Masini Unelte Si Roboti

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI

1. Introducere. Definirea Mainilor Unelte.M.U. se definete ca fiind o main de lucru avnd ca scop formarea pieselor, pe procese bazate pe ndeprtarea adaosului de prelucrare sub form de achii sau particule n anumite condiii economice, precizie dimensional i de form i calitate a suprafeei. Maina n sensul larg al cuvntului, este construcia care transform forma energiei din mecanic n alt form sau, n sens invers, din alta form n energie mecanic. Mainile se clasific n : - maini de for (energetice) - maini de lucru Maina de for furnizeaz energie sub diferite forme, inclusiv mecanic. Maina de lucru primete energie sub diferite forme, o transform i execut anumite obiecte sau produse. Grupurile de maini se numesc agregate. Maina de lucru este construcia ce efectueaz lucrri de execuie pariala sau produse, prin micri cu diferii parametri i transformri de energie. Domeniul mainilor de lucru: industria: extractiv, metalurgic, chimic, prelucrtoare, uoara, alimentara, etc. Maina unealta este o maina de lucru avnd rolul de a modifica forma i dimensiunile unor corpuri, n general metalice, prin procesul de achiere, cu o anumit capacitate de producie, precizie dimensional i calitatea suprafeei. Mainile unelte se pot utiliza independent sau n grupuri de maini-unelte cu funcionare corelata succesiv prin o parte a procesului de producie rezultnd liniile tehnologice.

1.1. Clasificarea Mainilor Unelte.Enumerarea tuturor genurilor i tipurilor de M.U. este dificila datorit numrului mare ale acestora ct i creri de genuri i tipuri noi, n concordan cu evoluia continu a tiinei i tehnicii. n vederea uurrii studierii i analizei construciei funcionale a M.U. se utilizeaz urmtoarele criterii de clasificare : - dup procesul de prelucrare - dup gradul de specializare - dup precizie - dup mrime - dup greutate Clasificarea dup procedeul de prelucrare se apreciaz ca fiind cea mai complet deoarece se bazeaz dup criteriul tehnologic. Dup aceste criterii este fcut clasificarea M.U. n rile industriale Germania, Rusia, Frana Anglia. Dup procedeul de prelucrare M.U. se mpart n mai multe grupe denumirea grupei provenind n majoritatea cazurilor din denumirea procedeului. Fiecare grup conine la rndul su mai multe subgrupe, n plus unt prezentate i codul numeric. Nr. Crt 1. STRUNJIRE Grupa Strunguri Subgrupa Normale Frontale Carusel Automate Specializate COD 331-110 331-120 331-130 331-140 331-150 331-170

-1-

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI 2. Gurire Alezare Maini de gurit Verticale Maini de alezat universale Maini orizontale de Maini de gurit alezat i frezat radiale Maini de gurit in coordonate Alte maini de gurit Maini de alezat Maini de alezat i frezat Maini de frezat Main de frezat Maini de debitat universal i Maini de retezat orizontal Maini de frezat verticale Maini de frezat longitudinale Maini de frezat specializate Maini de debitat Maini de retezat Maini de rectificat Maini de rectificat Maini de ascuit rotund Maini de Maini de rectificat suprafinisare plan Polizoare Maini de rectificat specializate Maini de ascuit 331-180 i 331-210 331-220 331-230 331-240 331-260 331-270

3. Frezar e

331-310 331-320 331-330 331-340 331-350 331-370 331-380 331-410

4. Rectificare

5. Danturare filetare

Maini de danturat Maini de filetat

Maini suprafinisat Maini de suprafinisat specializate Polizoare Maini de frezat danturi Maini de mortezat, rabotat i broat danturi Maini de rectificat i superfinisat danturi Alte maini de prelucrat danturi Maini de filetat externe Maini de filetat universale Alte maini de filetat

331-420 331-430 331-440 331-450 331-460 de 331-470 331-480 331-490

331-510

331-520 331-530 331-540 331-550 331-560 331-670

-2-

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Maini de rectificat filete Maini de rabotat Maini de rabotat i frezat Maini de mortezat Maini de broat Maini specializate Maini de echilibrat 331-580 331-610 331-620 331-630 331-640 331-650 331-690 331-700

6. Rabotare Mortezare Broare

Maini de rabota Maini de mortezat Maini de broat Maini specializate Maini de echilibrat Maini de prelucrat metale prin alte procedee de desprindere a metalului Maini unelte agregate Linii de transfer C.P. Sisteme de maini

7.

8.

331-830 331-840 331-870 331-880 Clasificarea de mai sus poate fi completat pentru fiecare main prin precizarea unor caracteristici importante ca i natura micrilor existate nr de snii i direciile lor de deplasare nr de crucioare i modul lor de antrenare, dimensiunile externe ale pieselor ce pot fi executate pe maina, domenii de reglare a vitezelor micrilor etc. Dup gradul de specializare : - M.U. universale - M.U. specializate - M.U. speciale M.U. universale : se caracterizeaz prin posibilitile tehnologice largi, putnd asigura prelucrarea pieselor cu o mare cu o mare varietate de tipodimensiuni i din materiale diferite. Acest lucru impune la M.U. a unor domenii largi de reglare a turaiilor i a avansurilor. Aici se ncadreaz strungurile normale, M.F. universale, Maini de alezat i frezat, Maini de rectificat universale. M.U. specializate : prelucreaza piese de aceeai tip dar dimensiuni diferite, de exemplu M. frezat arbori cotii, M. rectificat arbori cotii. M.U. speciale : execut o anumit operaie pentru o anumit pies sau pentru o gam extrem de redus de dimensiuni. Exemplu : - Dup precizie : - M.U. de precizie normal - M.U. de precizie ridicat - M.U. foarte precise - Dup mrimea M.U. : - foarte mari - mari - mijlocii - mici - foarte mici

Agregate (direcii de prelucrare) Agregate (elemente de indexare) Agregate (numr de poziionri) Linii de transfer C.P. Sisteme de maini

331-810

331-820

-3-


1.2. Simbolizarea Mainilor Unelte.- se face plecnd de la clasificarea fcut dup primul criteriu cu un grup de cifre sau un grup de litere i cifre din care rezulta denumirea mainii i caracteristica tehnic cea mai important a acesteia. La noi n ar se utilizeaz urmtoarele grupuri de litere: SN strung normal NC strung carusel G main de gurit AF main de alezat i frezat eping FD main de frezat danturi RE maina de rectificat rotund exterior RI - maina de rectificat rotund interior RP - maina de rectificat plan FU - maina de frezat universal FU main de frezat de sculrie FC ferstru circular FA ferstru alternativ Exemple de simbolizare: SN 400 - S.N. cu diametru maxim de prelucrat de 400 de mm S 425 eping cu curs maxim de 425 mm SC 2500 strung carusel cu diametru platou de 2500 mm FU 350 main universal de frezat cu limea mesei de 350 mm

1.3. Micrile Mainilor Unelte.Prelucrarea complet a unei piese pe MU impune realizarea unui numr minim de micri, ce se succed ntr-o anumit ordine i care se repet ciclic la prelucrarea oricrei alte piese de acelai tip. Micrile necesare sunt: - micri de generare - micri auxiliare Micrile de generare sunt executate de MU i se execut n timpul procesului de prelucrare. Micrile auxiliare sunt executate n afara procesului de prelucra i sunt executate la MU neautomate de ctre operatorul uman. Ele se mai numesc i micri ajuttoare, sau n gol. Ele sunt: alimentate cu piese, alimentarea cu scule, transportul semifabricatelor, reglarea lanurilor cinematice, poziionarea reciproc pies-scul, comutri (comenzi) i protecia MU i a operatorului uman. Ele se pot repeta o singur dat n ciclu sau de mai multe ori. Micrile de generare sau de executare dup rolul lor n diferitele faze ale ciclului de lucru se denumesc astfel: - pentru formarea suprafeelor - de ptrundere - de divizare sau periodice - ajuttoare i sunt realizate de ctre scule, piese sau ambele. -4-

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Micarea executant poate fi: - liber sau independent cnd viteza sa este dictat de parametrii tehnologici sau de funcionare. Poate fi liniar (L) sau rotativ (R). Ex: micarea L la broare. - elementar sau component , cnd valorile vitezei sale sunt corelate cu vitezele altei micri, dependen dictat de condiiile tehnologice sau de funcionare. Ex: MP+MAv la gurire. - compus cnd rezult din compunerea a dou, trei sau patru micri elementare. Traiectoriile relative ale micrii compuse sunt curbe complexe n spaiu. Micrile executate sunt efectuate de ctre anumite subansamble sau subsisteme denumite generic verigi executante. (port cuite, arbori principali, mese, snii, supori). Ciclul de lucru reprezint totalitatea micrilor de generare necesare prelucrrii unei piese pe MU sau un sistem de MU. Ciclul de funcionare reprezint ansamblul micrilor de generare i micrilor auxiliare necesare pentru prelucrarea unei piese pe o MU.

1.4. Scula achietoarecu un dinte (cuit)

F F cu mai muli dini (freze)

-

A = corpul cuitului faete, muchii care alctuiesc geometria cuitului B = coada cuitului partea de prindere n port scul F = fa degajare (achii) F = fa de aezare - principal (F) fa care atinge prima materialul - secundar (F) F F = Tp - ti principal F F = Ts - ti secundar TpTs = Vc - vrf cuit - ascuit a) - teit b) - rotunjit c)

-5-


1.5. Unghiurile cuitului

Alctuiesc geometria cuitului. 1 unghi de atac principal 1 unghi de atac secundar - unghiul la vrful cuitului

unghiul de degajare - unghiul de aezare - unghiul de ascuire a sculei achietoare

-6-


1.6. UzuraUzura este fenomenul de deteriorare a tiului sculei achietoare n timpul procesului de prelucrare, deteriorarea care conduce la cderea preciziei de prelucrare i respectiv a calitii suprafeei.. Uzura : - pe faa de achiere a - pe faa de degajare b - pe ambele c

- vzut pe faa de aezare (a)

Apariia uzurii determin modificarea unghiiului alfa ():

- vzut pe faa de degajare (b)

Apariia unor cratere care modific valoarea unghiului de degajare msurnd-ul:

- (c)

Conduc la modificarea geometriei unghiului alfa i beta. Uzura n general este influenat de urmtorii factori : - de materialul de prelucrare - de materialul sculei achietoare

-7-

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI de parametri reg. de achiere de forele de achiere de geometrica sculei achietoare de condiiile n care se efectuiaza prelucrarea

1.7. DurabilitateaDurabilitatea sculelor achietoare T, reprezint intervalul de timp n minute ntre dou reascuiri succesive ale sculei. De regul durabilitatea este n strns legtur cu viteza sculei achietoare. Durabilitatea s.a. se determin cu formula lui Taylor : C T = --------Vn c ct. care depinde de cele dou materiale aflate n contact v viteza cu care se execut prelucrarea Durabilitatea este influenat de o serie de factori: De obicei se ia n considerare durabilitatea economic.

-8-


2. Compunerea general a Mainilor UnelteMU sunt construcii complexe specifice procedeelor de prelucrare care se execut. Cu toate acestea MU sunt compuse din urmtoarele pri, avnd funcii specifice, deosebite, dup cum urmeaz: A. Acionrile, grupeaz mecanismele i componentele ce asigur realizarea micrii executate i transmiterea puterii. B. Prile portante, care cuprind piesele de baz i sistemele de preluare a forelor i momentelor necesare efecturii procesului de prelucrarecrare (batiuri, snii, mese, verigi executante). C. Pari de comand prin care se stabilesc parametrii de funcionare i se conduce total sau parial ciclul de lucru. D. Sisteme auxiliare care asigur realizarea i meninerea condiiilor de funcionare optime ale MU. Acestea cuprind sistemul de ungere-rcire a sculei i eventual de splare a acesteia, de termostatare a zonei de lucru sau a MU, de indeprtare a achiilor i rezidurilor sau de splare a MU. E. Sistemul de alimentare i evacuare cu ajutorul cruia se asigur introducerea pieselor n poziiile de prelucrare i apoi eliberarea lor de pe MU la sfritul ciclului de lucru.

2.1.Acionrile.Acestea grupeaz componentele optice, electrice, hidrostatice i sistemele de transformare a micrilor utilizate n construcia MU. Transmiterea i transformarea micrilor de la sursele respective la verigile executante VE se fac printr-o serie de componente, subansamble specifice care se numesc n general verigi. irul verigilor care servesc la transmiterea, transformarea, reglarea micrilor ntre sursele de micare i VE sau numai ntre VE se numesc lanuri cinematice. Construciile VE pot fi mecanice, hidraulice, pneumatice sau combinate. Construcia VE se bazeaz pe micrile relative dintre scul i pies, caracteristicile procesului de prelucrare necesare pentru generarea suprafeelor. La MU aceste micri sunt: - micarea principal n timpul creia are loc achierea - micarea de avans n timpul creia scula achietoare ptrunde n straturi noi de material. Micarea principal funcie de tipul mainii poate fi de rotaie sau de translaie. Acionarea MU se face, n general, cu motoare electrice, care asigur la intrarea schemei cinematice o micare de rotaie, a crei mrime va fi variat n limite foarte restrnse. Sarcina de reglare i transmitere a micrii, de la motor la arborele principal, este realizat de dou grupe de verigi reglabile. Acestea pot transmite micarea i, n acelai timp, pot s asigure o variaie continu sau discontinu a micrii la elementul final al lanului cinematic. Schemele unor lanuri cinematice de acionare sunt prezentate n figur:

-9-

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI CPO = cuplaj de pornire-oprire CSI = cuplaj de siguran VR = verig reglabil a micrii finale R sau L Linia ntrerupt = transmisii constante Mecanismele de reglare n trepte numite cutii de vitez sau cutii de avansuri sunt formate din mai multe mecanisme elementare legate ntre ele n diferite moduri, determinnd obinerea de rapoarte de transmisie diferite, deci viteze sau avansuri diferite la ieire. Micarea se poate transmite prin angrenaje sau prin unele conuri n trepte. Acionarea lanurilor cinematice se poate realiza cu: - partea de reglare i electromotor trifazat (EMT) - EMCC cu magnei permaneni de cuplu mare cu rotor disc i ntrefier axial i a tiristoarelor (convertizor static de tensiune) n construcia prii de reglare la MU care prelucreaz suprafee complexe prin compunerea avansurilor (Mu cu NC i CNC sau la sisteme prin copiere). La MU moderne, tip MU cu CNC i CP, se utilizeaz lanuri cinematice care au n structur elemente cu un nalt grad de precizie cinematic i o fiabilitate ridicat, sunt lanuri cinematice scurte (cu puine elemente) i astfel dimensionate nct s nu constituie surse de cldur sau surse de vibraii. Analiza diferitelor soluii constructive i cinematice a MU moderne conduce la urmtoarele concluzii: 1. acionarea lanului cinematic principal se realizeaz cu motor electric asincron, cu motor de curent continuu sau cu motor hidraulic 2. mecanismele de reglare a lanului cinematic principal, n afara reglrii prin motor (de curent continuu sau hidraulic), este o cutie de vitez relativ simpl cu un numr mic de trepte. 3. comutarea turaiilor, pentru a putea fi automatizat, se face cu mecanisme tip baladori hidraulici, cuplaje hidraulice sau electromagnetice. 4. lanurile cinematice sunt scurte, conin puine elemente, iar arborele principal, este separat , pe ct posibil de motorul de acionare i de celelalte mecanisme ale lanului cinematic, pentru ca micarea de achiere s nu fie influenat de vibraiile i cldura pe care le produc.

Ex: Fig. 4.2 Fig. 4.3 CP -> strung paralel cu CN ->CV este complet separat de ppua fix i conine cuplaje electromagnetice STROMAG.

- 10 -


Fig 4.4 Fig. 4.6 CP ->Construcii de lan cinematic principal acionat de un motor de curent continuu i reglat printr-o cutie de vitez CV cu baladori acionai hidraulic.

Fig. 4.7, CP-> Lanuri cinematice principale cu EMT de curent alternativ cu CV cu cuplaje electomagnetice Pentru lanuri cinematice de avans, la MU moderne se utilizeaz urmtoarele acionrii: electrice electrohidraulice hidraulice

- 11 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Pentru MU moderne, lanul cinematic LC de avans trebuie s fie un LC independent, acionat separat. LC de avans cuprind n general urmtoarele: - motorul de acionare - MCC - clasic cu rotor de Mi mic - cu rotor disc i ntrefier axial (AXEM) - cu magneii permaneni cu mecanic redus - MPP - pentru cupluri mici - pentru cupluri mari (amplificatoare hidraulice de cuplu), elimin utilizarea traductoarelor de poziie, dar pentru MU de precizie se folosesc traductoare de deplasare care micoreaz avantajele soluiei. - reductor, o transmisie cu RD sau mai rar curele dinate, - urubul- piuli cu bile. Ex:

Fig. 4.14, CP Exemple de LC de avans la CINCINNATI acionat de MCC prin tiristori. Un alt mod de acionare este un MCC cu ntrefier axial, AXEM sau un moror electrohidraulic pas cu pas SIEMENS sau FUJITSU cu distribuie liniar, FOREST sau DANFOSS cu distribuie rotativ. Ex: Fig. 4.16

- 12 -


Fig. 4.17 MCC cu magmeii permaneni funcioneaz la turaie joas i nu necesit introducerea de reductor de turaie. Soluia permite amplasarea i cuplarea direct pe arborele motorului a traductorului de deplasare rotativ.

2.2.Piesele corpolente sau portante

n aceast grup sunt cuprinse piesele mari ale MU care ndeplinesc urmtoarele funcii: - susine alte subansambluri ale MU - preiau i transmit fore rezultate din procesul de achiere i din greuti proprii - asigur precizia deplasrilor Condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc sunt: - s aib rigiditate ct mai mare - s aib rezisten la vibraii - s aib greutate minim n funcie de mobilitatea lor se deosebesc: - piese corpolente fixe - mobile

2.2.1.Piese corpolente fixeDin aceast grup fac parte : batiurile, coloanele, traversele fixe, carcasele, plcile de baz, picioarele, etc. Dintre acestea cea mai important pies este BATIUL. n batiu se nchid toate solicitrile mainii i determin n cea mai mare msur forma MU. El poate fi realizat monobloc sau din pri montate rigid. Forma constructiv a batiului este determinat de mrimea, configuraia i greutatea pieselor de prelucrat, de solicitrile produse de F de achiere, de greutile pieselor i subansamblurile pe care le susin, de structura cinematic a MU, de cerinele de ordin funcional, constructiv i estetic, de tehnologia de fabricaie, de gradul de tipizare, etc. Batiurile au forme constructive foarte variate astfel nct clasificarea lor este fcut pe urmtoarele criterii: dup forma constructiv: - orizontale - verticale - nclinate

- 13 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI de tip grind cadru.

dup soluia constructiv: - turnat - sudat. dup profilul seciunii transversale: - dreptunghi (sau form de cadru) - cu perei interiori de rigidizare - cu seciune trapezoidal - cu rigidizare circular

Necesitatea eliminrii achiilor impune ca batiul s fie prevzut cu spaii care s asigure conducerea acestora n colectorul sau n transportorul cu band sau cu rol. Batiul trebuie prevzut cu jgheaburi i caneluri care asigur colectarea lichidului de rcire i ungere. n unele MU n interiorul batiului sunt prevzute spaii pentru : sistemele de ungerercire, motoare electrice de antrenare, amplasare de aparataj electric i hidraulic. Batiul se dimensioneaz prin calcul i ncercri pe model. Etapele proiectrii: stabilirea schemei ncrcrii cu F calculat la vibraii calcularea deformrilor termice calculul eforturilor unitare calculele de rigiditate.

2.2.2. Piese corpolente mobile mese- planaibe - console - supori - berbeci - traverse mobile - ppui mobile

2.2.3.Ghidaje i sisteme de ghidaresunt alctuite din forele care sunt suprafee de contact ntre partea fix (batiu) al MU i partea mobil (sanie, unitate avans). - Rolul sistemului de ghidare e de a materializa traiectoriile generatoarelor rectilinii sau circulare necesare generrii suprafeelor pieselor de prelucrat. Se clasific dup: - forma traiectoriei: rectilinii sau circulare - dup profilul perpendicular pe direcia de micare: -

- 14 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI n A:

n V:

coad de rndunic:

n profil dreptunghic:

- 15 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI n profil cilindric:

-

dup forma constructiv

ntre faetele ghidajelor, acestea se pot mpri n grupe i subgrupe: o grupa A = ghidaje cu frecare de alunecare o grupa B = ghidaje de rostogolire o grupa C = ghidaje mixte - grupa A - frecare lichid - frecare gazoas - frecare mixt n general, sistemele de ghidare pot prelua sarcini verticale, orizontale, nclinate

Ghidarea trebuie s asigure precizia descris iniial, s fie rigid, s aib rezisten la uzur i s permit deplasarea subansamblelor mobile cu vitez mare La MU cu comand numeric, sistemele de ghidare sunt sisteme hidrostatice i de rostogolire. Sistemele de ghidare cu rostogolire se caracterizeaz prin faptul c ntre faetele de ghidare exist corpuri intermediare: role, bile, ace; care pot fi nchise sau deschise. n funcie de tipul corpurilor de rostogolire avem diferite construcii (fig.11). Acest tip de ghidaje pot fi cu prestrngere sau fr prestrngere (nlimea jocului existent ntre elemente). Dac MU utilizeaz elemente de tipul sniilor, se vor folosi construcii cu recircularea corpurilor rostogolitoare de tipul: tanchete cu role, patine, seturi de role i patine (fig.4.24). //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Fig 12.31 Tanchete cu role Fig 12.33 Colivii pentru corpuri intermediare Ghidajele hidrostatice folosesc drept lichid uleiul, apa, lichidul de rcire. Acest tip de ghidaje pot fi cu curgere liber sau cu cdere de lichid. Sunt utilizate pentru preluarea forelor ce conduc la perturbaii ale preciziei de prelucrare prin compensarea deplasrilor ce apar datorit forelor de ncrcare cu lichid.

- 16 -


2.2.4.Construcia lagrelor arborelui principal al Mainilor Unelte.De regul are o suprafa de revoluie i suport toate ce intervin. Lagrele pot fi ovalizate cu elementele de rostogolire -> cu rulmenii sau cu elementele hidrostatice. Rulmenii = lagre cu corpuri de rostogolire ce se monteaz pe arborele principal n punctele de rezemare ale acestora i au rolul de a prelua forele ce apar n timpul procesului de prelucrare sau n repaus. Rulmenii trebuie suspendai i s aibe o mare rigiditate, asigurnd o precizie ridicat la arborele principal. La mainile moderne, lagrele trebuie s asigure o micare de rotaie arborele principal de precizie ridicat, o bun stabilitate la vibraii i o bun stabilitate termic. Lagrele hidrostatice se folosesc la mesele rotative i la cele care execut deplasri liniare ce intr n componena centrelor de prelucrare. Lagrele hidrostatice pot fi cu cdere liber(Fig. 12.36) de presiune sau cu curgere liber de presiune. Fig. 12.36

Fig. 12.37

- 17 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Fig. 12.38

2.3.Prile de comand.Stabilesc parametrii de funcionare n ciclu parial sau total de lucru. n cadrul acestor pri de acionare, cu ajutorul manetelor, butoanelor se realizeaz instalarea parametrilor de achiere ce determin regimul de achiere. Regimul de achiere e caracterizat din punct de vedere al calcului parametrilor de achiere specifici fiecrei achieri. Parametrii de achiere: - t adncimea de achiere = mrimea stratului de material ndeprtat la o singur trecere a sculei pe suprafaa de prelucrare. - S avansul de achiere Ap - V viteza de achiere t = -------- * i 2 unde Ap = adaus prelucrare t = viteza n funcie de material Ap > t i = numrul de treceri s = mrimea stratului de ptrundere a sculei achietoare la o rotaie sau curs dubl. - se msoar n mm/rot sau mm /curs dubl La frezare se folosesc : avansul pe dinte : s2 msurat n mm/dinte v =*dn/1000 msurat n mm/min d= diametrul piesei de prelucrare n= turaia -

- 18 -


v t

s Regimul de achiere = alegerea i calculul parametrilor n funcie de procedeul de prelucrare folosit.

2.3.1. Mecanisme de transformare a micrilor.Pentru realizarea de ctre verigile executante astfel ca parametrii cinematici s corespunda procesului de lucru sunt necesare variaii ale vitezei, nsumarea vitezelor a doua micri, transformarea unei micri din R n L, din continua n periodica. Sunt utilizate ndeosebi la obinerea micrii rectilinii alternative, avnd micare R reversibil. Pot fi : - pinion-cremaliera P-C -melc-cremaliera M-C -urub-piuli -biela-manivel mai puin utilizat a) Mecanismul Pinion-Cremaliera P-C Este folosit pentru transformarea - direct R-L - invers L-R Transformarea direct R-L este corespunztoare la micri fr condiii deosebite de precizie i uniformitate, cu fore mici i viteze mari (M.E ajuttoare) fr cerine de autofrnare i cu un randament bun. Solicitarea preponderena a danturii este la ncovoiere i strivire=>fora de tragere. Schema constructiv a mecanismului P-C cuprinde n mod obinuit i transmisii prealabile reductoare iar la MU moderne i elemente pentru scoaterea jocului i chiar de pretensionare pentru a putea executa deplasrile VE cu precizie corespunztoare.

- 19 -


Se utilizeaz dou pinioane Pi1 i Pi2 antrenate prin roile melcate RM1 i RM2. b) Mecanismul Melc-Cremaliera cu alunecare M-C Este utilizat pentru un mers linitit i uniform la curse lungi i forte mari, permind reducii puternice i precizie a deplasrilor dar are ns un raionament redus. Melcul-oel, cremalier-material antifriciune: bronz, font. Au execuie pretenioas. Avnd alunecare i fore mari necesit ungere abundent. Cremaliera se fixeaz pe o pies rigid, deci mrimea cursei nu afecteaz deformaiile n cazul S-P. Necesitatea de cretere a randamentului a impus construirea unor mecanisme M-C cu rostogolire care pot fi acionate cu pierderi minime.

Prestrngerea se realizeaz prin deplasarea radial a melcului ctre cremaliera n planul radial al acesteia.

- 20 -


2.3.2. Mecanisme urub-piuliMecanismul urub - Piuli S-P Avantaje: raport mare de reducie deci moment de rotaie mic posibilitatea sau nu de autofrnare poate servi ca mecanism de nsumare se obin micri precise, linitite, sigure, msurabile cu exactitate n anumite condiii au randament destul de ridicat

De regula servete transformrii directe R-L n care se poate roti fie urubul fie piulia. Varianta cu piulia rotitoare reduce torsiunea urubului, permite ncastrarea rigida i cu pretensionare a acestuia, deci rigiditate mai mare deci o precizie i uniformitate a micrii. Pentru transformarea invers L-R sunt foarte rar utilizate i numai modelele fr autofrnare i cu rostogolire. Dup felul frecrilor deosebim S-P cu frecare de alunecare (mixt sau lichid) cu rostogolire costuri sczute sunt practic toate cu autofrnare au randament sczut (0,20,45%) au uzura care le schimb precizia n timp piulie din materiale antifriciune-bronz c1) S-P cu alunecare i frecare mixta -

Pentru limitarea vitezei de uzura pe flancuri presiunea p crearea unui sistem de SA i dispozitive de prindere a acestora pe MU cu CN -> MU se face cu un numr minim de elemente In afara caracteristicilor : - an - geometrice pentru SA cu schimb automat trebuie sa se prevada modul de codificare si de reglare ( axiala sau radiala) a lor. Fig.4.1.- sistem de SA generalizat care reflecta particularitile SA folosite pe MU cu CN. Modaliti de schimbare a SA la MU cu CN Manual Suprafaa de orientare Cilindric | conic | plan Automat Mijloc de identificare

- 38 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI SA reglabil SA nereglabil Buc elastic Strngere Pe con Cu urub Cap revolver SA reglabil Frn mecanic SA nereglabil Cu loca codificat SA codificat

SA folosite pe MU cu comanda programata trebuie sa ndeplineasc urmtoarele cerine a) rigiditate mare b) capacitate de achiere ridicat la viteze de achiere mari c) s asigure eliminarea uoar a achiilor d) ascuire si control cu mijloace precise e) simplitate constructiva f) s permit prereglarea pe i n afara MU n timp ct mai scurt g) interschimbabilitatea i posibilitate de schimb rapida La MU cu CN se pot folosi SA: - standardizate - speciale SA standardizate trebuie sa ndeplineasc condiii tehnice ridicate (prop. achiere, precizia dimensiunii i a formei, rugozitate). SA. Ca elemente componente ale STE joac un rol deosebit de important n mrirea productivitii i preciziei de prelucrare. Productivitatea i economia prelucrrii cresc dac se folosesc - noi mat. de SA - mbuntirea - construciei SA - geometria SA Din analiza gamei de SA cu plcue din aliaje dure sau mineralo-ceramice fixate mecanic rezult: creterea vitezei de achiere, micorarea puterii consumate cu creterea preciziei de prelucrare i a caliti suprafeei. Perfecionrile aduse au fost: - mbuntirea bazrii plcuei n corpul SA fixrii plcuei n corpul SA montrii plcuei n corpul SA - optimizarea geometriei - folosirea de noi mrci de materiale SA - mbuntirea construirii i mririi rigiditii corpului SA La MU cu CN se recomand folosirea SA cu plcue sch. din: - aliaje dure - mineralo-ceramice, care dup uzur nu se mai ascut. Problemele care apar la strungurile cu CN fragmentarea achiilor.

- 39 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI GL fiind programat, achia trebuie s fie fracionat pe msur ce este degajat rezult folosirea construciilor speciale de plcue sau a sfrmtoarelor de achii i a geometriei speciale. Pentru c MU cu CN se caracterizeaz prin reducerea considerabil a timpului de reglare, lucru care conduce la necesitatea alctuirii unui set limitat de SA (de preferat din plcue de CM), care s fie folosite indiferent de forma suprafeelor i natura materialului de prelucrat, cu condiia ca aceast restrngere s nu afecteze condiiile de achiere. Alctuirea setului de SA se face pe baza unor criterii: - selectarea unui numr minim de SA care s genereze prin achiere un numr maxim de suprafee fr ale mai schimba pe alt MU cu CN. - Adaptarea alegerii funcie de o Tipul MU cu CN folosit o Capacitatea acesteia n ceea ce privete numrul de SA care se pot monta simultan. Exemplu: Pe SN cu CN analizarea CU cu plcue se difereniaz 3 categorii de SA. 1) CU cu care se lucreaz sistematic 2) CU frecvent utilizate dar a cror folosire este intermitent 3) CU de filetat, canelat etc. 1) cuit pentru strunjire longitudinal i frontal (plcu rombic cu ungh. vrf = 75O). - cuit lateral pentru strunjire de degroare a suprafeei cilindrice frontale canale circulare laterale - cuit cu plcu circular pentru degroare semifinisarea suprafeelor complexe finisare - cuit armat cu plcu rombic cu ungh. la vrf = 55O pt strunjirea suprafeelor profilate - cuit cu plcu triunghiular pt generarea diverselor suprafee profilate la care nu are acces muchia ascuit a cuitului armat cu plcu circular. 2) SA utilizate intermitent din care fac parte n general CU pentru prelucrarea suprafeelor cilindrice interioare. 3) CU (de canelat, de filetat), este dificil enumerarea SA uzuale dat fiind natura foarte divers a suprafeelor pe care le prelucreaz. Avantajele folosirii unui set alctuit dintr-un numr limitat de SA sunt: - micorarea numrului de SA din stoc i deci o raionalizare a investiiilor n ceea ce privete SA - fabricarea n serie mare a SA care intr n componena seturilor, ceea ce face ca preul lor s scad i s fie uor de achiziionat - crearea unei bnci de date tehnice ceea ce ofer avantaje la programarea asistat de calculator. Exemplu: Rentabilitate a MU cu CN impune folosirea SA de mare productivitate din care fac parte i SA din diamant natural, sintetic sau din bor de form cubic. - 40 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Se folosesc SA din elementul bor pe SN - copiat - carusel - CR, pe MAF, MF cu CN Se folosesc pentru metale neferoase si aliaje ac., SA diamantate cu T>(30-80) * TSA din aliaje . SA cu diamant se folosesc la prelucrarea materialelor dure i extradure (pistoane din aliaje de Al. cu coninut ridicat de Si.,colectoarele de cupru cu miez de poliamida ,piese din aliaje de Cu. si Al.,evile i flanele din sticlo-textolit, presele din ceramica, carburile metalice, P.si K. sau aliaje dure. Din punct de vedere al durabiliti SA pe MU cu CN, datele existente n literatur sunt relativ puine i departe de cazurile practice. Tabloul durabilitii efective a SA folosite la CP cu magazie de SA i la MU cu CR (orient). Ele se schimb indiferent dac s-au uzat sau nu dup un timp de TN minute. Sunt rare cazurile n care timpii efectivi de prelucrare a tuturor SA din magazie sunt egali avnd n vedere forma i dimensiunea suprafeelor prelucrate. Exist o gam larg de bare de alezat pentru prelucrarea de degroare i de finisare prevzute cu locauri drepte sau nclinate pentru reglarea micrometric a cuitelor. De asemenea exist capete de alezat cu plcue amovibile din aliaje dure care permit realizarea la o singur trecere a frezelor de degroare i finisare. Dac n timpul achierii una din plcue se uzeaz sau se frmieaz aceasta e rotit sau nlocuit n locaul ei fr scoaterea capului multi-cuit de pe MU micornd timpul de staionare. Pentru prinderea cuitelor pe SN cu comand dup program sunt folosite port SA cu suprafee poliedrice

Fig.4.17.- 6 tipuri de portscule ( b d )- frecvent ntrebuinate la MU cu CN. a- pentru - SR cu CN - MU cu CN pentru fixarea SA de precizie b- ghidaj prismatic pentru bazarea n suportul de prindere de pe strung. c- ghidaje coada de rndunic

- 41 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI - strunguri sovietice RT 70,72F3, SN cu CN tip VDF, RFG. d- SN cu CN cu CR sovietice 1P71F3 - RDG DF 200L-NC -DF 315L-NC Suprafee de bazare pentru port SA in CR este o RD care angreneaz cu un sector al port SA. Fixat cu boluri i excentric. e- SN model ATPr M12 cu MSA i ... mecanic pentru schimbarea automat a SA, SN Heineman, Max Muller ( RFG) Port SA are dou ghidaje prismatice pentru bazare. f- port SA reglabil care are o parte deplasabil pe ghidaje coad de rndunic

3.1.3. Pre reglarea SA- condiia de baz pentru exploatarea economic a MU cu comand dup program. - se realizeaz cu dispozitive adecvate care trebuie s ndeplineasc urmtoarele cerine: a) precizia suprafeei de bazare pentru fixarea SA fie o clas de precizie ...dect suprafaa de bazare corespunztoare pe MU. b) Fora de strngere a SA s fie constant. c) Dispunerea suprafeelor ce vin n contact cu muchiile i vrfurile achietoare ale SA de reglare trebuie s corespund cu poziia dintre suprafaa piesei i muchiile achietoare ale SA n timpul prelucrrii. Dispozitivul de pre reglare este definit ca fiind funcie de tipul operaiei de achiere i funcie de metoda de msurare i de evaluare a preciziei reglrii: - fr scal (rigide) - cu scal Dispozitive de pre reglare rigide folosesc diferite abloane sau opritori, iar precizia reglrii se apreciaz dup mrimea fantei de lumin. - asigur o precizie de maxim 0.3 mm Dispozitive de pre reglare n lungime a SA asigurnd o precizie de 0,15 0,2.

- 42 -


Fig. 4.18 (DPR) Dispozitivul de pre reglare pentru burghie de centrare. 1 placa de baz 2 placa vertical buca 3 \ tija 4. n buca 3 se introduce partea SA 5 n care se gsete burghiul 6. Pe tija 4 se fixeaz opritorul 7 fa de care se regleaz mrimea L. Pt reglare se slbete urubul 8 de strngere al burghiului n port SA 5 i se va roti urubul 9. Ceea ce imprim piesei 10 filetat la interior o deplasare rectilinie, toate acestea avnd ca rezultat deplasarea burghiului 6 pn la opritorul 7. Cnd burghiul nu mai poate fi deplasat se strnge urubul 8, cu aceasta operaia de pre reglare fiind ncheiat. Dispozitivul de pre reglare cu scal tip rigl, micrometru sau ubler se folosete pentru reglarea n afara MU a SA cu coad. Dispozitivul de pre reglare cu scal msoar cota de reglare cu comparatoare.

- 43 -


Fig. 4.19 pentru CU de strunjire a) cu 2 comparatoare b) cu un comparator i un urub micrometric.

Fig. 4.22 - Dispozitivul de pre reglare citire optic.

- 44 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Pentru strungurile cu CN nu au importan mrimile a, b, Xi, Yi (Fig. 4.22) ci eliminarea reciproc a dispunerii SA fa de prima care intr n achiere.

x = xi x1 y = y i y1Aceste eliminri au drept consecin extragerea dimensiunilor pieselor prelucrate a cror eliminare necesit introducerea de corecii n programe. Mrimile coreciei se determin n urma msurrii dimensiunilor n timpul prelucrrii piesei de prob sau dup prelucrarea acesteia.

- 45 -


4. Roboi Industriali.4.1. Robotica n istoria omeniriiDomeniul de tiin Robotic i fenomenul robot, au aprut n cea de a doua jumtate a secolului XX. Apariia lor se ncadreaz n linia de evoluie a vieii i n acest cadru, a omenirii. Acest lucru se datoreaz creterii productivitii. La nceputul omenirii acionarea asupra mediului se fcea folosind energie biologic

FIIN VIE

MEDIU

Mai trziu omul acioneaz cu ajutorul uneltelor asupra mediului folosind propria sa energie biologic.OM

UNELTE

MEDIU

O dat cu evoluia omenirii i creterii productivitii pe plan local a dus la perfecionarea uneltelor i la necesitatea utilizrii unor energii suplimentare, aceast energie sa gsit la animalele domestice.

SURS DE ENERGIE BIOLOGIC EXTERIOAR

OM

UNELTE

MEDIU

Dezvoltarea societii, creterea complexitii i volumului interaciunii cu mediu duce la un consum mare de energie, care mpinge civilizaia uman spre etapa mainismului". Etapa mainismului" este cunoscuta i sub denumirea de prima revoluie tehnico tiinific, este cea n care tehnica ncepe tot mai mult s se dezvolte pe baza tiinei, deci a cunotinelor omenirii despre mediu, avnd pe lng aspecte concrete o pondere din ce n ce mai mare de aspecte abstracte.

