Titlul lucrării de disertatie este Proiectarea unei celule robotizate pentru asamblarea și sudarea unor elemente de caroserie auto. [305092]

REZUMAT

Titlul lucrării de disertatie este Proiectarea unei celule robotizate pentru asamblarea și sudarea unor elemente de caroserie auto.

Lucrarea este structurată pe cinci capitole și bibliografie.

[anonimizat] a dispozitivelor precum și robotizarea producției.

[anonimizat].

[anonimizat] a elementelor, [anonimizat]. La sfârșitul capitolului se descrie timul de ciclu a fiecărei element din procesul de prelucrare.

În capitolul patru se prezintă calculul cu element finit a gripperului. [anonimizat], prezentarea rezultatelor și a zonelor critice. În ultima faza are loc determinarea rezistenței gripperului la oboseală.

În capitolul cinci se prezintă centrul de greutate a [anonimizat].

[anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat].

CUPRINS

CAPITOLUL 1.) INTRODUCERE

1.1) Definiția și rolul dispozitivelor……………………………………….. 3

1.2) Condițiile cerute dispozitivelor………………………………………. 3

1.3) Automatizarea producției…………………………………………….. 4

CAPITOLUL 2.) PREZENTAREA CELULEI DE LUCRU.

2.1) Elementele celulei……………………………………………………. 6

2.2) Funcționarea celulei…………………………………………………. 11

2.3) Alegerea elementelor tipizate……………………………………….. 14

CAPITOLUL 3.) DEFINIREA MIȘCĂRILOR ȘI A TIMPILOR

3.1) Ciclograma……………………………………………………………. 18

3.2) Durata ciclului de producție…………………………………………. 21

CAPITOLUL 4.) CALCULUL CU ELEMENT FINIT A GRIPPERULUI

4.1) Discretizarea modelului………………………………………………. 22

4.2) Determinarea puntelor de fixare a dispozitivului……..……………. 23

4.3) Rezultate………………………………………………………………. 24

4.4) Zone critice……………………………………………………………. 30

4.5) Determinarea rezistenței la oboseală………………………………… 31

CAPITOLUL 5.) VERIFICAREA ȘI SIMULAREA CELULEI

5.1) Determinarea centrului de greutate………………………………… 34

5.2) Verificare robotului la încărcare……………………………………. 35

5.3) Zone critice în procesul de fabricație……………………………….. 39

CAPITOLUL 1.) INTRODUCERE

Definitia si rolul dispozitivelor: [12]

„[anonimizat] o [anonimizat], ale căror legături le permite o mobilitate limitată și care rămân în serviciu în repaus relativ”.

[anonimizat], si astfel mai sigură a [anonimizat]. [anonimizat], în principal sunt: [anonimizat], de asamblare.

Rolul dispozitivelor în principal este de a orienta suprafețe de prelucrat ale semifabricatelor în raport cu traiectoriile presupuse ale tăișurilor principale ale sculelor și de a menține orientarea în tot timpul cât durează procesul de prelucrare.

Rolul dispozitivelor este, în general, de a face posibil ca prin folosirea lor să se accelereze ritmul muncii, fără ca prin aceasta să se piardă exactitatea prelucrării, ci din contră, precizia de prelucrare a pieselor să fie de cel mai înalt grad și aceeași la toate piesele prelucrate. Putem spune că, prin folosirea dispozitivelor se garantează o productivitate ridicată, se asigură calitatea produselor, precum și uniformitatea prelucrării.

Conditiile cerute dispozitivelor: [12]

Pentru a corespunde rolului pentru care au fost construite dispozitivele folosite la prelucrare pe mașini-unelte, trebuie să îndeplinească următoarele condiții de bază:

să fie concepute și realizate rațional, cu un grad de mecanizare sau automatizare adecvat, pentru a asigura mărirea productivității în raport cu efectuarea aceleiași operații fără dispozitive.

să fie suficient de rezistente și rigide pentru a permite aplicarea de regimuri corespunzătoare de așchiere, în condițiile unor deformații minime, prevenind astfel apariția vibrațiilor și păstrând în timp precizia prescrisă.

să asigure condiții superioare de muncă, contribuind la reducerea eforturilor fizice și la garantarea securității muncii.

să fie de construcție simplă, ușor de executat și de fixat pe mașinile-unelte.

să fie realizate cu cheltuieli minime, ușor de reparat și întreținut.

