Industriële Robots. VDL Steelweld Training Robottechniek

Industriële Robots

VDL Steelweld 19-3-2009

Training Robottechniek

1

Inhoudsopgave Voorwoord.

4

Hoofdstuk 1: Inleiding.

5

1.1 Wat is een Industriële Robot (IR). 1.2 Wanneer een Robot toepassen. 1.3 Toepassingen in de praktijk. 1.4 Bewegingsassen en vrijheidsgraden. 1.5 Verschillende robotconfiguraties.

5 6 6 7 9

Hoofdstuk 2: Mogelijkheden in de praktijk.

14

2.1 Werkbereik van een Robot. 2.2 Beïnvloeden van het werkbereik van een Robot. 2.3 Robot op een sokkel (pedestal). 2.4 Robot ondersteboven opgesteld. 2.5 Shelf mounted Robot (Shelfrobot). 2.6 Robot op slede/track (Robotslide). 2.7 Beïnvloeden van werkbereik door tool aan de robot. 2.8 Toepassen van een “toolchanger”. 2.9 Toepassen van een “anti collision”.

14 15 16 16 17 17 18 19 21

Hoofdstuk 3: Randvoorwaarden

22

3.1 Maximale last aan de pols van een robot. 3.2 Maximale snelheid, versnelling en vertraging. 3.3 Nauwkeurigheid. 3.4 Vloerbelasting. 3.5 Beperkingen van de bewegingsvrijheid door het kabelpakket. 3.6 Toepassen van een draaikoppeling (swivel).

22 22 23 23 24 24

Hoofdstuk 4: Bewegen met een Robot.

25

4.1 Coördinatenstelsels. 4.2 Tool Center Point (TCP). 4.3 Extern of Stationary TCP (External TCP). 4 .4 Bewegen met een Robot (Joggen).

25 27 28 28



2

Hoofdstuk 5: Programmeren van een Robot.

31

5.1 Methoden van programmeren van een Robot. 5.2 Aanmaken van posities in de ruimte (loacations). 5.3 Point To Point beweging (PTP). 5.4 Lineaire beweging. 5.5 Voorkomen van het in lijn staan van bewegingsassen (singulariteit). 5.6 Aanmaken van fly-by posities (via-locations). 5.7 Beïnvloeden van de stand van een gereedschap. 5.8 Problemen met betrekking tot asconfiguratie.

31 31 32 32 33 34 36 37

Hoofdstuk 6: Communicatie met randapparatuur.

39

6.1 Hoofdprogramma’s en subroutines in de robotbesturing. 6.2 Communicatie met een PLC. 6.3 Communicatie tussen robots onderling. 6.4 Communicatie met specifieke applicatie apparatuur.

39 39 39 39

Hoofdstuk 7: Veiligheid.

41

7.1 Richtlijnen. 7.2 Werken in de nabijheid van een Robot.



41 41

3

Voorwoord. In dit naslagwerk worden veel Engelse termen gebruikt die zo goed mogelijk worden uitgelegd. Deze termen zijn vaak in het Nederlands overgenomen omdat het niet altijd mogelijk is een goede eenduidige vertaling te geven en over het algemeen in de voertaal geaccepteerd zijn. Het doel van dit naslagwerk is de mensen kennis te laten maken met robots die steeds meer gebruikt worden bij automatisering in de industrie. Voor een groot gedeelte wordt aandacht geschonken aan de bewegingsprincipes van een robot die de basis vormen voor de bewegingsprogramma's van de robot. Daarnaast wordt nog een stuk veiligheid dat ligt op het grensvlak tussen mens en machine toegelicht.



4

Hoofdstuk 1: Inleiding. 1.1 Wat is een Industriële Robot (IR). De Tsjechische auteur Karel Capek liet in 1922 voor het eerst robots in een toneelstuk optreden. Daarin was de robot een schepping van de mens, bedoeld om slavenarbeid te verrichten. De term robot is afgeleid van het Tsjechische woord "robota", wat"zware arbeid" betekent. In 1954 werd in Amerika de eerste programmeerbare robot voor industrieel gebruik gebouwd. Het duurde echter tot 1961 voordat de eerste successen werden geboekt. De automobiel industrie en met name General Motors heeft met betrekking tot het gebruik van robots een belangrijke rol daarin gespeeld. Definitie van een Industriële Robot (IR). Een industriële robot is een hanteermachine die voorzien is van gereedschappen en/of grijpers met minimaal vier vrijheidsgraden en een repeteerbare positioneer nauwkeurigheid, terwijl iedere vrijheidsgraad vrij programmeerbaar is. Industriële robots kunnen er heel verschillend uitzien. De volgende figuur toont een modelvoorbeeld van een robot van het merk ABB (IRB6600).

Figuur 1.1:

Een modelvoorbeeld van een robot

De manipulator in de figuur bestaat uit een beweeglijke arm met pols en hand (of grijper).



5

1.2 Wanneer een Robot toepassen. Er zijn altijd andere machines of installaties nodig om het gebruik van een robot functioneel te maken. De robot is en blijft een hulpmiddel. Een hulpmiddel waarvan het programma regelmatig wisselt, en waarbij de cyclustijden en omsteltijden over het algemeen kort zijn. Enige redenen om tot het inzetten van een robot over te gaan in een productieomgeving zijn: • Verhoging van de productiviteit. • Verbetering van de kwaliteit van een product. • Verhoging van de continuïteit van de productiestroom. • Vermindering van voorraden. • Verhoging van flexibiliteit. • Verlaging van omsteltijd. • Verbetering van arbeidsomstandigheden. • Opheffing van een tekort aan geschoold personeel.

1.3 Toepassingen in de praktijk. Een robot kan voor verschillende doeleinden worden toegepast, onder te verdelen in drie groepen: 1. Het hanteren van een werkstuk. 2. Het assembleren/samenstellen van een werkstuk. 3. Het hanteren van een of meerdere gereedschappen. Ook zijn combinaties mogelijk van bovenstaande 3 groepen. Voorbeelden van het hanteren van een werkstuk (robot met werkstuk in grijper): Uitnemen van producten uit een spuitgietmatrijs (pick & place robot). • Uitnemen en inleggen van producten onder een pers (handlingsrobot). • Met een (sub)samenstelling langs een of meerdere bewerkingsmachines (handlingsrobot). Voorbeeld van het assembleren/samenstellen van een werkstuk (robot met grijper): • Verschillende afmetingen transistoren steken in printplaten (pick & place robot). Voorbeelden van het hanteren van een of meerdere gereedschappen: • Lakspuiten van producten (spuitrobot). • Lijm aanbrengen op een deelprodukt (lijmrobot). • Puntlassen/booglassen van werkstukken (lasrobot).



6

1.4 Bewegingsassen en vrijheidsgraden. De termen bewegingsassen en vrijheidsgraden worden gebruikt wanneer men spreekt over de geometrische kenmerken van de robot. Het aantal en type vrijheidsgraden bepalen het werkbereik en de bewegelijkheid van de robot. Hoe meer bewegingsassen des te groter is de wendbaarheid en flexibiliteit.

