ROBOI INDUSTRIALI

1.1 Generaliti

Figura 1.1. Imagine de prezentare a diferitelor modele de roboti industriali

Un robot industrial este un echipament fizic programabil cu funcionare automat capabil s efectueze anumite operaiuni orientate in special spre manipularea i transportul pieselor, sculelor sau altor mijloace de producie pentru a ndeplinii sarcini specifice de fabricaie.George Devol a nregistrat in anul 1954 primul patent pentru un robot industrial. Robotii industriali din prezent nu au fost de obicei mobili. Dup forma si funcia lor, domeniul lor operaional e restrns. Ei au fost introdui pt. prima oara pe linia de producia a General Motor in 1961.Robotii industriali au fost folosii prima data in Germania la lucrri de sudura ncepnd din 1970. Printre robotii industriali se numra si robotii de portale, ce sunt introdui in producia de wafere, in instalaii de turnat colofoniu ori la msurri. In prezent robotii industriali executa si probleme de maniabilitate.Prin dezvoltarea rapida a industriei si a tehnicii de calcul, putem observa evoluia roboilor industriali ctre generaiile inteligente ce le ofer caracteristica de a "nelege" mediul in ce lucreaz. Structura generala a roboilor industriali depinde foarte mult de utilitatea si scopul pt. care au fost produi. Funciile de baza au fost reprezentate de:

robot cartezian (TTT) este robotul al crui bra opereaz ntr-un spaiu definit de

coordonate carteziene (x,y,z)

Figura 1.3. Robot cartezian

a) muscarilor produse b) vedere de ansamblu [ 27 ]

robot cilindric (RTT) al crui bra opereaz ntr-un spaiu definit de coordonate cilindrice r, , y

Figura 1.4. Robot cilindric

a) micrilor produse b) vedere de ansamblu [ 27 ]

robot sferic (RRT) a crui spaiu de lucru este sferic, definit de coordonatele sferice

(, , r)

Figura 1.5. Robot sferic

a) micrilor produse b) vedere de ansamblu [ 27 ]

robot antropomorf (RRR) la care deplasarea piesei se face dup exterior al unei

zone sferice. Parametrii care determin poziia braului fiind coordonatele , , .

Figura 1.6.Robot antropomorf

a) micrilor produse b) vedere de ansamblu [ 27 ]

C) Dup existena unor bucle interioare n construcia robotului: acetia pot fi:

cu lan cinematic deschis, roboi seriali (roboii prezentai)Sistemul de acionare al unui robot cuprinde totalitatea surselor energetice ale robotului precum i elementele de control direct ale acestora. n acest sens, prin sistem de acionare se va nelege ansamblul motoarelor i convertoarelor prin care se obine energia mecanic necesar deplasrii robotului precum i dispozitivele suplimentare ce controleaz acest transfer energetic.Un astfel de sistem va cuprinde :

o surs primar de energie ;

un sistem de conversie al energiei primare n energie mecanic ;

un sistem pentru transmisia energiei mecanice la articulaia corespunztoare ;

un control al parametrilor caracteristici ale acestor sisteme.

Structura general a unui sistem de acionare este prezentat n figura 2.1.

Procentual, cel mai mare numr de sisteme de roboi industriali moderni utilizeaz acionarea hidraulic datorit unor caracteristici deosebite pe care aceste echipamente le ofer n ceea ce privete raportul dintre fora exercitat la dispozitivul motor i greutatea acestuia.O arie larg o au deasemenea acionrile electrice, utilizate ndeosebi datorit facilitilor de control pe care le pot asigura. Acionarea pneumatic ocup o pondere redus n aceast direcie , ea fiind de obicei utilizat n sistemele de comand ale dispozitivelorauxiliare.

SursprimarEnerggie primar

Convertor(motor)

Energie mecanic

Sistem de transmisie

Sistem de control

ROBOT

Figura 2.1. Structura general a unui sistem de acionare

b) un sistem mecanic care s realizeze conversia micrii de rotaie in micare de translaie;c) un sistem mecanic pentru blocarea motorului .

Motoarele de curent continuu sunt formate din dou pri : un sistem de excitaie i o nfurare dispus ntr-o armtur rotoric. Un sistem de comutaie, asigur n permanen un sens unic al curentului n raport cu cmpul magnetic, deci asigura o for n direcie constant.Clasificarea motoarelor de curent continuu:

Cu excitaie separat Cu excitaie derivaie

Cu excitaie serie

Turaie

serie

separata mixta

Cu excitaie mixta

Cuplu

Figura.2.7. Tipuri de motoare de curent continuu.

2.2. Maini de curent continuu cu perii

Motorul de curent continuu cu perii are rotorul care include o bobina alimentata la o sursa de tensiune continua prin perii de carbon. Circuitul statorului conine un magnet permanent (PMDC motor) sau o bobina. Daca statorul include o bobina, aceasta poate fi conectat mai trziu cu bobina rotorului in serie sau paralel sau pot fi excitate separat.Motoarele CC cu perii pot fi comandate in mod tensiune deoarece viteza motoruluieste proporionala cu sursa de tensiune atunci cnd sarcina este meninuta constanta. Astfel, pentru a comanda momentul motorului, in sistemele de mare performanta se utilizeaz reglajul curentului in bucla. Pentru operare bi-direcional curentul rotorului trebuie sa fieinversat pentru a respecta cmpul magnetic al statorului.

Carcasa

Stator

Colector

Arbore

Perii

Rulmeni

Miez

Motor de c.c. cu perii

Infasurare statorica (de excitatie) Pol statoric

ColectorPerie

Motor de c.c cu perii, desfurat

2.3. Maini de curent continuu fr perii

In maina de c.c. clasica excitaia este reprezentata de nfurri de c.c. instalate pe poli apareni sau de magnei permaneni pe stator, in timp ce indusul este constituit de nfurri distribuite in crestturi rotorice alimentate in c.c. printr-un sistem perii - colector.

Motorul de c.c. fr perii

Pentru maina de c.c. fr perii sistemul perii-colector a fost nlocuit cu un circuit

electronic de comutaie Echivalenta intre comutaia mecanica si comutaie electronica

Variante constructive

In funcie de poziia rotorului sunt :

a) cu rotorul in interior

Cu rotor disc Cu rotor inel

Motor de c.c. cu rotor in interior

Un dezavantaj mare este forma magnetului permanent care se realizeaz greu si consolidarea mecanica a magneilor permaneni.b) cu rotor in exterior

flux radial

flux axial

Cu flux radial Cu flux axial

Motor de c.c. cu rotor exterior

Avantajul principal este momentul de inerie ridicat, ceea ce permite utilizarea lor in sisteme de acionare cu viteza constanta. Modul constructiv este unul simplu daca vorbim de magnei permaneni fiind mult mai simplu de integrat intr-un sistem.Magneii trebuie sa aib:

O temperatura de funcionare superioara celei a circuitului magnetic.

Rezistenta electrica suficienta

Rezistena la ocuri si la ageni chimici.

Stabilitate a caracteristicilor magnetice

Fiabilitate, robustee si simplitate structurala

Neajunsurile comutaiei mecanice sunt eliminate

Control uor de viteza

Mult mai mici din punct de vedere al gabaritului

Posibilitatea alimentarii de la o sursa de c.c. pentru echipamente portabile

Dac motorul lucreaz sub curent de excitaie constant, atunci fluxul este constant deci

Robotics

Masa de pozitionat IRBP model A

Mesele de pozitionat ABB sunt optimizate pentru a fi utilizate la manipularea pieselor ce urmeaza a fi sudate cu arc electric, tiere cu flacara i alte aplicaii. Toate axele de coordonate pot fi programate cu robotul precum i n timpul funcionrii acestuia.

IRBP A

Aceasta este de poziie pentru piese care trebuie s fie rotite n jurul a dou axe pentru a ajunge n poziia optim de proces. Este potrivit pentru aplicaii care necesit una sau dou staii.

Poziionerul IRBP A, care vine n trei variante, este proiectat s se ocupe de piese, inclusiv fixare cu o greutate de pn la 750 kg.

Designul modular, puine piesele mobile grele, precum i cerinele minime de ntreinere fac serviciul de poziionare usor de folosit.

Software dinamic cu uniti de mare vitez rezultand treceri rapide i de nalt productivitate.

Caracteristici generale de pozitionare

Toate mesele de poziionare ABB ofer utilizatorilor o soluie complet i eficient. Ele au un design robust pentru a asigura stabilitate excelenta si sunt bine protejate pentru funcionarea n medii de producie dure. Toate mesele pot fi combinate cu orice robot ABB in ase axe, cu excepia IRB 120.

Mesele de pozitionare sunt uor de utilizat, cu instruciuni clare, simple pentru programare. Echipamentele de control se afl n controlerul robotului i utilizeaz acelai sistem de acionare ca i software-ul roboilor.

Mesele de pozitionare ABB sunt concepute pentru a fi extrem de funcionale nsa destul de compacte incat s utilizeze la maxim de spaiu disponibil. Dimensiunile standardizate pentru toate plcile de rotaie simplifica foarte mult schimbul de corpuri.

Modelarea dinamic permite o accelerare rapid, micri rapide i re-orientare, astfel nct ciclurile sunt meninute la un nivel minim. Modelul dinamic compenseaz automat efectele gravitaiei, inerie i de frecare pentru a oferi micri rapide (QuickMove ) i urmnd traiectoria exact programat (TrueMove ).

Funcia Load ID este utilizat pentru a calcula centrul de greutate i ineria piesei de prelucrat i a dispozitivului de fixare.

Pentru a satisface cerinele de la utilizatorii notri mesele pot fi furnizate, sau modernizate, cu o gam complet de articulaii mobile pneumatice (1 i 2 canale) i inele de alunecare (10 semnale de putere i PROFIBUS).

Sistemele de pozitionare ABB pot fi livrate cu toate echipamentele de siguran necesare.IRBP A

Specification

VariantsA-250A-500A-750

Handling capacitykg250500750

Max continuous torqueRepetitive accuracy (r=500)

Max rotation speedNm mm

/s350+/-0.05Axis 1 Axis 2150 180650+/-0.05Axis 1 Axis 290 150900+/-0.05Axis 1 Axis 290 150

MeasurementsABCD E F G HI J

A-2509001180-900 1210 1293 910 4401000 173

A-500/1000 &

A-750/10007001000100950 1110 1457 1026 700- -

8001000-950 1210 1457 1026 700- -

9001000-950 1310 1457 1026 700- -

A-500/1450 &

A-750/14507001450100950 1110 1682 1026 700- -

8001450-950 1210 1682 1026 700- -

9001450-950 1310 1682 1026 700- -

3.3. Sisteme robotizate de sudare

Vizualizand numarul de sisteme robotizate industriale, expuse in lucrarea elaborata de ONU/UNECE, vom observa ca tendinta de raspandire si folosire a acestora continua sa persevereze. In figurile 4.5 si 4.6. este ilustrata tehnologia folosita cel mai mult la noi in tara, si producatori acestor roboti.

Figura 4.5. Distributia robotilor industriali dupa domeniile de aplicare in Romania

Figura 4.6. Distributia robotilor din Romania dupa producatori in 2011

Ca i o concluzie vom observa ca cel mai folosit procedeu tehnic este cel de sudare cu arc electric, acoperind cam 45% din domeniile de aplicabilitate, iar in lume procentul este mult mai mic, aproximativ 30% sunt destinati opeartiunilor de sudare . Sistemele de sudare robotizate au utilizari complexe: numeroase aplicatii individuale,in care componentele si sistemele actuale pot fi integrate fara probleme, sunt decisive pentru

succes.

Solutiile automatizate flexibile sunt concludente datorita urmatoarelor beneficii:

Minimizarea timpilor morti

Grad inalt de securitate al proceselor

Instalare si punere in functiune rapida

Reducerea considerabila a costurilor

43