Automatizarea productiei: [3]

Automatizarea este o ramură a tehnicii, al cărei scop este ca mașinile și instalațiile să lucreze automat, deci independente de o continuă sau directă intervenție a forței de muncă umane.

Cu cât acest țel este realizat mai optimal, cu atât este mai ridicat gradul de automatizare. In instalațiile automatizate operatorul uman preia sarcini de supraveghere, de aprovizionare cu material, de transport a produselor finite, de întreținere și alte activități similare. Noile realizări ale electrotehnicii (microprocesoare) accelerează hotărâtor procesele de automatizare. Pe lângă protejarea forței de muncă umane de activități grele și monotone, automatizarea ridică calitatea produselor precum și productivitatea proceselor cu o reducere corespunzătoare a costurilor pentru resursele umane folosite.

Organizarea fabricației impune căutarea de la început a mijloacelor care pot automatiza producția. Se poate automatiza o operație, o linie de fabricație, o celulă de fabricație, un atelier sau chiar întreaga fabrică.

O primă soluție găsită pentru automatizare a fost robotizarea producției.

Aceste noi sisteme tehnice modifică elementele fundamentale ale producției, inclusiv organizarea și conducerea acesteia.

Robotul este un sistem complex ce poate rezolva probleme dificile fără schimbări în structura sa. Este alcătuit dintr-un bloc de recepție ce preia informații din mediu, un bloc de execuție, care are mijloace pentru manipulare și deplasare și un bloc de conducere prin care operatorul comunică cu el.

În timp au existat mai multe generații de roboți:

zero – executau secvențe fixe de mișcări;

prima – aveau reglaje prin senzori mecanici sau optici. Puteau memora mișcările efectuate de un operator;

a doua – prezentau coordonare de tip „ochi – mână”, recunoșteau formele, aveau vedere artificială;

a treia – folosesc inteligența artificială ce le permite să se adapteze la diferite situații;

În producție se folosesc următoarele tipuri de roboți:

1.) De prelucrare :

A) sudare — traiectoriile urmate de electrod sunt înregistrate punct cu punct

B) vopsire — traiectoria (programul) de vopsire este înregistrată pe casete

C) turnătorie — execută extragerea pieselor turnate sub presiune așezarea pieselor în presa de debavurare și tăierea rețelelor de tuntare. Se mai folosesc la îndepărtarea zgurei, agitarea topiturii, luarea probelor, montarea miezurilor, asamblarea cutiilor de miez

2.) De ansamblare:

Primii roboți doar strângeau elementele de asamblare la un loc, iar apoi se foloseau pentru asamblare simplă. Trecerea la asamblări complicate s-a putut face în urma analizei mai profunde a mișcărilor.

Sunt unele deosebiri între roboții de montaj și cei de prelucrare în privința posibilităților de lucru. Se întrevede că în următorii ani roboții nu vor afecta locurile de muncă, dar în timp numărul muncitorilor se va înjumătății în industria constructoare de mașini.

O condiție a folosirii roboților este fiabilitatea lor, ei trebuie să funcționeze între două defectări peste 400 ore. Un robot se amortizează în aproximativ 3 ani.

Automatizarea proceselor din producție vine cu avantaje unice:

Creșterea eficienței în procesul de productie

Creșterea calității produselor prin reducerea riscului de eroare umană

Creșterea stabilității procesului de producție și a nivelului de control prin programarea automată

CAPITOLUL 2.) PREZENTAREA CELULEI DE LUCRU.

2.1) Elementele celulei [8]

Un sistem flexibil de fabricatie este un sistem de producție automatizat, care poate fabrica, cu o intervenție umană minimă orice produs dintr-o clasa sau familie de produse. Sistemele flexibile de fabricație se regăsesc în cadrul principalelor tipuri de sisteme de fabricație existente în construcția de mașini.

Pot fi identificate mai multe tipuri de sisteme flexibile, deosebite prin factorii care le determină flexibilitatea. Se consideră ca un sistem flexibil de fabricație trebuie să aibă următoarele caracteristici: integrabilitate, adecvare, adaptabilitate, dinamism structural. Un echilibru optim între universalitate și specializare trebuie obținut prin luarea în considerație la proiectarea sistemului, a anumitor sarcini de fabricație bine definite și analizate, pentru identificarea asemănării și stabilității în timp a operațiilor. Astfel sistemele flexibile de fabricație sunt uzual proiectate pentru a prelucra eficient un volum mic sau mediu de familii de produse, flexibilitatea fiind limitată la prelucrarea acestora.

Sistemul flexibil de fabricație cuprinde toate subsistemele componente unui sistem de fabricație (de prelucrare, logistic, control, comandă) și nu se rezumă doar la subsistemul de prelucrare. Concept de sistem flexibil de fabricație presupune o integrare și coordonare totală celor patru subsisteme componente prin intermediul calculatorului electronic. Acest fapt impune utilizarea de mașini unelte CNC, de transportoare automate, roboți, manipulatoare, retea de comunicații care concertează toate fluxurile informaționale care strabat sistemul flexibil de fabricație. Față de sistemele rigide de fabricație cele flexibile prezintă numeroase avantaje:

– capacitatea mare de adaptare, cu eforturi minime, la modificările prin schimbarea pieselor de asamblat ceea ce presupune modificarea programelor calculatoarelor și nu înlocuirea echipamentului;

– autonomie funcțională pentru trei schimburi, fără intervenția directă a operatorului uman;

– integrabilitate mare care permite dezvoltarea etapizată;

– utilizarea intensiva a mașinilor cu comandă numerică, roboți, sisteme automate de transport și control etc.

– posibilitatea de evoluție și perfectabilitate treptată în funcție de necesitățile producției.

Pentru încărcarea elementelor mai ușoare sunt folosite conveyoare pentru ambele modele (Fig,2.1 și Fig.2.2), care sunt încărcate de către un operator, care asigură alimentarea continuă.

Conveyor model A:

Fig.2.1 Conveyorul modelului A.

Din cauza diferenței mari de mărimi ale tablelor folosim conveyoare cu diferite lățimi.

Conveyor model B:

Fig.2.2 Conveyorul modelului B.

Ca să asigurăm o flexibilitate mai mare în vederea modelelor de table, pentru o poziționare mai precisă, și pentru îmbunătățirea timpului de producție folosim dispozitive robotizate (Fig.2.3).

Robot de manipulare:

Fig.2.3 Gripperul robotului de manipulare.

Dispozitivele de fixare a pieselor (Fig.2.4) sunt de foarte mare importanță în cadrul unui sistem robotizat de sudare, iar alegerea lor ar trebui făcută încă din faza de studiu a sistemului, deoarece acest lucru permite atât reducerea costurilor totale de investiție, cât și o mult mai rapidă și mai ieftină pornire a producției. Dispozitivele de fixare a pieselor atrag după sine circa 80% din problemele pe care le poate întâmpina utilizatorul în cadrul implementării și utilizării unui sistem robotizat de sudare. În ceea ce privește aceste dispozitive, o atenție deosebită trebuie acordată următoarelor caracteristici extrem de importante:

Rigiditatea dispozitivului de fixare;

Precizia de fixare a pieselor în dispozitiv;

Calitatea și repetabilitatea pieselor;

Toleranțele de îmbinare a pieselor.

Masa de asamblare:

Fig.2.4 Stația de asamblare și sudare.

Pentru îmbinarea tablelor folosim sudura în puncte. Ca să asigurăm un flux continuu folosim roboți cu clești de sudură (Fig. 2.5 ), care au multe beneficii față de sudura manuală:

Datorită vitezei mare de mișcare a robotului este mai efficient

Au o precizie mai mare la poziționarea cleștelui de sudură

Este mult mai efficient când e vorba de sudura mai multor modele de table cu diferite puncte de sudură

Dezavantajele sudării automate:

Utilajele sunt mult mai scumpe fată de sudura manuală

Necesită mentenanță periodică pentru a funcționa în mod obtim

Robot de sudură:

Fig.2.5 Robotul cu cleștele de sudură.

