Robot_the Last Version

8/4/2019 Robot_the Last Version

1/35

REFERAT

Traductoare si marimi reglate automat in cadrul

sistemului mecatronic automobil

Elev : Dumitrescu Alexandra Georgiana

Clasa : XI A

Mecatronica si robotii industriali. Domenii variate in caresunt utilizati


2/35

Primale cercetari in domeniul roboticii au fost initiate la inceputul anilor '60. Dupa unavant substantial al aplicatiilor roboticii in domeniul industrial, cu precadere in industriaautomobilelor, la inceputul anilor '90 s-au conturat multiple aplicatii in domeniileneindustriale (nemanufacturiere). Asupra acestor aplicatii dorim sa atragem atentia, cu atat

mai mult cu cat s-a estimat ca robotica urmeaza sa joace un rol insemnat in restructurareacivilizatiei mileniului trei.Aceasta afirmatie poate fi usor sustinuta cu cateva date statistice continute in ultimul raport(pe 2001) al IFR (International Federation of Robotics).Astfel, in anul 2000 s-au pus in functiune 98700 unitati de roboti, numarul total ajungand la749800 de unitati, iar valoarea totala a pietei corespunzatoare acestui domeniu a fostestimata la 5,7 mld. de dolari SUA.

Statisticile privind tipurile de roboti arata sugestiv cresteri importante ale numaruluirobotilor care raspund unor aplicatii neindustriale. Aceasta dezvoltare, chiar spectaculoasa,in directia aplicatiilor neindustriale justifica trecerea in revista in randurile de mai jos aprincipalelor subdomenii in care robotii nemanufacturieri sau robotii de serviciu isi pot gasi

aplicabilitate.Aceste domenii sunt constructiile, reabilitarea bolnavilor, comert, transport si circulatiamarfurilor, administratia locala, protectia mediului inconjurator si agricultura; supraveghere,inspectie, protectia de radiatii si interventii in caz de catastrofe; hoteluri si restaurante; inmedicina, gospodarie, hobby si petrecerea timpului liber.

Pentru a sugera aplicatii concrete in aceste subdomenii, aplicatii abordabile incolective interdisciplinare de ingineri, sunt precizate mai departe directiile care pot fi avutein vedere.

In medicina: sisteme robotizate pentru diagnoza prin ecografie, sisteme robotizatepentru interventii neurochirurgicale; telemanipulatoare pentru chirurgie laporoscopica;

vehicule ghidate automat pentru transportul bolnavilor imobilizati la pat; vehicule ghidateautomat pentru transportul medicamentelor, alimentelor, bauturilor si lenjeriei de schimb;vehicule ghidate automat pentru activitati de curatenie si dezinsectie in spitale; sistemerobotizate pentru pregatirea prin simulare, inainte de operatie, a unor interventii chirurgicaleetc.Pentru reabilitare se pot identifica urmatoarele aplicatii: scaun cu rotile pliant, imbarcabil inautoturisme; manipulator pentru deservirea persoanelor paralizate, vehicul pentruconducerea nevazatorilor etc.

In constructii: vehicul ghidat automat pentru asfaltarea soselelor, sistem robotizatpentru stropirea betonului in constructia tunelurilor; robot mobil pentru cofraje glisante;excavatoare autonome, sistem robotizat pentru compactarea si nivelarea suprafetelorturnate din beton; sistem robotizat pentru inspectarea fatadelor cladirilor; sistem robotizatpentru montarea/demontarea schelelor metalice etc.

In administratia locala: vehicul autonom pentru curatirea zapezii de pe autostrazi;vehicul autonom pentru mentinerea curateniei pe strazi; sistem robotizat pentru inspectia siintretinerea automata a canalelor etc.Pentru protejarea mediului inconjurator: sistem robotizat de sortare a gunoiului in vedereareciclarii, sistem automat de inspectare, curatare si reconditionare a cosurilor de fum inalte;platforme autonome mobile pentru decontaminarea persoanelor, cladirilor strazilor; vehicul


3/35

ghidat automat pentru decontaminarea solului etc. In agricultura, dintre aplicatiile posibile amintim: sistem robotizat de plantare arasadurilor; sistem robotizat de culegere a fructelor; sistem robotizat de culegere a florilor;sistem robotizat de tundere a oilor etc.In comert, transporturi, circulatie: vehicule ghidate automat pentru intretinerea curateniei pe

suprafete mari (peroane de gari, autogari si aerogari); sistem robotizat de curatire automataa fuselajului si aripilor avioanelor; sistem automatizat de alimentare cu combustibil aautovehiculelor etc.

Hotelurile si restaurantele pot fi prevazute cu: sisteme robotizate pentrupregatirea automata a salilor de restaurant, de conferinte; sistem de manipulare automataa veselei; minibar mobil pentru transportul bauturilor, ziarelor etc.Pentru siguranta si paza: robot mobil de paza pe timpul noptii in muzee; robot mobil pentrupaza cladirilor si santierelor; vehicul autonom pentru stingerea incendiilor; robot mobilpentru detectarea si dezamorsarea minelor; sistem robotizat pentru interventii in spatiipericuloase etc.

In gospodarie, pentru hobby si petrecerea timpului liber se pot identificaurmatoarele aplicatii: robot de supraveghere copii pentru diverse intervale de varsta; robotde gestionare si supraveghere generala a locuintei, robot mobil pentru pentru tundereaautomata a gazonului; instalatie robotizata pentru curatirea barcilor de agrement si sportetc.Aspectele prezentate vin sa sprijine intentiile de a demara activitati in domeniul roboticii,unele din acestea putand deveni chiar activitati de succes, care pot constitui adevarateprovocari pentru specialistii in robotica sau in domeniile apropiate.

Aceste ultime precizari au o semnificatie aparte pentru zona Brasovului, undeexista un numar important de ingineri roboticieni, care au absolvit specializarea de Roboti

industriali (ing. zi) si/sau specializarea de Robotica de la Studii aprofundate, ambele dincadrul Facultatii de Inginerie Tehnologica a Universitatii Transilvania.Numarul acestor specialisti este de peste 150 (anul acesta va absolvi a 9 promotie), mareamajoritate activand in Brasov.Exista si absolventi care lucreaza in domeniul roboticii sau domenii conexe

2. Definiia robotului i a robotului industrial

Robotul este un sistem cu funcionarea automat, adaptabil prin programare condiiilor

mediului n care acioneaz, destinat nlocuirii activitii unuia sau mai multor operatori, sauamplificrii (prelungirii) unei funcii a acestora.

Robotii industriali inteligenti utilizeaza informatie sensoriala pentru a controla actiunicomplexe, in comparatie cu miscarile simple ri repetabile de tipul "pick-and-place".Robotiiindustriali sunt utilizati pentru fabricare de repere, inspectare si asambalare

Consta dintr-un lant de mai multe subansamle rigide conectate in serie cu articulatiiprismatice sau de rotatie la care un capat al lantului este conectat la baza de sustinere sialtul liber este echipat cu un efectuator


4/35

Efetuatorul, ori mana de robot industrial poate fi echipat cu un graifar mechanic,graifar cuvid, graifar electromecanic, cap de sudura, capete de vopsire prin pulverizare, sau oricealta scula

Pot fi actionati manual, electric ori pneumatic

Definiia cuprinde cele dou cazuri posibile: sistemele care au o funcionare automat iindependent de operator aceste sisteme formeaz roboii propriu-zii, sau roboiiautonomi, respectiv sistemele care amplific sau prelungesc o anumit funcie aoperatorului (de exemplu, capacitatea acestuia de a manevra obiecte grele), situaie ncare denumirea mai specific este aceea de telemanipulator.

Acesta este un sistem de manipulare care lucreaz cuplat cu operatorul, de exemplu prinintermediul unor prghii; cazul cel mai cunoscut este acela al minilor comandate de ladistan, care lucreaz ntr-o incint separat printr-un ecran de protecie fa de operatoruluman; este vorba de sistemele care au permis manevrarea materialelor radioactive.Robotul industrial se ncadreaz n definiia de mai sus, fiind cazul particular al unui sistemdestinat s opereze n mediul industrial, pentru a efectua o secven de operaii ntr-unproces tehnologic.Institutul American de Robotic folosete definiia conform creia robotul industrial este unechipament multifuncional, reprogramabil, conceput pentru a deplasa materiale, piese,unelte, sau dispozitive specializate pe traiectorii variabile i reprogramabile, n scopulrealizrii unor sarcini variate.

Cuprinznd elementele generale de caracterizare a roboilor, accentul este pus n acestcaz pe proprietatea de mobilitate un robot folosit n industrie trebuie s poat efectua osecven de micri prin care rezolv o sarcin tehnologic: deplaseaz obiecte,realizeaz o operaie de vopsire, sudur, etc.Robotul, prin flexibilitatea n utilizare dat printre altele de programabilitatea sa, poate fiasemnat cu un calculator (asemnri: programabilitatea; deosebiri: ieirile).Un robot conine un calculator care i confer caracteristica de programabilitate, dar acestaeste cuplat cu un sistem mecanic, care trebuie s asigure i el flexibilitate n utilizarearobotului, permind materializarea a diferite micri, conform programului rulat pecalculatorul robotului. De aici i specificul n utilizare, n aceea c trebuie neles att


5/35

calculatorul (sistemul de control) care asigur att programabilitatea ct i comanda priimecanice, dar i sistemul mecanic al robotului, cel care implementeaz aciunile acestuia.Astfel rezult complexitatea sporit a unui robot fa de un calculator primul poateinteraciona cu mediul nconjurtor, producnd schimbri n acesta, ceea ce la uncalculator nu se ntmpl.

Cuplarea calculator - parte mecanica asigurand miscarea a fost considerata de la primelevariante de roboti industriali. Astfel Joseph Engelberger, unul dintre intemeietorii firmeiUnimation, prima companie producatoare de roboti industriali, a definit robotul industrial cao componenta de automatizare evoluata, ce combina o parte electronica de tip calculatorcu sisteme avansate de actionare mecanica, obtinandu-se un echipament independent demare flexibilitate. Totodata el scoate in evidenta caracteristicile robotilor industriali; un robotindustrial trebuie sa posede:

o mana care poate apuca sau elibera diferite piese; un brat care poate misca mana dupa cele trei directii spatiale; mana poseda una sau mai multe articulatii determinand trei posibilitati de miscare

(acestea fiind necesare pentru realizarea orientarii); suficienta putere a bratului pentru a putea ridica si manevra dupa necesitate obiectele delucru; facilitati de programabilitate si memorie astfel incat sa poata pastra un program de lucru; sistem de control automat pentru realizarea programului de lucru, care sa determineperformante de viteza si precizie nu mai slabe decat ale operatorului pe care il inlocuieste; siguranta in functionare.

Definitia Roboticii

Termenul de robotica a fost pentru prima data folosit de scriitorul Isaac Asimov, in anul1942, in povestirea Runaround. In aceasta autorul are viziunea evolutiei domeniuluitehnic al robotilor pana la robotii inteligenti, astfel ca formuleaza asa numitele principii eticeale robotilor. Este vorba de o constructie sub forma unui sistem de reguli care se pot apelarecursiv, stabilind modul in care robotul va interpreta comenzile primite:

un robot prin actiune sau inactiune nu trebuie sa aduca prejudicii unei fiinte umane; un robot trebuie sa respecte comenzile omului, cu exceptia celor care contravin primeilegi; un robot trebuie sa se autoprotejeze, atata timp cat aceasta actiune nu vine in conflict cuprimele doua legi.

Robotica este in prezent o ramura a stiintelor tehnice, avand ca obiect de studiuautomatizarea operatiilor umanoide. In corelatie cu definitia generala data in paragrafulanterior, robotica se ocupa cu studiul robotilor, prin operatii umanoide avandu-se in vedereactivitatile fizice si intelectuale, realizate in general de om. Mai specific, robotica a urmaritin primul rand automatizarea operatiilor efectuate cu ajutorul bratelor, mainilor, picioarelor,implicand corelatia cu sistemul senzorial (in primul rand vederea), si procesele derationament pentru luarea deciziilor de actiune. Odata cu raspandirea, perfectionarearobotilor si trecerea de la aplicarea lor industriala la folosirea si in alte domenii (aplicatiispatiale, medicale, casnice) s-a produs largirea gamei operatiilor umanoide studiate si


6/35

automatizate de roboticaDaca la primii roboti industriali esentiale erau miscarile de manipulare efectuate intr-o zonarelativ restransa, intr-o secventa repetitiva cu putine interactiuni senzoriale, la robotiiactuali, chiar in aplicatiile industriale, apar schimburi informationale importante, pe bazacarora sistemul de control al robotului decide secventa de actiuni potrivita indeplinirii unui

scop fixat de utilizator.Avand in vedere complexitatea unui robot, care cuprinde subsisteme mecanice, de control,senzoriale, de transfer de informatii, de programare, robotica a aparut si s-a dezvoltat ca ostiinta interdisciplinara.

Clasificarea metodelor de programare a robotilor industriali

Robotii sunt masinarii complexe si pentru ai controla sunt necesare cunostinte si abilitatitehnice semnificante. Exista si roboti simpli, ca robotul aspirator Roomba, proiectat specialpentru o singura aplicatie si a carui metoda de control reflecta aceasta simplicitate. Panoulde control al robotului permite utilizatorului sa selecteze diferite marimi ale camerei si sa

porneasca procesul de aspirare printr-o singura apasare de buton.Totusi, cei mai multi roboti nu au interfete simple si nu sunt destinati unei functii simple siunice, ca aspirarea camerelor. Cei mai multi roboti dispun de interfete complexe, de obiceiimplicand un limbaj de programare textuala cu cateva abstractizari de nivel inalt. Deoareceutilizatorul obisnuit nu doreste sa programeze robotul la un nivel inferior, este necesar unsistem care sa furnizeze nivelul dorit de control asupra sarcinilor robotuluiRobotii au devenit mult mai puternici si mai inteligenti in ultimul deceniu si se dezvolta totmai mult in directia serviciilor. Fiind mult mai mult utilizati de oameni cu minime calitatitehnice, este necesara o usurinta in utilizare si un sistem flexibil de programare. Robotiidevin din ce in ce mai puternici, avand mai multi senzori si componente mai ieftine. Carezultat, robotii trec din domeniul industrial controlat, in domeniul mai putin controlat al

serviciilor in locuinte, spitale, locuri de munca, unde indeplinesc sarcini diferite de la livrareservicii pana la distractii .O trecere in revista a sistemelor de programare robot a fost condusa in anul 1983 deTomas Lozano-Perez. La acea vreme robotii erau intalniti doar in mediul industrial,domeniul metodelor de programare era foarte limitat, iar aceasta lucrare a examinat doarsistemele de programare a robotilor industriali.Lozano-Perez a impartit sistemele de programare in urmatoarele categorii: programare prininvatare, programare textuala si programare cablata .

3. SISTEME DE ACIONARE

Sistemul de actionare al unui robot cuprinde totalitatea surselor energetice alerobotului precum si elementele de control direct ale acestora. n acest sens, prin sistemde actionare se va ntelege ansamblul motoarelor si convertoarelor prin care se obtineenergia mecanica necesara deplasarii robotului precum si dispozitivele suplimentare cecontroleaza acest transfer energetic.

Un astfel de sistem va cuprinde :


7/35

1) o sursa primara de energie ;

2) un sistem de conversie al energiei primare n energie mecanica ;

3)un sistem pentru transmisia energiei mecanice la articulatia corespunzatoare ;

4)un control al parametrilor caracteristici ale acestor sisteme.

Structura generala a unui sistem de actionare este prezentata n figura 3.1.

Sistemele uzuale de actionare folosesc trei surse primare de energie : electrica ,pneumatica sau hidraulica. Procentual, cel mai mare numar de sisteme de robotiindustriali moderni utilizeaza actionarea hidraulica datorita unor caracteristici deosebite pecare aceste echipamente le ofera n ceea ce priveste raportul dintre forta exercitata ladispozitivul motor si greutatea acestuia. O arie larga o au deasemenea actionarile

electrice, utilizate ndeosebi datorita facilitatilor de control pe care le pot asigura.Actionarea pneumatica ocupa o pondere redusa n aceasta directie , ea fiind de obiceiutilizata n sistemele de comanda ale dispozitivelor auxililiare.

Figura 3.1

3.1. Sisteme de actionare electrica

Desi mai putin utilizata dect actionarea hidraulica, actionarea electrica ocupa o ariesuficient de ntinsa la robotii industriali datorita urmatoarelor avantaje principale :


8/35

a) sursa de energie electrica primara este usor de gasit;

b) sistemele de control sunt precise, sigure si relativ usor de cuplat la o conducerenumerica la nivel nalt;

c) se poate asigura o functionare autonoma prin alimentarea cu baterii;

d) nu se impun probleme specifice de poluare.

3.1.1. Motoare de curent continuu

Actionarea cu motoare de curent continuu are avantajul important ca momentulcreat este practic independent de pozitia si viteza motorului, depinznd numai de cmpul

nfasurarilor si curentul din armaturi. Daca nfasurarile de cmp sunt nlocuite cu unmagnet permanent atunci momentul dezvoltat este proportional cu valoarea curentului dinarmaturi si deci cu tensiunea aplicata.

Anumite proceduri tehnologice au permis micsorarea greutatii motoarelor. Ele serefera, de exemplu, la eliminarea nfasurarilor de excitatie prin utilizarea motoarelor cumagnet sau micsorarea greutatii rotorului prin motoarele disc. Desi teoretic, orice motorelectric este susceptibil de utilizare, pentru actionarea robotilor se utilizeaza numaimotoare de curent contnuu si pas cu pas, primul datorita sistemelor performante decontrol, iar al doilea datorita facilitatilor pe care le ofera n controlul n bucla deschisa laoperatiile de pozitionare .

Dezavantajul principal al acestor actionari este greutatea componentelor. Raportulputere - greutate sau moment - greutate este mai mic dect la actionarile hidraulice.Aceasta greutate nu poate fi redusa n mod semnificativ datorita circuitului magnetic care,pentru asigurarea unor performante ridicate necesita o geometrie corespunzatoare.

Utilizarea motorului de c.c n actionarea robotilor impune :

a) un sistem de control utiliznd tahogeneratoare si transformatoare de pozitie;

b) un sistem mecanic care sa realizeze conversia miscarii de rotatie in miscare detranslatie;

c) un sistem mecanic pentru blocarea motorului .

Motoarele de curent continuu sunt formate din doua parti : un sistem de excitatie si onfasurare dispusa ntr-o armatura rotorica. Un sistem de comutatie, asigura npermanenta un sens unic al curentului n raport cu cmpul magnetic, deci asigura o forta

n directie constanta.


9/35

Schema echivalenta simplificata a motorului de curent c.c cu excitatie separata esteprezentata n figura 3.2.

Fluxul magnetic este proportional cu valoarea curentului de excitatie ,

iar ecuatiile ce guverneaza regimul stationar (neglijnd anumite efecte secundare) sunt :

iar cuplul electromagnetic creat M :

Daca motorul lucreaza sub curent de excitatie constant, atunci fluxul este constantdeci

iar

Caracteristicile statice de functionare se obtin din aceasta ultima relatie,

Figura 3.3


10/35

Daca opereaza n curent de excitatie variabil si tensiune de alimentare constanta,atunci ecuatiile de functionare devin :

Figura 3.2

Controlul n tensiune al turatiei n actionarea robotilor se rezolva prin doua metode:

redresoare comandate cu tiristoare;

variatoare de tensiune continua

Redresoarele comandate cu tiristoare reprezinta o solutie extrem de larg utilizata sio literatura extrem de bogata abordeaza aceasta problematica . Din multimea structurilorsi schemelor bazate pe aceasta metoda, se vor prezenta cteva tipuri utilizate frecvent ncontrolul robotilor.

Redresoare monofazate n punte. Aceste sisteme sunt utilizate n special la puteri sitensiuni mici. Schema generala a unui redresor de acest tip este prezentata n figura 3.4.


11/35

Figura 3.4

Controlul redresarii este obtinut printr-o punte, n circuitul exterior al redresorului

fiind montat motorul de c.c. Se remarca conductia, pe fiecare alternanta a tensiunii dinsecundar, a doua tiristoare opuse. De exemplu ntr-o semialternanta conduc tiristoareleTh 2 si Th 3 (linie nentrerupta), iar n cealalta semialternanta grupul Th 1, Th 4 (liniepunctata). Controlul valorii curentului redresat se obtine prin controlul unghiului deaprindere al tiristoarelor. Pentru atenuarea componentelor alternative ce apar n aceastaredresare, n circuitul motorului se introduce o bobina de netezire L.

Redresoare trifazate n puncte. Circuitele de acest tip reprezinta stuctura cea maieficienta pentru alimentarea motoarelor de c.c. sub raportul puterii si randamentului.Configuratia de baza a unui astfel de circuit este prezentata n figura 3.5

Figura 3.5

Variatoare de tensiune continua. Aceste dispozitive trasforma o tensiune continuaaplicata la intrare, n impulsuri dreptunghiulare de tensiune, la iesire, astfel nct valoareamedie a tensiunii de iesire se poate modifica n functie de factorul de umplere alimpulsurilor. Schema de principiu a unei astfel de valori este prezentata n figura 3.6


12/35

Figura 3.6

n figura 3.7 este reprezentata schema de principiu a unui astfel de variator .

Sistemul cuprinde patru comutatoare statice CS1-CS4 a caror comutare dupa oanumita ordine determina functionarea n regim de motor si frna pentru ambele polaritatide alimentare a le motorului.

Figura 3.7

3.1.2. Motor pas cu pas

Motoarele pas cu pas sunt sisteme sincrone care realizeaza o corelatie directa ntremarimea comandata si pozitia obtinuta. Aceste motoare asigura conversia directa asemnalului de intrare, dat sub forma numerica, ntr-o miscare de pozitionare unghiularaprin cumulari incrementale. Aceasta proprietate determina o utilizare larga a motoarelor


13/35

pas cu pas n toate sistemele de pozitionare n bucla deschisa. Conversia intrinseca acomenzii n pozitie asigura scheme de control simle, eficiente att sub aspect tehnic, ctsi economic.

Pe lnga aceste avantaje, trebuiesc subliniate si cteva dezavantaje printre care se

mentioneaza: acceleratii si deceleratii discontinue, variatia cuplului cu pozitia rotorului,puteri mici etc.

Principiul de functionare al unui motor pas cu pas este prezentat n figura 3.8.

Statorul cuprinde patru poli iar rotorul este realizat dintr-un magnet bipolar. Daca sealimenteaza nfasurarile 1-3, atunci rotorul se va deplasa ntr-o pozitie n care fluxulmagnetic prin aceste nfasurari este maxim, deci el se va alinia pa axa nfasurarilor 1 3.

Daca se alimenteaza nfasurarile 2 4 atunci rotorul se va roti cu , sensul derotatie depinznd de polaritatea aplicata, pna se va alinia cu noua nfasurare. O

combinatie de semnale aplicate va determina pozitii intermediare corespunzatoare. Inabsenta oricrui semnal de alimentare a nfasurarilor, rotorul va ocupa o pozitie binedeterminata aliniindu-se cu unii din polii statorului , fara a conta polaritatea .

n acest tip de motor, cuplul dezvoltat va depinde evident de pozitia rotorului si norice caz valorile de cuplu obtinute sunt relativ mici.

O solutie tehnologica superioara este oferita de motoarele pas cu pas cu reluctantavariabila. Constructiv, aceste motoare sunt cu rotor pasiv, avnd si crestaturi uniformrepartizate pe suprafata rotorului. Prin alimentarea unei faze statorice, rotorul se va roti

astfel nct circuitul magnetic sa prezinte reluctanta magnetica minima producndalinierea dintilor statorici si rotorici. Comutnd alimentarea pe faza urmatoare se obtine odeplasare a rotorului pentru o noua realiniere a dintilor acestora, determinnd aparitiaunui cuplu.

Dupa solutiile constructive utilizate aceste motoare se mpart n: motoare custructura monostatorica (o singura unitate stator-rotor) si motoare cu structurapolistatorica.

Prima configuratie, monostatorica , reprezinta o solutie mai avantajoasa, datorita

simplitatii constructiei. Aceste motoare pot fi realizate n doua variante, cu numar de dintiegal pe stator si rotor si cu numar de dinti n rotor mai mare decat n stator (fig.3.9).

n figura 3.9.a este prezentat un motor pas cu pas cu 8 dinti pe stator si 6 dinti pe

rotor, functionnd n 4 faze cu pas de . nfasurarile unei faze sunt dispuse pe 2 polistatorici diametral pusi. La alimentarea unei faze, dintii rotorici se aseaza n fata dintilorstatorici pe care este conectata faza comandata . La alimentarea fazei urmatoare, rotorul

se va roti cu .


14/35

Pentru obtinerea unui pas de rotatie mai mic se mareste numarul de dinti statorici sirotorici. n figura 3.9.b este reprezentat un astfel de motor cu 6 poli aparenti statorici.

Figura 3.8

Motoarele pas cu pas polistatorice sunt realizate sub forma unor multistructuristatoric-rotorice, fixate mecanic n aceeasi carcasa dar independente din punct de vedereelectric si magnetic. Statorul si rotorul au acelasi numar de dinti. Subsistemele rotoricesunt montate pe acelasi ax , dar sunt separate din punct de vedere magnetic.

Figura 3.9


15/35

Pentru a realiza rotatia este necesar decalarea subsistemelor rotorice sau statorice,radial unele fata de altele. n figura 3.10 este prezentat un motor cu trei faze, cu statorulaliniat si un decalaj de o treime din pasul dentar realizat prin cele trei subsisteme rotorice.

Indiferent de principiul de functionare al motorului, comanda acestuia se realizeaza

prin comutarea succesiva a fazelor nfasurarilor. n figura 3.11 se pot urmarii diagrameletensiunilor de alimentare n cteva variante functionale aplicate unui motor cu patru faze.

n figura 3.11, a este reprezentata asa numita comanda simetrica simpla n carealimentarea fazelor este comutata succesiv pe fiecare nfasurare, semnalele de comandafiind disjuncte. n figura 3.11,b sunt alimentate n permanenta doua nfasurari, sensul derotatie al motorului fiind determinat de ordinea de conectare si deconectare a acestora(comanda simetrica dubla). Aceasta metoda este mbunatatita n figura 3.11,c n sensulca intervalul de timp asociat unei nfasurari este defalcat n trei zone. Prima si ultimacorespund alimentarii simultane cu faza precedenta si respectiv succesoare iar n a doua

este asigurata numai alimentarea fazei proprii.

Figura 3.10

Comutarea semnalelor pe nfasurari este realizata cu scheme de comanda

specifica. Aceste scheme trebuie sa contina, pe de o parte, logica de comutare a fazelor,iar pe de alta parte dispozitive electronice de putere cuplate direct pe nfasurarilemotorului.


16/35

Figura 3.11

Figura 3.12

Distribuitoarele de impulsuri genereaza deci logica de comutare a tensiuni dealimentare pe fiecare faza fara a asigura puterea necesara pentru comutare. Aceastaeste obtinuta de un bloc de comutatoare statice care realizeaza amplificarea necesara a

sistemului.Problemele impuse acestor circuite sunt numeroase, ele derivnd din regimurile

speciale la care opereaza un motor pas cu pas. Aceste probleme pot fi formulate princonditiile urmatoare:

1) generarea unui curent cu o amplitudine corespunzatoare puterii cerute de motorsi cu polaritate adecvata. Aceasta implica trazistoare de putere n etajele finale sau chiartiristoare;


17/35

2) comutarea curentului de la valoarea zero la valoarea de regim n timp minim;

3) comutarea inversa a curentului de la valoarea nominala la zero n timp minim cuevitarea aparitiei unor semnale de supraurmarire.

Prima conditie se realizeaza prin utilizarea unor configuratii speciale de amplificaren curent de tipul circuitelor Darlington. Aceste circuite au avantajul unui factor deamplificare bun, o impedanta de intrare mare, o impedanta de iesire foarte mica , deci oadaptare foarte buna fata de sarcina oferita de motor. Ele reprezinta totodata si unexcelent comutator static, constantele de timp proprii fiind foarte mici.

n fig 3.13 este reprezentat un astfel de comutator Darlington cuplat pe una dinnfasurarile unui motor pas cu pas. Daca semnalul furnizat de distribuitor este la nivellogic O, tranzistorul T1 se blocheaza determinnd blocarea tranzistorului T2 si anulnddeci curentul n faza motorului. Pentru o valoare logica 1, tranzistorul T1 intra n saturatie

determinnd conductia lui T2 si, deci, un curent corespunzator prin nfasurarea motorului.

Figura 3.13

3.2. Sisteme de actionare hidraulica

Aceste dispozitive se bazeaza pe principiul conversiei energiei unui fluidincompresibil n energie mecanica. Lichidul utilizat este un ulei mineral ce actioneaza lapresiuni de pna la 100 atm., sursa de presiune hidraulica fiind ncorporata n sistemul deactionare propriu al robotului sau apartinnd unui sistem centralizat[38].

Dispozitivul cu cea mai larga utilizare n aceste sisteme este reprezentat de pistonulhidraulic liniar (fig.3.14).


18/35

Figura 3.14

Diferentele de presiune create n cele doua camere determina valoarea forteiexercitate,

Aceste presiuni sunt create prin asigurarea circulatiei fluidului pe anumite cai de fluidprin intermediul unui servoventil SV de la o sursa de putere hidraulica SPH. Controlulservoventilului este realizat electric.

Considernd o geometrie simetrica adoptata n constructia pistonului si notnd prinx deplasarea fata de punctul median al cilindrului, dinamica miscarii este definita prinecuatiile,


19/35

unde v este viteza elementului, B reprezinta modul de compresibilitate, kf, Fr, determinafrecarile vscoase si uscate, iar q1 si q2 sunt debitele realizate pe cele doua trasee.

Figura 3.15

n figura 3.15 sunt prezentate doua variante constructive, prima realiznd o rotatiesub un unghi maxim de cca 330, iar a doua de cca 130.

Aceste dispozitive se utilizeaza pe scara larga n actionarea robotilor datorita unoravantaje specifice printre care mentionam: realizarea unui raport putere/greutate mare,posibilitatea actionarii directe, interconectarea lor directa n articulatiile de rotatie alerobotului etc.

Comportarea statica este determinata de ecuatia cuplului activ creat,

unde V este capacitatea volumica a sistemului. Regimul dinamic are o forma analogica cucel de la pistoanele liniare,


20/35

unde coeficientii au semnificatii similare.

Figura 3.16

Un rol esential n comanda acestor actionari l joaca sistemele de control al cailor defluid, servovalvele. Aceste dispozitive permit blocarea unor cai de fluid, schimbareasensului pe o anumita cale sau comutarea traseelor de cale dupa o logica impusa . Unastfel de servosistem hidraulic este prezentat n figura 3.16.

Pentru pozitia de zero a pistonului ambele cai de fluid sunt blocate, elementelepistonului obturnd caile de transmitere a fluidului catre sarcina sau de la aceasta (caile Asi B). O deplasare foarte mica x spre dreapta a pistonului determina deschidereatraseului fluidic S-A si B-R1 , deci un anumit sens n sarcina dispozitivului. Deplasareainversa a pistonului produce blocarea caii de recirculare R1 si deschiderea cailor petraseele S-B si A-R2 , inversnd astfel sensul fluidului n sarcina.

O analiza detaliata a debitului de fluid ce traverseaza o cale de iesire (A sau B) nfunctie de pozitia pistonului permite determinarea caracteristicii de transfer servovalvei.

a)

n acest caz se obtine un debit maxim de fluid,

b)


21/35

dispozitivul realizeaza o obturare partiala a debitului de fluid, deci

c)

cantitativ regimul de lucru este similar cu cel anterior dar schimbarea sensului dedeplasare determina o schimbare a sensului fluidului pe calea A.

d)

n aceasta situatie se realizeaza deblocarea totala a caii A utilizata acum ca traseu deretur al debitului de fluid,

Caracteristica globala de transfer este prezentata n figura 3.17.b. Se observa caforma ei este specifica elementelor neliniare cu prag de saturatie. Aceasta alura

corespunde unei configuratii idealizate a elementelor pistonului. Structurile realenrautatesc caracteristica n sensul introducerii unor neliniaritati suplimentare,caracteristici cu zona de insensibilitate, cu zone liniare cu panta variabila etc. Se poateremarca, de asemenea, sensibilitatea deosebita a sistemului n sensul ca variatii foartemici de deplasare mecanica x determina regimuri fluidice total diferite.

Comanda pistonului, deplasarile acestuia, sunt realizate de obicei electric cuelemente speciale, motoare pas cu pas, motoare de c.c. cu sisteme mecanice deconversie a miscarii sau electromagneti tripozitionati.

Analiza comparativa a sistemelor de actionare utilizate n controlul pozitiei robotilorindica o pondere de peste 50% n favoarea actionarii hidraulice.

Aceasta larga utilizare este datorata ctorva factori dinte care putem mentiona

1. puterea realizata n aceste sisteme este mult mai mare dect a oricaruisistem, lund ca referinta greutatea echipamentului utilizat;2. actionarile hidraulice sunt mult mai robuste dect cele electrice amplificarearezultata este mai mare, precizia si raspunsul la frecventa sunt mai bune;


22/35

3. actionarea hidraulica are performante foarte bune la viteze mici;4. sistemele hidraulice se pot cupla direct la sarcina fara dispozitivesuplimentare;

Figura 3.17

n celalalt sens, anumite deficiente ale acestor sisteme determina o limitare autilizarii lor. Se poate mentiona neliniaritatea extrem de pronuntata a majoritatiielementelor, ceea ce ngreuneaza mult realizarea unui control eficient. De asemenea,incompresibiblitatea fluidului , factor esential ntr-o actionare hidraulica, devine unelement deficitar n conditiile n care se impune implementarea unei legi de reglare.Realizarea unor elemente de reglare fluidice de tip P, PI, PID se obtine extrem de dificil,

cu dispozitive electro-mecanice complexe. Mai mult, daca o servovalva blocheaza o calede fluid aceasta devine practic neoperanta, controlul fluidic ncetnd cu totul.

3.3. Sisteme de actionare pneumatica

Caracteristica principala a acestor dispozitive este data de utilizarea aerului ca fluidcompresibil al sistemului de actionare.

Functiile de operare ale sistemelor pneumatice sunt similare cu cele hidraulice,particularitatile tehnologice si constructive specifice lor fiind datorate schimbarii fluidului,cu specificul si proprietatiile sale.

Din factorii care argumenteaza n favoarea utilizarii sistemelor pneumatice, se potretine:

1. simplitatea echipamentului de actionare;1. robustetea dispozitivelor utilizate;2. nepoluarea mediului de lucru;3. sisteme de control simple;4. raportul putere/greutate relativ ridicat;5. rezistenta la suprasarcini de valori mari.


23/35

Compresibilitatea fluidului (aerului) face ca sistemele de control sa fie utilizate nspecial la elementele mecanice care lucreaza pe principiul tot sau nimic fara a fi necesarun reglaj intermediar. Ca urmare, ele pot fi introduse cu succes la dispozitivele deactionare ale griperelor unde sunt conturate ntotdeauna numai doua stari distincte:deschis si nchis.

Controlul pozitiei unui element mecanic prin sisteme pneumatice este rar utilizatdatorita performantelor slabe rezultate n comparatie cu cele electrice sau hidraulice.Aceste rezultate slabe se atribuie compresibilitatii fluidului care introduce un timp depropagare, de ntrziere, n dinamica dispozitivului. De asemenea, o deficienta de baza oconstituie faptul ca aceste sisteme utilizeaza controlul dupa debit, parametru ce nu este

ntotdeauna indicat pentru controlul pneumatic al unei miscari. Din acest motiv, serecomanda [38] utilizarea unui control al presiunii ce duce la o mbunatatire considerabilaa performantelor dar este mult mai complex si costisitor.

4. APLICAIILE ROBOILOR INDUSTRIALI

n realizarea unui sistem de fabricaie robotizat, integrarea funciei de manipulareautomat este esenial, putnd apare situaia ca n sistemul respectiv s fie integrate maimulte operaii de manipulare automat. Funciile de manipulare posibile ntr-un sistemrobotizat rezult din fig.4.1, pentru fiecare dintre aceste operaii putnd fi necesar cte unrobot de construcie adecvat i cu ciclu de lucru corespunztor sau acelai robot poate

ndeplini dou sau trei funcii.


24/35

Fig 4.1

Funcia de manipulare a piesei este necesar pentru alimentarea automat cu piese amainilor-unelte, aceasta putndu-se referi la:- transferul unei palete cu piesa fixat pe masa mainii-unelte i apoi n sens invers,dup prelucrare;- schimbarea poziiei piesei pe paleta fixat pe masa mainii, n cazul cnd prelucrarea

piesei pe aceeai main se face din mai multe prinderi;- transferul unei piese de revoluie dintr-un magazin de piese n sistemul de fixare almainii i n sens invers;Manipularea sculei n cadrul unui sistem robotizat se refer la transferul automat alsculelor individuale sau al grupelor de scule din depozitul de scule sau de cutii multiaxe almainii pe maina-unealt i n sens invers; n alte cazuri, manipulatorul acioneaz directscula de lucru: la debavurarea automat, la montajul automat, la sudarea automat, lavopsire,la gurire etc.

n cazul cnd controlul piesei se face direct pe maina-unealt i, n special, cnd semsoar mai multe dimensiuni, sunt necesare mai multe traductoare de control. Acesteapot fi transferate pe main cu un manipulator special. Un exemplu n acest sens poate fi

vrful de msurare care se aplic pe axul principal al mainii-unelte, prin care secontroleaz poziia de instalare a piesei n sistemul de fixare al mainii, n funcie derezultatul acestui control determinndu-se automat originea de prelucrare.Manipularea automat pe un sistem robotizat de prelucrare se poate referi i ladispozitivul de fixare a piesei sau la dispozitivul de apucare al robotului manipulator.Ca exemple n acest sens, se poate meniona schimbarea unei mandrine sau numai abacurilor mandrinelor pentru instalarea i fixarea pieselor de revoluie; schimbareadispozitivului de apucare sau numai a bacurilor acestuia este necesar pentru a asiguraflexibilitatea manipulrii unor obiecte cu dimensiuni foarte diferite.

n afara robotului manipulator, exercitarea funciei de manipulare automat mai


25/35

reclam i existena unui magazin pentru depozitarea obiectelor ce trebuie manipulate(magazine de palete port-piese, magazine de piese individuale de revoluie, magazine descule, de cutii multiaxe sau de magazine de scule, magazine de dispozitive, magazine devrfuri de control etc.). Asupra operaiei de manipulare va influena nu numai formageometric a obiectului ce trebuie manipulat ci i poziia acestuia n magazin (orientate sau

n poziie oarecare).Pentru identificarea poziiei i formei pieselor neorientate, apare necesitateamanipulrii unor senzori vizuali, iar pentru identificarea codului unei piese sau scule,robotul trebuie s manipuleze un cap de citire a codului. De asemenea, n sistemele defabricaie prin achiere, trebuie realizat manipularea automat a unor duze pentru aercomprimat sau pentru apn scopul curirii dispozitivelor sau al splrii pieselor nposturile de splare-curire automat.Trebuie reinut faptul c, ntr-un sistem de fabricaie robotizat, funcia de manipulareautomat se realizeaz i pentru alte operaii dect cele din fig.4.1, i anume:- manipularea automat a paletelor portpiese n magaziile centrale n vederea treceriiacestora pe sistemul de transport i n sens invers;

- manipularea automat a pieselor de revoluie n scopul ncrcrii magazinelor depiese pentru transportul acestora n posturile de lucru;- manipularea automat a paletelor goale n posturile de ncrcare-descrcare apaletelor;- transferul sculelor dintr-un magazin central fix n magazinele proprii ale posturilorde lucru i al sculelor uzate n sens invers;- transferul sculelor din magazine de scule amplasate pe robocare n magazineleproprii ale posturilor de lucru i invers;- transportul pieselor sau paletelor din magazii intermediare n posturile de lucrufolosind roboi industriali mobili.Manipulatoarele i roboii care realizeaz funciile de manipulare automat n cadrul

sistemelor robotizate trebuie s ndeplineasc o serie de condiii importante:- adaptarea la caracteristicile obiectelor manipulate (dimensiuni, form geometric,greutate, stabilitate n diferite poziii, material);- construcia roboilor s nu depind dect ntr-o mic msur de obiectele pe care lemanipuleaz i de mainile pe care le deservesc, avnd un grad de flexibilitate suficient demare, corespunztor ntregii game de obiecte manipulate; flexibilitatea acestora poate fiasigurat prin senzori tactili aplicai pe mna robotului sau prin schimbarea automat adispozitivului de apucare a obiectului manipulat (eventual numai a bacurilor);- precizia i stabilitatea funcionrii roboilor manipulatori s aib valori constante,corespunztoare funciei de manipulare pe care o realizeaz;- sistemele de manipulare trebuie realizate n aa fel nct, n cadrul funcionrii alturide utilajele pe care le deservesc, s fie valorificate mai bine performanele acestor mainiprivind precizia, viteza de lucru, flexibilitatea etc.; pe de alt parte, sistemele de manipularesunt valorificate corect dac operaiile de manipulare sunt executate suprapus, la maximumposibil, cu operaiile de prelucrare pe maini;- construcia sistemelor de manipulare trebuie realizat astfel nct s fie posibil iuoar deplasarea, montarea, reglarea, urmrirea funcionrii i depanarea rapid adefeciunilor, iar n perioadele de nefuncionare s permit accesul la maini pentruefectuarea manual a operaiilor de manipulare.


26/35

Utilizarea roboilor industriali n procese de prelucrare prin achiere

n cazul proceselor tehnologice de prelucrare prin achiere, roboii industriali suntfolosii, n special, pentru automatizarea operaiei de alimentare cu piese a mainilor-unelte,dar se pot utiliza i pentru alimentarea automat cu scule i dispozitive sau pentrusplarea i curirea automat a pieselor i dispozitivelor.

Particulariti ale folosirii roboilor n procese de achiere

Particularitile deosebite ale proceselor de prelucrare mecanic din punctul de vedereal robotizrii sunt:1) timpul relativ mare de prelucrare (de la zeci de secunde pna la cteva zeci deminute);

2) lipsa temperaturilor nalte de nclzire a semifabricatului;3) configuraia semifabricatului i ndeosebi a piesei finite este suficient de precis.Nomenclatura pieselor a cror prelucrare este posibil i rentabil n complexeleautomatizate "main-unealt-robot", este determinat de urmtorii factori:1) parametrii constructivi ai piesei;2) tipul i starea semifabricatului;3) cerinele tehnice privind piesa;4) dimensiunile de gabarit i masa piesei.Parametrii constructiv-tehnologici ai pieselor care sunt destinate pentru prelucrarea nsistem "main-unealt-robot", trebuie s fie caracterizai astfel:1) suprafee omogene dup form i distribuie pentru bazare i apucare, care permit,

fr control suplimentar, a le instala pe maina-unealt, unde, pentru centrare i fixare,sunt utilizate echipamente tehnologice de universalitate larg (centrele, mandrineleuniversale,menghina pneumatic etc.);2) sunt clar evideniate bazele i semnele de orientare, care permit organizareatransportului i a depozitrii semifabricatelor lng mainile-unelte n poziie orientat, cuutilizarea utilajului suplimentar standardizat;3) posibilitatea unificrii i tipizrii proceselor de prelucrare i a tipurilor deechipamente pentru aplicarea metodei de prelucrare n grup.Sistemele tehnologice robotizate se recomand pentru prelucrarea urmtoareinomenclaturi de piese: arbori netezi i n trepte, cu axa liniar i excentrici; discurile,flanele,inelele, cmile i bucele; piesele plane i spaiale de configuraie simpl(plcile, capacele, penele, cornierele, piesele tip carcas etc.).Mainile-unelte incluse n componena sistemelor robotizate trebuie s asigure:strngerea automat i eliberarea piesei pe maina-unealt; bazarea precis i sigur apiesei n dispozitivul mainii-unelte; schimbarea automat a sculei n cadrul ciclului deprelucrare (cnd e necesar); schimbul de informaii cu sistemul de comand al robotului;deplasarea automat a ferestrei de protecie a mainii-unelte.Pentru funcionarea sigur a sistemelor robotizate cu maini-unelte, este necesarautomatizarea frmirii achiilor n procesul de achiere i ndeprtarea lor din zona deprelucrare, mecanizarea evacurii achiilor i altor deeuri n afara mainii-unelte,automatizarea controlului parametrilor de comand n procesul prelucrrii.


27/35

La crearea sistemelor robotizate pe baza mainilor-unelte, trebuie s avem n vederecerinele specifice ale fiecrui tip de main-unealt: la mainile-unelte cu mese orizontalei la strungurile cu arborele principal vertical, este necesar s se automatizeze i curireasuprafeelor de bazare ale dispozitivelor sau mesei, destinate pentru instalarea piesei; lastrungurile cu arborele principal orizontal, trebuie s fie automatizat i micarea de

mpingere a piesei ctre suprafaa frontal a mandrinei; la mainile-unelte din grupa celorde gurit, frezat, alezat, trebuie s fie automatizat procesul de strngere pe suprafaa desprijin a dispozitivului de fixare; mainile-unelte pentru prelucrarea canelurilor i rectificareacilindric i frontal trebuie s fie nzestrate cu mandrine cu autocentrare; la mainile-unelte pentru danturat trebuie s se automatizeze operaia de bazare a piesei de prelucrati deplasarea i fixarea ppuii piesei n poziia de alimentare cu piese.

ntre echipamentul de comand al mainii-unelte i echipamentul de comand alrobotului industrial trebuie s se realizeze un schimb de informaii n ambele sensuri:pornirea robotului n vederea prelurii piesei prelucrate i atenionarea acestuia asuprapoziiei diferitelor subansamble ale mainii, pe de o parte, i comanda pornirii programuluide prelucrare al mainii-unelte, pe de alt parte.

Sistemele de prelucrare robotizate se pot realiza n diferite variante de compunere:- robotul asist o singur main-unealt;- robotul poate fi amplasat pe sol, pe maina-unealt sau poate fi suspendat (pe portalsau pe punte);- robotul asist dou sau mai multe maini-unelte, aezate n cerc, cu robotul central,sau aezate n linie;- robotul poate realiza numai alimentarea automat cu piese sau realizeaz ialimentarea automat cu scule i dispozitive;- n sistem se prelucreaz piese de revoluie sau piese prismatice (piesele de revoluiepot fi lungi - axe sau scurte - buce, flane, discuri, roi dinate, iar piesele prismatice pot fiplci sau de tip carcas).

Soluii de compunere a unor sisteme robotizate cu o singur mainunealt

Utilizarea unui robot industrial pentru alimentarea automat cu piese a unei singuremaini-unelte avnd robotul amplasat pe sol se ntlnete rar. Aceasta se explic prinfaptul c robotul va ocupa n acest caz spaiul din faa mainii-unelte, pe de o parte, dar sei ocup prea mult din spaiul productiv al halei. Asemenea aplicaii mai curnd cu roboiamplasai pe maina-unealt (fig.4.2.) sau cu roboi pe portal (fig.4.3 i fig.4.4).


28/35

Fig 4.2 Amplasarea roboilor de alimentare cu piese pe ppua fix a unui strung

n fig. 4.2, robotul are baza amplasat pe ppua fix a unui strung cu axul principalorizontal, braul robotului efectund micri n coordonate carteziene. n acest fel,devine posibil transferul pieselor ntre paleta 3 cu piese i axul principal AP al strungului.Pentru a aduce diferitele locaii de depozitare n poziia depreluare a pieselor de ctre robot, paleta 3 se amplaseaz pe masa 4 cumicare pas cu pas Tx; n alte cazuri,masa 4 execut chiar dou micri pedirecii perpendiculare. Timpul de schimbare a piesei prelucrate cu unnou semifabricat se scurteaz, n acest caz, deoarece robotul este prevzut cu

un apuctor M dublu (g1,g2).Alimentarea unui strung cu ax orizontal cu piese, de asemenea scurte, ca i n cazulprecedent, dar utiliznd un robot pe portal cu apuctor dublu, este prezentat n fig.4.3.


29/35

Fig 4.3

Paleta cu piese de tipul flane, roi dinate, pistoane, discuri etc piesei.pentru alimentarea strungurilor orizontale cu piese cilindrice lungi, de tip axe saucilindri, se poate folosi soluia prezentat n fig.4.4, n care se utilizeaz un robot pe portaldublu (ambele brae B1 i B2 sunt montate pe acelai crucior). Depozitul D de piese se

realizeaz de genul unui transportor pas cu pas P, de tipul cu lan, poziia de preluareaflnduse ntotdeauna n prelungirea axei strungului S. Pentru a asigura precizia deapucare a piesei din depozit, n scopul asigurrii preciziei de alimentare, este necesar capiesa din depozitul D adus n poziia de preluare s fie tamponat axial pn la un reazemfix, poziionat cu precizie. n felul acesta, robotul va prelua semifabricatul n aceeaiseciune transversal

Fig. 4.4. Alimentarea unui strung cu piese de tip axe cu un robot pe portal


30/35

Alimentarea unui strung cu piese de tip axe cu un robot pe portal

Soluiile de compunere a celulelor robotizate prezentate mai sus se caracterizeaz iprin faptul c depozitul sau magazinul de semifabricate este utilizat i pentru pieseleprelucrate aduse de robot de pe main. Este posibil, ns, ca asemenea celule s dispun

i de un al doilea depozit, pentru piesele finite.Soluii de sisteme robotizate cu mai multe maini-unelte

Asemenea sisteme pot avea n componen un robot i dou sau trei maini-unelte, decele mai multe ori maini pentru prelucrarea pieselor de revoluie. Aezarea mainilor-unelte se face dup o circumferin, n care caz robotul se amplaseaz cu baza la sol, ncentrul celulei robotizate, sau mainile se dispun n linie, n care caz ele sunt asistate de unrobot industrial cu deplasare pe portal.Un exemplu de sistem robotizat compus din trei strunguri 1 amplasate n cerc ialimentate de un robot 4 cu baza la sol este prezentat n fig.4.5. Asemenea compunere de

sistem de fabricaie este de tipul "robot-grup de maini-unelte", n componena sa intrnd itransportorul-depozit 3, cu deplasare pas cu pas, aducnd noi piese n poziia de apucare alor de ctre robot, piesele prelucrate revenind n poziiile rmase libere ale depozitului.Capacitatea unui asemenea depozit se stabilete astfel nct, cunoscnd timpul deprelucrare a unei piese, s se realizeze condiia funcionrii autonome a sistemului pedurata unui schimb de lucru, de exemplu.Dispozitivul de apucare al unui asemenea robot poate fi dublu, dar important este ca els prezinte un grad nalt de adaptabilitate, ceea ce permite prelucrarea n cadrul sistemuluirespectiv a unei nomenclaturi destul de largi de piese, n orice succesiune tehnologicposibil pe cele trei strunguri din componena celulei. Piesele prelucrate pe acest sistemsunt de tip axe cu lungime medie.

Pentru prelucrarea axelor lungi, se poate folosi structura din fig.4.6, cu robot pe portal.Axele sunt prelucrate la capete pe o main de frezat i centruit 3 i, apoi, din douprinderi, sunt supuse operaiei de strunjire pe strungurile paralele 8. Pentru a elimina timpiide ateptare ai mainilor-unelte, fiecare din cele trei maini este prevzut cu cte undepozit 1 i cu cte o poziie intermediar 2.Fiecare dintre sistemele robotizate din fig.4.5 i 4.6 sunt conduse centralizat de la unmicrocalculator, care coordoneaz funcionarea tuturor componentelor celulei. Se poatefolosi un microcalculator supraordonat echipamentelor de comand ale mainilor-unelte,robotului i depozitului sau microcalculatorul este nglobat n echipamentul de comand alrobotului industrial. Prima situaie este posibil numai n cazul cnd toate componentelesistemului sunt comandate numeric.

n sistemele robotizate cu robot amplasat la sol, se pot prelucra i piese de formprismatic. Asemenea piese nu sunt manipulate direct de ctre robot ci prin intermediulunor palete, pe care piesa se centreaz i fixeaz, aceste palete avnd forma exterioarpotrivit pentru apucarea de ctre un robot cu deplasarea paralel a degetelor n vedereapucrii.


31/35

Fig. 4.5. Sistem robotizat cu trei maini-unelte i robot cu baza la sol

Fiecare dintre sistemele robotizate din fig.4.5 i 4.6 sunt conduse centralizat de la unmicrocalculator, care coordoneaz funcionarea tuturor componentelor celulei. Se poate

folosi un microcalculator supraordonat echipamentelor de comand ale mainilor-unelte,robotului i depozitului sau microcalculatorul este nglobat n echipamentul de comand alrobotului industrial. Prima situaie este posibil numai n cazul cnd toate componentelesistemului sunt comandate numeric.

n sistemele robotizate cu robot amplasat la sol, se pot prelucra i piese de formprismatic. Asemenea piese nu sunt manipulate direct de ctre robot ci prin intermediulunor palete, pe care piesa se centreaz i fixeaz, aceste palete avnd forma exterioarpotrivit pentru apucarea de ctre un robot cu deplasarea paralel a degetelor n vedereapucrii.


32/35

Fig. 4.6. Sistem robotizat cu trei maini-unelte

Prelucrarea pieselor din aceast categorie are loc pe centre de prelucrare. Cnd acestease amplaseaz n cerc (centrele de prelucrare CP1...CP3,fig.4.7), robotul industrial RI esteamplasat central, cu baza la sol, el avnd acces i la depozitul de palete portpies DP.

Fig. 4.7. Sistem robotizat pentru prelucrarea pieselor prismatice

Alimentarea celulei din fig.4.7 cu palete cu noi semifabricate i scoaterea dindepozitul DP a paletelor cu piesele prelucrate se face cu ajutorul unui robocar, carerealizeaz transportul de la/la depozitul central. Nu este exclus nici posibilitatea ca ntr-o


33/35

poziie a depozitului DP s se organizeze activitatea de paletizare/depaletizare a pieselor,activitate care trebuie asistat de un operator uman.Condiia de funcionare autonom a sistemului robotizat pe durata unui schimb, celpuin, trebuie realizat i n acest caz, dar capacitatea depozitului DP trebuie s fie multmai mic dect n cazul precedent, deoarece timpul de prelucrare a unei piese prismatice

este cu mult mai mare dect n cazul pieselor de revoluie.Pe de alt parte, centrele de prelucrare CPi care intr n componena acestei celulerobotizate sunt conduse, obligatoriu, de echipamente de comand numeric (de obicei, detipul CNC). n aceste condiii, coordonarea ntregului sistem va fi realizat centralizat, cu uncalculator electronic de proces, care nmagazineaz i distribuie echipamentelor locale alemainilor i robotului programele de lucru, care vor diferi de la un tip de pies la altul.

Fig.4.8. Sisteme robotizate cu mai multe maini unelte

Prelucrarea pieselor prismatice n sisteme robotizatecu centre de prelucrare aezate n linie necesit utilizarea unor roboi mobili cu deplasarela sol (n cazul centrelor de prelucrare cu ax vertical) sau a unor roboi cu deplasare peportal (soluie posibil numai cnd centrele de prelucrare sunt cu ax principal orizontal).Compuneri de sisteme robotizate cu mai mult de trei maini-unelte nu se pot realizadect cu amplasarea n linie a mainilor-unelte (fig.8.8). Astfel, n fig.4.8,a, alimentareaautomat a mainilor-unelte cu palete cu piese de form prismatic se realizeaz cu treiroboi 8, cu baza fix la sol, piesele paletizate n postul 6 fiind dirijate de operatorul 5 peunul din conveioarele 1, 2 sau 3; depozitul central 4 conine semifabricate i piesele finiteaduse de la mainile-unelte de ctre aceleai conveioare.

n fig.4.8,b, pentru alimentarea celor patru maini-unelte 12, se utilizeaz robotulmobil la sol 11, care se deplaseaz n lungul liniei pe ghidajele 10.


34/35

Utilizarea roboilor industriali pentru alimentarea automat cu scule iDispozitive

Aceste funcii sunt robotizate n cadrul modulelor sau al sistemelor flexibile defabricaie n care se prelucreaz familii de piese de larg nomenclatur. Asfel, ntr-un

modul flexibil de fabricaie constituit pe baza unui centru de prelucrare, capacitateamagazinului de scule propriu al mainii nu satisface necesitile de prelucrare a unor piesecomplexe, care necesit un numr mare de scule. Dar, chiar dac am mri capacitateamagazinului mainii pn la numrul maxim de scule diferite, soluia nu este practicdeoarece nu vor exista n magazin scule dublet necesare n cazul uzurii premature sau alruperii accidentale a unei scule, situaie n care va trebui s oprim maina-unealt nvederea schimbrii sculei.

Fig. 4.9. Sistem de alimentare cu scule folosind un robot


35/35

Fig. 4.10 Schimbarea automat a mandrinelor pe un strung.

Inconvenientul menionat mai sus poate fi nlturat dac modulul flexibil (fig.4.9) se prevedecu un depozit suplimentar de scule i un sistem de transfer al acestora n magazinulpropriu al centrului de prelucrare. n fig.4.9, depozitul suplimentar de scule se realizeaz deforma unui magazin cu lan 7, amplasat ling centrul de prelucrare, asfel nct robotul 8 spoat realiza transferul sculelor ntre magazinul 7 i magazinul de scule 5 de pe main;acest transfer se realizeaz n timp ce maina lucreaz, deci nu influeneaz asupraproductivitii prelucrrii. Necesitatea alimentrii automate cu scule a centrului deprelucrare apare cu att mai evident, cu ct modulul dispune de un depozit propriu 1 depalete cu piese, de forma unei mese indexate, care permite funcionareaautonom a modulului pe o perioad limitat.

n cazul prelucrrii unei nomenclaturi largi de piese de revoluie, cu variabilitatedimensional mare, poate aprea necesitatea ca, trecnd la prelucrarea alteitipodimensiuni de pies, s fie necesar chiar schimbarea mandrinei de centrare-fixare apiesei pe main. O asemenea situaie este prezentat n fig.4.10, unde, cu ajutorulrobotului 3 cu deplasare pe portalul 2, se realizeaz transferul mandrinelor 4 ntre axulprincipal al strungului i depozitul M de mandrine realizat de forma unui cap revolveramplasat pe ppua fix a strungului.

Robot_the Last Version

Documents

Transcript of Robot_the Last Version