PROIECTAREA UNUI MECANISM INTERSCHIMBABIL PENTRU GRIPPERE Coordonator științific CONF.DR.ING. EMILIA BRAD Declarație de originalitate din partea… [307884]

[anonimizat]: [anonimizat]

2019

[anonimizat]-DOINA

PROIECTAREA UNUI MECANISM INTERSCHIMBABIL PENTRU GRIPPERE

Coordonator științific

CONF.DR.ING. EMILIA BRAD

Declarație de originalitate din partea student: [anonimizat]:

Declar că lucrarea de licență cu titlul:

PROIECTAREA UNUI GRIPPER INTERSCHIMBABIL

Reprezintă contribuția mea originală și nu a fost plagiată.

Lucrarea a fost elaborată de mine sub îndrumarea Prof.Dr.Ing. Emilia Brad

și am primit concursul persoanelor nominalizate mai jos drept consultanți.

Consultant: [nume, prenume, funcție, loc de muncă; se mai adaugă alte rânduri dacă este necesar]

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura student: [anonimizat])

Declarație de originalitate din partea coordonatorului științific

Subsemnatul Prof.Dr.Ing. Emilia Brad

cadru didactic îndrumător al lucrării de diplomă cu titlul:

PROIECTAREA UNUI GRIPPER INTERSCHIMBABIL

realizată de doamna/domnul: Manța Claudia Doina

confirm prin prezenta că nu am cunoștință ca realizările prezentate în lucrare să fie copiate sau să reprezinte contribuțiile unei alte persoane decât autorul nominalizat.

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura coordonatorului)

Încadrarea lucrării de licență în domeniul de specialitate sau domenii conexe

Domeniul de specialitate

Domenii conexe

Aprecierea lucrării de licență de către coordonatorul științific

Semnătura coordonatorului științific: ______________________________

Listă de verificare

Semnătura coordonatorului științific: ______________________________

CUPRINS

Vă rugăm să respectați formatul impus. În partea a II-a [anonimizat] a fi necesare.

CUVINTE DE MULȚUMIRE

Secțiunea este alocată pentru a adresa mulțumiri persoanelor și organizațiilor care v-au sprijinit în finalizarea cu succes a lucrării. Vă rugăm să fiți specific. A nu se depăși o pagină.

[anonimizat].

În al doilea rând aș vrea sa le mulțumesc părinților pentru sprijinul lor moral și financiar în acești ani de studiu.

[anonimizat] m-au ajutat să mă formez în domeniul ingineriei și în cariera ceea ce va urma în viață. Am primit atât cunoștințe legate de domeniile ingineriei cat și povețe care sa mă ajute în viață.

REZUMATUL LUCRĂRII DE LICENȚĂ

Vă rugăm să respectați indicațiile de mai jos. A nu se depăși două pagini pentru redactarea rezumatului.

Scopul temei de cercetare propuse

Scopul meu ar fi acela de a elimina în totalitate implicarea operatorului în schimbarea gripperelor .

Obiectivul general

Principalul obiectiv ar fi eficientizarea proceselor de asamblare . [anonimizat] o [anonimizat] o varietate de părți diferite .

Obiective specifice

Eliminarea operatorilor umani , implicați momentan în prcesele de asamblare și inlocirea lor cu roboti . Oportunitatea de a atinge punctul maxim de eficiență , din punct de vedere a multitudinilor de operații pe care le pot face cele două grippere . Simplitatea mecanismului de interschimbare și costurile lui .

Metodologie/Abordare/Proiectare

Pentru a arăta funcționarea mecanismului la care m-am gândit , am ales să fac o aplicație , prin care să scot în evidetă beneficiile mecanismului de interschimbare a gripperelor . Aplicația este o celulă robotizată de asamblare a scaunelor de alumiu. Am început prin calcule de dimensionare, în urma acestora am realizat partea 3D a mecanimului , intr-un soft de proiectare CAD , la fel si o simulare . Pentru a eficientiza produsul și a scoate în evidență cerințele pieței pe care trebuie să le îndeplinească, am aplicat metoda Six Sigma , urmată de calcule de costuri de producție atât a mecanismului cât și a celulei robotizate.

Rezultatele majore

Rezultatele majore sunt obținute prin reducerea timpului de fabricație , reducerea costurilor și o importantă caracteristică a acestui mecanism , faptul că poate fi adaptat pentru mai multe grippere , de dimensiuni și mărimi diferite.

Limitări ale rezultatelor (dacă este aplicabil) [Care a fost aria de studiu și dezvoltare la care s-a limitat tema și ce propuneri aveți pentru dezvoltări viitoare?]

Limitari principale ar fi la partea de actionare a gripperelor , pentru a avea precizie mare de pozionare.

Implicații practice (dacă este aplicabil) [Ce implicații și impact tehnic/tehnologic ar putea avea rezultatele temei dvs. dacă s-ar aplica în practică? Ce impact economic sau comercial ar putea avea eventuala aplicare în practică a rezultatelor temei?]

Costurile economice se justifică, productivitatea fiind ridicată.

Implicații de altă natură (ex. sociale, științifice: dacă este aplicabil) [Ce impact asupra mediului sau a unor aspecte de responsabilitate socială ar putea avea rezultatele temei? Cum ar putea afecta calitatea vieții?]

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Originalitatea/valoarea [Ce aduce nou în domeniu lucrarea dvs.? Care este valoarea rezultatelor și cine anume le-ar putea utiliza cu preponderență?]

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Rezumatul capitolelor [Vă rugăm să descrieți pe scurt fiecare capitol al lucrării de licență. A nu se depăși două pagini pentru această secțiune.]

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

OBIECTIVUL GENERAL ȘI OBIECTIVELE SPECIFICE

Obiectivul general trebuie să exprime în termeni generali ce urmăriți să atingeți prin tema de proiect. Obiectivul general trebuie să fie legat de problema pe care doriți să o rezolvați (a se vedea secțiunea 2.1 din proiect). Formulați obiectivul general de așa natură încât să fie direcționat clar asupra problemei majore de rezolvat în cadrul proiectului, să fie măsurabil, să fie realist. Maximum o pagină pentru descrierea obiectivului general. Obiectivele specifice se adresează diverselor fațete ale problemei de rezolvat prin tema de proiect. Obiectivele specifice trebuie să specifice ce urmează să faceți în cadrul proiectului, unde și cu ce scop. Formulați obiectivele specifice de așa natură încât să fie măsurabile. Asociați minimum un indicator prin care se poate măsura gradul de rezolvare al fiecărui obiectiv specific. Maximum o pagină pentru descrierea obiectivelor specifice.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

Partea I

Aspecte generale în contextul temei

1. INTRODUCERE

Noțiuni introductive

Industria

O industrie este o ramură a producției materiale și a economiei naționale, în cadrul căreia au loc, pe scară largă, activitățile de exploatare a bunurilor naturale și de transformare a acestora, precum și a altora, în mijloace de producție și în bunuri de consum. Industria cuprinde totalitatea întreprinderilor (uzine, centrale, fabrici, mine etc.) devenind sectorul principal de producție al țărilor europene și nord-americane în timpul revoluției industriale, care a răsturnat vechea economie negustorească și agrar-feudală prin salturi rapide, succesive în tehnologie, așa cum au fost inventarea motorului cu aburi, războiului mecanic de țesut și cuceririle tehnice și tehnologice importante in producția la scară mare a oțelului și cărbunelui. In alt sens, cuvântul industrie definește o grupare de afaceri care folosesc aceeași metodă pentru generarea profitului, cum ar fi "industria cinematografică", "industria construcțiilor de mașini", sau "industria cărnii și a produselor din carne", "industria minieră". Se referă de asemenea la anumite ramuri și o anumită zonă a producției concentrată pe fabricare, proces care implică mari investiții de capital făcute mai înainte de a se obține profituri. Enumerăm cele mai importante ramuri industriale :

Industria energetică

Industria de exploatare și prelucrare a petrolului/ gazelor naturale

Industria carboniferă

Industria energiei electrice

Industria metalurgică

Metalurgia neferoasă

Metalurgia feroasă

Industria construcțiilor de mașini

Industria chimică

Industria petrochimică

Industria produselor clorosodice

Industria celulozei si hârtiei

Industria de exploatare și prelucrare a lemnului

Industria materialelor de construcții

1.1.2. Istoricul Industriei

Prima Revoluție Industrială  (a avut loc în Marea Britanie în secolul al XVIII-lea când producția era susținută de motoare pe abur.

A doua Revoluție Industrială (1870 – 1914) a fost definită de inventarea telegrafului și a căilor ferate, care au dus la o mai bună conectare. Electrificarea fabricilor a contribuit la producția de masă.

Figura 1.1. Cele 4 revoluții industriale

A treia Revoluție Industrială (1950 – 1970) a venit odată cu schimbarea sistemelor analoage în sisteme digitale. Mai este cunoscută și ca Era Informației în care s-au dezvoltat computerele și comunicațiile tehnologice

În cea de a patra Revoluție Industrială, fabricile vor deveni autonome și se vor automonitoriza, mașinăriile vor comunica între ele și cu oamenii și vor avea capacitatea de a lua decizii.

1.1.3 Industria 4.0

Industia sau Industrializarea 4.0 este transformarea informatizată a producției și a altor industrii. Informatizarea constă în conectarea mașinilor robotizate la internet, sistematizarea serviciilor și folosirea informațiilor în cantități uriașe pentru a eficientiza munca.

Industria 4.0 presupune digitalizarea, automatizarea și/sau robotizarea proceselor de lucru, având la bază noi tehnologii precum Inteligența Artificială (AI), algoritmi, Internet of Things (IoT), Big Data, etc.

Pentru a putea observa mai clar nivelul robotizării la nivel mondial, Federația Internațională de Robotică a realizat raportul Robot density rises globally 2017-2018. Potrivit acestuia, producția de automantizare a crescut la nivel mondial: sunt raportate 74 de mașinării robotizate la 10 000 de angajați care lucrează în industrie, față de anul 2015 în care erau 66 de mașinării. Statistica pe regiuni ne arată faptul că în Europa se regăsește cea mai mare densitate de roboți: 99 de unități, în timp ce în America sunt doar 86, iar in Asia 63.

Figura 1.2. Raportul Robot density rises globally 2017-2018

1.2. Robotica

ROBÓTICĂ s. f. Domeniu pluridisciplinar al științei și tehnicii care studiază proiectarea și tehnica construirii sistemelor mecanice, informatice sau mixte și a roboților în scopul înlocuirii parțiale ori totale a omului în procesele tehnologice, în acțiunea asupra mediului înconjurător;

Legile roboticii

Legea 1

“Un robot nu are voie să pricinuiască vreun rău unei ființe umane, sau, prin neintervenție, să permită ca unei ființe omenești să i se facă un rău.”

Legea 2

„Un robot trebuie să se supună ordinelor date de către o ființă umană, atât timp cât ele nu intră în contradicție cu Legea 1.”

Legea 3

„Un robot trebuie să-și protejeze propria existență, atât timp cât acest lucru nu intră în contradicție cu Legea 1 sau Legea 2.”

Ca urmare a Legii 0, toate celelalte legi se modifică corespunzător, Legea 0 fiind legea supremă.

Legea 0 (zero)

„Un robot nu are voie să pricinuiască vreun rău umanității sau să permită prin neintervenție ca umanitatea să fie pusă în pericol.”

Roboții sunt foarte variați din punct de vedere al dimensiuni, design-ului , capacități si utilizării . De aceea nu este ușor sa dai o definiție exactă a ceea ce este un robot. Unii roboți pot face clătite in timp ce altii pot ateriza pe Luna . Unii roboți îi ajută pe medici să facă o intervenție chirurgicală în interiorul corpului; alții căută dispozitive explozive in Irak si Afganistan. Unii roboti sunt concepuți pentru a evoca un răspuns emoțional și ne fac să râdem, iar altii trudesc în fabrici murdare. Există roboți de dimensiunea unei monede, chiar și mai mici și roboți mai mari decât o mașină. Unii se plimbă in picioare, în timp ce alți se duc spre cer .

1.2.1 Robotul

Iată o definiție care nu este nici prea generală, nici prea specifică: Un robot este o mașină autonomă capabilă să-și perceapă mediul, să efectueze calcule pentru a lua decizii și a efectua acțiuni în lumea reală. Lucrul pe care trebuie să-l ținem minte în legătură cu această sau orice altă definiție este că roboții pot de obicei să facă trei lucruri: sens, calcul și acțiune. Aceste trei componente variază foarte mult de la robot la robot. Pentru a simți lumea, unii roboți folosesc dispozitive simple, cum ar fi un sonar de detectare a obstacolelor, în timp ce alți roboți se bazează pe mai mulți senzori, inclusiv camerele de luat vederi, giroscoapele și dispozitivele de căutare cu laser. De asemenea, partea de calcul poate implica totul, de la un mic circuit electronic la un procesor puternic multicore sau chiar un cluster de computere în rețea. În ceea ce privește acțiunea, acesta este locul unde roboții variază cel mai mult: Unii roboți se pot mișca; alții pot manipula lucrurile. Unii roboți se pot mișca și manipulează lucrurile. Unele sunt concepute pentru a îndeplini sarcini specifice, în timp ce altele sunt mai flexibile și pot face multe lucruri diferite.

Dar, deși roboții variază în modul în care simt, calculează și acționează, toți acționează într-un mod similar: senzorii lor măresc măsurătorile către un controler sau un computer, care le procesează și apoi trimite semnale de control la motoare și servomotoare. Un robot repetă în mod constant acest ciclu de acțiune sensing-computing, în ce robotiști numesc o "buclă de feedback".

Un alt concept-cheie de care trebuie sa ținem cont este noțiunea de autonomie. Am spus că roboții sunt mașini autonome, însă nivelul de autonomie diferă de la robot la robot. Unii roboți sunt controlați de la distanță de operatorii umani. Alți roboți pot rula fără nici o intervenție umană. Și un număr mare de roboți se bazează atât pe telecomandă, cât și pe comportamentul autonom.

Fiecare robot are propriile sale caracteristici unice și în ansamblu, roboții variază foarte mult în mărime, formă și capabilități. Totuși, mulți roboți împart o varietate de caracteristici. Iată cateva categorii pe care le-am folosit pentru clasificarea roboților.

1.2.2. Tipuri de roboți

Figura 1.3. Roboți pentru educație

Roboții pentru educație pot fi folosiți acasă sau în sălile de clasă. Aceștia cuprind imprimante 3D cu planuri de lecții , seturi programabile de la Lego .Exemple : Qtrobot , Nao , Artie 3000

Figura 1.4. Roboți pentru divertisment

Roboții pentru divertisment sunt cei care ne fac să râdem , ei sunt concepuți pentru a evoca un răspuns emotional . Putem enumera : comediantul RoboThespian, robotii parcului tematic Disney, precum Navi Shaman

Figura 1.5. Exoschelet robotic

Exoscheletul robotic este folosit pentru reabilitarea fizică și pentru a permite unui pacient paralizat să meargă din nou. Dar exista exoschetet cu aplicații industriale sau militare, oferindu-le o mobilitate suplimentară, rezistență sau capacitatea de a transporta încărcături mari.  Exemple:

HAL (Hybrid Assistive Limb)  , Iron Man , Pheonix, Axo Suits

.

Figura 1.6. Roboți umanoizi

Tipurile de roboti la care majoritatea oamenilor se gândesc atunci când spun robot, sunt roboti umanoizi . Exemple de roboți umanoizi ar fi seria Geminoid, care sunt concepute să arate ca oameni , ar mai fi si, Sophia, Roboțelul iCub, Pepper sau Erica

Figura 1.7. Roboți medicali

Roboții medicali sunt de trei tipuri : roboți care oferă pacienților îngrijire directă (roboții chirurgicali și cei pentru medicină recuperatorie); roboți care asigură asistență indirectă (roboți de aprovizionare cu medicamente și instrumentar medical); roboți care asigură îngrijire la domiciliu (roboți de asistență și soluții robotice de teleprezență).Exemple ar fi robotul chirurgical da Vinci și protezele bionice, roboții TUG,  Alf-X, Pepper.

Figura 1.8. Roboți Militari și securitate

Roboții militari includ sisteme de sol, cum ar fi PackBot Endeavour Robotics, folosite în Irak și Afganistan pentru a căuta dispozitive explozive improvizate și BigDog, concepute pentru a ajuta trupele să transporte unelte grele. Roboții de securitate includ sisteme mobile autonome, cum ar fi Cobalt.

Figura 1.9. Roboți de cercetare

Marea majoritate a roboților din ziua de azi se nasc în laboratoare de cercetare corporatistă. Deși acești roboți ar putea să facă lucruri utile, ei sunt destinati să ajute cercetătorii să facă cercetări.

Figura 1.10. Roboți de teleprezență

Roboții telepresenți vă permit să fiți prezenți intr-un loc, fără a merge acolo. Înregistrați-vă la un avatar robot prin internet și conduceți-l în jur, vedeți ceea ce vedeți și discutați cu oamenii. Operatorii îl pot folosi pentru a colabora cu colegii de la un birou îndepărtat, iar medicii îl pot folosi pentru a verifica pacienții.

Figura 1.11. Roboți subacvatici

Locul preferat al acestor roboți este în apă. Acestea constau în submersibile de mare adâncime, cum ar fi Aquanaut, umanoizi de scufundări precum Ocean One și sisteme cu inspirație bio, cum ar fi snakebot-ul ACM-R5H.

Figura 1.12. Roboti zburători

In industria aerospațială este o categorie largă de roboți zburători – pescărușul robotizat SmartBird de exemplu, sau robotul de supraveghere Raven – dar și roboții care pot funcționa în spațiu, cum ar fi Mars și Robonaut de la NASA, umanoidul care a zburat la Stația Spațială Internațională și este acum înapoi pe Pământ.

Figura 1.13. Roboți consumatori

Roboții de consum sunt roboții care va pot ajuta la treburile casnice , sau roboti de amuzament. Printre exemple se numără robotul Aibo, robotul Roomba vacuum,

Roboti asistenti care au o varietate tot mai mare de jucării și kituri robotice.

Figura 1.14.    Drone

Numite și vehicule aeriene fără pilot, dronele vin cu diferite dimensiuni și au niveluri diferite de autonomie. Exemplele includ seria populară Phantom a DJI și Anafi de la Parrot, precum și sisteme militare Global Hawk, utilizate pentru supravegherea pe termen lung.

Figura 1.15. Roboți industriali

Robotul industrial este conceput pentru a efectua sarcini repetitive. Un exemplu este Unimate, bunicul tuturor robotilor din fabrică. Această categorie include, de asemenea, sisteme cum ar fi roboții de depozitare și roboții colaborativi care pot funcționa alături de lucrătorii umani.

1.3. Roboți industriali

Roboții industriali sunt cei mai utilizati in acest moment, aceste automate de mișcare complexă folosite în procesele de fabricație , constituie una dinre cele mai importante capitole ale ingineriilor industrial, apărut la fuziunea dintre automatică și acționările electrice.

Folosirea roboților în procesele de fabricație este concretizata de cateva cristerii (cerințe de lucru) care constituie totodată elemente cheie ale definiției robotului industrial. Spunem ca (de regulă) este vorba de un dispozitiv care, prin succedarea mai multor articulații în lanțul cinematic, determină mai multe grade de libertate la capătul terminal, cel executoriu, căruia îi vom atesta diferitele sarcini de lucru. Altfel vom identifica cerințele de lucru specifice implementării automatizării cu roboți:

Sunt mai multe cerințe de lucru care pot concretiza:

Executarea repetitiva a unei sarcini , implicând mișcare complexă (fabricație/proces în serie mare);

Realizarea proceselor in condiții grele de lucru , din perspectivă umană (temperaturi extreme, radiație elecromagnetică sau toxicitate/poluare, – cum ar fi turnătoriile de oțeluri, vopsitoriile, etc).

In ceea ce priveste implementarea de roboti in procesele industriale, primul criteriu si cel mai important este cel economic. Daca ne uitam la rapoartele privind costurile fortei de munca , o linie de asamblare a unui automobil , de exemplu , poate fi realizata și cu oameni, însă abordarea automatizată este mai fiabila în cazul unei producții de serie mare. Putem spune ca lucrurile sunt la fel de evidente si pentru aplicari din alte domneni industriale , precum cele care presupum procese de asamblare sau ele de logistica . .

Cateva aplicati pe care robotii industriali le pot realiza:

asamblare (în linii de producție)

sudare (sudură cu arc electric, sudură cu flux de electroni, sudură cu laser, sudură în gaz inert, sudură în puncte, sudură cu tungsten)

lipire / etanșare

vopsire / tratare suprafețe

spălare cu jet de lichid

tăiere/debitare prefabricate

găurire / frezare

debavurare / curățire

turnări de metale (statică, sub presiune)

polizare / șlefuire

inspectare vizuală

control de calitate

mentenanță de mașini-unelte

manipulări de semifabricate

manipulări de produse secundare

manipulări de piese

manipulări de produse pentru ambalare, depozitare, paletizare, livrare, șamd.

Exista denumirea recurenta , folosită la inserarea roboților industriali, și anume ,,celulă flexibilă”, caz în care concepem că atributul final poate să se refere atât la multitudinea de mișcări a brațului robotic, cât și la flexibilitate dată de abilitatea roboților de a se adapta (a fi reprogramați pentru) la modificări ale procesului de producție (in legatura cu gabarite, trasee, viteze, forțe, intensități, stări, ș.a.m.d.). Și vom întregi cu usurinta chestiunea dacă vom menționa și notiunea integratoare, de SFP (sistem flexibil de producție ), pentru care evidentia trăsăturile esențiale din perspectiva managementului de întreprindere: eficiența, controlabilitatea și siguranța.

Cerintele de productie au si ele criterii concrete (calitative si cantitative) pentru subprocsul pe care oi il dorim eficientizat dar și condiționări locale (economice, administrative și tehnice).

Sa zicem ca pentru un robot destina manipularii (care executa asamblări, prelucrări mecanice, tratamente de suprafață, depozitări), va trebui să alegem administrand criterii valorice de genul:

gradele de libertate necesare pentru îndeplinirea sarcinii.

sarcina de lucru (,,greutatea” maximă pe care o poate ridica/manevra):5-10-20-100-200 > kg;

anvergura de lucru (,,gabaritul” spațiului de manevre/lucru): 0-800-1500-2500 > mm;

Dar si o multitudine de alte cerințe, precum: gabaritul și masa proprii robotului; consumul de energie; condiționări privind batiul (fix sau mobil); precizia de lucru; viteza de lucru; timpul de acționare (per ciclu); numărul de cicluri fără oprire pentru revizie/mentenanță; abilitățile de programare (capacitatea sistemului de comandă/control, integrabilitatea în echipe de roboți); condițiile mediului de lucru; ș.a.m.d.

