392
PODJETJA PREDSTAVLJAJO
Robotska celica za testiranje 
mehanskih in električnih 
parametrov stikal
Stikalo je sestavljeno iz okrova, ki
se vgradi v oblogo vrat, in gibljive-
ga gumba. S premikanjem gumba
Darko KORITNIK, Borut POVŠE, Tomaž KORITNIK
Podjetje Dax, d. o. o., je razvilo
robotsko celico za testiranje veï-
funkcijskega stikala, ki se upo-
rablja v vozilih za nastavljanje
stranskih ogledal. Celica je pri-
mer uspešne združitve robota z
zahtevnimi mehanskimi in elek-
triïnimi meritvami. Kupec stikal
je avtomobilska industrija, ki za
stikala doloïa visoke zahteve z
ozkimi toleranïnimi mejami. Za
proizvodnjo stikal visoke kako-
vosti je torej potrebna zanesljiva
konïna kontrola zahtevanih pa-
rametrov vsakega proizvedenega
stikala.
Darko Koritnik, univ. dipl. inž.,
Borut Povše, univ. dipl. inž.,
DAX, d. o. o., Trbovlje;
Tomaž Koritnik, univ. dipl. inž.,
Univerza v Ljubljani, Fakulteta
za elektrotehniko
gor, dol, levo in desno nastavljamo
položaj ogledala, z vrtenjem gum-
ba pa izbiramo nastavljanje levega
oz. desnega ogledala ter nekatere
druge funkcije (zlaganje, ogrevanje
ogledal).
Testni protokol zahteva meritev vseh
štirih sil potiska gumba (gor, dol,
levo, desno) in vseh momentov pri
vrtenju gumba oz. pri preklapljanju
med funkcijami stikala. Potrebno je
izmeriti tudi elektriïne karakteristike
stikala v vsakem izmed omenjenih
položajev in tok osvetlitve.
Za uspešno izvajanje meritev je
potrebno zadostiti še nekaterim
drugim zahtevam. Med meritvijo
sil in momentov je potrebno gumb
premikati in položaj gumba meriti
z visoko natanïnostjo. Pri premiku
vrha gumba dva do tri milimetre je
namreï potrebno izmeriti celotno ka-
rakteristiko sile v odvisnosti od poti,
kar zahteva merjenje položaja gumba
z vsaj 0,05 mm natanïno. Podobno
velja za vrtenje gumba in merjenje
momenta. Sistem za testiranje mora
biti prilagodljiv zaradi množice
razliïnih tipov stikal in razliïnih te-
stnih protokolov. Glede na zahtevano
natanïnost, število razliïnih meritev
in premikov, ki jih je potrebno izve-
sti, je robotizacija testnega procesa
najboljša rešitev. Dodatni razlog
za robotizacijo aplikacije je tudi
možnost robotske strege stikal med
transportnim sistemom in merilno
enoto, ki je bila izvedena z blister
zalogovnikom, transportnim trakom
z vodili in pozicionirno postajo.
Slika 1. Stikalo nastavitve ogledal
Slika 2. Celica z robotom SCARA - EPSON E2S651S
Ventil 14 /2008/ 4

393
Ventil 14 /2008/ 4
PODJETJA PREDSTAVLJAJO
Manipulacijo s stikali in premikanje
gumba stikala opravlja robot SCARA -
EPSON E2S651S. Na prirobnico robo-
ta je pritrjeno orodje, ki je sestavljeno
iz aluminijastega vmesnika, zašïite
pred trkom, senzorja sile in momentov
ter triprstnega pnevmatskega prijema-
la. Med meritvijo vpenjalno-merilna
enota vpne stikalo in ustvari kontakt.
Enoto sestavljajo pnevmatiïni cilin-
der za vpenjanje, cilinder s kontakt-
nimi konicami in krogliïno vodeno
paralelno prijemalo z namensko
izdelanimi prsti. Testni cikel stikala
je sestavljen iz štirih faz. V prvi fazi
robot prenese stikalo iz transportne-
ga sistema v vpenjalno-merilno eno-
to, ki stikalo vpne in ustvari kontakt.
