3 · web viewpokretni robot sa manipulatorom na sebi postoje niz specifičnih primena robota za...

Primena industrijskih robota u tehnološkim procesima

3.5. Robotizovana montaža (asembliranje)

Analizom proizvodnih procesa u savremenoj industriji došlo se do podataka da veliki broj radnika radi na poslovima montaže. Takođe se pokazalo da troškovi montaže nose značajan deo ukupnih troškova proizvodnje nekih proizvoda (nekada i preko 50%). Otuda robotizacija poslova montaže pruža velike mogućnosti smanjivanja troškova i povećanja produktivnosti.

Svakako, i pre pojave robota razvijani su sistemi za automatizaciju montaže. Međutim, radilo se o sistemima fiksne automatizacije, isplativim samo pri velikim serijama. Kako se u savremenim uslovima jako ističe zahtev za fleksibilnošću proizvodnje, to se intenzivno radi na primeni robota u poslovima montaže.

Pod montažom podrazumevamo spajanje određenog broja elemenata (to mogu biti prosti delovi ili već montirani podsklopovi) čime se dobija novi sklop. Ovaj sklop može biti završni sklop ili će pak biti tretiran kao novi podsklop koji ide kao elemenat u dalji proces montaže.

Vezivanje (pričvršćivanje) elemenata. Pri formiranju sklopa elementi se mogu međusobno vezivati na različite načine: zavarivanjem, lemljenjem, lepljenjem, zavrtnjima, zakivcima, različitim vrstama osigurača, trenjem, itd.

Dopremanje elemenata sklopa. U procesu robotizovane montaže važan činilac je pravilno rešenje transporta elemenata, budući da se sklop formira od više različitih elemenata. Kao i u operacijama prenošenja i poslovima opsluživanja mašina, i u procesu montaže javlja se sličan zahtev da robot uzme određeni elemenat sa transportnog sistema kako bi ga u ovom slučaju montirao u sklop.

Najjednostavniji slučaj javlja se ukoliko elementi koji dolaze imaju uvek pravilan i poznat položaj i orijentaciju. Ukoliko se, međutim, elementi skladište nepravilno (ili proizvoljno) raspoređeni, kao što je, na primer, sa zavrtnjima koji su nasuti u kutije, tada je neophodno razviti posebne uređaje koji će ovakve elemente postaviti u pravilan niz sa uvek istom orijentacijom. Ovi uređaji po pravilu se projektuju za samo jedan tip elemenata. Jedan prost primer takvog uređaja je kontejner koji na jednom svom delu ima otvor oblika predmeta koji se nalaze u njemu. Kroz ovako oblikovan otvor mogu proći samo elementi koji su orijentisani jednako kao i on. U kontejneru se elementi stalno mešaju ili pak, ceo kontejner vibrira kako bi se obezbedila stalna izmena orijentacije elemenata u njemu. Nakon prolaska kroz otvor elementi se transportuju dalje.

Složeniji problem nastaje ukoliko se dozvoli da elementi stižu do robota raspoređeni nepravilno (proizvoljno). Tada je potreban neki vizuelni sistem koji će odrediti položaj i orijentaciju elemenata i time robotu omogućiti da elemenat uzme.

Sastavljanje. Od elemenata dopremljenih na radno mesto montaže formira se traženi sklop. Prvi korak u formiranju sklopa je tzv. sastavljanje. Pod tim pojimom podrazumevamo da određene elemente dovodimo u kontakt, nakon čega sledi postupak vezivanja.

U najjednostavnijim slučajevima sastavljanje se svodi samo na to da se elementi dodirnu i tako drže. Ovo je slučaj ukoliko se vezivanje vrši zavarivanjem. Nekada je, međutim, potrebno i da se elementi međusobno pritisnu (u slučaju lepljenja). Ipak, najčešći i najsloženiji problem javlja se ukoliko se jedan elemenat uvlači u otvor na drugom (engl. peg-in-hole problem).

Postoje dva tipa problema uvlačenja: cilindrični i uglasti problem.Cilindrični problem karakterističan je po tome što su u procesu uvlačenja moguća dva

relativna pomeranja: translacija duž ose otvora i obrtanje (uvlačenje cilindričnih predmeta u otvor). Za izvršenje operacije uvlačenja neophodno je izvršiti pozicioniranje i delimičnu orijentaciju predmeta, a za to je neophodan robot sa najmanje 5 stepeni slobode. Ukoliko u toku uvlačenja želimo upravljati i translacijom i obrtanjem, tada je neophodno 6 stepeni slobode.

Uglasti problem uvlačenja javlja se kada oblik otvora ne dozvoljava obrtanje predmeta oko uzdužne ose. To je slučaj kod četvrtastih i uopšte uglastih otvora, kod kružnih otvora sa žlebom itd. U ovom slučaju moguće je samo jedno relativno pomeranje elemenata. Kako je pri uvlačenju Dr Miodrag Manić – Numerički upravljane mašine i roboti 1


potrebno postići zadatu poziciju uz potpunu orijentaciju predmeta, to je neophodno da robot ima 6 stepeni slobode.

Slika 59. Uvlačenje predmeta u otvor

Zadatak uvlačenja predmeta u otvor zahteva veoma precizno dovođenje predmeta u polazni položaj uvlačenja. Otuda upravljački sistem mora obezbediti visoku ponovljivost po svih šest spoljašnjih koordinata tj. po svim stepenima slobode. Neprecizno vođenje predmeta dovešće do udara u ivice. Ukoliko udar nije jak (dakle nema oštećenja) i ukoliko trenje nije veliko, predmet će kliznuti u otvor, u suprotnom se pokušaj uvlačenja završava neuspehom. Polazeći od ove analize, pri praktičnim problemima uvlačenja prave se, kada god je to moguće, zaobljene ivice predmeta ili otvora. Ovakav oblik znatno olakšava izvršenje zadatka.

Slika 60. Zaobljene ivice predmeta I otvora

Imajući u vidu da su greške u pozicioniranju i orijentaciji uvek prisutne zaključujemo da se proces uvlačenja nužno završava tako što dolazi do manjeg ili većeg udara nakon čega predmet klizne u otvor. Dakle, u praksi, robot mora “popustiti” i dozvoliti da se položaj predmeta sam prilagodi otvoru. Ukoliko je robot upravljan jakim pozicionim servo-sistemom tada će on kruto držati položaj, popuštanje neće biti moguće i predmet će se zaglaviti.

Razrešenje ovog problema moguće je na dva načina.Prvi način naziva se aktivnim popuštanjem (engl. active compliance) i on zahteva merenje

sila kontakta između predmeta i otvora. Merenje ovih sila može se vršiti direktno tj. senzorima na hvataljci. Sile je moguće odrediti i posredno, merenjem momenata i sila u zglobovima robota i odgovarajućim preračunavanjem. Na osnovu izmerenih kontaktnih sila, upravljački sistem vrši korekcije položaja kako bi se predmet uveo u otvor. Svakako, ovakvo senzorsko vođenje mora se obavljati u realnom vremenu.

Koncepcija aktivnog popuštanja zahteva složen senzorski i složen upravljački sistem. Zato se često pribegava metodama tzv. pasivnog popuštanja (engl. passive compliance). Tada se, Dr Miodrag Manić – Numerički upravljane mašine i roboti 2


između poslednjeg segmenta robotske ruke i same hvataljke, umeće elastična struktura (adapter) koja omogućava mala pomeranja hvataljke u odnosu na ruku. Tako se ruka može “kruto” kretati pozicionim servosistemom, a hvataljka će se (zajedno sa predmetom) pod dejstvom kontaktnih sila prilagođavati otvoru. Funkcionisanje ovog sistema prikazano je na slici. Elastična struktura sastoji se od dve sekcije pri čemu, grubo rečeno, jedna ispravlja bočnu translatornu grešku (translacija ustranu), a druga ugaonu grešku. Prikazani uređaj poznat je i pod engleskim nazivom “remote centre compliance (RCC)”.

Slika 61. Pasivno popuštanje

Projektovanje. Ako se ima u vidu robotizovana montaža, tada se već u fazi projektovanja sklopa (posmatrajući strukturu sklopa koji se montira) mora voditi računa o mogućnostima robotskih sistema.

Jedan od zahteva koji se postavljaju je smanjivanje broja elementarnih komponenata koje ulaze u proces montaže. Zato se, po mogućnosti, čak i složeniji elementi prave u jednom komadu umesto da se dobijaju sastavljanjem prostijih. Ako to nije moguće, tada se pokušava da se pojedini elementi spoje još u procesu proizvodnje, pa onda u montažu ulaze već spojeni, dakle kao jedna celina.

Same sklopove koji se montiraju treba projektovati tako da imaju strukturu koja olakšava robotizaciju. Jedan od primera je slojevita struktura (slika 62a), kod koje se elementi slažu jedan na drugi. Poželjno je i da se način vezivanja (pričvršćivanja) prilagodi robotizaciji. U slučaju slojevite strukture pogodno bi bilo lepljenje, a ako je proizvod takav da mora imati mogućnost demontaže, tada bi bilo pogodno povezivanje jednim zavrtnjem kroz sve elemente.

Slika 62. Različite strukture sklopova

Druga pogodna struktura je struktura sa baznim elementom (slika 62b), gde je jedan element baza na koju se montiraju ostali. Ovoj strukturi je funkcionalno slična i struktura sa ramom (okvirom) (slika 62c). U takvim strukturama javlja se jedan elemenat-ram čija je jedina uloga da mehanički povezuje i nosi ostale elemente. Konačno, treba spomenuti i modularni

Dr Miodrag Manić – Numerički upravljane mašine i roboti 3


koncept projektovanja. Taj pristup predviđa da se različitim kombinovanjem određenih podsklopova dobijaju različiri proizvodi.

Veštačka inteligencija. Zadaci montaže mogu biti pripremljeni i programirani tako da su sve operacije u potpunosti definisane, kao i njihov redosled. Međutim, zahtevi za povećanjem fleksibilnosti doveli su do formulisanja zadatka montaže u programskom obliku. Tada se robotu daje nalog da izvrši određeni zadatak montaže, a upravljački sistem sam određuje redosled operacija pri montaži. Da bi robot mogao prihvatiti i izvršavati ovakve zadatke, on mora na strategijskom nivou upravljanja imati sistem za rešavanje problema zasnovan na metodama veštačke inteligencije.

Geometrijska konfiguracija robota za montažu. Na osnovu istraživanja montažnih operacija u smislu pravca procesa spajanja ustanovljeno je da je vertikalni pravac montaže najčešći. Druga kretanja potrebna za vršenje montažnih operacija su zahvati hvatanja i prenošenja delova koji obezbeđuju dovođenje delova iz skladišta u poziciju pre montaže. U principu nelinearna i nevertikalna kretanja su mnogo ređa od linearnih i vertikalnih kretanja.

Prema tome bi idealna konfiguracija robota za montažne poslove bila ona koja poseduje vertikalno kretanje koje može opsluživati datu horizontalnu površinu. Kartezijanska i kranska konfiguracija zadovoljava taj kriterijum ali je takođe pogodan i SCARA tip robota. Cilindrična konfiguracija robota takođe omogućuje rad u horizontalnoj ravni a prednost im je što jednostavnom ekspanzijom izvršavaju horizontalne pokrete.

Iako kartezijanska i kranska konfiguracija robota najviše odgovaraju ustanovljenim osobinama montažnih zahvata, veoma je popularna antropoidna konfiguracija robota u robotizovanoj montaži.. Postoje više razloga za to, a dva najvažnija su:

Projektovana je da zameni ljudsku ruku (rame i lakat), tako da se teoretski može primeniti u montaži bez većih izmena radnih mesta;

Radni prostor joj je sveobuhvatniji nego kod kartezijanske, kranske ili SCARA konfiguracije u smislu da može vršiti montažu sa prednje strane baznog dela dok su komponente razmeštene sa strane ili iza baznog dela.

Kartezijanski roboti su po strukturi švršći od robota sa rotacionim zglobovima, ali još uvek manje kruti od kranske konfiguracije robota. Roboti polarne konfiguracije su obično namenjeni za veće nosivosti i retko se sreću u montažnim poslovima.

Pri odlučivanju za određenu konfiguraciju robota potrebno je uzeti u razmatranje sa jedne strane objektivne tehnološke razloge (npr. nosivost, ponovljivost, radni prostor) i subjektivne razloge kao što su cena, eventualna prethodna iskustva sa nekim proizvođačima i druge uslove nabavke.

Vreme za obavljanje montažne operacije. Roboti obično sporije izvršavaju montažne operacije nego ljudi, a znatno sporije od namenskih mašina. Međutim, kada se posmatra duži period, npr. jedna smena, robot je u većini slučajeva produktivniji od ljudi zbog varijacija u ljudskom radu, zamora, fizioloških potreba i dr. Potrebno vreme za obavljanje montažne operacije zavisi od dužina pojedinih pokreta, broja osa potrebnih za ostvarenje tog kretanja i od konfiguracije robota.

U specifikaciji robota se navodi i maksimalna brzina kojom može da vrši operacije, međutim ako su u pitanju kraći pokreti, robot ne može da ostvari deklarisanu brzinu zbog vremena potrebnog za ubrzanje i usporenje.

Postoji razvijena metoda za proračunavanje vremena potrebnog za obavljanje montaže pomoću robota, nazvana RTM (Robot Time and Motion). Na osnovu nje je moguće unapred odrediti vreme trajanja ciklusa montaže, odnosno vršiti poređenje različitih robota, na bazi produktivnosti.

Montaža pomoću robota se uglavnom sreće u dva vida: montaža bez vizuelne povratne sprege, montaža sa vizualnom povratnom spregom.



Sredinom osamdesetih, posle više godina razvojnih eksperimenata, u 95% slučajeva u industrijskoj upotrebi su bila rešenja montaže prve vrste, kod koje se po neki put koristila ravanska TV slika za pomoć pri orijentaciji ravanskih predmeta, dok su se prostorni vizuelni sistemi, koji bi omogućili montažu složenih proizvoda iz proizvoljno nagomilanih sastavnih delova sretali samo u laboratorijama. [ta više, kod montaže bez vizuelne povratne sprege, najviše su se vršila sastavljanja saosnih proizvoda: električnih motora, generatora, pneumatskih i hidrauličkih pumpi i motora i sl. U novije vreme sve se više obraća pažnja na drugu vrstu montaže i treba očekivati sve veću njenu upotrebu.

Slika 63 prikazuje fotografiju instalacije za montažu automobilskog alternatora pomoću robota BENDIX, realizovane u Charles Stark Draper laboratoriji, MIT, SAD. To je tipičan primer montaže saosnih proizvoda, jer se svi sastavni delovi slažu jedan na drugi duž uzdužne ose radnog predmeta: kućišta (prednje i zadnje), kuglična ležišta, rotor, ventilator, remenica, itd.

Slika 63. Montaža alternatora pomoću robota

Industrijski roboti u montažnim sistemima mogu se koristiti: za dovođenje delova u radnu poziciju - rukovanje materijalom na radnom mestu (u tom

slučaju robot ne obavlja direktno montažu već samo dovodi predmete rada do radne pozicije dok neposredno spajanje obavlja neki drugi uređaj);

za spajanje - u ovom slučaju robot direktno realizuje montažu; za kontrolu - roboti se koriste za merenje određenih dimenzija, oblika, težina, a

posebnu oblast primene predstavljaju industrijski roboti u sprezi računarskom vizijom gde robot služi za odstranjivanje delova koje je vizija uočila da ne odgovaraju postavljenim zadacima;

za povezivanje tehničkih sistema gde robot služi za prenošenje predmeta rada sa jednog na drugi tehnološki sistem. Tu razlikujemo dva slučaja:

robot je postavljen na šini, a duž njegovog radnog prostora postavljeno je više tehnoloških sistema,

koristi se posebna vrsta mobilnih robota tzv. automatski vođena vozila (AGV - Automated Guided Vehicles) ili robocar koja su u stanju da se samostalno kreću



po proizvodnoj hali i da na sebi nose predmete rada po određenom redosledu do određenih radnih mesta;

za skladištenje - robot se koristi za odlaganje predmeta rada nakon montaže u palete, na izlazne konvejere ili posebna skladišta.

Primena robota za spajanje može biti na direktan ili indirektan način.Roboti se primenjuju za direktno realizovanje montaže u sledećim procesima: lepljenje i zalivanje rastopljenim materijalima; ostvarivanje navojne veze ako je prečnik navoja manji od 6 mm; presovanje jednog dela u rupu ili žljeb drugog dela. Za ovaj proces potrebno je

ostvariti znatnu aksijalnu silu pa je neophodan specijalan alat ili hvataljka kojom rukuje robot;

spajanje dve komponente nakon elastične deformacije jedne ili obe komponente. Za montažu je potrebna samo mala aksijalna sila i precizno pozicioniranje obe komponente;

montaža spajalicama (“heftalicama”). Robot uzima pištolj sa spajalicama i vrši spajanje;

zavarivanje (lučno, tačkasto, lasersko).Roboti indirektno učestvuju u montaži u sledećim procesima: ostvarivanje navojnih veza ako je prečnik navoja veći od 6 mm. Roboti se koriste za

dovođenje komponenti u željeni međusobni odnos i za aktiviranje pneumatskih ili električnih uvrtača;