Figuur 1.2:

Een voorbeeld van de bewegingsassen bij een robot.

De bewegingsassen van de robot in de voorgaande figuur zijn rotatie-assen. Sommige robots hebben bewegingsassen die rechtlijnig bewegen. Deze worden translatie-assen genoemd. Combinaties van translatie- en rotatie-assen zijn mogelijk binnen een robotconfiguratie.



7

De term vrijheidsgraden heeft te maken met het aantal onafhankelijke richtingen waarin het gereedschap op het uiteinde van de manipulator kan bewegen. In principe wordt de positie van een voorwerp bepaald door zes vrijheidsgraden.

Figuur 1.3:

De zes vrijheidsgraden.

Drie vrijheidsgraden in de figuur zijn rechtlijnige bewegingen (X, Y en Z). De andere drie zijn draaiende bewegingen (Rx, Ry en Rz). Indien het gereedschap op het uiteinde van de manipulator al deze zes vrijheidsgraden heeft, kan het op iedere gewenste positie binnen het robotbereik geplaatst worden.

Figuur 1.4: VDL Steelweld 19-3-2009


De zes vrijheidsgraden gereedschap. 8

1.5 Verschillende robotconfiguraties. Onder een robotconfiguratie wordt verstaan, het aantal en soort bewegingsassen waaruit een robot is opgebouwd. De bewegingsassen kunnen daarbij onderverdeeld worden in hoofd- en bij-assen. De hoofdassen zijn de eerste drie assen gezien vanaf de basis (voet) van de robot. De hoofdassen kunnen bestaan uit iedere mogelijke combinatie van drie translatie- of rotatie-assen. De positie van de pols wordt hiermee grotendeels bepaald. De bij-assen zijn de assen die volgen op de hoofdassen. Deze assen vormen meestal de pols. De pols zorgt voornamelijk voor de stand (oriëntatie) van het gereedschap. Figuur 1.5 laat een pols zien met drie bewegingsassen.

Figuur 1.5: De bewegingsassen van een robotpols De robotpols toont veel gelijkenis met onze eigen pols. In figuur 1.5 zijn deze bewegingen aangegeven met de technische (engelse) termen: • Roll Rollen, vergelijk dit met slagzij bij een schip. • Pitch Vergelijk dit met het stampen van een schip, het bewegen om een horizontale as lood recht op de lengte-as van een schip. • Yaw Vergelijk dit met een slingering in de vaarrichting van een schip. Uit het aantal mogelijke combinaties van rotatie- en translatie-assen voor de hoofdbewegingsassen worden er in de praktijk slechts een beperkt aantal toegepast. Deze zijn te herleiden tot de volgende robotconfiguraties: • TTT met een robotbereik voor te stellen als een balk (cartesisch werkgebied). • RTT met een robotbereik voor te stellen als een holle cilinder (cilindrisch werkgebied). • RRT met een robotbereik voor te stellen als de schil van een bol (sferisch werkgebied). • RRR met een robotbereik voor te stellen als een donut (torusvormig werkgebied). Figuur1.6:


Voornaamste robotconfiguraties


9

De TTT Robotconfiguratie: Robotconfiguraties met een cartesisch werkgebied kunnen alleen bewegingen uitvoeren in de drie translatie richtingen. De robot kan door de toepassing van rechtgeleidingen alleen bewegen in de richtingen van de X, Y en Z-as, en beschrijft daardoor een balkvormig werkgebied.

Figuur 1.7:

Een TTT robotconfiguratie.

Kenmerken van een TTT robotconfiguratie: • Beperkt werkgebied. • Hoge nauwkeurigheid. • Toe te passen bij zware belasting. • Eenvoudig te programmeren. Het beperkte werkgebied wordt vaak opgelost door de robot aan een portaalframe (traverse) op te hangen.


Een TTT robotconfiguratie aan een portaalframe. Training Robottechniek

10

Toepassingen van een TTT robotconfiguratie: • Zwaardere pick & place toepassingen (laden en lossen van gereedschapwerktuigen). • Montage toepassingen (elektronica). De RTT robotconfiguratie: Robotconfiguraties met een cilindrisch werkgebied hebben een rotatie-as en twee translatie-assen. De configuratie bestaat uit een horizontale arm die gemonteerd is op een verticale kolom. Deze kolom staat op een draaiende basis. De horizontale arm kan rechtlijnig omhoog en omlaag bewegen langs de verticale kolom. Hierdoor wordt het robotbereik beschreven als een holle cilinder.

Figuur 1.9:

Een RTT robotconfiguratie

Kenmerken van een RTT robotconfiguratie: • Hoge nauwkeurigheid alleen mogelijk met een zeer stijve verticale kolom. Toepassingen van een RTT robotconfiguratie: • Lichte pick & place toepassingen (overzetten van producten tussen bewerkingsstations of afnemen van producten van een lopende band).



11

De RRT robotconfiguratie: Robotconfiguraties met een sferisch werkgebied hebben twee rotatie-assen en 1 translatie-as. In tegenstelling tot de RTT robotconfiguratie kan de horizontale arm bij een RRT configuratie scharnieren ten opzichte van de verticale kolom. Hierdoor wordt het robotbereik beschreven als de schil van een bol.

Figuur 1.10: Een RRT robotconfiguratie Kenmerken van een RRT robotconfiguratie: • Beperkt werkgebied. • Moeilijk te programmeren Toepassingen van een RRT robotconfiguratie: • Pick & place toepassingen (laden en lossen van machines). Een bijzondere RRT robotconfiguratie, de SCARA configuratie: De SCARA is een RRT robotconfiguratie waarbij de beide rotatie-assen verticaal gericht zijn. SCARA betekent: Selective Compliance Assembly Robot Arm (compliance is vering). De arm beweegt in het horizontale vlak. Hierdoor wordt hetzelfde robotbereik gecreëerd als bij een RTT robotconfiguratie: een holle cilinder.

Figuur 1.11: Een SCARA robotconfiguratie



12

Kenmerken van een SCARA robotconfiguratie: • Beperkt werkgebied door de voornamelijk horizontale bewegingen. • Door de bijzondere constructie is de arm zeer stijf in verticale richting. • Moeilijk te programmeren Toepassingen van een SCARA robotconfiguratie: • Pick & place toepassingen in de elektronica. De RRR robotconfiguratie: Robotconfiguraties met een torusvormig werkgebied bestaan uit een zogenaamde knikarm die op een draaiende basis geplaatst is. De knikarm bestaat uit twee rotatie-assen, het schoudergewricht en de elleboog. Hierdoor wordt een robotbereik beschreven dat is voor te stellen als een donut. Kenmerken van een RRR robotconfiguratie: • Groot robotbereik vooral in verticale richting. • Door de flexibiliteit breed toepassingsgebied. • Door complexiteit minder nauwkeurig. • Moeilijk te programmeren. Toepassingen van een RRR robotconfiguratie: • Complexere pick & place toepassingen mogelijk (assembleren). • Booglassen, puntlassen, verfspuiten, lijmen.

