فرمت فایل : WORD ( قابل ویرایش ) تعداد صفحات:112
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.
- یک دست مکانیکی که توسط اپراتور کار می کند (Mechanical Monipulator)
- ، یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی تعریف شده انجام می دهد و به سادگی ترتیب کارها قابل تغییرنیست. (fixed sequence)
- 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.
- 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.
- ربات با کنترل عددی (Numericol control) عبارت است از رباتی که با برنامه کامپیوتری کار می کند.
- 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.
4-1 جوشکاری و سلامتی
شرایط کاری که در کارگاههای سنتی جوشکاری برای سلامت جوشکاران مضر است به قرار ذیل می باشند:
- تشعشع شدید اشعه
- گاز و دودهای حاصل از جوشکاری
- سر و صدای زیاد
- موقعیت های کاری نامناسب
- قطعات سنگین
در اکثر کشورهای صنعتی تعداد کمی از جوشکاران می توانند تا سن بازنشستگی همچنان به صورت حرفه ای فعال بمانند. دلیل عمده این امر مشکلاتی است که در رابطه با سلامتی شخص پدید آمده و موجب بازنشستگی زود هنگام و یا انتقال به مشاغلی دیگر می گردد.
جوشکاران در معرض عوارض وخیم ناشی از آتش سوزی، سقوط از ارتفاع و یا برق گرفتگی می باشند. همچنین در معرض آسیب های فیزیکی چون بریدگی، سوختگی در اثر تماس با فلز داغ، جرقه های جوشکاری و تابش اشعه های مادون قرمز و ماوراء بنفش نیز می باشند. ذرات ریز و گازهای حاصله از جوشکاری نیز موجب بیماریهای جدی می شوند. گازهای حاصله از جوشکاری می توانند موجب حالت خفگی، ذات الریه و تب فلزی گردند.
همچنین اثرات مزمن این گازها بر سیستم تنفسی سبب آسم و برونشیت مزمن می شود. از آنجائیکه جوشکاران در معرض غبارهای آزبست و همچنین دود و غبار آلومینیومی می باشند بنابراین عوارضی چون تصلب بافت ها دامن گیر آنها می گردد و جذب آلومینیوم و منگنز نیز سبب بیماریهای مربوط به سیستم اعصاب مرکزی می شود. جوشکاران مرد در معرض کاهش قدرت باروری قرار گرفته که این نیز به دلیل کرم و منگنز ناشی از جوشکاری می باشد . بنا به گزارش انجمن مطالعات بهداشتی در سوئد ، 90 درصد از جوشکاران در معرض بازنشستگی زود هنگام هستند . در این آمار، جوشکاری رتبه هفتم را دارد، بدین معنی که 6 نوع شغل دیگر نیز موجود می باشد که خطر آنها از لحاظ موارد پزشکی بیشتر از جوشکاری می باشد. از دلایل اصلی این بازنشستگی بیش از موعد، بیماریهای عضلانی و جمجمه ای و سیستم گردش خون می باشد . در مطالعات دیگری که بر روی جوشکاران شاغل در کشتی سازی انجام گرفت، مشخص گردید که ضایعات پزشکی در جوشکاران نسبت به کارگرانی که در سایر بخش ها چون کشتی و یا تعمیرات موتور کار می کنند بسیار بیشتر می باشد و جوشکارانی که بخاطر عوارض ناشــی از شغل، کار خود را تــرک می کنند 20 درصد بیشتر از کارگـرانی است که در بخش کنتــرل کار می کنند.
از موارد بالا چنین نتیجه گیری می شود که از نقطه نظر پزشکی، مشکلی که بیش از همه سلامتی جوشکاران را به مخاطره می اندازد ناراحتی های مربوط به عضلات و جمجمه می باشد. در آینده، مطمئنا" جوشکاری بر روی مواد پرآلیاژ و آلومینیوم که احتیاج به مهارت بالا دارد ادامه خواهد داشت و موارد محدودی خواهد بود که این جوشکاری ها با سیستم های روباتیک انجام پذیرد . بنابر این در سالیان آتی نیز جوشکاران در معرض ذرات و غبار مضر و تنش ها خصوصا" در شرکتها و سازمانهای کوچک خواهند بود. ساعات جوشکاری در روز افزایش یافته و بدین ترتیب تاثیر این مواد بر جوشکاران بیشتر خواهد گردید. این مشکل به خصوص در کارگاههای تولید قطعات بـــزرگ که جوشکاری در یک محل و بر روی یک قطعه انجــام می پذیرد بیشتر نمایان می باشد. از لحاظ مسایل اجتماعی یکی از بیماریهای رایج شغلی، بیکاری می باشد. بایستی به این مسئله توجه نمود که استفاده از سیستمهای اتوماتیک در جوشکاری منجر به بیکاری گشته که خود سبب تاثیرات مضری بر سلامتی می گردد.
فهرست مطالب
فصل اول : جایگاه و کاربرد ربات در صنعت......................................... 1
1-1- مقدمه ............................................................................................................ 1
2-1- تاریخچه ...................................................................................................... 1
- تعریف ربات .............................................................................................. 2
- کارگاه Work life 2000....................................................................... 3
1-4-1- تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر رفتار اپراتورها............................. 4
2-4-1- جوشکاری و سلامتی........................................................................ 5
- مدیریت منابع انسانـی................................................................. 6
- درسهایی مهم برای صنایع تولیدی ........................................................ 8
- مزایای استفاده از ربات در صنعت......................................................... 8
- کاهش حجم انبارها و تسهیل در جریان گردش کار ...................... 9
2-6-1- بهبود کیفیت و افزایش میزان فروش ...................................................... 9
- 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
- کاهش هزینه های ناشی از تغییر خط تولید ............................................... 10
- تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند تولید ............................. 11
- 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
- کنترل کننده(Contoroller) .................................................................... 28
- رباتهای نقطه به نقطه (Point to point serro controlled Robots)... 29
- رباتهای با مسیر پیوسته .................................................................... 30
3-2-2-2- ترکیب دو روش نقطه به نقطه و مسیر پیوسته ............................... 31
- رباتهای با مسیر کنترل شده ........................................................ 31
- 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
- حساسه های مجاورتی (Proixinity sensors) .......................................................... 42
- حساسه های مکان و حرکت ........................................................................................................ 42
- حساسه های بینایی ........................................................................................................... 43
- شکل هندسی بازو............................................................................................... 44
- 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
- سرعت ربات .................................................................................................. 47
- دقت (Auuracy) .......................................................................................... 47
- 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
- ذخیره سازی جانبی برنامه ها ............................................................ 55
- مرتبط سازی بوسیله بردها............................................................................................... 55
- نرم افزار ......................................................................................................... 55
- روش های برنامه ریزی ربات................................. 56
- روش برنامه ریزی راهنمایی..................... 56
- روش برنامه ریزی (work through).................................................. 57
4-2-3-3- روش برنامهریزی گاهی (walk – through) و زبان برنامهنویسی بصورت همزمان ............................................................................................................................................. 58
- 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
پایان نامه بررسی رباتها صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاری