بررسی رباتهای صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاری

از اواخر دهه هفتاد، تقاضا برای استفاده از رباتها در صنایع شروع به پیشرفت فوق العاده ای نمود دلیل اصلی رشد چشمگیر صنایع رباتیک، عمدتاً به خاطر ملاحظات اقتصادی است جنبه دیگر استفاده از رباتها بالا رفتن سرعت تولید و دقت کار می باشد بطوریکه بعلت دقت کامپیوتری، رباتها نسبت به کارگر در این حالت ضایعات کمتر شده و مصرف مواد اولیه پایین می آید به عنوان مث

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	9002 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	112

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

فصل اول : جایگاه و کاربرد ربات در صنعت......................................... 1

1-1- مقدمه ........................................................................................................... 1

2-1- تاریخچه ...................................................................................................... 1

3-1- تعریف ربات .............................................................................................. 2

4-1- کارگاه Work life 2000................................................................... 3

1-4-1- تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر رفتار اپراتورها.......................... 4

2-4-1- جوشکاری و سلامتی....................................................................... 5

3-4-1- مدیریت منابع انسانـی................................................................. 6

5-1- درسهایی مهم برای صنایع تولیدی ........................................................ 8

6-1- مزایای استفاده از ربات در صنعت......................................................... 8

1-6-1-1. کاهش حجم انبارها و تسهیل در جریان گردش کار ...................... 9

2-6-1- بهبود کیفیت و افزایش میزان فروش ...................................................... 9

3-6-1- کاهش هزینه های مربوط به ضایعات و دو باره کاری......................... 10

4-6-1- کاهش حوادث ناشی از کار و افزایش ایمنی در آن ................................... 10

5-6-1- کاهش هزینه های ناشی از تغییر خط تولید ............................................... 10

7-1- تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند تولید ............................. 11

1-7-1- مدت زمان بازگشت سرمایه (The Payback Period)................. 12

2-7-1- سود سرمایه گذاری (Return on Investiment ROI)....... 12

فصل دوم: مشخصات ربات های صنعتی ........................................ 14

1-2- مقدمه ..................................................................................................................... 14

2-2- اجزای رباتهای صنعتی ................................................................................... 15

2-2-1- واحد مکانیکی ..................................................................................................... 15

2-2-2- کنترل کننده(Contoroller) .................................................................... 28

2-2-2-1- رباتهای نقطه به نقطه (Point to point serro controlled Robots)... 29

2-2-2-2- رباتهای با مسیر پیوسته .................................................................... 30

3-2-2-2- ترکیب دو روش نقطه به نقطه و مسیر پیوسته .............................. 31

4-2-2-2- رباتهای با مسیر کنترل شده ........................................................ 31

3-2-2- منبع قدرت (Power supply) ................................................................. 32

1-3-2-2- انواع مکانیزمهای تغییر نسبت سرعت و قدرت................................. 38

4-1-2- حساسه ها (sensors) .................................................................................. 40

1-4-1-2- حساسه های نیرو و ممان (Force and moment sensors).................... 41

2-4-1-2حساسه های لامسه ای (Touch sensors) ................................................... 41

3-4-1-2- حساسه های مجاورتی (Proixinity sensors) .......................................................... 42

4-4-1-2- حساسه های مکان و حرکت ........................................................................................................ 42

5-4-1-2- حساسه های بینایی ........................................................................................................... 43

2-2- شکل هندسی بازو............................................................................................... 44

3-3- تعاریف و اصطلاحات فنی ............................................................................. 46

1-3-2- درجات آزادی .................................................................................................. 46

2-3-2- فضای کاری ربات (work space).............................................................. 46

3-3-2- بار مجاز(pag load) .................................................................................... 47

4-3-2- سرعت ربات .................................................................................................. 47

5-3-2- دقت (Auuracy) .......................................................................................... 47

6-3-2- تکرارپذیری(Repeatabilty) .................................................................... 47

4-2-نکاتی در مورد استفاده از ربات صنعتی در یک فرآیند تولیدی مکانیزه 47

فصل سوم: ربات صنعتی جوشکار............................................... 49

1-3- مشخصه­های عمومی........................................................................................... 49

2-3- بازوی مکانیکی ................................................................................................... 50

1-2-3- پیکربندی یا شکل مهندسی بازو................................................................. 51

2-2-3- درجات آزادی .................................................................................................. 52

3-2-3- تکرارپذیری ..................................................................................................... 52

4-2-3- بار مجاز(Pag load) ................................................................................... 52

5-2-3- سرعت حرکت ................................................................................................. 52

6-2-3- سیستم محرک ................................................................................................ 53

7-2-3- دقت در مکان­یابی نقاط ................................................................................ 53

8-2-3- موارد متفرقه ................................................................................................. 54

3-3- سیستم کنترل .................................................................................................... 54

1-3-3- سخت افزار ........................................................................................................ 54

1-1-3-3- محورهای حرکتی ..................................................................................... 54

2-1-3-3- اندازه حافظه و مدت زمان ممکنه نگهداری اطلاعات در حافظه......... 54

3-1-3-3- ذخیره سازی جانبی برنامه ها ............................................................ 55

4-1-3-3- مرتبط سازی بوسیله بردها............................................................................................... 55

2-3-3- نرم افزار ......................................................................................................... 55

1-2-3-3- روش های برنامه ریزی ربات................................. 56

2-2-3-3- روش برنامه ریزی راهنمایی..................... 56

3-2-3-3- روش برنامه ریزی (work through).................................................. 57

4-2-3-3- روش برنامه­ریزی گاهی (walk – through) و زبان برنامه­نویسی بصورت همزمان ............................................................................................................................................. 58

5-2-3-3- عوامل عمومی مؤثر در برنامه­ریزی ربات....................................... 58

4-3- ویژگی های سیستم جوشکاری........................................................................ 59

1-4-3- توانایی چند عملیاتی بودن ........................................................................ 59

2-4-3- کنترل خودکار ولتاژ ..................................................................................... 59

3-4-3- تصحیح مسیر درز جوش ........................................................................... 61

4-4-3- مشخص کردن برخورد ................................................................................. 61

5-3- پارامترهای ورودی و خروجی در فرآیند جوشکاری .................................. 61

6-3- استفاده از ربات برای کنترل پارامترهای ورودی جوشکاری ................... 63

فصل چهارم: جوشکاری با کامپیوتر (CWS) و نمونه­ای از ربات جوشکار........... 64

4-1- مقدمه...................................................................................................................... 64

2-4- آشنایی با CWS................................................................................................. 64

3-4- CWSچگونه کار می­کند؟ ................................................................................. 65

4-4- دستگاه شبیه ساز جوشکاری Simulator ................................................. 66

1-4-4- دستگاه شبیه‌ساز مدل ETS-OIM ........................................................ 66

2-4-4- امکانات دستگاه ETS-OIM ..................................................................... 67

3-4-4- ویژگی های فنی دستگاه .............................................................................. 67

4-4-4- اجزای متعلقات شبیه ساز ........................................................................... 68

5-4-4- روش کار و انتخاب حالت ........................................................................... 69

6-4-4- نحوه محاسبه خطاها از طریق دستگاه OIM- ETS ........................... 70

5-4- ساخت ربات جوشکار در داخل کشور ............................................................ 71

فصل پنجم : طراحی مکانیزم و اجزاء و سیستم های عمل کننده هیدرو لیکی ربات های صنعتی :79

1-5 طراحی مکانیزم : 79

1-1-5 : طراحی مکانیزم اصلی : 79

2-1-5 طراحی مکانیزم غلتش ( ROLL ) در مچ : 82

3-1-5 طراحی مکانیزم گریپ : 83

2- 5 * طراحی اجزاء اولیه * 85

1 – 2 – 5 – مشخصات کلی : 85

2-2-5 : طراحی اجزاء مکانیزم اصلی : 86

3-2-5 طراحی اجزاء مکانیزم مچ و گریپ 90

3-5- طراحی مدار سیستم‌های عمل‌کننده (هیدرولیک) 93

1-3-5 شرایط خاص و انتظارات از سیستم هیدرولیک 93

2-3-5 طراحی بخش تولید فشار، دبی و ایجاد فشارهای لازم 94

3-3-5 طراحی مدارهیدولیک بخش ویژه محورهای B,C 95

4-3-5 طراحی مدارهیدرولیک بخش ویژه محور A 96

5-3-5 طراحی مدار هیدرولیک بخش ویژه محور D ( هیدروموتور) 98

6-3-5 طراحی مدارهیدورلیک بخش ویژه گریپ 99

منابع.................................................................................................................................. 102

