8. mecanizarea si automatizarea montajului

30
8. MECANIZAREA ŞI AUTOMATIZAREA MONTAJULUI 8.1 Condiţii de realizare a montajului automatizat Pentru realizarea unui montaj mecanizat şi automatizat este necesară îndeplinirea mai multor categorii de condiţii fig. 8.1. 137

Upload: purdea-bogdan

Post on 14-Sep-2015

31 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

dsaas

TRANSCRIPT

Montaj automatizat

8. Mecanizarea i

automatizarea

montajului8.1 Condiii de realizare a montajului automatizat

Pentru realizarea unui montaj mecanizat i automatizat este necesar ndeplinirea mai multor categorii de condiii fig. 8.1.

Fig. 8.1 Clasificarea condiiilor pentru automatizarea montajului

Adoptarea montajului mecanizat i automatizat este un proces complex care se realizeaz numai n urma ntrunirii mai multor condiii, principii, reguli.

8.1.1 Condiii tehnologiceO prim categorie de condiii este aceea legat de tehnologia de realizare a pieselor ce vor fi montate (tehnologicitatea acestora) (fig. 8.2).

Fig. 8.2 Condiii tehnologice

8.1.1.1 Condiii referitoare la construcia pieselor

8.1.1.1.1 Condiii de manipulare Din punctul de vedere al condiiilor de manipulare este important s fie evitat forma pieselor care produc dificulti n manipularea automat. Probleme mari apar la piesele din srm sau din tabl subire care au tendina de a se ncurca relativ uor (fig. 8.3).

Fig. 8.3. Forme ce nu permit manipularea automatDe asemenea pentru manipularea pieselor de la un loc de munc la altul este necesar ca acestea s posede o rigiditate suficient de mare pentru a nu se deforma n timpul manipulrilor (sunt evitate piesele lungi i subiri). Problema se pune i n cazul pieselor mari turnate sau sudate. Dac ansamblul are masa i volumul prea mari este bine s fie proiectat de la nceput din subansambluri ce pot fi manipulate mai uor i care vor fi ulterior asamblate mecanic. Trebuie s se in cont din faza de proiectare de modul n care subansamblurile componente vor fi apucate, manipulate, sprijinite, aezate n timpul montajului i se prevd zone anumite pentru uurarea realizrii acestor faze.

Alimentarea pieselor mici poate fi uor automatizat. Sunt preferate formele de revoluie pentru c pot fi uor deplasate n lungul unor ghidaje simple. Nu sunt agreate formele care au diferene mari de dimensiuni ntre cotele aceluiai reper (tije subiri cu lungime mare, rondele, aibe, garnituri cu raport mare ntre diametru i grosime).

Un element foarte dificil al manipulrii este orientarea (aducerea acestora ntr-o anumit poziie raportat la logistica montajului automatizat). Se caut forme constructive ale pieselor astfel nct orientarea piesei cu un capt sau cu cellalt n faa dispozitivului de prehesiune al robotului s fie indiferent (fig. 8.4).

Fig. 8.4 Forme corecte i incorecte ale pieselor pentru orientarea automatBolul din figura 8.4 a este preferabil celui din figura (d) care are capetele de lungimi diferite, lucru de care trebuie s se in cont la orientarea automat. Prezonul cu capetele filetate pe lungimi egale (fig. 8.4,b) este mai indicat dect cel din figura (e) cu filete de lungimi diferite. In mod similar, eclisa din figura 8.4 c este mai bine proiectat dect cea din figura (f) din punctul de vedere al orientrii automate.La orientarea automat trebuie inut cont de urmtoarea regul general: dac la orientarea unei piese sunt luate n considerare unele aspecte constructive (caviti, proeminene) acestea trebuie s fie suficient de evidente pentru a fi sesizate cu uurin de dispozitivele de orientare. Nu sunt agreate diferenele dimensionale mici i contururile marcate insuficient care nu permit o orientare corect. Regula poate fi reformulat astfel: sunt de preferat formele simetrice, dar dac se recurge la forme nesimetrice, nesimetria trebuie s fie foarte accentuat [23].