Enumeram cativa producători consacrați de roboți industriali:ABB, Adept, Bosch, Comau, FANUC, KUKA, Mitsubishi, Motoman, Panasonic, RobotWorx, Seiko, Stäubli, Toshiba, Yaskawa, etc.

1.3.1. Clasificarea roboților industriali

A. După forma mișcării:

Robot cartezian – brațul operează într-un spațiu definit de coordonate carteziene

Robot cilindric – spațiul de manevre este definit în coordonate cilindrice;

Robot sferic (polar) – spațiul de lucru este definit în coordonate sferice (polare);

Robot prosthetic – manipulator cu braț articulat (bionic);

Roboți în sisteme de coordonate particulare.

Figura 1.15. Robot cartezian , cilindric si sferic

B. După numărul gradelor de libertate ale mișcării brațului de lucru

Roboți cu un număr mic de grade de libertate (2-3);

Roboți cu un număr mediu de grade de libertate (4-5);

Roboți cu un număr mare de grade de libertate (6-7).

Figura 1.16. Construcția roboțiilor in functie de gradele de libertate

C. După informația de comandă/intrare/instruire:

Manipulator manual – robot acționat direct de catre om;

Robot secvențial – lucrează după o procedură predeterminată de instrucțiuni seriale;

Robot repetitor – robotul memorează procedura de lucru înregistrând secvențele de la manipularea sa de către om/programator;

Robot cu control numeric – robotul primește comenzile de lucru de la o unitate de control (care îi transmite informații digitale referitoare la poziții, deplasări, manevre, succesiuni de operații, însă fără considerarea dinamică a condițiilor din spațiul de lucru);

Robot inteligent – sistemul urmărește obiective lucrative și le îndeplinește algoritmic dar cu considerarea de condiții/stări/reacții din spațiul de lucru (informații sosite de la subsisteme de senzori, de recunoaștere a realității).

Figura 1.17. Manipulator manual Figura1.18. Robot inteligent

D. După nivelul/performanța inteligenței artificiale (IA):

Generația 1 – robotul acționează pe baza unui program care nu se poate schimba în timpul lucrului.

Generația 2 – programul de control al robotului poate fi modificat în mică măsură pe baza unor reacții punctuale din mediul de lucru.

Generația 3 – robotul își poate adapta/ajusta singur programul de lucru pe baza unor logici (software/hardware) ce iau în calcul condițiile concrete ale mediului de lucru. (Notăm că s-au aproape definit și generații intermediare, gen ‘1.5’ sau ‘2.5’!)

Figura 1.19. Exemple de programe de lucru

Pentru a implementa acest concept , va trebui să luăm în calcul o mulțime de cerințe tehnice pentru instalarea roboților, precum: platforma de fixare, delimitarea spațiului de lucru (zonă de protecție); alimentarea cu energie electrică (conform specificațiilor de tip, putere, stabilitate/calitate), alte utilități (aer comprimat, apă de răcire), racorduri speciale (cabluri/furtune/conducte); asigurarea vizibilității și/sau accesibilității pentru inspectarea de mentenanță, ș.a.

În exploatarea celulelor/sistemelor flexibile, întreprinderea ia în mod firesc în considerare aspectele privind mentenanța roboților, care nu diferă esențialmente de cea angajată pentru acționări electrice și pentru automatizări, chiar dacă pe alocuri vor apărea și elemente particulare (precum verificările periodice privind precizia mișcărilor brațului robotic în cadrul reviziilor garanție/postgaranție).

Perspective privind roboții industriali

Evident cine mai vrea să activeze pe piețele industriale va fi forțat să introducă drastic soluții tehnice și logistice de eficientizare. Ceea ce va determina o amplificare a robotici industriale, dar cum societatea are nevoie în continuare de produse, industriile vor fi obligate sa impună folosirea roboților în tot mai multe procese de fabricație.

Pe de altă parte, pe lângă acea polarizare de care vorbeam mai sus, e posibil – mai ales în anumite industrii ,,grele”, precum automobile, nave, utilaje energetice – să existe un recul în privința reducerii producției de serie, iar pe termen lung chiar am putea asista și la o modificare de paradigmă în privința SFP: roboții industriali din viitor să urmărească alte criterii (revelate fie ca aspecte competiționale, fie ca elemente culturale), în dauna vitezei de execuție.

1.3.2. Robotul IRB1600

Modelul ABB IRB 1600, un robot versatil de înaltă performanță, este disponibil în patru versiuni, iar încărcătura utilă mai mare face IRB 1600 cel mai puternic robot de pe piață. În plus, este bine pregătit pentru o sarcină flexibilă, optimă din punct de vedere al costurilor în multe aplicații. Controllerul IRC5 și IRB 1600 fac o echipă puternică și flexibilă, ușor de programat (on sau off-line) prin interfața simplă a operatorului.

Figura 1.20. Robotul IRB1600

ABB IRB 1600 este rezultatul unei tehnologii dovedite și al inovațiilor bine testate. Robotul ABB IRB 1600, ușor de personalizat, vine cu alegerea ta de încărcare utilă de 6 kg sau 8 kg și o rază orizontală de 1200 mm sau 1450 mm. Modelul IRB 1600 S4C este o repetabilitate excepțională a poziției și o precizie a traseului foarte bună. Designul robust permite o performanță constantă chiar și în cele mai dure medii. IRB 1600 sunt un ciclu scurt de timp, făcând-l mai rapid decât orice robot din clasa sa. Conceptul de îndoire a robotului înapoi și diferite opțiuni de montare, inclusiv montarea în pardoseală, inversată sau înclinată, fac acest lucru unul dintre cele mai adaptabile roboți de automatizare.

Figura 1.21. Tipurile de miscare facute de axele robotului

Figura1.22. Specificatiile robotului

Figura 1.23. Specificatiile robotului

Figura1.24. Performanța robotului

Figura1.25. Intervalul de lucru si diagrama de sarcină

Figura 1.26. Distribuția acelor pe robot

Roboți cu 6 axe sau roboți articulați permit mișcarea articulată și interpolată în orice punct al plicului de lucru:

Axa 1 – Rotiți robotul (la baza robotului)

Axa 2 – Extensie înainte / înapoi a brațului inferior al robotului

Axa 3 – Ridică / coboară brațul superior al robotului

Axa 4 – Rotiți brațul superior al robotului (rola de încheietura mâinii)

Axa 5 – Ridică / coboară brațul robotului

Axa 6 – Rotiți încheietura mâinii robotului

Roboții care lucrează într-o anumită zonă trebuie să aibă un dispozitiv de prindere adecvat pentru lucrare. Există multe tipuri de grippere . Selectarea dispozitivului de prindere este foarte importantă deoarece dispozitivul de prindere este dispozitivul dintre robot și piesa de lucru.

Figura 1.27. Dispozitiv de prindere

1.4. Dispozitivul de prindere

Unul dintre cele mai importante componente a unui sistem robotizat , este dispozitivul de prindere sau gripperul . Acesta are o valoare foarte insemnată deoarece este dispozitivul dintre robot și piesa de lucru.

Gripperul este un dispoziv care permite manipularea unui obiect. Cea mai ușoară modalitate de a descrie sau a iți imagina un gripper este să te gândesti la mâna umană. La fel ca o mână, un dispozitiv de prindere permite menținerea, strângerea, manevrarea și eliberarea unui obiect. Un dispozitiv de prindere poate fi atașat unui robot sau poate face parte dintr-un sistem de automatizare fix. Există multe stiluri și dimensiuni de dispozitive de prindere, astfel încât modelul corect să poată fi selectat pentru aplicație.

Care este principiul de functionare a unui gripper? De exemplu un gripper cu doua degete cu acționare pneumatică .

Aerul comprimat este alimentat la cilindrul corpului de prindere, forțând pistonul în sus și în jos, care, printr-o legătură mecanică, forțează deschiderea și închiderea degetelor de prindere.

1.4.1. Clasificarea gripperelor

In funcție de mișcările primare ale degetelor de prindere avem :

Gripper paralel

Degetele de prindere se deplasează într-o mișcare paralelă în raport cu corpul gripperului . Folosite in majoritatea aplicatiilor, gripperele paralele sunt mai precise decat celelalte grippere.

Figura1.28. Gripper paralel

Gripper unghiular

Degetele de prindere sunt deschise și închise în jurul unui punct central de pivotare, care se mișcă într-o mișcare de mișcare sau arcuire. Dispozitivele de prindere unghiulare sunt adesea folosite atunci când este disponibil un spațiu limitat sau atunci când degetele trebuie să se deplaseze în sus și în afara.

Figura1.29. Gripper unghiular

Gripper de comutare

Mișcarea punctului de rotație a pivotului acționează ca o încuietoare de tip "over-center switch", asigurând un nivel ridicat la raportul dintre forța de prindere și greutate. Acest mecanism va rămâne blocat chiar dacă este presiunea aerului.

Figura 1.30. Gripper de comutare

In funcție de modul de prindere :

Grippere cu doua si trei degete

Dispozitivul de prindere cu două degete este cel mai simplu tip de dispozitiv de prindere. Dispozitivul de prindere cu două degete este alcătuit din două degete care apasă pe exterior sau pe interior pe obiect . În funcție de forma și mărimea obiectului, degetele de prindere pot fi proiectate pentru o mișcare precisă și sigură. Dispozitivul de prindere cu două degete poate fi utilizat pentru obiecte mari și mici. Mecanicii pentru mișcarea degetelor-degete pot include legături, camă, pinion și dispozitive de acționare, și așa cum s-a descris mai devreme pneumatice și hidraulice cilindri.

Atunci când formele devin mai complexe decât mânerul cu două degete , mânerul cu trei degete este opțiunea pentru obiecte cu forme mai complexe. Dispozitivul de prindere cu trei degete este format din trei degete și se aplică presiune ca și gripperele cu două degete . Dispozitivele de prindere cu trei degete sunt mai complexe și, prin urmare, mai scumpe decât cele cu doua .

Figura 1.31. Grippere cu doua si trei degete

Grippere cu prindere flexibila

Prinderele flexibile constau în mai multe legături pe fiecare deget și două sau mai multe degete. Fiecare legătura are în mod normal o direcție individuală, aceste tipuri pot fi comparate cu mâna umană. Elementele de prindere flexibile sunt îndoite să se ocupe de o serie de elemente diferite. Varietatea acestor grippere a fost produsă de diverse cercetări. Dispozitivele de prindere cu degete multiple, care sunt legate de dispozitivele de prindere flexibile, sunt asemănătoare cu un dispozitiv de prindere cu mâna umană, cu mai mult de două degete. Acest tip de dispozitiv de prindere poate prinde obiecte cu forme foarte complexe datorită legăturilor dinte degete care pot fi controlate individual. Degetele din aceste tipuri de grippere pot fi simulate după forma obiectului care va fii capturat .

Figura 1.32. Grippere cu prindere flexibila

Grippere cu vacuum

Dispozitivele de prindere cu vacuum, utilizeaza ventuze din cauciuc, si pompe de aer care crereaza vid. Ventuzele de aspirație sunt conectate prin tuburi cu dispozitive de sub presiune pentru ridicarea obiectelor, iar pentru eliberarea obiectelor aerul este pompat în ventuze. Subpresiunea poate fi creată cu următoarele dispozitive:

Pompe de aer

Ejectori

Ventuze

Cilindri pneumatici

Dispozitivul de prindere cu vacuum utilizează ventuze . Există diferite tipuri de ventuze, iar paharele sunt în general fabricate din poliuretan sau cauciuc și pot fi utilizate la temperaturi între -50 și 200 ° C. Ventuza poate fi clasificată în patru tipuri diferite; ventuze universale, ventuze plate cu bare, ventuze cu ventuze inferioare și ventuze de adâncime, așa cum se arată în figura 34.

Figura 1.33. Cele patru tipuri de ventuze

Ventuzele universale sunt utilizate pentru suprafețe plane sau ușor arcuite. Ventuza universala este una dintre cele mai ieftine de pe piață, dar există câteva dezavantaje cu acest tip de ventuze. Atunci când presiunea sub presiune este prea mare, ventuza scade mult, ceea ce duce la o uzură mai mare.

Ventuzele plate cu bare sunt potrivite pentru obiecte plate sau flexibile care au nevoie de asistență atunci când sunt ridicate. Aceste tipuri de ventuze asigură o mișcare mică sub sarcină și mențin suprafața pe care acționează presiunea sub presiune, reducând astfel uzura ventuzei plată cu bare, ceea ce duce la o mișcare mai rapidă și mai sigură.

Ventuzele cu burdufuri sunt folosite de obicei pentru suprafețe curbe, de exemplu atunci când este necesară o separare sau când un element mai mic este prins și are nevoie de o mișcare mai scurtă. Acest tip de ventuze poate fi utilizat în mai multe zone, dar permite o mișcare foarte mare la prindere și stabilitate scăzută, cu mici presiuni.

Ventuza de adâncime poate fi utilizata pentru suprafețe foarte neregulate și curbate sau când un element trebuie să fie ridicat peste o margine. Elemente cu suprafețe aspre (rugozitatea suprafeței ≤ 5 μm pentru unele tipuri de ventuze) sau elemente care sunt fabricate din material poros, vor avea dificultăți în prinderea cu vid. Nu este recomandat ca un articol cu ​​găuri, orificii și goluri de pe suprafețe să fie manipulat cu dispozitive de prindere cu vacuum .

Prindere internă vs. externă

Dispozitivele de prindere sunt utilizate în două opțiuni de exploatare diferite, externe și interne. Opțiunea utilizată este determinată de geometria părții care trebuie să fie cuprinsă, de procesul care urmează a fi realizat, de orientarea părților care trebuie să fie apucate și de spațiul fizic disponibil.

Intern: se utilizează o prindere internă atunci când geometria piesei permite și când procesul care trebuie realizat necesită acces la suprafața exterioară a piesei prinse. Forța de deschidere a dispozitivului de prindere este utilizată pentru a ține piesa.

Extern: strângerea externă este cea mai obișnuită metodă de a ține piesele. Forța de închidere a dispozitivului de prindere este utilizată pentru a ține piesa.

Figura 1.34. Prindere internă vs. externă

Există multe tipuri diferite de dispozitive de prindere și o mare varietate de factori care trebuie luați în considerare. Există patru tipuri principale de dispozitive de prindere a robotului: grippere cu vacuum , grippere hidraulice, dispozitive de prindere pneumatice și dispozitive de prindere electrice.

In functie de modul de actionare

Grippere hidraulice

Dispozitivele de prindere hidraulice 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, ele sunt mai confortabile decât orice alt dispozitiv de prindere 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.

Figura 1.35. Grippere hidraulice

Dispozitive cu prindere pneumatice

Gripperele pneumatice sunt populare datorită greutățiilor ușoare și mărimii compacte. Ele pot fi proiectate pentru spații strânse, care pot fi utile în industria prelucrătoare. Acest tip de gripper poate fi deschis și aproape ; din acest motiv, porecla lor este un mecanism de acționare "bang bang", dat de sunetul pe care îl fac atunci când metalul-pe-metal funcționează

Figura 1.36. Grippere pmneumatice

Grippere electrice

Gripperele cu prindere servo-electrica sunt din ce în ce mai utilizate în industrie; datorită controlului ușor al acestora. Miscările degetelor de prindere sunt controlate de motoarele electronice. Aceste dispozitive de prindere sunt foarte flexibile și bune pentru manipulare . De asemenea, acestea sunt eficiente din punct de vedere al costurilor.

Figura 1.37.Grippere electrice

Dispozitive de prindere magnetice

Gripperele magnetice 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 împingător de împingere, care separă obiectul de prindere. În cealaltă parte, există electromagneții, inclusiv o unitate de comandă și o putere DC care poate prinde obiecte magnetice.

Figura 1.38 Grippere magnetice

1.5. MOTOR PAS CU PAS

1. Sistemele de acționare

Prin element de acționare electrică se înțelege un motor electric ce urmărește un semnal de comandă (acest semnal poate fi tensiune electrică sau curent electric) , pe care îl transformă într-un semnal mecanic (deplasare liniară/unghiulară sau viteză liniară/unghiulară) pentru a obține unrandament energetic.Pentru microacționări, elementul de acționare (motorul electric) are în plus proprietatea de a fi un convertor electro-mecanic ~ să respecte proporționalitatea între mărimea electrică de comandă șimărimea mecanică de ieșire (semnalul de ieșire).

Sistemele de acționare sunt compuse dintr-un element de acționare, dintr-un dispozitiv de lucru(mecanism acționat) și traductorul de viteză și / sau poziție. Acestea reprezintă totalitatea elementelor din componența dispozitivelor de lucru și a instalațiilor, care asigură mișcarea elementelor conducătoaredupă o anumită lege în conformitate cu funcțiile stabilite pentru aceste elemente.

O caracteristică a elementelor de acționare o reprezintă reversibilitatea (elementul de acționare poate funcționa atât în regim de motor cât și în regim de generator).

Din punct de vedere energetic un sistem de acționare transformă energia primită de la o sursă deenergie primară, în lucru mecanic util, pe care apoi îl furnizează mecanismelor acționate. Transmiterease face prin intermediul arborilor pentru mișcarea de rotație, sau prin intermediul tijelor pentru mișcareade translație alternativă

Clasificare:

Marea majoritate a elementelor de acționare funcționează în trei regimuri, și anume:

-Regim de motor (primește energie electrică și cedează sistemului acționat energie denatură mecanică);

Regim de generator (are o comportare exact opusă decât cea din regimul de motor);

-Regim de generator (are o comportare exact opusă decât cea din regimul de motor);

Regim de frână electrică (primește atât energie electrică cât și energie de naturămecanică pe care le transformă în căldură).

Avantajele actionarii electrice:

Disponibilitate de energie mare, care poate fi stocată pe termen lung.

Fluxul de putere electrică, se pretează cel mai bine la automatizări, ceea ce duce la obținerea unor performante maxime în funcționare.

Pot fi comandate de la distanță.

Este constituită din elemente modularizate, tipizate care se pretează miniaturizării.

Randamentul acestor tipuri de acționări este mult mai mare decât la celelalte tipuri de acționări.

Sunt silențioase și fiabile.

Reglarea vitezei se face într-un raport foarte mare 10.000 : 1, performanță care este mult superioarăcelorlalte tipuri de acționări.

Timpul de răspuns la motoarele electrice speciale utilizate pentru automatizări sunt net superioarecelorlalte tipuri de acționări.

Dezavantajele actionarii electrice:

Încălzirea motorului, care apare datorită intensității mari a curentului care este absorbit, ceea ceduce la modificarea celorlalți parametrii. De aceea comanda motorului trebuie făcută astfel încât să seevite încălzirea. Acest fenomen de încălzire apare în mod special în regimurile tranzitorii defuncționare (pornire și oprire).

Puterea motorului raportată la unitatea de volum este mai mică în comparație cu alte tipuri deacționări.

Momentele de inerție generate în regimul tranzitoriu de funcționare al motorului sunt mai mari laacționările electrice în comparație cu alte tipuri de acționări (unele motoare de construcție specialăelimină acest dezavantaj).

Caracteristica mecanicămoment – turație este în general descrescătoare la acționările de tipelectric (la Motorul Pas cu Pas descrește destul de mult).

MOTOARE PAS CU PAS (constructive si functionare, clasificare, definitii)Motorul electric pas cu pas (MPP) este un convertor electromecanic care realizează conversiaimpulsurilor de comandă aplicate fazelor motorului într-o mișcare de rotație ce constă din deplasăriunghiulare discrete de mărime egală și care reprezintă pașii motorului. Numărul pașilor efectuați trebuiesă corespundă, în cazul unei funcționări corecte cu numărul impulsurilor de comandă aplicate fazelor motorului.

Figura 1.39 Motor pas cu pas

Majoritatea motoarelor electrice pas cu pas sunt bidirecționale și permit o accelerare, oprire șireversare rapidă fără pierderi de pași, dacă sunt comandate cu o frecvență inferioară frecvenței limităcorespunzătoare regimului respectiv de funcționare. Pentru extinderea funcționării motoarelor pas cu pas la viteze mai mari decât viteza corespunzătoare frecvenței limită, este necesară o accelerare princreșterea treptată a frecvenței impulsurilor de comandă.

MPP sunt utilizate în special în aplicațiile unde se dorește realizarea unei mișcări incrementalefolosind sisteme de comandă numerică.

Dezvoltarea relativ recentă a MPP precum și interesul manifestat față de aceste motoare audeterminat dezvoltarea unei game largi de tipuri de MPP.

Clasificarea motoarelor pas cu pas:

Solenoidal (cu bobine pe stator);

Cu magnet permanent în rotor;

Cu magnet permanent în stator;

Cu reluctanță variabilă;

Cu magnet permanent și reluctanță variabilă (hibrid);

Electromecanic.

O clasificare a motoarelor pas cu pas se poate face în funcție de construcția circuitului magnetic șide numărul înfășurărilor de comandă. Astfel se disting:

a) motoare pas cu pas de tip reactiv (cu reluctanță variabilă) cu rotorul fără înfășurări, cuun număr de poli sau dinți ce diferă puțin față de cel aî statorului. Acest motor posedă cuplu scăzut,unghi de pas mic și viteze mari (de ordinul 20.000 pași/s);

b) motoare pas cu pas de tip activ, la care apar pe rotor magneți permanenți sauelectromagneți. Motoarele pas cu pas pot avea unul sau mai multe statoare cu înfășurări decomandă concentrate sau distribuite. Aceste motoare posedă un cuplu ridicat unghi de pas mare șiviteze de ordinul a 300 pași/s.Pentru exemplificare consideram un motor pas cu pas de tip reactiv sau cu reluctantă variabilă cu pr =l pereche de poli rotorici și ps =3 perechi de poli aparenți statorici. Fiecare pol statoric are câte oînfășurare concentrată de comandă; toate aceste înfășurări se leagă două câte două in serie (ale polilor statorici opuși), formând "fazele" statorice. Se alimentează apoi succesiv de la o sursă de curent continuucu ajutorul unui comutator electronic

Avantajele motoarelor pas cu pas:

Fiabilitate bună;

Îmbunătățirea preciziei;

Compatibilitate cu tehnica de calcul;

Porniri / opriri și reversări repetate fără a pierde pași;

Memorează poziția.

Dezavantajele motoarelor pas cu pas:

Pasul unghiular are valoare fixă;

Elementul de execuție este analogic;

Randament scăzut ;

Capacitate limitată la acțiunea sarcinilor (se folosesc angrenaje);

Comanda motorului trebuie adoptată la tipul de motor folosit.

Ca urmare a apariției materialelor magnetice cu performanțe ridicate s-au introdus de elemente deexecuție la care mișcarea este incrementală. Din această categorie fac parte: motoarele pas cu pas,servomotoarele de curent continuu și combinații hibride.