zakivanje zakivcima; lemljenje meko i tvrdo; injektiranje metala ili plastike pri čemu se pojedine komponente ubacuju u kalup gde

se vrši njihovo spajanje; frikciono zavarivanje; ultrazvučno zavarivanje.Moguće je izvršiti gradaciju zadataka koje obavljaju roboti u montaži prema složenosti

upravljačkog sistema robota potrebnog za uspešno izvršavanje odgovarajućih radnih zadataka. Najprostiji zadaci su hvatanje i premeštanje delova, a među najsloženije zadatke spada lučno zavarivanje zbog mnoštva senzora potrebnih za kvalitetno obavljanje zadatka.

[to se tiče montaže, roboti tu pružaju velike mogućnosti u smislu fleksibilnosti, odnosno montaže različitih proizvoda. Možemo reći da roboti pri tome ne postavljaju nikakva ograničenja. Naime, oni, u principu, mogu obavljati montažu bilo čega, kao i čovek. Ograničenja, međutim, ipak postoje i nisu mala. Ona potiču od tehnološke nesavršenosti robotskog sistema. Nesavršenost se pojavljuje i u hardveru sistema (mehanička konstrukcija, motori i prenosni sistemi, hvataljke, senzori, mikroprocesor) i u softveru (upravljački programi). Ograničenja su tolika da se poslovi montaže smatraju najsloženijim poslovima za robotizaciju. Ipak, brz razvoj tehnologije omogućava širenje primene robota u ovoj oblasti.

Slika 64 daje izgled montaže glava automobilskih motora pomoću tri robota PUMA. Uglavnom se radi o montaži usisnih i izduvnih ventila, ubacivanju kompleta opruga i osiguravanju. Ovakve i slične linije montaže delova automotora realizovane su kod FIAT-a, General Motors-a, FORD-a, NISSAN-a i drugih značajnih proizvođača automobila.



Slika 64. Montaža automotora pomoću robota

Slika 65 prikazuje šematski crtež kompletnog montažnog stola, opremljenog robotom SCARA firme HIRATA - Japan, koji se može koristiti za montažne radove pojedinih sitnijih sklopova na radnim mestima duž montažne linije sa transportnom trakom. Delovi za montažu se donose u specijalnim pljosnatim paletama, koje se stavljaju u automatske šaržere na levoj strani stola. Ovi šaržeri automatski izbacuju na radno mesto po dve palete, iz kojih robot uzima delove i vrši montažu. Kada se palete isprazne, sklanjaju se, a na njihovo mesto dolaze dve nove, pune delova.

Slika 65. Kompletan montažni sto sa robotom (HIRATA-Japan)



Slika 66. PUHA robot za ubacivanje veoma malih gumica u mehaničke olovke

Slika 67. PUMA robot sa šrafcigerom



Slika 68. Radna stanica sa dva robota

Slika 69. Jedna montažna linija sa robotima (koristi 11 montažnih robota malih dimenzija)



3.6. Roboti u kontroli proizvoda

U prethodnom izlaganju posmatrali smo korišćenje robota u različitim delovima proizvodnog procesa, počevši od prometa radnog materijala i međuproizvoda, pa do postupaka obrade i montaže. Konačno, ostaje da se objasni mogućnost korišćenja robota u završnom delu procesa proizvodnje - kontroli proizvoda.

Postupke kontrole možemo podeliti u dve osnovne grupe:1. Kontrola geometrijskih i fizičkih osobina i2. Funkcionalna kontrola.U prvu grupu spada kontrola dimenzija, težine, kvaliteta površine, itd. U drugu grupu

spada, na primer, ispitivanje karakteristika tranzistora, kontrola otpornosti namotaja žice, kontrola sijalica, i slično.

Kontrola geometrijskih i fizičkih osobina vrši se različitim vrstama senzora. Navedimo nekoliko primera.

Oblik i dimenzije proizvoda mogu se kontrolisati različitim vrstama vizuelnih sistema. Pored oblika i dimenzija vizuelni sistemi mogu ispitivati i kvalitet obrade površine predmeta.

Laserski optički senzori koriste se za ispitivanje kvaliteta površine. Laseri se mogu koristiti i za kontrolu dimenzija, na primer, debljina žice kontroliše se posmatranjem spektra dobijenog difrakcijom laserskog snopa.

