Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Överarm till en industrirobot med 700 kg hanteringsvikt
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2007 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Forearm to an industrial robot with a payload of 700 kg (English)
Abstract [sv]

Under hösten har ett examensarbete i maskinkonstruktion genomförts på ABB

Robotics i Västerås där syftet har varit att konstruera en överarm till en industrirobot.

ABB:s industrirobotar har en maximal hanteringsvikt på 500 kg vilket inte alltid är

tillräckligt. Då efterfrågan för en starkare robot ökar så ska detta examensarbete

utreda och ta fram ett konceptförslag på en överarm för 700 kg hanteringsvikt. En

kravspecifikation sattes upp tillsammans med företaget där de viktigaste kraven

listades. Överarmen kan delas in i tre delar med varsin axel, armhuset med axel 4,

handleden med axel 5 och tilthuset med axel 6. En avgörande del av examensarbetet

är kraftöverföringen med kompaktväxlar till de tre axlarna, då dessa avgör hur resten

av överarmen blir. För att sätta mig in hur kraftöverföringen kan lösas gjordes en

undersökning där både ABB:s befintliga robotar samt konkurrenters robotar ingick.

Fyra olika konceptförslag togs fram med olika lösningar på kraftöverföringen till de

olika axlarna. Mycket arbete gick åt att kontrollera livslängden på de olika

kompaktväxlarna med ett särskilt program.

En urvalsmatris användes för att välja ut två koncept för vidare utveckling med CADmodeller.

De förslag som valdes ut var dels ett förslag som liknar dagens robot för

500 kg och dels en variant med kuggremdrift på axel 4 och 5. I dag sitter

kompaktväxlarna som driver axlarna 4 och 5 parallellt med axeln, vilket kräver att

kugghjul används för att överföra momentet då det är på utgående sidan av växeln.

Den andra varianten har kuggväxeln placerad i linje med axeln vilket gör att

kuggsteget kan ersättas med en kuggrem på ingående sida där momentet är lägre.

Dagens lösning på kraftöverföringen blev det slutgiltiga valet, då det kunde

genomföras efter vissa ändringar av kraven samt önskemål om att använda samma

lösning på transmissionen till axel 4 och 5. Slutligen valdes en typ och storlek av

växel som kan användas till alla tre axlarna. Modeller togs fram på armhus, tilthus och

handled. Då handleden var den mest kritiska komponenten koncentrerades mycket av

arbetet där. Dimensioneringen av kraftöverföringen kontrollerades och blev godkänd.

Även en FE-analys av gjutgodset till handleden gjordes där vissa laster ledde till höga

spänningar, dock inom ett litet område. Min rekommendation blir att för kunna gå

vidare med konceptet måste lägre krav på livslängden tillämpas, då handleden annars

blir för stor och otymplig.

Abstract [en]

During the autumn 2006 a master thesis in mechanical engineering has been carried

out at ABB Robotics with the aim of constructing a forearm to an industrial robot.

The current models of robots have a maximum payload of 500 kg, which is not

always sufficient. The demand for a stronger robot is growing and this master thesis

is going to explore and generate a concept to a forearm with a payload of 700 kg. A

product specification was put together with the company, corresponding to their

demands. The forearm is made up from the three axes 4, 5 and 6. Axis 4 is located in

the back of the forearm “in the shoulder of the robot”. In the front of the forearm,

located in the wrist, axis 5 is used to move the house which axis 6 is mounted in. The

transmission is a vital part in this thesis, as the transmissions will determine also the

forearms other dimensions. A study of the transmission in ABB current robots and

their competitors was performed. Four different concepts with different solutions of

the transmission were developed. The working life of the gearboxes is a crucial part

of the construction of the transmission.

A selections matrix was used to select two concepts for further development with

CAD-models. The two different concepts were one that was similar to today’s robot

(500 kg) and one with belt drive on axis 4 and 5. In the present 500 kg robot the

gearboxes to axis 4 and 5 are located parallel in relation to the axis. This solution

demands a gear stage to move the axis. In the second solution the gearbox is located

in line with the axis and the gear stage can be replaced with a belt drive since the

torque on the motor side is lower. The motor is still located parallel with the axis.

Today’s concept solution for the transmission was the final choice, with this solution

you can meet the demands with some small adjustments and you get an acceptable

size on the wrist. One goal was to use the same solution of transmission in axis 4 that

is on axis 5 and to use one type and size of gearbox. This was accomplished and one

type/size of gearbox can be used for all three axes. Three models on shoulder, wrist

and housing (axis 6) were put together. The wrist was the most critical component and

much of the work was concentrated here. A control of the dimensioning of the

transmission was accomplished and approved. An FE-analysis was used for

dimensioning of the wrist castings and the results for some load cases indicated high

stresses, but only in a small region. My recommendation is that this concept is worth

to develop further. The lifetime requirement should be somewhat reduced though, to

avoid a too bulky design.

Place, publisher, year, edition, pages
2007.
Series
MMK 2007:07 MPK 580
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-100719OAI: oai:DiVA.org:kth-100719DiVA: diva2:544699
External cooperation
ABB Robotics,Daniel Lundbäck
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-08-15 Created: 2012-08-15 Last updated: 2012-08-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Hans Berglund(1625 kB)707 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1625 kBChecksum SHA-512
233a23cbcd8589a8326dcc745c9c9050ea0c5005f5a6c59517a7f0f953f013da621cde546525cc45f9b215f9d268babdd84aeb107046e8920a98d3ad1c4728bd
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 707 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 135 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf