și furnizor de sisteme complete, utilizarea și comercializarea Euro-Gripper este în prezent limitată la OEM participante la grupul de cercetare.

Exemple de profile EGT:

Euro Gripper, specific beneficiar.

4.3 Proiectarea sistemului de Gripper.

Există două tipuri de gripper-e:

Gripper GEO- care este folosit la sudura, gripper-ul duce tabla la un Gun fix unde se dau puncte de sudură, de obicei sunt puncte rămase care nu au putut fi date în stația Geo

Gripper de manipulare- are rol doar de manipulare, încarca tablele în stații, le mută dintr-o stație în alta, etc.

Încă de la început, din faza de proiectare a Gripper-ului, se precizează greutatea maximă admisă a sistemului, în funcție de tipul robotului care se va folosi, fără a se ști exact greutatea pe ca o va avea gripper-ul . Dacă aceasta greutate este depășită în faza de concept, ingnerii proiectanți vor regândi procesul, ceea ce înseamnă că este nevoie de un robot mai mare, care ar avea consecințe negative asupra costurilor, inclusiv durata ciclului de timp va fi mai mare în acest caz. TÜNKERS® oferă o altă alternativă reală, utilizarea carbonului care poate scădea greutatea gripper-ului cu până la 50%, astfel există noi posibilități constructive sub formă de sisteme complete și sisteme hibride, unde componentele de carbon pot fi integrate cu aluminiu. Acest lucru este posibil datorită conceptului de tub rotund, unde oțelul, aluminiul și carbonul pot fi combinate între ele cu ușurință datorită dimensiunilor standardizate.

După stabilirea greutății gripper-ului și a robotului care îl manipulează, se stabilesc stațiile în care va intra gripper-ul, astfel ca gripper-ul se va proiecta în așa fel încât să nu existe coliziuni în stațiile în care va lucra gripper-ul respectiv.

După stabilirea procesului, se vor alege patch-urile (zonele de prindere al tablelor) unde vor fi montați cilindrii de clamp pe gripper, se va alege cupla rapidă, cupla care face prinderea și desprinderea gripper-ului de robot mai rapidă și mai eficientă, iar mai apoi se va începe faza de concept a gripper-ului.

Desigur, pe parcursul proiectările pot apărea modificări la gripper, modificări datorate schimbării versiunii de table, sau în urma modificărilor apărute în stația sau stațiile unde operaza gripper-ul respectiv.

Gradul de complexitate al unui gripper crește dacă acel gripper operează în mai multe stații, cu table diferite sau chiar la mai multe modele de mașini, de exemplu model în 3 uși, 5 uși, kombi etc.

În paginile următoare vom prezenta un gripper care este folosit la mai multe operații, sealing, manipulare…

4.3.1 Sistem Gripper modular cu tuburi circulare în cadrul celulei de lucru .

În poza următoare este prezentată o celulă dintr-o stație, cum mai mult posturi de lucru:

Zona prezentată anterior, este o zonă mai complexă de lucru în care se fac mai multe operații cum ar fi: curățirea tablelor, aplicare de silicon izolator pe table, stație de uscare silicon.

Descrierea operațiunilor:

Tablele ajung în zona aceasta de lucru după ce în alte zone s-a efectuat nituirea lor (clinch- denumire în limba germană), aceste table sunt din aluminiu motiv pentru care nu se sudează.

În faza inițială, tablele ajung în stația de curățare, unde sunt înlăturate reziduri sau alte deșeuri rezultate în urma operațiilor anterioare

Tablele, din stația de curățare, sunt luate cu ajutorul gripper-ului care este manipulat de un robot montat pe o masă (denumită 7 axis), cu ajutorul căreia robotul se poate deplasa de-a lungul posturilor de lucru. Tablele ajung în partea opusă a celulei unde se află stația de sealing (aplicare silicon).

Robotul așează tabla în stația de sealing, de unde de deplasează să așeze gripperul în stând iar apoi se deplasează și se cuplează la pistolul de silicon (sealing), cu care aplica siliconul în stația de sealing unde a lăsat tabla.

După ce se aplică siliconul, se deplasează la gripper stând de unde ia gripperul, se introarce la stația de sealing de unde tabla este luată și dusă în depozitul de table (prinderile la clamp-ii de pe gripper trebuie făcute în așa fel încât să nu fie în zona în care se aplică sealing, deoarece gripper-ul trebuie să manipuleze tablă și după ce a fost aplicat silicon pe ea).

În aceste depozite se creează un anume stoc de table.

Din depozit, ansamblele de tablă sunt transportate individiual în stația de uscare, stație de GELIER, denumire în germană, unde tabla este așezată pe niște suporți din plastic pentru a nu zgâria tabla exterioară a capotei. În această stație, tablele sunt încălzite, prin intermediul unui sistem cu inducție, pentru a se produce uscarea siliconului într-un timp mai scurt.

După ce s-a uscat siliconul, tablele sunt transportate în altă celulă cu ajutorul gripper-ului. În cazul nostrtu, gripper-ul are rolul de a manipula tablele în toate stațiile din cadrul celulei, astfel fiind un gripper de manipulare.

Elemente componente ale celulei:

Stație de curățare

Robot care manipulează gripper-ul și pistolul de silicon

Masa 7 Axis pe care se deplasează robotul

Pistol de silicon (sealing)

Stând pentru pistolul de sealing

2 Stand-uri pentru gripper

2 depozite pentru table

Bloc de valve

Stația de uscare a siliconului (GELIER)

Robot de transfer în celula următoare

În pozele următoare voi prezenta schița procesului celulei prezentate, și poze cu gripper-ul folosit în cadrul celulei.

Schițe cu întreg procesul existent în această celulă. Comenzile primte de către roboți, masa 7 Axis, pistol de sealing, sistem de inducție, gripper, etc. sunt sub forma unor semnale. Fiecare semnal reprezentat în aceste schițe reprezintă o fază a procesului, o acțiune care se desfășoară în cadrul celulei.

Acesta este un exemplu de schema pneumatică a clampilor existenți în stația de GELIER. Sunt prezentate circuitele pneumatice, numărul de vale, modelul de cilindrii, etc.

În această poză este prezentată stiatia de Gelier, unit-urile de clamp cu modelele de cilindrii (Mz14a, Mz15a, Mz14c, etc.) , locatorii de plastic pe care este așezată capota, sistemul de inducție și uniturile de mass-contact pentru sistemul de inducție.

Gripper-ele folosite în cadrul acestui proiect au fost Euro Gripper cu tuburi octogonale EGT. În poza următoare este prezentat Gripper-ul folosit la această celulă, în care se pot vedea cilindrii pneumatici, și ventuzele care ajutau pentru o mai bună susținere a tablei, cât și modelul/tipul clamp-ilor.

Acest Gripper a fost folosit la un singur model de mașină, astfel că nu a fost nevoie de folosirea unui număr foarte mare de clamp-i, în schimb s-a folosit un număr mai mare de ventuze care țineau partea exterioară a capotei. În industria constructoare de automobile se folosesc pentru tablele exterioare ale caroseriilor locatori de plastic, ventuze de cauciuc sau alte sisteme care nu au muchii atât de ascuțite sau nu sunt atât de dure încât să fie zgâriate tablele.

Exemple de Gripper-e care au rolul de a manipula tablele, cât și roboții care execută aceste operații de manipulare.

Fig.1 Fig.3

În prima poză avem un exemplu de Euro-Gripper care execută operația de manipulare a părții laterale a caroseriei auto.

În Fig. 2 și Fig.3 avem exemple de gripper-e modulare, în Fig. 2 se poate observa și partea de underbody a caroseriei (podeaua mașinii).

Fig.2

Gripper folosit în site-ul Land Rover, și partea laterală a caroseriei.

Capitolul 5. Calcului costurilor de productie.

Bibliografie

http://www.artool.ro/articles/Articles-Detail/50-Despre-scule-si-sisteme-pneumatice

https://ro.wikipedia.org/wiki/Aer_comprimat

http://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CD0QFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.mec.tuiasi.ro%2Fdiverse%2FCurs_AEPP.pdf&ei=UTSIVe3MCsqrUfvygPAD&usg=AFQjCNFCRD1IV93vEdwHOvkONOhR94zjTw

http://www.tuenkers.com/publish/fd9ac2e3_e081_515d_74b1773608049a4a.cfm?cmsfkt=viewfull&objectid=932dce56_e081_515d_74ce3cc3e034644a

http://www.tunkers.com/

http://www.tunkers.com/products/clamping-technology/mn_13

http://www.tunkers.com/products/gripper-technology/mn_105

http://economie.hotnews.ro/stiri-it-15690303-automatizarea-robotizarea-proceselor-fabricatie-digitala-etapa-esentiala-pentru-evolutia-companiilor-producatoare-componente-auto.html

https://ro.wikipedia.org/wiki/Aer_comprimat

https://ro.wikipedia.org/w/index.php?search=compresoare&title=Special%3AC%C4%83utare&go=Salt