6. Robotok a rugalmas gyártórendszerekben

É

‐ A robot nem árthat az embernek, és nem nézheti tétlenül, ha az embert veszély fenyegetiEngedelmeskednie kell az embernek kivéve ha az (1) be ütközik

Isaac Asimov: Én, a robot (1950), a robotika alaptörvényei

‐ Engedelmeskednie kell az embernek, kivéve, ha az (1)‐be ütközik‐ Köteles megvédeni önmagát, mindaddig, míg az (1), (2)‐be nem ütközik

‐ 1954: Ipari robot fogalma (USA)1962: első ipari robot a piacon

Főbb fejlődési állomások:

‐ 1962: első ipari robot a piacon‐ 1972: több cég gyárt robotokat‐ 1983: európai alkalmazások elterjedése

Első ipari alkalmazások: járműgyártásj gy

6.1   Manipulátorok

Manipulátor: a tömeggygártás berendezése, általában egy célú, merev programú, kevés szabadságfokú 

Működt té i t l h tMűködtetése szerint lehet: ‐mechanikus‐ pneumatikushidraulikus

Mechanikus manipulátor‐ hidraulikus

Kötött programú manipultátor: állandó programú, berendezéshez kötött, megváltoztatásuk csak a szerkezet átalakításával lehetséges

‐merev úthatárolós‐ állítható  úthatárolós

Kötött programú pneumatikus manipulátor

Szinkron manipultátor: mozgását közvetlenül a kezelő személy szabályozza(ha kamera segítségével: közvetett vezérlésű ún. teleoperátor)

Video:manipulator

Modul rendszerű manipulátorok

‐Elemekből beszerezhető‐ csereszabatosak‐ egymáshoz csatlakoztathatók‐ kis helyigényti i ált á‐ tipizáltság

6.2 Ipari robotok

‐ Több mozgásirányban szabadon (mechanikus beavatkozás nélkül) programozható‐ megfogó elemekkel ellátott berendezés‐ szerszámmal vagy más gyártóeszközzel felszerelhető‐ anyagkezelési és technológiai feladatra használható

A robot:  ‐ irányított mechanizmusy‐ átprogramozható‐ előírt pályán mozog‐ a pálya mentén (vagy előírt pontokban)előírt feladatokat lát el

Szerkezeti kialakítás:‐ hajtóegység‐ karrendszer mechanikakarrendszer, mechanika‐megfogó szerkezet‐ érzékelők‐ irányító rendszer y

6.2.1 Robotok csoportosítása

1. Az elvégzendő feladat alapján:a) anyagmozgató robotok‐ technológiai gépeket kiszolgálók‐ rakodó robotok

b) technológiai műveleteket végzők‐ hegesztőrobotok‐ festőrobotok

lő b k‐ szerelőrobotok‐mérő‐ellenőrző robotokstb.

2. A működtető energia alapján:‐ pneumatikushid lik

3.  Mozgatási rendszer alapján‐ egyenes vonalú, transzlációs (T)f ó á ió ( )‐ hidraulikus

‐ elektromos‐ forgó, rotációs (R)‐ vegyes mozgatásúak (R) és (T) kombinációi

4 T l á l já4.  Tengelyszám alapján:‐ gyakorlatilag a szabadságfokok száma       másképp adjuk meg

5. Mozgatható tömeg alapján:‐ kis tömeg (mechatronika, elektronika)‐ közepes tömeg (ez a zöm)‐másképp adjuk meg 

mint CNC gépeknél (pl.: 3/2 vagy 3+2)‐ az ipari robotok többsége 3+3‐as

‐ nagy tömeg (nehézipar kovácsolás,ömtészet)           

video1

6.  Betanítási mód szerinta) közvetlen programozás (on‐line)

7.  Telepítési formák szerint‐ fix telepítésűa) közvetlen programozás (on line)

‐ betanító berendezéssel (playback)‐ öntanulás, betanítás

fix telepítésű‐mobil robotok (előre meghatározott

pályán tud mozogni)autonom mobil robot

b) közvetett programozás (off line)‐ szöveges programozás‐ szimulációs programozás

(látó és érzékelő rendszerekkel felszerelt, kikerüli az akadályt)

8. Fejlettségi szint alapjánj g pj‐ önálló programbefolyásolás nélkül(minden külön program betöltendő)‐ programszelekció(a robot külső jel hatására választ a programok  közül)

‐ programadaptáció (a tárolt programok sorbarendezésétautomatikus azonosítás végzi, pl. látó  modul)

6.2.2 Robotok felépítése

‐minden robot rendelkezik ún. „világ‐koordináta rendszerrel(ez általában az állványzathoz kötött, ebben definiálható a munkavégző pont koordinátája)

‐ robotkarokhoz is rendelhető koordináta rendszer (általában a karokat összekapcsólóklótól é t l ük)csuklótól értelmezzük)

‐ felépítésüket az első három csukló fajtája szerint rendszerezzük

a) Derékszögű koordináta rendszerű robotok (TTT)‐ a robot karjait egyenes vonalú (transzlációs), többnyire merőleges tengelymentén mozgatjukki i l l h h áb b ( i h l é )‐ kivitele lehet: hasábrobot (nincs holttér)

portálrobot (nagy munkatér, több szerszámgépet is kiszolgálhat)

b)  Henger koordináta rendszerű robotok (RTT)‐ egy rotációs és két transzlációs tengely‐ egyszerű vezérlés, az egyik legrégebben kifejlesztett típus‐ szűk hozzáférések esetén előnyös‐ présgépek, forgácsoló szerszámgépekhez

c) Gömbi koordináta rendszerű robotok (RRT)‐ egy transzlációs, két rotációs tengely‐ a mozgástér gömbbel határoltk é é l j d (ki k é )‐ kevéssé elterjedt (kis munkatér)

d) Csuklókaros robotok ‐ rotációs tengelyekkel rendelkezik (RRR+ ..)egymáshoz kapcsolódó karokból áll‐ egymáshoz kapcsolódó karokból áll                

