پایان نامه بررسی رباتها صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاری
فرمت word(قابل ویرایش)
تعداد صفحه 115
چکیده:
گزارش حاضر به منظور پژوهش بر روی رباتهای صنعتی تهیه شده است. که درآن جایگاه و کاربرد رباتها در صنعت، مزایای استفاده از رباتها، تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند های تولیدی و همچنین متداولترین کاربرد ربات در صنعت آمده است و همچنین با رباتها و بخش های اصلی آن، اصطلاحات فنی در این علم آشنا می شویم. و در فصل سوم رباتهای صنعتی جوشکار مورد بررسی قرار گرفته است و پارامترها و ویژگی هایی که در انتخاب رباتهای جوشکار باید مورد توجه قرار گیرد بیان می گردد در فصل چهارم سیستم های خودکار جوشکاری به کمک کامپیوتر(CWS) بررسی شده است که درآن نحوه کار با CWS توضیح داده شده است و همچنین در مورد دستگاه شبیه ساز جوشکاری (Simulator) که هدف آن ایجاد شرایطی برای تجزیه و تحلیل آسانتر جوشکاری می باشد بحث شده است و اجزا و متعلقات آن و نحوه محاسبه خطاها از طریق این دستگاه بررسی شده است. در فصل پنجم نمونه ای از ساخت ربات جوشکار در داخل کشور و استفاده از ربات جوشکار در صنعت کشتی سازی آورده شده است. در فصل پنجم طراحی مکانیزم و اجزای اولیه روبات با استفاده از آموخته‌های رشته مکانیک انجام شده است و در ادامه طراحی سیستمهای عمل‌‌کننده (هیدرولیک) با همکاری شرکت فستو آمده است.
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 ۱۰ تا ۵۰ 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.
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 ۱۹۴۷ 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 ۱۹۲۱ 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.
۱- یک دست مکانیکی که توسط اپراتور کار می کند (Mechanical Monipulator)
۲- یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی تعریف شده انجام می دهد و به سادگی ترتیب کارها قابل تغییرنیست. (fixed sequence)
۳- 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.
۴- ربات قابل آموزش ( Back) که عبارت است از دست مکانیکی که توسط حافظه خود می تواند عملیاتی را که قبلاً انجام شده است تکرار نماید.
۵- ربات با کنترل عددی (Numericol control) عبارت است از رباتی که با برنامه کامپیوتری کار می کند.
۶- ربات با هوش (intelle gont) توانایی درک از محیط و استعداد انجام کار با توجه به تغییر در شرایط محدوده عمل کار را دارد.
مشخصات ربات های صنعتی:
بدون شک رباتها یکی از پدیده های نوین جهان معاصر هستند و از بدو پیدایش تا به امروز پیشرفت های زیادی نموده اند و با نفوذ چشمگیری که در صنایع مختلف در رشته های تحقیقاتی و پژوهشی داشته اند، در بسیاری موارد جایگزین انسان شده و ناممکن های بیشماری را ممکن ساخته اند و بار سنگین انجام کارهای تکراری را از دوش بشر برداشته اند.
امروزه با اتکا به سیستم های کامیپوتری و به خدمت گرفتن کامپیوتر در ابعاد وسیعی از صنعت اعم از طراحی، تولید، کنترل، و …. ساختار صنعتی جهان با سرعت فزایند ه ای رو به دگرگونی است و سیستم های مدرن با شتاب چشمگیری، صنعت سنتی را در تمامی طیف وسیعش از صنایع سنگین تا صنایع ظریف از صحنه صنعت دور می کنند و در این خصوص، ربات ها بعنوان آخرین نسل ماشین های مدرن در هر پروسه و در هر مرحله ای از تولید صنعتی ظاهر شده و مطابق برنامه های از قبل تعیین شده از ظریفترین عملیات تا پیچیده ترین آنها را با سرعت، دقت و هزینه ای غیر قابل مقایسه با محصول کار متخصص ترین نیروهای انسانی، انجام می دهند . به این ترتیب استفاده از ربات این امکان را فراهم می سازد تا انسان ها به مشاغل جدید و فعالیت هایی که قوای فکری و خلاقیت و ابتکار آنها را بکار گیرد، روی آورند.
کشورهای صنعتی پیشرفته، این نقش اعجاز آفرین ربات ها را دریافته اند و برآنند که با استقرار گسترده ربات ها در صنایع مختلف در جهت افزایش تولید و کاهش هزینه ها گام بردارند و در حقیقت می توان گفت که حفظ حیات و اقتدار صنعتی خود را تنها در گرو بکارگیری وسیع ربات ها می دانند، پس این ربات ها هستند که آینده صنعت را رقم می زنند.
لزوم سرمایه گذاری های کلان در ایجاد صنایع روباتیک، حتی برای تولید کنندگان که در حال ورشکستگی هستند نیز آنها را از رو آوردن به چنین پروژه هایی بازنداشته است، چرا که می دانند رباتیک کردن صنایع، هزینه خودش را خود تامین و جبران می کند و هر چه بیشتر ربات بکار گرفته شود بازده بالاتری خواهد داشت. اصولا کشورهای صنعتی منافع خود را در این می بینند که مشکل تامین بیکاران را که بر دوش دولتهایشان سنگینی می کند، تحمل نمایند. ولی دست از رباتیک کردن صنایع برندارند، چون پیروزی در رقابت های صنعتی را تنها در گرو بکارگیری رباتها می دانند.