Toate aceste elemente au proprietatea că transforma informația discretă sub formă de impulsuri îndeplasare incrementală.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

Reguli privind redactarea proiectului:

Aceste reguli se aplică pentru redactarea tuturor capitolelor din partea I și partea a II-a a lucrării. Textul se scrie cu [TNR 12]. Textul se scrie obligatoriu cu simboluri românești: Ș, ș, Ț, ț, î, Î, ă, Ă, â, Â. Orice paragraf începe cu [1 Enter]. După titlul capitolului se introduce [1 Enter TNR 12]. După titlul subcapitolului se introduce [1 Enter TNR 12]. După titlul secțiunii se introduce [1 Enter TNR 12]. Titlul subcapitolului este de TNR 14, Bold. Titlul secțiunii este de TNR 12, Bold.

Figurile și tabele se pun obligatoriu fie în partea de sus a paginii, fie în partea de jos a paginii. Textul în interiorul figurilor și al tabelelor va fi de TNR 10 sau TNR 11. Textul din titlul figurilor și al tabelelor este de TNR 11. Figurile trebuie să fie de o calitate grafică foarte bună pentru asigurarea unei tipărituri lizibile. Orice figură reprodusă din referințe bibliografice trebuie să menționeze în paranteză sursa de proveniență (ex. prelucrare după (Brad, 2008); preluare fără modificări din (Ionescu, 2009) etc.). Numerotarea figurilor și tabelelor se face în felul următor: primul număr indică capitolul, al doilea număr indică ordinea apariției figurii sau tabelului respectiv în cadrul capitolului (ex. Figura 1.1, Figura 1.2, …, Figura 2.1, …., Tabelul 1.1, …). Tabelele și figurile trebuie de regulă să fie centrate pe pagină. Se acceptă și mai multe figuri pe același rând.

Figura 1.1. Titlul figurii.

Figura 1.2. Titlul figurii. Figura 1.3. Titlul figurii.

Tabelul 1.1. Titlul tabelului.

Înainte sau după orice figură sau tabel se lasă un spațiu de TNR 12. Tabelele se redactează de așa natură încât să acopere integral spațiul stânga-dreapta, fără a ieși în afara marginilor. Orice figură sau tabel trebuie să fie menționat și în textul materialului scris. Modul de referire este următorul: ex. în conformitate cu figura 1.2 (este greșit a se scrie Fig. 1.2), în conformitate cu tabelul 1.2 (este greșit a se scrie Tabel 1.2).

Pentru exemplificarea modului de redactare a relațiilor matematice avem:

, (1.1)

unde: V este …, Q este …. Relațiile matematice se scriu cu TNR 12 Italic, centrat. Se lasă un spațiu de TRN 12 înainte și după scrierea relației matematice. Dacă relațiile matematice se continuă cu valori numerice, la final trebuie trecută unitatea de măsură. Este obligatoriu ca pentru toți termenii din cadrul unei relații matematice să se menționeze în cadrul relației sau în textul explicativ asociat care sunt unitățile de măsură utilizate. De asemenea, este obligatoriu ca pentru fiecare termen (simbol) din cadrul unei relații matematice să fie menționată semnificația acestuia.

Toate lucrările sau sursele de informare prezentate în cadrul „Bibliografiei” trebuie să fie menționate în textul lucrării, acolo unde se face apel la sursa respectivă (sursele respective). Modalitatea de citare a unei lucrări în text este următoarea: a) se menționează numele primului autor și anul apariției lucrării; b) dacă un prim autor are mai multe lucrări în același an, se adaugă după an o literă din alfabet pentru a face distincția necesară. Exemple de citări: (Ionescu, 2000) sau (Popescu, 1998; Ionescu, 2000; Brad, 2009) sau (***, 2008) sau (Georgescu, 2001a) etc. Pentru lucrări sau materiale care nu au autori clar definiți sau cunoscuți, modul de citare este *** în locul numelui primului autor.

2. PLANIFICAREA PROIECTULUI

2.1. Stadiul actual

Descrierea Produsului

În următoarele exemple voi arăta câteva produse deja existețe pe piață, detaliez astfel un minim de cunoștințe asupra lor, pentru a îmi defini punct de plecare pentru proiectul meu. Astfel avem:

2.2.1 Exemplul 1.

Sistemul de prelucrare robotizat cu schibare automată a pieselor de lucru și a componentelor

FANUC America Integrator autorizat de sistem Gosiger, în parteneriat cu Kitagawa și Okuma, a dezvoltat acest sistem complet automatizat de prelucrare a roboților pentru producția de componente cu volum mare și volum redus. Sistemul utilizează robotul industrial versatil FANUC din seria M-20i și cu noul sistem de schimbare a sculelor de prindere cu chuck Kitagawa, demonstrează o schimbare reală a sculei de prindere chuckului pe un strung multifuncțional Okuma Multus. Sistemul elimină în totalitate implicarea operatorului în schimbarea parțială a mașinii-unelte. Sistemul de prindere și robotul oferă o flexibilitate de producție fără probleme, permițând acestei celule să ruleze în mod autonom o varietate de părți diferite – O capacitate nu este posibilă fără un sistem automat de schimbare a mandrinei.

Figura 2.1. Interschimbarea gripperului pe Robotul din seria FANUC M-20i

Robotul din seria FANUC M-20i este echipat cu o unitate de schimbare automată a capcanelor Schunk, care permite unui robot să își schimbe automat sculele de prindere. Un instrument de prindere a robotului a fost conceput pentru a manipula sistemul de lucru Kitagawa, se poate ocupa și de o varietate de piese diferite. În timpul funcționării, atunci când robotul încheie o serie de piese, acesta își schimbă automat uneltele pentru a încărca următorul mandrină în mașină și apoi își schimbă mâna din nou pe una compatibilă cu următorul lot de piese. După schimbarea mandrinei, mașina Okuma și robotul Fanuc încep să producă fără probleme un nou lot de piese.

M-20iA

Mașină de ridicat de mare putere, standard, cu articulație tubulară

Conceput să fie ușor de instalat în spații înguste, acest robot de asamblare compact cu 6 axe, articulație tubulară și greutate redusă este perfect pentru operațiile de manipulare a mai multor tipuri de materiale, ce implică sarcini utile ce necesită o protecție suplimentară a cablurilor

Figura 2.2 Robotul M-20iA

Sistemul de schimbare a mandrinei Kitagawa are un receptor montat pe nas, care cuplează mecanic cu un palet care ține cele trei degete de mandrină. Pentru a schimba degetele de mandrină, se schimbă cele trei palete echipate cu degete. În timpul schimbării mandrinei, robotul introduce paletul falțului în corpul mandrinei în care este blocat mecanic pe poziție și este apoi pregătit pentru prelucrare. Sistemul revoluționar de prindere hidraulică Kitagawa funcționează fie pentru prinderea părții interioare, fie a părții exterioare.

Figura 2.3. Cele 3 elemente interschimbabile

Piesele și sculele de schimbare a chuck-ului sunt stocate într-un dulap de sertare accesibil robotului. Un compartiment de mărime diferit este stocat în fiecare dintre cele trei sertare de la partea superioară a dulapului și trei configurații unice ale mandrinei sunt stocate în sertarul inferior. Pe baza unui program de producție, robotul încarcă o mandrină specială urmată de spațiile potrivite. Când se atinge numărul dorit de piese necesare pentru prelucrare și partea finală este descărcată, robotul își schimbă apoi dispozitivul de prindere și continuă să echipeze mașina de lucru Okuma cu unitatea de prindere adecvată pentru a prelua următorul grup de piese. Acest sistem complet automatizat permite aparatului să producă o varietate de piese diferite în orice cantitate necesară, nesupravegheată. Sistemul este cu adevărat un progres pentru aplicațiile de prelucrare a pieselor de volum hi max, cu volum redus.

De aproape 100 de ani, GOSIGER Automation a autorizat sistemul integrat de automatizări FANUC America, ajutând producătorii americani să maximizeze productivitatea oferind soluții automatizate de clasă mondială.

Avantajele si beneficiile robotului:

Creșteți flexibilitatea în comparație cu automatizarea fixă

Maximizați viteza de transfer cu viteze și performanțe mai mari

Creșteți timpul de funcționare al sistemului

Abilitatea de a deservi mai multe mașini

Reduceți costurile de funcționare

Creșteți calitatea

Capacitatea de a efectua operațiuni secundare

Îmbunătățiți satisfacția angajaților

Exemplul 2.

End-of-Arm sistem modular pentru roboții universali

Descriere

Sistemul de prindere modulară constă din dispozitive de prindere controlate electric și pneumatic, module de schimbare rapidă și senzori de forță / cuplu, care sunt adaptate în mod special pentru a robota brațele de la robotul universal.

Domeniu de aplicare

Dispozitivul de prindere trebuie utilizat într-un mediu curat, în special în cazul asamblării automate

Avantajele și beneficiile dispozitivului de prindere .

Sisteme modulare cuprinzătoare, compuse din dispozitive de prindere, sistem de schimbare și senzor de forță / cuplu pentru intrarea rapidă și ușoară în automatizare

Unitate de prindere preasamblată cu interfață robot prin urmare nu sunt necesare seturi de montare sau supape externe

Plug & Work cu interfețele pentru a se potrivi cu roboții universali

Modulele de instalare plug-in UR incluse în domeniul de livrare pentru punerea în funcțiune rapidă și ușoară

Până la 36 de posibilități de combinare acoperă toate aplicațiile de automatizare

Diagrama secțiunilor arată funcționalitatea, precum și diferitele caracteristici și opțiuni ale produsului. Caracteristicile produsului și informațiile direct aplicabile conținute în articole pot fi găsite în datele tehnice, desenele etc.

Figura 2.4. Diagrama secțiunilor la gripperul End-of-Arm sistem modular pentru robotii universali

Componentele sistemului modular sunt pregătite pentru conectarea mecanică și electrică directă la dimensiunile robotilor universali 3, 5 și 10. Unitățile de prindere pneumatice includ suplimentar microventile integrate, ceea ce înseamnă că nu sunt necesare vane externe.

1 FT-AXIA 80 – Senzor de forță / cuplu în 6 axe

SHS 50 – Sistem de schimbare manuală

Co-acționați EGP-C 40 – Colaborarea dispozitivului de prindere pentru componentele mici

EGP 40 – Prindere electrică pentru componente mici

KGG 100-80 – Dispozitiv de prindere pneumatică cu timp îndelungat

PSH 22-1 – Dispozitiv de prindere pneumatică cu timp îndelungat

JGP 80-1 – Clește universale pneumatice

JGP 100-1 – Clește universale pneumatice

PGN-plus-P 80-1 – Clește universale pneumatice

PGN-plus-P 100-1 – Clește universale pneumatice

PZN-plus 64 -Dispozitiv de prindere pneumatic centric

Figura 2.5. Exemplu de aplicație

Exemplul 3

SWS-L Până la 4,080 kg greutate de manipulare.

Descriere

Sistem pneumatic de schimbare a sculei cu sistem patentat de blocare pentru sarcini grele

Domeniu de aplicare

Poate fi utilizată ori de câte ori sunt necesare scurte perioade de schimbare între un dispozitiv de manipulare și o unealtă (dispozitiv de prindere, palet, pistol de sudură)

Figura 2.6. SWS-L

Avantaje – Beneficiile dvs.