فصل اول : جایگاه وکاربرد ربات در صنعت

1-1 مقدمه

از اواخر دهه هفتاد، تقاضا برای استفاده از رباتها در صنایع شروع به پیشرفت فوق العاده ای نمود. دلیل اصلی رشد چشمگیر صنایع رباتیک، عمدتاً به خاطر ملاحظات اقتصادی است. جنبه دیگر استفاده از رباتها بالا رفتن سرعت تولید و دقت کار می باشد بطوریکه بعلت دقت کامپیوتری، رباتها نسبت به کارگر در این حالت ضایعات کمتر شده و مصرف مواد اولیه پایین می آید. به عنوان مثال، صرفه جویی در مصرف رنگ را در رباتهای رنگپاش حدود 10 تا 50 درصد است. همچنین در بکارگیری رباتها مخارجی چون لباس،دستکش، خوراک و وسایل نظافت کارگر را نیز کاهش می دهد که به جنبه اقتصادی بودن آن می افزاید. در بسیاری از بخشهای تولید که عملیات خطرناک بوده و یا محیط کار پر سروصدا وآلوده است، استفاده از رباتها می تواند کارگران را از خطرات ناشی از کار حفظ نماید. یک مثال چنین عملیاتی پرسکاری است که بطور مرتب موجب نقص عضو و صدمه به کارگران می گردد و یا رنگ پاشی که محیط آن بعلت استفاده از مواد شیمیایی برای سلامت کارگران مناسب نیست با جایگزین شدن رباتها در مراکز کارهای طاقت فرسا و حساس، کمک بسیار موثری به سلامت کارگران و دیگر پرسنل و رشد فکری آنها و رشد و بهبود تولید خواهد شد.

اینها دلایلی هستند که تا کنون باعث رشد روز افزون کاربرد رباتهای صنعتی در صنایع مختلف شده است.

2-1 تاریخچه:

با اختراع کامپیوتر و پیوند آن با ماشین های مکانیکی کم کم رباتهای صنعتی بوجود آمدند که می توان از یک دست مکانیکی که در سال 1947 در آزمایشگاه ملی آرگون ساخته شدند به عنوان اولین ربات نام برد .توضیح مختصری که در مورد کلمه ربات لازم به نظر می رسد این است که این کلمه از واژه (Robota) در نمایشنامه رباتهای همه کاره در سال 1921 بکار برده شده.

سیر تکامل رباتهای صنعتی شاهد سه نسل بوده است. این تقسیم بندیها در حقیقت متکی به اصول طراحی سیستم های کنترل آنها است و به این صورت نامگذاری شده اند.

نسل اول: رباتهای قابل برنامه ریزی (prigigramable)، این ربات ها به طور پیوسته و یکنواخت حرکات برنامه ریزی شده را انجام می دهند ولی قابلیت نشان دادن عکس العمل در برابر حوادث پیش بینی نشده را ندارند.

نسل دوم: رباتها مجهز به حساسه هایی هستند که قادر به ادراکاتی از قبیل بینایی، احساس گرما و موقعیت و همچنین انجام واکنش در برابر نیرو می باشند. آنها قادرند با توجه به اطلاعات دریافتی عملیاتی را کنترل کنند.

نسل سوم: رباتها دارای هوش مصنوعی (Artifcias In telligevcp Robots) دارای ادراکاتی بیشتر از نسل دوم مانند قدرت تصمیم گیری و تشخیص طرح و ابعاد قطعه و همچنین تکمیل و تصحیح حرکات در عملیات مختلف هستند. قدرت بینایی، مشابه سازی از تأثیرات محیطی به صورت دیجیتال و استفاده از حس کننده ها از ویژگی های این نسل از رباتهاست.