هدف از بیان مطالب فوق درک دقیقتر و عمیقتر از فاصله ای که بین ما و آنها اتفاق افتاده است فاصله ای که جز تلاش همه جانبه و برنامه ریزی شده از بین نخواهد رفت متاسفانه باید اذعان داشت که روحیه فرار از تکنولوژی پیچیده و کامپیوتری و رو آوردن مشتاقانه به صنایع کلاسیک و روشهای اولیه و ابتدایی وضوح به چشم می خورد، هرچه ممکن است بطور مقطعی تا حدودی نیاز به خود کفایی و استقلال صنعتی را برآورده سازد، اما باید توجه داشت که تداوم این طرز تفکر و غفلت از روند رشد صنعتی جهان ه در جهت بکارگیری هرچه بیشتر از کامپیوترها و میکروپروسورها در طراحی وتولید گام بر می دارد، نتیجه ای جز کمک به هرچه عمیق تر کردن فاصله بین صنایع ما و صنعت پیشرفته امروزی نخواهد داشت. با توجه به مطالب فوق، چنین به نظر می رسد که اگر چنانچه در چنین مرحله ای، استفاده از سیستمهای پیچیده کامپیوتری از جمله ربات، عملی، مقرون به صرفه، مفید و یا حتی از نظر سیاسی و اقتصادی مصلحت نبوده و بکارگیری آنها در صنایع امروزی ایران قابل توصیه نباشد، فراگیری دانش فنی چنین سیستمهایی لازم و اجتناب ناپذیر است و درهیچ موقعیتی ازآن بی نیاز نخواهیم بود.
اجزای رباتهای صنعتی:
رباتهای صنعتی به تناسب کاربرد با اشکال گوناگون و با توانایی های متفاوت ساخته می شوند، ولی به طور کلی دارای وجوه مشترکی هستند. رباتها معمولاً از چند قسمت اصلی تشکیل شده اند:
۱- واحد مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …
۲- کنترل کننده مکانیکی که اطلاعات را ذخیره و حرکت واحد مکانیکی را هدایت می کند.
۳- منبع قدرت که انرژی لازم را برای حرکت واحد مکانیکی تامین می کند.
۴- سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
فهرست مطالب :
فصل اول : جایگاه و کاربرد ربات در صنعت
مقدمه
تاریخچه
ربات چیست ؟
کارگاه Work life 2000
تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر رفتار اپراتورها
جوشکاری و سلامتی
مدیریت منابع انسانی
درس هایی مهم برای صنایع تولیدی
مزایای استفاده از ربات در صنعت
کاهش حجم انبارها و تسهیل در جریان گردش کار
بهبود کیفیت و افزایش میزان فروش
کاهش هزینه های مربوط به ضایعات و دو باره کاری
کاهش حوادث ناشی از کار و افزایش ایمنی در آن
کاهش هزینه های ناشی از تغییر خط تولید
تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند تولید
مدت زمان بازگشت سرمایه (The Payback Period)
سود سرمایه گذاری (Return on Investiment ROI)
فصل دوم: مشخصات ربات های صنعتی
مقدمه
اجزای ربات های صنعتی
واحد مکانیکی
کنترل کننده(Controller)
ربات های نقطه به نقطه
ربات های با مسیر پیوسته
ترکیب دو روش نقطه به نقطه و مسیر پیوسته
ربات های با مسیر کنترل شده
منبع قدرت
انواع مکانیزم های تغییر نسبت سرعت و قدرت
حساسه ها (sensors)
شکل هندسی بازو
تعاریف و اصطلاحات فنی
درجات آزادی
فضای کاری ربات
بار مجاز
سرعت ربات
دقت
تکرار پذیری
نکاتی در مورد استفاده از ربات صنعتی در یک فرآیند تولیدی مکانیزه
فصل سوم: ربات صنعتی جوشکار
مشخصه های عمومی
بازوی مکانیکی
پیکربندی یا شکل مهندسی بازو
درجات آزادی
سیستم محرک
دقت در مکانیابی نقاط
موارد متفرقه
سیستم کنترل
سخت افزار
محورهای حرکتی
اندازه حافظه و مدت زمان ممکنه نگهداری اطلاعات در حافظه
ذخیره سازی جانبی برنامه ها
نرم افزار
روش های برنامه ریزی ربات
روش برنامه ریزی راهنمایی
ویژگی های سیستم جوشکاری
توانایی چند عملیاتی بودن
کنترل خودکار ولتاژ
تصحیح مسیر درز جوش
مشخص کردن برخورد
پارامترهای ورودی و خروجی در فرآیند جوشکاری
استفاده از ربات برای کنترل پارامترهای ورودی جوشکاری
فصل چهارم: جوشکاری با کامپیوتر (CWS) و نمونه ای از ربات جوشکار
مقدمه
آشنایی با CWS
CWS چگونه کار می کند؟
دستگاه شبیه ساز جوشکاری Simulator
ساخت ربات جوشکار در داخل کشور
فصل پنجم : طراحی مکانیزم و اجزا و سیستم های عمل کننده هیدرولیکی ربات های صنعتی
طراحی مکانیزم
طراحی مکانیزم اصلی
طراحی مکانیزم غلتش
طراحی مکانیزم گریپ
طراحی اجزا اولیه
طراحی مدار سیستم های عمل کننده (هیدرولیک)
منابع
بررسی رباتها صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاری
