6. Robotok és manipulátorok a rugalmas gyártórendszerekben 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 6.1 Manipulátorok Manipulátor: a tömeggyártás berendezése, általában egy célú, merev programú, kevés szabadságfokú Főbb fejlődési állomások: 1954: Ipari robot fogalma (USA) 1962: első ipari robot a piacon 1972: több cég gyárt robotokat 1983: európai alkalmazások elterjedése Működtetése szerint lehet: mechanikus pneumatikus hidraulikus Mechanikus manipulátor Első ipari alkalmazások: járműgyártás Kötött programú manipulátor: állandó programú, berendezéshez kötött, megváltoztatásuk csak a szerkezet átalakításával lehetséges merev úthatárolós állítható úthatárolós 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 6. Betanítási mód szerint a) közvetlen programozás (on line) betanító berendezéssel (playback) öntanulás, betanítás b) közvetett programozás (off line) szöveges programozás szimulációs programozás 7. Telepítési formák szerint fix telepítésű mobil robotok (előre meghatározott pályán tud mozogni) autonom mobil robot (látó és érzékelő rendszerekkel felszerelt, kikerüli az akadályt) 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) 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)
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) 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) d) Csuklókaros robotok rotációs tengelyekkel rendelkezik (RRR+..) egymáshoz kapcsolódó karokból áll A csuklók elmozdulási síkja szerint : függőleges síkú, RRR (humanoid emberi kar mozgása) vízszintes síkú (SCARA: Selective Compliance Assembly Robot Arm) Robotok mozgásterei 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 Leggyakoribb műveletek ponthegesztés (járműipar) ívhegesztés (lassú de állandó sebesség) festékszórás (nagy sebesség, kis pontosság) szerelés (nagy pontosság, adaptivitás) 7. Számítógéppel integrált gyártás Computer Integrated Manufacturing CIM 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