Ipari robotok osztályozása
Ipari robotok osztályozása
Ipari robotok osztályozása
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ROBOTTECHNIKA<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong><br />
osztályoz oszt lyozása, sa,<br />
szerkezeti egységei egys gei<br />
Dr. Pintér Pint r József J zsef<br />
3. előad el adás
A <strong>robotok</strong> osztályozhatók:<br />
Mozgásuk Mozg suk<br />
Munkaterület<br />
Munkater letük<br />
Felépítésük<br />
Fel<br />
Vezérl Vez rlésük<br />
Feladatuk<br />
Energiaforrásuk<br />
Energiaforr suk<br />
Méret retük<br />
stb. szerint<br />
2
Robotok <strong>osztályozása</strong> mozgásuk szerint:<br />
Csak a célpont c lpont programozható programozhat (pont-szakasz<br />
(pont szakasz<br />
vezérl vez rlés) s) PTP (point ( point to point, point,<br />
pontról pontr l pontra)<br />
A pálya p lya paraméterei param terei is programozhatók<br />
programozhat k<br />
(pályavez (p lyavezérl rlés) s) CP (continuous<br />
( continuous path, path,<br />
folymatos<br />
pálya) lya)<br />
Munkaterületük szerint:<br />
Deréksz Der kszögű, , koordinátás koordin s (hasáb (has b munkaterület<br />
munkater letű)<br />
Hengerkoordinátás Hengerkoordin s robot<br />
Gömb mb koordinátás koordin s robot<br />
SCARA típus t pusú robot<br />
3
Vezérlésük szerint:<br />
Alacsony költs k ltségű (PLC jellegű) jelleg ) vezérl vez rlés<br />
Nagy tudású tud (CNC jellegű) jelleg ) vezérl vez rlés<br />
Intelligens (mesterséges (mesters ges intelligencia funkciókat funkci kat<br />
alkalmazó) alkalmaz ) vezérl vez rlés<br />
Feladatuk szerint:<br />
Anyagkezelő Anyagkezel robot (Industrial ( Industrial Handling) Handling<br />
Technológiai Technol giai művelet m velet végz v gző robot<br />
Szerelő Szerel robot<br />
4
Energia forrás szerint:<br />
Villamos hajtású hajt robot<br />
Hidraulikus robot<br />
Pneumatikus robot<br />
5
Elvi felépítésük:<br />
ÚTMÉRŐ<br />
RENDSZER<br />
IRÁNYÍTÁS HAJTÁSOK<br />
FELISMERŐ RENDSZER<br />
KAR -<br />
RENDSZER<br />
MEGFOGÓ<br />
SZERKEZET<br />
TÁRGYI<br />
KÖRNYEZE<br />
T<br />
6
Robotok elvi felépítése fel se<br />
Robot elvi felépítése
Részegységek:<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Kinematika Kinematika<br />
Effektor Effektor<br />
Az Az effektor és s a tárgy t rgy térbeli t rbeli<br />
hozzárendel<br />
hozz rendelése se<br />
Az Az effektor mozgása mozg sa és s a<br />
mozgástengelyek mozg stengelyek időbeli id beli<br />
hozzárendel<br />
hozz rendelése se<br />
A tárgyak rgyak megfogása,<br />
megfog sa,<br />
megmunkálása<br />
megmunk sa<br />
A tárgyak rgyak közötti k tti kapcsolat<br />
létrehoz trehozása sa<br />
A t<br />
A t<br />
8
Hajt Hajtás<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Ir Irány nyítás s<br />
A mozgástengelyek stengelyek és s az<br />
effektorok energiaigény<br />
energiaig nyének nek<br />
biztosítása biztos sa<br />
A mozg<br />
A mozgatási si szekvenciák<br />
szekvenci k<br />
vezérl vez rlése se és s felügyelete fel gyelete<br />
A mozgat<br />
9
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Szenzorok Szenzorok<br />
A A robot, manipulátor manipul tor belső bels állapot llapotának nak<br />
érz rzékel kelése se (helyzet, sebesség, sebess g, szöghelyzet,<br />
sz ghelyzet,<br />
erők, er k, nyomatékok)<br />
nyomat kok)<br />
A A tárgy t rgy és s a környezete k rnyezete állapot llapotának nak<br />
érz rzékel kelése se<br />
Fizikai Fizikai mennyiségek mennyis gek mérése m se<br />
A A tárgyak t rgyak felismerése<br />
felismer se és s helyzet<br />
meghatároz<br />
meghat rozása sa<br />
Környezetanal<br />
rnyezetanalízis zis<br />
10
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Programrendszer<br />
Programrendszer<br />
Sz Számítógép<br />
Software, a<br />
vezérl vez rlőprogramok programok<br />
létrehoz trehozása sa<br />
Vezérl Vez rlőprogram program végrehajt v grehajtás<br />
Vezérl Vez rlő program-fejleszt<br />
program fejlesztés s<br />
segítése seg se<br />
Szenzorok feldolgozása<br />
feldolgoz sa és s a<br />
vezérl vez rlő program módos m dosítása sa<br />
11
Robot jellemzők:<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Súlytartom lytartomány ny<br />
Mozgástengelyek<br />
Mozg stengelyek<br />
elhelyezkedése,<br />
elhelyezked se,<br />
szabadságfokok<br />
szabads gfokok<br />
Pozícion Poz cionálási si pontosság pontoss<br />
Terhelhetőség<br />
Terhelhet<br />
Sebességek Sebess gek a megfogó megfog<br />
szerkezeten mérve m rve<br />
megfogó<br />
szerkezeten mérve m rve<br />
Gyorsulások sok a megfog<br />
Gyorsul<br />
Kézcsukl zcsuklón n<br />
megengedett statikus<br />
terhelés terhel<br />
Hajtásrendszer<br />
Hajt srendszer<br />
Vezérl Vez rlés<br />
Programozás<br />
Programoz<br />
Programnyelv<br />
A teljes rendszer<br />
felépítése fel se<br />
Periféri Perif riák<br />
Száll Sz llítási si feltételek felt telek<br />
12
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> <strong>osztályozása</strong><br />
Robot perifériák<br />
igm<br />
munkadarabforgató<br />
periféria<br />
13
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
<strong>Ipari</strong> robot két k t részre r szre bontható: bonthat<br />
alapgépre alapg pre<br />
effektorra<br />
Alapgép Alapg p feladata: feladata:<br />
az effektort a térben t rben (vagy<br />
síkban) kban) előírt el rt módon m don mozgassa, és s felvegye a<br />
különb nböző erőhat er hatásokat. sokat.<br />
Az alapgép alapg p tovább tov bb bontható: bonthat<br />
Vázra ra (merev tagok mozgathatóan<br />
mozgathat an<br />
összakapcsolt<br />
sszakapcsolt együttese)<br />
egy ttese) és<br />
Hajtásra Hajt ra (feladata a váz v z mozgatása)<br />
mozgat sa)<br />
Az effektor lehet:<br />
megfogószerkezet<br />
megfog szerkezet, , illetve<br />
szerszám szersz<br />
14
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
A robot (alapgép) belső felépítése<br />
15
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Teherviselő Tehervisel elemek, karok<br />
Működés s közben k zben a manipulátorra manipul torra az alábbi al bbi erők er k<br />
hatnak:<br />
Súlyer lyerő ( a manipulátor manipul tor súlya, s lya, a megfogóban<br />
megfog ban<br />
lévő súly, ly, a szerszám szersz m súlya) s lya)<br />
Súrl rlódási si ellenáll ellen llás (mozgáskor (mozg skor fellépő, fell , az<br />
egymáson egym son elmozduló elmozdul részek szek között, k tt, fellépő fell<br />
ellenáll ellen llás s a vezetékekben vezet kekben a csuklóban)<br />
csukl ban)<br />
Tehetetlens<br />
Tehetetlenségi gi erő er ( gyorsított gyors tott tömegek t megek esetén eset n<br />
mind egyenes vonalú, vonal , mind forgó forg mozgás mozg s<br />
esetén) eset n)<br />
Technol Technológiai giai erő er ( pl. szereléskor,<br />
szerel skor,<br />
felülettiszt fel lettisztításkor, skor, sorjázáskor sorj skor stb. fellépő fell er<br />
erő) 16
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
A súrl rlódó erők er (nyomatékok) (nyomat kok) belső bels erők, er k, azaz a<br />
hajtóelemek<br />
hajt elemek által ltal kifejtett erők, er k, nyomatékok<br />
nyomat kok<br />
kiegyensúlyozz<br />
kiegyens lyozzák k ( a manipulátor manipul tor egész eg szének nek<br />
egyensúlya egyens lya szempontjából szempontj l nem játszanak j tszanak<br />
szerepet)<br />
A szerszámg szersz mgépekhez pekhez viszonyítva viszony tva a robotra ható hat<br />
súlyer lyerők kisebbek, de a tehetetlenségi tehetetlens gi erők er<br />
viszont nagyobbak, a technológiai technol giai erők er pedig<br />
küls lső erőként er nt hatnak!<br />
Nem elegendő elegend az áll llórész sz megtámaszt<br />
megt masztása, sa, hanem<br />
húzóer erőt t is biztosító biztos lecsavarozást lecsavaroz t kell<br />
alkalmazni. (ábra bra az állv llvány ny magassági magass gi helyzete is beáll be llíthat tható)<br />
17
