PS 1 2018 01 Oskrobek Rogowski 36 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Weryfikacja modeli konstrukcyjnych pozycjonerów  spawalniczych w oparciu o modelowanie   matematyczne MES   Verification of construction models of welding positioners based on FEM mathematical modeling Dr inż. Paweł Cegielski; dr hab. inż. Dariusz Golański, prof. PW; dr inż. Paweł Kołodziejczak; prof. dr hab. inż. Andrzej Kolasa;  mgr inż. Damian Rochalski – Politechnika Warszawska, dr inż. Tadeusz Sarnowski – ZAP Robotyka Ostrów Wlkp. Autor korespondencyjny/Corresponding author: pcegiels@wip.pw.edu.pl Streszczenie Wieloosiowy pozycjoner przeznaczony do zintegrowania z robotem przemysłowym powinien cechować się szerokim zakresem ruchów poszczególnych osi i możliwie jak najwięk- szą przestrzenią roboczą, zdolnością do przenoszenia du- żych momentów obciążających czy wysoką powtarzalnością pozycjonowania. Przedstawione wymagania stają nierzadko w sprzeczności. Opracowanie takiej konstrukcji wymaga sze- regu kompromisów popartych analizami potrzeb, możliwości wytwórczych oraz akceptowalnej ceny urządzenia. W żadnym jednak wypadku dochodzenie do ostatecznego rozwiązania nie może być prowadzane wyłącznie w oparciu o intuicję konstruktora. Jednym z uznanych sposobów weryfikacji mo- deli konstrukcyjnych jest zastosowanie analizy wytrzymało- ściowej metodą elementów skończonych (MES). W artykule przedstawiono efekty prowadzonych prac badawczo-rozwo- jowych związanych z budową i wdrożeniem w PPU „ZAP Robotyka” w Ostrowie Wielkopolskim trzech nowych typów maszyn pozycjonujących. Słowa  kluczowe: pozycjoner spawalniczy; manipulator; analiza metoda elementów skończonych (MES) Abstract A multi-axis positioner designed for integration with an in- dustrial robot should be characterized by a wide range of mo- vements of individual axes and as much as possible work- ing space, the ability to carry large loading moments or high repeatability of positioning. The presented require- ments are often contradictory. The development of such a structure requires a number of compromises supported by needs analysis, production capabilities and an accept- able price of the device. However, in no case may the investi- gation of the final solution be carried out solely on the basis of the constructor’s intuition. One of the recognized meth- ods of verification of structural models is the application of strength analysis using the finite element method (FEM). The article presents the results of research and develop- ment works related to the construction and implementation of three new types of positioning machines in PPU “ZAP Robotyka” in Ostrów Wielkopolski. Keywords:  welding positioner; manipulator; finite element analysis (FEM) Wprowadzenie Wieloosiowe pozycjonery manipulujące zamocowanymi obiektami, np. przeznaczonymi do spawania, stanowią jed- ną z najważniejszych grup maszyn integrowanych z robo- tami przemysłowymi [3÷6]. W takim przypadku powinny się cechować m.in. szerokim zakresem ruchów poszczególnych osi i możliwie jak największą przestrzenią roboczą (obsza- rem załadunkowym), zdolnością do przenoszenia możliwie jak największych momentów obciążających czy wysoką po- wtarzalnością pozycjonowania, najlepiej tego samego rzędu co współpracujących robotów. Przedstawione wymagania stają nierzadko w sprzeczności, np. długie ramiona mani- pulacyjne zapewniając dużą przestrzeń roboczą ograniczą Paweł Cegielski, Dariusz Golański, Paweł Kołodziejczak, Andrzej Kolasa, Damian Rochalski, Tadeusz Sarnowski przeglad Welding Technology Review zdolność załadunkową i mogą negatywnie wpłynąć na osią- ganą powtarzalność pozycjonowania. Opracowanie takiego pozycjonera wymaga szeregu kompromisów popartych analizami potrzeb technologicz- nych, możliwości wytwórczych (dostępność materiałów, napędów i przekładni) oraz akceptowalnej ceny urządzenia. Dochodzenie do ostatecznego rozwiązania nie może być prowadzane wyłącznie w oparciu o doświadczenie i intuicję konstruktora. Jednym z uznanych sposobów weryfikacji modeli konstrukcyjnych jest zastosowanie matematycznej analizy wytrzymałościowej metodą elementów skończo- nych (MES) [1÷4,7]. DOI: http://dx.doi.org/10.26628/ps.v90i1.850 37PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Rys. 2. Przykładowy model konstrukcyjny CAD trzyosiowego pozy- cjonera typu „H” o nośności 1000 kg Fig. 2. An example of CAD design model of a three-axis “H-type” po- sitioner with a load capacity of 1000 kg Rys. 3. Przykładowy model konstrukcyjny CAD toru jezdnego pod- wieszanego o długości 5 m i nośności 500 kg Fig. 3. An example of CAD construction model of a suspended track with a length of 5 m and a load capacity of 500 kg W ramach prowadzonych prac badawczo-rozwojowych opracowano modele konstrukcyjne CAD trzech nowych ty- pów maszyn – dwóch typoszeregów wieloosiowych pozy- cjonerów, o konstrukcji typu „L” i „H”, oraz systemu torów jezdnych, zapewniających robotom niezbędną w takich przy- padkach lokomocję (rys. 1÷3) [5,11]. Przy projektowaniu poszczególnych modeli konstrukcyj- nych CAD korzystano z wyników wstępnego studium zależ- ności materiałowych i konstrukcyjnych, przeprowadzonego metodą elementów skończonych MES dla wytypowanych belek konstrukcyjnych [5]. Kolejny etap prac projektowych i badawczych dotyczyło statecznej weryfikacji gotowych modeli konstrukcyjnych w oparciu o analizę wytrzymałościo- wą metodą elementów skończonych i obejmował następu- jące zagadnienia [9]: 1. Opracowanie modeli bazowych do modelowania MES po- szczególnych pozycjonerów i torów jezdnych, w tym: a. ustalenie rodzaju i gęstości siatki MES, b. wytypowanie sposobu przygotowania modeli konstruk- cyjnych CAD, w tym usunięcie elementów rysunkowych, części lub podzespołów nieistotnych, utrudniających mo- delowanie, c. ewentualne wyodrębnienie reprezentatywnej części kon- strukcji do modelowania. 2. Ustalenie rodzaju, charakteru i zakresu obciążeń sta- tycznych i dynamicznych, działających na modelowane zespoły. 3. Obliczenia i wizualizacje powstających ugięć, sił wzdłuż- nych, poprzecznych i momentów zginających badanych modeli konstrukcyjnych. 4. Przekazanie wniosków z modelowania MES do weryfika- cji modeli konstrukcyjnych CAD poszczególnych pozycjo- nerów i torów jezdnych. Badania obliczeniowe metodą elementów skończonych prowadzone były z wykorzystaniem specjalistycznego pro- gramu matematycznego LUSAS FEA [8]. W artykule przed- stawiono wybrane wyniki badań pozycjonera typu „L”, cha- rakteryzującego się największą złożonością kinematyczną, a zatem stanowiącego największe wyzwanie od strony obli- czeniowej i konstrukcyjnej. Rys.  1.  Przykładowe modele konstruk- cyjne CAD pozycjonerów typu „L”: a) jed- nostanowiskowy dwuosiowy o nośności 250 kg, b) dwustanowiskowy pięcioosio- wy o nośności 500 kg Fig. 1. Examples of CAD construction mod- els of “ L-type” positioners: a) single-station biaxial with 250 kg capacity, b) two-station five-axes with 500 kg capacity a) b) 38 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Rys. 4. Pozycjoner podstawowy typu L: a) widok geometrii modelu, b) model z naniesioną siatką elementów (3D) skończonych do analizy wytrzymałościowej za pomocą MES Fig. 4. L-type basic positioner: a) model geometry view, b) model with a grid of finite elements (3D) for strength analysis using MES Tablica I. Wpływ liczby elementów skończonych na wielkość mak- symalnego ugięcia pionowego oraz naprężenia zredukowanego w modelu pozycjonera typu L Table  I. Influence of the number of finite elements on the size of the maximum vertical deflection and effective stress in the L-type positioner model Opracowanie modeli bazowych  do modelowania MES Modelem bazowym był pozycjoner jednostanowiskowy typu L przedstawiony na rysunku 4. Założono, że pozycjo- ner zaprojektowany będzie dla dwóch obciążeń (nośności) 250 kg oraz 500 kg. Z uwagi na dość dużą złożoność geo- metryczną modelu pozycjonera przeprowadzono wstępne modelowanie mające na celu określenie odpowiedniej liczby elementów skończonych, które tworzyć będą przestrzenną siatkę elementów skończonych niezbędną do przeprowa- dzenia obliczeń. W tym celu zbudowano szereg identycz- nych modeli pozycjonera typu L obciążonego masą 250 kg, w których stopniowo zagęszczano siatkę zwiększając całkowi- tą liczbę elementów skończonych od ok. 28000 aż do prawie 800000. Dla każdego wariantu wykonano obliczenia pod zada- nym obciążeniem, dla których zanotowano maksymalne war- tości ugięcia (przemieszczenia) pionowego belki poprzecznej w miejscu obciążenia oraz maksymalne wartości naprężenia zredukowanego w konstrukcji pozycjonera. Zestawienie tak wyznaczonych wartości zaprezentowano w tablicy I. Widać, że wzrost liczby elementów skończonych modelu powyżej 100000 prowadzi już do bardzo niewielkiego wzrostu ugię- cia pionowego końca belki poprzecznej. Z kolei naprężenie zredukowane stabilizuje się dla ok. 100000÷200000 elemen- tów, po czym dalej wzrasta ze wzrostem liczby elementów. W przypadku modelowania MES często występuje zbieżność jednego parametru (w tym przypadku przemieszczenia), oraz rozbieżność drugiego parametru (naprężenia). Jest to za- zwyczaj spowodowane osobliwościami, które często pojawia- ją się w modelach MES. W celu zachowania kompromisu między liczbą elementów skończonych a wyznaczonymi wartościami przyjęto do dal- szych obliczeń i analiz model ze 128979 elementami skoń- czonymi, dla którego wartość ugięcia pionowego nie różni się już znacząco od wartości dla modeli z coraz większą liczbą elementów skończonych. Wyniki obliczeń dla pozycjonera  jednostanowiskowego typu L  przy obciążeniu masą 250 i 500 kg Dla przyjętej geometrii konstrukcji pozycjonera przestrzen- nego oraz dobranym zagęszczeniu siatki elementów skoń- czonych przeprowadzono obliczenia numeryczne uzyskując informacje o miejscach spiętrzenia naprężeń oraz najwięk- szego ugięcia konstrukcji pod obciążeniem. Na rysunku 5 przedstawiono wizualizację ugięcia piono- wego pozycjonerów L dla przyjętych obciążeń. Widoczny jest ponad dwukrotny wzrost ugięcia końca pionowej belki poprzecznej z 1,16 mm dla obciążenia 250 kg do 3,24 mm dla obciążenia 500 kg. Widać także, że kształt belki poprzecznej Ilość elementów skończonych Przemieszczenie pionowe [mm] Naprężenie zredu- kowane [MPa] 28313 0,944 20,46 37169 1,023 23,147 53020 1,086 22,146 90299 1,14 29,791 128979 1,17 31,349 206612 1,19 31,168 441438 1,22 41,151 799226 1,23 44,83 a) b) 39PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 oraz połączonej z nią belki pionowej praktycznie nie uległ od- kształceniu a jedynie doznał obrotu o pewien kąt względem miejsca połączenia belki pionowej z korpusem pozycjonera, co świadczy o tym, że jest to obszar decydujący o wielkości ugięcia pionowego belki poprzecznej pozycjonera. Na rysunku 6 pokazano rozkład naprężenia zredukowa- nego w modelu pozycjonera typu L (250 kg). Wartości mak- symalne naprężeń koncentrują się w obszarze połączenia belki pionowej z korpusem i osiągają wartości ok. 31 MPa dla modelu z obciążeniem 250 kg oraz 109 MPa dla mode- lu z obciążeniem 500 kg. Jest to miejsce, które wydaje się kluczowe z punktu widzenia ugięcia pionowego belki pozio- mej pozycjonera, ponieważ tam właśnie dochodzi do obrotu pionowej belki względem osi poziomej tulei łączącej korpus z belką pionową. Rys. 5. Wizualizacja ugięcia pionowego pozycjonera typu L: a) pod obciążeniem 250 kg, b) pod obciążeniem 500 kg Fig. 5. Visualization of the vertical deflec- tion of the L-type positioner: a) under a load of 250 kg, b) under a load of 500 kg Rys. 6.  Rozkład naprężeń zredukowanych w modelu pozycjonera typu-L (250 kg) obliczony za pomocą MES Fig. 6. Distribution of effective stresses in the L-type positioner (250 kg) calculated using FEM Rys.  7.  Widok ogólny i główne podzespoły modelu pozycjonera typu „L” (250 kg) Fig. 7. General view and main parts of the L-type positioner (250 kg) Ustalenie obciążeń statycznych  i dynamicznych Pozycjonery typu „L” manipulują obiektami za pośrednic- twem dwóch osi głównych – obrotowego stołu i ramienia w kształcie litery „L” (rys. 1), na którym stół jest zamoco- wany. Pochodną manipulacji za pośrednictwem długiego, obrotowego ramienia „L” jest wysoka funkcjonalność – naj- lepsze usytuowanie manipulowanego obiektu w stosunku do zasięgu robota i w pełni użyteczny, pełny zakres pochy- lenia obiektu aż do pozycji całkowicie obróconej [9]. Dodat- kowo pojawia się możliwość naturalnego wyważenia mani- pulowanego obiektu poprzez zbliżenie jego środka ciężkości do osi obrotu ramienia „L”, wspomagane zmienną przeciw- wagą (rys. 7). W celu uzyskania wysokich walorów użytkowych przyję- to dwa rozmiary przestrzeni roboczej w formie sześcianu, nieruchomo usytuowanego przed korpusem pozycjonera i postawionego na powierzchni stołu roboczego znajdują- cego się w dolnym, najniższym położeniu, wewnątrz które- go może znaleźć się manipulowany obiekt: 1,5 x 1,5 x 1,5 m (dla nośności 250 kg) i 2,0 x 2,0 x 2,0 m (dla 500 kg). Wymu- siło to znaczne rozmiary wysuniętych belek zakończonych stołem roboczym, poddawanych silnym naprężeniom i po- tencjalnym odkształceniom (rys. 8). W projekcie założono, że nośność (udźwig) nominalna dostępna będzie w punkcie znajdującym się na środku po- wierzchni montażowej stołu roboczego pozycjonera lub plat- formy jezdnej robota i będzie maleć w miarę odsuwania się a) b) przeciwwaga (zmienna) ramię pionowe korpus podstawa montażowa otwór rewizyjno-montażowy oś obrotu ramienia „L” ramię poziome ze stołem roboczym 40 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Rys. 8. Główne wymiary modelu pozycjonera typu „L” (250 kg) Fig. 8. Main dimensions of the L-type positioner (250 kg) Rys. 9. Analizowane ustawienia osi obrotu ramienia „L” Fig. 9. Analyzed settings of the axis of rotation of the “L” arm środka ciężkości obciążenia. Z uwagi na bardzo małe pręd- kości manipulacji (nieprzekraczające pojedynczych obrotów na minutę), analizy dotyczyły obciążeń statycznych przykła- danych na powierzchni stołu. Inaczej w przypadku opracowa- nych modeli konstrukcyjnych torów jezdnych, wysokie pręd- kości ruchów robota wymuszają analizę dynamiczną. Specyficzna konstrukcja tego typu pozycjonera sprawia, że obciążenie ramion i napędów będzie się znacząco różniło w zależności od chwilowego położenia osi obrotu ramienia „L”. Należało zatem wyodrębnić i poddać analizie ustawienia repre- zentujące najtrudniejsze warunki pracy – w pozycji podstawo- wej (A na rys. 9), bocznej (B na rys. 9) i odwróconej (C na rys. 9). Jednocześnie, dla zweryfikowanego modelu możliwe bę- dzie odsunięcie miejsca przyłożenia obciążenia od powierz- chni stołu i od osi jego obrotu, symulujące zróżnicowane po- łożenie środka ciężkości rzeczywistego obiektu, i sprawdze- nie charakterystyki obciążeniowej pozycjonera. Na rysunku 10 przedstawiono wyniki rozkładu naprężeń zredukowanych oraz ugięcia pionowego w pozycjonerze L obciążonym masą 500 kg w ustawieniu ramienia poziomego odwróconego o 180° w stosunku do modelu podstawowego. Wyniki obliczeń pokazują, że model pozycjonera L z ra- mieniem obróconym o 180° nie wykazuje specjalnych różnic zarówno w rozkładzie naprężeń zredukowanych (wielkość maksymalna naprężenia wyniosła 108,4 MPa), jak i w przy- padku przemieszczeń (maksymalne ugięcie pionowe wynio- sło 3,26 mm) w stosunku do modelu podstawowego Intere- sujące informacje dostarczają wyniki obliczeń dla modelu pozycjonera z ramieniem ustawionym w pozycji obróconej o 90° (rys. 11). W tym przypadku widać, że dłuższe poziome ramię podlega skręcaniu, a naprężenie zredukowane wzrasta do 138,7 MPa. Maksymalne przemieszczenie pionowe DY dla konfiguracji „90°” (2,90 mm) jest mniejsze niż dla konfi- guracji podstawowej „0°” (3,25 mm), choć wydaje się, że kon- figuracja „90°” powinna być najmniej korzystna pod tym względem. Wynika to jednak z połączenia konstrukcji „L” z korpusem, czyli miejscem, od którego w największym stop- niu zależy wartość maksymalna przemieszczenia pionowe- go. W zadanej konfiguracji w tym miejscu połączenia wy- stępują różnice spowodowane usztywnieniem przez płytę, która się tam znajduje. Jej geometria/rozmiar może mieć Naprężenie zre- dukowane [MPa] Przemieszczenie pionowe [mm] Wersja podstawowa Kąt obrotu ramienia L 0° 109,1 3,246 180° 108,4 3,261 90° 138,7 2,902 Wersja ze zwiększoną płytą Kąt obrotu ramienia L 0° 98,3 3,054 180° 98,3 3,076 90° 122,6 2,868 Wersja bez otworu technologicznego Kąt obrotu ramienia L 0° 110,1 3,173 180° 112,2 3,198 90° 117,3 2,584 Naprężenie zre- dukowane [MPa] P rzemieszczenie pionowe [mm] Wersja podstawowa 90° siła na pozycjonerze 138,7 2,902 siła oddalona o 500 mm 105,2 3,113 Wersja ze zwiększoną płytą 90° siła na pozycjonerze 122,6 2,868 siła oddalona o 500 mm 100,1 3,07 Wersja bez otworu technologicznego 90° siła na pozycjonerze 117,3 2,584 siła oddalona o 500 mm 107,1 2,71 Tablica II. Wpływ liczby elementów skończonych na wielkość maksymalnego ugięcia pionowego oraz naprężenia zredukowanego w modelu pozycjonera typu L Table II. Influence of the number of finite elements on the size of the maximum vertical deflection and effective stress in the L-type posi- tioner model oś obrotu ramienia „L” stół roboczy 41PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Rys.  12.  Pozycjoner typu L (500 kg) w pozycji obróconej o 90° z przesuniętym o 500 mm środkiem działania obciąże- nia: a) rozkład naprężeń zredukowanych, b) rozkład przemieszczenia (ugięcia) pio- nowego Fig. 12. L-type positioner (500 kg) in the position rotated by 90° with the center of load action offset by 500 mm: a) distri- bution of the effective stresses, b) vertical displacement distribution (deflections) Rys.  11.  Pozycjoner typu L (500 kg) w pozycji obróconej o 90°: a) rozkład naprężeń zredukowanych, b) rozkład przemieszczenia (ugięcia) pionowego Fig. 11. L-type positioner (500 kg) in the position rotated by 90°: a) distribution of effective stresses, b) vertical dis- placement distribution (deflection) Rys.  10.  Pozycjoner typu L (500 kg) w pozycji odwróconej (180°): a) rozkład naprężeń zredukowanych, b) rozkład przemieszczenia (ugięcia) pionowego Fig.  10. L-type positioner (500 kg) in the inverted position (180°): a) effec- tive stress distribution, b) vertical dis- placement distribution (deflection) wpływ na wielkość maksymalnego ugięcia pionowego tarczy pozycjonera, choć jak wykazały obliczenia nie są to wartości znaczące. W analizie konstrukcji pozycjonera L istotne znaczenie ma także ustalenie środka ciężkości narzędzia/konstruk- cji, która będzie zamocowana na tarczy obrotnika. Będzie to miało wpływ na wielkość momentu skręcającego krótszego ramienia pozycjonera. Układ optymalny będzie miał miejsce wtedy, gdy środek przyłożenia siły wystąpi w płaszczyźnie ob- rotnika. W rzeczywistości zawsze będzie on ulegał pewnemu przesunięciu w zależności od zamocowanego elementu. Taki przypadek został zaprezentowany na rysunku 12, w którym zasymulowano obciążenie (500 kg) przesunięte względem powierzchni tarczy obrotnika o 500 mm. W takim układzie maksymalne ugięcie pionowe wzrosło z 2,90 mm do 3,11 mm przy niewielkim spadku naprężeń zredukowanych ze 138,7 do 105,2 MPa. Oprócz zwiększenia płyty, będącej w miej- scu połączenia konstrukcji „L” z korpusem, dalsze nie- znaczne obniżenie wielkości pionowego ugięcia ramienia pozycjonera z tarczą można uzyskać poprzez usunięcie prostokątnego otworu technologicznego, który znajduje się w drugim ramieniu łączącym całe ramię L z korpusem po- zycjonera. Dla takiego przypadku ustawienia pozycjonera przy obciążeniu 500 kg przesuniętym o 500 mm w stosunku do płaszczyzny tarczy obrotnika uzyskano obniżenie maksy- malnego ugięcia z 3,11 mm do 2,71 mm (tabl. II). W tablicy II zebrano wyniki obliczeń numerycznych na- prężeń zredukowanych oraz przemieszczeń dla pozycjo- nera typu L w trzech różnych położeniach ramienia z tar- czą obrotnika (0, 90, 180°) oraz dla trzech wariantów kon- strukcyjnych pozycjonera: dla wersji podstawowej, ze zmie- nioną wielkością płyty (powiększoną w stosunku do wyj- ściowej) w obszarze połączenia pozycjonera z korpusem oraz w wariancie bez prostokątnego otworu technologicz- nego w dłuższym ramieniu pozycjonera. Zamieszczono także wyniki dla pozycjonera w pozycji obróconej o 90° uwzględniające przesunięty o 500 mm środek działania obciążenia. a) b) a) b) a) b) 42 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA Vol. 90 1/2018 Podsumowanie  Konstrukcja pozycjonera przeznaczonego do zintegrowanej współpracy z robotem przemysłowym, cechującym się sze- rokim zakresem ruchów, dużą nośnością oraz przestrzenią roboczą jest zadaniem trudnym. Wynika to głównie z przyję- tych założeń dotyczących podobnej powtarzalności pozycjonowania robota jak i pozycjonera. Wykonane obliczenia metodą MES pokazały, że dla pozycjonera typu „L” o nośności 500 kg możemy spodziewać się przemieszczeń w granicy 3 mm. Modyfikacja konstrukcji mająca na celu zwiększenia sztywności daje tylko nieznaczne efekty w postaci niewielkiego zmniej- szenia ugięcia. Niemożliwe staje się zatem zminimalizowanie wielkości przemieszczeń do oczekiwanego poziomu znacznie poniżej 1 mm. Niemniej jednak przedstawione wyniki analiz za pomocą MES pokazują, że zaprezentowana konstrukcja pozycjonera może nosić cechy optymalnej. Odkształcenia ramienia w kształcie litery „L” są niewielkie, a wyznaczone prze- mieszczenia wynikają głównie z odkształcenia płyty łączącej ramię pozycjonera z korpusem. Istotne jest, aby po obciąże- niu pozycjonera zadaną masą za każdym razem element ten był zorientowany tak samo w przestrzeni, przez co ugięcie ramienia nie będzie mieć istotnego wpływu na pozycję, przy założeniu, że masa elementu nie zmieni się. Mając to na uwa- dze podczas opracowywania procesów spawania wykorzystujących pozycjoner zintegrowany z robotem, należy mieć świa- domość problemów wynikających ze znacznego przemieszczenia ramienia pozycjonera