Els Robots industrials. Vol. 2, Aplicacions

Els robots industrials II. Aplicacions Carles Riba Romeva Els robots industrials (II) Aplicacions Carles Riba i Romeva Professor del Departament d'Enginyeria Mecànica ETSEIB - UPC Desembre de 1992 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. ÍNDEX C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 5 ÍNDEX Presentació 4Els robots a la indústria 4.1 Evolució del parc de robots industrials 4.2 Els robots segons les aplicacions i les activitats 4.3 Organitzacions sobre robòtica industrial 5Aplicacions i terminals 5.1 Tipus d'aplicació 5.2 Terminals. Prensors 5.3 Manipulació d'objectes 5.4 Soldadura per punts 5.5 Soldadura per arc 5.6 Pintura per projecció 5.7 Altres operacions de procés 5.8 Muntatge i inspecció 6Implantació i estudi de casos 6.1 Selecció d'aplicacions 6.2 Simulació gràfica 6.3 Primer cas. Cèl·lula automatitzada de mecanització 6.4 Segon cas. Sistema robòtic de pintura Bibliografia © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. PRESENTACIÓ C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 7 Presentació L'obra que teniu a les mans té l'origen en uns apunts destinats a diverses lliçons impartides per l'autor sobre robòtica, que sovint han constituït les primeres sessions de cursos més extensos. Aquesta activitat docent s'ha emmarcat fonamentalment en els cursos impulsats per l'Asociación Española de Robótica (AER) i en els màsters compartits entre la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i l'Institut Català de Tecnologia (ICT). De l'experiència, l'autor n'ha extret una doble constatació: 1a) la conveniència d'introduir el concepte de robot industrial, les seves parts i les seves característiques, atesa la diversitat de procedències curriculars de les persones interessades per aquesta matèria; i 2a) l'interès prioritari de moltes d'aquestes persones per temes relacionats amb les aplicacions dels robots industrials. Els apunts originaris, doncs, han estat reforçats, d'una banda, en el sentit d'enllaçar els conceptes bàsics de la ciència robòtica a les característiques i prestacions enunciades pels fabricants i, d'altra banda, en l'aproximació d'aquestes característiques i prestacions a les solucions adoptades pels enginyers en la seva aplicació. Això ha fet inclinar l'autor vers el contingut actual dels dos volums, Els robots industrials. Característiques i Els robots industrials. Aplicacions, que formen una mateixa obra, de la qual aquest text és la segona part. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 9 4Els robots a la indústria 4.1 Evolució del parc de robots industrials Un dels índexs sobre el grau d'automatització avançada d'un país el consti-tueix el parc de robots industrials instal·lats i la seva evolució. A continuació es proporcionen dades sobre l'evolució del parc a diferents països industrials. Aquesta informació ha estat elaborada a partir de les dades recollides anualment per diferents països desenvolupats sota la coordinació de la International Federation of Robotics (IFR). L'últim recull porta la data de juny de 1992 i inclou les dades de finals de l'any 1991. Els aspectes més rellevants que es resumeixen a les taules que vénen a continuació són: Parc de robots industrials instal·lats (Taula 1). S'han pres en consideració aquells països que, a finals de 1991, tenien un parc de robots industrials superior a les 1.000 unitats instal·lades. Increment anual del parc. Aquestes dades es proporcionen tant de l'incre-ment del nombre d'unitats (Taula 2), com del percentatge d'aquest incre-ment sobre el parc de l'any anterior (Taula 3). Parc de robots industrials, segons els subministradors. Es disposa d'aques-tes dades sobre dos països: Austràlia, per a 1990; i Espanya, per a 1991, amb l'increment dels anys 1988-1991 (Taula 4). © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.1 EVOLUCIÓ DEL PARC DE ROBOTS INDUSTRIALS 10 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Taula 1 1 Parc de robots industrials instal·lats a diferents països 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 Austràlia 530 ? 800 930 1.200 1.350 1.490 1.650 Àustria 180 260 370 480 680 880 1.180 1.350 Alemanya,R.F. 6.600 8.800 12.400 14.900 17.700 22.400 28.240 34.140 Bèlgica 780 980 1.040 1.120 1.230 1.400 1.600 ? Espanya 530 690 860 1.150 1.420 1.750 2.220 2.630 Estats Units 13.000 20.000 25.000 29.000 32.600 37.000 41.300 ? França 2.750 4.150 5.270 4.380 5.660 7.860 8.550 9.810 1 Gran Bretanya 2.620 3.210 3.680 4.300 5.030 5.910 6.420 7.170 Itàlia 2.600 4.000 5.000 6.600 8.300 9.980 12.500 14.540 Holanda 140 310 450 590 720 890 1.070 ? Japó 67.000 97.000 116.000 141.000 176.000 219.000 274.000 325.000 Singapur 120 200 250 530 610 1.390 ?? Suècia 1.750 2.050 2.390 2.750 3.040 3.460 3.790 4.100 Suïssa 190 290 380 500 780 ? 1.520 ? Taiwan 150 230 290 450 680 970 1.290 1.670 Txecoslovàquia ? 1.700 2.770 4.050 5.650 6.770 7.160 7.210 2 Unió Soviètica ? 34.070 44.070 53.120 59.220 62.340 64.200 ? 2 Estimació món ? ? ? ? 340.000 405.000 480.000 550.000 Fonts: Recull IFR, Automatización Integrada & Revista de Robótica, i elaboració pròpia El 1989 es va procedir a una revisió de l'estadística de robots tenint en compte les noves definicions 1 d'ISO i d'IFR. No s'han establert definicions comparables. 2 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.1 EVOLUCIÓ DEL PARC DE ROBOTS INDUSTRIALS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 11 Taula 2 2 Increment del parc de robots industrials a diferents països 1984 1985 1986 1987 1988 1889 1990 1991 Austràlia ? ? ? 130 270 150 140 160 Àustria 50 80 110 110 200 200 300 170 Alemanya,R.F. 1.800 2.200 3.600 2.500 2.800 4.700 5.840 5.900 Bèlgica 270 200 60 80 110 170 200 ? Espanya 100 160 170 290 270 330 470 410 Estats Units 5.000 7.000 5.000 4.000 3.600 4.400 4.300 ? França 830 1.400 1.120 - 890 1.280 2.200 690 1.260 1 Gran Bretanya 870 590 470 620 730 880 510 750 Itàlia 1.090 1.400 1.000 1.600 1.700 1.680 2.520 2.040 Holanda 20 170 140 140 130 170 180 ? Japó 20.000 30.000 19.000 25.000 35.000 43.000 55.000 51.000 Singapur 50 80 50 280 80 780 ? ? Suècia 300 300 340 360 290 420 330 310 Suïssa 80 100 90 120 280 ?? ? Taiwan 70 80 60 160 230 290 320 380 Txecoslovàquia ? ? 1.070 1.280 1.600 1.120 390 50 2 Unió Soviètica ? ? 10.000 9.050 6.100 3.120 1.860 ? 2 Estimació món ? ? ? ? ? 65.000 75.000 70.000 Fonts: Recull IFR, Automatización Integrada & Revista de Robótica, i elaboració pròpia El 1989 es va procedir a una revisió de l'estadística de robots tenint en compte les noves 1 definicions d'ISO i d'IFR. No s'han establert definicions comparables. 2 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.1 EVOLUCIÓ DEL PARC DE ROBOTS INDUSTRIALS 12 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Taula 3 3 Increment del parc de robots industrials a diferents països (percentual) 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 Austràlia ? ? ? 16,3 29,0 12,5 10,4 10,7 Àustria 38,5 44,4 42,3 29,7 41,7 29,4 34,1 14,4 Alemanya, R.F. 37,5 33,3 40,9 20,2 18,8 26,6 26,1 20,9 Bèlgica 52,9 25,6 6,1 7,7 9,8 13,8 14,3 ? Espanya 23,3 30,2 24,6 33,7 23,5 23,2 26,9 18,5 Estats Units 62,5 53,8 25,0 16,0 12,4 13,5 11,6 ? França 43,2 50,9 27,0 -16,9 29,2 38,9 8,8 14,7 1 Gran Bretanya 49,7 22,5 14,6 16,8 17,0 17,5 8,6 11,7 Itàlia 72,2 53,8 25,0 32,0 25,8 20,2 25,3 16,32 Holanda 16,7 121,4 45,2 31,1 22,0 23,6 20,2 ? Japó 42,6 44,8 19,6 21,6 24,8 24,4 25,1 18,6 Singapur 71,4 66,7 25,0 112,0 15,1 127,9 ? ? Suècia 20,7 17,1 16,6 15,1 10,5 13,8 9,5 8,2 Suïssa 72,7 52,6 31,0 31,6 56,0 ? ? ? Taiwan 87,5 53,3 26,1 55,2 51,1 42,6 33,0 29,5 Txecoslovàquia ? ? 62,9 46,2 39,5 19,8 5,8 0,7 2 Unió Soviètica ? ? 29,3 20,5 11,5 5,3 3,0 ? 2 Estimació món ? ? ? ? ? 19,1 18,5 14,6 Fonts: Recull IFR, Automatización Integrada & Revista de Robótica, i elaboració pròpia El 1989 es va procedir a una revisió de l'estadística de robots tenint en compte les noves 1 definicions d'ISO i d'IFR. No s'han establert definicions comparables. 