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Leerősítő csavarozás<br />
18
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Állványszerkezet (váz) tengellyel<br />
19
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
<strong>Ipari</strong> robot „alapzata”<br />
20
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
A A teherviselő tehervisel elemek, karok szerepe (az erők er k<br />
felvétel felv telén n túl), t l), hogy a szennyeződés szennyez s elleni védelem v delem<br />
és s a jobb megjelenés<br />
megjelen s érdek rdekében ben magukba foglalják foglalj k<br />
a mozgatás mozgat s hajtásl hajt slánc ncát. t. csőszer cs szerű szerkezet.<br />
A A vékonyfal konyfalú zárt rt szelvény szelv ny szilárds szil rdsági gi szempontból<br />
szempontb l<br />
is kedvező, kedvez , az anyagot jól j l „kihaszn kihasználja lja”.<br />
A A karokra összetett sszetett igénybev ig nybevétel tel hat, ennek jelentős jelent s<br />
része sze csavarás. csavar . A csavart vékonyfal v konyfalú, , zárt z rt<br />
keresztmetszetű keresztmetszet csövek cs vek merevsége merevs ge (az egységnyi egys gnyi<br />
szögű sz elcsavarodást elcsavarod st okozó okoz nyomaték nyomat k nagysága) nagys ga) a<br />
csavarási csavar si másodrend<br />
m sodrendű nyomatékkal nyomat kkal arányos. ar nyos.<br />
Bizony Bizonyíthat tható, , hogy a köralak ralakú cső cs 60%-kal 60% kal<br />
merevebbmint a négyzetalak gyzetalakú.<br />
21
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Ha Ha különb k nböző falvastagságú, falvastags , de<br />
azonos súly s lyú csöveket cs veket hasonlítunk<br />
hasonl tunk<br />
össze, ssze, melyek keresztmetszeti<br />
területe ter lete álland llandó, , akkor adott súly s lyú<br />
csőnél cs l a falvastagság falvastags g csökken cs kkenésével vel<br />
négyzetesen gyzetesen nő n a merevség. merevs g. A<br />
falvastagságot falvastags got a lehetőségek<br />
lehet gek<br />
határáig hat ig csökkenteni cs kkenteni kell.<br />
Ezek Ezek a határok: hat rok: a csatlakoztathatóság csatlakoztathat g a<br />
kapcsolódó kapcsol alkatrészhez alkatr szhez (csavarozással,<br />
(csavaroz ssal,<br />
hegesztéssel),<br />
hegeszt ssel), és s a cső, cs , mint héjszerkezet<br />
h jszerkezet<br />
stabilitása stabilit sa (ellenáll (ellen llás s horpadással horpad ssal szemben).<br />
22
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> terhelhetősége<br />
terhelhet ge<br />
Gyakorlati szempontból is igen fontos robot jellemző jellemz a robot<br />
terhelhetősége.<br />
Belátható, hogy a robot tényleges terhelhetősége az<br />
előzőekben tárgyalt tényezőkön túl erőteljesen függ attól<br />
is, hogy a külső terhelő erők eredője a munkatér melyik<br />
pontjában terheli a robotot.<br />
A <strong>robotok</strong> kiválasztásánál, a robotos rendszer<br />
tervezésénél kiinduló alapadat a munkafolyamattól függő<br />
terhelhetőség.<br />
A <strong>robotok</strong> katalógusai minden esetben tartalmazzák a<br />
terhelhetőségi diagramot, amely az un. „kinyúlás”, illetve<br />
„kinyúlások” függvényében megadja a maximális<br />
terhelhetőséget.<br />
23
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> terhelhetősége<br />
terhelhet ge<br />
Példaképpen: az ábra az ABB<br />
IRB 140-es ipari robot terhelési<br />
diagramját szemlélteti a Z és<br />
az L tengelyek mentén<br />
megvalósuló „kinyúlások”<br />
függvényében.<br />
Fontos megjegyezni, hogy a<br />
diagramban szereplő tömeg<br />
adatok a manipulálandó tárgy<br />
és a megfogó szerkezet<br />
együttes tömegét, illetve<br />
technológiai műveletet végző<br />
robotnál a szerszám tömegét<br />
jelentik.<br />
24
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> terhelhetősége<br />
terhelhet ge<br />
A terhelőerő – robottípustól függően - néhány tized N<br />
nagyságrendtől (mikro-robot) több ezer N értékig változhat.<br />
Ezt rendszerint két adattal jellemzik:<br />
legnagyobb sebességű mozgáshoz tartozó terhelhetőség<br />
redukált (rendszerint 50%-os) sebességhez tartozó<br />
terhelhetőség<br />
A robot fejrészét - a megfogó szerkezettel, illetve a<br />
szerszámmal együtt - úgy kell megtervezni, hogy a<br />
specifikációban megadottnál nagyobb erő illetve nyomaték<br />
ne érje a robotot.<br />
25
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> terhelhetősége<br />
terhelhet ge<br />
Robot terhelhetősége az 5-ös és a 6-os csukló térbeli<br />
helyzetének függvényében<br />
26
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Vezetékek, csuklók<br />
Definíció: a manipulátorváz merev tagjait olyan<br />
szerkezeti egységek kapcsolják össze, amelyek<br />
az egyik tagnak a másik taghoz képest egy<br />
szabadságfokú mozgását teszi lehetővé.<br />
Mozgás iránya:<br />
vezetékeknél egyenes vonalú<br />
csuklóknál forgó mozgás (tengely körül)<br />
A forgó mozgás elvileg lehet folyamatos, de a robotnál<br />
erre nincs szükség.<br />
Megjegyzés: Forgó karokkal 2π -nél kisebb elfordulással<br />
is be lehet járni a munkateret.<br />
2
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Vezetékek, csuklók szerkezete, tulajdonságai<br />
Vezetékek Vezet kek és s csuklók csukl k tulajdonságai<br />
tulajdons gai<br />
Tulajdonságok<br />
Tulajdons gok Vezeték Vezet<br />
Csukló Csukl<br />
Alkalmazás Alkalmaz<br />
40% 40%<br />
Helyigény Helyig ny nagyobb -<br />
Merevség Merevs<br />
nagyobb -<br />
Hatásfok Hat sfok - kedvezőbb kedvez bb<br />
Manőverez Man verezőképess pesség - kedvezőbb kedvez bb<br />
Vezérl Vez rlés - bonyolultabb<br />
Megjegyzés:<br />
A csuklók teljes szerkezeti kialakítása elfér a<br />
csatlakozókarok keresztmetszetének belsejében.<br />
3
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Egyenesvonalú vezetékek<br />
Szerkezeti kialakítás szerint 2 csoportra oszthatók:<br />
Csúszó<br />
STAR vezetékek<br />
4<br />
Görgős
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Csúszó és gördülő vezetékek tulajdonságai<br />
Tulajdonságok<br />
Tulajdons gok<br />
Vezeték Vezet k típusa t pusa<br />
Csúsz Cs szó Görd rdülő<br />
Költs ltségek gek olcsóbb olcs bb -<br />
Helyigény Helyig ny kisebb -<br />
Surlódási Surl si ellenáll ellen llás - kisebb<br />
Merevség Merevs<br />
- nagyobb<br />
Csillapítás Csillap<br />
jobb -<br />
Szennyeződésekkel Szennyez sekkel szembeni<br />
érz rzékenys kenység<br />
kevésb kev sbé érz rzékeny keny -<br />
Holtjáték Holtj<br />
- holtjáték holtj k mentes<br />
Vontatási Vontat si ellenáll ellen llás - kicsi<br />
Akadozó Akadoz csúsz cs szás - nincs<br />
Karbantartás Karbantart<br />
- nem igényel ig nyel<br />
Stick slip: akadozó csúszás kis „v”-nél<br />
5
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Gördülő vezetékek<br />
A gördülő vezetéket előfeszítve építik. Az<br />
egymáson elmozduló részeket belső erőrendszer<br />
szorítja össze, így merevséget és holtjáték<br />
mentességet lehet elérni.<br />
Hengeres görgős elemek<br />
6
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Gördülő vezetékek felépítése<br />
4
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Gördülő vezetékek<br />
A gördülő kapcsolat miatt<br />
kicsi a vontatási ellenállás,<br />
és nincs akadozó csúszás<br />
(stick slip) jelenség.<br />
Karbantartást nem<br />
igényelnek, a beépítéskor<br />
elvégzett zsírzás a teljes<br />
élettartamra elegendő.<br />
Rövid vid elmozdulásokn<br />
elmozdul soknál<br />
görgősoros vezetéket<br />
építenek.<br />
6
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Gördülő vezetékek<br />
Rövid elmozdulásoknál görgősor, hosszabb<br />
elmozdulásoknál edzett acélsínen gördülő betétek.<br />
A kör keresztmetszetű<br />
sínt a golyókat<br />
tartalmazó persely<br />
vagy teljesen<br />
körbefogja, vagy csak<br />
patkóalakban kb.: π/2<br />
ívnyílás, ívszakasz<br />
kihagyásával fogja át.
Perselyek kör<br />
keresztmetszetű<br />
vezetékekhez<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Kör keresztmetszetű vezeték
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Csúszóvezetékek<br />
Anyagpárosítás:<br />
edzett acél (hosszú vezeték) műanyag<br />
Hosszú vezeték keresztmetszete lehet:<br />
kör<br />
négyszög<br />
A rövid vezetéken a műanyagot, vagy kötés előtt<br />
öntik, kenik a síkfelületre, vagy perselyenként 1-2<br />
mm vastag lapot hajlítanak.<br />
6
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Csúszó- gördülő vezetékek<br />
Az egyenes vezetéknek fel kell vennie:<br />
a vezetékre ható merőleges irányú erőket és<br />
a mindenirányú nyomatékot<br />
Robot, manipulátor egyenesvonalú<br />
vezetékkel<br />
37
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Csúszó- gördülő vezetékek<br />
igm robot állványok<br />
Robot, manipulátor egyenesvonalú vezetékkel<br />
38
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Csúszó- gördülő vezetékek<br />
Görgős elem csatlakoztatása:<br />
két hosszú vezetéken keresztül (sínen)<br />
Teleszkópos jellegű egyenes vezetékek:<br />
viszonylag nagysúlyú (450N) munkadarabok mozgatása<br />
helytakarékosabb
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Görgős papucsok<br />
Gyakran alkalmaznak egyenes vonalú vezetésre görgős<br />
papucsokat.<br />
A görgős papucsok beépítésével biztosítható<br />
a vezetékre merőleges irányú erők, illetve<br />
mindenirányú nyomatékok felvétele.
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Gördülő vezetékek<br />
Fanuc robot Vezeték két robot „utaztatása”
A RÁBA kovácsüzemében<br />
megvalósított robotos<br />
rendszer speciális<br />
vezetéke<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
1.3. Forgó vezetékek, csuklók<br />
A <strong>robotok</strong> forgó tengelyeinél lévő csapágyak igénybevétele<br />
jelentősen eltér a szokásos forgó géptengelyek<br />
csapágyainak igénybevételétől.<br />
Jellemzői:<br />
robotkarok szögsebessége kicsi<br />
elfordulási szög korlátozott<br />
működés szakaszos<br />
Csapágyazás lehet:<br />
csúszó<br />
gördülő<br />
43
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
1.3. Forgó vezetékek, csuklók<br />
Csúszó csapágyak tulajdonságai:<br />
kis szerkezeti méret<br />
műanyag(pl.:teflon) perselyben futó acél tengely a<br />
legelterjedtebb<br />
megfogók közelében alkalmazzák<br />
Gördülő csapágyak esetén teljesítendő:<br />
Elég nagy furatátmérő hajtáslánc a csuklószerkezet<br />
belsejében<br />
44<br />
ultrakönnyű csapágyak
A függőleges<br />
mozgatás<br />
(Z tengely) a<br />
szerszámgépeknél<br />
is gyakran<br />
alkalmazott<br />
egyszerű, de jó<br />
megoldás: motor,<br />
fogazott szíj és<br />
golyósorsó<br />
összeépítése<br />
(FANUC)<br />
(lásd ábra).<br />
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
45
<strong>Ipari</strong> <strong>robotok</strong> szerkezeti elemei<br />
Forgó vezetékek, csuklók
Kösz szönöm m a figyelmet!
Change language