Hidraulica - Livro Manual de Hidraulica - Azevedo Netto - 8ª Edicao
Actionarea Hidraulica a Robotilor Industriali
-
Upload
ciprian-fratila -
Category
Documents
-
view
365 -
download
10
description
Transcript of Actionarea Hidraulica a Robotilor Industriali
SISTEME MECATRONICE
UNIVERSITATEA POLITEHNICA din BUCURESTI
Structura robotilor
Un sistem robotic este constituit din urmatoarele componente:
Mecanice si electrice (Hardware):
Bratul robotului
Motoare si componentele acestora
Controller
Consola de programare (Teach panel)
Mana mecanica sau unelte
Instalatii pentru asigurarea de sigurantei In exploatare
Sistem intern de senzori si traductoare
Sistem extern de senzori si traductoare
De programare (Software):
Sistemul de operare al controller-ului
Programele de apliatie ale utilizatorului
Mediul de programare pentru dezvoltare si simulare de programe utilizator
Componente mecanice si electrice (Hardware)
Figura de mai jos arata structura de principiu a componetei mecanice si electrice a robotilor.
Fig.2.2.1. Componente mecanice si electrice (hardware)
Bratul robotului
Bratul robotului este folosit pentru miscarea unui effector. El este componenta esentiala a unui robot industrial. Bratul robotului este constituit din piese mecanice indivituale (links) conectate Intre ele cu ajutorul unor articulatii (joints). Bratul poate avea mai multe articulatii liniare si/sau de rotatie. La orice robot primele 3 articulatii se numesc articulatii principale. Un robot poate avea si alte articulatii, pana la 5 sau 6. Numarul de articulatii este egal cu numarul de grade de libertate ale robotului.
Spatiul de lucru
Elementele mecanice si articulatiile robotului formeaza un lant cinematic. Acest lant cinematic este fixat la baza robotului. In principiu, exista o mare varietate de structuri de lanturi cinematice care ar putea fi folosite la constructia robotilor. Din punct de verdere practic, robotii industriali folosesc cateva tipuri de baza de lanturi cinematice. Aceastea sunt prezentate In tabelul alaturat.
Spatiul de lucru defineste acele puncte din spatiu In care robotul poate ajunge cu effectorul prin pozitionare cu o anumita directie de orientare a effectorului.
Ca urmare a tipului de lant cinematic folosit In constructia unui robot, spatiul de lucru al acestuia poate fi cartezian, cilindric sau sferic.
Sistemul de actionare
Sistemul de actionare asigura mijloacele si energia necesare robotului pentru a executa miscari In spatiul de lucru. Deoarece articulatiile sunt mobile, sistemul de actionare trebuie sa aplice asupra acestora forte si momente In asa fel Incat robotul sa fie rigid, chiar si atunci cand nu se misca. De asemenea, trebuie prevazute puterile de actionare necesare pentru a compensa greutatea proprie a robotului si a putea manipula obiecte sau scule cu end-effectorul.
Fig.2.2.4. Componente de actionare (hardware)
Actionarile robotilor folosesc motoare electrice, pneumatice si hidraulice. In general, motoarele electrice sunt cele mai utilizate pentru actionarea robotilor. O actionare mecanica cu motor electric pas-cu-pas sau cu servomotor de curent continuu cuprinde urmatoarele componente:
Frane
Mecanisme de transmisie (cu lant, cu roti dintate, cu cremaliera etc.)
Circuit electric de forta (amplificator)
Controller pentru comanda circuitului de forta. Actionari pneumatice
Elemente de actionare: motoare si cilindri pneumatici. Utilizare: manipulatoare cu 2, 3 articulatii, gripper-e.
Avantaje:
Timpi de actionare mici
Necesita masuri de siguranta putine si simple
Rezistente la variatii de temperatura
Aplicabile In conditii dure de lucru
Dezavantaje:
Zgomot
Pentru puteri mari sunt necesari cilindrii cu volum mare
Precizie mica de pozitionare
Numai miscari tot sau nimic
Hydraulic
Elemente de actionare: Cilindri hidraulici si motoare rotative hidraulice, pompa de ulei si valve de control. Utilizare: Roboti pentru actionari de putere, cu forte si momente mari.