2 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.1 EVOLUCIÓ DEL PARC DE ROBOTS INDUSTRIALS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 13 Taula 4 Parc de robots industrials per marques Parc d'Austràlia Parc d'Espanya Parc d'Espanya maig 1990 desembre 1991 Increment 88-91 Nombre %Nombre %Nombre % ASEA 300 22,2 1.015 38,6 525 44,3 ACMA - 190 7,2 40 3,4 Daihen / OTC 200 14,8 - - - - GMFanuc 150 11,1 165 6,3 160 13,3 KUKA 1 60 2,0 30 2,6 Unimation 102 7,6 260 9,9 - - Yaskawa 100 7,4 150 6,2 80 6,8 Altres marques (23) 497 36,7 (57) 665 30,3 (27) 350 29,5 Totals 1.350 100,0 2.630 100,0 1.185 100,0 Fonts: Recull IFR, Automatización Integrada & Revista de Robótica, i elaboració pròpia Anàlisi de les dades L'anàlisi de les quatre taules anteriors aporta les observacions següents: a)El parc mundial de robots industrial va superar la xifra de mig milió l'any 1991. Els creixements absoluts d'aquest parc estan sobre les 70.000 unitats en els darrers anys i sembla que inicien una inflexió a la baixa a l'any 1991. Els percentatges d'augment, tot i ser ele-vats, van baixant progressivament quan es comptabilitzen sobre un parc cada cop més gran. b)El parc japonès és, amb diferència, el més important del món i representa tot sol prop del 60% dels robots industrials instal·lats del món, amb tendència a créixer. El mateix es pot dir de la indústria japonesa de fabricació de robots industrials, que és exportadora. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.2 ELS ROBOTS SEGONS LES APLICACIONS I LES ACTIVITATS 20 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Taula 11 ALEMANYA, R.F. Classificació per funcions dels robots Any 1990 Any 1991 Increment 90-91 Nombre %Nombre %Nombre % Càrrega-descàrrega 3.050 10,8 3.550 10,4 500 16,4 Emmotllament de plàstics ? ? ? ? ? ? 1 Manipulació / Paletització 4.850 17,2 5.790 17,0 940 19,4 Muntatge 5.260 18,6 6.440 18,9 1.180 22,4 Recobriments / Pintura 1.210 4,3 1.380 4,0 170 14,0 Soldadura per arc 4.510 16,0 5.040 16,9 530 11,8 Soldadura per punts 4.640 16,4 5.430 15,9 790 17,0 Altres 4.720 16,7 6.510 19,1 1.790 37,9 Totals 28.240 100,0 34.140 100,0 5.900 20,9 Fonts: Recull IFR, Automatización Integrada & Revista de Robótica, i elaboració pròpia Probablement estan inclosos en els de manipulació i paletització. 1 Anàlisi de les dades L'anàlisi de les set taules anteriors aporta les observacions següents: a)La gran majoria de les funcions dels robots industrials es concentren en sis aplicacions: càrrega/descàrrega, emmotllament de plàs-tics, manipulació/paletització, muntatge, soldadura per arc i soldadura per punts; aquestes aplicacions representen entre un 75 i un 85% dels robots industrials instal·lats. b)La indústria japonesa destaca per l'alt nombre d'aplicacions de muntatge, amb un 40% dels robots instal·lats, seguides a molta distància per la soldadura per arc i l'emmotllament de plàstics (prop d'un 15% cada un), que alhora tenen una dinàmica de creixement superior a la mitjana. c)La indústria europea representada pels tres països analitzats, per © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.2 ELS ROBOTS SEGONS LES APLICACIONS I LES ACTIVITATS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 21 contra, destaca pel relatiu equilibri entre la soldadura per punts, la manipulació/paletització, la soldadura per arc i el muntatge, en ordre de més a menys (d'un 15 a un 11%) i les dinàmiques de crei-xement també són de les més altes. d)L'observació del punt b pot tenir l'explicació en el fet que l'aplicació de robots industrials a la indústria japonesa es concentra fortament a la maquinària elèctrica (un 35%, amb una preponderància pel muntatge), mentre que l'automoció resta en un segon lloc (tot just supera el 25%). e)Per contra, l'observació del punt c pot tenir l'explicació en el fet que l'aplicació de robots industrials en els països europeus analitzats es concentra principalment a la indústria d'automoció (més del 40%, amb una preponderància de soldadura per punts i per arc), mentre que la maquinària no elèctrica és la que ocupa el segon lloc (en concentra més d'un 15%). f)Espanya se suma a aquesta tendència europea de la concentració en el sector d'activitat de l'automoció (un 55%) i la reforça, fet que es reflecteix en l'alt percentatge de robots de soldadura per punts (un 32%) i de soldadura per arc (un 24%). En els darrers anys es percep una tendència vers la diversificació de les aplicacions de robots industrials en el mercat espanyol. 4.3 Organitzacions sobre robòtica industrial Associacions sobre robòtica industrial L robòtica industrial ha suscitat una gran expectació i un gran interès en el seu entorn. Diversos col·lectius aviat han sentit la necessitat d'impulsar accions tals com, per exemple, la difusió de la informació, la coordinació d'ajudes, el foment de la investigació, l'establiment de normativa, etc. S'han format, doncs, associacions de robòtica en pràcticament tots els països desenvolupats, les quals s'han federat per mitjà de la IFR (International Federation of Robotics). Les associacions més rellevants són: © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL 22 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) JIRA (The Japan Industrial Robot Association, creada l'octubre 1972, amb seu a Tòquio). Els industrials i investigadors del Japó, tot i que es van incorporar relativament tard a la robòtica (1968), van ser els primers a formar-ne una associació. Avui dia el Japó ocupa el primer lloc indiscutit en el context de la robòtica mundial. RIA (Robot Institute of America, creada el juny de 1974, Michigan; el 1984 va canviar el nom per Robotic Industries Association). EUA, país pioner en la construcció de robots industrials (1962), ha perdut el lideratge a favor del Japó, i, probablement, també respecte a la Comunitat Europea. A Espanya hi ha: AER (Asociación Española de Robótica, creada el maig de 1985, amb seu a Barcelona). Els primers robots industrials van ser instal·lats a SEAT (Zona Franca, Barcelona) el 1974; però la implantació real comença ben entrats els anys 1980. Altres associacions de robòtica, ordenades segons la data de creació, són: SIRI (Società Italiana di Robotica Industriale, creada el 1975, amb seu a Milà) BRA (British Robot Association, creada el 1977, amb seu a Birmingham) AFRI (Association Française de Robotique Industrielle, creada el 1978, amb seu a París) SWIRA (Swedish Industrial Robot Assoctiation, creada el 1980, amb seu a Estocolm) * (Oy Nokia Ab Robotics, creada el març de 1983, amb seu a Hèlsinki) © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 23 CIR (Contacgroep Industriele Robots, amb seu a Ijmuiden, Holanda) BIRA (Belgian Instituut voor Regeltechniek en automatizering VZW, creada el 1980, amb seu a Antwerpen, Bèlgica) * (Australian Robot Association Inc., creada el 1981, amb seu a Sidney) MHI (Fachgemeinschaft Montagetechnik Hanbdhabungstechnik und Industrie Robot (MHI), VDMA, creada l'octubre de 1981, amb seu a Frankfurt, Alemanya) DIRA (Dansk Robot Forening, creada el febrer de 1982, amb seu a Århus, Dinamarca) SIAA (Singapore Industrial Automation Association, creada el juny de 1982, amb seu a Singapur) * (China Society of Industrial Automation & Automated Industries, amb seu a Taipei, Taiwan) * (Schreizrische Gesellschft für Automatik, Arbeitsgruppe Robotik, Berna, Suïssa) MNTK ("Robot" Interindustry Research and Production Association, amb seu a Moscou, Rússia) En els darrers anys s'ha sentit la necessitat de consolidar una organització internacional que coordini les accions sobre robòtica en l'àmbit mundial, iniciativa que ha donat per resultat: IFR (International Federation of Robotics, creada el gener de 1987, amb seu a Estocolm, Suècia). A partir de l'any 1988, la IFR compila, a partir de les seves organitzacions nacionals, una estadística sobre robots industrials en els principals països del món. La IFR també s'ha responsabilitzat de la coordinació dels International Symposium of Industrial Robotics (ISIR) i de les International Conference on Advanced Robotics (ICAR). © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL 24 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Trobades tècniques i científiques En el desenvolupament de la robòtica industrial hi han pres una part molt activa les universitats i els centres de recerca, tal com ja s'ha posat de manifest a l'enumeració de les dates històriques significatives (Volum I, Sec. 1.4). En aquest sentit, la trobada internacional sobre robòtica industrial de més significació és: ISIR (International Symposium of Industrial Robotics). Orientat vers l'intercanvi d'informació tecnològica i sobre recerca. El primer simposi va tenir lloc a Chicago el 1970 i el darrer (el 23è ISIR) ha tingut lloc a Barcelona l'any 1992. La seva periodicitat és anual i la seu és itinerant. S'ha procurat alternar EUA, Europa i Japó: 1r Abril 1970 Chicago EUA 2n Maig 1972 Chicago EUA 3r Maig 1973 Zuric Suïssa 4t Novembre 1974 Tòquio Japó 5è Setembre 1975 Chicago EUA 6è Març 1976 Nottingham Regne Unit 7 Octubre 1977 Tòquio Japó 8è Maig 1978 Stuttgart RFA 9è Març 1979 Washington EUA 10è Març 1980 Milà Itàlia 11è Octubre 1981 Tòquio Japó 12è Juny 1982 París França 13è Abril 1983 Chicago EUA 14è Octubre 1984 Göteborg Suècia 15è Setembre 1985 Tòquio Japó 16è Set/oct 1986 Brussel·les Bèlgica 17è Abril 1987 Chicago EUA 18è Abril 1988 Lausana Suïssa 19è Novembre 1988 Sidney Austràlia 20è Octubre 1989 Tòquio Japó 21è Octubre 1990 Copenhaguen Dinamarca 22è Octubre 1991 Detroit EUA 23è Set/oct 1992 Barcelona Espanya © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 25 Els 23 simposis celebrats fins l'any 1992 han originat una documentació, mitjançant les seves actes, de primera magnitud sobre la robòtica industrial. ICAR (International Conference on Advanced Robotics). Orientat vers la cooperació internacional en la recerca sobre tecnologies avançades de robòtica). El projecte de conferència, acor-dat el juny de 1982 a Versalles per set països industrialitzats, va ser organitzat per primer cop pel Japó el 1983. 1r Setembre 1983 Tòquio Japó 2n Setembre 1985 Tòquio Japó 3r Octubre 1987 Versalles França 4t Juny 1989 Columbus EUA 5è Juny 1991 Pisa Itàlia L'interès creixent que ha despertat la robòtica industrial a diferents països desenvolupats ha fet que proliferessin els simposis, les conferències i els congressos d'àmbit nacional i internacional. A Espanya l'Asociación Española de Robótica organitza: * Congreso de la Asociación Española de Robótica, amb periodicitat biennal, que s'ha celebrat, ja, dues vegades: 1r Novembre 1989 Saragossa 2n Novembre 1991 Saragossa Quant a la documentació i la informació sobre robòtica industrial, atès el caràcter multidisciplinari d'aquesta tecnologia, es troba molt repartida i difosa en multitud de publicacions de diferents camps de la ciència i de la tècnica, tot i que existeixen determinades revistes especialitzades. Normativa La fixació d'una normativa ha estat una de les preocupacions principals dels fabricants i usuaris de la robòtica. Des de la terminologia, passant per la definició de les prestacions, fins a la determinació dels mètodes d'assaig, han estat objecte dels grups de treball ISO/TC 184/SC. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. ISO/TC 184 Secr.: França Sistemes d'automatització industrial TC 184/SC 2/GT 5 Secr.: RFA Interfícies mecàniques TC 184/SC 2/GT 3 Secr.: Japó Seguretat TC 184/SC 2/GT 4 Secr.: RFA Llenguatges de programació de robots de màquines TC 184/SC 2/GT 2 Secr.: Suècia Prestacions i mètodes d'assaig ISO/TC 184/SC 2 Secr.: Suècia Robots per a l'entorn de fabricació ISO/TC 184/SC 1 Secr.: RFA Control numèric de màquines TC 184/SC 2/GT 1 Secr.: França Terminologia i representació gràfica ISO/TC 184/SC 4 Secr.: EUA Represent. externa de dades de definició de productes ISO/TC 184/SC 5 Secr.: EUA Integració en sistemes i comunicacions TC 184/SC 2/GT 6 Secr.: EUA Sistema de missatgeria específica per a robots 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL 26 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 4 ELS ROBOTS A LA INDÚSTRIA 4.3 ORGANITZACIONS SOBRE ROBÒTICA INDUSTRIAL C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 27 Les normes ISO sobre robots industrials són les següents: ISO/TR 8373 - 1988 Robots manipulateurs industriels - Vocabulaire. (Arran de la publicació d'aquesta norma, l'Asociación Española de Robótica va promoure la fixació en les llengües castellana i catalana dels termes continguts a la norma). ISO 9401-1 : 1988 Robots manipulateurs industriels - Interfaces mécaniques. Partie 1: Interfaces circulaire. ISO 9283 : 1990 Robots manipulateurs industriels - Critères de performance et méthodes d'essai correspondants. ISO 9787 : 1990 Robots manipulateurs industriels - Système de coordonnées et mouvement. ISO 9946 : 1991 Robots manipulateurs industriels - Présentation des caractéristiques. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 29 5Aplicacions i terminals 5.1 Tipus d'aplicació Tot i que un robot industrial, gràcies a la seva concepció flexible, és una màquina capaç de realitzar una gran diversitat de moviments i de funcions i, en definitiva, de tasques, les característiques i prestacions necessàries per a l'execució de cada una no són les mateixes. Aquest fet ha donat lloc als robots especialitzats en determinades aplicacions, o al requeriment d'un conjunt de característiques per a cada tipus de tasca determinada. Les principals aplicacions dels robots industrials es poden classificar en els tres grups següents: A) Manipulació d'objectes Conjunt d'aplicacions basades en la prensió i subjecció d'objectes i el seu desplaçament entre poses determinades en les quals s'utilitza un tipus de terminal anomenat prensor. Atès que en aquestes aplicacions cal precisar la posa on es realitza la prensió i la posa on es deixa l'objecte, sense un interès específic per la trajectòria recorreguda, és adequat un sistema de control posa a posa. Per tal de fer la tasca eficaç, són desitjables velocitats i acceleracions elevades. Quant a la càrrega nominal pot ser molt variable en funció de l'aplicació concreta. Entre les tasques que corresponen a aquest primer grup d'aplicacions hi ha: - La transferència - La paletització - La càrrega i descàrrega de màquines © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.1 TIPUS D'APLICACIÓ 30 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) B) Operacions de procés Conjunt d'aplicacions que inclou totes aquelles tasques que comporten un procés, o una transformació, de la peça sobre la qual s'actua i en les quals generalment el robot industrial manipula una eina. L'estructura articulada del robot industrial, l'espai de treball i l'accessibilitat, la càrrega nominal, la velocitat màxima, així com el tipus de control, varien molt d'una aplica-ció a l'altra. Les operacions de procés més freqüentment realitzades per robots industrials són: - Soldadura per punts - Soldadura per arc - Pintura per projecció - Altres operacions de procés C) Muntatge i inspecció Conjunt d'aplicacions que inclou aquelles tasques que comporten la col·locació de diverses peces en posicions relatives, i eventualment la seva fixació per mitjà de determinats elements d'unió, de tal manera que formen un conjunt més complex, o grup. El muntatge va més enllà de la manipulació en exigir un posicionament precís entre peces, a més d'altres capacitats, com són l'acomodació (passiva o activa) en tasques d'inserció, l'execució de forces en determinats acoblaments, etc. Es prefereixen estructures articulades senzilles amb direccions de muntatge preferents, amb velocitat i precisió elevades. Els terminals més freqüents són els prensors, tot i que en determinats casos poden utilitzar eines destinades als elements d'unió. Entre les tasques més destacades d'aquest tercer grup d'aplicacions hi ha: - Col·locació relativa de peces - Muntatge amb inserció - Muntatge amb unions cargolades o reblonades - Inspecció © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. a ) c ) b ) d ) 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 37 Figura 5.4 Figura 5.5 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS 38 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Pinces de dits deformables Les pinces de dits deformables, accionades pneumàticament, constitueixen un sistema senzill, poc costós i fiable per resoldre el problema de la prensió d'objectes. No són freqüents les solucions estàndard i l'usuari ha d'adaptar la solució a cada cas. A continuació es donen alguns exemples: a)Pinça exterior de dits deformables (Fig. 5.6) Pinça formada per un suport rígid dintre del qual hi ha uns elements elàs-tics que es deformen per acció de la pressió pneumàtica i que, en disminuir l'espai interior realitzen la prensió des de l'exterior de l'objecte. Avantatges. Sistema simple, de baix cost i fiable. Els dits s'adapten a formes variables, dintre d'uns determinats límits. Prensió ràpida que no danya l'objecte. Desavantatges. Solució voluminosa que realitza la subjecció per força. Amplitud d'obertura limitada. Solució poc universal. b)Pinça interior de dits deformables (Fig. 5.7) Pinça anàloga a la del cas anterior, però que realitza la prensió de l'objecte des d'una part interior, amb els mateixos avantatges i desavantatges. c)Pinça envolvent de dits deformables (Fig. 5.8) Pinça constituïda per dos dits flexibles, cada un dels quals té una part (la interior) poc deformable longitudinalment i una altra part (l'exterior) molt més deformable longitudinalment. En aplicar-hi pressió els dits es pleguen vers l'interior i s'adapten a l'objecte que cal prendre. Constitueix una pinça apte per a la manipulació d'objectes fràgils de petites dimensions. Avantatges. Sistema simple, de baix cost i fiable. Dispositiu poc voluminós capaç d'adaptar-se a una gran varietat de formes i dimensions. Prensió ràpida que no danya l'objecte. Desavantatges. La força de prensió és molt dèbil. Referenciació de l'objecte molt poc precisa. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. elements deformables peça subjectada dit sense pressió dit amb pressió 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 39 Figura 5.6 Figura 5.7 Figura 5.8 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS 40 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Mecanismes d'accionament de pinça (1) a) Pinça transversal simple de pistó (Fig. 5.9) Mecanisme accionat per un pistó que facilita una disposició de pinça transversal en la qual es pot situar el mecanisme a distància dels dits. Pot ser apte, doncs, per a la manipulació en ambients difícils (presència de brutícia, temperatures elevades, etc.). Els dits poden ser dissenyats de forma que es pugui accedir a espais reduïts. Avantatges. El mecanisme és senzill, poc costós i fiable. Pot efectuar una cursa d'obertura relativament gran. La força de prensió és constant i els valors, moderadament elevats. Desavantatges. L'objecte es desplaça en la prensió. Si els dits són molt allunyats de l'accionament, cal independitzar-ne el sistema de guiatge. b) Pinça transversal simple de cremallera (Fig. 5.10) Mecanisme anàleg al del cas anterior, accionat per un sistema de pinyócremallera. Avantatges. El mecanisme és senzill i poc costós. Pot efectuar una cursa d'obertura important. La força de prensió és constant, però els seus valors són moderats. Desavantatges. La velocitat de tancament és relativament baixa. L'objecte es desplaça en la prensió. c) Pinça transversal doble de cremallera (Fig. 5.11) Mecanisme anàleg al del cas anterior, en què el pinyó acciona dues cremalleres que mouen simètricament els dos dits. Avantatges. El mecanisme és senzill i poc costós. Pot efectuar una cursa d'obertura important i se centra l'objecte en la prensió. La força de prensió és constant, però els seus valors són moderats. Desavantatges. La velocitat de tancament és relativament baixa. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 41 Figura 5.9 Figura 5.10 Figura 5.11 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS 42 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Mecanismes d'accionament de pinça (2) d)Pinça frontal de palanca angular (Fig. 5.12) Mecanisme que facilita una disposició de pinça frontal, accionat per un pistó que transmet el moviment per mitjà d'unes palanques angulars. Les for-ces transversals sobre la pinça repercuteixen sobre el pistó. Les principals aplicacions corresponen al muntatge i a la manipulació de petites peces. Avantatges. Mecanisme relativament senzill, poc costós i compacte. Pot efectuar una cursa d'obertura relativament gran i centra la peça en la prensió. Els valors de la força de prensió són moderadament elevats. Desavantatges. Els dits varien d'angle en variar l'obertura, fet que pot dificultar la prensió d'objectes de dimensions diferents. e)Pinça frontal de lleva (Fig. 5.13) Mecanisme anàleg l'anterior, en què l'obertura de la pinça es realitza per mitjà d'un mecanisme de lleva. Avantatges. Mecanisme senzill i poc costós. La força de prensió és elevada i centra l'objecte en la prensió. Si el contacte lleva-seguidor és de fricció i l'angle de la lleva és petit, pot retenir l'objecte en cas de fallada del pistó (seguretat). Desavantatges. L'obertura de la pinça és molt petita. f)Pinça frontal de genollera (Fig. 5.14) Mecanisme anàleg als anteriors, en què l'obertura de la pinça es fa per mit-jà d'un mecanisme de genollera (alineació de les barres de transmissió). Avantatges. Mecanisme relativament senzill, poc costós i compacte. La força de prensió és molt elevada i centra l'objecte en la prensió. Si l'alineació de les barres és gran, pot retenir l'ob-jecte en cas de fallada de l'alimentació del pistó (seguretat). Desavantatges. L'obertura de la pinça és important, però s'adapta malament a la prensió d'objectes de gruixàries diferents. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 43 Figura 5.12 Figura 5.13 Figura 5.14 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS 44 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Mecanismes d'accionament de pinça (3) g)Pinça frontal de cremallera amb dits giratoris (Fig. 5.15) Mecanisme que facilita una disposició de pinça frontal, accionat per un pistó que transmet el moviment per mitjà d'una cremallera i dos pinyons o sectors dentats. Les forces transversals sobre la pinça no repercuteixen sobre el pistó. Té aplicacions molt diverses. Avantatges. Mecanisme relativament senzill i poc costós. Pot efec-tuar una obertura molt gran de la pinça. La força de prensió és moderada però centra l'objecte. Desavantatges. Els dits varien d'angle en variar l'obertura, fet que pot dificultar la prensió d'objectes de dimensions diferents. Per a grans obertures, la força de prensió és molt feble. h)Pinça frontal de cremallera amb dits paral·lels (Fig. 5.16) Mecanisme anàleg al del cas anterior, en què cada un dels dits és suportat per un paral·lelogram articulat que li proporciona un moviment de transla-ció paral·lela. Avantatges. Mecanisme relativament senzill i no gaire costós. Pot efectuar una obertura molt gran de la pinça tot mantenint els dits paral·lels. La força de prensió és moderada, però centra l'objecte. Desavantatges. Per a grans obertures, la força de prensió és feble. i)Pinça frontal de cremallera amb dits desplaçables (Fig. 5.17) Mecanisme anàleg al del cas anterior, en què els pinyons engranen amb unes cremalleres transversals unides als dos dits deplaçables de la pinça. Avantatges. Mecanisme senzill, poc costós, fiable i molt compacte. Pot efectuar una obertura moderadament gran de la pinça i centra l'objecte. La força de prensió és moderada, però constant. Poden actuar més de dos dits en sentit radial (és freqüent la construcció amb tres dits). © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 45 Figura 5.15 Figura 5.16 Figura 5.17 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.2 TERMINALS. PRENSORS 46 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Mecanismes d'accionament de pinça (4) j)Pinça frontal de cremallera transversal (Fig. 5.18) Mecanisme que facilita una disposició de pinça frontal, accionat per un motor giratori que transmet el moviment per mitjà d'un pinyó i dues cre-malleres transversals unides als dos dits desplaçables de la pinça. Té aplicacions molt diverses. Avantatges. Mecanisme senzill, poc costós, fiable i molt compacte. Pot efectuar una obertura moderadament gran de la pinça i centra l'objecte. Desavantatges. La força de prensió és feble, però constant. La prensió és relativament lenta. k)Pinces especials Existeixen una gran diversitat de pinces especials adaptades a la manipulació d'objectes de forma, dimensions i consistència determinades, que com-pleixen especificacions donades per l'usuari. La Figura 5.19 mostra un exemple de pinça especial per a tubs de vidre, que funciona per subjecció de forma. Mans (Fig. 5.20) Com ja s'ha definit anteriorment, són prensors multilaterals que abracen l'objecte en diversos punts a partir de mecanismes amb diversos graus de mobilitat. La subjecció es realitza per una combinació dels principis de força i de forma. Avantatges. Són elements d'una gran versatilitat que permeten la subjecció d'objectes de formes i dimensions molt variades. Desavantatges. Són mecanismes complexos i costosos. No permeten una bona referència de l'objecte i, en general, la força de prensió és baixa. Tenen poca aplicació industrial, ja que els inconvenients (complexitat, alt cost, mala referència) són superiors als avantatges (versatilitat). © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.3 MANIPULACIÓ D'OBJECTES C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 53 Cèl·lula robotitzada d'emmotllament per injecció de rotors i carcasses d'alumini de motors elèctrics asíncrons Figura 5.24 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.4 SOLDADURA PER PUNTS 54 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 5.4 Soldadura per punts Procés Consisteix en la soldadura de dues làmines de metall, sense material d'a-portació, mitjançant la fusió local (els punts) causada per l'efecte Joule d'un corrent elèctric de gran intensitat que travessa les làmines o xapes (Fig. 5.41). Les principals fases del procés de la soldadura per punts són: a) Primer, es posiciona el punt de referència de la pinça en el lloc on es vol realitzar el punt; b) Després, s'estrenyen l'una contra l'altra les dues xapes que cal soldar, per assegurar el contacte elèctric i la pressió de soldadura; c) Durant un temps molt breu, es connecta una tensió baixa (de pocs volts) que provoca un corrent de gran intensitat. L'intens efecte Joule produeix una fusió localitzada de les xapes de metall; c) Finalment, cal esperar un breu instant perquè la zona soldada se solidifiqui (els dits de la pinça duen un sistema de refrigeració per aigua) i s'obre la pinça. El temps de realització d'un punt és inferior a un segon. Aquesta operació s'havia realitzat tradicionalment amb una pinça de solda-dura manipulada directament per un operador humà, treball que resultava pesat i monòton, a més de ser susceptible de múltiples errors (oblit de punts, punts mal situats, etc.). Tanmateix, el gran volum de soldadura per punts que exigeix el "cosit" de les carrosseries a la indústria de l'automòbil va fer que molt aviat es busquessin solucions per a la seva automatització. Així, doncs, l'any 1969 la General Motors va instal·lar els primers robots de soldadura per punts. Avui dia és una de les aplicacions dels robots industrials que ha tingut una difusió més gran, tant a la indústria de l'automòbil, com en d'altres indústries (fabricació d'electrodomèstics, construcció de mobles metàl·lics, etc.). La figura 5.25 mostra les diferents etapes de l'aplicació de la soldadura per punts. En el treball manual, el transformador (element pesat i voluminós de l'equip) se situava penjat del sostre. Els primers robots industrials de soldadura per punts van "imitar" aquesta disposició, però el cable donava lloc a una rigidesa excessiva, per la qual cosa es va optar per col·locar el transformador en el terminal junt a la pinça. Avui dia, s'ha iniciat un nou canvi d'estratègia en què es manipula la peça sempre que sigui possible, mentre que la màquina de soldadura per punts resta fixa. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.4 SOLDADURA PER PUNTS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 55 Diferents etapes de la soldadura per punts: a) soldadura per punts manual; b) primera automatització de la soldadura per punts amb robot; c) solució actual de la soldadura per punts; d) darrera tendència: quan la peça és manipulable, fer fixa la màquina de soldadura per punts. Figura 5.25 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. accionament pneumàtic connexió elèctrica flexible xapes alimentació CA control paràmetres elèctrics. temporitzadors transformador disparament refrigeració punt de soldadura electrode superior electrode inferior 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.4 SOLDADURA PER PUNTS 56 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Terminal i equip complementari L'equip de la soldadura per punts inclou, doncs, a més de la pinça de soldadura per punts pròpiament dita, l'accionament de la pinça (generalment pneumàtic), el transformador, els conductors entre el secundari del transformador i els electrodes (necessàriament gruixuts i rígids), i un sistema de refrigeració, generalment per aigua (Fig. 5.26). Si s'agrupa tot aquest equip en el terminal, dóna lloc a un conjunt pesant i voluminós. Terminal i equip de soldadura per punts Figura 5.26 Característiques del robot És convenient que el robot de soldadura per punts reuneixi el següent conjunt de característiques: © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.4 SOLDADURA PER PUNTS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 57 Estructura mecànica. Teòricament, l'aplicació exigeix un grau de mobili-tat 5 (el punt té simetria radial). En algunes aplicacions, amb punts tots en un mateix pla, n'hi ha prou amb un robot de grau de mobili-tat 3 o 4), però necessitats d'accessibilitat (especialment en carrosseries d'automòbil) recomanen la utilització d'estructures articulades de mobilitat més gran (6 i, de vegades, 7 i més en funció d'eixos suplementaris). En la seva configuració més estesa, en què el termi-nal inclou el transformador, cal un robot d'estructura robusta, amb una càrrega nominal superior a 50 kg. La repetibilitat ha de ser moderadament bona. L'espai de treball ha de ser adequat a la tasca realitzada, i les velocitats i acceleracions convé que siguin altes. Programació i control. En general els robots de soldadura per punts es programen per guiatge per mitjà de la cònsola de guiatge. La memòria del programador ha de tenir una capacitat suficient per a acumular, no tan sols el gran nombre de punts que comporten moltes de les aplicacions, sinó un canvi freqüent de programa corresponent a variants del producte. La soldadura per punts és una aplicació típica del control posa a posa. 5.5 Soldadura per arc Procés Consisteix en la formació una costura d'unió contínua gràcies a la fusió dels materials a causa de la temperatura generada per un arc elèctric. L'arc, que salta entre l'electrode unit al terminal i la peça metàl·lica que es vol soldar, és creat per una tensió baixa (inferior a 30 V) i comporta corrents elevats (superiors a 100 A). La soldadura per arc més difosa és la que utilitza electrodes revestits (el revestiment proporciona la protecció per evitar l'oxidació durant la soldadura), de consistència rígida, que tenen una longitud entre 200 i 300 mm. En el procés es consumeixen ràpidament i han de ser renovats, cosa que no representa un inconvenient greu quan la tasca es realitza manualment. En la robotització de la soldadura per arc s'han difós, doncs, les soldadures per fil continu, ja que d'aquesta manera s'evita la interrupció del procés per canviar l'electrode. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. fil G avanç metall d'aportació avanç G 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.5 SOLDADURA PER ARC 58 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) El fil continu és flexible i no té revestiment protector. Per resoldre aquesta qüestió en la soldadura a l'arc per fil continu, es crea un raig d'un gas protector al voltant de l'electrode en la zona de fusió: si el gas és inert (Ar, He) s'anomena soldadura per arc MIG (metal inert gaz), mentre que si és CO2 s'anomena soldadura per arc MAG (metal active gaz). a) Soldadura per arc MIG/MAG b) Soldadura per arc TIG Figura 5.27 La soldadura per arc exigeix una bona precisió en la distància entre l'electrode i la peça, condició que, a la soldadura feta a mà, és assegurada per l'habilitat de l'operari. A la soldadura per arc realitzada per un robot, les irregularitat han de ser compensades per un dels dos mètodes següents: a) assegurant que les peces s'ajustin a toleràncies molt estretes (encareix les operacions anteriors); b) dotant el sistema robòtic de sensors per mesurar aquestes variacions i permetre la correcció de la trajectòria. Entre els sistemes de sensors més utilitzats, hi ha els següents: b1) sensor de contacte, que va fent un moviment oscil·latori per a detectar els dos costats de la soldadura; b2) sensor per arc, que es basa en la mesura de característiques del mateix arc (el robot es programa perquè el terminal vagi fent una oscil·lació entre els dos costats de la soldadura); b3) sensors basats en la visió, en què hi ha una càmara situada prop de la torxa de soldadura i explora el camí que haurà de seguir el cordó (avui dia exis-teixen sensors per làser que, per mitjà d'una oscil·lació lateral del raig, realitzen una mesura òptica tridimensional) © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 9 1 2 34 5 6787 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.5 SOLDADURA PER ARC C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 59 Terminal i equip complementari L'equip de la soldadura per arc inclou, doncs, a més de la torxa de soldadura per arc pròpiament dita, la bobina i el sistema d'impulsió del fil, l'equip de soldadura, el sistema d'alimentació del gas protector i, eventualment, el sistema de seguiment de la unió (Fig. 5.28). En general, la necessitat d'alimentació de l'estació de treball, així com problemes d'accessibilitat, fan recomanable la utilització d'una taula posi-cionadora que, a més d'oferir dos, o més, punts de subjecció de la peça (l'estació de treball i l'estació de càrrega i descàrrega), faciliten 1 o més eixos de mobilitat complementària. 1 Bombona de gas; 2 Bobina i impulsió del fil; 3 Equip de soldadura; 4 Robot de soldadura per arc; 5 Càmera de seguiment de la costura; 6 Torxa de soldadaura per arc; 7 Peça soldada; 8 Taula posicionadora; 9 Unitat de control Figura 5.28 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.5 SOLDADURA PER ARC 60 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Característiques del robot És convenient que el robot de soldadura per arc reuneixi les característiques següents: Estructura mecànica. Teòricament es necessita un grau de mobilitat 5 per a aquesta tasca (simetria radial), però els problemes d'accessibilitat fan que s'utilitzin robots amb grau de mobilitat 6. A més, freqüent-ment, es complementa amb una taula posicionadora, que afegeix 1 o més eixos al sistema. L'estructura articulada del robot pot ser relativament lleugera, ja que l'eina pesa poc. L'espai de treball s'ha d'adequar a la dimensió de la peça que cal soldar. És convenient que la repetibilitat i precisió de trajectòria siguin bones. No és necessari que la velocitat sigui gaire elevada. Programació i control. En general els robots de soldadura per arc es pro-gramen per guiatge tot fent recórrer al terminal la trajectòria que després haurà de recórrer. Per a trams de soldadura rectes, és bo de disposar de sistemes d'interpolació, amb la qual cosa n'hi ha prou de marcar els punts inicial i final. Com s'ha comentat, algunes aplica-cions requereixen un moviment oscil·latori del puny per controlar l'arc, moviments que poden ser programats pel mateix sistema. El robot ha de tenir un control per trajectòria contínua, amb un control precís de la velocitat d'avanç. La unitat de control del robot indus-trial sovint controla també l'equip de soldadura, l'avanç del fil i els moviments de la taula posicionadora, tot i que aquestes missions també poden estar encomanades a un controlador extern. 5.6 Pintura per projecció Procés Consisteix en un recobriment per projecció en què l'eina, la pistola de pin-tura, és guiada per un robot industrial. Aquests treballs realitzats per operaris humans són feixucs i resulten perillosos per a la salut (atmosfera viciada, vestits especials, màscares de respiració, soroll agut de la pistola; obliguen a fer la instal·lació de cabines aïllades amb sistemes de ventilació). A més, una instal·lació de pintura sempre revesteix risc de foc. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 1 2 3 4 56 7 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.6 PROJECCIÓ I PINTURA C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 61 Per tant, la pintura per recobriment va essent progressivament automatitzada per mitjà de robots industrials. En la forma més habitual de treballar hi ha una cadena que condueix lentament les peces i un o més robots que guien la pistola de pintar la qual evoluciona davant de la peça. En general, el procés es manté aïllat en una cabina o túnel. Terminal i equip complementari El terminal és la pistola de pintar, constituïda fonamentalment per una tovera per on flueix la pintura a pressió la qual és pulveritzada a la sortida a causa de la disminució sobtada de la pressió. L'equip complementari està constituït pels dipòsits de pintura, sistemes de dosificació, bomba d'impul-sió de la pintura, dispositius de neteja quan hi ha canvi de pintura, etc. Hi ha paràmetres del procés, com, per exemple, la connexió/desconnexió de la pistola, la pressió del fluid, eventualment pressió de l'aire injectat, etc., que han de ser controlats des del sistema de control del robot. 1 Unitat de control; 2 Equip de pintura; 3 Protecció de la cabina de pintura; 4 Robot de pintura; 5 Pistola de pintar; 6 Peça pintada; 7 Cadena de pintura Figura 5.29 Característiques del robot És convenient que el robot de pintura per projecció reuneixi les característiques següents: © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 5 APLICACIONS I TERMINALS 5.6 PROJECCIÓ I PINTURA 62 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Estructura mecànica. Teòricament, la tasca de pintura requereix un grau de mobilitat 5 (simetria radial de la projecció); tanmateix, acostumen a tenir 6 i més eixos per millorar l'accessibilitat. La seva estructura pot ser lleugera, ja que l'eina pesa poc (menys de 10 kg), però ha de tenir una gran mobilitat (especialment en el puny) per reproduir amb facilitat els moviments de l'operari humà. L'espai de treball convé que sigui de grans dimensions i centrat davant del robot. No cal una bona precisió ni repetibilitat, però són convenients velocitats elevades. Els robots de pintura treballen en un ambient inflamable i, per tant, s'ha preferit l'accionament hidràulic a l'elèctric (també pels moviments ràpids, però poc precisos dels primers); per evitar explosions, es fa circular aire de l'interior de l'estructura mecànica (que conté els motors) vers l'exterior. Amb el desenvolupament de nous motors elèctrics sense escombretes (sense perill d'espurnes) amb prestacions millorades, s'han construït els primers robots de pintura elèctrics. Programació i control. La pintura per projecció té un component important de destresa que difícilment pot ser programat si no és per mitjà del guiatge manual per un operador experimentat. Això demana poder posar l'estructura del robot en una situació de "mà morta" (equilibrada, però sense oferir resistència). Una possibilitat en robots de pintura és l'ús d'un maniquí (rèplica de l'estructura més lleugera i no motoritzada) que, a més de facilitar la tasca de programació, permet realitzar aquesta tasca fora de línia. La unitat de control ha de realitzar un control de trajectòria contínua, amb control de la velocitat. Això comporta una capacitat d'emmagatzematge de dades important, augmentada pels freqüents canvis de programa corresponents a peces diferents. El sistema de control, per mitjà del programa, ha de realitzar algu-nes funcions de control del procés, com són el cabal de pintura, la pressió del fluid i la connexió o desconnexió de la pistola de pintar. Un requisit per a un bon acabat del procés de pintura és mantenir la pistola de pintar neta. Aquesta operació, que consisteix en col·locar l'eina sota uns raigs de disolvent que netegen les toberes, ha de programar-se intermitentment. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 69 6Implantació i estudi de casos 6.1 Selecció d'aplicacions El primer impuls en dissenyar l'aplicació d'un robot industrial en un procés productiu és simplement el de substituir la tasca que realitza un operari. Però aquest no acostuma a ser el camí més adequat, tal com es veurà a les planes que segueixen. En efecte, l'home posseeix una gran intel·ligència i un potent sistema sensorial que confereixen al seu treball una gran destresa i versatilitat, però la seva activitat es veu sotmesa a la fatiga física i a l'avorriment, factors que poden ser motiu d'errors i d'accidents. Per contra, el robot industrial és enormement limitat amb referència al sistema sensorial i a la intel·ligència, però en canvi és molt més repetitiu en els moviments i les tasques, malgrat que les seqüències siguin llargues, i no presenta cansament. Dos exemples. El robot industrial necessita un sistema d'alimentació amb una entrada i una sortida de peces; si no es preveu correctament, es produeix una distorsió permanent de tot el procés productiu. Un altre aspecte que s'ha de tenir en compte és el nivell de precisió de les peces. En una fabricació i en un muntatge manuals, els operaris ajusten les faltes de precisió i els errors, mentre que el robot industrial atura el procés. Per tant, a fi d'aprofitar les noves possibilitats dels robots, tot evitant els seus inconvenients i limitacions, és recomanable la reconsideració tant del disseny del producte com de les característiques del procés de fabricació. La figura 6.1 mostra un canvi recent del disseny del producte (la tapa de balancins d'un motor d'explosió) i del procés, realitzat per l'empresa Ford, pensat especialment per facilitar l'automatització en el muntatge. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 6 IMPLANTACIÓ I ESTUDI DE CASOS 6.1 SELECCIÓ D'APLICACIONS C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 71 A continuació es descriu una seqüència lògica dels passos que cal recórrer en la implantació d'un sistema d'automatització que inclogui robots industrials: Familiarització inicial amb la tecnologia. Aquest és un aspecte important que implica dedicació i formació. L'aplicació anterior de sistemes de control numèric, o d'autòmats programables, facilita la introducció. Revisió de productes i de processos. Aquesta revisió permetrà analitzar l'interès d'automatitzar determinades tasques (productes amb moltes variants, feines feixugues o de risc, tasques molt repetitives, tasques de 3 torns, etc.). Selecció de l'aplicació. Aquesta és la fase decisiva, l'encert de la qual determinarà l'èxit posterior de la implantació. En aquesta fase s'ha de decidir el robot industrial i tot l'equip perirobòtic. Anàlisi econòmica i presa de decisió. Convé fer una avaluació global rea-lista dels costos que tindrà l'operació i del termini d'amortització. Avui dia existeixen suficients precedents d'aplicació perquè els errors d'avaluació puguin ser limitats. Planificació de l'enginyeria de la instal·lació. Disseny de la cèl·lula de fabricació, amb la instal·lació i els serveis annexos. Simulació del seu comportament. Previsió de canvis organitzatius. Modificacions en el disseny del producte, i en els processos de fabricació. Instal·lació i posada en marxa. Adequació o implantació de subministraments i serveis. Implantació o trasllat de maquinària. Posada a punt i ajust del sistema, i primeres proves de funcionament. 6.2 Simulació gràfica Com ja s'ha comentat a la secció 3, hi ha dues formes bàsiques de programar la tasca d'un robot industrial: per guiatge i per llenguatge. La primera és la més utilitzada avui dia en els robots implantats a la indústria, i la majoria de les vegades es realitza amb l'ajuda del mateix robot (programació en línia), prenent un temps que es detreu del de producció. Però també cada dia són més els robots que disposen dels dos tipus de llenguatge. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 6 IMPLANTACIÓ I ESTUDI DE CASOS 6.2 SIMULACIÓ GRÀFICA 72 C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) Quan la programació del robot respon a una tasca relativament repetitiva, sense bifurcacions, la programació per guiatge és adequada, però quan la tasca es realitza en el si d'una cèl·lula de fabricació més complexa, amb incidències que poden obligar a prendre decisions i a ajustar els cicles i els temps de treball, la programació per llenguatge pren tot el sentit. La programació convencional per llenguatge resulta molt laboriosa, i tot fa pensar que el seu desenvolupament anirà associat a la simulació per mitjà de sistemes gràfics assistits per ordinador (CAE-Robòtica), com a nova interfície home-màquina més potent i amigable. Aquests sistemes, que van començar com una ajuda a la programació, han anat evolucionant i actual-ment ofereixen les funcions, les característiques i els avantatges següents: a) Funcions dels sistemes de simulació gràfica: a1) Disseny de la cèl·lula de fabricació, i ajuda per a la disposició de les màquines, equips i utillatges a2) Programació de tasques (fora de línia) a3) Verificació per mitjà de la simulació dels moviments i de les operacions d'una tasca b) Característiques dels sistemes de simulació gràfica: b1) Modelització dels elements que intervenen en la cèlul·la (mo-dels de filferro, models de superfícies, models de sòlids); els models de filferro no permeten detectar col·lisions. b1.1) Es poden incorporar els models de robots més habituals a partir de biblioteques preestablertes. b1.2) L'establiment de connectivitats entre elements rígids, per mitjà d'un arbre lògic de connectivitat. b2) Definició de la tasca, amb els moviments, velocitats, instruccions de comunicació i relacions amb altres elements de la cèl·lula. La definició de la tasca és independent del robot utilitzat. b2.1) Es pot escriure el programa separadament per a cada dispositiu, en forma de subprogrames. b2.2) Es pot generar, per mitjà d'un postprocessament, el programa de control del robot o d'altres dispositius de la cèl·lula en el llenguatge corresponent a cada un. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 6 IMPLANTACIÓ I ESTUDI DE CASOS 6.2 SIMULACIÓ GRÀFICA C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 73 b3) Simulació gràfica dels moviments i seqüència d'operacions de la cèl·lula robotitzada corresponents a una tasca. Permet ajus-tar trajectòries, sincronitzar moviments, detectar col·lisions, estimar el temps del cicle de treball i analitzar diferents tipus d'incidències. c) Avantatges dels sistemes de simulació gràfica: c1) La programació d'una tasca es realitza amb un llenguatge únic comú, obviant la gran diversitat de llenguatges de programació de cada un dels elements que intervenen en la cèl·lula. c2) El desenvolupament de programes fora de línia (sense usar el robot ni altres elements de la cèl·lula) fa molt més rendible les inversions realitzades, en disminuir molt els temps de posada a punt i augmentar el temps de disponibilitat de l'equip. c2) L'ús de sistemes de simulació gràfica constitueix una tècnica potent i efectiva per preparar i posar a punt programes de tasques de gran complexitat. Modelització d'una aplicació de soldadura per arc realitzada amb el programa de simulació GRASP Figura 6.2 © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 6 IMPLANTACIÓ I ESTUDI DE CASOS 6.3 PRIMER CAS. CÈL·LULA AUTOMATITZADA DE MECANITZACIÓ Consideracions sobre el Solucions adoptades disseny del sistema per a un sistema integrat Client Distribució en planta 4 cèl·lules similars: un robot S-420 serveix 2 torns, el Empresa, líder en el seu camp, que fabrica * Dimensions dels equips posicionadora. vàlvules reductores de pressió destinades a les * Canalitzacions de serveis indústries del paper, química, petroquímica i L'anàlisi de la gamma de peces determina les necessialtres d'anàlogues. La seva producció, que comCaracterístiques de les peces tats de manipulació, les pinces i els palets especials. prèn diversos models de vàlvules, és d'unes 7.500 * Més de 70 peces per cèl·lula La càrrega nominal del robot S-420 s'ajusta a la unitats al mes. * Des de diàmetres de 12 a 300 mm gamma. Enunciat de l'aplicació Una pinça doble facilita un canvi ràpid de peces a les Fabricació de més de 280 components diferents * Es requereix un canvi ràpid flexibilitat i estalvia temps. de vàlvules reductores de pressió en 4 cèl·lules de * Des de cada 2 fins a 16 minuts mecanització. El cicle de treball és el següent: Cada cèl·lula té un PLC per controlar els torns i a) El robot S-420 pren una pinça adequada del Interfície entre màquines l'obertura de portes. La interconnexió es realitza per magatzem d'eines, es dirigeix al palet d'entrada i * Diferents models de torns mitjà d'E/S digitals. El disseny de la pinça facilita pren una peça en brut. * Disseny de mordasses; l'accés en els torns. b) El robot es dirigeix al primer torn i, amb la * Senyals de les màquines segona pinça (pinça doble, no mostrada a la Les pinces faciliten el canvi de dimensions. L'estació figura), retira la peça acabada i carrega la peça en Flux del procés posicionadora programable assegura una prensió brut. * Canvi de dimensions de les peces adequada de les peces per a la segona operació. Els c) Les peces sotmeses a dues operacions reque- * Operacions per peça programes KAREL governen la seqüència de la reixen que el robot les situï en l'estació posiciona- * Canvi de seqüència d'operacions cèl·lula. dora per assegurar una prensió i una orientació * Cicles curts i llargs. Temps total correctes. Forma operatòria fàcil, gràcies al software de d) El robot carrega el segon torn, després de Facilitat d'operació càrrega/descàrrega. Sistema complet de documentació retirar la peça acabada, i col·loca la peça acabada * Interfície de l'operador sobre incidències i manteniment. Dispositiu de en el palet de sortida. * Manteniment seguretat a les interfícies per a protecció contra xocs * Falta d'espai magatzem d'eines, les estacions de palets i l'estació * Pesos des de 0,1 fins a 16 kg Requeriments del cicle de temps màquines. El canvi automàtic de pinça proporciona * Seguretat de la pinça. Sistema d'entrenament. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. 6 IMPLANTACIÓ I ESTUDI DE CASOS 6.4 SEGON CAS. SISTEMA ROBÒTIC DE PINTURA Sistema robòtic de pintura Sistema robòtic de pintura de frontals de xapa d'acer de cabines de furgonetes descobertes (Sistema no mostrat) (sistema mostrat a la figura) Client El sistema pinta 44,8 frontals per hora, per mitjà El sistema robòtic de pintura de cabines és capaç General Motors, a la seva planta de Janesville, on base mòbil que es desplaça linealment sobre un de quatre portes, corresponents a tota la gamma es realitza la pintura dels frontals i de les cabines altre eix. de furgonetes descapotables de General Motors. de tota la gamma de furgonetes descobertes. Enunciat de l'aplicació manual de control de la línia el tipus de pintura i forma anàloga a la del sistema ro-bòtic de pintura Es tracta de dues aplicacions de pintura per sobre uns carrets. projecció mitjançant l'ús de sistemes robòtics: En una àrea intermèdia, un segon operador una, de pintura de frontals de xapa d'acer i, l'altra, verifica les dades del treball i, en cas d'haver-hi El sistema robòtic incorpora uns dispositius per a de pintura de cabines de furgonetes descobertes una incorrecció, té la possibilitat de corregir o l'obertura de les portes, accionats pneu- (la que es mostra a la figura). canviar la informació. màticament, a fi de facilitar al robot l'accés a Algunes particularitats dels dos sistemes són: Quan els frontals entren en l'estació robòtica, dos a) Quan el treball següent canvia de color de trajectòries simètriques per assegurar una pintura, el sistema impulsa un corrent lleuger distribució de la pintura uniforme en ambdós d'aire que deixa la línia amb un mínim de pintura costats. Més endavant, dos robots més donen la quan s'ha acabat l'anterior tasca. segona capa de pintura. b) Després de completar cada treball, i durant la És usat un setè eix cartesià a la base per realitzar transferència d'un conjunt al següent, el robot el moviment de seguiment de la línia de carrets. elimina les restes de pintura en el dispositiu de Si el moviment de la línia de frontals canvia de neteja de la pistola de pintar. velocitat o s'atura, un cop iniciada la pintura, el de 4 robots industrials GMF de sis eixos, amb una de pintar-ne 18 per hora, tant si són de dues com Els frontals són transportats per uns carrets i La informació sobre el tipus de pintura i el color l'operador de la línia introdueix a la cònsola que cal aplicar són introduïdes al sistema d'una el color desitjats. de frontals. Les cabines entren a la línia muntades robots apliquen la primera capa de pintura. S'usen procés no s'atura fins a completar la tasca. l'interior del vehicle. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998. Són rigorosament prohibides, sense l'autorització escrita dels titulars del copyright, sota les sancions establertes a la llei, la reproducció total o parcial d'aquesta obra per qualsevol procediment, inclosos la reprografia i el tractament informàtic, i la distribució d'exemplars mitjançant lloguer o préstec públics. BIBLIOGRAFIA C. RIBA i ROMEVA, Els robots industrials (II). Aplicacions (Tem-UPC, 1992) 79 Bibliografia AUDÍ PIERA, D. Cómo y cuándo aplicar un robot industrial. Marcombo Boixareu Editores, Barcelona, 1988. AUTOMATIZACIÓN INTEGRADA & REVISTA DE ROBÓTICA (núm. 68). "Parque de Robots 1991. Crecimiento moderado de las instalaciones de robots". PULSAR, Barcelona, maig de 1992. BLAS, M.; MATEU, M.R.; PICÓ, R.M.; RIBA, C. Diccionari de robòtica industrial (Català / Castellà / Francès / Anglès). UPC, Barcelona, 1991. DEVIMEUX, J.P.; HOESSLER, B.; MUNIER C.; ORRIOLS M. Dispositifs de préhension pou la robotique. Règles de conception et de choix. CETIM, Saint-Étienne, 1988. ENGELBERGER J. Los robots industriales en la práctica. Ediciones Deusto S.A., Bilbao, 1985. FERRATÉ G., et al. Robótica Industrial. Marcombo Boixareu Editores, Barcelona, 1986. FU, K.S.; GONZÁLEZ, R.C.; LEE, C.S.G. Robótica. Control, detección, visión e inteligencia. McGraw-Hill, Madrid, 1988. GIORDANO, M.; LOTTIN, J. Cours de robotique. Description et fonctionnement des robots industriels. Armand Colin, París, 1990. GROOVER, M.P.; WEISS, M.; NAGEL, R.N.; ODREY, N.G. Robótica Industrial. Tecnología, Programación y Aplicaciones. McGraw-Hill, Madrid, 1989. IFR (International Federation of Robotics). Statistics (anys 1988, 1989, 1990 i 1991). Estocolm, 1989, 1990, 1991 i 1992, respectivament. ISO/TR 8373 Robots manipulateurs industriels - Vocabulaire (Robots manipuladors industrials - Vocabulari), 1988. ISO 9401-1 Robots manipulateurs industriels - Interfaces mécaniques. Partie 1 : Interfaces circulaire (Robots manipuladors industrials - Interfícies © Els autors, 1998; © Edicions UPC, 1998.