رباتیک

کاربردهای مختلف ربات های صنعتی

اصول انتخاب تجهيزات مربوط به كاربردهای مختلف ربات های صنعتی , رباتیک , ربات صنعتی , رباتیک صنعتی

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به كاربردهای مختلف ربات های صنعتی

کاربردهای مختلف ربات های صنعتی، به طور كلی وقتی یک ربات صنعتی خریداری می‌شود مجموعه دریافتی شامل منیپلیتور ، كنترل کننده ، كابل‌های ارتباطی و یک اینترفیس واسط كاربری جهت برنامه‌نویسی می‌باشد (شكل1)، اما در عمل با داشتن این مجموعه به تنهایی امكان اجرای فعالیت‌های صنعتی میسر نمی‌باشد و آنچه كه ضروری و منجر به بهره‌گیری كامل از ربات می‌گردد، مجموعه‌ای شامل ابزار رباتیک و دیگر المان های كاربردی مورد نظر، تحت عنوان اپلیكیشن نرم افزارهای کاربردی ربات می‌باشد كه برای طراحی، تأمین و راه‌اندازی این اجزای سلول رباتیک نیز همانند ربات، باید دقت نظر و توجه كافی اعمال نمود.

این مقاله به اصول كلی و نكات كاربردی می‌پردازد كه رعایت آن در تمامی كاربری‌ های ربات‌ های صنعتی ضروری بوده و بهره‌گیری از آنها منجر به تولید محصول با كیفیت و بهینه و همراه با راندمان بالای بهره‌گیری از تجهیزات می‌گردد.

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 1-. اجزای اولیه ربات‌ صنعتی بدون اپلیكیشن

مقدمه:

در مقاله «اصول انتخاب ربات‌ های صنعتی » به مبانی و نكات كلیدی در انتخاب ربات پرداختیم، قدم بعدی تهیه سایر اجزای مربوط به سلول رباتیک برای كاربری مورد نظر می‌باشد، در انتخاب دیگر اجزای سیستم‌های سامانه‌ های رباتیک نیز باید مثل انتخاب ربات، مجموعه نكات زیادی را در نظر گرفت تا بتوان از مزایای تولید رباتیک بهره برد و به بهره‌وری مورد نظر دست پیدا كرد

جهت درک اهمیت موضوع باید به این نكته توجه داشت كه برای مثال اگر ربات با عنایت به تمامی موارد بحث شده مناسب و همگون با كاربری مدنظر انتخاب شود، اما سایر المان ها مناسب نباشند و یا سازگاری با شرایط تولید اتوماتیک خودکار و رباتیک را نداشته باشند، عملاً كارایی سیستم سامانه تحت‌الشعاع تأثیر قرار می‌گیرد و دقیقاً به همین دلیل است كه بسیاری از تولید كنندگان محصولات صنعتی مثل تجهیزات جوشكاری، محصولات رباتیک خود را نیز ارائه می‌دهند تا این تجهیزات هم به لحاظ سخت افزاری و هم به لحاظ نرم‌ افزاری جهت كار با ربات مناسب‌ سازی شوند

حتی در موارد زیادی این تولید كنندگان محصولات تخصصی صنعتی با تولید كننده‌ های ربات قرارداد همكاری امضا می‌كنند و محصولاتی سازگار با یكدیگر و به صورت مجموعه‌ ای كاربردی عرضه می‌ كنند كه دارای امكانات نرم‌ فزاری جهت راه‌ اندازی ساده و به صورت آماده به كار را داشته باشند مثل سیستم سامانه ready2_arc (شكل1) كه ماحصل نتیجه همكاری KUKA و FRONIUS برای سیستم سامانه جوشكاری قوس الكتریكی به صورت آماده به كار می‌ باشد و یا سیستم ready2_spray (شكل2) كه حاصل همكاری مشترک شركت‌ های KUKA و Dürr می‌باشد كه یک سیستم سامانه  آماده مناسب برای پاشش‌های رباتیک در ابعاد پروژه‌های كوچك می‌باشد.