- 46 -


SURS DE ENERGIE MECANIZAT

OM

UNELTE

MEDIU

Mecanizarea a condus la o accelerat cretere a productivitii, la dezvoltarea societii umane, la creterea bunstrii acesteia, ceea ce a permis la rndul ei dezvoltarea tehnicii. Etapa automatizrii se realizeaz ca urmare a unui aport crescut al cercetrii tiinifice n dezvoltarea tehnic, a doua revoluie tiinifico - tehnic. Se caracterizeaz prin dezvoltarea domeniilor de vrf ale tehnicii prin ptrunderea masiv a utilizrii calculatoarelor iar n mod paralel are loc i etapa mecanizrii activitilor umane, mai ales a acelora care nu au fost suficient de afectate de acest proces. DISPOZITIVE DE CONDUCERE I DE CONTROL AUTOMATE

SURS DE ENERGIE ARTIFICIAL

OM

UNELTE

MEDIU

Etapa automatizrii prezint dou faze distincte, difereniate prin natura proceselor asupra crora se aplic. Procesele pot fi: o naturale o artificiale:sunt cauzate de intervenii ale omului. Procesele automate sunt procese artificialePROCESE ARTIFICIALE

CONTINUE

DISCONTINUE

Procesele artificiale pot fi: o Continue sunt acelea care o dat declanate se desfoar n mod continuu, pn cnd condiiile de mediu necesare sunt asigurate. Continuitatea este asigurat de operatorul

- 47 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI uman n soluiile clasice iar prin diferitele mecanisme, termostate, regulatoare, presostate, etc., la cele automatizate. o Discontinue sunt acelea care prin compunerea lor din mai multe secvene cu nceput i sfrit, ale cror derulare se intercondiioneaz reciproc i a cror coninut este de complexitate mai mare dect n cazul proceselor continue. Secven este o parte distinct din proces, avnd aciuni caracteristici proprii. Discontinuitatea este asigurat de operatorul uman, cnd intervine n secvenele procesului cu mna sa. Pentru a asigura automatizarea proceselor discontinue este necesar s se realizeze sisteme tehnice, care s poat realiza automat operaii inteligente de manipulare similare omului. Asemenea sisteme sunt roboii.

4.2. Introducere. Clasificarea roboilor industriali conform I.S.O.Robotul poate fi definit ca o instalaie pentru automatizarea operaiilor pe care n condiii clasice le realizeaz omul, cu mna sa, sub supravegherea ochiului, coordonarea ochi-mn realizndu-se de ctre creier. Pe lng roboi, operaii de manipulare execut i manipulatoarele. Din cele de mai sus putem realiza urmtoarele definiii: o Robotul are o structur mecanic mai complex (mai multe grade de mobilitate) i este condus dup un program flexibil. o Manipulatoarele au o structur mecanic mai simpl (mai puine grade de mobilitate) i este condus dup un program rigid (greu modificabil). Avem dou mari categorii de roboi : Fici, cei care sunt imobili fa de anumite componente ale mediului n care evolueaz Mobili, cei care se pot deplasa, folosind n acest scop: - roi - enile - prin pire - trre. Vehiculele ghidate automat sunt roboi mobili, cu deplasare pe roi / enile. Familia roboilor este compus din: o roboii o manipulatoarele o instalaiile de teleoperare o protezele o ortezele o manipulatoarele medicale o exoscheletele amplificatoare o vehiculele ghidate automat o mainile pitoare i trtoare Toate care se aseamn structural (au un sistem de conducere, unul de acionare i unul mecanic) i constructiv (au ca baz mecanisme cu cuple cinematice inferioare), realizeaz familia roboi.

- 48 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Inteligen este capacitatea mai mare sau mai mic a sistemelor naturale sau artificiale de a se adapta cerinelor mediului. Inteligena artificial este aplicaia major a calculatoarelor. n tabelul de mai jos este dat componena familiei roboilor din punctul de vedere al inteligenei artificiale.NR CRT 1 2 3 4 5 CAPACITATE Poate repeta programe nvate Este i mobil Are senzori i calculator implantat Este adaptiv i heuristic Are capaciti fizice i intelectuale supraumane NU SE ASEAMN CU OMUL Automaton Mechanoid Android Cyborg (cybernetic organism) Hyborg SE ASEAMN CU OMUL Automan Mandroin Humanoid Syman (synthetic man) Supersyman

Roboii industriali se ncadreaz n procesul automatizrilor industriale. Evoluia n timp de la simplu la complex a automatizrilor industriale este dat n tabelul de mai jos, ncepnd de la treapta 1, n care maina de lucru este mna uman, i ajungnd la treapta 10, n care maina de lucru este main care se autoperfecioneaz.SURSE DE INFORMAII

ENERGIA FOLOSIT PENTRU ACIONAREA TREAPTA MICRILOR

DESCRIEREA MAINII DE LUCRU

ROBOT

Mediu exterior

10 9

Main care se autoperfecioneaz Main cu comand adaptiv Main care i core-leaz programul cu condiiile exterioare Main cu comand numeric (NC) Main monooperaie programabil Main automat pentru operaii multiple Main automat monooperaie Main automat i scul de mn Scul de mn Mna

Robot cu comand cu reele neuronale

Program variabil Electric Hidraulic Pneumatic

8 7 6 5 4 3

Robot nzestrat cu senzori

Programabilitate

Robot programabil online, off-line

Program fix

Manipulator

Om

Uman

2 1

Nu exist

- 49 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Istoria tehnicii arat c oamenii realizeaz sisteme tehnice atunci cnd practica evoluia societii cere rezolvarea unor anumite probleme. Necesitatea automatizrii operaiilor de manipulare a materialelor radioactive a aprut dup ncheierea celui de-al doilea rzboi mondial.

Dezvoltarea sistemelor robotizate n istorie: La nceputul anilor 1950, n laboratoarele nucleare din Frana i apoi, n Statele Unite ale Americii se construiesc primele instalaii de teleoperare, folosite pentru manipularea materialelor radioactive n spaii expuse radiaiilor. Tehnica mecanismelor spaiale articulate din aceste instalaii este dezvoltat mai departe, prin nlocuirea comenzii i acionrii de ctre om, cu utilizarea calculatoarelor i a acionrii hidraulice. George Devol proiecteaz n 1954 un robot programabil, l breveteaz n SUA n 1956 i l realizeaz, mpreun cu Joseph Engelberger, creatorul primului robot UNIMATE a firmei UNIMATION (cu acionare hidraulic). Robotul UNIMATE este instalat n prima sa aplicaie de ctre concernul FORD pentru servirea unei maini de turnat sub presiune n anul 1961. n anul 1966, inginerul Ole Molaug proiecteaz un automat de vopsire pentru fabrica de maini agricole TRALLFA din Bryne (Norvegia). n 1973, Richard Hohn dezvolt pentru corporaia Cincinnati Milacron un robot comandat de un minicalculator. Robotul este denumit The Tomorow Tool (T3). n 1974 firma suedez ASEA produce primul robot industrial acionat electric sub denumirea Irb 6, urmat n 1975 de robotul Irb 60. n 1977, roboii ASEA sunt comandai de microcomputere. n 1990, concernul Brown-Bovery Robotics cumpr diviziunea de robotic a lui Cincinnati Milacron, toi roboii fabricai n continuare fiind denumii ABB. n 1978, firma UNIMATE construiete cu ajutorul comparaiei GENERAL MOTORS, robotul PUMA (Programable Universal Machine for Assembly, main universal programabil pentru operaii de asamblare), versiunea industrial a lui VICARM. n deceniul anilor '90 se remarc o oarecare stagnare a sporirii aplicaiilor robotizate datorit unor circumstane economice, mai ales n Japonia - ct i saturarea din punct de vedere tiinific al roboticii industriale, determinat de soluionarea tehnic, practic a tuturor problemelor specifice posibile. n anii 1990 - 1996 apar tot mai multe construcii i aplicaii n domeniile serviciilor i a medicinei recuperatorii.

- 50 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Raportul dintre numrul de roboi instalai i numrul persoanelor angajate n industrie n diferite ri (a) i numrul i destinaia roboilor instalai pentru prestri de servicii (b), sunt date n tabelele de mai jos:Nr.roboilor instalai / 10000 de angajai n industrie300 250 200 150109 100 70 66 190 279Nr. de roboti pt. prestari de servici i

2500 2000 2000

1500

1000

800 400 200 200 100 7 8 400 50 9 50 10 150

100 50 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

500

300

350

48 45 44 42 41

34 12 3 2

0 1 2 3 4 5 6 11 12

Bazine de decantare,crri pe perei, inspecie

Pt. ntreinerea mediului

(a) (b) (b) Noiunea de robot este codificat n mod diferit n diverse standarde sau formulri ale unor instituii de specialitate: Normele franceze (Normalisation franaise, NF) : o norma E61 - 005 definete manipulatorul:Structura mecanic constituit dintr-o serie de elemente articulate sau alunectoare unul fa de cellalt, utilizat pentru a prinde, deplasa, poziiona i orienta obiecte (piese, scule, etc), urmrind n general mai multe grade de libertate. El poate fi comandat de un operator, de un automat programabil electric sau prin orice sistem logic (dispozitiv cu came, logic cablat, logic programat, etc.) independent sau asociat. o norma francez NF61-100 d urmtoarea definiie:Robotul este un mecanism de manipulare automat, aservit n poziie, reprogramabil, polivalent, capabil s poziioneze i s orienteze materiale, unelte sau dispozitive specializate, n timpul unor micri variabile i programate, destinate executrii unor sarcini variate. Standardul german DIN 2801 definete: o Roboii industriali sunt automate mobile cu aplicaii universale, cu mai multe axe, ale cror micri sunt liber programate pe traiectorii sau unghiuri ntr-o anumit succesiune a micrilor i n anumite cazuri, comandate prin senzori. Ei sunt echipai cu dispozitive de prehensiune, scule sau alte mijloace de fabricaie i pot ndeplinii activiti de manipulare i de fabricaie. Robotul industrial poate fi montat fix, ntr-un anumit loc sau poate fi deplasat ca un ansamblu.

