UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTIFACULTATEA DE INGINERIA SI MANAGEMENTUL SISTEMELOR TEHNOLOGICE

PROIECT CONCEPTIA SI EXPLOATAREA SISTEMELOR

DE PRODUCTIE ROBOTIZATE

TITULAR CURS: STUDENT:Prof.dr. ing. Adrian Nicolescu Anton Mihai

Grupa:641BB

-2012-

CUPRINS

CAPITOLUL I : Prezentarea generala acelulei robotizate

CAPITOLUL II :Prezentarea generala a Robotului Industrial

CAPITOLUL III :Prezentarea generala a structurii robotizate

CAPITOLUL IV :Prezentarea generala a structurii robotizate proiectate

BIBLIOGRAFIE

2

CAPITOLUL I

Prezentarea generala a celulei robotizate

Principiile de operare ale robotului si spatiul celulei de fabricatie

Mai jos sunt prezentate doua principii de operare ale robotului

1. Prelucrare realizata cu scule cu antrenare proprie de putere mica manipulate de roboti industriali. Aceasta categorie include operatii care necesita forte mici de aschiere.Principiile de operare sunt :

Piesa de prelucrat este fixata printr-un dispozitiv de pozitionare localizat pe statia de lucru( de obicei, este necesar doar gradul de “roll” sau maxim 2 grade de orientare de tip “roll-pitch”). Echipamentul perirobotic poate avea unul sau 2 posturi de lucru care pot fi incluse in acelasi sistem de pozitionare cu scopul de a reduce timpii auxiliari de schimbare a piesei;

Prelucrarea este realizata de catre un robot industrial de tip brat articulat echipat cu scule cu antrenare proprie (de obicei actionate pneumatic sau electric) ;

End-effectorul poate fi o scula dedicata frezarii( cu complianta radiala) sau dedicata gauririi( cu complianta axiala) ; de asemenea, end-effectorul poate fi simplu sau multiplu, de obicei actionat pneumatic ;

Optional, se poate folosi un sistem de schimbare automata a sculelor, folosit pentru cuplarea si decuplarea automata a diferitelor scule localizate intr-un sistem de stocare a sculelor;

Optional, poate fi inclus un sistem senzorial intre sistemul de schimbare automata a sculelor si flansa robotului pentru monitorizarea fortelor de aschiere ce apar la interfata scula-piesa.

Dupa cum este ilustrat in figura 1, layout-ul celulei flexibile de fabricatie include toate componentele mentionate mai sus poate avea urmatoarea structura :

3

Fig.1

2. Prelucrare realizata cu ajutorul unei scule cu antrenare proprie fixata si a robotului care manipuleaza piesa de prelucrat.

Aceasta categorie include operatii care necesita forte medii de aschiere.Principii de operare:

Robotul industrial de tip brat articulat este echipat cu un end-effector de tip gripper; End-effectorul manipuleaza (pozitioneaza si orienteaza) continuu piesa in timpul

operatiei de prelucrare prin aschiere; Mai multe statii de lucru sunt incluse in spatiul de lucru al robotului, fiecare dintre ele

fiind echipata cu una sau mai multe scule cu antrenare proprie fixate(de obicei actionate electric);

O masa rotativa (figura 2-a) cu dispozitive de fixare a pieselor individuale sau multiple permite introducerea si evacuarea din celula de fabricatie robotizata a pieselor pre-orientate sau un conveior cu banda (figura 2-b) asociat cu un sistem de procesare a imaginilor permite introducerea in sistem a pieselor pozionate/orientate aleator(sistemul de procesare a imaginilor este folosit pentru identificarea pozitiei si orientarii pieselor), in timp ce un al doilea conveior este folosit pentru evacuarea pieselor din celula de fabricatie robotizata .

4

A fost ales principiu de operare unde robotul este echipat cu un end-effector –scula cu antrenare proprie- ,iar ca sistem perirobotic este folosita o masa rotativa.

Tipuri de roboti utilizati in operatiile de debavurare:

In operatiile de debavurare se folosesc in proportie foarte mare roboti de tip brat articulat (fig a , b si c):

a) b)

c)

5

CAPITOLUL II

Prezentarea generala a Robotului Industrial

Dupa cum am precizat si in capitolul precedent robotul utilizat in aplicatia de prelucrare prin aschiere cu scula cu antrenare proprie este unul cu 6 grade de libertate de la firma Comau.

Robotii NS Smart 5 sunt dedicati aplicatiilor in care este necesara precizia si rapiditatea cum ar fi asamblarea, manipulare si procesele de sudare cu arc electric.

Optiuni de folosire: Sudare cu arc Asamblare Turnatorie Manipulare si ambalare Sudura cu laser Masurare si testare Taiere cu plasma si jet de

apa Lustruire si debavurare Prelucrare de lemn/sticla

Caracteristici tehnice: Sarcina: de pana la 16 kg Raza maxima de actiune :

1850 mm Repetabilitate: 0.05 mm

Fig. – Robot Comau

Axe 6Load of wrist 12Repabilitate 0.5Pozitia de instalare PodeaClasa de protectie IP65/IP67 bratFoundry version Not available

6

Viteza maxima pe axe

1 +/- 180°2 +/- 155°3 +/- 110°4 +/- 2700°5 +/- 125°6 +/- 2700°

Aria de operare

A 1951B 1651C 950D 957E 685

In imaginea de mai jos se observa spatiul de lucru al robotul, dimensiunile fiind date in tabelul de mai sus.

Fig. – Spatiul de lucru al robotului

Se vor prezenta si desenele de executie ale robotul, cu toate dimensiunile de gabarit necesare si cu de asemnea reprezentarea axelor de rotatie a robotului.

7

8

9

10

CAPITOLUL III

Prezentarea generala a structurii robotizate

Componentele celulei robotizate comform principiului 1 de operare al robotului sunt:

1. Sistemul perirobotic cu masa rotativa de la firma MOTOMAN cu 2 posturi de lucru (2 axe):

Fig. 10 – Sistem perirobotic

Sistemul perirobotic R2L-250de la Motoman este optimizat pentru a fi utilizat in manipularea pieselor in vederea sudarii cu arc electric,debavurarii, montajului, taierii etc. Toate axele sale pot fi coordinate pe deplin cu cele ale robotului.

11

Este proiectat pentru a simplifica munca operatorului,avand o inaltime de aplicatii incarcare/descarcare adecvata.Aceasta este sistemul cu 2 posturi de lucru avand o rotatii pe axa orizontala a statiei central si pe statia de schimbare a pieselor. Aceasta pozitia poate avea 3 axe controlate pe servo robot.

In functie de dimensiunea de pozitie a pieselor care pot avea diametrul de 1600m si o greutate maxima de 3000 kg ele pot fi mutate.

Date tehnice R2L-250Sarcina 250 kgSarcina maxima 500 kgDiametrul maxim al piesei de lucru 80 mmDistanta axa-suport 200 mmUnghi +/- 90Diametrul posibil maxim al piesei de lucru 1600

Fig. 11 – Sistem perirobotic Motoman

Un element creat a fost o un sistem de prinderece se leaga de sistemul perirobotic si piesa de lucru pe care am ales-o, mai exact janta auto. In cele 2 imagini de mai jos se poate observa sistemul de prindere dintre janta si flansa din 2 vederi.

12

13

Mai jos in imagine se observa intreg ansamblu janta, flansa si perirobot.

14

15

2. Scula cu antrenare proprie de la firma ATi:

Efectorul ales ACT-390 este cunoscut sub numele de VersaFinish, este un instrument de finisare cu viteza redusa potrivit pentru o multitudine de operatii robotizate pentru finisare pentru material de tip aluminiu, plastic, otel etc.

Caracteristici: Robut cu palate – tipul de motor cu

aer cur reducere de viteze concepute cu componente

De inalta performanta Optiuni flexibile de montaj Miscarea axiala permite

programarea rapida si simpla a robotului

Senzori optional pentru a ajuta in procesul de dezvoltare sau monitorizare

Versafinish pot fi comandate cu senzori pentru a decta viteza de rotatie sau pozitia acestuia. Toate unitatile sunt livrate cu un atacant (-F) senzor pentru a detecta atunci cand efectorul este in contact cu piesa de lucru. Mai sunt disponibile si alte 2 optiuni : -R = senzor( ax impins inapoi pe deplin) si –T = tahometru senzor (viteza de rotatie a axului.

Specificatii tehnice:

Greutate 3.29 kg

Complianta totala 15 mm

Complianta recomandata 7.6 mm

Forta de complianta 14N-74N

Viteza 5600 rpm/2600 rpm

Consum de aer 6.2 l/s

Consum de aer(oprire0 9 l/s

Conexiunea pneumatica(complianta) 3/8 tub

Conexiunea pneumatica(ax) 5/32 tub

Putere 0.52 hp at 2600 rpm

16

17

Imaginea precedenta reprezinta o varianta explodata a efectorului, unde sunt specificate toate componentele ale acesteia. Efectorul se prinde cu ajutorul unei flanse de adaptare.

Alaturi se observa imaginea 3D, a acesteia. Acest adaptor plate dupa cum se observa in imagine se prinde pepartea laterala a efectorului.

De asemenea pentru montarea lui se vor tine cont de urmatoarele date tehnice, ilustrate mai jos.

Conectarea pneumatica

18

Alimentarea cu aer trebuie sa fie uscata, lubrifiata si cum este descrisa in sectiune 5.6. Un flux mare de presiune de aer este reglementat de catre axul motorului 6.2.bar (90 psi), A doua precizie de auto reglare se face orin furnizarea aerului pentru complianta sau centrul fortelor actionate.

Forta de complianta se aplica axial si se ajusteaza pana la rezutatul dorit de finisare. Viteza robotului va fi de asemnea ajustata pentru a obtine rezutatul final.

In imaginea alaturata se specifca puterea motorului, cu specificatia ca punctual maxim pe care il poate atinge se afla la 0.38 KW si 2400 de turatii/min.

Conectarea senzorilor

19

Efectorul poate fi echipat cu pana la 3 senzori pentru a monitoriza pozitia axului si viteza. Fiecare senzor este de proximitate echipat cu 3 fire electrice de tip carlig.

Conexiunile electrice pentru senzorii de prximitate sunt de culori diferite pentru a fi in standardele impuse de industrie. Firele albastre sunt conectate a 0 V si cele maro sunt conectate la o susrsa de tensiune pozitiva intre 10 – 30 V. Firul negru reprezinta semnalul de isrie atunci cand se inchide comutatorul.

Astfel, senzorul cu o sarcina sau un circuit de monitorizare mai jos de 6.2 bar nu este suficient pentru viteza necesara de care are nevoie efectorul. Fluxul de aer este necesare pentru mecanismul de conformitate, alimentarea cu aer prin valva trebuie controlata prin robot sau controller.

Pozitionarea si programarea efectorului

Efectorul prevede respectarea axiala si efectueaza miscarea atunci cand axul este pozitionat la o distanta aproximativ 8 mm. Axul instrumentului nu trebuie sa aibe joc in timpul programarii.

In imaginea alaturata se specifica instructiunile care trebuiesc respectate pentru o functionare corecta a efectorului.

20

3. Flansa SLAVE & MASTER QC-20 :

Acest model de flanse are un numar foarte mare de gauride aer. Face parte din tehnologia cu blocare fara atingere.Toate piesele de blocare sunt confectionate din otel inoxidabil. Sunt utilizate in component lor bucse de lunga durata. (figura 14).

Fig.14 – flansa master si slave

Avantajele flansei: Numarul mare de trecere prin porturile de aer Tehnologia de blocare permite pana la 3 mm de separare de placa de blocare Mecanism de singuranta rezultat din designul de blocare datorita actionari pistonului Diametru pistonului ajuta la cresterea capacitatii de moment Toate piesel de blocare sunt din otel inoxidabil Rc58 Durata de viata lunga a bucselor pentru trecerea pneumatica

Specificatii tehnice:

Sarcina utila maxima : 25 kg Forta de blocare: 2300 N Capacitatea momentului static pe axele x si y : 56 Nm Capacitatea momentului static pe axa z: 78 Nm Repetabilitate :0.0152 mm Greutatea – cand este cupat: 0.816 kg Distanta maxima dintre flanse inainte de inchidere: 3.05 mm Marimea trecerii penumatice in porturi: M5 or #10-32

21

22

Flansa Master este montata de flansa robotul, folosind o flansa de interfata personalizata. Pentru realizarea acestei flanse avem de nevoie de desenele de executie ale flansei master si de asemenea de dimensiunile bratului robotului. In imaginea de mai jos avem atasat flansa personalizata prin care se realizeaza prinderea.

In imaginea de mai jos este realizata flansa care face legatura intre robot si flansa master.

23

Conexiunea valvelor

Ca si cu toate aranjamentele pneumatice ale pistonului, pentru o buna functionare este necesar portarea corespunzatoare a aerului ventilat. Se recomanda ca o singura valva sa aibe 4 cai pentru a putea fi folosit mecanismul de blocare/deblocare a flansei master. Supapa poate sa aibe 4 sau 5 porturi configurate.

Este imperativ atunci cand aerul este furnizat pentru a bloca sau debloca flansa master atunci portul de deblocare trebuie sa fie deschis in atmosfera.

In imaginea de mai sus este reprezentata coxiunea pnemutica a flansei master.

24

Senzori de proximitate

Vederea din sectiune a flansei master se regaseste in imaginea ilustrata mai jos. Nici blocarea sau deblocarea ar activa senzorul datorita axului detectat.

Flansa master este in pozitia deblocata. Senzorul blocat este activat de axul detectat.

Flansa master este in blocata cu flansa tool conectata. Senzorul blocat este activat datorita axului detectat.

25

26

27

4. Magazinul de scule cu antrenare proprie de la firma ATI:

Magazinul de scule de la ATi este compatibil cu sculele cu antrenare proprie cu flansa slave din categoria QC 5 pana la QC 21.Standul este proiectat pentru a oferi o flexibilitate maxima.In cazul nostru, am ales flansa slave pentru QC 20.

Magazinul de scule cu antrenare proprie este prezentat in figura 11In fig. 10 este magazinul de scule complet asamblat, iar in fig. 11 se observa partile componente.

In fig. 11 avem o flansa denumita in imagine tool interface plate care are rolul de a prinde flansa tool de rack. Ea include 3 suruburi din ote inoxidabil care se aniliaza cu santurile din placa rack.

Placa Rack include un5 santuri rigide, are forma literei U, dintr-un material rigid. Datorita formei sale ofera o combinatie ce perminte respectarea in plan orizontal a pinul Groove.

Adapter bar reprezinta o bara care poate scota de la 3 pana la 5 bare TSS. Fiecare adaptor permite fixarea unui titular de sensor de proximitate pentru fiecare rack.

Tool presence sensor foloseste un sensor de proximitate cu diametrul de 8 mm. Aceasta optiune este recomandata pentru a detecta atunci cand masina este corect pozitionata intr-un rack.

28

Mounting block se monteaza pe rail.Aceasta poate fi poziionat oriunde pe sina la inaltimea dorita. Dupa stabilirea inaltimii se recomanda ca pozitionarea gaurilor sa respecte desenul. In gauri se vor aduga dibluri pentru a asigura pozitionarea exacta pe durata de timp a standului.

Prima imagina reprezinta o vedere frontala a TSS-ului asamblat si a doua este o imaginea apropriata in care se poate observa pozitionarea exacta a efectorului.

.Pentru a creea acest sistem de prindere avem nevoie de o flansa care se prinde intre efector si flansa tool interface plate.

29

In imagine este cea de a doua flansa creata, de aceasta data pentru a prinde efectorul de tool interface plate. Pentru prinderea celor 2 flanse a fost necesar sa cream un alejaz pentru surub.

Al doilea element a fost creat pentru a imbina flansa master de bratul robotului. Suruburile de prindere au fost alese din biblioteca din programul CATIA de tip M6x20.

30

In aceasta figura se observa pozitionarea tuturor elementelor pentru functionarea corecta a robotului si modul de asamblare al sculei cu antrenare proprie cu ajutorul flanselor de adaptare cat si a flanselor MASTER & SLAVE

31

32

5. Compresor

Compresor de aer KAESERClassic Mini 270/25W

Gama de compresoare “Classic” de la KAESER este special conceputa pentru a se potrivi oricarei  necesitati. Construite cu grija si din materiale de cea mai buna calitate fiecare unitate asigura o durata lunga de viata.

Eficienta in utilizare, designul robust si intervale lungi de intretinere (este necesara schimbarea lichidelor la fiecare doi ani) fac din seria de complesoare “Classic” de la KAESER alegerea ideala pentru utilizarea de zi cu zi.

 Produse in Germania de KAESER KOMPRESSOREN gama “Classic” ofera un exceptional raport de calitate şi performanţă. Simbolurile LwA şi CE garanteaza faptul ca fiecare unitate respecta normele legale in vigoare.Toate compresoarele Classic sunt conforme si beneficiaza de omologare tip.

Caracteristici tehnice

Volumul buteliei 25 l Debit aspirat 175 l Debit furnizat 270 l Presiune 10 bar Puterea motorului 1.3 kW Numar cilindri 1 Nivel zgomot 71 dB(A carcasa din material plastic protejeaza piesele fierbinti si cele aflate in miscare.

33

6. ControlerIRC5 PLC de la firma ABB

IRC5 PLC este foarte usor de utilizat si ofera o performanta ridicata in celulele robotizate. RC5 ABB este de-a cincea generatie intre robot si operator. Tehnologia de control a miscarii Truemove si Quickmove este cheia pentru performanta robotului in termeni de precizie, de viteza, ciclu de timp, programabilitate si sincronizare cu dispozitivele externe.

Fig.12 - Controller

Specificatii tehnice: 512 Mb memorie baterie pentru date ,cat si pentru retinerea ceasului 1000 instructiuni :0.07ms trei module de intrari/iesiri:

- 16/16 DI/DO- 8 DI/Relay out

34

CAPITOLUL IV

Prezentarea generala a structurii robotizate proiectate

Celula proiectata contine toate elementele evidentiate in capitolele prezentate anterior, ansamblul creat are rolul de a finisa jante auto. In acest capitol sevor reprezenta cateva vederi cu celula realizata.

35

36

37

BIBLIOGRAFIE

Suport de curs - Prof.dr.ing. Adrian Nicolescuwww.ati-ia.comhttp://www.3dcontentcentral.com/http://www.comau.com/eng/Pages/homepage.aspxhttp://www.motoman.co.uk/en/products/

38