در این مقاله در ابتدا به پیش شرط ها و اصول كلی انتخاب اجزای سلول رباتیک پرداخته می‌شود و در ادامه برای تفهیم بهتر، این اصول را برای كاربرد جوشكاری نقطه‌ای رباتیك به بحث می‌گذاریم.

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 2-2. سلول آماده جوشكاری قوسی ( (Ready2-arc ماحصل نتیجه همكاری KUKA و FRONIUS

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 3-. سلول آماده پاشش رنگ (ready2_spray) ماحصل نتیجه همكاری KUKA و Dürr

1. پیش شرط های مربوط به تجهیزات رباتیک

اصولاً تجهیزات مربوط به هر كاربردی دارای ملزومات و حساسیت‌هایی خاص خود می‌باشند كه در مقالات آتی به جزئیات كاربرد‌های مهم رباتیك به طور مجزا پرداخته می‌شود، اما در این مقاله قصد داریم موارد كلی را مطرح كنیم كه از آنها می‌توان به عنوان شروط عمومی تجهیزات برای كاركرد مؤوثر با ربات‌ های صنعتی یاد كرد و در واقع هر تجهیزی كه با ربات كار می‌كند باید این شرایط را داشته باشد تا خللی در عملكرد و كارایی سیستم سامانه ایجاد نكند.

1.1. دقت و تكرارپذیری

دقت و تكرارپذیری ابزار رباتیك اولین و مهم ترین شرطی می‌باشد كه باید مورد توجه قرار گیرد و به طور كلی هر تجهیزی كه مستقیماً با ربات كار می‌كند باید این شرایط را به درستی دارا باشد.

نكته ای كه در مورد تكرارپذیری ابزار رباتیك باید مورد توجه قرار گیرد با یک مثال تشریح می کنیم. این است كه برای مثال در شكل 3 مشخصات یك ربات Stäubli با تكرارپذیری 0.04 را ملاحظه می‌كنید، حال فرض كنید دقت و تكرارپذیری ابزار رباتیكی كه برای این ربات انتخاب شده است کمتر از ربات باشد، دقت و تكرارپذیری ربات كمتر از این مقدار باشد در این صورت ابزار رباتیك منجر به بدتر شدن دقت كلی سیستم سامانه می‌گردد.

از این نكته می‌توان در فرآیند انتخاب ربات نیز بهره برد به این صورت كه پیش از انتخاب ربات باید در نظر داشت كه پروسه فرآیند بر پایه چه سطحی از دقت طرح‌ ریزی شده است و ابزار رباتیک با چه دقتی عملیات را اجرا خواهد كرد، بدیهی است كه دقت‌ های بالاتر ربات عملاً غیر قابل بهره‌ برداری بوده و در مواردی رعایت اصل انتخاب ربات مبتنی بر نیاز پروژه می‌ تواند منجر به كاهش هزینه تمام شده گردد.

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 4. -مشخصات فنی ربات Stäubli سری RX

قابلیت كنترل پذیری و شبكه

یكی دیگر از فاكتور های مهم تجهیزات رباتیک در هر كاربردی، قابلیت كنترل‌ پذیری تجهیزات و توانایی ارتباط الكتریكی و سیگنالینگ آنها با سایر اجزای سیستم سامانه می‌باشد. به طور كلی تجهیزاتی كه با ربات كار می‌كنند باید قابلیت فرمان‌پذیری از ربات یا كنترل‌ كننده خارجی مانند PLC و همچنین ارسال بازخورد عملكرد را داشته باشند.

و به عنوان یک مزیت قابل توجه، تجهیزاتی كه مجهز به شبكه‌ های صنعتی باشند می‌ توانند منجر به كاهش چشمگیر حجم سیم‌ بندی و سهولت راه‌اندازی و تعمیرات سیستم سامانه شوند، اما به عنوان یک نكته كلیدی باید تا آن جا كه مقدور می‌ باشد از تنوع شبكه پرهیز گردد و سعی شود تجهیزات انتخابی همگی دارای یک نوع شبكه صنعتی (مثل پروفینت) باشند، البته بسیاری از ربات‌ ها می‌توانند همزمان در چند نوع شبكه كار كنند، به اضافه اینكه تجهیزاتی برای تبدیل شبكه‌ ها وجود دارد، اما در كل این نوع معماری شبكه، منجر به پیچیدگی سیستم سامانه و ایجاد مشكلاتی در تعمیر و نگهداری می‌گردد، لذا بنابراین پسندیده است كه در فاز طراحی، معماری شبكه‌ های صنعتی به عنوان یكی از بخش‌های اساسی مورد توجه قرار گیرد.