Fig. 8.5 Piese cu forme constructive neindicate n orientarea automat

Formele asimetrice insuficient de difereniate nu sunt indicate la orientarea automat (fig. 8.5): frezri scurte (a, b, c, d), alezaje mici (e), diferene mici de diametre (f).

8.1.1.1.2. Condiii referitoare la asamblarePentru o asamblare uoar i rapid este necesar introducerea teiturilor, a razelor de racordare sau a degajrilor, chiar dac acestea nu au i alt rol funcional (fig. 8.6). Un ajustaj alunector este foarte greu de realizat (uneori imposibil de automatizat) dac piesa cuprins i cea cuprinztoare nu sunt prevzute cu teituri. Dac teiturile au i rol funcional este indicat ca pe desenul de reper s fie trecute toate detaliile i indicaiile referitoare la forma i dimensiunile teiturilor, debavurrilor. Meniunile sunt cu att mai importante cu ct realizarea teiturilor n unele cazuri este foarte dificil (la forme mai complexe de piese). Realizarea incorect a acestora poate s influeneze hotrtor montajul ulterior i funcionarea ntregului ansamblu

Fig. 8.6 Teituri i degajri pentru uurarea realizrii asamblrilor

n proiectarea ansamblurilor trebuie s fie evitate supradeterminrile. Acestea au loc atunci cnd piesa este poziionat pe mai multe suprafee dect este necesar pentru a i se anula gradele de libertate. De asemenea, piesele realizate nu sunt identice datorit impreciziilor de fabricaie. Din aceste cauze apar defecte la montaj care sunt eliminate prin ajustri ulterioare, operaii costisitoare. Pentru a nu se ajunge la supradeterminri, trebuie alese de la nceput soluii constructive favorabile (fig. 8.7).

Fig. 8.7 Variante constructive corecte pentru eliminarea supradeterminrilor

Poziionarea precis a pieselor pentru asamblare este o operaie deosebit de complex care necesit de multe ori o logistic sofisticat. Asamblrile cu jocuri foarte mici nu sunt de dorit i sunt agreate suprafeele de orientare preliminar (fig. 8.8). Trebuie evitate poziionrile unghiulare foarte precise (canale de pan nlocuite cu caneluri).

Fig.8.8 Poziionare prin orientare preliminar:

a-varianta greit; b-varianta mbuntit

8.1.1. 2 Condiii referitoare la schema de montaj

Schema de montaj este o reprezentare schematizat a procesului de montaj din care reiese ordinea operaiilor de asamblare, ansamblul de baz, numrul de piese din ansambluri, modul n care se realizeaz diferitele operaii de asamblare. La proiectarea ansamblurilor i a modului n care acestea sunt concepute din punctul de vedere al montajului, trebuie avut n vedere conceperea ct mai simpl a schemelor de montaj.

Pentru aceasta, este indicat indeplinirea urmtoarelor condiii:

conceperea ansamblului dintr-un numr minim posibil de piese astfel nct funcionarea s nu fie afectat i schema de montaj s fie mult simplificat. Este analizat rolul funcional al fiecrui reper. Prea multe funcii ndeplinite de un reper vor conduce la o form constructiv complicat a acestuia. Forme complicate sunt totui acceptate n producia de mas unde se recurge la operaii de genul: turnare, sinterizare, matriare etc. Injectarea maselor plastice este o operaie din ce n ce mai utilizat care poate s conduc la micorarea numrului de repere dintr-un ansamblu. Organele de asamblare n numr mare, pot s complice schemele de montaj, mresc numrul de repere, sporesc ansele apariiei vibraiilor n funcionare. De aceea se caut micorarea numrului organelor de asamblare prin utilizare nituirii n locul asamblrilor filetate, prin utilizarea uruburilor autofiletante, a sertizrilor, ndoirilor, lipirilor etc.