- 51 -

Pt. recuperarea bolnavilor Pt. distribuia consumului Platforme mobile multifuncionale Pt. supraveghere i ghidare Pt. alimentare cu combustibil Stingerea incendiilor, dezamorsare bombe Constr. agricul. silvicul. hotel, restaur. laborator

n gospodrii casnice

Japonia Singapore Corea Germania Italia Suedia Finlanda Benelux SUA Elveia Frana Spania Slovenia Polonia Ungaria

Pt. curenie

Subacvatici

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Standarde japoneze:: o Robotul este un sistem mecanic, dotat cu funciile motoare flexibile analoage cu cele ale organismelor vii sau imitaii ale acestora, cu funcii inteligente, sisteme care acioneaz corespunztor voinei omului. Standarde ruseti: o Robotul industrial este o main automat staionar sau deplasabil, constnd din dispozitivul de execuie, avnd mai multe grade de libertate i din dispozitivul reprogramabil de comand dup program pentru ndeplinirea n procesul de producie a funciilor motoare i de comand. Institutul de Robotic din America (RIA): o "Robotul este un manipulator reprogramabil multifuncional, destinat s deplaseze materiale, piese, scule sau aparate, prin micri programate variabil, n scopul ndeplinirii unor sarcini diferite. Robotul este un echipament cu funcionare automat, adaptabil condiiilor unui mediu complex - n care el evolueaz - prin reprogramare, reuind s prelungeasc, s amplifice i s nlocuiasc una sau mai multe din funciile umane n aciunile acestuia asupra mediului nconjurtor." Asociaiei Britanice de Robotic (British Robot Association): o robotul este un dispozitiv reprogramabil, realizat pentru manipularea pieselor, sculelor i altor mijloace de producie, prin micri variabile programate, pentru a ndeplinii sarcini specifice de fabricaie. Denumirea de robot se aplic unei familii mai largi, din care fac parte: manipulatorul; instalaia de teleoperare; proteze / orteze; manipulatoare medicale; exoschelete amplificatoare; maini pitoare; maini trtoare. Schema de mai jos definete familia de roboi:

- 52 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Clasificarea robotilor industriali conform I.S.O. a) b) c) d) sursa principala de putere pentru actionare pneumatica hidraulica electrica comanda miscarii punct cu punct sau fara comanda de viteza : continua sau discontinua comanda pe traiectorie continua modele de programare prin invatare directa prin generare de traiectorie off-line tipuri de senzori folositi detectori de pozitie logica liniara simpla senzori de semnale proportionale cu abaterea

Asociatia Franceza de Robotica Industriala (A.F.R.I.) propune urmatoarea clasificare a robotilor industriali: Manipulatoare cu : comanda sau telemanipulatoare automate cu cicluri prereglate: pneumatice, electrice sau electronice Roboti : programabili controlati in bucla de pozitie, cu traiectorie continua sau deplasare punct cu punct inteligenti, avind senzori care exclud logica binara simpla si indeplinesc diferite sarcini cu ajutorul sistemelor de recunoastere a formelor

4.3.STRUCTURA ROBOTULUIStructura unui robot este, defapat, un sistem compus din mai multe subsisteme. Sistem este un ansamblu de pri componente, elemente, i legturile dintre acestea. Elementele care compun acest sistem se numesc subsisteme. La rndul lor subsistemele pot avea i ele subsisteme, din acest motiv exist o ierarhizare i anume sistemul principal se numete sistem de rangul 1, subsistemele se numesc sisteme de rangul 2, etc. Modul cum se compune un sistem din subsisteme i legturile dintre aceste subsisteme definesc structura unui sistem. Aceasta compunere a sistemelor din subsisteme se evideniaz prin scheme bloc, iar legturile dintre subsisteme, prin matrici de cuplare (care definesc legturile dintre "intrrile" i "ieirile") i matrici de structur (care ne arat care subsisteme sunt n legtur). Robotul este un sistem de rangul 1, i se aseamn, constructiv, cu sistemul unui om, la fel si subsistemele robotului.

- 53 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Schema bloc al structuri unui robot este:

Sistemul unui robot comunic cu mediul i este compus din urmtoarele: o Sistemul mecanic al robotului care are rolul scheletului uman, astfel definete natura i amplitudinea micrilor ce se pot realiza. o Sistemul de acionare realizeaz micarea relativ a elementelor mecanismelor din sistemul mecanic, i are rolul sistemului muchiular al omului. o Sistemul de comand emite comenzi ctre sistemul de acionare i prelucreaz informaii preluate de la sistemul mecanic, de acionare i de la mediu, are rolul sistemului nervos uman. o Traductorii i aparatele de msur preia informaii despre starea intern a robotului, adic deplasri, viteze, acceleraii relative, debite, presiuni, temperaturi. o Senzorii preia informaii despre starea extern" a robotului, caracterizat prin parametrii mediului (temperatur, presiune, compoziie, etc.) i aciunea acestuia asupra robotului (fore, cupluri, etc.). Traductorii i senzori au rolul organelor de sim. o Platformei mobile are rolul de a realiza deplasarea roboilor mobili i face parte din componena sistemului mecanic, cu rolul aparatului locomotor al omului. o Sistemul de conducere este un sistem de rang superior al sistemului mecanic i este compus din sistemul de comand i cel de acionare.

- 54 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Roboii acionai hidraulic conin un grup hidraulic pentru prepararea i realizarea circulaiei fluidului purttor de energie (ulei). Acest grup joac rolul aparatului digestiv i a celui respirator / circulator al omului. Se nelege prin "mediu" al robotului spaiul n care acesta evolueaz, cu obiectele coninute i fenomenele care au loc n acest spaiu. Totalitatea obiectelor cu care robotul interacioneaz constituie "periferia" acestuia. Legturile dintre componentele robotului i a componentelor care realizeaz legturile cu mediu sunt : o directe o inverse ("feed back"). Legturi directe avem la sistemul de comand atunci cnd transmite comenzi la sistemul de acionare, iar acesta acioneaz asupra cuplelor cinematice conductoare, axele, sistemului mecanic, care la rndul su, acioneaz asupra mediului cu efectorul final. Legturi inverse sunt informaiile furnizate sistemului de comand de ctre traductoare, senzori i aparate de msur. Se mai consider legturi i fluxul de energie dat de mediu sistemului de acionare al robotului, i fluxul de energie disipat de la robot la mediu.

4.3. Sistemul mecanic al robotuluin cazul general un robot industrial trebuie s realizeze: - aciuni asupra mediului nconjurtor, cu efectori finali; - percepie, pentru a culege informaii din mediul de lucru, cu senzori i traductori; - comunicare, pentru schimb de informaii; - decizie, n scopul realizrii unor sarcini. Pentru realizarea acestor funcii, structura unui robot este alctuit din: - sistemul mecanic; - sistemul de acionare; - sistemul de programare i comand; - sistemul senzorial. Sistemul mecanic este constituit din mai multe elemente legate ntre ele prin cuple cinematice. Sistemul de acionare servete la transformarea unei anumite energii n energie mecanic i transmiterea ei la cuplele cinematice conductoare. Sistemul de comand i programare este un ansamblu de echipamente i de programe care realizeaz micarea robotului. Sistemul senzorial reprezint un ansamblu de elemente specializate transpunerea proprietilor ale diferitelor obiecte n informaii. Sistemul mecanic al robotului are rolul s asigure realizarea micrilor acestuia i transmiterea energiei mecanice necesare interaciunii cu mediul. Adic are sarcina de a deplasa un obiect. Partea din sistemul mecanic care realizeaz aceast deplasare se numete dispozitiv de ghidare sau manipulator. Se nelege prin manipulare modificarea siturii n spaiu a unui obiect. Utilizarea minii de ctre om a determinat formarea cuvntului de manipulare. Manipularea obiectului se realizeaz prin modificarea siturii bazei efectorului final, cu care obiectul este solidarizat. n acest scop, baza efectorului final este solidarizat cu un element al dispozitivului de ghidare.

- 55 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Dispozitivul de ghidare are rolul de a da efectorului final micrile i energia mecanic necesar micri n conformitate cu aciunea necesitat asupra mediului. Subsistemul din cadrul sistemului mecanic dedicat acestei interaciuni este efectorul final. Efectorul final al robotului care manipuleaz obiecte se numete dispozitiv de prehensiune. Din punct de vedere al teoriei mecanismelor, obiectul i partea de baz a dispozitivului de prehensiune formeaz o cupl cinematic de clasa a VI-a, nchis deobicei prin for. Dispozitivele de ghidare pot fi cu: topologie serial, paralel mixt.

Structura sistemului mecanic al unui robot este :SISTEM MECANIC

PLATFORM MOBIL

DISPOZITIV DE GHIDARE

EFECTOR FINAL

MECANISM GENERATOR DE TRAIECTORIE

MECANISM DE ORIENTARE

DISPOZITIV DE PREHENSIUNE SAU SCUL

Situarea, adic poziia orientarea, unui corp n spaiul tridimensional este definit cu ajutorul poziiei punctului caracteristic, i orientrilor dreptei caracteristice, respectiv a dreptei auxiliare. Punctul caracteristic i dreapta caracteristic / auxiliar la un obiect cilindric se reprezint astfel : zDreapt caracteristic

Dreapt auxiliar

O

yPunct caracteristic

x

Se nelege prin: o "Punct caracteristic", un punct al obiectului, folosit pentru definirea poziiei acestuia. o "Dreapta caracteristic" este o dreapt care trece prin punctul caracteristic. - 56 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI o "Dreapta auxiliar" o dreapt perpendicular n punctul caracteristic pe dreapta caracteristic. Cu ajutorul dreptelor caracteristice i auxiliare se definete orientarea obiectului, de care aparin ambele drepte. n modelul matematic al sistemului mecanic al robotului, punctul caracteristic este originea, iar dreptele caracteristic i auxiliar reprezint axe ale unui sistem de referin cartezian drept legat de obiect. n variantele cu topologie serial, un mecanism component al acestuia, numit mecanism generator de traiectorie (mecanism de poziionare), realizeaz modificarea poziiei punctului caracteristic i altul, numit mecanism de orientare, realizeaz orientarea dreptelor caracteristic i auxiliar. Se poate defini: o mecanismul generator de traiectorie ca fiind "braul" al robotului; o mecanismul de orientare ca fiind "articulaie carpian", sau "mecanismul carpian" ("wrist") al robotului. Efectorul final are mai multe variante constructive: o Efectorul final al robotului care prelucreaz obiecte este o scul. o Efectorul final al robotului care mic obiecte este manipulatorul. Energia necesar pentru prelucrare este comunicat sculei prin intermediul robotului sau a unei surse suplimentare de energie, n acest caz efectorul final este un cap de for cu scul. Capul de for conine un motor i eventual o transmisie mecanic. Platforma mobil este o parte component a sistemului mecanic care asigur modificarea siturii ntregului ansamblu n mediu. Platforma mobil definete tipul robotului: - Robot staionar atunci cnd nu este nzestrat cu platform mobil; - Robot mobil cnd este nzestrat cu platform mobil, n acest caz dispozitivul de ghidare modific situarea obiectului n raport cu platforma mobil.