Mecanism de blocare patentat sigur pentru o conexiune sigură între comanda de schimbare rapidă și adaptor

Este posibilă deblocarea manuală de urgență niciun contra-forțe din izvoare

Toate componentele funcționale din oțel călit pentru o rezistență mecanică ridicată a sistemului în schimbare

Aceleași module de alimentare pentru toate dimensiunile care permite utilizarea pieselor standard în linia de producție

Posibilitatea de transmitere a mediilor electrice pentru o sursă de alimentare sigură a modulelor și instrumentelor de manipulare

În mod standard, pot fi atașate multe module de alimentare pentru cea mai mare flexibilitate a aplicației dvs. Codul lateral al adaptorului prin intermediul conectorului de conectare

Rafturi de depozitare adecvate pentru toate dimensiunile pentru a asigura adaptarea optimă la fiecare aplicație

ISO model de montare pentru asamblarea ușoară a majorității tipurilor de roboți, fără a fi nevoie de plăci aditionale suplimentare

Opțiuni și informații speciale

No-Touch-blocare ™

Blocarea fără atingere. Asigură faptul că SWS este blocat în siguranță, chiar dacă SWK și SWA nu ating.

Mecanism de blocare patentat sigur

Un diametru mare al pistonului și o blocare externă de prindere măresc capacitatea de moment admisă. Piese de oțel din coroziune redusă Rc 58.

Diagrama secțiunilor arată funcționalitatea, precum și caracteristicile produsului și caracteristicile produsului

Opțiuni. Caracteristicile produsului și informațiile direct aplicabile conținute în articole potfi găsite în datele tehnice, desenele etc.

Figura 2.7. Diagrama secțiunilor SWS-L

Schimbarea automată a efectoarelor de capăt (de exemplu, dispozitiv de prindere, paleți, sisteme de prindere în vid, instrumente pneumatice sau electrice, arme de sudură etc.) crește flexibilitatea robotului. Sistemul de schimbare rapidă (SWS) constă dintr-un master de schimbare rapidă (SWK) și o schimbare rapidă adaptor (SWA). SWK este montat pe robot și cuplează SWA montat pe robot instrument. Un piston de blocare pneumatic, cu design patentat, asigură conectarea sigur. După cuplare, alimentările pneumatice și electrice livrează automat robotul dumneavoastră.

1 Piston de blocare – auto-blocare și robust

2 Modul pneumatic de alimentare – cu supapă integrată pentru alimentarea SWK

3 Modul de comandă – pentru acționarea SWK și transmiterea semnalului suplimentar

4 Modul de semnal servo – pentru transmiterea separată a semnalelor de putere și semnale pentru servomotoare, de exemplu.

5 Modul de curent de sudare – pentru sarcinile cu curent ridicat

6 Modul lichid, auto-etanșare – pentru transferul fără picurare a mediilor lichide

Figura 2.8. Exemplu de aplicație

2.2. Metodologia de lucru

2.2.1. Traseul de parcurs

[Se pun în evidență scurt și concis pașii de urmat în rezolvarea problemei. Cititorul trebuie să înțeleagă de unde începe, cum se continuă și unde se încheie abordarea problemei de rezolvat. Se pot utiliza schițe, scheme, grafice explicative. Oricum, trebuie introdus și text explicativ. Se alocă maximum trei pagini acestei secțiuni.]

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

2.2.2. Teoriile, metodele și instrumentele utilizate

[Se explică pe scurt care sunt aspectele teoretice, metodele sau orice alte instrumente matematice sau de altă natură utilizate pentru a rezolva problema. Vă rugăm faceți o sinteză a acestor aspecte. Evitați să copiați texte din sursele bibliografice, care oricum nu sunt de folos; de preferat faceți trimitere la sursa bibliografică în loc de a prelua texte ample din sursa respectivă. Scopul acestei secțiuni este de a informa, nu de a „instrui”. Se alocă maximum o jumătate de pagină pentru a descrie fiecare teorie, metodă sau instrument utilizat.]

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

2.2.3. Tehnologiile, experimentele, testele utilizate

[Se explică pe scurt care sunt care sunt tehnologiile utilizate în cadrul proiectului – software, echipamente, instalații etc. Dacă se fac anumite experimente sau teste se prezintă pe scurt aceste aspecte, urmând ca detalii să fie date în cadrul părții a II-a a lucrării. Scopul acestei secțiuni este de a informa, nu de a „instrui”. Se alocă maximum o jumătate de pagină pentru a descrie fiecare tehnologie, experiment sau test utilizat. Pentru detalii se face trimitere la surse bibliografice.]

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justif

Partea a II-a

Contribuții la tema proiectului

3. Contribuții proprii

Pentru mecanismul interschimbabil , am ales să folosesc un sistem de prindere electric și două grippere pmneumatice. Sistemul elimină în totalitate implicarea operatorului în schimbarea celor două grippere . Sistemul de prindere și robotul oferă o flexibilitate de producție fără probleme, permițând celulei de fabricație să ruleze în mod autonom o varietate de părți diferite .

Pentru a arăta funcționarea mecanismului la care m-am gândit , am ales să fac o aplicație , prin care să scot în evidetă beneficiile mecanismului de interschimbare a gripperelor . Aplicația este o celulă robotizată de asamblare a scaunelor de alumiu. Astfel partea a doua a proiectului meu de licență începe cu :

3.1. Calucle de dimensionare

Gripperul cu două degete

Figura 3.1. Prindere externă Figura 3.2. Degete paralele

Degete paralele sunt pentru a putea manipula piese cu forme si diametre diferite.

Figura 3.3.Forma de prindere a degetelor

Contactul dintre degete și piesă este cel de linie/suprafată

Tabelul 3.1. Coeficientul de frecare

Formula pentru a calculculul Forței de strângere este

(3.1)

Unde:

Fs : Forța de strângere (N)

F : Forța de prindere a degetelor( N)

(atunci cand este statică , F este echivalentă cu greutatea piesei de manipulat )

µ: Coeficient de fecare inrtre degete și piesa de manipulat (µ<1)

So: Factor de siguranta (intre 2 si 4)

Tabelul 3.2. Factorul de siguranța

Formula forței este :

(3.2)

Unde m=masa piesei manipulate și a= accelerația gravitațională .

Stiind că : m=0,5 kg – masa piciorului si a= 9,81 N , calculăm astfel forța de prindere a degetelor.

Astfel putem calcula forța de strângere cu relația :

(3.3)

Prinderea se face in poziție verticală

Figura 3.4. Poziția de prindere

Sursa la care este conectat gripperul , impune :

-un debit de aer de

-o presiune stabilizată

-cursa pe axa

-iar pentru axa

Motoarele de acționare a sistemelor de prindere trebuie sǎ rǎspundǎ la principalele sarcini care-i revin unui asemenea sistem, că de exemplu: asigurarea unei forțe de strângere suficiente, precizie, fiabilitate, flexibilitate și complianțǎ etc. În funcție de natură energiei utilizate pentru acționare, motoarele pot fi electrice, hidraulice, pneumatice sau de tip neconvențional. Pentru acționarea gripperului cu două degete am ales să folosesc motoare pneumatice , deoarece în urma unor studii am realizat că sunt cele mai des întâlnite în sisttemele de primdere , fapt datorat unor avântare pe care le prezintă .

simplitatea schemelor de comandǎ;

posibilitatea supraîncǎrcǎrii sistemului;

întreținere ușoarǎ;

mediu de lucru nepoluant;

momentele, vitezele și forțele pot fi reglate ușor, cu dispozitive simple;

transmisiile pneumatice permit porniri și opriri dese, cât și schimbări bruște de sens, fără a se produce avarii;

complianțǎ etc

Tabelul 3.3. Comparatie intre diferite tipuri de actionari

Astfel avem :

***-pentru foarte bine

**- pentru bine

*- pentru satisfacator

După cum puteți vedea în tabelul 3.1 la statusul de foarte bine sunt motoare pneumatice liniare . Gripperul ale cărui degete de prindere execută o mișcare liniară, și ale cărui degete sunt paralele , exectuta o mișcare de translație pe y și o mișcare de translație pe z .

Dimensionare actuator linear de translatie pe axa z.

Figura 3.5. Actuatori lineari SMC JMGP

Pentru a dimensiona motorul liniar , avem nevoie sa știm masa totala a gripperului care îmulțită cu accelerația grvitatională , o sa determine forța pe z .

(3.4)

(3.5)

Având în vedere cursa pe z =180 mm

Alegem motorul cu 2 pistoane de tip Dual rod.

Seria : JMGP

Diametru: ϕ32 mm

Cursa: 198 mm

Alegem un motor cu cursa de 200 mm

Limitator de cursă 200-180=20mm

Motor : JMGP M32-200-M9BW

Specificații:

Fluid : Aer

Rezistență la presiune: 1,05 MPa

Presiunea de operare maximă : 0,7 MPa*1

Presiunea de operare minimă :0,15 MPa

Temperatura de lucru : 5-60 grade

Viteza piston : 50-300 mm/s

Presiunea de intrare: 529 Mpa

Presiunea de ieșire :687 Mpa

Diametrul piston : 12 mm

Masă motor :1,78 kg

Figura 3.6. Desen 2 D

Dimensionarea motorului linear de translație pe axa Y

Figura 3.7. Actuatori lineari JMPG

Forța pe Y este egală cu :

(3.7)

Având in vedere cursa pe y =200 mm, o sa iau doua motoare JMGP. La primul o sa pun un limitator de cursa de 20 mm . Mai multe detalii, se gasesc in anexa 2.

Calculele pentru gripperul cu vacuum

Masa piesei de manipulată =2,7 kg

Calculul diametrului ventuzelor:

(3.8)

Unde: – diametrul ventuzei

P-presiunea

w-greutatea

n- numarul de ventuze

t-diametru pas

Știm ca :

m-masa piesei de manipulat

g-accelerația gravitațională

N (3.9)

Acuma putem afla diametrul ventuzei înlocuind în relația:

(3.10)

Alegem ventuza din catalogul SMC cu codul : ZPT32FS-B5-A10

Diametru ventuză : 32

Material : Silicon cauciucat

Vacuum- intrare: M5 x0.8

Suruburi exterioare A10 : M10x 1, mai multe specificati tehnice , vezi anexa 3.

Figura 3.8. Ventuza ZPT32FS-B5-A10

Dimensionare Ejector

Alegem un ejector , din catalogul SMC cu codul : ZU07SA

Diametrul diuzei : 0,7 mm

Fluid: Aer

Material : Nailon

Presiunea de operare: 0,1-0,6 Mpa

Presiunea de alimentare: 0,45 Mpa, mai multe detalii, vezi anexa 4.

Figura 3.9. Ejector ZU07SA

Calcule pentru mecanismul de interschimbare

Pentru IRB1600 :

Viteza maximă este

Accelerația maximă este

Pentru a calcula forta de prindere a mecanismului , am ales masa gripperului care era mai mare .