Težina proizvoda kontroliše se korišćenjem različitih vrsta vaga. U cilju merenja sile, vage mogu imati merne trake ili neki drugi senzor.

Defekti unutar materijala mogu se detektovati ultrazvučnim senzorskim uređajima.Spomenimo još senzore magnetnog tipa kao i uređaje na bazi vrtložnih struja.Funkcionalna kontrola proizvoda podrazumeva testiranje onih specifičnih karakteristika

koje određuju namenu i upotrebu proizvoda (funkcionalne karakteristike). Uređaji za testiranje mogu biti različite složenosti. Nekada je to samo ampermetar ili ommetar, kao što je slučaj pri ispitivanju otpornosti žica i kablova. Još prostiji primer je fotoćelija kojom se ispituje da li sijalica svetli ili ne. Nekada je, međutim, potrebna složena merna oprema za testiranje funkcije proizvoda. Kao primer možemo uzeti uređaj za ispitivanje električnih kola na štampanoj ploči.

Automatizacija kontrole proizvoda sadrži automatsko detektovanje neispravnih predmeta i njihovo automatsko odstranjivanje sa pokretne trake. Mada se ovi poslovi mogu izvesti i u obliku tzv. fiksne automatizacije, obratićemo pažnju na fleksibilni sistem koji koristi robote.

Kod kontrole geometrijskih i fizičkih karakteristika, robot može nositi merni uređaj i usmeravati ga prema proizvodu (na ona mesta gde je to potrebno). Tako se mogu detektovati nepravilnosti površina (laserom ili kamerom), dimenzije (kamerom ili taktilnim senzorom), defekti unutar materijala (ultrazvukom), itd. Ovakav postupak primenjuje se kod proizvoda većih dimenzija i to onda kada merni uređaji nisu previše teški ili kabasti.

Ako su merni uređaji nepogodni za nošenje, a proizvodi relativno manji, tada se robot koristi da uhvati predmet i prinese ga mernom uređaju.

Slične pristupe srećemo i kod funkcionalne kontrole proizvoda. Na primer, otpornost velikog namotaja žice može se ispitati na sledeći način. Robot na svom kraju nosi ommetar, koji kao priključke koristi par štipaljki. Uređaj se prinosi namotaju žice, štipaljkama hvataju krajevi i tako meri otpornost.

Druga mogućnost je da robot uzme proizvod sa pokretne trake i stavi ga u uređaj za testiranje. Ovo se koristi kod manjih proizvoda koji zahtevaju složenu mernu opremu. Nakon kontrole odstranjuju se neispravni proizvodi, i to korišćenjem robota ili, u slučaju većih predmeta, nekim drugim, posebnim sistemom.



3.7. Specijalne primene robota

U poslednje vreme pojavile su se nekonvencionalne primene industrijskih robota. Tako je vrlo visoka tačnost pozicioniranja, a posebno tačnost sopstvenih senzora položaja organa robota (enkoderi, rezolveri, merne letve), omogućila korišćenje robota umesto tzv. “mernih mašina” koje predstavljaju izuzetno skupe motorizovane pravougle merne sisteme znatnih dimenzija, ako se radi o većim proizvodima (letelice, plovila, vozila i sl.). Tako slika 70 prikazuje crtež instalacije za proveru dimenzija trupa aviona, koji dva merna robota “opipavaju” na karakterističnim mestima, pri čemu se izmereni podaci preračunavaju na dimenzije radnog predmeta u njegovom koordinatnom sistemu i pamte u memoriji upravljačkog sistema a posle merenja izdaju u vidu štampanog protokola.

Slika 70. Roboti kao merne mašine

Sasvim drugu neobičnu primenu industrijskog robota predstavlja slika 71, gde se na pokretnom robotu (“ROBOCAR”) nalazi industrijski robot (tipa PUMA) za opsluživanje više radnih mesta u tzv. “čistim” sobama elektronske i nekih drugih industrija.

Slika 71. Pokretni robot sa manipulatorom na sebi

Postoje niz specifičnih primena robota za manipulaciju u uslovima nuklearnog zračenja (na primer, robot se koristi za vađenje snopova od šipki u kojima se nalazi uranijum iz peći nuklearnog reaktora, što je itekako opasan posao za čoveka, kako zbog izuzetno visoke temperature, tako i zbog radijacije), dalje, u kosmosu, na velikim dubinama, itd. Međutim, to izlazi iz okvira njihove konvencionalne industrijske primene.



3.8. Nabavka robota

Izbor robota. Faktori koji utiču na izbor robota u proizvodnim fabrikama su: kapacitet prenošenja tereta, brzina kretanja, pouzdanost, moć ponavljanja, spoljašnji izgled ruke, stepeni slobode, kontrolni sistem, programska memorija, obim rada.

Ekonomičnost. Uz tehničke faktore, cena i razmišljanja o dobiti su značajni aspekti kod izbora robota i njihove primene. Sve veća dostupnost i pouzdanost, kao i smanjenje cene veoma složenih inteligentnih robota imaju glavni ekonomski uticaj na proizvodne operacije i postepenu zamenu za ljudski rad. Dok cene rada radnika po satu brzo rastu, posebno u industrijski razvijenom svetu, cena rada robota na sat se sporije povećava.

Bezbednost u okruženju u kome se koristi robot. U zavisnosti od radnih mogućnosti robota, njegove brzine i njegovog približavanja ljudskim bićima, bezbednost u okruženju u kome se nalazi robot je važno razmišljanje. Posebno su važni programeri i osoblje zaduženo za održavanje koji su u direktnoj interakciji sa njima. Uz to, kretanje robota u odnosu na druge mašine zahteva visok stepen pouzdanosti da bi se izbegli sudari i ozbiljna oštećenja, a njegove aktivnosti rukovanja materijalom zahtevaju pravilno obezbeđenje sirovina i delova u hvataču robota na različitim stupnjevima u proizvodnoj liniji.

4. Fleksibilni proizvodni sistemi U današnjim industrijskim pogonima još uvek dominira tzv. fiksna automatizacija tj.

visokoautomatizovane proizvodne linije namenjene velikoserijskoj proizvodnji. Mašine i organizacija proizvodnje su specijalno projektovani za fabrikovanje određenog proizvoda. Rentabilnost ovakve proizvodnje počiva upravo na velikim serijama i relativno dugoj aktuelnosti tog proizvoda. Uslovi zaoštrene konkurencije, međutim, bitno su skratili vreme aktuelnosti tog proizvoda. Da bi mu se aktuelnost očuvala, neophodno ga je često inovirati u skladu sa novim tehnološkim dostignućima i važećim modnim tokovima. Treba, takođe, uočiti da je drastično skraćeno i vreme potrebno da se ideja o nekom potpuno novom proizvodu realizuje. U opisanoj situaciji velikoserijska proizvodnja postaje sve ređe isplativa i postavljaju se zahtevi za srednjim i malim serijama. Ulažu se veliki napori da se organizuju takvi proizvodni sistemi koji bi i pri malim serijama (i čak pojedinačnoj proizvodnji) postigli ekonomičnost svojstvenu velikoserijskoj proizvodnji. Tako se došlo do pojma fleksibilne automatizacije (engl. flexibile automation) koja omogućava česte izmene proizvodnog programa tj. proizvodnju različitih proizvoda bez menjanja opreme koja u proizvodnji učestvuje. Fleksibilni proizvodni sistemi trebalo bi, zahvaljujući svojoj organizaciji i upotrebi savremene tehnologije, da postignu visoku produktivnost pri malim serijama i pojedinačnoj proizvodnji.

Razmotrimo sada strukturu sistema fleksibilne proizvodnje.1. Fleksibilna proizvodna ćelija (engl. flexibile manufacturing cell - FMC) sastoji

se od robota i nekoliko alatnih mašina oko njega. ]elija raspolaže svojim lokalnim spremištem (magazinom) alata za obradne mašine, a može imati i lokalno privremeno skladište neobrađenih i obrađenih delova. Takođe, proizvodna ćelija sadrži i sistem za kontrolu proizvoda odnosno Dr Miodrag Manić – Numerički upravljane mašine i roboti 12


izvršenih radnih operacija. Na slici 72 je prikazana shema jedne FMC. Palete sa radnim predmetima kreću se pokretnom trakom, poseban uređaj obezbeđuje prebacivanje pristigle palete u privremeno skladište, kao i prebacivanje palete sa gotovim radnim komadima na pokretnu traku. S obzirom na to da FMC raspolaže sa nekoliko visokosloženih mašina, to ona može izvršavati različite proizvodne zadatke. Pri tome će robot opsluživati mašine, menjaće se alati, itd.