conceperea schemei de montaj dintr-un numr redus de subansambluri cu roluri funcionale bine definite. Este de dorit ca funcionarea acestor subansambluri s fie posibil a fi verificat independent de poziia i funcionarea lor n ansamblul final. Niciodat nu trebuie s se ajung n situaia de a demonta repere sau subansambluri nainte de montajul definitiv al acestora. Este bine s se porneasc de la o pies de baz pe care s se aduc succesiv repere sau subansambluri. utilizarea unor operaii de montaj ct mai simple, uor de mecanizat i automatizat (nurubri, nituiri, presri n locul sudurilor complicate cu poziionri precise). sunt evitate operaiile mult diferite ca i durat de celelalte operaii de asamblare, care altfel afecteaz negativ ritmul liniei de montaj (ajustri, vopsiri, sudri, lipiri). Datorit duratelor diferite, aceste operaii fragmenteaz linia de montaj i complic manipulrile interoperaionale cu cheltuieli suplimentare n domeniul investiional. Se poate ajunge totui la o proiectare raional a unor linii de montaj care s includ i astfel de operaii prin defalcarea acestor operaii, prin comasarea altor operaii, prin realizarea unui transport continuu i innd cont de stocurile de piese nainte i dup anumite posturi de lucru.

8.1.1.3 Condiii privind lanurile de dimensiuni

Teoria rezolvrii lanurilor de dimensiuni i gsete o aplicabilitate deosebit n domeniul optimizrii montajului (vezi cap. 7.2).

8.1.2 Condiii referitoare la calitatea pieselor

Calitatea unui produs montat depinde de calitatea elementelor componente. Pentru a se recurge la automatizarea montajului, piesele componente ale ansamblului trebuie s ndeplineasc anumite condiii restrictive legate de toleranele mici de execuie i de precizia de form i poziie. Sistemele de fabricaie care preced montajul trebuie s fie capabile s livreze componente de calitate pentru montaj.

n acest context, este utilizat noiunea de capabilitate a fabricaiei. Aceasta se refer la gradul n care calitatea produciei este meninut n limitele prescrise n anumite condiii de dotare, gestiune i utilizare a unui proces tehnologic stabilit. Capabilitatea se refer att la piese ct i la subansambluri.

Capabilitatea poate fi apreciat la sfritul execuiei sau dup efectuarea controlului. Dac ne referim la piesele ce urmeaz s fie montate, trebuie s lum n considerare piesele care vor fi predate la montaj. Desigur c acestea pot s vin direct de pe linia de fabricaie, sau mai bine, s fie trecute printr-o faz de control. Dei controlul este o operaie costisitoare, el poate s nlture o serie de deficiene remediabile nainte de montaj, care altfel ar putea s conduc la probleme de asamblare i chiar funcionare ulterioar a produsului, cu costuri mult mai mari de remediere.

Literatura de specialitate propune urmtoarele etape ce se parcurg n analizarea i aprecierea capabilitii [23], [1]:

selectarea unui lot de piese din reperul analizat i msurarea abaterilor reale ale fiecrui parametru (dimensiune, rugozitate, form, poziie, duritate, etc.) care pot influena construcia i funcionarea ansamblului;

calcularea probabilitii ca fiecare parametru luat n considerare s se gseasc n cmpul de toleran prescris;

stabilirea elementelor ce trebuie luate n considerare pentru meninerea capabilitii la valori prestabilite.

Dac se ajunge la situaia n care probabilitatea determinat este mai mic dect o valoare admis, pot s apar urmtoarele probleme:

ansamblul, n totalitatea sa, nu corespunde cerinelor constructive i funcionale;

montajul este mai costisitor deoarece se efectueaz operaii suplimentare de ajustare, poziionare, manipulare, care pot s modifice tactul liniei de montaj;

cerinele clientului nu sunt n totalitate satisfcute datorit problemelor funcionale;

pot s apar aspecte negative legate de fiabilitate i ntreinere.

O capabilitate de un anumit nivel este deci strict necesar pentru a trece la montajul automatizat. Msurile ce se impun pentru a rezulta capabilitatea necesar sunt avute n vedere nc din faza de proiectare a produsului, sunt urmrite pe parcursul procesului de fabricaie i control. n acest sens, se poate reveni asupra unor elemente ale proiectului legate de tolerane mai largi elemente de reglare i compensare, tehnologicitate, etc.

