Numerical strength analysis of the load-bearing frame of a palletizing robot’s universal head

• Autorzy: Chodurski M. , Dębski H. , Samborski S. , Teter A.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza wytrzymałości ramy nośnej uniwersalnej głowicy robota paletyzującego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper deals with numerical strength analysis of the load-bearing structure of an industrial robot’s head used for palletization of sacks. The calculations were performed with the Finite Element Method (FEM), enabling reconstruction of the real service conditions in the process of palletization. It was assumed, that the head was adapted to lay two sacks of maximal dimensions 800x500x140mm and a mass of up to 50 kg at a time. The currently exploited palletizing heads are heavy, which essentially increases the costs of the palletization process. The aim of the study was a numerical analysis of the existing head of the palletizing robot, leading to design of a structure having optimized maintenance parameters. The conducted research on decreasing the mass of the palletizing robot’s head are important because of the industrial robot’s load-bearing capacity, its effectiveness and the costs of the palletization process.

PL

W prezentowanej pracy zajęto się numeryczną analizą wytrzymałościową ustroju nośnego głowicy robota przemysłowego, która służy do paletyzacji worków. Obliczenia prowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych, umożliwiającej odwzorowanie rzeczywistych warunków eksploatacyjnych pracy robota w procesie paletyzacji. W obliczeniach przyjęto, że głowica jest przystosowana do układania dwóch worków jednocześnie o maksymalnych wymiarach gabarytowych: 800mm, 500mm, 140mm oraz masie do 50 kg. Stosowane obecnie głowice paletyzujące są ciężkie, co znacznie podnosi koszty procesu paletyzacji. Celem pracy była analiza numeryczna istniejącej głowicy robota paletyzującego, na podstawie której możliwe będzie zaprojektowanie konstrukcji o zoptymalizowanych parametrach eksploatacyjnych. Prowadzone prace nad redukcją masy własnej głowicy robota paletyzującego są istotne ze względu na nośność robota przemysłowego, wydajność oraz koszt procesu paletyzacji.

Słowa kluczowe

EN

FEM; palletization; robot’s head; load-bearing frame; modelling; grasper

PL

MES; paletyzacja; głowica robota; rama nośna; modelowanie; chwytak

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 3
• Strony: 374--378
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Chodurski M.

• Department of Applied Mechanics, Lublin University of Technology Nadbystrzycka 36, 20–618 Lublin, Poland

autor

Dębski H.

• Department of Machine Design and Mechatronics, Lublin University of Technology Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Samborski S.

• Department of Applied Mechanics, Lublin University of Technology Nadbystrzycka 36, 20–618 Lublin, Poland

autor

Teter A.

• Department of Applied Mechanics, Lublin University of Technology Nadbystrzycka 36, 20–618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Abaqus 6.13 analysis user's manual, Dassault Systèmes, 2013.
• 2. Abdou G., Lee E.: Physical model for robotics palletization. Computers in Industry 1991;16(3):255–266, http://dx.doi.org/10.1016/0166-3615(91)90063-F.
• 3. Balasubramanian R.: The pallet loading problem: A survey. International Journal of Production Economics, 1992;28(2):217–225, http://dx.doi.org/10.1016/0925-5273(92)90034-5.
• 4. Belforte G., Deboli R., Gay P., Piccarolo P., Ricauda Aimonino D.: Robot Design and Testing for Greenhouse Applications. Biosystems Engineering 2006;95(3):309–321, http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.07.004.
• 5. Ehab Ellobody, Ran Feng and Ben Young: Finite Element Analysis and Design of Metal Structures. Butterworth-Heinemann, Waltham, USA, 2014.
• 6. Ferdynus M.: An energy absorber in the form of a thin-walled column with square cross-section and dimples. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2013;3(15):253-258.
• 7. Friedel Hartmann Casimir Katz: Structural Analysis with Finite Elements. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007.
• 8. Guo-Qiang Li and Jin-Jun Li: Advanced: Analysis and Design of Steel Frames. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, England, 2007.
• 9. Guo-Qiang Li, Jin-Jun Li: Advanced Analysis and Design of Steel Frames. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, 2007, http://dx.doi.org/10.1002/9780470319949.
• 10. Hernan M.: An introduction to Automated Palletizing. Anderson Technical Services, Ohio 2000.
• 11. Kathryn A. Dowsland, William B. Dowsland: Invited review. Packing problems. European Journal of Operational Research 1992;56(1):2–14, http://dx.doi.org/10.1016/0377-2217(92)90288-K.
• 12. Khennane A.: Introduction to Finite Element Analysis Using MATLAB® and Abaqus. Taylor & Francis Group, LLC, Boca Raton, 2013, http://dx.doi.org/10.1201/b15042.
• 13. Morecki A.: Podstawy robotyki. Teoria i elementy manipulatorów i robotów (in Polish). WNT, Warsaw 1999.
• 14. Nestor E. and Nava R. (eds): Advanced Mechanics in Robotic Systems. Springer-Verlag London Limited 2011.
• 15. Olszewski M.: Manipulatory i roboty przemysłowe (in Polish). WNT, Warsaw 1985.
• 16. Peter Marti: Theory of structures. Fundamentals framed structures, plates and shells. Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin, Germany, 2013, http://dx.doi.org/10.1002/9783433602638.
• 17. Rakowski G., Kacprzyk Z.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji (in Polish). Warsaw University of Technology Press, Warsaw 2005.
• 18. Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T.: Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych (in Polish). Wroclaw University of Technology Press, Wroclaw 2000.
• 19. Yaohua He, Yong Wu, Robert de Souza: A global search framework for practical three-dimensional packing with variable carton orientations. Computers & Operations Research 2012;39:2395–2414, http://dx.doi.org/10.1016/j.cor.2011.12.007.
• 20. Yu-Qiu Long, Song Cen and Zhi-Fei Long: Advanced Finite Element Method in Structural Engineering. Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg, 2009, http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-00316-5.