Numerički i upravljane mašine i roboti

Projektni zadatak: Izbor industrijskog robota (manipulatora)

Članovi tima:

Petrović Zoran 8985 Stojanović Marko 8806

Zadatak: Za definisanu tehnološku operaciju ili proces i za definisani oblik tela izabrati koncepcijsko rešenje robota (manipulatora) koji može da se primeni. Izbor vršiti na osnovu prospekata proizođača.

Opis zadatka: Potrebno je izabrati odgovarajući industrijski robot za farbanje limenih ploča dimenzije 300x200. Farbaju se obe strane ploče. Detaljno objasniti proces robotizacije farbanja.

Na osnovu datog opisa zadatka treba:

- prikazati detaljan opis (sa skicama) date operacije - definisati potreban broj stepeni slobode kretanja i dati šematski prikaz - definisati maksimalno potrebno opterećenje - predložiti potrebnu tačnost - definisati oblik i veličinu radnog prostora - definisati broj, oblik i veličinu hvatača i efektora - definisati tip pogonskog sistema - definisati tip upravljačkog sistema - definisati metod programiranja - definisati tip koordinatnog sistema

Na osnovu izabrane koncepcije i vrste robota treba:

- izabrati tri moguća rešenja robota odgovarajućih karakteristika - uporedno prikazati karakteristike tri izabrana robota - izabrati najbolje rešenje na osnovu odgovarajućih kriterijuma

Odgovarajući kriterijumi su:

- tehnološki zahtevi, tj. radni prostor, brzina, opterećenje, upravljanje - projektni zahtevi, tj. komunikacije sa ostalim delovima sistema - bezbednost - ekonomski zahtevi tj. cena i troškovi - zadovoljenje EN ISO 8373 standarda

Podela robota Industriski manipulacioni robot je uredjaj opremljen mehaničkom rukom velikih moguċnosti kretanja i upravljackim sistemom velike autonomije realizovanim na digitalnom računaru. Ovakav robot predstavlja današnju tačku razvojnog niza industriskih robota. Podela robota prema geometriskoj konfiguraciji :

sverne ( polarne) antropoidne( rame I lakat) cilindrične karteziljanske ( pravougle) kranske (GANTRY) SCARA Klatno( PENDULUM) konfiguracije

Takodje mozemo reċi da roboti mogu biti trajno postavljeni na pod fabričkog pogona, mogu se zatim kretati po šinama , ali mogu biti opremljeni I točkovima I pomoċu njih se kretati po podu. Komponente robota:

Manipulator Krajnji efektor Izvor energije Kontrolni sistem

Poslovi farbanja prskanjem Farbanje prskanjem robot neposredno izvršava proizvodnu operaciju na radnom predmetu.

Samo farbanje možemo posmatrati kao deo šire tehnologije površinske zaštite materijala. Jedna od najčešćih je farbanje prskanjem, mada može da se koristi i za peskiranje.

Postoji niz razloga zbog kojih se poslovi farbanja poveravaju robotima. U pitanju je veoma prljav posao, materijali kojima se farba su često otrovni kancerogeni a može doći i do požara zbog lako zapaljivih isparenja. Zbog svega toga se teži da se čovečiji faktor eliminiše.

Farbanje robotom donosi i niz drugih prednosti: Poboljšani kvalitet; Ušteda materijala; Ušteda energije i Povećana produktivnost.

Prilikom bojenja prskanjem, boja se može raspršivati na razne načine: strujom vazduha pod pritiskom, visokim pulzirajućim pritiskom same boje u izlaznoj mlaznici ili metodom otapanja boje iz čvrstog stanja na povišenoj temperaturi i prskanjem pomoću odgovarajućeg uređaja. Boja može biti nitro, emajl, akrilnog, poliuretanskog ili vodootpornog tipa.

Ovaj način farbanja prskanjem se najviše koristi u auto-industriji, proizvodnji bele tehnike i svuda gde je potrebno farbanje pri velikoserijskoj proizvodnji.

Najzaslužnija za to je mala norveška firma ”NILS-UNDERHAUG”.

Završni uređaj koji nosi na svom kraju robot za farbanje je u vidu pištolja

za nanošenje boje prskanjem na svim predviđenim površinama radnog predmeta unapred zadatom putanjom.

Programiranje se vrši u najvećem broju rešenja direktnim učenjem, tj. vođenjem vrha robota (pištolja) za bojenje, kroz stvarni radni ciklus od strane kvalifikovanog radnika farbara, pri čemu se svi pokreti, sa svim osnovnim karakteristikama, brzinom, zastojima, vraćanjima, fazama uključenja i isključenja pištolja, pamte u memorijskom sistemu, bilo na traci, disku ili poluprovodničkoj memoriji. Učenje se vrši direktnim vođenjem vrha robota ili pomoću tzv. robota-pilota, lake konstrukcije istih dimenzija kao i robot, sa davačima položaja (potenciometrima, enkoderima ili rizolverima) u zglobovima, čiji se električni signali skidaju i pamte.

Složenost posla i specifični radni uslovi u kojima se vrši farbanje

zahtevaju određene karakteristike robota: pištolj prska boju na priličnu širinu, čime se ne postavlja zahtev za velikom preciznošću; zahteva se fleksibilnost tj. laka izmena programa koja bi omogućila prilagođavanje robota različitim predmetima koje je potrebno farbati; korišćenje prvenstveno hidrauličnog pogona zbog izbegavanja varničenja i omogućavanja velike hitrosti kretanja;

Zbog radnih uslova zahteva se posebna zaštita vitalnih delova robota koja se izvodi specijalnim pokrivačima. Mehanička konfiguracija robota za farbanje odlikuje se vitkošću, velikim dohvatom i malim poprečnim dimenzijama. Često su to laktaste šeme i člankovite konstrukcije, koje omogućavaju robotu da pristupi svim površinama i otvorima.