لازم به توضیح است که پیدایش یک نسل جدید از رباتها به معنی زوال نسل قبلی نیست بلکه نسلهای قبلی ضمن حیات خود، کاربرد گسترده تر و روزافزونی نیزپیدا می کند و هریک قادر به انجام کارهای به خصوصی در صنعت هستند.

تعریف ربات:

با وجود پیشرفتهای زیاد در ساختن و بکارگیری رباتها هنوز دانشمندان در مورد تعریف ربات با هم به توافق نرسیده اند.

انجمن رباتهای صنعتی ژاپن رباتها را شش گروه زیر تقسیم می کند.

1- یک دست مکانیکی که توسط اپراتور کار می کند (Mechanical Monipulator)

2-، یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی تعریف شده انجام می دهد و به سادگی ترتیب کارها قابل تغییرنیست. (fixed sequence)

3- ربات با ترتیبات متغیر (variable sequence) ،یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی با ترتیب تعریف شده است انجام می دهد و این ترتیب به سادگی قابل تغییر است.

4- ربات قابل آموزش (plag. Back) که عبارت است از دست مکانیکی که توسط حافظه خود می تواند عملیاتی را که قبلاً انجام شده است تکرار نماید.

5-ربات با کنترل عددی (Numericol control) عبارت است از رباتی که با برنامه کامپیوتری کار می کند.

6-ربات با هوش (intelle gont) توانایی درک از محیط و استعداد انجام کار با توجه به تغییر در شرایط محدوده عمل کار را دارد.

شکل (1- 1 ) نمونه ای از ربات جوشکار

1-3 کارگاه Work life 2000

با ورود سیستمهای اتوماتیک و روباتیک‌، طبیعی است که ویژگیهای کاری کلیه پرسنل تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. این طــور به نظر می رسد که در اثر به کارگیـری استـــراتژی جدید صنعتی ( ماشینی شدن )‌، استفاده از نیرو و کارهای یدی به مـــــرور زمان به فراموشی سپرده می شود. با این وجود گروهی معتقدند که منابع انسانی همچنان اهمیت خود را حفظ کرده و حتی به آن بهای بیشتری نیز داده خواهد شد.

جهت شفاف ساختن مطالب مورد بحث‌، کارگاهی تحت عنوان work life 2000 برگزار گردید. در این کارگاه‌، جوشکاری به عنوان یکی از زیر شاخه های تولید که تغییرات تکنولوژیکی در آن به وضوح آشکار بوده و خصوصا صنایع کشورهای اروپایی به دلیل رو به نقصان گذاشتن جوشکاران ماهر توجه خاصی نسبت به آن دارند، مورد بررسی قرار گرفت. در دنیا پیشرفت تکنولوژیکی تدریجی در صنایع جوش قابل مشاهده است. روش ها و مواد جدید مرتبا معرفــی می گردند. به موازات پیشرفت های ذکر شده‌، واضح و مبرهن است که منابع انسانی نیز رکن مهمی را تشکیل میدهند که نباید به فراموشی سپرده شوند. در بسیاری از کشورها‌، صنعت جوشکاری با معضل بزرگی مواجه شده و آن عبارت از حفظ نیروی جوشکار ماهر و عدم استقبال جوانان از این فن می باشد. از آنجایی که جهت احراز صلاحیت لازم برای عنوان جوشکار ماهر‌، سالها آموزش و تمرین لازم بوده و از سوی دیگر محیط کار جوشکاری پر خطر بوده و تمیز نمی باشد‌، لذا خصوصا جوانان چندان تمایلی جهت پذیرش جوشکاری به عنوان شغل آینده خود ندارند. این امر به خصوص در کشورهایی که آمار بیکاری بالایی دارند بسیار نمایان می باشد. واضح است که صنعت جوشکاری می بایستی به فکر چاره بوده و راه حلی جهت این معضل بیندیشد.

در کارگاه مربوطه مطالب ذیل مورد بحث و بررسی قرار گرفت :

- تاثیر اتوماسیون و روبات بر صنعت جوش

- انواع عاملی که در محیط کار بر سلامتی جوشکار تاثیر می گذارند.

- مهارتهایی که پرسنل می بایستی در کارگاههای جوشکاری سال 2000 کسب نمایند.

- موقعیت فعلی و آتی جوشکاری با توجه به اینکه جوانان رغبت چندانی به پذیرفتن این فن به عنوان شغل آتی ندارند.

- چگونه جوشکاران می توانند به عنوان عضوی فعال و مولد تا سن بازنشستگی در این حرفه به خدمت ادامه دهند.

- با توجه به عدم تمایل افراد به کار در صنایع تولیدی‌، وضعیت احتمالی آینده چگونه خواهد بود.

-با توجه به روابط بازار کار‌، آیا نیاز به ساختار جدیدی می باشد.

بطور کلی بحث بر روی تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر شخصیت کاری و مهارتهای مـورد نیاز‌، موارد بهداشتی و مدیریت منابع انسانی متمرکز شده بود.

تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر رفتار اپراتورها

تجزیه و تحلیل در زمینه معرفی تکنولوژی های جدید‌، بر پایه کارهای تحقیقاتی چندین موسسه جوشکاری در نقاط مختلف دنیا انجام پذیرفت. این پروژه توسط آقای Boekholt‌، مشاور ارشد یک شرکت بین المللی جوشکاری انجام گرفت.

تغییرات تکنولوژیکی ذکر شــده شامل مکانیزه شــدن و استفاده از روبات در صنایع جوشکاری می گردد.

در زمینه مکانیزه نمودن جوشکاری‌، به اهداف مهمی در جهت استفاده از سیستمهای مکانیکی با هزینه کم یعنی استفاده از ماشین های کوچک و یا کله گی هایی که تــرچ جوشکاری بر روی آنها نصب بوده نایل گردیدند.

مزایای این سیستم ساده به قرار زیر است :

-حداقل هزینه سرمایه گذاری

-بالا بردن بازدهی جوشکاری

-تجهیزات قابل حمل بوده و انعطاف بالایی دارند

-کیفیت یکنواخت و خوب جوشکاری

روباتها می توانند توسط افرادی که جهت کار با آنها آموزش دیده اند به کار گرفته شوند. احتیاجی نیست که این اشخاص در رابطه با روشهای جوشکاری و یا رفع عیب اطلاعاتی داشته باشند و بطور کلی از سازماندهی تولید جدا می باشند. بنظر می رسد که این سیستم بسیار نسبت به اختلالات حساس باشــد . روش دیگر‌، استفاده از سیستم روبات به عنوان بخشی از پروسـه می باشد. گروهی از جوشکاران ماهر نه تنها دانش کار را می آموزند بلکه برنامه ریزی و سرویس روبات را نیز فرا خواهند گرفت.

این سیستم احتیاج به سرمایه گذاری اولیه بیشتری دارد ولی در مقابل قابلیت بالایی برای مشکلات عملی و همچنین انطباق با تغییرات خصوصا" تولیدات جدید دارد.

مطالب فوق الذکر حاکی از آن است که در آینده احتیاج به اپراتورهای صلاحیت دار جهت کار با روباتها افزونی خواهد یافت و این اپراتورها می بایستی دانش کافی در زمینه روشهای جوشکاری داشته باشند. بنابر این استخدام های آتی بر پایه به کارگیری جوشکاران دستی ماهر می باشد.

این نکته را نبایستی فراموش نمود که درصد بالای از تولیدات جوشکاری به صورت دستی و با روشهای نیمه اتوماتیک Tig , Mag / Mig و جوشکاری قوســی با الکترود روکش دار انجام می پذیرد . همچنین روشهای دیگری نیز برای مقاصد خاصی به کار می روند . در واقـع اکثر پروژه های جوشکاری توسط جوشکاران ماهری که از روش های دستی چون Mag / Mig برای جوشکاری لوله استفاده می کنند‌، انجام می پذیرد.

بررسی رباتها صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاریرباتها صنعتیمشخصات رباتها در جوشکاریطراحی مکانیزم و اجزا و سیستم های عمل کننده هیدرو لیکی ربات های صنعتیپارامترهای ورودی و خروجی در فرآیند جوشکاریتجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند تولیدرباتهای با مسیر پیوستهرباتهای با مسیر کنترل شده