Traseul tehnologic influeneaz hotrtor capabilitatea. Calitatea ridicat a pieselor este realizat cu tehnologii noi, optimizate, n care sunt prezente: logistic adecvat, sisteme tehnologice performante, flexibile, cu control activ i preventiv, etc.

Conceptul de capabilitate trebuie privit n contextul unei gestiuni computerizate a produciei i al unui management al calitii n societatea comercial ce realizeaz un anumit produs.

8.1.3 Condiii legate de logistic

Montajul automatizat este dependent de condiiile concrete existente la momentul respectiv, legate de: caracteristicile produsului, programa de fabricaie, ritmul de cerere, nivelele de colaborare, aprovizionare, etc. Toate aspectele menionate trebuie astfel corelate nct s se asigure continuitatea procesului de montaj. Aspecte legate de managementul planificrii resurselor sunt tratate n capitolul 10.

8.2 Asamblarea cu roboi

Trebuie inut seama de faptul c asamblarea cu roboi joac un rol important n asamblarea automat.

8.2.1 Utilizarea senzorilor de for n operaiile de asamblare cu roboiUtilizarea senzorilor de fore a fost abordat nc din anii 70. Scopul urmrit este acela de a se realiza o asamblare cu o precizie mai mare dect aceea a elementului final al robotului (dispozitivul de prehensiune).

n acest sens, au fost abordate dou probleme:

- asamblarea cu roboi cu senzori de for n 2D. Acest studiu se ocup de planificarea micrii cu senzor. S-a folosit semnalul senzorial al forei pentru a localiza centrul alezajului n operaiile de asamblare alezaj-bol [21]. Alte cercetri au aplicat metoda de asamblare cu articulaii cu senzori de fore la mai multe tipuri de roboi [21,29].

- asamblarea cu roboi cu articulaii flexibile innd cont de muchiile alezajului i ale bolului. Metoda utilizeaz un dispozitiv special i ia n considerare muchia alezajului. Au fost analizate utilizarea articulaiilor flexibile i principiile de design [8],[9]. S-a stabilit astfel relaia dintre forele i momentele care acioneaz asupra bolului pentru a evita blocarea i efectul de pan.

Ambele metode se folosesc n domenii prefereniale de aplicabilitate. Astfel asamblarea cu roboi cu articulaie prevzut cu senzori de for poate realiza operaii de precizie ridicat ns senzorul poate fi avariat relativ uor.

Asamblarea cu robot cu articulaie flexibil obine o inserare mai rapid dar articulaia trebuie proiectat innd cont de caracteristicile sistemului bol-alezaj.

n cazul asamblrii cu roboi cu feed-back, din partea senzorilor de for, limitrile sunt:

exist puine cercetri referitoare la asamblarea cu roboi cu feed-back din partea senzorilor de for n spaiul tridimensional unde sistemul bol-alezaj este descris n ase grade de libertate;

n multe cazuri s-a presupus c unghiul dintre axa bolului i cea a gurii este zero i c suprafeele de contact erau absolut netede. De aceea se presupune, de obicei, c starea sistemului bol-alezaj poate fi complet stabilit prin utilizarea senzorilor de for cu feed-back. Atunci cnd unghiul dintre axe nu este zero i suprafeele de contact dintre alezaj i gaur nu sunt suficient de fine, starea sistemului este greu de identificat n totalitate.

8.2.1.1 Sisteme experimentale de asamblare robotizat cu senzori de for

n asamblarea cu roboi s-a utilizat mult senzorul de for cu ase componente. Configuaraia unui sistem de asamblare cu robot cu articulaie prevzut cu senzor de fore este prezentat n figura 8.9 [21 ].

Fig. 8.9 Sistem de amplasare cu robot cu senzori de fore n articulaie

Se urmrete o asamblare cu o precizie mai mare dect a braului robotului folosit. Se recurge la aceast variant deoarece realizarea roboilor cu o precizie mult mai mare este foarte scump. Sistemul de control ajusteaz poziia bolului n conformitate cu datele primite de la senzorii de fore cu feed-back astfel nct bolul s fie introdus n alezaj.

Diagrama bloc a unui sistem robotizat cu articulaie cu senzor de fore este prezentat n figura 8.10 [21].

Fig. 8.10 Diagrama bloc a sistemului robotizat cu senzori de fore n articulaie

n schema de lucru trebuie stabilit relaia de interdependen ntre semnalul primit de la senzorii de for i starea sistemului bol-alezaj. Se iau n considerare urmtoarele aspecte:

fora de contact dintre bol i alezaj i poziia punctului de contact pot fi obinute din valoarea semnalului senzorial;

trebuie analizat relaia dintre starea xm care este msurat i starea xc care este controlat;

se stabilesc ecuaiile ce sunt satisfcute cnd muchia suprafeei inferioare a bolului atinge muchia suprafeei superioare a alezajului;

fora de contact care acioneaz asupra bolului ar trebui s fie perpendicular pe ambele muchii, a suprafeei inferioare a bolului i pe suprafaa superioar a alezajului;

un set de ase semnale ale senzorilor de for dau doar patru constrngeri independente asupra sistemului bol-alezaj, ceea ce nu este suficient pentru a identifica poziia bolului;

un set de senzori de semnal poate s corespund mai multor poziii ale bolului n cadrul fixat de alezaj;

dac unghiul dintre axa bolului i cea a gurii este cunoscut, exist mai multe poziii ale bolului care au aceeai locaie a punctului de contact fixat n cadru cu senzor de fore i aceeai direcie de contact a forei ce acioneaz asupra bolului. De aceea este greu de identificat poziia bolului numai cu senzor de for.

Din cele artate se poate concluziona c senzorii de for ofer doar parial informaii despre punerea n aplicare a sistemului bol-alezaj. Se caut astfel o strategie care s permit sistemului bol-alezaj s ating starea de asamblare (inserare) cu ajutorul semnalului de la senzorul de for. Aceast strategie se bazeaz pe conceptele de regiune de atracie i pre-imagine. Elementele care sunt incerte sunt eliminate treptat. Soluia pentru realizarea asamblrii bol-alezaj este ca bolul s fie mpins n jos i rotit n jurul axei alezajului.

Pentru ca asamblarea s fie reuit trebuie ndeplinite condiiile:

regiunea iniial pentru bol trebuie s fie n interiorul lui L1 prima stare a sistemului dup cea iniial;

fiecare regiune de prefinalitate trebuie s fie o pre-imagine pentru urmtoarea regiune de prefinalitate.

n procesul de asamblare fiecare pas conduce la reducere incertitudinii unui element final al strii respective. Seamn cu un proces de optimizare n care sistemul este atras dintr-o regiune relativ larg ntr-o regiune relativ mai redus i astfel intrrile bazate pe feed-back-ul senzorilor trebuie s formeze o regiune atractiv n interiorul sistemului.

8.2.2 Elemente de modelare a dispozitivelor de prehensiune pentru manipularea unor piese din tabl

Manipularea automat a pieselor din tabl maleabil este o problem delicat n operaiile de prelucrare (tanare, matriare) i n cele de montaj (industria aerospaial, aparate casnice, caroserii de automobile, industria mobilei, etc.).

n multe cercetri referitoare la manipularea automat a tablelor nu s-a analizat influena manipulrii asupra calitii dimensionale a pieselor i asupra productivitii operaiei. O importan deosebit o are dispozitivul de prehensiune care reprezint elementul final al manipulatorului (robotului). n acest sens, se urmrete modelarea i optimizarea dispozitivului de prehensiune astfel nct deformaia piesei s fie minim pe parcursul operaiilor de manipulare.

Pentru a determina amplasarea optim a dispozitivului de prehensiune se au n vedere: modelul CAD al piesei, direcia manipulrii i parametrii cinematici de micare. O metodologie este aceea de a integra piesa prin metoda elementelor finite (FEM) i modelarea ncrcrii cu algoritmul de optimizare. Aceste elemente pot fi luate n considerare nc din faza de proiectare a unor linii de montaj astfel nct erorile de montaj s fie minime i productivitatea s creasc.