4.4. Construcia modular a roboilorConstrucia modular este caracterizat prin: Structur sistematic care este compus dintr-un grup de sisteme i dispozitive care formeaz cuple cinematice conductoare. Structura sistemic prezint avantajul c furnizeaz informaiile necesare pentru analiza cinematic i dinamic a sistemelor de acionare i mecanic ale robotului. Ea prezint dezavantajul, c nu reflect dect parial funciile sistemelor de rang inferior robotului i particularitile constructive ale acestora. Structura funcional-constructiv sau structur modular este cu dispozitive de ghidare cu topologie serial pentru a evidenia proprietile funcionale i constructive ale roboilor (modul de robot). Modul al unui robot, este un subansamblu care este corelat cu una sau mai multe cuple cinematice ale dispozitivului de ghidare i cu efectorul final.Modulul de robot corelat cu cupla cinematic conductoare are prile "fixe" ale sistemului de acionare aferent cuplei cinematice conductoare i traductoarelor / senzorilor, solidarizate cu structura de rezisten a unuia dintre elemente (i sau i+1). Legtura dintre dou module vecine se realizeaz prin intermediul structurii de rezisten a elementului i. n acest mod, ntregul robot cu dispozitivul de ghidare n topologie serial este de fapt constituit din "legarea n serie" a unui numr de module.

Modulul de robot corelat cu o singur cupl cinematic poart o denumire care este definit dup funcia lui n cadrul robotului. Astfel, exist module de: - translaii de baz;

- 57 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI - de pivotare de baz; - de ridicare a braului; - de basculare a braului; - de extensie a braului; - de pronaie supinaie; - de flexie extensie; - de aducie - abducie. Ele sunt reprezentabile schematic dup normele ISO . Modulul de orientare al unui robot se coreleaz cu toate cuplele cinematice ale mecanismului de orientare, coninnd de attea ori componentele enumerate pentru modulul corelat cu o singur cupl cinematic conductoare, cte cuple cinematice conductoare are mecanismul de orientare. n figura de mai jos se prezint corelaia dintre structura sistemic i cea modular (funcional - constructiv) a unui robot avnd un dispozitiv de ghidare serial cu M = 3. E F 2DISPOZITIV DE GHIDARE SISTEM DE COMAND SISTEM DE ACIONARE

C V B V A V

SISTEM MECANICStructura sistemic

1

T/S T/S T/S T/S C EF A B

SS A A

SS A B

SS A C

SS A EF

Schema structural sistemic a robotului

EL EL EL EL 1 3 2 0CCC CCC CCC A C B

C 3 2 B 1 A

E FT/S A STR EL 0

SS A A

EL STR 1 1

T/S SS B A B EL EL 2CCC B

T/S CSTR EL

SS AEL STR 3

T/S SS EF A EF

EFECTOR FINAL

Structura modular

2

EFECTOR FINAL

0

CCC A

CCC C

MODUL A

MODUL B

MODUL C

MODUL EF

n care:

Schema structural modular a robotuluiT/S - Traductoare/Senzori; SSA - Subsistem de acionare; CCC - Cupl cinematic conductoare; A/B/C - Modulul; EF - Efector final; ELi Elementul i (i = 0, 1, 2, 3)

- 58 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Efectorul final se consider de regul un modul al robotului ca i sistemul de comand (cu excepia traductoarelor / senzorilor nglobai n alte module). n urmtoarele figuri (a,b,c,d) se prezint desenele de subansamblu ale unor module de roboi.

1 - Lagrele urubului 6 - urub cu bile 2 - Batiu 7 - Traductor de poziie 3 - Sanie 8 - Ghidaje cu tanchei 4 - Motor hidraulic 9 - Sistem de blocare 5 - Flane de cuplare 10 - Tahogenerator a) Modul de translaie de baz acionat hidraulic

1 - Platou mobil 2 - Ghidaj 3 - Carcas ext. 4 - Lagre 5 - Carcas int.

6 - Plac de baz 7 - Coloane de ghidare 8 - Burduf de protecie 9 - Motor hidraulic 10 - Capac

b) Modul de ridicare bra acionat hidraulic

1 - Tij de ghidare 2 - Buc cu bile 3 - Cremalier 4 - Lagr

5 - Arbore cu pinion 6 - Sanie 7 - Alezaj de centrare 8 - Suport

1 - Motor electric 2 - Element condus 3 - Arbore de intrare 8 - Portsatelit I 9 - Roat central II

12 - Portsatelit II 14 - Roat central III 13 - Portsatelit III 17 - Coroan dinat 24 - Plac de baz

c) Modul de translaie acionat printr-o transmisie pinion-cremalier

d) Modul de rotaie de baz cu reductor planetar acionat electric

- 59 -


1 - Arbore de intrare la axa de supinaie pronaie. 2 - Arbore de intrare la axa de aducie abducie.

3, 4, 5, 6, 7, 8 - Elemente dinate din transmisia pt. micarea de supinaie pronaie. 10, 11, 12, 13 - Ele mente dinate din transmisia pt. micarea de aducie abducie

Fig.6 Modul de orientare cu dou grade de libertate acionat electric, avnd pe axa de supinaie o transmisie armonic

n cazul roboilor avnd dispozitive de ghidare cu topologie paralel sau mixt, un modul al structurii funcional - constructive este constituit din dou platforme legate ntre ele prin conexiuni . n figura de mai jos se prezint un modul de orientare cu dou grade de libertate acionat electric, avnd pe axa de supinaie o transmisie armonic Structura funcional - constructiv cu module tipizate a roboilor constituie o dezvoltate mai departe a concepiei constructive cu module tipice ale acestora. Prin modul tipizat al unui robot se nelege un modul din cadrul unei structuri constructiv - funcionale, care constituie un subansamblu de sine stttor, interschimbabil cu alte module, fcnd parte dintr-o serie de module tipizate i care poate fi asamblat cu alte module tipizate, n conformitate cu cerinele utilizatorului. n urmtoarea figur se prezint module tipizate din cadrul unor structuri funcionalconstructive de robot constituit din module. Ele pot fi asamblate n structuri diferite ntr-o concepie "baukasten", formnd o familie de roboi compui din module tipizate.

- 60 -


n care: 1 - Modul de translaie de baz 2 Batiu 3 - Modul de ridicare bra 4 - Modul de rotaie de baz 5 - Modul de basculare bra 6, 7 - Module de extensie bra 8, 9 - Module de orientare 10 - Robot cu mecanism generator de TTT, obinut prin combinarea modulelor 1+3+7 11 - Robot cu mecanism generator de traiectorie TRRT, obinut prin combinarea modulelor 1+4+5+6 12 - Robot RTT obinut din modulele 4+3+7

Ideea dezvoltrii unor familii de roboi construii din module interschimbabile a fost apreciat de constructorii de roboi n deosebi la nceputul anilor 1980. Datorit nmulirii numrului aplicaiilor industriale ale roboilor i a concentrrii fabricaiei de roboi la un numr mai redus de firme care fabric mai muli roboi pe an, s-a ajuns dup 1990 la diminurii construciei roboilor din module tipizate.

4.5. Utilizarea roboilor industriali. Roboii se utilizeaz n toate domeniile activitii umane. Ele urmresc satisfacerea unor necesiti individuale, de grup sau sociale, realiznd economia. Economia se mparte n sectoare i domenii. Tab. 1

- 61 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALINR CRT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 DOMENIUL ECONOMIC Agricultur i silvicultur, zootehnie i piscicultur Gospodrirea energiei, alimentarea cu ap, extracia materiilor prime Activiti de prelucrare Activiti de construcii Comer Circulaie i transport Instituii de credit i asigurare Prestri de servicii fr scop de ctig Gospodrii private Instituii regionale i asigurri sociale SECTORUL Primar

Secundar

Teriar

Producia apare n toate sectoarele economiei i anume n sectoarele primare i secundare, producia material, iar n sectoarele teriare preponderent devine producia nematerial i anume a serviciilor. Robotul industrial poate manipula: - obiecte de lucru - scule n tabelul de mai jos se prezint domeniile de aplicaie ale roboilor industriali.ROBOTUL INDUSTRIAL MANIPULEAZ OBIECTE DE LUCRU NR CRT DOMENIUL DE APLICAIE Servirea unor maini utilaje/instalaii/dispozitive Cuptoare de oelrie (ncr-care, manipulare lingouri) Laminoare (manipulare lin-gouri, laminate) Utilaje de miezuit Cubilouri (ncrcare, ma-nipulare oale de turnare) Maini de turnat sub presiune Utilaje de turnare de precizie Utilaje de tratament termic (cuptoare, bi) Ciocane i prese de forjare Ciocane i prese de matriare la cald Maini de forjat orizontale Prese de matriare i stanare la rece Utilaje de presat materiale plastice Cuptoare de uscat Utilaje fixe pentru deba-vurare, demaselotare, cu-rire, sablare sudare, vop-sire Maini unelte de prelucrat prin achiere Maini unelte de prelucrat prin procedee neconven-ionale NR CRT SCULE DOMENIUL DE APLICAIE Furnal (desfundare canal de turnare) Formare Prelucrarea unor semifabri-cate Turnate, demaselotare Turnate, curire Turnate, forjate, achiate, debavurare i polizare Sablare Prelucrarea unor semifabricate Prin achiere Prin fascicul laser Prin jet de ap cu nalt presiune Sudare Prin presiune n puncte Cu arc n mediu de gaz protector Lipire Metalizare Vopsire Umed Uscat

1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14

4 4.1 5 5.1 5.2 5.3 6 7 7.1 7.2 7.3 8 8.1 8.2 9 10 11 11.1 11.2 12

1.15 1.16 1.17

1.18 2 3

Maini de lucru n industria alimentar, textil, de pielrie, de nclminte, a lemnului, etc. Dispozitive ale instalaiei aductoare / de evacuare Paletizare / depaletizare Montaj

Msurare, control de calita-te, testare 13 14 Operaii n camere curate

- 62 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI n figurile de mai jos se prezint diferii roboi industzriali:Maina de turnat 2

IA /E

Pres de forjat

Robot Maina de turnat 1 Robot IA / E

Robotul industrial servete dou maini de turnat sub presiune.