1.2. ایمنی

ایمنی در سیستم‌های سامانه‌های تولیدی بسیار مهم و حافظ جان انسان ها، عدم آسیب به تجهیزات و ضامن تولید پایدار می‌باشد. تمامی عناصر مربوط به ربات باید به شبكه ایمنی خط تولید (شكل5) متصل باشند، برای مثال در سیستم پاشش رباتیک در صورت توقف ربات به علت مسائل ایمنی باید تجهیزات پاشش نیز متوقف گردنند و بالعكس برعکس در صورت وجود مشكل در سیستم سامانه پاشش مانند نشتی سیستم سامانه تأمین رنگ یا تینر باید بلافاصله ربات و خط تولید نیز متوقف شده و با آژیر نفرات تعمیرات برای رفع مشكل مطلع گردند، علاوه بر این در هر كاربردی سیستم سامانه باید مجهز به تدابیر ایمنی خاص آن كاربرد باشد، برای مثالا در سیستم سامانه پاشش رنگ باید ربات و دیگر تجهیزات، ضد انفجار و مجهز به سیستم سامانه اطفاء و اعلام حریق باشند.

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 5.- شبكه كنترلی profibus همراه با سیستم سامانه ایمنی به صورت Hard wire

به عنوان نكته دیگری در تشریح اهمیت پاس انطباق باكردن استانداردهای ایمنی برای تجهیزات جانبی رباتیک، خصوصا به ویژه ابزار رباتیک می‌توان به ربات‌ های همكار (شكل 6 ) اشاره كرد، این ربات‌ها طوری طراحی و ساخته شده‌اند كه نیازی به تجهیزات ایمنی نداشته و قادرند باشند به طور مستقیم با اپراتور عملیات مشترك انجام دهند و تماس و یا هر گونه برخورد را به دقت تشخیص، و بلافاصله متوقف ‌شوند، اما نكته‌ای كه وجود دارد این است که سازنده ی ربات این سطح از ایمنی را تنها در رابطه با ربات تضمین نموده و شامل تجهیزات جانبی ربات مثل ابزار رباتیک نمی‌باشد و بهره‌بردار سیستم سامانه در طراحی و انتخاب ابزار در ربات‌های همكار یا همان كوبات‌ها‌ باید به مراتب حساسیت بیشتری به خرج دهد.

جهت اطلاعات بیشتر استانداردهای ایمنی زیر مربوط به ربات‌ های صنعتی و تجهیزات جانبی آن می‌باشند معرفی می‌گردد:

• ISO 10218-1

• ISO/TS 15066

• ISO 13849-1 PLd Cat 3

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 6. – ربات همكار Universal Robot با ایمنی بالا و امكان انجام عملیات مشترک با اپراتور بدون نیاز به فنس ایمنی

1.3. اتوماتیك خودکار بودن

جهت بهره‌ بری حداكثری از مزایای رباتیک، طراحی اجزای سیستم سامانه رباتیک باید به نحوی باشد كه حتی‌المكان تا حد امکان تمامی پروسه فرآیند به صورت خودكار انجام گیرد و حداقل عملیات اپراتوری را داشته باشد، حتی در مورد عملیاتی كه مستقیماً در پروسه فرآیند تولید جای نمی‌گیرد نیز، ترجیح بر تمام خودكار بودن پروسه فرآیند می‌باشد. برای مثال می‌توان به استفاده از سره تراش اتوماتیک خودکار در گان‌های جوشكاری نقطه‌ ای و یا تمیز كننده نازل در جوشكاری قوسی اشاره كرد كه در آنها عملیات تمیز نمودن ابزار رباتیک به صورت خودكار و در بازه‌ های مشخص جهت حفظ كیفی جوش بدون دخالت اپراتور انجام می‌ گردد كه در نتیجه آن ضریب اطمینان و كارایی سیستم سامانه به طور چشم‌گیری بهبود می‌یابد.

