Design and analysis of a material feeding robot for an aluminium die casting system

Abstract

Günümüzde esneklikleri, verimlilikleri ve doğrulukları nedeni ile robotlar birçok endüstriyel alanda tercih edilmektedir. Ağır, kirli ve teklikeli işlerde insan yerine robotların kullanılması insan yaşam kalitesini arttırmaktadır. Hatta bazı üretim proseslerinde, zorlu çevre şartları nedeni ile ya da insan kabiliyetinin proses için yeterli olmadığı proseslerde insane çalışması mümkün değildir. Eğer robotlar uygun şekilde etkili olarak kullanılırsa, iş kalitesini arttırırlar ve operasyonel verimlilikleri nedeni ile maliyet iyileştirmesine yardımcı olurlar. Endüstriyel robotların etkili olabilmeleri için, doğru malzeme seçimi ve için doğru tanımlanması son derecce öneme sahiptir. Bu edenle bu tür uygulamaların güvenilirliği açısından, ilgili mühendislerin tüm dizayn adımlarını takip etmeleri ve elde edilen verileri iyi bir şekilde analiz etmeleri son derece öneme sahiptir. Temel olarak robotlar mekanik sistem ve kontrol sistemi olmak üzere iki ana birimden oluşmaktadır. Bu çalışmada robot uygulamasının mekanik dizaynı ele alınacaktır. Bu çalışmada, uygulanacak olan robot için dikkat edilmesi gereken prensipler belirlenmiştir. Aluminium enjeksiyon tezgahı için malzeme besleme robotu tasarımı yapılmış ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Dizayn sürecinde; çalışma ve çevre şartları belirlenmiş ve bu bilgiler doğrultusunda uygun modül seçimi yapılmıştır. Statik ve frekans analizleri Ansys ve Solidworks programları ile yapılmıştır. Kinematik analizleri doğrultusunda uygun aktüatörler seçilmiştir. Analizlerden elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve tasarımda gerekli güncellemeler yapılmıştır. Today, robots are used at many industrial fields due to their flexibility, efficieny and accuracy. It is possible for man to increase quality of life by using robots for dangerous, dirty and hard labor jobs instead of human. For some production processes, it is not possible to be done by human because of its extreme enviroment conditions or sometimes accuracy of human is not enough. If introduced correctly, industrial robots can improve the job quality and cost savings thanks to their operation efficiency. It is great importance that right material is chosen and that work is determined correctly for industrial robots to be effective. Therefore for reliability of this kind of applications, it is of great importance that engineers involved follow up all design steps and analyse well obtained data. Basicaly, robots consist of two main units which are the mechanical and the control system. In this study, design of mechanical units of robot application will be discussed. In this study, principles to be considered for robot application were determined. A material feeding robot in order to be used at an aluminum die casting system is designed and analyzed. At the design process, environment and work conditions were considered and according to these data, appropriate modules were selected. Static and frequency analysis were handled through the use of Ansys and Solidworks. Results obtained from analyses were evaluated and design was updated.