Piesele sunt produse n diferite operaii de tanare i apoi sunt manipulate:

ntre posturile de lucru ale aceleiai linii;

ntre posturile de lucru de pe linii diferite; ntre locurile de munc de tanare i asamblare.Manipularea pieselor din tabl a fost identificat recent ca fiind una din cele cinci cauze ale variaiei dimensionale a pieselor [48]. Arcuirea poate cauza deformaia pieselor n timpul procesului de manipulare, poate s conduc la variaii dimensionale ale piesei i limiteaz viteza de transport.

Studiile precedente au artat c localizarea dispozitivului de prehensiune are un impact deosebit asupra calitii dimensionale a pieselor. n acest context, dac se urmrete creterea productivitii concomitent cu meninerea calitii, este foarte important identificarea amplasrii optime a dispozitivului de prehensiune n timpul manipulrii piesei [48,71].

O metodologie se concentreaz pe analiza dinamic a comportrii piesei de tabl supuse manipulrii. Cauza micrii accelerate este fora de inerie.

Pn n prezent cercetrile au fost mai mult axate pe programarea fluxului de materiale [45] i pe integrarea controlului [22]. S-a urmrit n principal mrirea rezultatelor ntregului sistem de producie. Piesele manipulate au fost considerate rigide, manipularea lor neafectnd calitatea piesei.

n realitate piesele din tabl manipulate trebuie considerate nerigide. n acest sens s-au fcut puine cercetri asupra manipulrii produselor nerigide [65] n industria mbrcminii [66] i industria aerospaial [11]. Problema amplasrii dispozitivului de prehensiune a pieselor este similar cu cea a proiectrii dispozitivelor de prindere deoarece dispozitivul de prehensiune influeneaz funciile de localizare i fixare.

Trebuie inut cont de faptul c la operaiile de manipulare sistemul pies-dispozitiv este mobil. Condiiile de mobilitate sunt eseniale i pot fi sistematizate ca fiind:

- piesa s reziste la orice for dinamic posibil rezultat din micare (piesa nu poate fi scpat);

- piesa nu trebuie s fie deformat plastic (deformaiile plastice scad calitatea dimensional a piesei);

- deformaiile elastice ale piesei trebuie s fie minimalizate.

Caracteristicile principale ale manipulrii materialului pentru piesele din tabl n vederea prelucrrii sau montajului sunt urmtoarele:

- direcia forelor de prindere se schimb de-a lungul procesului de manipulare datorit modificrilor traiectoriilor;

- solicitarea este dat de fora de inerie i rezistena aerului care sunt aplicate dinamic ntregii piese (spre deosebire de acest aspect, la proiectarea dispozitivelor de prindere solicitarea este dat de fora de prelucrare (gravitaia este neglijat) care este aplicat punctiform sau pe o zon foarte restrns;

- proiectarea dispozitivului de prehensiune ar trebui s satisfac restricionarea mobilitii.

8.2.2.1 Consideraii asupra amplasrii dispozitivului de prehensiune

Deformarea piesei n timpul manipulrii modific viteza i acceleraia micrii. Proiectarea dinamic este descris sumar n urmtorii pai:

geometria piesei (informaie CAD) este considerat dat de intrare i piesa este discretizat;

sunt aplicate solicitrile gravitaiei i forelor de inerie i prin luarea n considerare a constrngerilor legate de deplasare;

se deruleaz calculul prin element finit i este obinut deformarea piesei ca dat de ieire;

dac deformarea depete limita elastic n cteva puncte amplasarea dispozitivului de prehensiune nu este acceptat. Este generat o alt amplasare i se verific limita elastic pn cnd aceasta nu este depit. Dac nici n aceast situaie nu sunt gsite puncte de amplasare, nseamn c sub acceleraia dat nu exist un dispozitiv de prehensiune care s transporte piesa fr a fi depit limita de curgere a materialului. Acceleraia trebuie schimbat. Se realizeaz o nou iteraie. Dac deformaia piesei se ncadreaz n limite elastice, este calculat funcia obiectiv a optimizrii. Pe baza funciei obiectiv, sunt determinate direcia cutat i mrimea pasului iteraiei. n practic nu se depete acceleraia de 20 m/s2 care nu cauzeaz deformaii plastice;

calculul este continuat pn cnd sunt satisfcute condiiile finale. Acestea reprezint amplasarea optim a dispozitivului de prehensiune.