Accesoriile pentru sudare joacă și ele un rol extrem de important în cadrul unui sistem robotizat, având o influență directă asupra flexibilității și fiabilității sistemului, a costurilor de producție si a calității punctelor de sudură. Pentru acest lucru utilizăm ascuțitoare pentru electrozi (fig.2.6).

Ascuțitor de electrod:

Fig.2.6 Ascuțitor de electorod pentru cleștele de sudură.

2.2) Funcționarea celulei

În celula de lucru avem o stație de geometrie (Fig.2.7), care asigură o asamblare cu precizie în limita toleranțelor cerute de către client.

Fig.2.7 Celula de lucru.

Scopul celulei este asamblarea a două tipuri de table (caroserii), fiecare tip de tablă (caroserie) fiind alcătuită din două părți (table). Asamblarea și sudura tablelor se realizează automat folosind roboți automatizate. Tablele trebuiesc asamblate astfel încât să asigură o geometrie.

În prima fază un operator încarcă tablele pe cele două conveyoare, fiecare folosind pentru câte un model separat. Robotul de manipulare 1 se roteste spre conveyor din poziția 0 , și ia tablele de pe conveyor. Între timp masa este încărcată și fixată cu tabla mare.

După asta robotul se roteste 180°, între timp identificând modelul incărcat și fixat pe masa și se oprește în poziție de geometrie în stația de asamblare. Cele două variante sunt prezentate în Fig.2.8 pentru modelul A și Fig.2.9 pentru modelul B.

Fig.2.8 Robotul în poziția de lucru la modelul A.

Fig.2.9 Robotul în poziția de lucru la modelul B.

Pentru asigurarea unei poziții corecte, dispozitivul este fixată pe masa pentru ambele variante de table (Fig.2.10 pentru modelul A si Fig.2.11 pentru modelul B).

Fig.2.10 Docarea dispozitivului în stația de asamblare pentru modelul A.

Fig.2.11 Docarea dispozitivului în stația de asamblare pentru modelul B.

În ultima fază cei doi roboți 2 și 3 sudează tablele, după care tablele deja sudate trec în celula următoare, pentru a completa puntele de sudură.

2.3) Alegerea elementelor tipizate

Alegerea Robotului: [4]

Alegerea robotului trebuie făcută ținând cont de mai multe detalii.

Robotul trebuie să fie astfel realizat, încât să reducă la minimum costurile de utilizare; din această cauză sunt foarte importante costurile implicate de operațiile de mentenanță, tipurile de motoare utilizate, tipurile de angrenaje etc.

Programarea robotului trebuie să fie cât mai ușoară, să permită modificări rapide și controlul unui număr cât mai mare de variabile. Un avantaj destul de mare îl au roboții al căror teach pendant (panoul de comandă al robotului) este prevăzut cu un joystick sau un mouse 6D, care permite poziționarea rapidă a robotului în punctul dorit, reducând astfel semnificativ timpul de programare.

Pentru mărirea flexibilității sistemului este foarte important ca acesta să poată fi ușor up-gradat (echipat) ulterior, cu diverse axe externe și, din această cauză, este foarte important să alegem un robot al cărui controler permite acest lucru.

Sistemul de operare și limbajul de programare al robotului joacă și ele un rol foarte important, asigurând atât reducerea timpilor de programare, cât și flexibilitatea sistemului și controlul facil al parametrilor de sudare

Fig.2.12 Axele de rotație a robotului

Fig. 2.13 Date tehnice a robotului.

Fig.2.14 Schema limitelor de miscări a robotului.

După modul de detecție a obiectului senzorii optici de proximitate pot fi: [6]

1.Senzorul de tip barieră constă din două părți si anume un emițător (de lumină) si un receptor (fig. 2.15).

Fig.2.15 Schema de functionare a senzorului fotoelectric barieră

Cele două unități sunt separate, iar legătura între ele se face printr-o rază de lumină.

Trecerea obiectului de detectat prin dreptul razei de lumină întrerupe legătura dintre emițător și receptor. În astfel de cazuri, senzorul fotoelectric sesizează obiectul respectiv.