w przypadku dużego obciążenia. Przedstawiona w pracy analiza MES zachowania się pozycjonerów spawalniczych typu-L pod zadanym obciążeniem wskazuje na szereg uwarunkowań przy projektowaniu ich konstrukcji, których efektem będzie określony rozkład naprężeń i odkształceń w konstrukcji czy też wielkość ugięcia poszczególnych zespołów pozycjonera w aspekcie jego pracy na sta- nowisku zrobotyzowanym. Praca zrealizowana została w ramach projektu nr POIR.01.01.01-00-0271/16, 2014-2020 NCBiR Literatura [1] Golański D., Cegielski P., Kolasa A.: Analiza numeryczna odkształceń w elementach konstrukcyjnych podwieszonego toru jezdnego, Zeszyty Naukowe PW, Seria Mechanika pt.: Spajanie materiałów we współcze- snej technice, z. 230, 2010, s. 61-69. [2] Cegielski P., Golański D. i inni: Modelowanie i wdrożenie wysięgników do lokomocji robotów przemysłowych, Przegląd Spawalnictwa 1/2015, s. 6-13. [3] Cegielski P., Golański D. i inni: Nowe konstrukcje i metody projektowania zewnętrznych osi do lokomocji robotów przemysłowych, PAR 7-8/2013, s. 90-95. [4] Cegielski P., Golański D., Kolasa A., Sarnowski T.: Nowe konstrukcje i me- tody projektowania zewnętrznych osi robotów przemysłowych. Proble- my Robotyki. T.1, Prace Naukowe, Elektronika, Z.175. OW PW, Warszawa 2010, s. 263-274. [5] Cegielski P., Golański D., Kołodziejczak P. Kolasa A., Sarnowski T.: Stu- dium rozwiązań konstrukcyjnych nowej generacji zewnętrznych osi ro- botów przemysłowych, Przegląd Spawalnictwa 11, 2017, s. 84-92. [6] Cegielski P., Kolasa A., Sarnowski T.: Nowe konstrukcje pozycjonerów jako zewnętrznych osi robotów przemysłowych, Przegląd Spawalnictwa 1, 2016. [7] Golański D., Cegielski P., Giżyński P., Kolasa A.: Modelowanie numerycz- ne ugięcia podstawy robotów przemysłowych, Przegląd Spawalnictwa 6, 2014, s. 34-41. [8] LUSAS Modeller User Manual v.14.0. FEA Ltd. UK. [9] Wniosek o dofinansowanie projektu: Opracowanie i przygotowanie do wdrożenia zestawu innowacyjnych, zewnętrznych osi robotów przemy- słowych wspomagających obsługę obiektów średnio-gabarytowych, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020. POIR.01.01.01-00- 0271/16 z dnia 2016-07-28. Numer naboru: 1/1.1.1/2016. Dla zadanych warunków pracy projektowanych pozycjo- nerów kryteriami podlegającymi ocenie było: 1. Osiągnięcie poziomu sił i momentów gnących, wywo- łującego naprężenia rozciągające lub ściskające w bel- kach nieprzekraczające granicy plastyczności materiału konstrukcyjnego, obliczonych w obszarze zamocowania do podłoża typoszeregu pozycjonerów „L” i „H” oraz słu- pów systemu modułowego torów jezdnych. 2. Osiągnięcie poziomu odkształceń sprężystych wywołu- jących ugięcia (deformacje) nieprzekraczające 0,05 mm obliczonych w obszarze stołów roboczych dla typoszere- gu pozycjonerów „L” i „H” oraz dla belki jezdnej toru syste- mu modułowego torów jezdnych. O ile warunek pierwszy można uznać za spełniony dla ana- lizowanych pozycjonerów typu L, w których największe na- prężenia zredukowane nie osiągały wartości połowy granicy plastyczności materiału to spełnienie kryterium ograniczenia wielkości ugięcia w miejscu mocowania w obszarze stołu wydaje się trudne do zapewnienia dla przyjętych rozwiązań i wielkości elementów konstrukcyjnych, z których zbudowany jest pozycjoner. Kluczowym miejscem wydaje się być obszar połączenia ramienia L pozycjonera z jego korpusem. Anali- za wykazała, że praktycznie głównie w tym miejscu dochodzi do ugięcia ramienia pozycjonera, które prowadzi do obrotu ca- łego układu ramion typu L o pewien kąt. Potwierdzają to linio- we zmiany ugięcia pionowego wyznaczone wzdłuż całej długo- ści końcowego ramienia pozycjonera L.