Calculam forța de prindere a mecanismului astfel:

(3.11)

Unde : 1,5- coeficient de singularitate

g- acceleratia gravitationala =9,81

Cu forța asta putem calcula 3 (3.12)

0,6 -coeficient de frecare

Forța de forta e strangere (3.13)

Momentul de torsiune este dat de relatia :

(3.14)

Unde r= raza roții dintate

Stiind momentul de torsiune puteam sa calculam Puterea mecanică cu relația :

(3.14)

Unde – coeficientul de frecare

Energia de rotatie se determină cu relatia:

(3.15)

(3.16)

t=timp

=unchi de rotatie (90-180)

E=energia de rotație

J=momentul de inerție

Figura 3.10. Motor pas cu pas Nema 23

Figura 3.11. Desen 2D

Specificatii generale:
• Unghi pas: 1,8°
• Precizie unghi pas: 5%
• Cresterea temperaturii: 80° C max
• Temperatura mediului: -10° – 50°C
• Rezistenta de izolatie: 100MΩ
• Rezistenta dielectrica: 500V AC timp de un minut
• Numar de conductori: 8

Specificatii electrice:
• Conexiune (bipolara) in paralel:
      • Cuplul [oz-in / Nm]: 312 / 2,2
      • Curent faza (A): 5,6
      • Rezistenta faza (Ω): 0,4 ± 10%
      • Inductanta faza (mH): 1,8 ± 20%
      
• Conexiune (bipolara) in serie:
      • Cuplul [oz-in / Nm]: 312 / 2,2
      • Curent faza (A): 2,8
      • Rezistenta faza (Ω): 1,6 ± 10%
      • Inductanta faza (mH): 7,2 ± 20%
     
• Conexiune unipolara:
      • Cuplul [oz-in / Nm]: 198,24 / 1,5
      • Curent faza (A): 2,8
      • Rezistenta faza (Ω): 0,8 ± 10%
      • Inductanta faza (mH): 1,8 ± 20%

Proiectarea 3D

În urma calculelor de dimensionare a mecanismului , dimensionarea motoarelor si a celor dou grippere am realizat partea 3D si am explicat functionarea fiecraei componente in parte . Am ales sa incep cu:

Mecanismul de interschimbare

Funcționarea

Mecanismul de interschimbare a gripperelor este acționat de un motor pas cu pas, cu encoder și frâna care acționează o roată dințată și două cremaliere . Ca și orice fel de motor electric, motorul pas cu pas crează un câmp magnetic care , acționând asupra bobinei determină rotirea rotorului . care acționează roata dințată . Atunci când cele două cremaliere se mișcă , cele două degete de prindere a mecanismului se apropie , care ajută la atașarea gripperelor . În momentul în care roata este acționată invers , se produce depărtarea degetelor , iar mecanismul eliberează gripperul .

Figura 3.12. Mecanismul de interschimbare- model 3d

Figura 3.13. Mecanism fara carcasă

Figura 3.14. Mecanism cu carcasă

În figurile 3.2 și 3.3 se poate observa structura mecanismului de interscrimbare , care este compus dintr-o flanșă rotundă care se poate prinde la flanșă robotului IRB1600, deoarece este făcut-a după dimensiunile robotului , o tija care leagă această flanșă de carcasă și de o altă flanșă care separa motorul de cele două cremaliere și de roată dintată . Pe cele două cremaliere se afla degetele de prindere a gripperelor .

Figura 3.15. Mecanismul interschimbabil vedere din față și din lateral

3.2.2 Gripperul cu doua degete

Figura 3.16. Gripperul cu doua degete

Figura 3.17. Componente Gripper

Figura 3.18. Componente gripper

În figurile de mai sus de poate observa structura gripperului . În carcasă se găsesc cele două motoare de translație , un senzor de optic care detectează poziția . Cele două degete ale gripperului , sunt acționate de cele două motoare pentru a face prinderea . Tijă cu lacase , este făcută special pentru mecanismul de interschimbare.

3.2.3 Gripperul cu vacuum

Gripperul cu vacuum, utilizează ventuze din cauciuc, și pompă de aer , ejector și cilindri pneumatici care creeza vid. Vidul se referă la orice spațiu în care presiunea este mai mică că și presiunea atmosferică. Ventuzele sunt conectate prin tuburi cu dispozitive de sub presiune pentru ridicarea obiectelor, iar pentru eliberarea obiectelor aerul este pompat în ventuze.

Figura 3.19. Gripper cu ventuze

3.2.4. Stativul

Am ales să fac un stativ pentru depozitarea gripperelor . Pentru a nu ocupa mult spațiu , m-am gândit să îl fac astfel încât să poată susține cele două grippere și să fie ușor de asamblat în zona celulei robotizate.

Figura 3.20. Stativul cu Grippere Figura 3.21. Stativul întreg

3.2.5 Scaunul

Asamblarea scaunului se face prin presare , iar in modelul 3D se poate obseva intrarea pe care o au facute picioarele. Acestea cand sunt presate pe șezutul de la scaun , acestea intra in gaurile special facute pentru asamblare .

Figura 3.22. Sezutul scaunului Figura 3.23. Piciorul scaunului

Figura 3.24. Asamblarea scaunului

În figură 3.14 am încercat să arăt cum se face asamblarea , robotul prinde cu gripperul cu vacuum partea plană a scaunului , iar cu gripperul cu degete piioarele scaunului , care e presează .

3.3 Realizarea simulării în programul RobotStudio

Prima etapă pentru a putea realiza simularea în programul RobotStudio este cea de modelare 3D a piestelor care vor fi asamblate . Pentru a putea fi importate în program atât piesele cât și mecanismul de interschimbare , trebuie convertit ca extensie SAT.

Introducerea robotului IRB1600 și a conveioarelor se face din librăria programului .Odată ce am introdus toate componentele necesare pentru realizarea simulării , trebuie să definim Workobject-ul , care înseamnă definirea unui sistem de coordonate a pieselor care trebuie asamblate . Daca noi nu definim un workobject, punctele programate sunt legat de un Workobject implicit , care este defapt baza robotului .

Figura 3.25 . Imagine de ansamblu in RobotStudio

După ce am definit sistemul de coordonate , am atatsat mecanismul de interschimbare pentru aputea prinde gripperele , iar acestea la rândul lor să execute asamblarea .

A doua etapă constă în definirea punctelor pe care robotul trebuie să le atingă , robotul , că să poată efectua mișcări , trebuie să știe câteva puncte , denumite targets în program și care odată definite creează un traseu , pe care robotul trebuie să îl urmeze .

Pentru asta , am creat un Path , în care am introdus toate punctele pe care robotul trebuie să le atingă , în ordinea în care trebuie efectuate ,iar apoi am mișcat robotul în fiecare punct pentru a putea vedea configurația axelor , pentru ca fiecare punct să fie atins cu aceasi configurație. În caz că confguratiile nu sunt aceleași cu punctele definite , robotul nu se vă mai mișca , vă rămâne în punctul anterior până când configurația vă fi modificată . Traseul se configurează automat în functie de ordinea punctelor .

Pentru pornirea procesului , am declaract câteva semnale , care defapt sunt acțiunile robotului și a gripperului . Pentru pornirea conveioarelor am optat pentru definirea a doi senzori , care pornesc conveioarele în același timp cu primul semnal care este dat robotului .

Figura 3.26. Senzorii care pornesc conveioarele

Vacuum

A_grv: Prinde gripperu cu vacuum

Attach_grv : Gripperul cu vacuum prinde piesa

Detach_grv : Gripperul cu vacuum lasa piesa

Degete

A_grd: Prinde gripperu cu degete

Attach_grd : Gripperul cu degete prinde piesa

Detach_grd : Gripperul cu degete lasa piesa

Move_grd : Mișcă gripperul

Figura 3.27. Semnale declarate in RobotStudio

Figura 3.28 Diagrama procesului de asamblare

3.3.1. Programul RAPID pentru celula robotizată

RobotStudio , special creeat pentru roboți ABB , se rezumă la un program destul de simplu , creeat din module și proceduri . Pentru început ,în Module ( modulul principal) am declarant toate datele. Am început cu definirea tool-ului , cu caracteristicile sale ( orientarea punctului central și poziția )

PERS tooldata gripper := [ TRUE, [[97.4, 0, 223.1], [0.924, 0, 0.383 ,0]], [5, [23, 0, 75], [1, 0, 0, 0], 0, 0, 0]];

Workobject ( spatiul real de lucru ) .

TASK PERS wobjdata Suport_grippere:=[FALSE,TRUE,"",[[6.942,1040.96,1017.91],[0,0,0.707107,0.707107]],[[0,0,0],[1,0,0,0]]];

Iar acuma am să definesc și robtarget (punctele din traiectoria pe care trebuie să o execute robotul ), pentru realizarea asamblării . Aceste puncte îi creează robotului traseul pe care trebuie să îl facă , astfel avem un exemplu de astfel de punct definit :

CONST robtarget Ppr_grd:=[[48.94,63.29,-206.67],[0.707107,2.87801E-8,-3.07357E-9,-0.707107],[1,0,-1,1],[9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]];

Vezi anexa 5.

Programul executat de robot este format din liniile de cod din procedura Main . orice rutină care se afla în afara acestei proceduri , nu se vă executa numai daca rutina respectivă vă fi apelată în procedura main folosind instrucțiunea ProcCall. Programul în RAPID prezentat mai jos conține toate mișcările pe care robotul le face efectiv pentru a realiza asamblarea .

PROC main()

MoveJ Pint_pr_grv,v1000,z50,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_grv,v1000,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

SetDO A_grv,1;

WaitTime 0.5;

MoveL Pint_pre_grv,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL P_preluare_grv,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Home,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pr_fs,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_fs,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grv_inchis;

MoveL Pint_pr_fs,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_e_fs,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pe_fs,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grv_open;

MoveL Pint_e_fs,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Home,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pre_grv,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL P_preluare_grv,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_grv,v1000,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

SetDO A_grv,0;

WaitTime 0.5;

MoveL Pint_pre_grv,v1000,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pint_pr_grd,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_grd,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

WaitTime 1;

SetDO A_grd,1;

MoveL Ppre_grd,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Home,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pr_ps,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_ps,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_inchis;

MoveL Pint_pr_ps,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Home,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pint_el_ps1,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pel_ps1,v200,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_open;

MoveL Pint_el_ps1,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pr_ps2,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_ps2,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_inchis;

MoveL Pint_pr_ps2,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_el_ps2,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pel_ps2,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_open;

MoveL Pint_el_ps2,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pr_ps3,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_ps3,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_inchis;

MoveL Pint_pr_ps3,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_el_ps3,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pel_ps3,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_open;

MoveL Pint_el_ps3,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_pr_ps4,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Ppr_ps4,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_inchis;

MoveL Pint_pr_ps4,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Pint_el_ps4,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveL Pel_ps4,v400,fine,tool0\WObj:=Suport_grippere;

Grd_open;

MoveL Pint_el_ps4,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

MoveJ Home,v400,z0,tool0\WObj:=Suport_grippere;

EXIT;

ENDPRO

În aceasta parte de program , gripperul pornește din poziția de home , în această poziție toate axele robotului sunt în poziția de 0,mai puțin axa 5, deoarece robotul poate intră în poziția de singularitate.

Mișcările pe care le execută robotul , sunt într-o anumită poziție , cu o anumită viteza , într-o anumită zonă cu gripperul (tool0) în cazul meu . Instructiuniile MoveJ și MoveL mișcă robotul de la o destinație la alta .

Cu instrucțiunea SetDo , setează valoarea unui semnal de ieșire , din 0 în 1 sau din 1 în 0, iar WaitTime impune o perioada de așteptare de 0,5 s.

Gripperul cu vacuum a fost atașat de mecanismul de prindere. Cu instrucțiunile Grv_open și Grv_inchis știm că în momentul în care grv este închis, piesa a fost prinsă cu gripperul cu vccum , iar când grv este deschis , piesa este lăsata pe masa de asamblare .

Grd_open și Grd_inchis arată de fiecare dată când gripperul cu degete a fost închis și deschis pentru a efectua asamblarea picioarelor de scaun .