Slika 72. Fleksibilna proizvodna ćelija

2. Fleksibilna proizvodna linija. Ukoliko nekoliko mašina opšte i posebne namene postavimo uz jedan linijski sistem transporta, dobijamo tzv. proizvodnu liniju. Da bi linija bila fleksibilna neophodno je da se na njoj može jednovremeno proizvoditi nekoliko različitih proizvoda. Oni će se kretati duž transportne linije i, u zavisnosti od samog proizvoda, obradu će vršiti neke od postavljenih mašina. Nekoliko problema iskrsava pri realizaciji ovakve zamisli. Prvo, neophodan je fleksibilan sistem opsluživanja mašina, što se rešava upotrebom robota. Drugi problem leži u nejednakom vremenu obrade za pojedine proizvode. To se rešava uvođenjem privremenih skladišta (engl. buffers) uz obradne centre.

3. Fleksibilni proizvodni sistemi. Prethodno razmatranje o proizvodnoj liniji možemo uopštiti tako što ćemo posmatrati centralni linijski transportni sistem (npr. pokretna traka) uz koji se nalaze fleksibilne proizvodne ćelije. Duž trake se kreću različiti radni predmeti. Svaki od njih će tokom proizvodnje proći kroz različitu kombinaciju proizvodnih ćelija. Često neku od zahtevanih operacija može izvršiti ne samo jedna određena FMC već i neke druge. Posao će preuzeti ona koja je u tom trenutku slobodna. Tako, radni predmet ide trakom dok ne stigne do ćelije koja će ga obrađivati. Tada ga robot uzima i po utvrđenom redosledu unosi u mašine. Ukoliko je transport u paletama, tada se projektuje sistem za razmenu paleta između transportne trake i FMC. Nakon završene obrade u jednoj FMC, radni predmet se vraća na traku i kreće dalje dok ne stigne do one FMC koja će nastaviti obradu.

Ovakav sistem nazivamo fleksibilni proizvodni sistem (engl. flexibile manufacturing system - FMS).

4.1. Roboti u FMS



Već u polaznom razmatranju FMS uočena je važna uloga robotskih sistema. Naime, FMC se, po pravilu sastoji od nekoliko CNC alatnih mašina grupisanih oko robota koji ih opslužuje. Tako, robot zamenjuje radnika i omogućava da ceo sistem očuva u priličnoj meri onu fleksibilnost koju obezbeđuje ljudska radna snaga.

Različiti manipulacioni uređaji koriste se za obavljanje nekoliko ključnih operacija opsluživanja mašina. U najmasovnijoj upotrebi su prostiji uređaji koji obavljaju zamenu alata u mašini. Oni su sastavni deo mašine i nemaju univerzalnost u smislu neke druge primene.

Slika 73. Zamena alata u magazinu obradnog centra uz pomoć robota

Upotreba manipulacionih robota za zadatke zamene alata može biti opravdana jedino ako se isti robot koristi i za rukovanje radnim predmetima tj. stavljanje predmeta u mašinu i vađenje iz nje. Ovakvi roboti, po pravilu, su prilično složeni i skupi. Zato se mora postaviti pitanje njihove isplativosti. Radi se o tome da je vreme obrade u mašini često prilično dugo, bar u odnosu na vreme potrebno za punjenje i pražnjenje mašine. Tako, robot bi dosta vremena bio neaktivan što bi bilo neekonomično. Jedno rešenje ovog problema nalazi se u korišćenju istog robota za opsluživanje više mašina. Dopunski problem koji se javlja pri rukovanju različitim predmetima je pitanje fleksibilnosti hvataljke tj. njenog prilagođavanja pojedinim predmetima. Ovde je najpogodnije upotrebiti tzv. univerzalne hvataljke, ali se koriste i drugačiji pristupi, na primer različiti sistemi za brzu zamenu hvataljke. Tako na primer može se koristiti spremište u kome su različite hvataljke postavljene tako da budu pristupačne za ruku robota. Na vrhu ruke robota nalazi se magnetna ploča koja se prislanja na odgovarajuću ploču (osnovu) željene hvataljke, čime se ova vezuje za ruku.

Roboti koji opslužuju alatne mašine najčešće su laktastog ili portalnog tipa.Na slici 74 laktasti robot postavljen uz mašinu radne predmete unosi spreda.



Slika 74. Laktasti robot opslužuje mašinu

Na slici 75 portalni robot opslužuje mašnu odozgo.

Slika 75. Portalni robot opslužije mašinu


3 · web viewpokretni robot sa manipulatorom na sebi postoje niz specifičnih primena robota za...

Documents