6. Robotok és manipulátorok a rugalmas gyártórendszerekben
6.1 Manipulátorok Manipulátor: a tömeggyártás berendezése, általában egy célú, merev programú, kevés szabadságfokú
Isaac Asimov: Én, a robot (1950), a robotika alaptörvényei ‐ A robot nem árthat az embernek, és nem nézheti tétlenül, ha az embert veszély fenyegeti ‐ Engedelmeskednie kell az embernek, kivéve, ha az (1)‐be ütközik ‐ Köteles megvédeni önmagát, mindaddig, míg az (1), (2)‐be nem ütközik
Működtetése szerint lehet: ‐ mechanikus ‐ pneumatikus ‐ hidraulikus
Főbb fejlődési állomások: ‐ 1954: Ipari robot fogalma (USA) ‐ 1962: első ipari robot a piacon ‐ 1972: több cég gyárt robotokat ‐ 1983: európai alkalmazások elterjedése
Mechanikus manipulátor
Kötött programú manipulátor: állandó programú, berendezéshez kötött, megváltoztatásuk csak a szerkezet átalakításával lehetséges ‐ merev úthatárolós ‐ állítható úthatárolós
Első ipari alkalmazások: járműgyártás
Kötött programú pneumatikus manipulátor
Modul rendszerű manipulátorok
‐ Elemekből beszerezhető ‐ csereszabatosak ‐ egymáshoz csatlakoztathatók ‐ kis helyigény ‐ tipizáltság
Szinkron manipulátor: mozgását közvetlenül a kezelő személy szabályozza (ha kamera segítségével: közvetett vezérlésű ún. teleoperátor)
Video:manipulator
6.2 Ipari robotok ‐ Több mozgásirányban szabadon (mechanikus beavatkozás nélkül) programozható ‐ megfogó elemekkel ellátott berendezés ‐ szerszámmal vagy más gyártóeszközzel felszerelhető ‐ anyagkezelési és technológiai feladatra használható A robot: ‐ irányított mechanizmus ‐ átprogramozható ‐ előírt pályán mozog ‐ a pálya mentén (vagy előírt pontokban) előírt feladatokat lát el
6.2.1 Robotok csoportosítása
1. Az elvégzendő feladat alapján: a) anyagmozgató robotok ‐ technológiai gépeket kiszolgálók ‐ rakodó robotok b) technológiai műveleteket végzők ‐ hegesztőrobotok ‐ festőrobotok ‐ szerelőrobotok ‐ mérő‐ellenőrző robotok stb.
Szerkezeti kialakítás: ‐ hajtóegység ‐ karrendszer, mechanika ‐ megfogó szerkezet ‐ érzékelők ‐ irányító rendszer
2. A működtető energia alapján: ‐ pneumatikus ‐ hidraulikus ‐ elektromos
3. Mozgatási rendszer alapján ‐ egyenes vonalú, transzlációs (T) ‐ forgó, rotációs (R) ‐ vegyes mozgatásúak (R) és (T) kombinációi
4. Tengelyszám alapján: ‐ gyakorlatilag a szabadságfokok száma ‐ másképp adjuk meg mint CNC gépeknél (pl.: 3/2 vagy 3+2)
video1
5. Mozgatható tömeg alapján: ‐ kis tömeg (mechatronika, elektronika) ‐ közepes tömeg (ez a zöm) ‐ nagy tömeg (nehézipar kovácsolás, öntészet)
6. Betanítási mód szerint a) közvetlen programozás (on‐line) ‐ betanító berendezéssel (playback) ‐ öntanulás, betanítás b) közvetett programozás (off line) ‐ szöveges programozás ‐ szimulációs programozás
8. Fejlettségi szint alapján ‐ önálló programbefolyásolás nélkül (minden külön program betöltendő) ‐ programszelekció (a robot külső jel hatására választ a programok közül) ‐ programadaptáció (a tárolt programok sorbarendezését automatikus azonosítás végzi, pl. látó modul)
7. Telepítési formák szerint ‐ fix telepítésű ‐ mobil robotok (előre meghatározott pályán tud mozogni) autonom mobil robot (látó és érzékelő rendszerekkel felszerelt, kikerüli az akadályt)
6.2.2 Robotok felépítése ‐ minden robot rendelkezik ún. „világ‐koordináta rendszerrel (ez általában az állványzathoz kötött, ebben definiálható a munkavégző pont koordinátája) ‐ robotkarokhoz is rendelhető koordináta rendszer (általában a karokat összekapcsóló csuklótól értelmezzük) ‐ felépítésüket az első három csukló fajtája szerint rendszerezzük a) Derékszögű koordináta rendszerű robotok (TTT) ‐ a robot karjait egyenes vonalú (transzlációs), többnyire merőleges tengely mentén mozgatjuk ‐ kivitele lehet: hasábrobot (nincs holttér) portálrobot (nagy munkatér, több szerszámgépet is kiszolgálhat)
d) Csuklókaros robotok ‐ rotációs tengelyekkel rendelkezik (RRR+ ..) ‐ egymáshoz kapcsolódó karokból áll
b) Henger koordináta rendszerű robotok (RTT) ‐ egy rotációs és két transzlációs tengely ‐ egyszerű vezérlés, az egyik legrégebben kifejlesztett típus ‐ szűk hozzáférések esetén előnyös ‐ présgépek, forgácsoló szerszámgépekhez
c) Gömbi koordináta rendszerű robotok (RRT) ‐ egy transzlációs, két rotációs tengely ‐ a mozgástér gömbbel határolt ‐ kevéssé elterjedt (kis munkatér)
Robotok mozgásterei
A csuklók elmozdulási síkja szerint : ‐ függőleges síkú, RRR (humanoid – emberi kar mozgása) ‐ vízszintes síkú (SCARA: Selective Compliance Assembly Robot Arm) mozgási tartomány= munkatér + nem kihasználható tér munkatér= a mozgatott szerszám által bejárható tér nem kihasználható tér= a robot részei által bejárt tér, pl mozgató kar hátrahúzás Biztonsági tér (munkavédelmi szempontok alapján
‐ méretéhez képest nagy munkatér ‐ bonyolult programozás ‐ legelterjedtebb ipari robot
‐ főleg szerelési feladatokra (TRR) ‐ nagy pontosság ‐ kis terhelhetőség
Megfogók
Robotok programozása
‐ a munkadarab vagy a szerszám megfogását szolgálja ‐ többnyire egyedi kialakításúak ‐ a felhasználó tervezi meg ‐ szabványosított csatlakozása van (ISO 94.09) ‐ esetleg automatikusan is cserélhetők ‐ vezérelt pont: TCP (Tool Center Point) ‐ a megfogás módja szerint csoportosíthatók a megfogók ‐ ujjas (szorítópofás) ‐ vákuumos ‐ mágneses ‐ különleges
Közvetett: számítógépen, szövegszerkesztővel (szöveges) vagy grafikus szimulációval Közvetlen: betanító berendezéssel (modell robot, szimulátor – playback) öntanulással (betanítással)
Példa robotciklusra:
6.2.3 Robotok alkalmazása anyagmozgatásra
Feladat: tároló – szállító berendezés – munkahely – szállítóberendezés ‐ tároló
‐ raktározás, rakodás ‐ szerszámgépek kiszolgálása ‐ sajtoló, kovácsoló gépek kiszolgálása
video2
6.2.4 Robotok alkalmazása technológiai műveletekre
7. Számítógéppel integrált gyártás Computer Integrated Manufacturing CIM
Leggyakoribb műveletek ‐ ponthegesztés (járműipar) ‐ ívhegesztés (lassú de állandó sebesség) ‐ festékszórás (nagy sebesség, kis pontosság) ‐ szerelés (nagy pontosság, adaptivitás)
video3
További CIM koncepciók
A Siemens cég CIM modellje
ISO TC 184 által javasolt CIM megvalósítási modell
CIM modell a vállalat vertikumában CÍM‐wheel modell
A CIM fogalmához vezető fejlődési irányok