V drugi fazi robot premakne gumb
stikala gor, dol, levo in desno. Hkrati
z izvajanjem premikov se merijo sile
potiskanja in položaja gumba ter me-
ritve elektriïnih karakteristik stikala v
vsakem izmed konïnih položajev (npr.
gumb, potisnjen do konca naprej). V
tretji fazi robot prime gumb stikala in
ga zavrti za poln obrat v eni in nato še
v drugi smeri. Vzporedno z vrtenjem
se izvajajo meritve momenta vrtenja
gumba med posameznimi funkcijami
stikala in elektriïne karakteristike. V
ïetrti fazi vpenjalno-merilna enota
stikalo sprosti, robot ga prime in pre-
nese nazaj v transportni sistem.
S triosnim senzorjem sile in momen-
tov vgrajenim med pnevmatsko prije-
malo in zašïito pred trkom merimo
sile v x, y in z smeri ter momente
okoli x, y in z osi. Signali senzorja
so zajemani z akvizicijsko kartico.
Do podatkov senzorja dostopamo
neposredno iz programskega okolja
EPSON RC+, ki je prvotno namenje-
no programiranju robotov EPSON.
Za neposreden dostop do podatkov
je bilo potrebno razviti funkcijske
knjižnice in nov gonilnik za senzor ter
akvizicijsko kartico. Prednost nepo-
srednega dostopa do podatkov o sili
in momentu je sinhrono branje sile in
momenta ter pozicije vrha robota. Z
našim merilnim sistemom lahko za-
jamemo podatke o sili in momentu
do 500-krat v sekundi. Na sliki 3 je
prikazanih šest ponovitev meritve
sile potiskanja gumba stikala v odvi-
snosti od nagiba gumba (premik vrha
gumba, preraïunan v nagib gumba),
na sliki 4 pa moment v odvisnosti od
kota zasuka za isto stikalo.
 Grafi Ïni uporabniški 
vmesnik
Uporabniški vmesnik je razdeljen na
pet delov. Prvi del predstavlja zgornje
okno, v katerem najdemo gumbe za
zagon in zaustavitev robotske celice,
premik robota v zloženi položaj, iz-
biro datoteke ter gumb za aktiviranje
okna s parametri. V drugem delu
(slika 5, levo okno) nastavljamo pa-
Slika 3. Kot/Sila v X osi
Slika 4. Kot zasuka/moment
rametre za meritve sile, momenta in
elektriïnih karakteristik stikala. Tretji
del prikazuje rezultate meritev sile,
momenta in elektriïnih karakteris-
tik stikala (slika 4, desno okno).
Rezultati meritev izven toleranïnih
meja so rdeïe obarvani. V ïetrtem
delu se izrisujejo grafiïni prikazi sile
v odvisnosti od nagiba gumba in mo-
ment v odvisnosti od zasuka stikala
(slika 5, spodnja tri okenca levo).
Peti del predstavlja števec dobrih in
slabih stikal ter število vseh izme-
rjenih stikal skupaj (slika 5, spodnje

okence desno). Sledljivost vsakega
izmerjenega stikala je zagotovljena
s pomoïjo dnevnika, v katerega se
beležijo vsi rezultati meritev stikala
skupaj z njegovo serijsko številko.
 ZakljuÏek
Zanesljivost in fleksibilnost robotske
celice se je izkazala v industrijskem
okolju. Izbrana kinematika robota
SCARA Epson potrjuje svoje predno-
sti: velika toïnost, ponovljivost, to-
gost robota in kratki taktni ïasi. Celi-
co odlikuje tudi univerzalnost, saj je
z modifikacijami merilnega sistema
(programska oprema, instrumenti)
in strojne opreme (prsti prijemala,
vpenjalno-merilna enota) možno
izvajati meritve sil in momentov na
široki paleti industrijskih izdelkov.
Za zahtevnejše premike roke robo-
ta se namesti senzor sile in momenta
na šestosni robot Epson ProSix z
enakim krmilnikom, ki lahko z razliï-
nimi orientacijami orodja oz. vrha
robota meri sile in momente sestav-
nih delov (klecna stikala, vrtljivi gum-
bi, tipke, roïice, pedali in podobno)
kompleksnejših naprav. Tipiïen
primer so komponente armaturne
plošïe in upravljanja motornih vozil
ter gumbi in stikala gospodinjskih
aparatov. V tem primeru je pozicija
stikal poljubna, saj lahko robot do-
stopa do sestavnih delov, namešïenih
kjerkoli v prostoru.
Slika 5. Grafi Ïni vmesnik primera uporabe
394
Ventil 14 /2008/ 4
PODJETJA PREDSTAVLJAJO