Această metodă de detecție nu este influențată de culoarea, forma sau eventual luciu al suprafeței obiectului, dar volumul obiectului trebuie să fie luat în considerare. Unii senzori fotoelectrici de tip barieră dispun de posibilitatea re reglare a sensibilității pentru a putea sesiza obiecte de diferite mărimi.

2.Spre deosebire de senzorii de tip barieră, la senzorii retro-reflexivi emițătorul și receptorul se găsesc în aceeasi carcasă. Raza de lumină emisă de emițător ajunge în unitatea de recepție cu ajutorul unui reflector (ochi de pisică).

Ca si senzorii de tip barieră si acesti senzori detectează obiectul prin întreruperea luminii de către acesta (fig. 2.16). Acestia au marele avantaj față de senzorii de tip barieră, prin cablarea într-un singur loc.

Fig.2.16 Schema de principiu a senzorului fotoelectric cu retro-reflexie

3.În cazul senzorilor cu difuzie, emițătorul și receptorul sunt dispusi în aceeasi carcasă, ca și la tipul cu retro-reflexie. Acest mod de detecție nu are nevoie de reflector, raza luminoasă este reflectată în unitatea de recepție de către suprafața obiectului de detectat. Ieșirea senzorului este activă atunci când raza luminoasă este reflectată de pe suprafața obiectului de detectat spre unitatea de recepție (fig. 2.17).

Fig.2.17 Schema de functionare a senzorului cu difuzie

Pentru a distinge modelele de table incarcate in statia de lucru folosim senzori fotoelectrice (Fig.2.18) in cazul in care zonele tablelor sunt prea incarcate, si senzori inductivi (Fig.2.3.8) unde avem spatiu in apropierea tablei.

Senzor fotoelectric SICK: [1]

Fig.2.18 Date tehnice a senzorului fotoelectric

Senzor inductiv TURCK: [2]

Fig.2.19 Date tehnice a senzorului inductiv

CAPITOLUL 3.) DEFINIREA MISCĂRILOR ȘI A TIMPILOR

3.1) Ciclograma:

Pentru ințelegerea fucționării dispozitivelor sunt create scheme de funcționare (Fig.3.1).

Fig.3.1 Schema de funcționare a gripperului (partea modelului A)

Mecanismele fiind construite pe baza de aer comprimat un grup de miscare reprezintă o valvă. Numarul elementelor legate pe o valvă diferă de tipul mecanismului și de dimensiunea lui. Într-un grup putem avea doar un tip de mecanism.

Fig.3.2 Schema de funcționare a gripperului (partea modelului B)

Pentru montarea, punerea în funcțiune, și verificarea mai usoară a stației elementele sunt codificate pentru a putea identifică mai usor (Fig.3.3).

Fig.3.3 Schema de funcționare a stației de sudură.

3.2) Durata ciclului de producție:

Pentru asigurarea funcționării corecte a celulei, și pentru a verifica durata ciclului de producție sunt create scheme de durata timpului de funcționare pentru fiecare element din celulă (Fig.3.4).

Fig.3.4 Schema duratei ciclului de producție a celulei.

CAPITOLUL 4.) CALCULUL CU ELEMENT FINIT A GRIPPERULUI

Pentru a analiza mai usor structura sudată a mecanismului montat pe robot utilizăm un model simplificat ca in Fig.4.1.

Modelul simplificat:

Fig.4.1 Modelul simplificat a structurii sudate montat pe robot.

Pentru analiza structurii sudate descompunem modelul pe elemente și noduri dupa Fig.4.2.

4.1) Discretizarea modelului: (Meshing)

Fig.4.2 Descompunerea sudatului pe elemente și noduri.

4.2) Determinarea punctelor de fixare a dispozitivului :

Cele două poziții de fixare a dispozitivului joacă un rol important în analiză (Fig.4.3 pentru modelul A si Fig.4.4 pentru modelul B).

4.2.1) Gripperul în poziția de lucru pentru Modelul A fixate pe masă:

Fig.4.3 Schema cu părțile de fixare a dispozitivului pe masa in cazul modelului A.

4.2.2. Gripperul in poziția de lucru pentru Modelul B fixată pe masă:

Fig.4.4 Schema părților fixarte a dispozitivului pe masa în cazul modelului B.

4.3) Rezultate

Deformația totală în cazul încărcării Modelului A.

Fig.4.5 Schema deformării totale în cazul încărcării modelului A.

Deformația totală de 0.45mm este acceptabil pentru rolul dispozitivului.

Solicitarea maximă în cazul încărcării modelului A:

Fig.4.6 Schema solocitării maxime în cazul încarcarii modelului A.

Structura sudată rezistă la valoarea solicitării maxime de 34.6 MPa.

Solicitarea minimă în cazul încărcării modelului A:

Fig.4.7 Schema solicitării minime în cazul încărcării modelului A.

Deformația totală în cazul încărcării Modelului B:

Fig.4.8 Schema Deformării totale în cazul încărcării modelului B.

Deformația totală în cazul încărcării modelului B de 0.45mm este acceptabil pentru rolul dispozitivului.

Solicitarea maximă în cazul încărcării Modelului B:

Fig.4.9 Schema solicitării maxime în cazul încărcării modelului B.

Solicitarea maximă de 39.7MPa este acceptabil pentru rolul dispozitivului.

Solicitarea minimă în cazul încărcării Modelului B:

Fig.4.10 Schema solicitării minime în cazul încărcării modelului B.

Deformația totală în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.11 Schema deformării totale la încărcarea modelului A.

Solicitarea maximă în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.12 Schema solicitării maxime la încărcarea modelului A.

În urma analizei rezultă că în punctul critic valoarea tensiunii este de 43.9 MPa.

Solicitarea minimă în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.13 Schema solicitării minime la incărcarea modelului A.

Deformația totală în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.14 Schema deformării totale la modelul B.

Deformația totală de 0.3mm este acceptabil pentru rolul dispozitivului.

Solicitarea maximă în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.15 Schema solicitării maxime în cazul încărcării modelului B.

În urma analizei rezultă că în punctul critic valoarea tensiunii este de 41.3 MPa.

Solicitarea minima în cazul încărcării Modelului A:

Fig.4.16 Schema solicitării minime la modelul B.

4.4) Zone critice:

În urma analizei am obținut zonele critice la mișcarea și fixarea dispozitivului (Fig.4.17).

Fig.4.17 Punctele critice la utilizarea dispozitivului.

Punctele sunt folosite pentru determinarea rezistenței la oboseală a structurii sudate.

Fig.4.18 Punctele critice la utilizarea dispozitivului.

Fig.4.19 Punctele critice la utilizarea dispozitivului.

4.5) Determinarea rezistenței la oboseală

Rezistența la oboseală este capacitatea materialului de a se opune ruperii în cazul unor tensiuni variabile în timp. [9]

Cu cât tensiunea maximă din piesă este mai mare,cu atât ruperea prin oboseală are loc la un număr mai mic de cicluri. Dacă tensiunea are valori mici, nu se mai produce ruperea prin oboseală oricât de multecicluri de solicitare ar exista în piesă.

Ruperea la oboseală a pieselor solicitate variabil în timp depinde de mai mulți factori ce pot fi clasificați în mai multe categorii:

Factori constructivi:

concentratorii de tensiune

mărimea piesei

Factori tehnologici:

calitatea suprafeței piesei

structura materialului

tehnologia de elaborare a semifabricatului

tensiunile remanente

tratamentele termice

Factori de exploatare:

mediul de lucru (agenții corozivi etc.)

coeficientul de asimetrie al ciclului de solicitare

temperatura piesei

tipul solicitării

frecvența ciclului de solicitare

Tensiunea și numărul de cicluri se înregistrează într-o diagramă, diagram σmax = f(N). Această diagramă este cunoscută sub numele de curba Wöhler (Fig.4.20).