ProcCall, este o procedură cu ajutorul căreia se apelează o altă procedură, și care activează cele două grippere . În exemplul de mai jos , gripperul cu detege prinde piciorul de la scaun și îl asamblează .

Ex : PROC Grd_open()

SetDO Attach_grd,0;

SetDO Deattach_grd,1;

WaitTime 1.2;

SetDO move_grd,0;

WaitTime 1;

ENDPROC

3.4 Desigm for six sigma (DFSS)

Lean Six Sigma este o combinație de două metode puternice de îmbunatățire a proceselor , care reduce costurile unei organizații, prin eliminarea orcarui activitate în cadrul unui process care nu este necesar pentru fabricarea acestuia .

Lean este popular pentru abordarea să metodică , de eficientizare a procesului de fabricație și de servicii , prin eliminarea acestor probleme .

Six sigma este pur și simplu o metodă de rezolvare eficientă a unei probleme . Utilizarea acestei metode reduce cantitatea de produse defecte sau servicii oferite , ceea ce duce la creșterea veniturilor.

Pentru a ajunge la proiectarea mecanismului , am ales să folosessc Qualica , pentru a îmi indentifica cerințele de pe piață pe care trebuie să le satisfacă , și nevoile clienților . Am aplicat metoda AHP , pentru a identifica cele mai importante cerințe .

Figura 3.29. Metoda AHP- Cerințele mecanismului

În urma acestei metode , v-om putea selecta primele 3 și cele mai importante cerințe. Ierarhiharea cerințelor pe care gripperul trebuie să le îndeplinească , după aplicarea metodei AHP sunt următoarele:

Fiabilitate (8,9%)

Fiind clasată pe primul loc , pentru o durată mai lungă de viață și pentru a reduce costurile sistemului , avem nevoie ca asteastă cerință sa fie indeplinită .

Eficiență (8,1%)

Locul doi și foarte important de altfel ,pentru o productivitate mare, este nevoie de lucruri puține și practice , având in vedere structura mecanismului și faptul ca are două capete , este evident că este un produs folositor.

Precizie (7,6%)

Cea de-a treia cerinta , foarte importantă și ea , reprezintă modul în care se comportă gripperul cu piesa maniupulată . Pentru a proteja produsul in timpul operațiilor și a executa asamblări cu exactitate este nevoie ca gripperul sa aibă o precizie mare.

Figura 3.30. Metoda AHP aplicată

Performanța gripperului

Figura 3.31. Metoda QFD

Stabilirea obiectiviului de cost

Nesatisfacerea multor cerințe , cum ar fi costuri ridicate , construcția simplă, capacitatea portantă , numărul de cicluri pe minut , ne obliga să apelăm la metode pentru optimizarea gripperului . Am încercat pentru gripperul nostru , să definim o sumă în care consideram că ne-am încadrat , nestiind preturile pieței pentru componetele noastre, aproximativ 2000 euro .

Definirea si planificarea funcțiilor gripperului

Pentru definirea și selectarea celor mai importante funcții , se vă aplica faza 2 a metodei QFD, astfel clasificând caractristicile tehnice . Aceste funcții sunt de prindere, de eliberare, de manipulare ,de protecție a produsului.

Din cadru QFD*- Funcțional House of Quality , am ales primele trei cerințe , pe care trebuie să le îndeplinească gripperul în următoarea ordine :

– Să știe când să utilizeze vacuum și când trebuie să utilizeze degetele , cu un procent de 22,6% ;

– Să fie fiabil (17,2%)

– Să detecteze forma pieselor (9,8%)

Figura 3.32. Metoda QFD faza I

Pentru a aplica metoda QFD-faza II sunt puse în evidență funcția dublă , tipul de prindere , geometria pieselor pe care le poate manipula și încărcătura maximă portantă .

Figura 3.33. Metoda QFD faza II

Definirea și planificarea modulelor Așa numita analiză a modulelor, după cum spune și denumirea , se aplia pentru a evidenția impactul fiecărui modul. Aplicarea metodei QFD în faza a III-a , presupune planificarea modulelor, funcțiilor și interfețelor. Modulele utilizate pentru această analiză sunt : senzoric, de acționare, de siguranță a funcționării.

Rezultatul aplicării metodei indică importanța funcționării în procesul de manipulare a produselor. În acest caz , importanța este evidențiată de procentul 48,4% , care este dat de senzori , urmat funcția de acționare , atât a motorului pas cu pas (13,3%) cât și motoarele lineare (13,3%)

Figura 3.34. Metoda QFD faza III

În faza a IV-a metodei QFD , se efectuează analize a valorii pentru piesele componente ale gripperului. Pentru aceste componente se va evidenția importanța fiecărui element în parte , iar în etapa următoare a lucrarii mele de licență , voi face evaluarea economică .

Tabelul 3.4. Importanța pieselor

3.5 Evaluarea economică

3.5.1 Evaluarea economică a constructiei gripperului

Determinarea costului are un anumit grad de retativitate ,pentru ca unele cheltuieli sunt directe (factori de productie de gastesc in produs ) iar altele indirecte (unde cheltuielile sunt la nivelul inteprinderii). Pentru Gripperul meu , o sa fac calculul de cheltuieli directe :

(3.17)

Unde :

=Costuri directe

=Cost manopera

=Costul subansamblelo , componente

(3.18)

=Costul componentelor cumparate

(3.19)

Costuri subansamble

Mecanism interschimbare :

Roata dintata = 30 lei

Cremaliera= 2*40 lei

Motor pas cu pas Nema 23= 300 lei

Carcasa aluminiu = 65 lei

(3.20)

Costuri gripper cu degete

Motor liniar =2*300 lei

Carcasa aluminiu=65lei

Degete aluminiu =80 lei

(3.21)

Costuri gripper cu vacuum

Flansa aluminiu=45lei

Ventuze=4*20 lei

Ejector =100 lei

(3.22)

Putem calcula cu relatia:

(3.23)

lei

– cheltuieli cu transportul subansamblelor cumparate

(3.24)

Deci este egal cu :

(3.25)

2 028,25

=Cost manopera

(3.26)

= costul unor prelucrari realizate prin colaborare (0)

I=impozit pe salarii

(3.27)

= costul manoperei directe

(3.28)

q= volumul de munca (ore)

s= salariul orar (lei/ora)

Astfel costurile directe sunt :

(3.29)

3.5.2 Evaluarea economică a celulei robotizate de asamblare

Dacă productivitatea integrală IP < 1 atunci soluția adoptată nu este profitabilă

IP > 1 atunci soluția adoptată este profitabilă

(3.30)

unde :

OUP – ieșirile sitemului

INP – intrările sistemului

– număr produse pe an

– costul forței de muncă

– valoare producției per ansamblu

– consumul de capital

– număr de asambluri produse anual

– costul de materiale

– alte costuri(energie, spațiu de lucru etc)

Costurile forței de muncă

(3.31)

Unde If este un factor (lf>=1) care este funcție determinată de frecvența cu care operatorul uman trebuie să furnizeze materiale celulei; Daca lf=1 operația de alimentare nu este frecventă; în practică, de obicei apar situații cu lf = 1.1 ÷ 1.3 .

= 3( numarul de schimburi)

=10 000 €

=1

C=3*10 000 €

Consumul de capital

(3.32)

unde I este investiția inițială totală.

(3.33)

(3.34)

(3.35)

unde este costul întregului sistem robotizat.

(3.36)

(3.37)

(3.38)

(3.39)

(3.40)

unde este un factor de proporționalitate.

-cost robot

-cost software

-cost sistem de alimentare

-cost gripper

-cost conveior și masă indexoare

-cost senzori și sistem de inspectie

-cost formare și reproiectare

-total investiție

63 460 €

Alte costuri:

(3.41)

Unde: este cotul spțiului de lucu

este costul energiei

este costul de mentenanța

(3.42)

(3.43)

Unde este un factor de proportionalitate de la .

(3.44)

Unde este un factor de proportionalitate de la .

(3.45)

Unde este proportia de asambluri cceptabile in varianta I.

(3.46)

= 28 000 €

=3*245 167=735 501 €

=6 000 €

=28 000+735 501+6 000=769 50 €

=242 600 Buc

Cost de material

(3.47)

Unde este numarul de asamblări realizate de varianta I.

(3.48)

s

20 736 000 s

(3.49)

Unde este timpul mediu al ciclului / varianta de asamblare .

(3.50)

Unde este capacitatea celulei .

(3.51)

(3.52)

(3.53)

Unde este timpul / an operational

(3.54)

(3.55)

(3.56)

€

SINTEZA PRIMELOR TREI PROVOCĂRI MAJORE DIN PROIECT

Se prezintă trei dintre cele mai complexe probleme tehnice, științifice sau de altă natură pe care a trebuit să le rezolvați în cadrul proiectului în vederea atingerii obiectivelor propuse. Practic, aici vi se cere să extrageți unele informații din partea a II-a a proiectului și să le prezentați într-o formă cât mai condensată pentru a pune în evidență mai bine (pentru a face mai vizibile) aspectele de originalitate, inovare, complexitate ale proiectului. Cu alte cuvinte, trebuie să prezentați acele elemente care „vând” cel mai bine proiectul (notă: Unique Selling Points). Se alocă maximum trei pagini pentru acest capitol.

Prima provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

A doua provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

A treia provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

CONCLUZII

Se descriu rezultatele obținute, se discută rezultatele, se prezintă limitările (limitele) rezultatelor, se prezintă unde urmează a fi integrate rezultatele, ce intenții de viitor există în direcția dezvoltării temei de proiect. Concluziile trebuie să rezume întreaga lucrare și să pună în evidență punctele care susțin calitatea muncii și a rezultatelor obținute. Concluziile trebuie să-i demonstreze cititorului de ce este importantă lucrarea de față. Concluziile trebuie să dea sentimentul de completitudine (obiectivele au fost atinse). Concluziile reprezintă o sinteză, nu un rezumat a ce ați făcut în lucrare. Se alocă maximum două pagini pentru acest capitol.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

BIBLIOGRAFIE

Respectați formatul de redactare a referințelor bibliografice.

Acur, N., Englyst, L. (2012), Assessment of Strategy Formulation: How to Ensure Quality in Process and Outcome, International Journal of Operations & Production Management, vol. 26, nr. 5, pg. 69-91.

Alexis, J. (2008), Metoda Taguchi în Practica Industrială. Planuri de Experiențe, Ed. Tehnică, București.

Allegra, M., Fulantelli, G. (2017), ICT for SMEs: Some Key Elements to Improve Competitiveness, Proceeding of the 2nd International Conference on the Management of Technological Changes, Ed. Economică, București, pg. 377-388.

Heylighen, F., Pop, I, Mann, T. (2015), Building a Science of Complexity, www.pespmc1. vub.ac.be/papers/BuildingComplexity.html, descărcat de pe internet la 30.03.2016.

*** (2009), SR EN ISO 9001. Sisteme de Management al Calității. Cerințe, ASRO.

*** (2011a), Concept to Customer. A Roadmap for the Integrating Leading DFSS Methods, www.c2c-solutions.com, descărcat de pe internet la 23.05.2016.

Mai sus aveți exemple de redactare a referințelor bibliografice pentru diverse situații. Vă rugăm să respectați cu rigurozitate aceste cerințe. Referințele se trec în ordine alfabetică după numele primului autor, apoi după anul apariției dacă sunt mai multe lucrări ale aceluiași autor. Referințele fără autor (***) se trec cel mai la urmă în listă.