Avantaje:
Proiectare compacta Posibilitate de obtinere a unor forte foarte mari
Reglari precise de viteze
Dezavantaje:
Pericol de contaminare (poluare) cu ulei
Necesar sistem complex de conducte (presiune mare)
Timp de reactie mare (inertie)
Precizie mica de pozitionare
Actionari electrice
Elemente de actionare: Servo-motoare (motor si controller In tandem)
Utilizare: Aplicatii unde sunt necesare forte mici si medii (aprox. 80% din robotii industriali actuali)
Avantaje:
Fara zgomot
Alimentare simpla si eficienta cu energie
Fiabilitate mare
Reglare foarte buna a vitezelor de rotatie si a momentelor (dinamica buna)
Pozitionare foarte precisa si repetabilitate buna
Constructie compacta
Greutate mica
Timpi de reactie mici
Dezavantaje:
Puteri si forte mici
Limitare a vitezelor
Sunt necesare mecanisme de transmisie a miscarii
Controller
Controller-ul unui robot industrial este interfata dintre operator si componentele mecanice si electrice (hardware) ale robotului. Misiunea lui este de a controla cinematica (miscarea) robotului si de a oferii operatorului suport maxim pentru utilizarea eficienta a robotului. Pentru Indeplinirea aceasei misiuni, controller-ul asigura urmatoarele functii:
Comunicatia cu operatorul
Suport pentru programare
Gestiunea programelor
Interpretarea programelor
Coordonarea articulatiilor pentru miscarea programata a effector-ului.
Calcularea automata a valorilor de pozitionare pentru coordonatele axelor (articulatiilor)
Realizare reglarii automate a pozitiilor fiecarei axe conform cu valorile de pozitionare calculate
Modificare valorilor de pozitionare axe (de catre senzori sau comenzi externe)
Generarea de informatii pentru echipamentele periferice (auxiliare)
Comunicatia cu alte masini din celula de lucru
Asigurarea si mentinerea unor conditii de siguranta
Panoul de operare (Teach Panel)
Panoul de operare poate avea un mic afisaj LCD cu cateva linii de text sau un ecran mare ce functioneaza In mod grafic, In culori. In afara de afisaj, panoul de operare include:
Buton de Oprire de Urgenta
Comutator de activare/dezactivare robot
Taste functionale pentru generarea, modificarea, selectia si testarea programelor
Taste functionale, manete sau potentiometre pentru comenzi manuale de miscare a robotului
Taste functionale pentru controlul echipamentelor periferice (mana mecanica, unelte etc.)
Senzori interni
Sistemul intern de masurare al robotului este constituit din traductoare atasate bratului mecanic. Sunt masurate principalele marimi de interes pentru pozitionarea robotului si pentru cunoasterea starii acestuia. Astfel, fiecare articulatie poate avea un traductor de deplasare (liniara sau de rotatie) si alte traductoare de forte sau momente care sa determine efortul existent In bratul robotului. Controller-ul robotului are acces direct la valorile masurate cu acesti senzori.
Fig.2.2.5. Senzori interni (hardware)
Variabile masurate:
Pozitii si unghiuri (pozitiile articulatiilor)
Viteze si acceleratii
Forte si momente
Curenti si tensiuni In motoare
Masurarea pozitiei
Metodele de masurare a pozitiei (liniare, unghiulare) sunt destul de cunoscute:
Traductoare rezistiveTraductoare inductive
Simple:- Masoara modificarea inductivitatii unei bobine atunci se modifica pozitia unui miez magnetic
Complexe (Resolver):- Determina unghiul Intre doua bobine prin excitarea unei bobine si masurarea tensiunii induse In cealalta bobina - Masurare absoluta, nu necesita miscare de referinta a axei pentru determinarea punctului de origine
Traductoare optice
Miscarea unui disc cu fante prin dreptul razei optice dintre un emitor si un receptor determina formarea de impulsuri de semnal optic. Receptorul transmite controller-ului informatia sub forma de pulsuri digitale (on/off). Exista doua tipuri de traductoare optice cu impulsuri:
Traductor de unghi absolut- Discul cu fante este codat astfel Incat pentru fiecare unghi sa existe alt sablon unic de fante - Se folosesc mai multe perechi emitor-receptor
Traductor de unghi incremental- Discul are fante practicate la distante egale - Masurarea se face prin numararea pulsurilor de lumina - Foarte precis, dar necesita setarea referintei de zero (setare la zero a numaratorului pentru un anumit unghi)
Fig.2.2.6. Senzor optic incremental cu disc cu fante (hardware)
Masurarea vitezei
Masurarea vitezei este foarte importanta. Se poate vorbi de viteze liniare si viteze unghiulare. In functie de tipul de axa, liniara sau de rotatie, se pot utiliza doua metode de evaluare.
Metode de evaluare: Se calculeaza indirect, din raportul distanta supra timp (distanta se masoara cu traductoare de pozitie)
Masurare directa:- Inductiva: cu tahogenerator (tensiunea la iesirea tahogeneratorului este proportionala cu viteza de rotatie)- Optica: cu numarare de impulsuri In unitate de timp
Masurarea acceleratiei
Algoritmii moderni de control a miscarilor robotilor, precum si metodele de auto-diagnostic, necesita cunoasterea acceleratiilor (la axe sau la effector).
Metode de evaluare: Calculata ca marime derivata din viteza supra timp
Determinata prin masurarea de forte si momente la axe - Traductori de deformare rezistivi - Masurarea curentului consumat de motor - Masurari de tip inductiv (ex. efect magneto-elastic)
Vibrometre
Giroscoape
Software
Figura alaturata arata structura de principiu a componentei software a robotilor.
Fig.2.2.7. Componente software
Structura de bazaIn figura 2.2.8. se prezinta structura interna si procesele de baza ale unui controller de robot.
Fig.2.2.8. Structura unui controller de robot (software).
Infrastructura: VME bus
Sistem de operare: sistem In timp real OS-9
Procesor: Motorola 68040
Comunicatii Intre procese: cu memorie partajata si tehnica semafoarelor
Manager-ul de procese (Scheduling)
Manager-ul de procese stabileste perioadele de timp In care se vor procesa diferite procese ale controller-ului. Functii:
Controlul si interpolarile de finete trebuie sa aiba loc Intr-un anumit esantion de timp prestabilit
Trebuie sa transmita catre sistemele de actionare valorile de interpolare fina calculate pentru pozitiile articulatiilor
Procesarea altor comenzi din programul robotului, prelucrarea comenzilor venite de la panoul de operare
Monitorizare (Monitor)
Functiile monitorizarii sunt:
Tratarea interfetei cu utilizatorul
Initializarea si terminarea proceselor din controller
Tratarea centralizata a erorilor
Organizarea datelor variabile din controller
Interpretorul de programe (Program Interpretation)
Interpretorul de programe cuprinde urmatoarele functii:
De Incarcare a programelor (Incarca un program In memoria interna a controller-ului)
De interpretare a programelor (executie pas-cu-pas a programelor Incarcate In memorie)
Management-ul variabilelor de program
Controlul miscarilor (Movement Control)
Controlul miscarilor are Indeplineste functiile:
Parametrizarea miscarilor (ex. stabilirea vitezei maxime)
Planificarea miscarilor (calculul acceleratiei si al deceleratiei)
Interpolari ale miscarii (generarea pozitiilor intermediare din traiectoria unei miscari)
Calculul valorilor pentru pozitia articulatiilor (transformarea inversa)
Combinarea fara socuri a traiectoriilor succesive (determina corectiile de viteza si schimbare de sens Intre segmente de miscare succesive)
Masuri de sigurantaMasurile de siguranta pentru sistemele cu roboti trebuie sa prevada pericolul la care se poate expune atat utilizatorul cat si robotul. De obicei se utilizeaza senzori care blocheaza miscarile robotului imediat ce acesta ajunge Intr-un sector periculos. Cateva exemple de instalatii de siguranta sunt date mai jos:
Siguranta robotului: Limite de zona impuse prin program (software)
Limite de zona impuse prin senzori (hardware)
Opritori mecanici
Siguranta utilizatorului: Covoare (presuri) cu contacte electrice
Grilaje de protectie cu contacte electrice
Bariere cu senzori optici
Siguranta utilizatorului si a robotului: Circuit de Oprire de Urgenta
Evitarea coliziunilor
Fig.2.2.9. Masuri de siguranta In lucrul cu un robot.Instalatii de sigurantaCateva instalatii tipice pentru asigurarea sigurantei sunt:
Reducerea puterii motoarelor In modurile de operare test si teach-in
Limitarea spatiului de lucru prin limitarea miscarilor articulatiilor cu ajutorul opritorilor mecanici, a limitatoarelor cu contact electric sau prin software Functionare a robotului numai la apasarea unui buton cu revenire ce actioneaza un contact normal deschis aflat pe panoul de comanda
Functii de tip Watch-Dog:Controller-ul stabileste anumite perioade de timp In care trebuie sa execute anumite actiuni. Daca prin sistemul de senzori controller-ul detecteaza neIndeplinirea uneia din aceste actiuni, atunci deconecteaza motoarele de la alimentarea cu energie. Verificarea traiectoriei: In timpul programarii teach-in, se verifica daca se poate parcurge orice punct de pe traiectoriile dorite (Intre doua puncte introduse de utilizator).
Testarea pentru validare a datelor introduse de utilizator a.I. sa nu se depaseasca spatiul de lucru sau viteze maxime impuse.
Monitorizarea miscarilor axelor: Diferenta dintre pozitia impusa si pozitia reala trebuie sa fie cat mai mica. Daca motorul de actionare este Intarziat In reactie, atunci se poate modifica traiectoria robotului. Acest lucru poate fi periculos si trebuie semnalizat.
Teste de verificare a senzorilor interni, ex. encoder unghiular (de pozitie) si tahogeneratoare (viteze):- verificarea largimii de banda: Raportul dintre doua valori succesive ale encoderului unghiular si timpul de ciclul nu trebuie sa depaseasca viteza unghiulara maxima impusa. - verificarea directiei: Daca pozitionarea implica schimbarea sensului de miscare a unui axe, aceasta schimbare trebuie sa aiba loc Intr-o perioada determinata de timp (Intarziere mica). - monitorizarea pozitiei de repaus: In cazul unei pozitii care trebuie mentinuta fixa, valoarea prelevata de la encoderul unghiular trebuie sa fie constanta, iar valoarea tahogeneratorului trebuie sa fie aproximativ zero.
Tipuri de robotiUrmatoarele tipuri de roboti sunt cele mai utilizate In aplicatiile industriale:
Roboti cu brat articulat (cu 5 sau 6 articulatii) Roboti SCARA
Roboti tip portal
In plus, exista diferite variante ale lanturilor cinematice, conform cu specificul aplicatiei. Robot cu brat articulat cu 5 articulatiiIn figura 2.2.10 se prezinta un robot cu 5 articulatii.
Fig.2.2.10. Robot cu brat articulat, cu 5 articulatii.
Caracteristici tehnice
Aranjamentul articulatiilor: 5 articulatii de rotatieAvantaje: Spatiu de lucru mare
Miscari rapide
Se pot instala pe podea sau suspendati (de tavan)
Dezavantaje: restrictii In orientarea end-effectorului (TCP) datorita lipsei unui al 6-lea grad de libertate. Spatiul de lucru al robotului cu 5 articulatiiIn figura 2.2.11, In culoare rosie (Inchisa) se prezinta spatiul de lucru al unui robot cu 5 articulatii. Spatiul de lucru este dat de primele 3 articulatii si nu tine seama de articulatiile 4 si 5, care au rolul doar de a modifica orientarea TCP.
Fig.2.2.11. Spatiul de lucru (rosu) al unui robot cu 5 articulatii.
Spatiul de lucru are o forma sferica. Exista puncte din spatiu In care robotul poate ajunge In doua sau mai multe configuratii ale articulatiilor. Proprietati ale robotilor cu 5 articulatiiAranjamentul articulatiilor: 1 rotational, 2 rotational, 3 rotational, 4 rotational, 5 rotational
Viteza: pana la 6 m/s
Sarcina: de la 1 kg pana la aprox. 10 kg
Repetabilitate: aprox. +/- 0,04 mm
Greutate: de la 20 kg pana la aprox. 150 kg
Aplicatiile ale robotilor cu 5 articulatiiAplicatiile tipice ale robotilor cu 5 articulatii sunt:
Alimentarea cu piese pentru masini-unelte CNC Asamblare
Automatizari de laborator
Testare
Educatie
Robot cu brat articulat cu 6 articulatii
Acest tip de robot mai este numit uneori "robot universal" datorita utilizarii pe scara larga In aplicatii de manuire (manipulare) si procesare. Figura 2.2.12 arata modul de dispunere al celor 6 articulatii.
Fig.2.2.12. Robot cu brat articulat, cu 6 articulatii.
Caracteristici tehnice
Aranjamentul articulatiilor: 6 articulatii de rotatie
Avantaje: Spatiu de lucru mare
Miscari rapide
Se pot instala pe podea sau suspendati (de tavan)
Orientare arbitrara a gripper-ului sau uneltei
Spatiul de lucru al robotului cu 6 articulatii
In figura 2.2.13, In culoare rosie (Inchisa) se prezinta spatiul de lucru al unui robot cu 6 articulatii. Spatiul de lucru este dat de primele 3 articulatii si nu tine seama de articulatiile 4, 5 si 6, care au rolul doar de a modifica orientarea TCP.
Fig.2.2.13. Spatiul de lucru (rosu) al unui robot cu 6 articulatii.
Proprietati ale robotilor cu 6 articulatii
Aranjamentul articulatiilor: 1 rotational, 2 rotational, 3 rotational, 4 rotational, 5 rotational, 6 rotational
Viteza: pana la 8 m/s
Sarcina: de la 2 kg pana la aprox. 500 kg
Repetabilitate: aprox. +/- 0,03 mm pana la +/- 0,5 mm
Greutate: de la 30 kg pana la aprox. 2000 kg
Aplicatiile ale robotilor cu 6 articulatii
Aplicatiile tipice ale robotilor cu 6 articulatii sunt:
Sudare
Vopsire
Manuire (manipulare)
Asamblare
Fig.2.2.14. Exemplu de aplicatie de vopsire cu un robot cu 6 articulatii.Roboti SCARA
Robotii SCARA sunt o particularizare a unui robot articulat, In sensul ca ei actioneaza prin articulatii dar numai Intr-un plan orizontal. Numele SCARA vine de la acronimul pentru: Selective Compliance Assembly Robot Arm. Figura de mai jos arata un astfel de robot cu 4 articulatii.
Fig.2.2.15. Robot SCARA cu 4 articulatii.Caracteristici tehnice
Aranzamentul articulatiilor: 2 sau 3 articulatii rotationale, 1 articulatie liniara
Avantaje: Miscari orizontale foarte rapide
Rigiditate mare In articulatia verticala
Repetabilitate foarte buna
Dezavantaje: Lucru Intr-un singur planSpatiul de lucru al unui robot SCARAIn figura 2.2.16 se prezinta spatiul de lucru (Intr-un plan) al unui robot SCARA cu 4 articulatii. Spatiul de lucru este definit de primele 3 articulatii, pornind de la baza robotului.
Fig.2.2.16. Robot SCARA cu 4 articulatii.Proprietati ale robotilor SCARA
Aranjamentul articulatiilor: (1 rotational, 2 rotational, 3 linear, 4 rotational )sau (1 rotational, 2 linear, 3 rotational)
Viteza: pana la 6 m/s
Sarcina: 1 kg pana la aprox. 20 kg
Repetabilitate: aprox. +/- 0,01 mm
Greutate: de la 10 kg pana la aprox. 200 kg
Aplicatii ale robotilor SCARAAplicatiile tipice pentru robotii SCARA cu 4 articulatii sunt:
Asamblare
Aplicatii de manipulare de tip: Pick-and-place
Gaurire
Frezare
Testare
Fig.2.2.17. Exemplu de aplicatie pick-and-place cu robot SCARA.
Roboti portalUn robot portal este instalat deasupra spatiului de lucru, ca un pod rulant. Figura 2.2.18 prezinta configuratiile axelor unui asemenea robot.
Fig.2.2.18. Exemplu de robot portal cu 3 grade de libertate.Caracteristici tehnice
Aranjamentul articulatiilor: 3 articulatii liniareAvantaje: Spatiu de lucru mare
Posibilitate de manipulare sarcini mari
Spatiul de lucru al robotilor portalSpatiul de lucru este de forma unui cub. Se mai mumeste spatiu cartezian. Figura 2.2.19 arata acest spatiu (In culoare rosie).