Figuur 1.12



Een RRR robotconfiguratie

13

Hoofdstuk 2: Mogelijkheden in de praktijk. 2.1 Werkbereik van een Robot. Robots komen er in allerlei soorten en maten. De benodigde robot wordt uitgekozen aan de werkzaamheden die hij moet gaan verrichten. Er wordt gekeken wat de bereikbaarheid van de robot moet zijn en hoeveel payload ( gewicht die aan de robot komt ) de robot moet hebben. Hier onder is een voorbeeld gegeven van een IRB6600 over zijn specificaties.

Figuur 2.1:

De ABB IRB6600 met 6 bewegingsassen

De maximale asstanden voor de robot zijn. Type beweging As 1 Rotatiebeweging As 2 Armbeweging As 3 Armbeweging As 4 Polsbeweging As 5 Buigbeweging As 6 Draaibeweging

Bereik van de beweging +180° tot -180° +85° tot -65° +70° tot -180° +300° tot -300° +120° tot -120° +300° tot -300°

As 1 heeft een bereik van ±180° ten opzichte van zijn “Home Positie”. Dit betekent dus dat de robot een dode hoek heeft. Men dient hiermee rekening te houden bij het opstellen van de robot in een celomgeving.



14

In Figuur 2.2 ziet u het werkbereik van de IRB 6600 ten opzichten van het polscentrum.

Figuur 2.2:

Werkbereik IRB6600.

2.2 Beïnvloeden van het werkbereik van een Robot. Door een bepaalde lengte van de bovenarm van de robot te kiezen, kan een gunstiger werkbereik voor een bepaalde toepassing verkregen worden. Echter afhankelijk van de toepassing van de robot in de praktijk kan het ook noodzakelijk zijn het werkbereik te verleggen in bepaalde richtingen. Als bijvoorbeeld in een werkcel meerdere stations binnen het werkbereik van de robot moeten vallen, moet de ideale positie van de robot in de ruimte gekozen worden. Dit kan in verticale en horizontale richting, in starre (stationaire) of bewegende opstelling van de robot. Mogelijkheden met betrekking tot het beïnvloeden van het werkbereik in verticale richting: • Robot op een sokkel. • Robot ondersteboven hangend opgesteld. • Aparte robotconfiguratie: Shelf mounted robot. Mogelijkheden met betrekking tot het beïnvloeden van het werkbereik in horizontale richting: • Robot staand op een slede. • Robot ondersteboven hangend aan een slede. In de volgende paragrafen worden bovenstaande oplossingen verder toegelicht



15

2.3 Robot op een sokkel (pedestal). Wanneer bijvoorbeeld de robot iets moet pakken op 2,5 meter hoogte van de werkvloer blijkt al snel dat slechts een klein gebied van het werkbereik gebruikt kan worden. Door de robot op een verhoging te zetten verschuift het werkbereik met de robot mee omhoog, zodat een groter deel van het werkbereik beschikbaar is. Zie figuur 2.3

Figuur 2.3:

Robot op een sokkel

2.4 Robot ondersteboven opgesteld. Wanneer de robot ondersteboven hangend wordt opgesteld wordt het werkbereik omgedraaid. Dit kan een uitkomst bieden voor het voorbeeld beschreven in het vorige hoofdstuk. Ook kan dit toegepast worden indien de basis van de robot op de werkvloer in de weg zou staan voor bepaalde handelingen. Zie figuur 2.4.

Figuur 2.4:



Robot ondersteboven aan slede.

16

2.5 Shelf mounted Robot (Shelfrobot). Een shelf mounted robot is een robot die als het ware op een boekenplank staat en het werkbereik onder zich heeft. In figuur 2.5 is het werkbereik weergegeven t.o.v. het polscentrum.

Figuur 2.5:

Een shelfrobot van ABB

2.6 Robot op slede/track (Robotslide). Door de robot te plaatsen op een slede wordt het werkbereik uitgebreid. Dit heeft meerdere voordelen: • Er kunnen bijvoorbeeld producten gelast worden die groter zijn dan het werkbereik van de robot. • Er kunnen bijvoorbeeld meerdere producten gelast worden die in verschillende stations naast de slede zijn opgesteld.

Figuur 2.6:



Robotslede met een Kuka Robot

17

2.7 Beïnvloeden van werkbereik door tool aan de robot. In de voorgaande hoofdstukken is het werkbereik besproken van de robot ten opzichte van het polscentrum (as 5). Het daadwerkelijke bereik van een robot wordt door het tool bepaald dat aan de montageflens van as 6 bevestigd zit. Deze tool kan bijvoorbeeld een grijper zijn of een gereedschap.

Figuur 2.7:

Voorbeeld invloed van werkbereik door bevestiging van een tool

De beperkingen die door de robotleverancier zijn bepaald, met betrekking tot de belasting van de pols van de robot, hebben te maken met de combinatie van de massa en het zwaartepunt van de tool ten opzichte van de montageflens. Het zwaartepunt van de tool mag niet te ver van de montageflens liggen als de massa van de tool hoog is. In hoofdstuk 3 wordt hierop verder ingegaan.



18

2.8 Toepassen van een “toolchanger”. Om de flexibiliteit en/of toepassingsgebied van de robot te verhogen kunnen aan de montageflens van de robot ook meerdere tools tegelijkertijd bevestigd zitten, bijvoorbeeld: • Twee of meer grijpers. • Twee of meer gereedschappen. • Combinatie van een grijper met een gereedschap. Dit legt vaak wel beperkingen op aan de bewegingsvrijheid van de pols van de robot. Het is namelijk best mogelijk dat de niet gebruikte tool bij een bepaalde bewerking in conflict komt met het werkstuk of met de robotarm. Ook wordt de totale massa hoger en afhankelijk van het zwaartepunt mag de maximale belasting van de pols van de robot niet overschreden worden. Voorgaande problemen kunnen opgelost worden door een automatisch tangwisselsysteem toe te passen, een zogenaamde "toolchanger". Hierdoor kan de robot tussen verschillende tools wisselen tijdens de cyclus. Aan de montageflens zit een opnamekoppeling bevestigd en elke tool is uitgevoerd met een opnamehuis. De tools hebben een vaste positie in de ruimte, zodat de robot precies de specifieke tool kan pakken voor een bepaalde bewerking. Elke tool kan zodanig op de robot worden bevestigd, met een zo gunstig mogelijke positie en oriëntatie ten opzichte van de montageflens, dat een zo groot mogelijke bewegingsvrijheid wordt verkregen. Het wisselen van de ene tool naar de andere kost ongeveer 12 seconden. Dit kan problemen geven wanneer de robot de bottleneck vormt voor de cyclustijd. Praktijkvoorbeeld: Een robot met een toolchanger voert in een cel lasbewerkingen uit aan een werkstuk in een mal en heeft daarvoor twee puntlastangen nodig. Wanneer de mal handmatig ontladen en gevuld wordt, staat de robot te wachten. Door het verwisselen van de lastangen tijdens de lascyclus wordt de totale cyclustijd 12 seconden langer. De robot moet voor aanvang van de volgende cyclus weer met de eerste lastang klaar staan. Indien het handmatig ontladen en vullen van de mal langer duurt dan 12 seconden dan vindt het wisselen naar de eerste lastang plaats in deze tijd. Maar als het ontladen minder dan 12 seconden in beslag neemt gaat dit ten koste van de totale cyclustijd. Een toolchanger wordt als eerste gemonteerd op de montageflens en neemt ongeveer 10 cm in beslag. Hierdoor schuift het zwaartepunt van de tool ook op. Hiermee moet rekening gehouden worden met betrekking tot de maximale belasting van de robot. Door de toolchanger kunnen, afhankelijk van de toepassing van de tool, de volgende voorzieningen worden doorgevoerd: • Voedingsspanning. • Elektrische signalen (I/O). • Perslucht • Koelwater(aanvoer/afvoer). • Beschermgas. De connectoren voor vloeibare of vluchtige stoffen zijn zodanig uitgevoerd dat na het loskoppelen van een tool de kanalen afgesloten worden zodat er geen lekkages zijn. VDL Steelweld 19-3-2009


19

Hier is een voorbeeld van een walther-praezision toolchanger. Hier is goed te zien waar de connectoren en luchtaansluiting

Figuur 2.8:

Robotside Toolchanger van Walther-praezision

Figuur 2.9:

Toolchanger van Walther-praezision mogelijke indeling



Toolside

20

2.9 Toepassen van een “anti collision”. Een robot zal altijd stoppen bij overbelasting van de bewegingsassen, echter bij een crash wordt schade aan de robot of zijn omgeving daardoor nauwelijks voorkomen. Het meest kwetsbare deel is vaak de tool aan de pols van de robot. Door tussen de montageflens en het tool een zogenaamde "anti collision" te monteren, stopt de robot zodra de tool ten opzichte van de montageflens verplaatst wordt. Dit voorkomt niet alleen erger in geval van een crash, maar ook bij het programmeren van de robot bijvoorbeeld tijdens het aanmaken van bewegingspaden voor het booglassen. Er zijn diverse uitvoeringen verkrijgbaar, afhankelijk van de toepassing en het gewicht van de tool, van simpelweg een veer tot complexe koppelingen.

Figuur 2.10: Een lasrobot van ABB met anti collision bij de robotflens



21

Hoofdstuk 3: Randvoorwaarden 3.1 Maximale last aan de pols van een robot. In de onderstaande figuur is een voorbeeld weergegeven van de maximum toegelaten bevestigen van een last op de montageflens, bij verschillende posities (zwaartepunt).

Figuur 3.1:

Voorbeeld van maximum toegelaten massa, bij verschillende posities

3.2 Maximale snelheid, versnelling en vertraging. Snelheid per as van enkele IRB6400 robottypen

As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6

2.4-120 100°/s 100°/s 100°/s 210°/s 150°/s 210°/s

2.4-150 90°/s 90°/s 90°/s 120°/s 120°/s 190°/s

2.4-200 90°/s 90°/s 90°/s 120°/s 120°/s 190°/s

2.8-120 (en overage) 100°/s 100°/s 100°/s 210°/s 150°/s 210°/s

De motoren worden automatisch begrensd indien de tempratuur te hoog mocht oplopen.



22

In de praktijk: Minimale tijd voor positioneren tot op 0,4 mm van de positie: IRB6400/2.4-120: 0.2-0.3 sec. (op een lineair pad van 35 mm). IRB640012.4-120: 0.6-0.8 sec. (op een lineair pad van 350 mm). Overige robottypen: 0.3-0.5 sec. (op een lineair pad van 35 mm). Overige robottypen: 0.7-0.9 sec. (op een lineair pad van 350 mm).

3.3 Nauwkeurigheid. De prestaties van een robot worden gemeten volgens ISO 9283 met de nominale last. Bij een snelheid van 1 m/s op een hellend vlak, zodat alle 6 de assen in beweging worden gebracht. De herhaalnauwkeurigheid van een positie: IRB6400/2.4-120: 0,1 mm. IRB6400/2.4-150: 0.15 mm. Overige robottypen: 0,2 mm. De nauwkeurigheid van een lineair pad: IRB6400/2.4-120: 2,1-2.5 mm. Overige robottypen: 2,5-3,0 mm. De herhaalnauwkeurigheid van een lineair pad: IRB6400/2.4-120: 0,5-0,8 mm. Overige robottypen: 0,8-1,4 mm.

3.4 Vloerbelasting. De fundering van de vloer moet een dusdanige stijfheid bezitten om het dynamische gedrag van de robot te kunnen weerstaan. In de onderstaande figuur zijn de richtingen van de spanningskrachten weergegeven.

Figuur 3.2:


De richtingen van de spanningskrachten


23

Kracht XY Kracht Z Moment XY Moment Z

Permanente belasting (tijdens normaal bedrijf) ±12.000 N 21.000 ± 5.500 N ± 32.000 Nm ± 6.000Nm

Piek belasting (in geval van noodstop) ± 18.000 N 21.000 ± 10.000 N ± 39.000 Nm ± 13.000 Nm

"Kracht XY" en "Moment XY" zijn vectoren die om het even iedere richting in het xy-vlak kunnen hebben.

3.5 Beperkingen van de bewegingsvrijheid door het kabelpakket. Om de tool aan de pols van de robot te kunnen laten functioneren, is het noodzakelijk de nodige voorzieningen via een kabelpakket toe te voeren, bijvoorbeeld: • Voedingsspanning. • Elektrische signalen (I/O). • Perslucht. • Koelwater(aanvoer/afvoer). • Lasdraad, lijm, lak. • Beschermgas. Figuur 3.3: Kabelpakket op een Kuka De bewegingsvrijheid van de robot wordt vaak tenietgedaan door het kabelpakket. Doordat as 4 en 6 een grote verdraaiing kunnen maken ten opzichte van elkaar, bestaat het gevaar dat het kabelpakket rond de robotarm stropt. De keuze van de bevestigingspunten aan de robot en de bevestiging aan de tool is dus erg belangrijk. In de praktijk wordt vaak de volgende richtlijn aangehouden tijdens het programmeren om het opstroppen van het kabelpakket te voorkomen: • Maximale verdraaiing van as 4 mag zijn +90°. • Maximale verdraaiing van as 6 mag zijn +180°.

3.6 Toepassen van een draaikoppeling (swivel). De beperkingen die het kabelpakket oplegt aan de bewegingsvrijheid van de robot kunnen opgelost worden door het toepassen van een draaikoppeling, een zogenaamde "swivel". Een swivel bestaat uit twee delen die ten opzichte van elkaar kunnen draaien en te allen tijde vast met elkaar verbonden zijn. Het "bewegende" deel wordt gemonteerd op de montageflens en draait dus mee met as 6, het "vaste" deel wordt verbonden met as 5. Aan het bewegende deel van de swivel wordt het tool bevestigd. Door de swivel kunnen de volgende voorzieningen worden doorgevoerd: o Voedingsspanning. o Elektrische signalen (VO). o Perslucht. o Koelwater(aanvoer/afvoer). o Beschermgas. Figuur 3.4: swivel van Kuka VDL Steelweld 19-3-2009


24

Hoofdstuk 4: Bewegen met een Robot. 4.1 Coördinatenstelsels. Coördinatenstelsels worden toegepast om het joggen en programmeren van de robot te vereenvoudigen. In de onderstaande figuur zijn de belangrijkste coördinatenstelsels weergegeven.

Figuur 4.1:

De coördinatenstelsels om het joggen en programmeren te vereenvoudigen

Het base- en het pols coördinatenstelsel kunnen niet aangepast worden. Echter ten opzichte van het basecoördinatenstelsel kunnen in de "vaste wereld" verschillende hulpstelsels aangemaakt worden. Ten opzichte van het polscoördinatenstelsel kunnen met de robot meebewegende gereedschapscoórdinaten worden gedefinieerd. De coördinatenstelsels kunnen worden geprogrammeerd door numerieke waarden te specificeren of door de robot langs een aantal posities te joggen. Hieronder volgt een omschrijving van de belangrijkste stelsels en hun toepassing. Baescoördinatenstelsel(BASE of Baseframe ): Het basecoördinatenstelsel bevindt zich in de basis van de robot: • Het begin bevindt zich in het snijpunt van as 1 en het sokkeloppervlak. • Het XY-vlak is hetzelfde als het sokkeloppervlak. • De X-as wijst naar voren. • De Y-as wijst naar links (vanuit de robot gezien). • De Z-as wijst naar boven.



25

Worldcoördinatenstelsel (WORLD of Worldframe): Als de robot op de vloer gemonteerd is, kan men simpel weg programmeren in het basecoördinatenstelsel. Maar als de robot ondersteboven opgehangen is wordt het programmeren in het basecoördinatenstelsel moeilijker omdat de richtingen van de assen niet hetzelfde zijn als de hoofdrichtingen in de werkruimte. Het kan gemakkelijk zijn een gemeenschappelijk worldframe te definiëren wanneer meerdere robots in een werkruimte moeten samenwerken. Indien een robot op een slede wordt gebruikt kan het eveneens gemakkelijk zijn een worldframe aan te maken. Het worldcoördinatenstelsel valt samen met het basecoördinatenstelsel indien het niet specifiek is bepaald. Usercoördinatenstelsel (UserFrame): Een robot kan werken met verschillende bevestigingen of werkoppervlakken die verschillende posities en oriëntaties hebben. Voor elke bevestiging kan een usercoördinatenstelsel worden gedefinieerd. Indien alle paden ten opzichte van dit usercoördinatenstelsel zijn opgeslagen, hoeft niet opnieuw geprogrammeerd te worden als een bevestiging wordt verplaatst of verdraaid. Door het usercoördinatenstelsel even veel te verplaatsen of te verdraaien zullen alle geprogrammeerde posities de bevestiging volgen. Objectcoördinatenstelsel: Indien een bevestiging of werkoppervlak meerdere werkobjecten bevat die door de robot moeten worden verwerkt of behandelt, is het raadzaam gebruik te maken van objectcoördinatenstelsels. Op deze manier is het programma gemakkelijk aan te passen indien het object wordt verplaatst of indien een nieuw object, hetzelfde als dat van daarnet, op een andere plaats moet worden geprogrammeerd. Het objectcoördinatenstelsel wordt gedefinieerd ten opzichte van het Usercoördinatenstelsel. Als een bevestiging wordt verplaatst/verdraaid, kan dit worden gecompenseerd door het usercoördinatenstelsel aan te passen. De geprogrammeerde posities noch de gedefinieerde objectcoördinatenstelsels hoeven te worden veranderd. Indien het werkobject wordt verplaatst/verdraaid ten opzichte van de bevestiging, kan dit gecompenseerd worden door het objectcoördinatenstelsel te verplaatsen/verdraaien. Als het usercoördinatenstelsel verplaatsbaar is door middel van door de robot gecoördineerde externe assen, dan verplaatst het objectcoördinatenstelsel zich samen met het usercoördinatenstelsel.



26

Toolcoördinatenstelsel ( TOOL of Toolframe ) : In een eenvoudige toepassing kan het toolcoördinatenstelsel worden gebruikt om de oriëntatie van het gereedschap te definiëren. Dit coördinatenstelsel kan niet worden gewijzigd en is als volgt geprojecteerd ten opzichte van de montageflens van de robot. • Het begin bevindt zich in het midden van de montageflens. • De x-as wijst in tegengestelde richting van het gat voor de paspen. • De z-as valt samen met as 6 van de robot en komt uit de montageflens.

Z

Y

X

Figuur 4.2:

Het toolscoördinatenstelsel

4.2 Tool Center Point (TCP). De bewegingen die een robot maakt zijn in principe bewegingen van het gereedschapmiddelpunt, of te wel het Tool Center Point. Het TCP wordt normaal ergens gedefinieerd op het gereedschap, bijvoorbeeld in het mondstuk van een lijmpistool of in het midden van een grijper. De positie en oriëntatie van het TCP liggen vast ten op zichten van het toolcoördinatenstelsel van de robot, en het TCP beweegt mee met de hand van de robot. Indien geen TCP gedefinieerd wordt door de programmeur ligt dit op het toolcoördinatenstelsel. Het is mogelijk meerdere TCP's vast te leggen voor een robot. Echter een daarvan kan slechts actief zijn. Meerdere TCP's zijn belangrijk en gemakkelijk wanneer een robot verschillende bewerkingen of werkzaamheden moet uitvoeren met verschillende gereedschappen. Toepassing in de praktijk: Bij booglastoepassingen wordt het uiteinde van de lasdraad, die uit de lastoorts steekt als TCP gedefinieerd Bij puntlastoepassingen wordt vaak de tip van vaste elektrode (of de theoretische positie van de laslens) gedefinieerd als TCP. Op deze manieren kan met het gereedschap om het TCP geroteerd worden zonder te transleren.

Figuur 4.3: De beste positie voor een tcp ligt vaak op het virtuele raakvlak van het gereedschap en werkstuk.



27

4.3 Extern of Stationary TCP (External TCP). Wanneer de robot een werkobject vasthoudt en aan een stationair gereedschap werkt, kan voor dat gereedschap een stationair TCP worden gedefinieerd Als dat gereedschap actief is, zijn het geprogrammeerde pad en de snelheid aan het werkobject gerelateerd (m.a.w. het pad zit vast aan het werkobject).

Figuur 4.4:

External TCP

4 .4 Bewegen met een Robot (Joggen). Alle bewerkingen en programmeringen kunnen met de draagbare programmeereenheid uitgevoerd worden, de zogenaamde teachpendant. De programmeereenheid bestaat bij een ABB-robot uit een toetsenbord met display en een joystick. Op de display worden vensters, uitrolmenu's, dialogen en de commando's van de functietoetsen getoond.


De draagbare programmeereenheid van een ABB-Robot Training Robottechniek

28

Om de robot te joggen wordt de joystick gebruikt, die drie vrijheidsniveaus heeft. Dit betekent dat de robot tegelijkertijd in drie verschillende richtingen te bewegen is. De snelheid is evenredig met de afwijking van de joystick: hoe groter de afwijking van de joystick, des te hoger de snelheid. De maximale snelheid tijdens het joggen is 250 mm/s. De robot kan op de volgende manieren handmatig worden bewogen, afhankelijk van de functie van de joystick: • As per as, d.w.z. een as tegelijk. • Lineair, d.w.z. dat het TCP op een lineair pad beweegt t.o.v. een van de coördinatenstelsels. • Opnieuw georiënteerd rond het TCP. Voor het joggen volgens de bewegingstypes lineair of opnieuw oriënteren gelden twee ezelsbruggetjes om de positieve (en negatieve) translatie en rotatie richtingen uit elkaar te houden, de rechterhandregel en de kurkentrekkerregel. De rechterhandregel. De rechterhandregel wordt gebruikt om de positieve translatierichtingen te onthouden. Duim, wijsvinger en middelvinger stellen respectievelijk de X, Y en Z-as voor en wijzen in de positieve richting. Zie figuur 4.6.

.

Figuur 4.6: worden


De rechterhandregel aan de hand waarvan de positieve translatierichtingen bepaald


29

De kurkentrekkerregel. Wanneer de positieve richting van een bewegingsas bekend is, kan ook de positieve draairichting om deze bewegingsas bepaald worden. Bijvoorbeeld als een kurkentrekker in een fles wordt gedraaid, beweegt de kurkentrekker in de positieve translatierichting. Om dit te bewerkstelligen moet de kurkentrekker rechtsom worden gedraaid, de regel is dat dit de positieve rotatierichting is. Dit principe geldt voor alle zaken die met schroefdraad te maken hebben. Het vastdraaien van een moer gebeurt rechtsom en de rotatierichting is dus positief. Het losdraaien van een moer gebeurt linksom en de rotatierichting is dus negatief.

Figuur 4.6:

Het volledige assenstelsel (rechtsdraaiend cartesiaans assenstelsel).

De rotatiebewegingen worden aangeduid met Rx, Ry en Rz (of A, B en C) voor achtereenvolgens de X, Y en Z-as.



30

Hoofdstuk 5: Programmeren van een Robot. 5.1 Methoden van programmeren van een Robot. Voordat een robot een taak uit kan voeren moet hem eerst geleerd worden wat hij moet doen. Er zijn drie manieren om een robot te programmeren: 1. Play-back, dit is met de hand bewegen en daarna aflopen. 2. Teach-in, dit is met een teachpendant het programma ingeven en daarna laten aflopen. 3. Offline, dit is op de computer ingeven van een programma en daarna laten aflopen. De play-back robot wordt geprogrammeerd door deze bij de robotarm of leerarm vast te pakken en met die arm de gewenste beweging te maken. Als de robotarm bewogen wordt, neemt de robotbesturing een aantal malen per seconde de positie op. Deze posities worden omgezet in coördinaten die in het robotgeheugen worden opgeslagen. Doordat alle posities achter elkaar worden opgeslagen, is het vrijwel onmogelijk om naderhand nog kleine wijzigingen of toevoegingen in het programma aan te brengen. De herhalingsnauwkeurigheid van een dergelijk systeem is niet erg hoog. Toch vinden dit soort robots toepassing in de industrie, bijvoorbeeld verfspuitrobots. De teach-in robot wordt geprogrammeerd met behulp van een programmeerapparaat waarmee de robot bewogen kan worden. Naargelang het gekozen coördinatenstelsel kan de robot, door middel van druktoetsen of een joystick, as voor as bewogen worden of een aantal assen te gelijk. Off-line programmeren is een manier van programmeren van de robot, waarbij de robot eigenlijk niet nodig is. Het programma kan totaal worden ontwikkeld en geschreven met behulp van een computer die in een andere ruimte kan staan. Als het programma klaar is kan dit worden overgestuurd naar de robot en gestart worden. Off-line programmeren heeft als grote voordeel dat er geprogrammeerd kan worden als de robot met een ander programma bezig is. Echter in de praktijk blijkt dat het na-teachen van posities nog vaak noodzakelijk is. In de volgende paragrafen wordt de teach-in methode behandeld.

5.2 Aanmaken van posities in de ruimte (loacations). Tijdens het aflopen van een programma worden alle bewegingen gestuurd door de positioneerinstructies in het robotprogramma. De belangrijkste taken van deze positioneerinstructies bestaan uit specifieke informatie verstrekken over hoe een beweging moet worden uitgevoerd, met betrekking tot: • Het bestemmingspunt van de beweging (gedefinieerd als positie van het TCP, de oriëntatie van het gereedschap, de configuratie van de robot en de positie van de externe assen). • De interpolatiemethode gebruikt om het bestemmingspunt te bereiken. Bijvoorbeeld gewrichtsinterpolatie of lineaire interpolatie. • De snelheid van de robot en externe assen. • De zonedata (definiëren hoe de robot en de extreme assen het bestemmingspunt moet passeren). • De coördinatenstelsels (gereedschap, gebruiker en object) gebruikt voor beweging. VDL Steelweld 19-3-2009


31

5.3 Point To Point beweging (PTP). Wanneer de nauwkeurigheid van het te volgen pad niet belangrijk is, wordt de gewrichtsinterpolatie oftewel de "Point To Point" beweging gebruikt. Hiermee kan snel van de ene naar de andere positie bewogen worden. De PTP beweging is gebaseerd op dat elke as binnen zijn bereik in een enkelvoudige beweging van de ene naar de andere locatie beweegt. Dit wordt ook wel een Joint beweging genoemd.

Figuur 5.1:

De PTP beweging zonder heroriëntatie van het gereedschap

Alle assen bewegen van het startpunt naar het bestemmingspunt tegen een constante assnelheid. Met andere woorden, alle assen starten en stoppen tegelijk. Tijdens interpolatie wordt de snelheid bepaald door de beperkende as, dit is de as die er het langste overdoet. De snelheid van de overige assen worden hierop aangepast, zodanig dat alle assen op hetzelfde ogenblik op het bestemmingspunt aankomen. De snelheid van het TCP wordt uitgedrukt in mm/s. Daar interpolatie per as gebeurt, is de snelheid niet exact de geprogrammeerde waarde.

5.4 Lineaire beweging. Tijdens een lineaire interpolatie beweegt het TCP zich langs een rechte lijn tussen het starten het bestemmingspunt. Om dit te bewerkstelligen kan het zijn dat de bewegingsassen veel fluctuaties in assnelheden hebben en eventueel nog verschillende keren van draairichting moeten veranderen. Afhankelijk van de begin en eindstand van de robot (asconfiguratie) zijn de nodige acceleraties en deceleraties nodig om het gereedschap in een rechte lijn te laten bewegen en om de gewenste gereedschaporiëntatie te verkrijgen.

Figuur 5.2: De lineaire beweging zonder heroriëntatie van het gereedschap



32

De oriëntatie van het gereedschap blijft constant tijdens de gehele beweging, tenzij een heroriëntatie is geprogrammeerd' Als het gereedschap geheroriënteerd is, wordt het tegen een constante snelheid geroteerd. Een maximale rotatiesnelheid (in graden per seconde) kan bij het roteren van het gereedschap worden gespecificeerd. Is die snelheid op een lagere waarde gezet, dan zal heroriëntatie gelijkmatig gebeuren, ongeacht de voor het TCP gedefinieerde snelheid. Is de snelheid op een hogere waarde gezet, dan wordt de heroriëntatiesnelheid alleen beperkt door de maximale motorsnelheid, en zo lang geen enkele motor de limiet voor het koppel overschrijdt, wordt de gedefinieerde snelheid gehandhaafd. Maar indien een van de motoren de huidige limiet overschrijdt, zal de snelheid van de gehele beweging (ten opzichte van zowel de positie en de oriëntatie) worden verminderd.

5.5 Voorkomen van het in lijn staan van bewegingsassen (singulariteit). Sommige posities binnen het werkbereik van de robot kunnen bereikt worden via een oneindig aantal standen van de bewegingsassen van de robot om het gereedschap te positioneren en te oriënteren Deze posities, bekent als enkelvoudige punten (singulariteiten), vormen een probleem bij het berekenen van de robotarmhoeken op basis van de positie en de oriëntatie van het gereedschap. Algemeen gesproken heeft een robot twee soorten singulariteiten, met betrekking tot de arm of met betrekking tot de pols. Armsingulariteiten zijn asconfiguraties waarbij het polscentrum (het snijpunt van as 4, 5 en 6) precies boven as 1 ligt. Zie figuur 5.3.

Figuur 5.3:


Een armsingulariteit treedt op waar het polscentrum en as 1 elkaar snijden.


33

Polssingulariteiten zijn asconfiguraties waarbij as 4 en as 6 op dezelfde lijn liggen, dat wil zeggen als as 5 een hoek maakt gelijk aan 0.

Figuur 5.4:

Een polssingulariteit treedt op wanneer as 5 “0 graden” is

In de praktijk komt dit op het volgende neer: Tijdens het PTP bewegen heeft de robot geen problemen tijdens gewrichtsinterpolatie om enkelvoudige punten te passeren. Echter bij het uitvoeren van een lineaire beweging dicht bij een singulariteit, kunnen de snelheden van sommige assen ( 1 en 6, 4 en 6) erg hoog zijn. Een oplossing hiervoor is de snelheid van het lineaire pad lager zetten, zodanig dat de maximale assnelheid niet overschreden wordt. Denk eraan dat de asconfiguratie, en daarmee de stand van de robot, aanzienlijk verandert wanneer de robot dicht bij een singulariteit met lineaire interpolatie passeert. Het is altijd beter om herconfiguratie te vermijden. Daartoe dient de eerst volgende positie aan de andere kant van de singulariteit met een zodanige oriëntatie te worden geprogrammeerd dat herconfiguratie niet langer optreed.

5.6 Aanmaken van fly-by posities (via-locations). Het bestemmingspunt wordt in principe gedefinieerd als een stoppunt. Dit betekent dat de robot en elke externe as zal stoppen en niet verder zal kunnen positioneren tot de snelheden van alle assen nul zijn en de assen zich dicht bij hun bestemming bevinden. Fly-by posities, ook wel via-locations genoemd, worden gebruikt om continue bewegingen voorbij geprogrammeerde posities te krijgen. Zo kunnen posities tegen hoge snelheid worden gepasseerd en hoeft niet de snelheid onnodig te worden verminderd. De besturing genereert op een hoekpad langs de geprogrammeerde positie. Het begin en einde van dit hoekpad worden gedefinieerd door een in te stellen zone rond deze positie. De geprogrammeerde positie wordt dus nooit bereikt.

Figuur 5.5: Een fly-by positie genereert een hoekpad om de geprogrammeerde positie te passeren.



34

De grootte van de zone voor de lineaire interpolatie wordt uitgedrukt in mm. In het geval van een PTP beweging moet de grootte van de zone worden herberekend in ashoeken . Deze berekening heeft een foutfactor van maximaal 10%, wat betekent dat de werkelijke zone lichtjes zal afwijken van de geprogrammeerde. Ingestelde zone z1

TCP pad 1 mm

oriëntatie 1 mm

z10

10 mm

15 mm

zmax

200 mm

300 mm

Als voor of na de fly-by positie verschillende snelheden zijn geprogrammeerd, zal de overgang van de ene naar de andere snelheid gelijkmatig gebeuren binnen het hoekpad, zonder het actuele pad te beïnvloeden. Ingestelde snelheid v5

TCP snelheid 5 mm/s

assnelheid 500°/s

v50

50 mm/s

500°/s

vmax

5 m/s

500°/s



35

5.7 Beïnvloeden van de stand van een gereedschap. Zones kunnen worden gedefinieerd voor gereedschapsoriëntaties net zoals zones kunnen worden gedefinieerd voor gereedschapsposities. De oriëntatiezone wordt gewoonlijk groter ingesteld dan de positie zone. In dit geval zal de heroriëntatie beginnen te interpoleren naar de oriëntatie van de volgende positie voor het hoekpad begint. De heroriëntatie zal dan gelijkmatiger zijn en het zal waarschijnlijk niet noodzakelijk zijn de snelheid te verminderen om de heroriëntatie uit te voeren. Het gereedschap zal zodanig geheroriënteerd zijn, dat de oriëntatie op het einde van de zone hetzelfde zal zijn alsof een stoppunt is geprogrammeerd.

Figuur 5.6:

Drie posities met verschillende gereedschapsoriëntaties

Figuur 5.7:

De programma-uitvoering als alle punten stoppunten zijn

Figuur 5.8:

De programma-uitvoering als de middelste positie een fly-by punt zou zijn

De oriëntatiezone voor de gereedschapsbeweging wordt normaal uitgedrukt in mm. Zo is rechtstreeks te bepalen wanneer op het pad de oriëntatiezone begint en eindigt. Als voor en na het fly-by punt verschillende heroriëntatiesnelheden worden geprogrammeerd en indien de heroriëntatiesnelheden de beweging beperken, zal de overgang van de ene naar de andere snelheid gelijkmatig gebeuren binnen het hoekpad.



36

5.8 Problemen met betrekking tot asconfiguratie. Het is vaak mogelijk met de robot dezelfde TCP-positie en –oriëntatie te verkrijgen bij verschillende standen van de bewegingsassen. Sommige robots kunnen bijvoorbeeld, indien een positie ongeveer in het midden van het werkbereik ligt, de positie langs onder en langs boven bereiken.

Figuur 5.9: Twee verschillende asconfiguraties met dezelfde positie en oriëntatie van het gereedschap Zoals te zien is in figuur 5.9 wijst in een van de configuraties de arm van de robot naar boven. Om de andere configuratie te krijgen moet as 1 180° geroteerd worden. Hetzelfde kan optreden bij de pols van de robot door as 4 ondersteboven te draaien terwijl as 5 en 6 naar de gewenste positie en oriëntatie roteren.



37

Figuur 5.10: Twee verschillende polsconfiguraties met dezelfde positie en oriëntatie van het gereedschap In de ene configuratie is as 4 180° geroteerd, as 5 90° en as 6 -135° geroteerd ten opzichte van de Home positie van de robot. Om dezelfde positie en oriëntatie te krijgen bij een andere asconfiguratie moet as 4 op 0° blijven staan, as 5 -90° en as 6 45° geroteerd worden ten opzichte van de Home positie van de robot. Het is wenselijk dat de robot tijdens de programma-uitvoering dezelfde asconfiguraties aanneemt zoals die geprogrammeerd zijn. Dit kan door de besturing gecontroleerd worden. Tijdens PTP of lineaire bewegingen gaat de robot altijd naar de dichtst bijgelegen configuratie. Als de asconfiguraties niet gecontroleerd zijn, kan de robot onverwacht bepaalde bewegingen maken waardoor botsingen met randapparatuur voor kunnen komen.



38

Hoofdstuk 6: Communicatie met randapparatuur. 6.1 Hoofdprogramma’s en subroutines in de robotbesturing. Een specifiek kenmerk van een industriële robot is dat deze vrij programmeerbaar is. Daarmee worden niet alleen de bewegingen bedoeld maar ook de interactie met randapparatuur. Een programma in de besturing van een robot bestaat vaak uit een hoofdprogramma en een of meerdere subroutines. Vanuit het hoofdprogramma wordt de programma-uitvoer gestart. Subroutines worden gebruikt om het programma in kleinere delen te splitsen, waardoor een gemakkelijk leesbaar modulair programma verkregen wordt. In zowel hoofdprogramma's als subroutines kan interactie plaatsvinden met randapparatuur door middel van bijvoorbeeld tellers, voorwaarden en variabelen. De programmauitvoer van de robot is daarvan afhankelijk.

6.2 Communicatie met een PLC. Om een robot in een industriële omgeving effectief in te kunnen zetten wordt bijna altijd gebruik gemaakt van indextafels, manipulatoren en andere positioneerapparatuur, meestal in een celomgeving aangestuurd door een PLC. Het gebruik van een simpele lastafel is in principe voldoende, maar komt het volledig benutten van de capaciteit van de robot niet ten goede. Daarom wordt in het algemeen gebruik gemaakt van lasmallen die snel en nauwkeurig te beladen zijn en het te lassen product voor de robot in de meest optimale positie aanbieden, waardoor een optimale cyclustijd en kwaliteit wordt bereikt. In de PLC worden voor de verschillende mallen en/of werkstukken programma's aangemaakt die functionele afloop in de werkcel vastleggen. De programma's van de robot worden afhankelijk van de PLC programma' s aangestuurd.

6.3 Communicatie tussen robots onderling. Wanneer twee robots een deel van hun werkbereik gemeenschappelijk hebben, moeten beide robots van elkaar weten waar ze zijn, zodat slechts een van hen vrijgave heeft om op een gegeven tijdstip zich in deze ruimte te bewegen.

6.4 Communicatie met specifieke applicatie apparatuur. Afhankelijk van het soort gereedschap aan de montageflens bevestigd zit is het mogelijk dat de robotbesturing rechtstreeks communiceert met applicatie apparatuur, bijvoorbeeld: • Een booglasbesturing. • Een puntlasbesturing. • Een lijm-doceerinstallatie. • Een "Vision Control" systeem.



39

Figuur 6.1:


Communicatie met randapparatuur


40

Hoofdstuk 7: Veiligheid. 7.1 Richtlijnen. De invoering van robots heeft nieuwe problemen op veiligheidsgebied geschapen. Een robot beweegt zich immers in een driedimensionale ruimte en zowel de sturing als de controle zijn complexer en uitgebreider dan bij conventionele machines. De mogelijkheid dat de robot ongeval veroorzaakt is daardoor zeer reëel. De volgende richtlijnen kunnen gehanteerd worden bij het toepassen van een robot: • De robot moet zodanig uitgevoerd worden dat geen delen ervan de operator kunnen verwonden. • Wanneer het tool een persoon raakt met een kracht groter dan 5 kg moet de robot automatisch uitgeschakeld worden. • Veiligheidsschakelingen moeten zodanig uitgevoerd worden dat de robot niet kan starten tijdens het uitvoeren van herstel of inregelwerkzaamheden. • Elk veiligheidssysteem van de robot is zelfcontrolerend en schakelt bij defect. • De toegang tot de werkzone van de robot moet onmogelijk gemaakt worden door hindernissen (net, kooi, deur) of zodanig gecontroleerd worden dat het naderen van een persoon de stilstand van de robot tot gevolg heeft, door bijvoorbeeld contactmatten of lichtschermen. • De stopinrichting van de robot moet onafhankelijk van andere randapparatuur in de werkzone werken. Het stopsysteem is zodanig dat met een enkele bediening alle energietoevoer onderbroken kan worden. • Het al dan niet vrijwillig uitschakelen van de energietoevoer naar de robot moet de stilstand van de robot in de toestand waarin deze zich bevindt veroorzaken. • Het bedienen van de noodstop moet de robot snel tot stilstand brengen. Het opnieuw in bedrijf stellen mag alleen vanaf de centrale bedieningspost gebeuren en alleen na het ontgrendelen van de bediende noodstop. • De bedieningspanelen moeten buiten het gevarenbereik opgesteld worden en de nodige veiligheidsafstand moet gerespecteerd worden.

7.2 Werken in de nabijheid van een Robot. De volgende veiligheidsmaatregelen moeten in acht genomen worden: • De robot mag niet gestart worden als een persoon zich in het werkbereik van de robot bevindt. • Als menselijke aanwezigheid in de werkzone van de robot noodzakelijk is, bijvoorbeeld in geval van onderhoudswerkzaamheden, dan mag de werking van de robot slechts langzaam of met onderbrekingen gebeuren. De werking van de robot mag alleen door de persoon die zich in de gevarenzone bevindt, gestart en onderhouden worden door positieve invloed uit te oefenen op een dodemansknop.



41

Industriële Robots. VDL Steelweld Training Robottechniek

Recommend Documents