Fig.4.20 Curba Wöhler

Solicitările variabile ciclice staționare reprezintă variații ale unui parametru al solicitării, de exemplu, tensiunea normală ζ, între aceleași limite, ζmax și ζmin, constante în timp, modul de variație repetându-se, un interval de timp nedeterminat, ca în figura 4.21. Variația tensiunii de la o valoare oarecare până la aceeași 268 valoare și cu același sens de variație, se numește ciclu de solicitare variabilă. [10]

Fig.4.21 Ciclu de solicitare variabilă

Pentru o solicitare staționară ciclurile se reproduc un interval de tip nedefinit. Solicitările ciclice staționare sunt într-o mare măsură teoretice, deoarece se întâlnesc în realitate relativ rar. Mai frecvent, se aproximează prin astfel de cicluri unele solicitări variabile, care se apropie de acestea.

Mărimile care se definesc pentru un ciclu de solicitări variabile sunt: tensiunea maximă ζmax, tensiunea minimă ζmin, tensiunea medie ζm = (ζmax + ζmin) / 2, variația tensiunii Δζ = ζmax – ζmin, amplitudinea tensiunii ζa = Δζ / 2 = (ζmax – ζmin) / 2, coeficientul de asimetrie R = ζmin / ζmax, caracteristica ciclului k = ζa / ζm = (1 – R) / (1 + R). Se observă că ζmax = ζm + ζa și ζmin = ζm – ζa.

Calculul de stres :

Datorită faptului că avem table pe ambele fețe a gripperului, va avea loc o rotire de 180° în jurul axei de prindere a gripperului, aceasta fiind mișcarea cu cea mai mare stres de 38 MPa.

Determinarea rezistenței la oboseală a gripperului:

Determinatea numărului de ciclu:

m = 3

C=25.000.000.000

Determinarea numărului de cicluri necesare:

Considerând timpul de ciclu de 48 secunde

Numarul schimburilor pe zi: 2 schimburi

Numarul de zile lucrătoare pe an: 220 zile

Timpul de funcționare : 5 ani

cicluri

Numărul de cicluri necesare calculate sunt aproape de două ori mai puține decât numărul ciclurilor cât rezistă gripperul. Acest lucru arată că structura are o rezistență bună la oboseală.

CAPITOLUL 5.) VERIFICAREA ȘI SIMULAREA CELULEI

5.1) Determinarea centrului de greutate

Fig.5.1 Centrul de greutate a dispozitivului încărcat cu tablele.

5.2) Verificarea robotului la încărcare

Pentru a asigura ca robotul să lucreze în condiții optime trebuie să verificăm la încărcare. În afara primei articulație, care este rotirea în jurul axei de baza a robotului, trebuie verificate fiecare dintre cele 5 articulații rămase la încărcare. Pentru acest lucru selectăm robotul din catalog, după care trebuie să determinăm masa dispozitivului montat pe robot, centrul de greutate față de axa de montare a robotului și momentele de inerție (Fig.5.2).

La fiecare articulație trebuie să avem o rezervă de 5-10%, pentru a crește durata de viață a robotului (Fig.5.3).

În cazul dispozitivului gol:

Fig.5.2 Valoarea centrului de greutate față de axa de montare a robotului și

momentele de inerție.

Fig.5.3 Verificarea robotului la încărcare.

Înărcarea maximă apare în cazul în care ambele table sunt încărcate pe dispozitiv (Fig.5.5).

În cazul dispozitivului încărcat cu tablele:

Fig.5.4 Valoarea centrului de greutate față de axa de montare a robotului și

momentele de inerție.

Fig.5.5 Verificarea robotului la încărcare în cazul în care dispozitivul este

încărcat cu cele două tipuri de table.

În urma analizei rezultă că la robotul încărcat rămâne minim 8% rezervă, ceea ce este acceptabil.

Pentru a mări productivtatea, și pentru a nu depăși durata ciclului de producție, mecanismele trebuie să se deschide într-o secundă.

Pentru verificarea timpului de deschidere trebuie să determinăm centrul de greutate și greutatea elementelor aflate în mișcare, după care măsurăm distanța dintre axa de rotație și centrul de greutate. Selectăm tipul și dimensiunea mecanismului și citim datele de pe diagrama (Fig.5.6).

Fig.5.6 Verificarea timpului de deschidere a mecanismului.

Verificarea se aplică pentru toate subansamble aflate în mișcare, care au mai multe elemente montate pe brațul mecanismului (Fig.5.7).

Fig.5.7 Verificarea timpului de deschidere a mecanismului.

Dat prin faptul că punctul de pe diagramă nu nepășește linia groasă care este limita deschiderii sub o secundă, rezultă că mecanismul va deschide în timpul obtim de o secundă.

5.3) Zone critice în procesul de fabricație [11]

Simularea proceselor permite utilizatorilor să studieze și să valideze procesele robotizate de sudură în puncte. Totul este realizat în mediu de simulare 3D de la planificare inițială până la detalii de execuție. Astfel, procesul poate fi optimizat prin distribuția punctelor de sudură considerând constrângeri geometrice sau de timp de lucru.

Simularea prosecelor au următoarele avantaje:

Reduce riscul de modificare a producției și întârzieri în implementare

Reduce timpul de planificare cu ajutorul instrumentelor de simulare și validare

Reduce costul pentru schimbări prin detectarea și comunicarea din timp a problemelor legate de design de produs

Asigură procese ergonomice în afara pericolului

Alege cea mai bună metodă de producție prin simularea mai multor scenarii de fabricație

Fig.5.8 Zona critică în timpul simulării.

Prin simulare putem folosi inclusiv modele 3D de oameni pentru analiza ergonomiei la locul de muncă.

Programul permite definirea și simularea cablurilor roboților industriali. Astfel, cablurile vor fi simulate cu mișcarea reală, inclusiv înfășurarea pe structura robotului. Avem posibilitatea să validăm lungimea cablurilor, curbura, forța de contact sau de coliziune.

Un alt avantaj reprezintă importul unui nori de puncte scanat din fabrică în format POD și segmentarea acestor zone scanate. Pastrează acuratețea punctelor și calitatea vizuală a mediului scanat 3D. Facilitează simularea și verificarea studiului folosind un model 3D al realității din fabrică.

Fig.5.9 Sudura modelului A

In figura 5.9 putem observa ca în timpul sudării electrodul este foarte aproape de dispozitivul de fixare a tablei, și pe lângă asta mișcarea cleștelui de sudură este limitat și de către robotul celălalt, care menține dispozitivul care menține în poziție tabla mică.

Fig.5.10 Sudura modelului A.

Avem situații în care suntem limitați pe ambele direcții a cleștelui de sudură, astfel fiind foarte greu să intrăm și să sudăm punctul respectiv (Fig.5.11).

Fig.5.11 Cleștele de sudură influențat pe ambele direcții la sudura modelului B.

Fig.5.12 Sudura modelului B.

Fig.5.13 Clestele de sudura influențat pe ambele direcții la sudura modelului B.

În urma simulării erau identificate toate mișcările care reprezintă un pericol pentru procesul de fabricație. În aceste zone de obicei avem nevoie de mai multe mișcări care reprezintă un pericol având în vedere timpul limitat ce avem la dispoziție.

BIBLIOGRAFIE:

https://www.sick.com/at/en/photoelectric-sensors/photoelectric-sensors/c/g172752xp2

https://www.turck.de/en/sensors-1272_factor-1-sensors-with-maximum-switching-distances-and-iolink-5695.php

http://www.scrigroup.com/management/Automatizarea-productiei13899.php

https://www.kuka.com/en-de/products/robot-systems/industrial-robots/kr-360-fortec

https://www.ttonline.ro/revista/sudura/alegerea-si-implementarea-solutiilor-de-sudare-robotizata-automatizata-ii

http://www.electromatic.ro/senzori/item/33-senzorideproximitatefotoelectrici

http://www.creeaza.com/tehnologie/tehnica-mecanica/PROCEDEUL-DE-SUDARE-PRIN-REZIS481.php

https://www.proiecte.ro/marketing/sisteme-flexibile-de-fabricatie-26759

http://www.academia.edu/20009547/Determinarea_rezistentei_la_oboseala

http://www.resist.pub.ro/Cursuri_master/AVRM/12.pdf

Studiul proceselor robotizate cu Process Simulate

Buidoș Traian – Echipamente și tehnologii neconvenționale, Editura Universității din Oradea, 2006