Institutionen för teknik och design, TD
Helautomatisk växling av svetspistoler
med en industrirobot
Fully automatic switching of welding-guns with an
industrial robot
Växjö 2008-06-17
Examensarbete nr: TD 075/2008
Lina Östberg
Mazdak Afshari
Avdelningen för Maskinteknik i Kalmar
Organisation / Organization Författare / Authors
VÄXJÖ UNIVERSITET Lina Östberg
Institutionen för teknik och design Mazdak Afshari
Växjö University
School of Technology and Design
Dokumenttyp / Type of document Handledare / tutor Examinator / examiner
Examensarbete/ Diplomawork Göran Björck Göran Björck
Titel och undertitel / Title and subtitle
Helautomatisk växling av svetspistoler med en industrirobot Fully automatic switching of welding-guns with an industrial robot
Sammanfattning (på svenska)
Rapporten beskriver ett examensarbete genomfört på uppdrag av Motoman Robotics Europe AB i Torsås. Uppdraget gick ut på att hitta en lösning för att helautomatiskt kunna växla svetspistoler med en Motoman HP-20 industrirobot. Projektet har i första hand varit ett utvecklingsarbete med fokus på en fungerande praktisk lösning. Arbetet har fortskridit i nära samarbete med och handledning av konstruktörer på företaget samt stöd från vår lärare. Resultatet har blivit en kompakt och estetiskt tilltalande konstruktion som uppfyller kraven som uppdragsgivaren ställt.
Nyckelord
Växling, växlingssystem, svetspistoler/svetsmetoder, automatisk, Motoman Robotics Europe AB.
Abstract (in English)
The paper describes a final thesis carried out on assignment of Motoman Robotics Europe AB in Torsås, Sweden. The assignment was to find a solution for a fully automated switching of welding-guns with a Motoman HP-20 industrial robot. The project has formerly been a development-work with focus on a functioning practical solution. The work has proceeded in close cooperation and guidance from constructors at the company as well as support from our teacher. The result has given us a compact and ecstatically pleasing construction that fulfils the demands that the commissioner has ordered.
Key Words
Switching, switching-system, welding guns/welding methods, automatic, Motoman Robotics Europe AB.
Utgivningsår / Year of issue Språk / Language Antal sidor / Number of pages
III
Förord
Rapporten beskriver ett examensarbete genomfört på uppdrag av Motoman Robotics Europe AB i Torsås. Företaget Motoman är en världsledande tillverkare av
industrirobotar och robotbaserade automationssystem för alla utförbara
användningsområden. Uppdraget åt Motoman var att hjälpa dem med att hitta en bättre lösning för att kunna växla svetspistoler/svetsmetoder hos en industrirobot. Det har varit ett väldigt givande och roligt uppdrag att genomföra. Examensarbetet ligger på C-nivå, omfattar 15 nya högskolepoäng och är inom området
maskinteknik. Arbetet är genomfört på Växjö Universitet under våren 2008.
Vi skulle vilja tacka följande personer för den hjälp och stöd vi har fått: Martin Alfredsson, Motoman Robotics Europe AB
Ingvar Jonsson, Motoman Robotics Europe AB Göran Björck, Växjö Universitet
Mattias Claeson, Motoman Robotics Europe AB Tommy Nilsson, Motoman Robotics Europe AB Samt alla andra på konstruktionsavdelningen
på Motoman Robotics Eurpoe AB i Torsås
Växjö, 2008-06-17
Sammanfattning
Rapporten beskriver ett examensarbete genomfört på uppdrag av Motoman Robotics Europe AB i Torsås. Uppdraget gick ut på att hitta en lösning för att helautomatiskt kunna växla svetspistoler med en Motoman HP-20 industrirobot. Projektet har i första hand varit ett utvecklingsarbete med fokus på en fungerande praktisk lösning. Arbetet har fortskridit i nära samarbete med och handledning av konstruktörer på företaget samt stöd från vår lärare. Resultatet har blivit en kompakt och estetiskt tilltalande konstruktion som uppfyller kraven uppdragsgivaren ställt.
V
Innehållsförteckning
Förord ... III Sammanfattning ...IV Innehållsförteckning ... V 1.Introduktion ... 1 1.1 Bakgrund ... 1 1.1.1 Uppgiften ... 1 1.1.2 Företaget ... 1 1.2 Syfte... 3 1.3 Kravspecifikation ... 3 1.4 Mål ... 3 1.5 Avgränsningar ... 4 2. Teori ... 5 2.1 Material ... 5 2.2 Kullager ... 5 2.3 Cylindrar ... 5 2.4 Vridning ... 6 2.5 Böjning ... 6 3. Motoman - HP20 ... 7 3.1 Teknisk specifikation... 7 4. Genomförande ... 8 4.1 Arbetsgång ... 8 4.2 Verktyg ... 8 5. Resultat ... 9 5.1 Konstruktionslösning ... 9 5.1.1 Stommen ... 9 5.1.2 Stöden ... 10 5.1.3 Cylinder ... 105.1.4 Kullager ... 12 5.1.5 Pyramiden ... 12 5.2 Funktion ... 13 5.3 Cykeltid ... 17 5.4 Val av komponenter ... 18 5.4.1 Gripcylinder ... 18
5.4.2 Cylinder 1 samt Cylinder 2 ... 18
5.4.3 Kullager ... 18
5.4.4 Material ... 19
5.5 Hållfasthet ... 20
5.5.1 Erforderlig kraft av Cylinder 1 ... 20
5.5.2 Radiell kraft på bakre kullager ... 21
5.5.3 Radiell kraft på främre kullager ... 23
5.5.4 FEM-analys ... 25
5.5.5 Kontroll av FEM- progam... 29
5.5.6 Vridning av arm ... 31
6. Kravspecifikation uppfylld ... 33
7. Diskussion och slutsats... 34
8. Referenser ... 35
9. Bilagor ... 36
Bilaga 1: Ritning 114 157 och ritning 114 334 ... 36
Bilaga 2: Teknisk specifikation för Motoman HP20 ... 36
Bilaga 3: Idén som Motoman valde ... 36
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 1
Mazdak Afshari
1. Introduktion
1.1 Bakgrund
1.1.1 Uppgiften
Vi har fått i uppgift att utföra ett examensarbete på C- nivå hos Motoman Robotics Europe AB i Torsås. Uppdraget var att hjälpa dem med att hitta en bättre lösning för att kunna växla svetspistoler/svetsmetoder med en industrirobot. Utrustningarna som idag finns i produktsortimentet för svetspistol/svetsmetodväxling är komplexa, stora och dyra. Det skulle bli ett vinnande koncept för företaget att kunna erbjuda sina kunder en växlingsutrustning som har en enkel konstruktion, är kompakt och billig att tillverka. Detta ger kunderna möjligheten att spara pengar och samtidigt få mer plats i sina lokaler.
1.1.2 Företaget
Motoman Robotics Europe AB är en världsledande tillverkare av industrirobotar och robotbaserade automationssystem för alla möjliga användningsområden. Företaget finns över hela världen och ägs sedan 90- talet av den japanska elektronikkoncernen Yaskawa Electric Cooperation. Huvudkontoret för Europa ligger placerat i Kalmar och det är vid produktionsenheterna Sverige och Tyskland som den främsta utvecklingen och tillverkning sker.
För tio år sedan introducerade Motoman det första styrsystemet i världen som kunde styra två robotar på samma gång. Deras senaste styrsystem kan styra totalt 36 axlar eller upp till fyra stycken synkroniserade robotar.
Bild 1.2: Robotutvecklingen hos Motoman under 1990-talet och in på 2000 talet.
Antal anställda i Europa är ca 650 stycken varav 280 finns i Sverige. Året 2007/2008 levererade Motoman ca 2 700 robotleveranser runt om i världen. Samma år hade de även en omsättning på 180 miljoner €. Motoman är ett företag som hela tiden utvecklas tack vare en stark kundfokus och modernare produkter som gör att de har lyckats bli globalt marknadsledande.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 3
Mazdak Afshari
1.2 Syfte
Vi har fått som uppgift att ta fram en anordning för att helautomatiskt kunna växla svetspistoler/svetsmetoder med en industrirobot. Utrustningen ska ersätta ritningen 114157 (se bilaga 1) som är förra generationens svetsrobot och svetsutrustning. Utrustningen skall i första hand anpassas för en Motoman HP20 industrirobot och för Motomans egna svetsutrustning.
1.3 Kravspecifikation
Uppgift:
Att ta fram ett system för att helautomatisk kunna växla svetspistoler/svetsmetoder med en industrirobot. Utrustningen skall ersätta 114157 (se bilaga) som är för tidigare generationens svetsrobot och svetsutrustning.
Teknisk kravspecifikation:
• Utrustningen skall kunna växla mellan två svetspistoler/svetsmetoder. • Utrustningen skall kunna hantera MIG/MAG. TIG och Plasma (svetsning
och skärning).
• Utrustningen skall i första hand anpassas för en Motoman HP20 industrirobot och för Motomans egna svetsutrustning.
• Utrustningen skall i första hand anpassas för golvstående applikationer, men om möjligt även fungera för takhängda.
• Utrustningen bör vara modulerbar för att fungera till flera svetsmetoder. Styrning av komponentval:
• Pneumatikkomponenter bör i första hand komma från Festo eller SMS. • Som verktygsväxlare skall GWS-080 från Schunk användas.
Dokumentation:
En papperskopia och en CD-skiva med dokumentation skall efter utfört arbete lämnas till Motoman Robotics Europe AB.
1.4 Mål
Målet är att ta fram en anordning för att helautomatiskt kunna växla svetspistoler /svetsmetoder med en industrirobot. Utrustningen skall ersätta ritning 114157 (se bilaga 1). Den slutgiltiga konstruktionen skall modelleras i programmet Inventor och ritningarna på delar, sammanställningar och delsammanställningar tas fram. Beräkningar skall genomföras för att försäkra oss om att konstruktionens hållfasthet är tillräcklig. Dessa ska visas både med manuell beräkning samt genom FEM-analyser.
1.5 Avgränsningar
Utrustningen skall i första hand anpassas till Motoman HP20 då det blir för komplicerat att anpassa den till övriga robotar eftersom de skiljer sig i storlek och form. Utrustningen anpassas för golvstående robotar men skulle teoretiskt även fungera för takhängda och vikten på S-axeln får inte överskrida 61 kg.
Pneumatikdelar som används skall vara från Festo eller SMC varvid vi kommer att vara begränsade till deras produktutbud. Projektet kommer inte att innehålla någon lösning på PLC-program och vidare är det bestämt att verktygsväxlare skall vara GWS-080 från Schunk. Kabelföring samt slangar för pneumatikdelar har vi bortsett från på uppmaning av uppdragsgivaren. Detta gäller även matarverkens kabelföring. Vi förutsätter att man kan ha olika program för avdockning och dockning och därmed kommer vi att utgå från att vi kan förflytta dessa positioner i y- och z-led (Se bild nedan.)
Som konstruktionsmaterial har stål av varierande slag använts på grund av tillgänglighet samt pris. Valet av metall samt att man velat hålla nere bearbetningstid har gjort att vi även blivit begränsade i vår formgivning. Kullager, matarverk och övriga komponenter så som skruvar och muttrar har valts ur standardsortimentet på företaget eller företagets samarbetspartners.
Projektet har i första hand inriktats på utveckling vilket har medfört att vi inte lagt allt för stor vikt på beräkningar. Man bör göra praktiska prov och ytterliggare hållfasthetsberäkningar innan utrustningen sätts i produktion.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 5
Mazdak Afshari
2. Teori
2.1 Material
Vid dimensionering med minsta utböjning som mål har stålets sträck- och brottgränser mindre betydelse. Den faktor som är avgörande för hur stor utböjningen blir är elasticitetsmodulen. Alla kolstål har en elasticitetsmodul på cirka 210 000 N/mm² och detta har medfört att valet av stål har begränsats till de allmänt förekommande på företaget.
2.2 Kullager
Det finns ett stort utbud av varierande typer av kullager. Vid val av kullager är det främst det dynamiska samt statiska bärighetstalen som är av intresse. Då applikationen är mestadels stillastående är det senare en faktor att beakta.
Varianten av lager är också beroende av om det är radiella, axiella eller en kombination av dessa krafter som påverkar. Det finns fler dimensioneringskriterier vid val av lager men dessa har haft mindre betydelse i vårt fall.
2.3 Cylindrar
En pneumatisk cylinder är en komponent som omvandlar trycket från tryckluften till mekaniskt arbete. Vid dimensionering av pneumatiska cylindrar får man ta hänsyn till vilken kraft de ska förflytta, vilken slaglängd de ska ha samt arbetstryck. För att välja rätt dimensioner på cylindrar kan man använda sig av Festos hemsida och dess beräkningsprogram samt datablad. De kriterier som är valbara är enkel- eller dubbelverkande, vikt, slaglängd samt slagtid. Detta påverkar storlek samt prestanda på cylindrarna.
2.4 Vridning
Om man ansätter ett vridande moment på en balk kommer den att förvridas en vinkel
. Materialet kommer att motverka detta på grund av dess vridtröghet. Avgörande faktorer är i detta fall det polära tröghetsmomentetI
v samt skjuv-modulen G som är materialberoende.v v I G L M
Det uppstår också en skjuvspänning
v i materialet och detta ska motverkas av vridmotståndetW
v. Formeln lyderv v W M max
.2.5 Böjning
En balk som det ansätts en kraft på kommer att böjas. Avgörande för
utböjningen är elasticitetsmodulen E samt yttröghetsmomentet I som är
geometrisk och dimensionsberoende. Höjden i tvärsnittet är av större
betydelse än bredden eftersom den ökar exponentiellt.
Yttröghetsmomentet för fyrkantrör är i vårt fall
12
12
3 2 2 3 1 1h
b
h
b
I
för böjning och6
6
2 2 2 2 1 1h
b
h
b
W
för vridning. Bild 2.1: Vridmoment. Bild 2.2: Böjning.Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 7
Mazdak Afshari
3. Motoman - HP20
3.1 Teknisk specifikation
4. Genomförande
4.1 Arbetsgång
Sammanfattning av vår arbetsgång under projektet:
• Brainstorming
• Val av förslag (se Bilaga 3) • Ta fram en lösning
• Val av pneumatiska komponenter • Val av kullager
• Ta fram en estetisk tilltalande form • Beräkning av vår konstruktions hållfasthet • Rapportskrivning samt ritningsunderlag
Vi har under projektets gång arbetat på Motoman Robotics kontor i Torsås. Detta har gett oss möjligheten att ha kontinuerliga möten med våra handledare på företaget samt att ta del av deras erfarenheter. Vi fick även tillgång till Motomans redan uppritade underlag på komponenter och det möjliggjorde att vi direkt kunde diskutera olika lösningar och hålla arbetet uppdaterat.
4.2 Verktyg
Vi har ritat vår konstruktion i CAD-programmet Inventor och även där gjort FEM- analyserna för att se om vår konstruktion skulle hålla. Vi har även räknat för hand för att kontrollera om FEM-analyserna stämde.
Komponenttillverkarnas hemsidor har använts för att samla information om deras produkter samt att ladda ner CAD-filer av dessa. Beräkningsprogrammen på deras hemsida har använts för att avgränsa valet av produkter.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 9
Mazdak Afshari
Bild 5.2: Svetsfog mellan fyrkantrör och bottenplatta.
Bild 5.1: Överblick snett bakifrån.
5. Resultat
5.1 Konstruktionslösning
5.1.1 Stommen
Det har lagts stor möda på att få utrustningen kompakt, funktionell och estetiskt tilltalande. Den stora utmaningen låg i att skapa en fungerande konstruktion samtidigt som den inte var för stor och befann sig i robotens arbetsområde när den var inaktiv.
Konstruktionen består i första hand av en bottenplatta som två vertikala balkar är fastsvetsade på. Dessa ska höja armarna till rätt nivå så att vi ska kunna fästa cylindrarna på dessa i cirka 45° vinkel. Cylinder 1 är till för att vinkla upp armarna när utrustning är inaktiv samt sänka dem vid växling. De ger även stöd för de främre armarna och begränsar utböjningen.
Plåtskivan som är fäst på de vertikala fyrkantrören är till för pneumatiksatsen som hanterar det pneumatiska systemet. Den hjälper samtidigt till att stadga upp hela stommen mot böjning.
Vi har försökt minimera antal svetsningar eftersom de är tidskrävande samt kostnadsineffektiva. Svetsning förekommer därför endast på 4 delar.
5.1.2 Stöden
Stöden är till för att stadga upp bottenplattan och motverka vridning. Vridningen skulle annars öka koordinatförflyttningen vid dockning av svetspistolerna. De är fastskruvade i bottenplattan samt på zonindelningen på roboten och sätts fast med M8 skruvar. De övre hålen är större än skruvdiametern för att underlätta montering. Stödens utformning beror på att det finns hinder i vägen för roboten då den ska rotera och därför har stöden vinklats på ett flertal ställen för att inte vara i vägen.
5.1.3 Cylinder
Cylinder 2 är till för att vinkla de främre armarna så att gripcylindrarna kommer i position för dockning. Stoppen är till för att vi ska få rätt vinkel.
Plåtfästena har denna utformning på grund av rotationsradien. Vid felaktig vinkel fungerar inte vridningen. Vänster och höger sida är utformade med olika vinklar då roboten är osymmetrisk.
Bild 5.3: Vy från ovan. Bild 5.5: Illustration av rotationsradie.
Bild 5.4: Vänster stopp.
Cylinder 2
Plåtfäste Stopp
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 11
Mazdak Afshari
Bild 5.9: Nedre plåtbit för extra gängdjup.
Bild 5.8: Underled till armen är till för extra gängdjup samt kullagerfästen.
Gripcylindern är till för att man ska kunna greppa svetspistolerna. Plåtbiten som gripcylindern är fastskruvad i är fastspänd med ytterligare en skruv och mutter. Detta för att man fritt ska kunna ändra vinkel vilket kommer att underlätta praktisk positionering.
De nedre fastsvetsade plåtbitarna är till för att vi ska få tillräcklig gängdjup för skruvarna eftersom de vertikala fyrkantrören är för tunna för att tillgodose detta. De främre är även till för att fästa kullagren i. De extra hålen är till för att man ska kunna ändra lutningen på armarna genom att ändra cylinderfästens placering.
Cylinderfästen har valts med avseende på rotationspotential.
Bild 5.7: Fäste för gripcylinder.
Skruv Mutter
Plåtbit
Bild 28: Pyramiden.
Pyramiden
5.1.4 Kullager
Kullagren möjliggör rotation för vinkling av de främre armarna samt vinkling uppåt av de bakre armarna. Vi har valt att använda två kullager per rotationsaxel för att i största mån få radiella krafter på kullagren. Bussningar ska ge bättre toleranser vid borrning. Armarna är fastsatta i kullagren med stålaxlar och spårringar håller dessa på plats. Det finns även ett hölje monterat för att hålla kullagren på plats.
5.1.5 Pyramiden
Pyramiden, som sitter på toppen av roboten, är byggd så att man ska kunna komma åt slang- och kabel-fästen samt att man ska kunna ordna med trådmatningen på två sidor.
Bild 5.12: Förstoring av kullager, bussningar samt axel.
Bild 5.11: Förstoring av bakre kullager utan hölje.
Bild 5.10: Vy från sidan.
Kulllager
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 13
Mazdak Afshari
Bild 5.2.1. Pistolväxlaren fastsatt på robot.
5.2 Funktion
Den slutliga konstruktionen fungerar på det viset att i startläge är pistolväxlaren uppfällt (Bild 5.2.1). Detta för att svetspistolen som är avdockad ska befinna sig nära matarverken. På detta sätt får vi lagom med slack på slangpaketet för att inte begränsa robotens rörlighet samtidigt som vi begränsar att slangpaketet kommer i vägen, fastnar i arbetsstycket eller i själva roboten. Hela växlingssystemet sitter på S-axeln och kommer att rotera med roboten.Matarverken har som funktion att förse svetspistolen med svetstråd.
Nedan följer en steg för steg visning av en växling.
1. I startläge står pistolväxlaren med uppfällda armar för att få slack på slangpaketet och skapa rörelsefrihet åt roboten. (Slangpaketet ej utritad.)
Cylinder 1
2. När man ska växla svetspistoler vinklas båda armarna ner. Detta görs genom att Cylinder 1 på båda sidor återgår till infällt läge.
Svetspistol
Gripcylinder
Robot
Gripcylinder
Verktygsväxlare
4. Vänster verktygsväxlare vrider sig in i rätt position för avdockning.
Verktygsväxlaren
3. Vänster främre arm kommer nu att vinklas in 48,5° för att ställa sig i position för avdockning av svetspistolen som sitter på roboten. Detta görs genom att Cylinder 2 på vänster sida skjuts ut.
Cylinder 2
Vänster främre arm Svetspistol
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 15
Mazdak Afshari
7. Sedan förflyttar roboten sig för att komma ur vägen för vänster gripcylinder.
8. Vänster främre arm vinklas tillbaka genom att Cylinder 2 på vänster sida går tillbaks i infällt läge.
Cylinder 2
Vänster främre arm Gripcylinder
Robot
9. Höger främre arm kommer sedan att vinklas in 90° och gripcylindern med den andra pistolen kommer att befinna sig i position för avlämning.
10. Roboten positionerar sig för att hämta den andra pistolen.
Höger gripcylinder
Höger främre arm
11. När höger verktygsväxlare har låsts fast i roboten släpper höger gripcylinder taget om verktygsväxlaren.
12. Roboten förflyttar sig uppåt för att göra plats för höger främre arm.
Verktygsväxlare
Gripcylinder
Robot
Höger främre arm
Höger främre arm
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 17
Mazdak Afshari
5.3 Cykeltid
Vi gör en grov uppskattning av cykeltiden då det kan vara av intresse att veta ungefär hur lång tid det tar att byta svetspistoler.
Steg Objekt Händelse Tid (s)
1 Cylinder 1V + Cylinder 1H Lutning 2
2 Cylinder 2V Vinkling
48
,
5
o 23 Robot Positionering 2
4 Gripcylinder Stängs 1
5 Verktygsväxlare Frigörs från robot 1
6 Robot Positionering 1
7 Cylinder 2V Vinkling
48
,
5
o 28 Cylinder 2H Vinkling
90
o 29 Robot Positionering 1
10 Verktygsväxlare Låses till roboten 1
11 Gripcylinder Öppnar 1
12 Robot Positionering 1
13 Cylinder 2H Vinkling
90
o 214 Cylinder 1V + Cylinder 1H Lutning 2
5.4 Val av komponenter
5.4.1 Gripcylinder
Pneumatiska gripcylindrar har valts från det väl renommerade företaget SMC med anledning av kravspecifikationen. Som gripcylinder har vi valt att använda oss av EMHL2-32D då den redan ingår i en färdig produkt hos Motoman som har en liknande funktion. Belastningar som den kommer att utsättas för är i princip detsamma i vårt fall. Och eftersom man vanligtvis brukar överdimensionera lite på Motoman är vi därmed övertygade om att den passar vår applikation.
5.4.2 Cylinder 1 samt Cylinder 2
Pneumatiska cylindrar har valts från det välrenommerade företaget Festo med anledning av kravspecifikationen. I första hand utgick vi från nödvändiga slaglängder, krafter samt positioneringstider men efter att ha diskuterat med vår handledare uppgraderade vi cylindrarna. Detta på grund av att vid överdimensionering brukar produkterna ha en längre livslängd. Men man har fått passa sig för att inte vikten inte skulle öka för mycket på grund av robotens lastbegränsningar. Vi har även beaktat utseendet för att matcha den övriga konstruktionens dimensioner samt estetik. Tillbehör så som infästningar etcetera valdes med avseende på funktion och antas klara av påfrestningarna som de kommer att utsättas för. Detta då de är standardtillbehör från samma företag.
5.4.3 Kullager
Kullager har valts från SKF på grund av deras höga produktkvalitet. Vi har i första hand tittat på storlek, typ och belastning. Det var av stor betydelse att vi kunde ha så liten bredd som möjligt då de skulle fästas i hål i 5 och 6 mm tjock plåt. Eftersom kullagren kommer att utsättas för mestadels radiella krafter föll valet på spårkullager. Spårkullagrens förmåga att ta upp även axiella belastningar såg vi som positivt eftersom det kan förekomma små belastningar även i den ledden. Vi har även valt en typ av lager med tätning för att skydda mot föroreningar då utrustningen kommer att användas industriellt. Livslängderna har vi beräknat enligt SKF:s livslängdsformler och teorier. I dessa formler har vi använt oss av det statiska bärighetstalet då vi gjort ett antagande att utrustningen kommer att stå stilla under längre perioder. Eftersom lagren kommer att rotera med väldigt låga varvtal har vi endast gjort en enkel jämförelse mot tillåtna varvtal.Tystgång och dylikt har vi inte tagit i beaktande då utrustningen kommer att arbeta i industriell miljö. Styvhet är av ringa betydelse på grunda av att deformationer är väldigt små över huvud taget på kullager enligt SKF. De låga varvtalen gör också att vi bortser från noggrannhet.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 19
Mazdak Afshari
5.4.4 Material
Stål har valts eftersom det är en standardprodukt på företaget och att den har en hög elasticitetsmodul. Den höga elasticitetsmodulen gör att det blir liten utböjning på armarna på utrustningen i förhållande till om något annat vanligt förekommande material använts. Detta passade vårt syfte då vi konstruerade med avseende på minsta utböjning och storlek. Vi har försökt att använda dimensioner på fyrkantrör som ingår i standardsortimentet på företaget på grund av tillgänglighet samt kostnadsbesparing. Detta gäller även materialet och dimensionerna på bottenplattan samt plattorna som kullagern är monterade i.
5.5 Hållfasthet
5.5.1 Erforderlig kraft av Cylinder 1
Vi behöver räkna fram erforderlig kraft för den pneumatiska cylindern att lyfta armen ca o
45 . Enligt datablad från tillverkaren Festo så klarar cylindern DNCB-32-160-PPV-A av att pressa ut kolven med en kraft på 483N. Då cylindern sitter vinklad (som mest 45°) kommer inte hela kraften att användas för att lyfta armen varför vi beräknar den egentliga lyftkraften. Vi får följande resultat:
N
N
F
F
vertikal
45o
cos
45
o
483
cos
45
o
341
,
533
...
342
Vikten längst ut på armen kommer att vara maximalt 10 kg och armens egenvikt är ca 5 kg. Vi har en kapacitet att lyfta ca 35 kg och är därmed försäkrade om att vi har tillräckligt med kraft för att lyfta anordningen.
Vi gör ingen beräkning på cylinder 2 eftersom vi anser att den massa som cylindern behöver förflytta kommer att vara väldigt liten i förhållande till dess maximala prestanda. Prestationsförmågan i förhållande till maximal prestanda kommer att justeras i praktiken så att den får en lägre kraft vid plus- och minusslag. Detta för att minska hastigheten vid utslag samt återgång. Plusslag för cylindern är teoretiskt 295 N och minusslag 247 N vid 6 bars tryck enligt datablad.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 21
Mazdak Afshari
Bild 5.5.3: Sidvy av pistolväxlare.
5.5.2 Radiell kraft på bakre kullager
För att kontrollera att vi inte överbelastar kullagern måste vi först ta reda på vilka krafter som de belastas med. Sedan kommer vi att använda oss av SKF:s livslängdsformler för att verifiera valet av kullager.
Summan av krafterna som verkar på det bakre kullagret är 256 N + 342 N=598 N (kraften F1 samt kraften som Cylinder 1 trycker upp armen med enligt föregående
uppgift.). Vi har valt lagerstorlek med avseende på den statiska bärförmågan eftersom utrustningen periodvis kommer att stå still.
För att räkna fram erforderlig statisk bärighetstal behöver vi a r
Y
F
F
X
P
0
0
0 där rF belastningens radiella komposant,
a
F
belastningens axiella komposant, N
0X
lagrets radialfaktor
0Y
lagrets axialfaktor N L L F F L F L F m L m L N F 256 ... 799 , 255 319 , 0 562 , 0 150 319 , 0 562 , 0 150 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1 1 0
Y
är noll i vårt fall ochX
0är 0,56 och detta gerN
P
0
0
,
56
598
0
334
,
88
...
335
Insatt i formel för erforderlig statiskt bärighetstal
0 0 0
s
P
C
där
0C
statiskt bärighetstal, N
0P
ekvivalent statisk lagerbelastning, N
0
s
statisk bärsäkerhet (avläses i tabell)Vi väljer
s
0för roterande lager samt normaltyst gång. Detta gers
0
1 ochC
0 blirdå
N
P
s
C
0
0
0
1
335
335
Enligt SKF:s produktkatalog har kullagren som vi valt, 61804-2RS1, ett statiskt bärighetstal på 1500 N och ett dynamiskt på 2700 N. Vi ser direkt att de krafter som lagren kommer att utsättas för vid drift är under det tillåtna.
Vi beräknar även varvtalen för kullagren då de kommer att rotera när den bakre armen ska lutas. Detta gör vi för att få en uppfattning om vilka varvtal det rör sig om. Vi väljer tiden till 1 sekund då det definitivt inte kommer att rotera snabbare än detta på grund av positioneringstiden för cylindern.
min
/
var
5
,
7
...
5162
,
7
2
60
...
250542
,
0
2
...
0043
,
2
8
...
250542
,
0
...
250542
,
0
319
,
0
2
360
45
2
360
1
45
319
,
0
2v
n
m
Omkrets
m
r
b
s
t
m
r
L
o o
Som vi ser så är det inte några höga varvtal och vi behöver inte bekymra oss om detta i vidare beräkningar. Enligt specifikationen klarar lagren av flera tusen varv per minut.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 23
Mazdak Afshari
Bild 5.5.4: Radiell kraft på kullager.
5.5.3 Radiell kraft på främre kullager
Vi kommer även här att göra en kontroll av krafterna som belastar kullagren samt en verifikation av tillåten belastning.
Först får vi räkna fram de radiella krafterna på kullagren för att sedan kontrollera tillåten belastning. N F N L L F F L F L F m L m L N F 5 , 1375 2 / 2751 ... 22 , 2751 0205 , 0 376 , 0 150 0205 , 0 376 , 0 150 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1 1
Vi får här en kraft på 1375,5 N som kullagren måste klara av att belastas med och även i detta fall väljer vi lager med avseende på den statiska bärförmågan.
a r
Y
F
F
X
P
0
0
0 där rF belastningens radiella komposant,
a
F
belastningens axiella komposant, N
0X
lagrets radialfaktor
0Y
lagrets axialfaktor 0Y
är noll i vårt fall ochX
0är 0,56 och detta gerN
P
0
0
,
56
1375
,
5
0
770
,
28
...
770
Insatt i formel för erforderlig statiskt bärighetstal
N
P
s
C
0
0
0
1
770
770
där 0C
= statiskt bärighetstal, N 0P
= ekvivalent statisk lagerbelastning, N0
s
= statisk bärsäkerhet (avläses i tabell)Vi väljer
s
0för roterande lager samt normaltyst gång. Detta gers
0
1.Enligt SKF:s produktkatalog har kullagren som vi valt, 61904-2RS1, ett statiskt bärighetstal på 3650 N och ett dynamiskt på 6370 N. Vi ser direkt att de krafter som lagren kommer att utsättas för vid drift är under det tillåtna.
Vi gör en snabb överslagsräkning på varvtalen. Då längden L1är ungefär lika lång
som radien i föregående uppgift kommer varvtalet som lagret roterar med att vara ungefär dubbelt så stor mot förra fallet. Detta på grund av att lagret kommer att rotera ca
90
0istället för45
0 på samma tid. Även här kommer cylindrarna i praktiken att skjutas ut med lägre hastighet än vad vi beräknat med och detta medför ett gynnsammare tillstånd för lagren.Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 25
Mazdak Afshari
1,1324
5.5.4 FEM-analys
Konstruktionen har dimensionerats för att minimera utböjningarna. Det har dock inte angivits några specifika tillåtna utböjningar eller laster att gå efter. Därför har det gjorts ett antal antaganden med avseende på att dockningskoordinaterna inte får ändras för mycket samt att det inte får vara några visuellt märkbara utböjningar. FEM-programmet ANSYS har använts för att analysera utböjningar och spänningskoncentrationer. Efter att man har ansatt krafter samt fixerat sin modell vid valda punkter, delar programmet in modellen i väldigt många smådelar, så kallade finita element. Sedan beräknas deformationer och spänningar i dessa och summeras och slutligen visas resultatet grafiskt.
Eftersom materialet är stål (som har hög E-modul) och krafterna som påverkar utrustningen har varit väldigt små har vikten lagts på studerande av utböjningar. Det har gjorts väldigt många olika belastningsfall och på följande sidor visas de mest relevanta.
5.5.4.1 Utböjning av konstruktionen med raka armar
Vi får ha i åtanke att Ansys räknar med ett homogent material vilket kommer att leda till att utböjningarna kommer att skilja sig lite jämfört med i verkligheten. Vidare har vi tagit bort alla smådelar så som kullager och skruvar eftersom dessa belastar programmet för mycket. Kullager, axel och bussningar har vi ersatt med cylindriska stänger. Övre pneumatiska cylindrar har vi bortsett från och de nedre har vi ersatt med cylindriska stänger i storlek med kolvstången. Detta gör att konstruktionen kan bli starkare eller svagare i verkligheten mot utböjningar. Det måste kontrolleras praktiskt.
De gråa pilarna längst ut på armarna är kraftpilar med kraften 150 N per styck. De röda ringarna markerar att vi har fixerat utrustningen vid dessa skruvhål.
Under dessa förutsättningar får vi en maximal utböjning på ungefär 1,5 mm. Detta tycker vi är godkänt med avseende på kriterierna som vi utgått från.
0,97067 0,80889 0,64711 0,48533 0,32356 0,16178 0
Bild 5.5.5: Utböjningsplot. Enheter i millimeter.
1,4556 1,2932
Illustrationen nedan visar en överdriven deformationsbild för att man lätt ska kunna bilda sig en uppfattning om problemområden. Efter att vi gjort utböjningstestet förstärkte vi stöden genom att välja tjockare dimensioner. Detta ledde till att vi kunde minska den maximala utböjningen med cirka 1millimeter.
5.5.4.2 Spänningar i konstruktionen med raka armar
Nedan har vi gjort en analys av spänningar i konstruktionen enligt samma förutsättningar som ovan.
Precis som vi antagit är spänningarna väldigt små. Den största spänningen är ungefär 40 MPa och uppträder i en svetsfog. Eftersom stålet som vi kommer att använda har flera hundra megapascal i sträckgräns så inser vi att spänningar i
Bild 5.5.6: Överdriven deformering med raka armar.
39,242 34,882
Bild 5.5.7: Spänningsplot. Enheter i MPa.
0 4,3625 8,7224 13,082 17,442 21,082 26,162 30,522
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 27
Mazdak Afshari
5.5.4.3 Utböjning av konstruktionen med vinklade armar
Vi vill också studera utböjningen när de främre armarna vinklas in. Detta för att kontrollera att vi inte får större utböjningar vid den kritiska punkten då roboten ska docka av eller hämta pistolen. För övrigt är infästningar och laster som i föregående fall.
Utböjningen blir aningen mindre i detta fall vilket man kan se på stapeln till höger. Rött markerar maximal utböjning. Maximal utböjning uppkommer fortfarande längst ut på höger arm men är nu ungefär 1mm. Detta betyder att koordinatförflyttningen blir betydligt mindre Detta är gynnsamt när roboten skall lämna av pistolen.
Bilden nedan visar ett överdrivet deformationstillstånd som underlättar att vi kontrollerar att dimensioneringen även fungerar med vinklade armar.
0 0,11911 0,23822 0,35733 0,47644 0,59554 0,71465 0,83376
5.5.8: Utböjningsplot. Enheter i millimeter.
0,95287 1,072
5.5.4.4 Spänningar i konstruktionen med vinklade armar
Vi gör även här en analys av spänningskoncentrationer för att kontrollera om den maximala spänningen ökar eller förflyttar sig i konstruktionen.
Det blir inga större förändringar av spänningsstorleken men den maximala spänningen förflyttar sig till främre armens infästning. Som vi tidigare nämnt så påverkar inte dessa små spänningar konstruktionen eller funktionen.
Bild 5.5.10: Spänningsplot. Enheter i MPa.
0 3,9336 7,863 11,792 15,722 19,651 23,581 27,51 31,439 35,369
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 29
Mazdak Afshari
5.5.5 Kontroll av FEM-progam
För att försäkra oss om att FEM-programmet visar riktiga svar samt att vi har använt det rätt kommer vi här att utföra en kontroll.
Konstruktionens komplexa former skulle försvåra det manuella beräkningsarbetet för hela konstruktionen. Därför kommer vi endast att beräkna utböjningen på den främre armen. Sedan använder vi oss av elementarfallet Punktlast på rak balk,
inspänd i änden för att göra den manuella beräkningen.
Vi fixerar den på de röda markeringarna för att försöka isolera de främre armarna och krafter på 150 N ansätts där de gråa pilarna visar.
Enligt Ansys får vi en maximal utböjning på 0,45 millimeter längst ut på den främre armen. Nedan kontrollerar vi om svaret stämmer.
0,45453 0,40403 0 0,0505 0,10101 0,15151 0,20201 0,25252 0,30302 0,35352
För att räkna ut utböjningen på den främre armen så använder vi oss av elementarfallet Punktlast på rak balk, inspänd i änden.
Bredden på fyrkantröret är 50 mm, höjden 25 mm och den har en tjocklek på 2,5 mm. Då får vi yttröghetsmomentet 4 3 3 3 1 1 3 1 1 35104,1666... 35104 12 20 45 12 25 50 12 12 mm h b h b Ifrämre
Med hjälp av följande elementarfall kan vi räkna ut utböjningen.
Det blir en utböjning på 0,37 mm och vårt resultat skiljer på 8 hundradelar jämfört med programmets. Eftersom avståndet på kanten till den främre armen och fixerin-garna i programmet skiljer lite grann jämfört med vårt beräknade avstånd, samt att
mm EI FL f mm N E N F mm L främre stål 37 , 0 ... 372173 , 0 35104 210000 3 380 150 3 / 210000 150 380 3 2
Bild 5.5.12: Sidvy av pistolväxlare.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 31
Mazdak Afshari
Bild 5.5.14: Illustration av vridning av svetspistol. (Förstoring och genomskärning.)
Bild 5.5.13: Genomskärning av pistolväxlare. Vy snett bakifrån.
5.5.6 Vridning av arm
Eftersom det är av stor vikt att
koordinaterna för gripcylinder är relativt konstanta måste vridningen av armen undersökas. Detta för att man ska kunna återanvända programkod för avdockning samt hämtning av pistolen och att det inte ska vara en synbar förvridning. Det senare för att stabilitet ingjuter
förtroende för produkten.
Föst måste man räkna ut det polära tröghetsmomentet för främre fyrkantröret. S = medellinjens sträcka
t = godstjockleken
A= den av medellinjen omslutna arean.
4 3 3 2 6 , 81587 .. 611 , 81587 5 , 2 140 75 , 1068 4 4 75 , 1068 5 , 22 5 , 47 5 , 2 140 5 , 22 2 5 , 47 2 mm t s A I mm A t mm s v
Tillsammans med momenten och skjuvmodulen kan man räkna ut förvridningen.
Vinkeländringen blir ungefär 0,00045 radianer.
Eftersom vinkeländringen är så liten används trigonometri för att beräkna svetspistolens koordinatförflyttning.
mm
mm
rad
250
0
,
067500
...
0
,
07
00027
,
0
tan
Detta betyder att gripcylindern inte förflyttar sig nämnvärt och det kan anses som godkänt. Det är viktigt att det i praktiken ser stabilt ut och en förflyttning på 0,07 mm är inte märkbart.
Koordinatförflyttning av verktygsväxlaren blir
rad
rad
I
G
L
M
rad
I
G
L
M
mm
L
mm
kN
G
Nmm
mm
N
L
F
M
Nmm
mm
N
L
F
M
mm
L
mm
L
tot v stål v v stål v Stål v v00045
,
0
00027
,
0
00018
,
0
00027
,
0
...
00026960
,
0
6
,
81587
80000
376
4680
00018
,
0
...
000177429
,
0
6
,
81587
80000
376
3080
376
/
80
4680
234
20
3080
154
20
234
154
2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 33
Mazdak Afshari
6. Kravspecifikation uppfylld
• Att ta fram ett system för att helautomatisk kunna växla svetspistoler/svetsmetoder med en industrirobot. Utrustningen skall ersätta 114157 (se bilaga) som är för tidigare generationens svetsrobot och svetsutrustning.
• Utrustningen skall kunna växla mellan två svetspistoler/svetsmetoder.
• Utrustningen skall kunna hantera MIG/MAG, TIG och Plasma (svetsning och skärning).
• Utrustningen skall i första hand anpassas för en Motoman HP20 industrirobot och för Motomans egna svetsutrustning.
• Utrustningen skall i första hand anpassas för golvstående applikationer, men om möjligt även fungera för takhängda.
• Utrustningen bör vara modulerbar för att fungera till flera svetsmetoder.
• Pneumatikkomponenter bör i första hand komma från Festo eller SMS.
• Som verktygsväxlare skall GWS-080 från Schunk användas.
• En papperskopia och en CD-skiva med dokumentation skall efter utfört arbete lämnas till Motoman Robotics Europe AB.
7. Diskussion och slutsats
Examensarbetet har varit väldigt givande, men samtidigt en utmaning att utföra. En del av utmaningen bestod av att många parametrar var beroende av varandra. Detta ledde till upprepning och rekonstruktion av redan ritade delar. Den osymmetriska formen på själva roboten utgjorde också i sig en utmaning då vi var tvungna att beakta geometrin på båda sidor för varje detalj vi ville rita. Att det blir så många olika detaljer medför naturligtvis ökade kostnader vid tillverkning samt ritning. Begränsning i möjligheten att simulera slangpaketets rörelser har gett upphov till ett antal antaganden. Dessa rörelsemönster kan vi endast bekräfta eller dementera om det byggs en prototyp av utrustningen. Vid för lång slangpaket kan det innebära att slangarna kommer i vägen och vid för kort slangpaket begränsas robotens rörelsefrihet.
En bit in i projektet insåg vi att kostnaderna för komponenterna skulle bli för höga och diskuterade detta med handledarna. Vi kom överens om att minska komponentantalet samt att försöka använda standardformer på material ur företagets sortiment för att minska kostnaderna. Detta begränsade vår formgivning vilket kändes lite frustrerande i början. Komplexa former kräver fler eller mer bearbetning. Det visade sig dock lite senare att begränsningarna skapade en riktlinje för utvecklingen som ökade konstruktionstempot.
Som förväntat var spänningar i konstruktionen av ringa betydelse och vår fokus har istället legat på att minska utböjningarna utan att utrustningen blir för tung eller skrymmande. Valet att använda stål har bidragit till att vi kunnat få relativt små utböjningar vilket är tacksamt men det fanns en risk att konstruktionen skulle bli för tung på grund av stålets höga densitet. Lyckligtvis hade vi lite marginaler att röra oss med då lastkapaciteten på roboten tillät upp till 61 kg på S-axeln.
Resultatet har blivit en kompakt och estetiskt tilltalande konstruktion. Vi är övertygade om att det inte finns några problem med funktionen men den kan behöva justeras något på grund av slangpaketet. Vi har i stor utsträckning använt material som redan ingår standarsortimentet på Motoman och försökt minimera antalet komponenter. Resultatet blir en produkt som kräver låga kostnader i tillverkning med tanke på material och tidsåtgång men också drift och underhåll då konstruktionen är mindre komplex. Ett önskvärt scenario vore att fortsätta optimera och utveckla denna produkt i framtiden.
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 35
Mazdak Afshari
8. Referenser
Litteratur
Konstruktionselement och maskinbyggnad, 1985 Gunnar Dahlvig
ISBN 91-40-1666-2 Hållfasthetslära, Teori
Tekniska Högskolan i Linköping SKF
Huvudkatalog, 1997
Handbok och formelsamling i Hållfasthetslära, 1998 Institutionen for hållfasthetslära KTH,
Bengt Sundström
Verkstadshandboken, 1993, Sjätte upplagan
Nils-Olof Eriksson, Bo Karlsson och Liber Utbildning ISBN:91-21-10643-6
Karlebo Handbok, 1986, 13:e upplagan Karlebo-Serien
ISBN 91-85026-32-8
Handledare/råd
Martin Alfredson, konstruktör och handledare, Motoman Robotics Europe AB Ingvar Jonsson, handledare, Motoman Robotics Europe AB
Göran Björck, Universitetslektor, Högskolan Kalmar
Internetsidor
www.festo.se www.skf.se www.motoman.se
9. Bilagor
Bilaga 1:
Ritning 114 157 och ritning 114 334
Bilaga 2:
Teknisk specifikation för Motoman HP20
Bilaga 3:
Idén som Motoman valde
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg 37
Mazdak Afshari
BILAGA 1 (antal sidor: 2)
Nr . Ant. Ä nd ri ng och/ elle r Medd elnr. Dat u m In f. G odk. 'HQ QD ULWQ LQJ lU Yn UH JHQ GRP RF KV N\G GDG
UWYnWDQMXnUHPWIVDODJQGHlOODJWJHQOL PHG JLYD QGH NR SLHU DV GHOJ LYD VD QQD QH OOHU
VQGDQYlQDLJHK|UREH
7KH VH GRF XP HQW VP XVW QRW EH FR SLHG ZL WKR XWR XUZ ULWWH
QWRWHGSDULPEHQRWXVWIPUHRWKHQWVQWHGFRDQLRQ PLVVSHU
DWK LUG SD UW\ QR UE HX VHG IR UD Q\X QDX WKR UL]H GS XUS RVH
WHGHFXURVHSLOOEQZWLRYHQWUD&RQ
MO TO MA N R OB OT IC S E UR OP E A B Po s. n r. Po s.n o . An t. Qt y Be n ä mn in g Na m e M ate ri a l/S ta n d./ L e v. M ate ri a l/S ta n d./ Su p . Y tj äm n h. där ej an na t ang es Ej to l. s a tt a M åt t S S -I S O 27 68-1 m ed el M ått sv e ts ko n s tr . SS-ISO 5 81 7 Hå l H1 4 Hå la vs tå n d < Q 10 C 0. 3 Hå la vs tå n d > Q 10 C 0. 5 K undCu st o m er Ob je kt Ob je ct Öv er l.ri tn. B a si c .dw g. P roj ekt P roj ect P lot dat um P lot dat e Ar t.n r./R itn .n r. Ar t.n o ./Dw g .n o. Di m ./B est .nr ./A n m . D im ./O rder .no. /r em a rk . P ro jek t nr ./P roj e ct n o. Ko n str . De si gn . Ri ta d Dr aw n . G odk . Ap p r. Da tum Da te Sk a la Sc a le E rs ä tter /R e p la ces E rs at t av /R epl . by Ritn .n r. /Dw g.n o . SWE D E N R MOT O MA N 11433 4-81 HP 2 0 SW FU - AW K MAn M An JL 070711 1: 10 We lding ki t, a ir c o ol ed A1 HP 20 6KR UW :HOGLQ J JXQ $ :. 6Y HWV SLV WRO$: . 237 ,2 1 / $LU FR ROHG EX QGOH /XIW N\ OWV ODQJSD NH W 7+ ( ZLW K SOX J 7+ ( P HG NRQW DN W / P 6LJQ DOF DE OHH [WHQ VLR Q 6LJQ DON DEH OV NDUY / P 0R WRU FD EOH H[ WH QV LRQ 0RW RU NDEH OV NDUY 6: )8 / P ,2 FDE OH ,2 ND EH O [ 6FU HZ 0 &6 6N UXY0& 6 0[ 6FUHZ6.66 6N UXY6 .66 0 1X W0 0 0 XWWH U 0 0 0 [ )= % 6FU HZ 0 & 6 6N UXY0& 6 &RQW DF WKROGH U .RQ WDN WK nOOD UH %UD FNHW P RWR UFDE OH )lV WH PRW RU NRQ WDN WHU 0 :D VK HU % 5% %ULF ND % 5% 0 [ )= % 6FU HZ 0 & 6 6N UXY0& 6 .5 ) &DEOH FR QQH FWRU .D EHOV NR 6) 7) 0;; 5H FWX V &RXS OLQJ 6Q DEEN RS SOLQJ 62 :HOGLQ J FDEOH 6YH WVN DEH O .5 ) &DEOH FR QQH FWRU .D EHOV NR 0 )=% :D VK HU % 5% %ULF ND % 5% 0 [ )= % 6FU HZ 0 & 6 6N UXY0& 6 0 [ )= % 6FU HZ 0 & 6 6N UXY0& 6 +R VH 6ODQJ ¡ 6WD XII FODP SH U 6W DX IIN ODPP HU +3 %U DFN HW FXUU HQW FDEOH )lV WH VWU| PN DEH O ¡ +R VH FOD PS 6ODQ JN OlPPD +R VH Q LSSHO 6ODQ JQLSS HO 0[ 6FU HZ 0 ) 6 6N UXY0)6 .$7 6 03; 5H FWX V 4XLF NFRXSOLQJ 6Q DEEN RS SOLQJ 3OD WH ZLUH IHHG HU 0DW DU YHU NV SODW WD :LUH IHH GH U6:)8 0DW DU YHU N6 : )8 +3 :HOGLQJNLW %DVH 6YH WVS nNOl GQ DG *U XQG 6HH IRUGLPHQVLR QVDQG RSWLRQVIR UZHOGLQ JJXQ$:. 6HH IRUVHOHFWLR QRIZHOG LQJFDE OHDQGDLUK RVH 9 8 11 12 13 2 3 5 6 7 10 4 7 16 21 26 25 23 20 27 28 24 22 14 15 17 18 19 6W nO¡ $OX P 5 RV WIU LWW¡ 6W nO¡ 1R WH 7UnGOHGD UH ,QQHUOLQH U ¡ ¡ '/ ¡ 9$ 5 10 0 30 29 2 P ULWDGL ,QYH QWRU 0$Q
BILAGA 2 (Antal sidor: 2)
Bilaga 2: Teknisk specifikation för MOTOMAN HP20
En teknisk specifikation för MOTOMAN – HP20 roboten.Roboten har standard färgen YASKAWA blå eller s.k. Motoman blå.
Bild 1 -Bilaga 2: MOTOMAN – HP20 robot
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg Mazdak Afshari
Arbetsområde och mått för en MOTOMAN – HP20
Nedan ser vi av 2 arbetsområdena för MOTOMAN-HP20 roboten kan röra sig inom samt dimensionsmått (skissmåtten är till en viss del förenklade). Som man ser på bilden så är roboten väldigt rörlig i en rätt stor omkrets.
BILAGA 3 (antal sidor: 3)
Bilaga 3: Varianter av idén som Motoman valde att gå vidare med.
Matarverken sitter kvar på roboten och dubbelt utskjutande
avdockning
Bilaga 3.1 Idé variant 1
Matarverk: ”Pyramiden”
Avdockning: Dubbelt utskjutande avdockning Fördelar:
• Slangpaketet är inte i vägen • Enkel lösning
• Troligen bra räckvidd • Kompakt
Bild 1- Bilaga 3: ”Pyramiden”
Nackdelar:
• Kan bli problem med vinkeln på slangpaketet • Vikt?
• När roboten går bakåt. Ska vi sänka den cirkelformade I-balken?
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg Mazdak Afshari
Idé variant 2:
Matarverk: ”Cykelväskan”
Avdockning: Dubbelt utskjutande avdockning
Fördelar:
• Slangpaketet är inte i vägen • Enkel lösning
• Troligen bra räckvidd • Kompakt
Bild 3- Bilaga 3: ”Cykelväskan”
Nackdelar:
• Kan bli problem med vinkeln på slangpaketet • Vikt?
• Kan vi ha cykelväskan?
• När roboten går bakåt. Ska vi sänka den cirkelformade I-balken?
Växjö universitet
Institutionen för teknik och design
Lina Östberg Mazdak Afshari
BILAGA 4 (antal sidor: 54)
N r. A nt . Ä n dr in g oc h /e lle r M P os. nr. P os. no . A n t. Q ty . B en ä m ni ng T itl e M ate ria l/L ev e ra ntö r M ate ria l/S u p p lie r Y tjä m n h. D ä r e j a n n at a ng e s G en e re lla t ol e ra n se r M å tt S S -I S O 2 76 8 -1 m S ve ts S S -I S O 5 8 1 7 H ål H 14 H ål a vs tå nd < Ø 1 0 ± 0 ,3 H ål a vs tå nd > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C ust om e r O bj e kt O bj e ct Ö ve rl .r itn . B as ic .d w g . P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o ./D w g. n o S ka la S ca le E rs ä tte r R ep la ce s E rs a tt av R ep l.b y A Y A S K A W A C O M P A N Y M O T O M A N E xa m e n sa rb e te 2 0 0 8 1: R o b o t m e d p is to lv ä x la re A 1 R ev . S ta tu s S ta te W or kI n P ro gr e ss 6 02 60 0 8 B ri ck a - B R B 4 7 6 00 20 4 6 S kru v - M C 6 S 4 6 P yra m id en m e d m at a rv e rk 1 5 0 01 00 0 P is to lv ä xl a re 1 4 1 14 83 0 T H E -1 0 o ch C W K -6 00 2 3 3 16 22 6 -1 V e rk ty gs vä xl a re 2 2 1 15 26 3 -1 P å kl ä dn a ds a ts H P 2 0 1 1 1 4 5 6 7 3 2
P os. nr. P os. no . A n t. Q ty . B en ä m ni ng T itl e M ate ria l/L ev e ra ntö r M ate ria l/S u p p lie r Y tjä m n h. D ä r e j a n n at a ng e s G en e re lla t ol e ra n se r M å tt S S -I S O 2 76 8 -1 m S ve ts S S -I S O 5 8 1 7 H ål H 14 H ål a vs tå nd < Ø 1 0 ± 0 ,3 H ål a vs tå nd > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C ust om e r O bj e kt O bj e ct Ö ve rl .r itn . B as ic .d w g . P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o ./D w g. n o . B esk rivn in g /A nm ä rk nin g D e sc ri ptio n/R e m ar k P ro je kt n r. /P ro je ct n o . K on st r. D e si gn . D a tu m D a te S ka la S ca le E rs ä tte r R ep la ce s E rs a tt av R ep l.b y R itn .n r. /D w g .n o . A Y A S K A W A C O M P A N Y M O T O M A N 0 0 1 0 0 0 E xa m e n sa rb e te 2 0 0 8 LÖ ,M A 08 .0 5 .2 8 1: 7 11 4 15 7 P is to lv ä x la re A 1 R ita d D ra w n D a tu m D a te R ev . S ta tu s S ta te G o d k. A pp r. LÖ ,M A D a tu m D a te 08 .0 5 .2 9 W or kI n P ro gr e ss N r. A nt . Ä n dr in g oc h /e lle r M ed de ln r. D at um In f. G od k. Den na ri tn ing ä r v år eg en do m o ch sky dd ad enl igt g älla nd e la g s am t f år ej u ta n v
årtannns aivaelg, drasieope kandgivmed
el ler obe hör ige n a nvä nd as. Th ese d ocu me nts m ust n ot be cop ie d w ith ou t o ur wri tte n pe rm iss ion a nd co nte nts th ere of m ust n ot be im pa rte d t
o.oseurpd pizehorautunny r a fosed ubeor y nartd phira t Con tra ven tio n w ill be pr os ecu te d. MO TO MA N R OB OT IC S E UR OP E A B M 10 x2 0 12 .9 O be h 60 02 06 7 S kru v - M C 6S 4 47 V än st er st öd ti ll bo tte n 1 46 H ög er st öd ti ll bo tte n 1 45 17 43 83 S N C -3 2 2 44 LB N -2 0_ 25 60 59 F es to C yl in de rf äs te fö r lit en c yl in de r 4 43 D S N -2 5-2 00 -P P V 96 71 F es to Li te n cy lin de r 2 42 S G S -M 10 x1 ,2 5 92 61 F es to C yl in de r til lb eh ör 4 41 53 27 30 F es to S to r cy lin de r 2 40 LN G -3 2 33 89 0 F es to C yl in de rf ot 2 39 S N C B -3 2-R 3 17 69 44 F es to C yl in de rf äs te ti ll st or cy lin de r 2 38 H ög er gri pd on sv äx la re 1 37 V än st er gr ip do ns vä xl are 1 36 M 6x 12 8 .8 F Z B 60 02 02 8 S kru v - M C 6S 16 35 M 6 60 22 00 7 Lå sm ut te r 8 34 M 8 60 26 00 8 B ric ka - B R B 4 33 M 8x 12 8 .8 F Z B 60 02 04 4 S kru v - M C 6S 4 32 63 5x 20 0x 4 P lå t 1 31 60 x6 0x 3 IF R P la st pl ug g 2 30 H ög er arm 1 29 V än st er ar m 1 28 H ög er cy lin de rf äs te 1 27 V än st er cy lin de rf äs te 1 26 H ög er st op p til l c yl in de r 1 25 V än st er st op p til l c yl in de r 1 24 M 5x 10 8 .8 F Z B 60 02 01 3 S kru v - M C 6S 8 23 50 x4 0x 3 IF R P la st pl ug g 4 22 50 x2 5x 2, 5 IF R P la st pl ug g 4 21 S kru v til l g rip do n 2 20 M 20 8 .8 60 21 02 2 M ut te r - M 6M 2 19 6 19 04 -2 R S 1 S K F K ul la ge r 4 18 K ul la ge r ax el ti ll arm 2 17 50 x2 5x 2, 5 L= 43 5 V än st er gr ip arm 1 16 50 x2 5x 2, 5 L= 4 35 H ög er gri pa rm 1 15 U nd erl ed t ill a rm 2 14 Ö ve rle d til l a rm 2 13 M 4x 8 8. 8 F Z B 60 02 00 3 S kru v-M C 6S 32 12 50 x5 0 t= 2m m S ky dd fö r gå ng jä rn 8 11 Ø 20 xØ 28 x0 ,5 60 16 09 4 D is ta ns bri ck a 4 10 30 /2 0x 11 ,5 /8 B orrb us sn in g 8 9 61 80 4-2 R S 1 S K F K ul la ge r 4 8 S G A 2 0 60 15 01 8 S på rri ng 8 7 K ul la ge r ax el ti ll st om m e 2 6 M 12 8 .8 F Z B 60 23 00 4 F lä ns m ut te r - M 6M F 16 5 M 10 F Z B 60 26 00 9 B ric ka - B R B 20 4 M 12 x2 0 12 .9 O be h 60 02 08 6 S kru v - M C 6S 16 3 G ån gj ärn s fä rs te ti ll st om m e 4 2 S to m m e 1 1 3 7 3 6 3 1 3 2 33 1 2 5 2 3 2 4 2 3 2 7 2 6 19 20 44 3 4 3 5 4 4 39 40 3 5 3 8 3 4 5 2 11 12 16 2 8 4 3 13 1 4 8 9 10 6 7 1 8 9 17 7 2 9 2 2 3 0 2 1 1 5 4 1 4 2 46 4 5
N r. A nt . Ä nd ri ng o ch /e lle r m ed d nr . D at um P os .n r. P os .n o. A n t. Q ty . B e nä m ni n g T itl e M at er ia l/L e ve ra nt ö r M at er ia l/S up p lie r Y tjä m nh . D är e j a nn a t a ng e s G e ne re lla t ol er a ns er M å tt S S -I S O 2 7 68 -1 m S ve ts S S -I S O 5 81 7 H å l H 14 H å la vs tå n d < Ø 1 0 ± 0 ,3 H å la vs tå n d > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C us to m e r O b je kt O b je ct Ö ve rl. ri tn . B as ic .d w g. P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o. /D w g. n o. B es kr iv ni ng /A nm ä rk ni D es cr ip tio n/ R e m a rk P ro je kt n r. /P ro je ct n o . K on st r. D es ig n. S ka la S ca le E rs ät te r R ep la ce s E rs at t a v R ep l.b y R itn .n r. /D w g. n o. A Y A S K A W A C O M P A N Y
M
O
T
O
M
A
N
E xa m en sa rb et e 20 08 LÖ ,M A 1: 4S
to
m
m
e
A
3
R ita d D ra w n R e v. S ta tu s S ta te G o dk . A pp r. LÖ ,M A W or kI nP ro gr es s S 35 5J R H ål br ic ka 2 4 S 35 5J R B ot te np la tta 1 3 60 x6 0x 3 L= S 35 5J 2H H ög er b en 1 2 60 x6 0x 3 L= S 35 5J 2H V än st er b en 1 1 1 2 3 W C 5 W C 4 15 10 4 13N r. A nt. Ä ndr in g oc h/el le r m edd nr . D atum Inf. G o dk . De nn a r itn ing ä r v år eg en dom o ch sk ydd ad en lig t g älla nde la g s am t f år ej u ta n v årt me dgi va nd e k op ier as, de lgi vas a nna n e lle r ob eh öri ge n a nvä nd as. Th ese d ocu me nts m ust n ot be co pie d w ith ou t o ur wri tte n pe rm iss ion a nd co nte nts th ere of mus t n ot be im pa rte d to a t hir d p art y n or be u sed fo r a ny un aut ho riz ed p urp ose . Co ntr ave ntio n w ill be p ros ecu te d. MO TO MA N R OB OT IC S E UR OP E A B P os .n r. P os .n o. A n t. Q ty . B e nä m ni n g T itl e M at er ia l/L e ve ra nt ö r M at er ia l/S up p lie r Y tjä m nh . D är e j a nn a t a ng e s G e ne re lla t ol er a ns er M å tt S S -I S O 2 7 68 -1 m S ve ts S S -I S O 5 81 7 H å l H 14 H å la vs tå n d < Ø 1 0 ± 0 ,3 H å la vs tå n d > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C us to m e r O b je kt O b je ct Ö ve rl. ri tn . B as ic .d w g. P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o. /D w g. n o. B es kr iv ni ng /A nm ä rk ni ng D es cr ip tio n/ R e m a rk P ro je kt n r. /P ro je ct n o . K on st r. D es ig n. D at um D at e S ka la S ca le E rs ät te r R ep la ce s E rs at t a v R ep l.b y R itn .n r. /D w g. n o. A Y A S K A W A C O M P A N Y
M
O
T
O
M
A
N
E xa me ns ar be te 2 00 8 LÖ ,M a 08 .0 4. 29 1: 2, 5V
ä
n
s
te
r
b
e
n
A
3
6 0 x 6 0 x 3 L = 3 2 8 R ita d D ra w n D at um D at e R e v. S ta tu s S ta te G o dk . A pp r. LÖ ,M A D at um D at e 08 .0 5. 26 W or kI nP ro gr es s Y T B E H A N D L IN G L A C K E R IN G La ck S ki kt tjo ck le k P ul ve rla ck T äc ka nd e K ul ör S va rt s tr uk tu r E X T E R N L E V E R A N T Ö R 1 F yr ka nt sr ör S3 55 J2 H t= 3m m 60 60 3 R 4 328 22 18 18 18 30 45 n 13 ,5 ( 2x ) n 13 ,5 ( 2x ) M 7x 1 (8 x) 38 48 160 M8 ( 2x ) 11 30N r. A nt. Ä ndr in g oc h/el le r m edd nr . D atum P os .n r. P os .n o. A n t. Q ty . B e nä m ni n g T itl e M at er ia l/L e ve ra nt ö r M at er ia l/S up p lie r Y tjä m nh . D är e j a nn a t a ng e s G e ne re lla t ol er a ns er M å tt S S -I S O 2 7 68 -1 m S ve ts S S -I S O 5 81 7 H å l H 14 H å la vs tå n d < Ø 1 0 ± 0 ,3 H å la vs tå n d > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C us to m e r O b je kt O b je ct Ö ve rl. ri tn . B as ic .d w g. P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o. /D w g. n o. B es kr iv ni ng /A nm ä rk ni D es cr ip tio n/ R e m a rk P ro je kt n r. /P ro je ct n o . K on st r. D es ig n. S ka la S ca le E rs ät te r R ep la ce s E rs at t a v R ep l.b y R itn .n r. /D w g. n o. A Y A S K A W A C O M P A N Y
M
O
T
O
M
A
N
E xa me ns ar be te 2 00 8 LÖ ,M A 1: 2, 5H
ö
g
e
r
b
e
n
A
3
6 0 x 6 0 x 3 L R ita d D ra w n R e v. S ta tu s S ta te G o dk . A pp r. LÖ ,M A W or kI nP ro gr es s Y T B E H A N D L IN G La ck S ki kt tjo ck le k P T K ul ör S E X T E R N L E V E 1 F yr ka nt sr ör S3 55 J2 H t= 3m m 60 60 3 R4 18 18 18 22 160 128 n 13 ,5 ( 2x ) M6 ( 8x ) 38 M8 (2 x)N r. A nt. Ä ndr in g oc h/el le r m edd nr . D atum Inf. G o dk . De nn a r itn ing ä r v år eg en dom o ch sk ydd ad en lig t g älla nde la g s am t f år ej u ta n v årt me dgi va nd e k op ier as, de lgi vas a nna n e lle r ob eh öri ge n a nvä nd as. Th ese d ocu me nts m ust n ot be co pie d w ith ou t o ur wri tte n pe rm iss ion a nd co nte nts th ere of mus t n ot be im pa rte d to a t hir d p art y n or be u sed fo r a ny un aut ho riz ed p urp ose . Co ntr ave ntio n w ill be p ros ecu te d. MO TO MA N R OB OT IC S E UR OP E A B P os .n r. P os .n o. A n t. Q ty . B e nä m ni n g T itl e M at er ia l/L e ve ra nt ö r M at er ia l/S up p lie r Y tjä m nh . D är e j a nn a t a ng e s G e ne re lla t ol er a ns er M å tt S S -I S O 2 7 68 -1 m S ve ts S S -I S O 5 81 7 H å l H 14 H å la vs tå n d < Ø 1 0 ± 0 ,3 H å la vs tå n d > Ø 1 0 ± 0 ,5 K un d C us to m e r O b je kt O b je ct Ö ve rl. ri tn . B as ic .d w g. P ro je kt P ro je ct A rt .n r. /R itn .n r. A rt .n o. /D w g. n o. B es kr iv ni ng /A nm ä rk ni ng D es cr ip tio n/ R e m a rk P ro je kt n r. /P ro je ct n o . K on st r. D es ig n. D at um D at e S ka la S ca le E rs ät te r R ep la ce s E rs at t a v R ep l.b y R itn .n r. /D w g. n o. A Y A S K A W A C O M P A N Y
