Разработка роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля

1.

Министерство образования и науки Республики Татарстан
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
«Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ИЛЛЮСТРАЦИОННЫЙ АЛЬБОМ
Разработка роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля
Специальность 15.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства
Проектировал обучающийся V курса, группы РП 9-2
___________А.М. Галиуллин
Научный руководитель
___________А.Д. Шаехмурзина
Набережные Челны, 2023

2. Актуальность темы

Использование роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое стекло
увеличит производительность труда, повысит экономические показатели, сократит
негативное влияние человеческого фактора, освободит работников от монотонной работы и
уменьшится число брака за счет точности нанесения герметика.
Целью дипломного проекта является разработка роботизированной ячейки для
нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1) Рассмотреть теоретические основы разработки роботизированной ячейки для
нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля.
2) Разработать роботизированную ячейку для нанесения герметика на лобовое стекло
автомобиля.
3) Обосновать экономическую эффективность и безопасность роботизированной ячейки
для нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля.
Объектом исследования является нанесение герметика на лобовое стекло автомобиля.
Предметом исследования является роботизированная ячейка для нанесения герметика
на лобовое стекло автомобиля.
Гипотеза: использование роботизированной ячейки для нанесения герметика на
лобовое стекло автомобиля увеличит производительность труда, повысит экономические
показатели, сократит негативное влияние человеческого фактора и уменьшит число брака за
счет точности нанесения герметика.

3. Характеристика предприятия

ПАО «КАМАЗ» представляет собой автомобилестроительное производство полного
цикла, объединяющее металлургическое, кузнечное, прессово-рамное, механосборочное,
специального машиностроения и инструментальное производства со всеми
необходимыми объектами энергетического и вспомогательного назначения. В состав
группы технологической цепочки входит несколько крупных заводов автомобильного
производства.
ПАО «КАМАЗ» – это цикл полного производства, он производит детали, проводку и
другую важную составляющую часть для производства автомобиля, так же происходит
полный цикл для заднего моста автомобиля.
В состав группы технологической цепочки входит несколько крупных заводов
автомобильного производства. Основные производственные мощности завода
расположены в промышленной зоне Набережных Челнов, где расположены литейный и
кузнечный заводы, завод двигателей (ЗД), прессово-рамный завод (ПРЗ), автомобильный
завод (АВЗ), ремонтно-инструментальный завод (РИЗ), индустриальный парк «Мастер».

4. Технологический процесс до внедрения промышленного робота

Рисунок 1 – Лобовое
стекло автомобиля
Лобовое стекло автомобиля, допущенное к нанесению
герметика поступает к оператору. Оператор располагает
лобовое стекло на стол, подготавливает пистолет для
герметика и начинает процедуру нанесения герметика на
лобовое стекло автомобиля. Данный процесс требует от
оператора высокую концентрацию, так как герметик нужно
наносить равномерно и точно, при этом контролируя рукой
подачу герметика на лобовое стекло автомобиля. Так же
есть риск, что мастер во время нанесения герметика может
сломать лобовое стекло автомобиля и придется его
полностью заменить. Процесс происходит долго, из-за того
что мастер тщательно и долго наносит герметик на
окантовку лобового стекла.

5.

В результате ручного нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля
определяются следующие недостатки:
1) Плохое и нестабильное качество нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля,
с возможностью поломки.
2) Влияние герметика на условие работы мастера. Вдыхание паров силиконового
герметика, приводит к головным болям, раздражительности и бессоннице.
3) Очень длительный и требующий высокой концентрации процесс нанесения
герметика на лобовое стекло автомобиля.

6. Оборудование роботизированной ячейки

Рисунок 3 – Дозаторный
захват Dispensing Kit BF-21A
Рисунок 2 – Промышленный
робот KUKA KR 10 R1440-2
Рисунок 5 – Компрессор
Hyundai HYC 3050S
Рисунок 4 – Комплект для
нанесения герметика Tr.Robots
Dispensing Kit
Рисунок 6 – Стол с
присосками Licota

7.

Рисунок 7 – Стеллаж СГХС
2000-1200-1000 усиленный
Рисунок 8 – Стол
производственный CH10/7P-H

8. Чертёж инструмента промышленного робота

9. Система управления роботизированной ячейки

Рисунок 10 – Датчик
погрешности NORGAU
Industrial
Рисунок 9 – Датчик наличия AUTONICS
PRFAWT-18-5DO
Рисунок 11 – Контроллер
SIEMENS SIMATIC S7-1500

10. Система безопасности роботизированной ячейки

Рисунок 12 – Кнопка
аварийного останова с
принудительным возвратом
Рисунок 13 – Световой
барьер
Рисунок 14 – Светосигнальная
лампа

11. Технологический процесс после внедрения промышленного робота

Рисунок 15 – 3D-модель роботизированной ячейки

12.

Как следует из рисунка 15, оператор загружает лобовое стекло для автомобиля на
стол с присосками. С помощью индуктивного датчика промышленный робот получает
подтверждение наличие лобового стекла и герметика после чего начинает движение по
заданной управляющей программой траектории. Начинается процесс нанесения
герметика, в ходе которого наносится герметик на лобовое стекло автомобиля. По
завершению программы нанесения герметика, промышленный робот возвращается в
исходное положение. Оператор выгружает лобовое стекло со стола с присосками и
относит его на пункт вставки лобовых стёкл автомобиля. Производственный цикл
повторяется.

13. Структурная схема системы управления

14. Проект промышленного робота

Рисунок 16 – Проект промышленного робота
Как следует из рисунка 16, проект промышленного робота показывает взаимосвязь
промышленного робота KUKA KR 10 R1440-2 с системой управления роботом KUKA KR
C4 COMPACT.

15. Пользовательский интерфейс HMI

Рисунок 17 – Пользовательский интерфейс роботизированной ячейки

16. Алгоритм работы роботизированной ячейки

17. Управляемая программа

1. DEF lobovoe_steklo ( )
2. INI
3.
3. PTP HOME Vel=65 % DEFAULT
4.
5. LIN P1 Vel 1 m/s CPDAT1 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
6. LIN P2 Vel 1 m/s CPDAT2 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
7. OUT 1 ‘germetic’ State=True
8. LIN P3 Vel 1 m/s CPDAT3 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
9. LIN P4 Vel 1 m/s CPDAT4 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
10. CIRC P5 Vel 1 m/s CPDAT5 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
11. LIN P6 Vel 1 m/s CPDAT6 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
12. LIN P7 Vel 1 m/s CPDAT7 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
11. CIRC P8 Vel 1 m/s CPDAT8 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
12. LIN P9 Vel 1 m/s CPDAT9 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
13. LIN P10 Vel 1 m/s CPDAT10 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
14. CIRC P11 Vel 1 m/s CPDAT11 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
15. LIN P12 Vel 1 m/s CPDAT12 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
16. LIN P13 Vel 1 m/s CPDAT13 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
17. CIRC P14 Vel 1 m/s CPDAT14 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
18. LIN P15 Vel 1 m/s CPDAT15 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
19. LIN P16 Vel 1 m/s CPDAT16 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
20. CIRC P17 Vel 1 m/s CPDAT17 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
21. LIN P18 Vel 1 m/s CPDAT18 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
22. LIN P19 Vel 1 m/s CPDAT19 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
23. CIRC P20 Vel 1 m/s CPDAT20 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
24. OUT 1 ‘germetic’ State=False
25. LIN P21 Vel 1 m/s CPDAT21 Tool[1]:dozatorniy_zakhvat Base[1]:Table
26.
27. PTP HOME Vel=65 % DEFAULT
28. OUT 2 ‘green light’ State=True
29.
30. END

18. Обоснование экономической эффективности

Итоговые затраты на
оборудование составляет
2.939.300 рублей
Срок окупаемости:
Срок окупаемости
равен 4,7 годам

19. Выводы и рекомендации

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы достигнута цель,
заключающаяся в разработке роботизированной ячейки для нанесения герметика на
лобовое стекло автомобиля.
Для достижения поставленной цели, решены следующие задачи:
1) Рассмотрены теоретические аспекты по разработке роботизированной ячейки
для нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля.
2) Разработка роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое
стекло автомобиля.
3) Обоснована экономическая эффективность, надежность и безопасность
разработанного роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое стекло
автомобиля.
4) Гипотеза подтверждена, благодаря соблюдению поставленных задач и целей,
повысит экономическую эффективность, уменьшит число брака, сократит негативное
влияние на человека.

20.

Министерство образования и науки Республики Татарстан
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
«Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ИЛЛЮСТРАЦИОННЫЙ АЛЬБОМ
Разработка роботизированной ячейки для нанесения герметика на лобовое стекло автомобиля
Специальность 15.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства
Проектировал обучающийся V курса, группы РП 9-2
___________А.М. Галиуллин
Научный руководитель
___________А.Д. Шаехмурзина
Набережные Челны, 2023