1. OPIS OPERACIJE Limena ploča je vertikalno učvršćena. Robot je programiran da vrši

farbanje sa jedne i sa druge strane. Postupak farbanja je prikazan na slici:

položaj 1 položaj 2 položaj 3 položaj 4 položaj 5 položaj 6

položaj 7 položaj 8

položaj 9

2. POTREBAN BROJ STEPENI SLOBODE

Robot ima 6 stepeni slobode kretanja. Pri tome je jedan stepen slobode kretanje po šini.

3. MAKSIMALNO POTREBNO OPTEREĆENJE

Jedino opterećenje koje robot manipulator ima je nošenje pištolja i farbe. Zbog toga nije potrebna velika nosivost. Maksimalno potrebno opterećenje je 5kg.

4. POTREBNA TAČNOST

Kako pištolj raspršuje farbu na velikoj površini nije potrebna velika tačnost.

5. OBLIK I VELIČINA RADNOG PROSTORA

Na slici je prikazan radni prostor robota-manipulatora. Pogled je speda. Vidi se da je radni prostor nepravilnog oblika.

Na slici je prikazan radni prostor potreban za farbanje jedne ploče. Postoji mogućnost farbanja serijski pri čemu bi šina po kojoj se robot kreće trebala

imati onu dužinu koja je potrebna za prilaz limovima.

6. BROJ, OBLIK I VELIČINA PIŠTOLJA I EFEKTORA Krajnji efektor. Završni deo struka kod robota opremljen je krajnjim efektorom. U zavisnosti od tipa operacije, konvencionalni krajnji efektori su opremljeni: hvataljkama, kukama, sondama, elektromagnetima, vakuum čašama, lepljivim prstima radi rukovanja materijalima, pištolj-raspršivačem za bojenje, dopunskim priborima za tačkasto i elektrolučno zavarivanje i električno sečenje, alatima kao sto su bušilice, odvrtači matica i podmetači, mernim instrumentima itd.Krajnji efektori se uglavnom izrađuju da izađu u susret posebnim zahtevima rukovanja. Najčešće se koriste mehaničke hvataljke i opremljene su sa dva ili više prstiju. Biranje odgovarajućeg krajnjeg efektora za posebnu primenu zavisi od faktora kao što su veličina tovara, okruženje, pouzdanost i cena. U našem slučaju krajnji efektor je pištolj-raspršivač za bojenje. Glavna funkcija mu je da podjednako respršuje boju na radnu površinu. Prednost ovakvog načina farbanja u odnosu na ručno je u tome što se sloj farbe ravnomernije nanosi, vreme je kraće a samim tim i kvalitet farbanja je bolji. Pištolj se snabdeva bojom pod pritiskom preko instalacije (creva) iz rezervoara koji se nalazi na specijalno odabranom mestu.

Postoji više vrsta pištolja-raspršivača za bojenje u zavisnosti od željene brzine i površine koja se farba. Neki od njih su dati na slikama:

7. TIP POGONSKOG SISTEMA

Tip pogonskog sistema može biti pneumatski ili hidraulični, dok se elektromotori izbegavaju zbog varničenja i moguće eksplozije gasova.

8. TIP UPRAVLJAŠKOG SISTEMA

Kontrolni sistem sluzi za komunikaciju i obradu informacija i daje naredbe za kretanje robota. To je mozak robota. On posreduje sa racunarima i drugom opremom, kao sto su proizvodni elementi i montazni sistemi. Fidbek uredjaji, kao sto su prijemnici, vazan su deo kontrolnog sistema. 9. TIP PROGRAMIRANJA on-line programiranje

Upravljački sistem C11

10. TIP KOORDINATNOG SISTEMA

antropoidni koordinatni sistem

11. IZBOR TRI MOGUĆA REŠENJA

Trebamo izabrati robot koji će imati 6 stepeni slobode kretanja, maksimalnu nosivost 5kg. i koji će imati najmanju cenu. tip1 tip2 tip3

TIP 1 TIP 2 TIP 3

PROIZVODJAC oznaka robota IRB 580 RXPaint60 FS06N kapacitet opterecenja broj osa 6 6 6 brzina 8 mm/s ponovljivost +/- 0,02 mm +/- 0,05 mm radni prostor R2573 mm R665 mm tezina robota 570 kg. 165 kg vibracije vrsta pogona pneumatski pneumatski pneumatski max. teret 5 kg. 4,5 kg 6 kg. max. domet 1620 mm 665 mm 1000 mm cena robota (euro) Od predviđena tri robota usvojili smo robot firme “Kawasaki” oznake FS06N zbog sledećih karakteristika:

odgovarajući broj osa; manja težina u odnosu na druge tipove; odgovarajuća nosivost; odgovarajući domet; i verovatno prikladna cena (za svaki džep)

KARAKTERISTIKE IZABRANOG ROBOTA

Model Axes Payload Reach Repeatability FS 06N

6 (7)*

6 (13) 1000 (39)

± 0.05 (± 0.002)

FS 10E

6 (7)*

10 (22)

1850 (57)

± 0.1 (± 0.004)

FS 20N

6 (7)*

20 (44)

1650 (65)

± 0.1 (± 0.004)

FS 30L

6 (7)*

30 (66)

2100 (83)

± 0.15 (± 0.006)

FS 45N

6 (7)*

45 (99) 1800

(71) ± 0.15 (± 0.006)

* With traversing unit.

kg (lbs)

mm (in) mm (in)

KARAKTERISTIKE OSTALIH ROBOTA