Robotul servete o pres de forjat

Robotul paletizeaz / depaletizeaz obiecte de lucru prismatice.

Robotul servete un strung.

Definiii utilizate la roboi industriali sunt: o Prin paletizare / depaletizare se nelege operaia de aezare / scoatere a obiectelor din locaurile depozitelor tip palet. o Prin montaj (asamblare) se nelege operaia de construcie a unui ansamblu prin mbinarea mai multor obiecte de lucru componente. o Prin faz de operaie se nelege secvena component a operaiei aferent unui obiect de lucru din mulimea obiectelor de lucru manipulaten timpul fazei de montaj propriu-zis, robotul industrial trebuie s fie condus dup un program de traiectorie continu. o Prin servire se nelege operaia de introducere a obiectului de lucru n maina / utilajul / instalaia / dispozitivul n care se produce operaia de prelucrare i extragerea lui dup terminarea prelucrrii. o

n timpul operaiilor robotizate de prelucrare cu scule purtate se necesit reglarea / ascuirea / curirea periodic a sculelor. De acest, n componena sistemului de fabricaie robotizat se vor prevede posturi de lucru automate care permit executarea operaiilor amintite, cuprinse n ciclogramele de lucru ale sistemului i n programele de comand aferente.

- 63 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Flexibilitatea robotului n aplicaiile n care acesta manipuleaz scule este asigurat prin reprogramare, respectiv prin posibilitatea schimbrii efectorului final, inclusiv automat, robotul conlucrnd n acest caz cu un depozit automat de scule / capete de for cu scule. Sistemele de fabricaie n care robotul execut operaii tehnologice cu scule purtate pot cuprinde i instalaii aductoare / de evacuare cu dispozitive de transfer i roboi de manipulare a obiectelor i dispozitivelor de lucru n operaii de servire. Domenile de aplicaie n care robotul manipuleaz scule, sunt: Destuparea manual a canalului de turnare la furnale este o operaie cu un nalt grad de dificultate fizic i periculoas pentru integritatea operatorului uman care execut operaia. El poate fi nlocuit de o instalaie de teleoperare, care manipuleaz un ciocan de perforat acionat pneumatic (un cap de for), cu care operaia de destupare se realizeaz prin lovituri mecanice. confecionarea formelor de turntorie, unele dintre ele nu se pot executa prin vibrare i necesit ndesarea pmntului de turnare prin batere. Aceast operaie poate fi executat de robot (instalaii de teleoperare), care manipuleaz un cap de for cu scul de ndesare (de batere) acionat pneumatic. Demaselotarea i curirea pieselor turnate, debavurarea i polizarea pieselor turnate, forjate sau prelucrate prin achiere se realizeaz folosind scule adecvate, acionate prin capete de for manipulate de roboi. Dificultatea operaiei const n geometria neregulat, imprevizibil a obiectelor de lucru supuse prelucrrii. Se folosesc instalaii de teleoperare cu reacie de for / moment sau roboi industriali condui adaptiv, pe baza informaiilor furnizate de senzori de for / moment. Sudarea prin presiune n puncte utilizeaz ca efector final al robotului un clete de sudare, al crui electrozi sunt presai pe componentele de tabl care urmeaz a fi asamblate.Robotul trebuie s poziioneze electrozii n punctul de sudur de executat i s orienteze axa comun a acestora, normal pe suprafeele componentelor de tabl. Transferul cletilor de la un punct de sudur la altul poate fi realizat dup un program punct cu punct (PTP).Dispozitivul de ghidare al robotului de sudare prin presiune n puncte trebuie s aib cel puin 5 grade de mobilitate, s asigure acceleraii mari la trecerea de la un punct la altul iar mecanismul generator de traiectorie trebuie s asigure realizarea unui spaiu de lucru mare. Sistemul de fabricaie n care exist un post de sudare prin presiune n puncte trebuie s conin i un post de corectare (prin frezare) a formei geometrice a electrodului. Repetabilitatea roboilor utilizai pentru sudare prin presiune n puncte este cuprins ntre 0,5 1 mm. Roboii industriali utilizai n operaii de acoperire a suprafeelor prin vopsire, manipuleaz scule de tip pistol. Acestea conin o duz prin care realizeaz pulverizarea vopselei lichide sau mprtierea vopselei sub form de pulbere. Pulverizarea se realizeaz fie sub aciunea unui jet de aer comprimat, fie sub presiunea care se exercit asupra suprafeei lichidului aflat ntr-un rezervor din care se alimenteaz pistolul (procedeul airless). n acelai rezervor se realizeaz la nevoie i prenclzirea vopselei.

- 64 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Mai jos se prezint diferii roboi care manipuleaz scule: TE TE TE

a)

b)

c)

Posibiliti de amplasare ale transformatorului electric TE: a) - suspendat separat, b) - montat pe robot, c) - nglobat n clete

Post de lucru robotizat pt. debavura-rea chiulaselor de motor cu 6 cilindri

Instalaie de vopsire robotizat pentru caroserii de autoturisme

Post de lucru robotizat pentru sudarea prin puncte a unei ui de autocamion

Pistoale de vopsire utilizate n proce-se robotizate. Vopseaua ptrunde prin: A - gravitaie, B - ejecie, C - sub presiune, D - n form de pulbere electrostatic

- 65 -

CURS MAINI UNELTE I ROBOI INDUSTRIALI Sistemul robotizat de vopsire trebuie s conin un dispozitiv automat de curire a pistolului, cu funcionarea inclus n ciclul de funcionare al robotului. n cazul n care robotul trebuie s vopseasc cu vopsele de diferite culori / caliti, el va fi prevzut cu un dispozitiv de schimbare automat a efectorului final, care va conlucra cu un depozit de scule (pistoale) amplasate n periferia robotului. Comanda roboilor de vopsire se face prin programe multipunct (MP) sau de traiectorie continu (CP). n componena sistemului de acoperire robotizat mai intr o instalaie aductoare / de evacuare, cu micrile dispozitivelor fa de care robotul i sincronizeaz propriile micri. Prelucrarea prin achiere a unor obiecte cu ajutorul unor scule purtate de robot se utilizeaz n cazul obiectelor de dimensiuni mari, care nu pot fi montate n dispozitivele de lucru ale mainilor unelte. Senzori de for - moment controleaz desfurarea procesului de achiere. Robotul trebuie s aib o exactitate de repetabilitate de 0,01 0,05 mm. Eficiene tehnico-economice deosebite prezint robotizarea proceselor de prelucrare prin tehnologii neconvenionale: cu fascicul laser sau cu jet de ap de nalt presiune. Cu ajutorul fasciculului laser se pot efectua operaii de sudare, de tiere i de tratament termic superficial de precizie, cu influenarea minimal a structurii metalului din zona de prelucrat. Scula manipulat de robot este n acest caz un cap laser (Fig. 16), coninnd un sistem optic, care asigur concentrarea puterii fasciculului pe o suprafa mic a obiectului.

n figura de mai jos se prezint principiul de ghidare al robotului folosind un sistem de oglinzi funcionare al robotului manipulnd un instrument de zero, n cadrul operaiei de msurare a unei caroserii de automobil. Deseori, operaiile de control de calitate i inspecie se realizeaz cu ajutorul unor capete de lucru echipate cu senzori video (metode ochi n mn). Roboii utilizai n operaii de msurare, control de calitate, testare i inspecie, manipuleaz ca i scule capete de lucru, care realizeaz operaiile respective n diferite zone ale obiectului de lucru. Construcia capetelor de lucru n cauz este adecvat tipului de operaie de realizat.

Conducerea fasciculului laser prin dispozitivul de

Fig. 17 Msurarea caroseriei de autoturism de ctre robot

- 66 -


n figura alturat se prezint un cap de inspecie cu senzori video, purtat de robot pentru controlul calitii suprafeei, pe care un alt cap purtat de acelai robot depune un strat de etanare sub form de fluid vscos (care se autolipete). Comanda roboilor utilizai n operaii de msurare, control de calitate, testare i inspecie se realizeaz dup programe punct cu punct (PTP) n cazul n care zonele de msurat / controlat / testat / inspectat sunt amplasate izolat sau pe traiectorie continu (CP) dac aceste zone prezint o continuitate n lungul unei linii. Exactitatea de repetabilitate a roboilor utilizai n asemenea aplicaii trebuie s fie corelat cu exactitatea msurtorilor care urmeaz a fi efectuate.

Cap de inspecie cu senzor video purtat de robot

Conceperea i realizarea aplicaiilor industriale ale roboilor prezint unele particulariti: 1. roboii trebuie s continue nlocuirea oamenilor n munci periculoase (de aceasta beneficiaz toi); 2. roboii trebuie s continue nlocuirea oamenilor n munci pe care ei nu vor s le execute (i de aceasta beneficiaz toi); 3. roboii ar trebui s nlocuiasc oamenii n munci pe care le pot executa mai economicos (aceasta la nceput va dezavantaja pe unii, dar n final va fi n avantajul tuturor, ca i n cazul primelor dou legi). Pentru succesul robotizrii sunt necesare urmtoarele condiii: 1. s existe o necesitate clar perceput; 2. s fie disponibile tehnologii adecvate i practicieni competeni; 3. s existe un suport financiar adecvat.Activitile de fabricaie s-au automatizat - robotizat atunci cnd:

1. energia necesar sau mediul nconjurtor depete posibilitile de suportare ale operatorului uman; 2. priceperea necesar pentru a produce ceva util depete capacitile operatorului uman; 3. cererea pentru produs este att de mare nct exist o motivaie pentru cutarea unor modaliti de fabricaie mai bune.

- 67 -

Date post:	17-Jul-2015
Category:	Documents
Upload:	kynley20049112
View:	1,122 times
Download:	11 times

Masini Unelte Si Roboti

Documents