Roboti pjedestaali arendus automatiseeritud tootmisliinile

Lõputöö eesmärgiks oli projekteerida lähtuvalt Arensi lähteülesandele ja -andmetele pjedestaal ja põrandakinnitus KUKA KR 120 R3900-2 K robotile. Projekteerimisel lähtuti disaini nõuannetele ja õigele toote arenduse järjekorrale, et optimeerida pjedestaali odav valmistmaise hind, kuid samuti oleks toode töökindel ja ohutu. Pjedestaalile teostati riskianalüüs vastavalt EN ISO 12100:2010 standardile. Riskianalüüsi tulemusena leiti: • Alusraamile on vaja teostada FEM tugevusanalüüs, mille konstruktsiooni ekvivalentpinge varutegur peab olema Sp > 4,0 ning ankurdamise varutegur peab olema Sa = 1,5…2,0. • Geomeetriliste- ja mõõtevigade vältimiseks konstruktsioonil tuleb kasutada joonistel geomeetrilisi- ja mõõte tolerantse. • Tulenvalt ebaühtlase põranda tasapinna korral tuleb kasutada vaheplaate, et saada pjedestaal loodi. Pjedestaali kontseptsioonis valiti hindamismaatriksi ja võrdlemise meetodiga välja sobilik lahendus ja materjal. Lahenduseks valiti välja nelikanttoru keevisraam ja selle materjaliks S275JR. Tugevusanalüüsi teostamisel rakendati maksimaalseid jõudusid ja väändemomente, mis on teostatud KUKA poolt kui on rakendatud külge roboti kandevõime maksimum toode. Tugevusanalüüsides selgus, et esialgse väljatöötatud pjedestaali nr 1 ekvivalentpinge varutegur oli Sp = 2,7. Lõpliku väljatöötatud pjedestaali nr 3-el muudeti keskmiste horisontaaltalade paigutus diagonaali ning talade ristlõige suurendati 120 x 120 x 5 mm (pikkus x laius x materjali paksus) pealt 140 x 140 x 5 mm peale. Tänu muudatusele on nr 3 pjedestaali ekvivalentpinge varutegur Sp = 4,8, mis on vastab riskianalüüsi nõuetele. Kinnitusvahendite valimisel võeti arvesse nende tehnilised andmeid, et oleks tugevusanalüüsist leitud maksimaal vertikaaljõule Fr. Ankurdamisel kasutatavate vahendite leitud varutegur on Sa = 1,7, mis vastab riskianalüüsist tulenevatele nõuetele. Pjedestaali ligikaudne maksumus tuli kokku 3000 €, mis kinnitab tööle seatud hüpoteesi, et alusraami koos ankurdamisega oli võimalik projekteerida alla 4000 €. Hinnapakkumises on pjedestaali eelarveks pandud 6500 €, mis tähendab, et valmistamise ja kinnituse hind tuli ligikaudu 3500 € võrra väiksem.

The aim of the thesis was to design a pedestal and floor mounting for the KUKA KR 120 R3900-2 K robot based on Arens' initial task and data. The design was based on design advice and the right order of product development in order to optimize the low cost of the finished pedestal, but also to make it reliable and safe. The pedestal was subjected to a risk analysis in accordance with EN ISO 12100: 2010. Result of the risk analysis found: • It is necessary to perform an FEM strength analysis on the subframe, the design of which has a reserve equivalent voltage coefficient of Sp > 4.0 and an anchorage reserve factor of Sa = 1.5… 2.0. • To avoid geometrical and dimensional errors in the design, geometrical and dimensional tolerances must be used in the drawings. • Due to the uneven floor level, shim plates must be used for leveling a pedestal. In the pedestal concept, a suitable solution and material was selected using an evaluation matrix and a comparison method. The square tube welding frame and its material S275JR were chosen as the solution. During the strength analysis the maximum forces and torques applied by KUKA, when the maximum product of the robot's load capacity was applied. The strength analyzes revealed that the equivalent tension reserve factor of the originally developed pedestal No. 1 was Sp = 2.7. In the final developed pedestal No. 3, the arrangement of the middle horizontal beams was changed diagonally and the cross-section of the beams was increased from 120 x 120 x 5 mm (length x width x material thickness) to 140 x 140 x 5 mm. Due to the change, the equivalent tension reserve factor of the pedestal No. 3 is Sp = 4.8, which meets the requirements of the risk analysis. The technical data of the products were used to select the fasteners in order to comply with the maximum vertical force Fr found in the strength analysis. The reserve factor found for the anchoring equipment is Sa = 1.7, which meets the requirements arising from the risk analysis. The total cost of the pedestal was approximately 3000 €, which confirms the hypothesis that the base frame with anchoring can be designed for less than 4000 €. The price of the pedestal budget is 6500 €, which means that the price of manufacture and fastening is approximately 3500 € lower.