De multe ori, operaia de manipulare poate s reprezinte o strangulare pentru fabricaie sau montaj. ntr-un mod similar se pune problema manipulrii pieselor din tabl care au decupri deja efectuate (cnd rezistena este slbit i mai mult). Nervurile realizate pe piesele din tabl, ntresc piesa i manipularea n vederea montajului se face cu deformaii mai mici.

Semifabricatele fiind tridimensionale, pentru simularea deformrii piesei, se folosete un model FEA. Pentru generarea geometriei reelei este utilizat soft-ware-ul HYPERMESH. Pentru dirijarea calculului, aplicarea ncrcrii i stabilirea condiiilor de grani este folosit soft-ware-ul ABAQUS [14]. Pentru amplasarea dispozitivului de prehensiune este dezvoltat un model de punct cu contact rigid. Prin aceasta, dispozitivul de prehensiune este modelat ca un punct fixat rigid de piesa manipulat fig. 8.11.

Fig. 8.11 Simularea deformrii tablei manipulate [14 ]

Acceleraia i gravitaia piesei sunt aplicate piesei prin specificarea lor n datele de intrare FEA. n cercetarea ntreprins, se poate ine cont de faptul c acceleraia pe direcia vertical are o mai mare influen asupra deformrii piesei dect acceleraia pe direcia orizontal.Dup formularea modelului elementului finit, se calculeaz sgeile rezultate n urma deformrii materialului. Sgeile nodurilor semnificative sunt folosite pentru evaluarea funciei obiectiv utilizate n amplasarea dispozitivului de prehensiune.

Modelul optimizrii ine cont de numrul dispozitivelor i de amplasarea acestora. Determinarea numrului dispozitivelor ine cont de geometria piesei, proprietile materialului i criteriul de definire utilizat.

n cercetrile de pn acum, s-au utilizat funcii obiectiv care au inut cont de minimizarea sgeilor piesei manipulate.

n practica industrial trebuie s inem cont de faptul c piesele din tabl sunt eliberate la postul de montaj de la o anumit nlime. Piesa poate suferi i n acest caz diferite deformaii sau este posibil s nu cad exact n zona dorit. Aceast deviaie poate fi minimalizat prin controlarea distanei pe care piesa cade liber.

Procesul de manipulare a piesei poate fi mprit n dou etape:

etapa n care piesa este transferat (i este reinut de dispozitivul de prehensiune);

etapa de cdere liber a piesei atunci cnd este eliberat.

Din cauza acestor dou etape, deformarea final a piesei n momentul n care aceasta atinge postul de montaj, are dou cauze:

deformarea piesei n momentul eliberrii de ctre dispozitivul de prehensiune;

deformarea datorit cderii libere i a impactului cu ansamblul pe care cade.

Lund n considerare cele menionate, funcia obiectiv a procesului de optimizare poate fi definit ca suma ptratic a deviaiilor menionate.

Pentru fiecare localizare a dispozitivului de prehensiune este utilizat programul FEA i este generat o nou funcie obiectiv. Procesul continu pn se ajunge la optimizarea dorit cu restriciile dinainte stabilite.

8.2.2.2 Verificarea experimental a modelrii

Prin verificarea experimental se urmresc dou obiective:

verificarea procedurii de modelare i optimizare;

compararea rezultatelor obinute din modelare cu cele din amplasrile dispozitivelor de prehensiune folosite n industrie.

deformarea datorit cderii libere i a impactului cu ansamblul pe care cade.

Se poate concluziona deci c dispozitivul de prehensiune poate fi modelat i optimizat pentru minimizarea deformaiilor pieselor n procesul de manipulare. Condiiile de restricionare a mobilitii sunt eseniale pentru proiectarea dispozitivelor de prehensiune. Trebuie inut cont de acceleraii, gravitaie, sensul vitezelor, etc. Metodologia de optimizare a prinderii este bazat pe modelul piesei CAD, modelarea parametrilor cinematici i dinamici ai prinderii, pe modelarea dispozitivului de prehensiune.

PAGE 155