A csuklók elmozdulási síkja szerint :‐ függőleges síkú, RRR (humanoid – emberi kar mozgása)függőleges síkú, RRR (humanoid  emberi kar mozgása)‐ vízszintes síkú (SCARA: Selective Compliance Assembly Robot Arm)

‐méretéhez képest nagy munkatér‐ bonyolult programozás ‐ főleg szerelési feladatokra (TRR)

‐ nagy pontosság‐ legelterjedtebb ipari robot ‐ nagy pontosság‐ kis terhelhetőség

Robotok mozgásterei

mozgási tartomány= munkatér + nem kihasználható tér

munkatér= a mozgatott szerszám által bejárható tér

nem kihasználható tér= a robot részei által bejárt tér, pl mozgató kar hátrahúzás

Biztonsági tér (munkavédelmi szempontok alapján

Megfogók

‐ a munkadarab vagy a szerszám megfogását szolgáljatöbbnyire egyedi kialakításuak‐ többnyire egyedi kialakításuak

‐ a felhasználó tervezi meg‐ szabványosított csatlakozása van (ISO 94.09)‐ esetleg automatikusan is cserélhetők‐ esetleg automatikusan is cserélhetők

‐ vezérelt pont: TCP (Tool Center Point)‐ a megfogás módja szerint csoportosíthatók a megfogóka megfogás módja szerint csoportosíthatók a megfogók

‐ ujjas (szorítópofás)‐ vákuumos‐mágnesesg‐ különleges            

Robotok programozása

Közvetett: számítógépen, szövegszerkesztővel (szöveges) vagy grafikus szimulációval

Közvetlen: betanító berendezéssel (modell robot, szimulátor – playback)öntanulással (betanítással)

Példa robotciklusra: 6.2.3 Robotok alkalmazása anyagmozgatásra

Feladat: tároló – szállító berendezés – munkahely – szállítóberendezés ‐ tároló

‐ raktározás, rakodásszerszámgépek kiszolgálása‐ szerszámgépek kiszolgálása

‐ sajtoló, kovácsoló gépek kiszolgálása

video2

6.2.4 Robotok alkalmazása technológiai műveletekre

Leggyakoribb műveletek ‐ ponthegesztés (járműipar)ívhegesztés (lassú de állandó sebesség)‐ ívhegesztés (lassú de állandó sebesség)

‐ festékszórás (nagy sebesség, kis pontosság)‐ szerelés (nagy pontosság, adaptivitás)

video3

7. Számítógéppel integrált gyártásComputer Integrated Manufacturing CIMComputer Integrated Manufacturing CIM

További CIM koncepciók

Vevőmegbízás PPSt

tervezés

igazgatás

felügyelet

PStermeléstervezés/irányításC A O

értékesítés

személyzet

épénzügyC A I

beszerzés

A E A PC A M

üzemi v

pén

fejlesztési

C A E

C A D

tervezés

C A P

gyártás-

előkészítés

Mmi vezérlés felügyeletgyártás termékek

tervk

A Siemens cég CIM modellje

PPS TERVEZÉS,IRÁNYÍTÁS

ALAKADÁS CAD/CAM

ADAT-BÁZIS

IRÁNYÍTÁSRENDELÉSTERMELÉS TERVMRP

Ü É

CAE FEJLESZTÉS CADKONSTRUKCIÓS SSZÜKSÉGLET TERV.

KAPACITÁSANYAGHATÁRIDŐ

KONSTRUKCIÓCAPP

GYÁRTÁSTERVEZÉSNC PROGRAMOZÁS

TER

VEZ

ÉS

TER

VEZ

ÉS

GYÁRIRÁNYÍTÁSMUNKA KIOSZTÁSMUNKA ÜTEMEZÉS

CAMTERMELOESZKÖZÖK

T T

MUNKA ÜTEMEZÉSWDAADATGYUJTÉS

ANYAGGÉP

IRÁNYÍTÁSANC, DNCSZÁLLÍTÁSSZERELÉS

CAQNY

ÍTÁ

S

RM

ELÉS

MINOSÉG CAQ

JELENTÉS TERMÉK

IRÁ

N

TER

ISO TC 184 által javasolt CIM megvalósítási modell 

CIM

Gazdaságitervezés Marketing

Vállalatiszint

CAA CIM

TermékBeszerzés

AnyaggazdálkodásT lé é

PPS

CAERendelés

FI QA MI

tervezés(Pénzügyiszemélyieszköz)

Ügyvitelgépesítés

MarketingForgal-mazás

WANTermelés tervezés

Minőség-Konstrukciós

Szerelés, gyártás- ésellenőrzés előkészítés

CAD

CAECAPP CAQDATEXP

Rendelés

Nyilván-tartás

Költség-

Üzemikommuni-

káció

Osztályszint

Minőségbiztosítás

Minőség-ellenőrzéseKapacitás tervezés

Konstrukciósfejlesztés,tervezés Üzemeltetés határidő

és

számítás

Gyártás- ésf l é lé

ÜzemiSzint

Adat-gyűjtés

Kapacitás tervezés

CAM CAST

Szállításanyagfolyam vezérlés

Üzemi adatgyűjtés

Gyártócellaszint Raktározás

NC/CNC PLC ROC MMCGépszint

CIM modell a vállalat vertikumábanCIM modell a vállalat vertikumában

CÍM‐wheel modell

A CIM fogalmához vezető fejlődési irányok