اصول انتخاب تجهیزات مربوط به کاربردهای مختلف ربات های صنعتی , ایران خودرو , ربات صنعتی , ربات های صنعتی , رباتیک

شکل 7.- سره تراش اتوماتیک خودکار (Tip Dresser) در كاربرد جوشكاری نقطه‌ای رباتیک و یا تمیز كننده نازل (Torch Cleaner) در كاربرد جوشكاری قوسی رباتیک

1.4. سازگاری با مشخصه‌های ربات انتخابی

تجهیزات رباتیک خصوصا به ویژه ابزار رباتیک باید با مشخصات ربات هماهنگی داشته باشند، معمولاً هنگام خریداری ربات مشخصات تجهیزات جانبی ربات را در پروسه فرآیند انتخاب ربات لحاظ می‌كنند و عواملی مثل بیشینه توان جابجایی ربات را مورد توجه قرار می‌دهند، در این شرایط در واقع در فاز طراحی سیستم سامانه ربات، ابزار رباتیک و دیگر تجهیزات مرتبط و اثر متقابل آنها را در نظر می‌گیرند، اما در شرایطی كه ربات موجود بوده و باید تجهیزات جانبی متناسب با آن انتخاب شود باید ابزار طوری انتخاب شود كه از حداكثر توان جابجایی ربات سنگین‌تر نباشد و همچنین در طراحی جیگ‌ های نگهدارنده و محل نصب ربات و دیگر تجهیزات باید سطح دسترسی ربات را در نظر گرفت.

1.5. همگونی با محصول خروجی

شرایط قطعه كار و فاكتورهای كیفی محصول خروجی یكی از عوامل مهم در انتخاب تجهیزات می‌باشد كه باید مد نظر قرار گیرد. برای مثال در كاربرد جوشكاری نقطه‌ ای ضخامت ورقی كه باید عملیات جوشكاری روی آن انجام شود و موقعیت نقاط دو عامل مهمی می‌باشند كه اولی در انتخاب سیستم سامانه كنترلی جوش و دومی در طراحی و انتخاب گان جوشكاری تأثیر می‌گذارند.

2. بررسی پیش‌شرط ها در اجزای سیستم سامانه ی جوشكاری نقطه‌ ای رباتیک

جهت روشن شدن مطلب فاكتورهای یاد شده را در اجزای سیستم سامانه جوشكاری نقطه‌ ای (شكل8) مورد بحث قرار می‌دهیم.

اصول انتخاب تجهيزات مربوط به كاربردهای مختلف ربات های صنعتی , رباتیک , ربات صنعتی , رباتیک صنعتی

شکل 8-. اجزای سلول رباتیک جوشكاری نقطه‌ای

اولین عامل مورد بحث «دقت و تكرارپذیری» اجزا می‌باشد، گان جوشكاری باید طوری طراحی و ساخته شود كه با دقت و تكرار پذیریش محصول با كیفیت و یكسانی را تولید كند، همچنین جیگ‌ های نگهداره قطعه نیز باید طوری ساخته شوند كه صحت قرار گیری و تكرار پذیری قطعه را تضمین كنند.

عامل دیگر بحث «ارتباط با ربات و كنترل‌پذیری» اجزای سیستم سامانه می‌باشد كه برای مثال در این كاربرد با توجه به امكان تغییر ضخامت ورق در طول مسیر در هر نقطه ربات همزمان با ارسال فرمان بستن گان، شماره برنامه متناسب با نقطه جوش را به سیستم سامانه كنترل جوش ارسال می‌كند و سیستم سامانه جوش پارامترهای جوش متناسب با ضخامت ورق در آن نقطه مثل جریان و زمان مربوط به سایكل تایم چرخه زمانی (cycle time) نموار جریان را برای داشتن جوش با كیفیت تنظیم و به گان ارسال می‌كند و به عنوان نمونه‌ ای از ارتباطات مبتنی بر بازخوردها می‌توان به این اشاره كرد كه ربات برای ادامه فرآیند در هر نقطه جوش، نیازمند به دریافت تمامی بازخوردهای عملكرد، شامل صحت باز و بسته شدن گان و صحت عملیات جوشكاری می‌باشد.