Fig.2.2.19. Spatiul de lucru al unui robot portal cu 3 grade de libertate (vedere de sus).Proprietatile robotilor portalAranzamentul articulatiilor: 1 liniar, 2 liniar, 3 liniar (de-a lungul coordonatelor x, y si z)
Viteza: pana la 8 m/s
Sarcina: 10 kg pana la aprox. 10.000 kg
Repetabilitate: pana la +/- 0,1 mm
Greutate: pana la ordinul tonelorAplicatii ale robotilor portalAplicatii uzuale ale robotilor portal cu 3 articulatii sunt urmatoarele:
Transport
Paletizare
Ambalare
Inserare
Depozite automateStructuri speciale de robotiIn afara de robotii standard, a caror structura macanica a fost descrisa mai sus, exista si alte variante de constructie a lantului cinematic. Acesti roboti speciali au diferite utilizari si se construiesc In serie mica sau unicat pentru a fi folositi In aplicatii particulare, cum ar fi: Misiuni spatiale
Misiuni subacvatice
Medicina
Cercetare
End-effector-iMecanismul, organul de masina sau unealta cu care un robot opereaza este In general, In limba engleza, numit end-effector sau simplu effector. In descrierile de mai jos se va pastra denumirea din engleza. In categoria end-effector-ilor intra si camerele de luat vederi precum si echipamente de masurare. Aceastea din urma permit robotului sa interactioneze cu mediul Inconjurator.
Cuplarea dintre bratul robotului cu end-effector-ul se face cu ajutorul a patru componente care formeaza un lant de transmisie, fig. 2.2.20:
flansa robotului
motor de actionare
mecanisme de miscare ale end-effector-ului
sistemul mecanic de apucare (mana mecanica propriu-zisa).
Fig.2.2.20. Sitemul de control si de actionare al unui end-effector .End-effectorul primeste comenzi de la controller-ul robotului pentru a actiona sau nu, conform programului realizat de utilizator.
Gripper-eUn gripper (denumire engleza) fixeaza mecanic pozitia si orientarea obiectului apucat, relativ la bratul robotului. Astfel, este posibila miscarea si pozitionarea unei piese, de exemplu, Intr-o celula de fabricatie. Daca se doreste obtinerea de informatii suplimentare despre piesa apucata, gripper-ele pot fi dotate cu senzori specializati. Tipuri de gripper-e:
mecanice - mana mecanica cu 2 degete paralele (posibil cu senzor de pozitie: Inchis deschis) - mana mecanica cu 3 degete paralele (pozitia lor formeaza un triunghi echilateral)- maini mecanice cu 2 sau 3 degete ce executa miscari de rotatie - maini mecanice cu parghii articulate cu vacuum
magnetice (cu magnet permanent sau electro-magnet) speciale (ex. carlige, spatule, piese gonglabile etc.)
Cerinte In functionarea gripper-elorPrincipala cerinta: Apucare piesa fara a tine cont de anumite proprietati specifice de material Alte cerinte:
Greutate mica, pentru a minimiza efectele de stres mecanic statica si dinamica buna a robotului
Lungime mica, pentru a putea fi usor manuit In spatiul de lucru al robotului
Rigiditate mare, pentru a mentine precizia de pozitionare a piesei
Forta de apucare definita clar, pe baza regulii "doar cat este necesar "
Fiabila, ieftina, usor de Intretinut
Gripper-e cu gheareGhearele sunt accesorii metalice, sau din alt material, de o anumita forma geometrica ce tine cont de forma externa sau interna a piesei. Se pot folosi mai multe tipuri de gheare cu acelasi gripper. Ghearele se ataseaza pe degetele unor gripper-e mecanice. In figurile de mai jos de arata cateva tipuri elementare de gheare folosite pentru pozitionare prin auto-centrare a piesei, dupa apucare.
Centrare In doua puncte
Centrare In trei puncte
Centrare In patru punctethree-point centering
Cele mai utilizate gripper-e cu degete sunt actionate pneumatic, deoarece: Sunt usor de construit.
Este posibila implementarea unei protectii usoare In caz de cadere a tensiunii (gripper-ul poate sa ramana strans) Sunt ieftine In comparatie cu alte alternative.
Clesti mecanici
Diferite sisteme cu parghie pot converti miscarea unui cilindru pneumatic sau a unei maini mecanice cu 2 degete paralele, Intr-o miscare de prindere tip cleste. Astfel de sisteme sunt folosite pentru reglarea fortei de strangere si a distantelor de miscare a ghearelor.
Gripper-e cu vacuumPrinderea cu vacuum este indicata In manipularea pieselor cu suprafata neteda, de ex. sticla. Pentru piese de forma geometrica mai complexa, pot exista mai multe ventuze, dispuse pe diferite parti ale piesei, pentru o repartizare uniforma a fortelor de suctiune.
Tipuri standard de gripper-e cu vacuum: Generatoare de vacuum alimentate la presiune (pe baza principiului tubului Venturi), plus ventuza Pompe de vacuum, plus ventuza
Fig.2.2.21. Gripper-e cu vacuum pentru oua (stanga) si pentru placi metalice (dreapta).Gripper-e magneticeGripper-ele magnetice functioneaza cu un magnet permanent sau cu un electro-magnet (o bobina alimentata cu curent electric este echivalenta cu un magnet temporar). Aceste gripper-e sunt folosite pentru a manipula piese plate din material feromagnetic. In cazul utilizarii unui magnet permanent este necesar un mecanism suplimentar pentru Indepartarea piesei prinse de magnet, fig. 2.2.22.
Fig.2.2.22. Gripper magnetic cu parghie actionata pentru desprinderea piesei de pe magnet.
Fig.2.2.23. Exemplu de gripper magnetic folosit pentru operatia de polizare.
Gripper-e flexibileCaracteristicile unui gripper flexibil:
Spatiu de prindere variabil
Forta de strangere variabila Adaptabilitate a suprafetei de prindere (de contact cu piesa) Flexibilitate mecanica a pozitiei si a orientarii gripper-ului
Gripper-ele flexibile au un spectru mai larg de aplicatii decat cele standard dar ele nu sunt aplicabile universal (pentru orice proces de apucare). In vederea adaptarii unui robot la situatii foarte diferite, se folosesc sisteme mecanice de schimbare a gripper-ului sau a sculei. Gripper-e multi- senzorIn viitor, aceste gripper-e cu mai multi senzori se vor folosi pentru extinderea functionalitatii robotului. Scopul este de a crea un gripper care poseda capacitati de sesizare comparabile cu ale unei maini umane. In figura de mai jos se arata o varianta constructiva de astfel de gripper.
Fig.2.2.24. Gripper multi senzor.
Pentru a realiza o productie moderna, inginerii proiectantii au In vedere, Inca din faza de proiectare a pieselor, tipul de gripper ce trebuie folosit In faza de asamblare. In acest fel, piesele se pot proiecta pentru a fi posibila asamblarea lor cu gripper-e mai simple.
SculeO scula montata pe un robot se poate folosi pentru procesarea unei piese fixate In spatiul de lucru al robotului. Tipuri de scule:
sudare In puncte/cu prinderea piesei sudare cu arc
sudare/taiere cu flacara
taiere cu jet de apa
prelucrare cu laser curatare cu aer
motoare rotative pentru - gaurire- frezare- polizare - periere
diferite tipurui de surubelnite
scule speciale (ex. pentru diverse actiuni de asamblare)
Sisteme de schimbare a gripper-elor si sculelorSistemele de schimbare a gripper-elor si sculelor funt folosite pentru a creste flexibilitatea In utilizarea robotilor. Diferite scule si gripper-e sunt montate pe bratul robotului cu ajutorul unei flanse universale. Caracteristicile unei flanse universale:
desprinderea usoara si sigura a gripper-ului de Inlocuit,
atasarea usoara si sigura a noului gripper,
blocarea (fixarea rigida) noului gripper asigurarea alimentarii cu energie (pneumatica si/sau electrica) a gripper-ului sau uneltei.
Astazi, robotii sunt capabili sa Isi schimbe gripper-ele sau sculele In mod autonom. Fixarea noului gripper pe bratul robotului se poate face automat, cu vacuum, electric sau cu mecanisme deblocabile de zavorare. In ultimul caz, deblocarea zavorului se poate face pneumatic sau electric. Se poate spune ca flansa universala este de fapt un gripper universal, care nu lucreaza direct cu piese, ci cu diverse alte gripper-e. Flansele universale sunt folosite si pentru atasarea a diferite scule: pistoale de vopsit, surubelnite, burghie etc. In figura 2.2.25 este prezentat un robot cu sistem de schimbare gripper-e.
Domeniul tipic de apicatie al sistemelor de schimbare a gripper-elor si sculelor este In asamblare. In aceste aplicatii sunt necesare atat manuirea unor scule pentru plelucrarea pieselor, cat si manuirea pieselor pentru pozitionare.
Fig.2.2.25. Robot cu sistem de schimbare a gripper-elor.
PAGE 19