دریافت پایان نامه بررسی ربات های صنعتی و مشخصات آنها در جوشکاری

چکیده

گزارش حاضر به منظور پژوهش بر روی رباتهای صنعتی تهیه شده است. که درآن جایگاه و کاربرد رباتها در صنعت، مزایای استفاده از رباتها، تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از ربات در فرایند های تولیدی و همچنین متداولترین کاربرد ربات در صنعت آمده است و همچنین با رباتها و بخش های اصلی آن، اصطلاحات فنی در این علم آشنا می شویم. و در فصل سوم رباتهای صنعتی جوشکار مورد بررسی قرار گرفته است و پارامترها و ویژگی هایی که در انتخاب رباتهای  جوشکار باید مورد توجه قرار گیرد بیان می گردد در فصل چهارم سیستم های خودکار جوشکاری به کمک کامپیوتر(CWS) بررسی شده است که درآن نحوه کار با CWS توضیح داده شده است و همچنین در مورد دستگاه شبیه ساز جوشکاری (Simulator) که هدف  آن ایجاد شرایطی برای تجزیه و تحلیل آسانتر جوشکاری می باشد بحث شده است و اجزا و متعلقات آن و نحوه محاسبه خطاها از طریق این دستگاه بررسی شده است. در فصل پنجم نمونه ای از ساخت ربات جوشکار در داخل کشور و استفاده از ربات جوشکار در صنعت کشتی سازی آورده شده است. در فصل پنجم طراحی مکانیزم و اجزای اولیه روبات با استفاده از آموخته‌های رشته مکانیک انجام شده است و در ادامه طراحی سیستم‌های عمل‌‌کننده (هیدرولیک) با همکاری شرکت فستو آمده است.

فصل اول : جایگاه وکاربرد ربات در صنعت

مقدمه

از اواخر دهه هفتاد، تقاضا برای استفاده از رباتها در صنایع شروع به پیشرفت  فوق العاده ای نمود. دلیل اصلی رشد چشمگیر صنایع رباتیک، عمدتاً به خاطر ملاحظات اقتصادی است. جنبه دیگر استفاده از رباتها بالا رفتن سرعت تولید و دقت کار می باشد بطوریکه بعلت دقت کامپیوتری، رباتها نسبت به کارگر در این حالت ضایعات کمتر شده و مصرف مواد اولیه پایین می آید. به عنوان مثال، صرفه جویی در مصرف رنگ را در  رباتهای رنگپاش حدود 10 تا 50 درصد است. همچنین در بکارگیری رباتها مخارجی چون لباس،دستکش، خوراک و وسایل نظافت کارگر را نیز کاهش می دهد که به جنبه اقتصادی بودن آن می افزاید. در بسیاری از بخشهای تولید که عملیات خطرناک بوده و یا محیط کار پر سروصدا وآلوده است، استفاده از رباتها می تواند کارگران را از خطرات ناشی از کار حفظ نماید. یک مثال چنین عملیاتی پرسکاری است که بطور مرتب موجب نقص عضو و صدمه به کارگران می گردد و یا رنگ پاشی که محیط آن بعلت استفاده از مواد شیمیایی برای سلامت کارگران مناسب نیست با جایگزین شدن رباتها در مراکز کارهای طاقت فرسا و حساس، کمک بسیار موثری به سلامت کارگران و دیگر پرسنل و رشد فکری آنها و رشد و بهبود تولید خواهد شد.

اینها دلایلی هستند که تا کنون باعث رشد روز افزون کاربرد رباتهای صنعتی در صنایع مختلف شده است.

2-1  تاریخچه:

با اختراع  کامپیوتر و پیوند آن با ماشین های مکانیکی کم کم رباتهای صنعتی بوجود آمدند که می توان از یک دست مکانیکی که در سال 1947 در آزمایشگاه ملی آرگون ساخته شدند به عنوان اولین ربات نام برد .توضیح مختصری که در مورد کلمه ربات لازم به نظر می رسد این است که این کلمه از واژه (Robota)  در نمایشنامه رباتهای همه کاره در سال 1921 بکار برده شده.

سیر تکامل رباتهای صنعتی شاهد سه  نسل بوده است. این تقسیم بندیها در حقیقت متکی به اصول طراحی سیستم های کنترل آنها است و به این  صورت نامگذاری شده اند.

نسل اول: رباتهای قابل برنامه ریزی (prigigramable)، این ربات ها به طور پیوسته و یکنواخت حرکات برنامه ریزی شده را انجام می دهند ولی قابلیت نشان دادن عکس العمل در برابر حوادث پیش بینی نشده را ندارند.

نسل دوم: رباتها مجهز به حساسه هایی هستند که قادر به ادراکاتی از قبیل بینایی، احساس گرما و موقعیت و همچنین انجام واکنش در برابر نیرو می باشند. آنها قادرند با توجه به اطلاعات دریافتی عملیاتی را کنترل کنند.

نسل سوم: رباتها دارای هوش مصنوعی (Artifcias In telligevcp Robots) دارای ادراکاتی بیشتر از نسل دوم مانند قدرت تصمیم گیری و تشخیص طرح و ابعاد قطعه و همچنین تکمیل و تصحیح حرکات در عملیات مختلف هستند. قدرت بینایی، مشابه سازی از تأثیرات محیطی به صورت دیجیتال و استفاده از حس کننده ها از ویژگی های این نسل از رباتهاست.

لازم به توضیح است که پیدایش یک نسل جدید از رباتها به معنی زوال نسل قبلی نیست بلکه نسلهای قبلی ضمن حیات خود، کاربرد گسترده تر و روزافزونی نیزپیدا می کند و هریک قادر به انجام کارهای به خصوصی در صنعت هستند.

تعریف ربات:

با وجود پیشرفتهای زیاد در ساختن و بکارگیری رباتها هنوز دانشمندان در مورد تعریف ربات با هم به توافق نرسیده اند.

انجمن رباتهای صنعتی ژاپن رباتها را شش گروه زیر تقسیم می کند.

یک دست مکانیکی که توسط اپراتور کار می کند (Mechanical Monipulator)

، یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی تعریف شده انجام می دهد و به سادگی ترتیب کارها قابل تغییرنیست. (fixed sequence)

ربات با ترتیبات متغیر (variable sequence) ،یک دست مکانیکی که کارهای تکراری را قدمهای متوالی با ترتیب تعریف شده است انجام می دهد و این ترتیب به سادگی قابل تغییر است.

ربات قابل آموزش (plag. Back) که عبارت است از دست مکانیکی که توسط حافظه خود می تواند عملیاتی را که قبلاً انجام شده است تکرار نماید.

ربات با کنترل عددی (Numericol control) عبارت است از رباتی که با برنامه کامپیوتری کار می کند.

ربات با هوش (intelle gont) توانایی درک از محیط و استعداد انجام کار با توجه به تغییر در شرایط محدوده عمل کار را دارد.

-3 کارگاه Work life  2000

با ورود سیستمهای اتوماتیک و روباتیک‌، طبیعی است که ویژگیهای کاری کلیه پرسنل تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. این طور به نظر می رسد که در اثر به کارگیری استراتژی جدید صنعتی ( ماشینی شدن )‌، استفاده از نیرو و کارهای یدی به مرور زمان به فراموشی سپرده می شود. با این وجود گروهی معتقدند که منابع انسانی همچنان اهمیت خود را حفظ کرده و حتی به آن بهای بیشتری نیز داده خواهد شد.

جهت شفاف ساختن مطالب مورد بحث‌، کارگاهی تحت عنوان work life 2000 برگزار گردید. در این کارگاه‌، جوشکاری به عنوان یکی از زیر شاخه های تولید که تغییرات تکنولوژیکی در آن به وضوح آشکار بوده و خصوصا صنایع کشورهای اروپایی به دلیل رو به نقصان گذاشتن جوشکاران ماهر توجه خاصی نسبت به آن دارند، مورد بررسی قرار گرفت. در دنیا پیشرفت تکنولوژیکی تدریجی در صنایع جوش قابل مشاهده است. روش ها و مواد جدید مرتبا معرفی می گردند. به موازات پیشرفت های ذکر شده‌، واضح و مبرهن است که منابع انسانی نیز رکن مهمی را تشکیل میدهند که نباید به فراموشی سپرده شوند. در بسیاری از کشورها‌، صنعت جوشکاری با معضل بزرگی مواجه شده و آن عبارت از حفظ نیروی جوشکار ماهر و عدم استقبال جوانان از این فن می باشد. از آنجایی که جهت احراز صلاحیت لازم برای عنوان جوشکار ماهر‌، سالها آموزش و تمرین لازم بوده و از سوی دیگر محیط کار جوشکاری پر خطر بوده و تمیز نمی باشد‌، لذا خصوصا جوانان چندان تمایلی جهت پذیرش جوشکاری به عنوان شغل آینده خود ندارند. این امر به خصوص در کشورهایی که آمار بیکاری بالایی دارند بسیار نمایان می باشد. واضح است که صنعت جوشکاری می بایستی به فکر چاره بوده و راه حلی جهت این معضل بیندیشد.

در کارگاه مربوطه مطالب ذیل مورد بحث و بررسی قرار گرفت :

–    تاثیر اتوماسیون و روبات بر صنعت جوش

–    انواع عاملی که در محیط کار بر سلامتی جوشکار تاثیر می گذارند.

–    مهارتهایی که پرسنل می بایستی در کارگاههای جوشکاری سال 2000  کسب نمایند.

–    موقعیت  فعلی و آتی جوشکاری با توجه به اینکه جوانان رغبت چندانی به پذیرفتن این فن به عنوان شغل آتی ندارند.

–    چگونه جوشکاران می توانند به عنوان عضوی فعال و مولد تا سن بازنشستگی در این حرفه به خدمت ادامه دهند.

–    با توجه به عدم تمایل افراد به کار در صنایع تولیدی‌، وضعیت احتمالی آینده چگونه خواهد بود.

–    با توجه به روابط بازار کار‌، آیا نیاز به ساختار جدیدی می باشد.

بطور کلی بحث بر روی تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر شخصیت کاری و مهارتهای مورد نیاز‌، موارد بهداشتی و مدیریت منابع انسانی متمرکز شده بود.

تاثیر تغییرات تکنولوژیکی بر رفتار اپراتورها

تجزیه و تحلیل در زمینه معرفی تکنولوژی های جدید‌، بر پایه کارهای تحقیقاتی چندین موسسه جوشکاری در نقاط مختلف دنیا انجام پذیرفت. این پروژه توسط آقای Boekholt‌، مشاور ارشد یک شرکت بین المللی جوشکاری انجام گرفت.

تغییرات تکنولوژیکی ذکر شده شامل مکانیزه شدن و استفاده از روبات در صنایع جوشکاری می گردد.

در زمینه مکانیزه نمودن جوشکاری‌، به اهداف مهمی در جهت استفاده از سیستمهای مکانیکی با هزینه کم یعنی استفاده از ماشین های کوچک و یا کله گی هایی که ترچ جوشکاری بر روی آنها نصب بوده نایل گردیدند.

مزایای این سیستم ساده به قرار زیر است :

–    حداقل هزینه سرمایه گذاری

–    بالا بردن بازدهی جوشکاری

–    تجهیزات قابل حمل بوده و انعطاف بالایی دارند

–    کیفیت یکنواخت و خوب جوشکاری

روباتها می توانند توسط افرادی که جهت کار با آنها آموزش دیده اند به کار گرفته شوند. احتیاجی نیست که این اشخاص در رابطه با روشهای جوشکاری و یا رفع عیب اطلاعاتی داشته باشند و بطور کلی از سازماندهی تولید جدا می باشند. بنظر می رسد که این سیستم بسیار نسبت به اختلالات حساس باشد . روش دیگر‌، استفاده از سیستم روبات به عنوان بخشی از پروسه می باشد. گروهی از جوشکاران ماهر نه تنها دانش کار را می آموزند بلکه برنامه ریزی و سرویس روبات را نیز فرا خواهند گرفت.

این سیستم احتیاج به سرمایه گذاری اولیه بیشتری دارد ولی در مقابل قابلیت بالایی برای مشکلات عملی و همچنین انطباق با تغییرات خصوصا” تولیدات جدید دارد.

مطالب فوق الذکر حاکی از آن است که در آینده احتیاج به اپراتورهای صلاحیت دار جهت کار با روباتها افزونی خواهد یافت و این اپراتورها می بایستی دانش کافی در زمینه روشهای جوشکاری داشته باشند. بنابر این استخدام های آتی بر پایه به کارگیری جوشکاران دستی ماهر می باشد.

این نکته را نبایستی فراموش نمود که درصد بالای از تولیدات جوشکاری به صورت دستی و با روشهای نیمه اتوماتیک Tig , Mag / Mig  و جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار انجام می پذیرد . همچنین روشهای دیگری نیز برای مقاصد خاصی به کار می روند . در واقع اکثر پروژه های جوشکاری توسط جوشکاران ماهری که از روش های دستی چون   Mag / Mig  برای جوشکاری لوله استفاده می کنند‌، انجام می پذیرد.

4-1 جوشکاری و سلامتی

شرایط کاری که در کارگاههای سنتی جوشکاری برای سلامت جوشکاران مضر است به قرار ذیل می باشند:

–    تشعشع شدید اشعه

–    گاز و دودهای حاصل از جوشکاری

–    سر و صدای زیاد

–    موقعیت های کاری نامناسب

–    قطعات سنگین

در اکثر کشورهای صنعتی تعداد کمی از جوشکاران می توانند تا سن بازنشستگی همچنان به صورت حرفه ای فعال بمانند. دلیل عمده این امر مشکلاتی است که در رابطه با سلامتی شخص پدید آمده و موجب بازنشستگی زود هنگام و یا انتقال به مشاغلی دیگر می گردد.

جوشکاران در معرض عوارض وخیم ناشی از آتش سوزی‌، سقوط از ارتفاع و یا برق گرفتگی می باشند. همچنین در معرض آسیب های فیزیکی چون بریدگی‌، سوختگی در اثر تماس با فلز داغ‌، جرقه های جوشکاری و تابش اشعه های مادون قرمز و ماوراء بنفش نیز می باشند. ذرات ریز و گازهای حاصله از جوشکاری نیز موجب بیماریهای جدی می شوند. گازهای حاصله از جوشکاری می توانند موجب حالت خفگی‌، ذات الریه و تب فلزی گردند.

همچنین اثرات مزمن این گازها بر سیستم تنفسی سبب آسم و برونشیت مزمن می شود. از آنجائیکه جوشکاران در معرض غبارهای آزبست و همچنین دود و غبار آلومینیومی می باشند بنابراین عوارضی چون تصلب بافت ها دامن گیر آنها می گردد و جذب آلومینیوم و منگنز نیز سبب بیماریهای مربوط به سیستم اعصاب مرکزی می شود. جوشکاران مرد در معرض کاهش قدرت باروری قرار گرفته که این نیز به دلیل کرم و منگنز ناشی از جوشکاری می باشد . بنا به گزارش انجمن مطالعات بهداشتی در سوئد ‌، 90  درصد از جوشکاران در معرض بازنشستگی زود هنگام هستند . در این آمار‌، جوشکاری رتبه هفتم را دارد‌، بدین معنی که 6 نوع شغل دیگر نیز موجود می باشد که خطر آنها از لحاظ موارد پزشکی بیشتر از جوشکاری می باشد. از دلایل اصلی این بازنشستگی بیش از موعد‌، بیماریهای عضلانی و جمجمه ای و سیستم گردش خون می باشد . در مطالعات دیگری که بر روی جوشکاران شاغل در کشتی سازی انجام گرفت‌، مشخص گردید که ضایعات پزشکی در جوشکاران نسبت به کارگرانی که در سایر بخش ها چون کشتی و یا تعمیرات موتور کار می کنند بسیار بیشتر می باشد و جوشکارانی که بخاطر عوارض ناشی از شغل‌، کار خود را ترک می کنند 20 درصد بیشتر از کارگرانی است که در بخش کنترل کار می کنند.