«ایمنی» در این كاربرد شامل قرارگیری سیستم سامانه كنترل جوش و دیگر تجهیزات مانند سره تراش اتوماتیک خودکار در حلقه ایمنی خط (شكل5) می‌باشد به طوری كه بتوانند اثر متقابل در هم داشته باشند و خطای ایمنی در هر تجهیز باعث توقف سایر المان های مرتبط گردد.

همچنین تجهیزات باید درجه حفاظت فیزیكی مناسبی داشته باشند و تعابیر لازم جهت جلوگیری از برق گرفتگی اپراتور در نظر گرفته شود.

در ضمنا با توجه به اینكه عموماً از آب برای خنک كاری سیستم سامانه جوش استفاده می‌شود، این سیستم‌ها سامانه‌ ها مجهز به مجموعه‌ ای به نام مدیاپنل می‌باشند كه به وسیله آن جریان آب ورودی و خروجی چک نظارت شده تا علاوه بر اطمینان از برقراری جریان ورودی با از طریق چک كرد نظارت جریان خروجی از عدم نشتی یا پارگی مسیر اطمینان یافته حاصل شده و در صورت وقوع نشتی مثل هنگام جدا شدن نا‌خواسته سره گان، آب ورودی بلافاصله قطع شود.

اصول انتخاب تجهيزات مربوط به كاربردهای مختلف ربات های صنعتی , رباتیک , ربات صنعتی , رباتیک صنعتی

شکل 9.- مجموعه مدیاپنل كنترل كننده جریان آب و باد

در مورد «خودکار بودن» اتوماتیک بودن، در این پروسه فرآیند تقریباً تمامی عملیات به صورت اتوماتیک خودکار انجام می‌گیرد و علاوه بر آن همان طور كه قبلا پیش از این تشریح شد ربات در بازه‌های مشخص، برای مثلا بعد از 100 بار نقطه جوش از سره تراش اتوماتیک خودکار استفاده می‌كند و به این ترتیب به طور خودكار از صحت انجام این عملیات اطمینان خاطر یافته حاصل شده و كیفیت جوش به این دلیل تحت تاأثیر قرار نخواهد گرفت.

در مورد «سازگاری با مشخصه‌ های ربات» نیز گان نباید از بیشینه توان جابجایی ربات سنگین‌ تر باشد، همچنین موقعیت مكانی ربات، جیگ نگهدارنده و دیگر تجهیزات كه ربات با آنها كار می‌كند مثل سره تراش همه باید در محدوده سطح دسترسی ربات قرار گیرند.

در مورد همگونی با محصول خروجی نیز همان طور كه تشریح شد مناسبات قطعه كار و پروسه فرآیند جوش منجر به انتخاب گان و سیستم سامانه كنترلی جوش می‌ گردند.

3. نتیجه‌گیری

در مقاله اصول انتخاب ربات‌ های صنعتی به عنوان قدم نخست به تشریح اصول انتخاب ربات و در ادامه، در این مقاله به عنوان گام بعدی به تشریح مجموعه اصول كلی كه در طراحی اپلیكیشن ربات حائز اهمیت می‌باشد، پرداختیم. این اصول ضمن تشریح مبانی اولیه و ایجاد درک بهتر از سیستم های سامانه های رباتیک به صنعتگران در انتخاب و مقایسه ربات‌ ها و سیستم‌های سامانه ‌های جانبی و خدمات مربوطه كمک شایانی خواهد نمود.

4. منابع

https://www.automationmag .com
https://www.geschmidt.com/tipchangers/

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

نوشته های مشابه

6 دیدگاه در “کاربردهای مختلف ربات های صنعتی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *