Buciu Bogdan - Marcel SPA

download Buciu Bogdan - Marcel SPA

of 40

Embed Size (px)

Transcript of Buciu Bogdan - Marcel SPA

Capitolul 11 . 1 . I n t r o d u c e r eLa ora actual nu exist nc o defini ie oficial a sistemelor avansate de produc ie i se constat c att constructorii de ma ini, ct i utilizatorii,ncadreaz n limite diferite conceptul de sistem avansat de produc ie. Adeseori acest concept este confundat cu termenii de robotic sau automatizare,care acoper aproximativ acelea i preocup ri i realiz ri industriale, dar mairestrnse.Mijloacele de produc ie ale industriei constructoare de ma ini au cunoscuto dezvoltare accentuat odat cu apari ia calculatoarelor, robo ilor, sistemelor flexibile de prelucrare i ma inilor unelte cu comand numeric . Astfel naceste condi ii s-a n scut conceptul de sistem avansat de produc ie ce regrupeaz formele de automatizare flexibil a fabrica iei .Sistemul avansat de produc ie poate fi definit n mai multe moduri, dar celmai complet define te sistemul avansat de produc ie ca fiind ansamblul tehnicilor i mijloacelor ce tind s automatizeze activitatea de produc ie n fazele parcurse de un produs: definire, studiu,fabrica ie, servicii dup vnzare. Deasemenea sistemul avansat de produc ie mai poate fi definit ca arta dea fabrica produse utiliznd tehnologiile cele mai recente, adic tehnologiileasistate de calculator. Aceast defini ie face trimitere la conceptual de CIM. Sistemul avansat de produc ie poate avea interpret ri multiple, dar inginerii l percep ntrun cadru strict, cu sensul de automatizare flexibil asistemelor de produc ie. n conceptul de sistem avansat de produc ie,flexibilitatea trebuie n eleas ca un mijloc de adaptare a sistemului de produc iela produse diferite sau ca proprietatea ansamblului productiv de a se adaptafluctua iilor de pia .

2

Capitol 2: Prezentarea ansamblului general al sistemului tehnic de proiectat

Fig. 2.1 Ansamblu general de proiectat

Celula de Ambalat si Sortat oua are o lungime de 8000 de milimetri si o latime de 5000 de milimetri adica 5 metri. Este o celula de tip mare avand 7 elemente perirobotice dintre care 2 avand sistem de orientare. Celula este alcatuita din: 1. Automat Programabil 2. Compresor 3. Robot cu 2 axe pentru manipulare a oualelor 4. Masina de paletizat cofraje 5. Conveior de transport cofraje cu oua 6. Robot ABB cu 4 axe de manipulate cofraje cu oua 7. Conveior cu role de transportat paleti 8. Paleti din plastic 9. Conveior de acumulare de pe care se preiau oualele 10. Conveior de acumulare cu lant si role 11. Masina de Detectat Embrioni3

12. Dispenser cofraje 2.1.1 Prezentarea vederilor principale si a structurii cinematice complete a ansamblului general

Fig. 2.2 Structura cinematica completa ansamblu general

Oualele intra in celula pe la conveiorul de acumulare,acolo sunt supuse operatiei de verificare daca au sau nu embrioni cu ajutorul masini de detectie, apoi sunt transportate de pe conveiorul de pozitionare pe sistemul de transport. Acesta le transporta pana la masina de paletizat unde sunt aranjate sub forma de stive,de acolo sistemul de transport le transporta pana in pozitia de unde sa fie preluate de catre robotul ABB acesta amplasandu-le pe conveiorul de iesire care le scoate din celula.

4

Capitolul 3:Sinteza de ansamblu a aplica iei robotizate proiectate3.1. Prezentarea ansamblului general al aplicatiei robotizate / sistemului tehnic realizat.Oualele sunt unele dintre putinele produse alimentare consummate in intreaga lume. Din acest motiv ele reprezinta unul dintre cele mai importante segmente ale industriei alimentare.Principalele tari producatoare de oua din lume sunt: SUA,fosta URSS,Japonia,Marea Britanie,Germania si Sudul Africii. Celula de ambalat si Sortat MOBA este perfect conceputa pentru a face fata cu brio cerintelor din ce in ce mai ridicate ale industriei de oua. Folosind si incorporand ideile si cererile clientilor celula tip OMNIA este construita perfect pentru cerintele noii ere. Avand o deschidere la piata in intreaga lume Omnia a devenit una dintre cele mai cunoscute din industria oualelor.Nu trebuie sa fie niciodata confundanta cu o celula de sortat,scopul ei fiind acela al unui sistem versatile si modular,oferindu-ti posibilitatea sa fie aleasa si optimizata configuratia necesara pentru nevoile clientilor.

Fig 3.1 Layoutul Celulei De Ambalat Si Sortat

5

Fig. 3.2 Vedere Laterala Dreapta

In prim planul celulei se pot observa in fata: 1. 2. 3. 4. 5. Dispensorul de cofraje Conveiorul de transport cu banda Robotul cu 4 Axe tip IRB260 de la ABB Masina de Paletizat Conveiorul de transport al paletilor cu role

6

Fig.3.3 Vedere lateral dreapta a Celulei de Ambalat si Sortat

In figura 3.3 se pot observa urmatoarele component perirobitice ale Celulei de Amblalat si Sortat : 1. 2. 3. 4. 5. Compersorul Automatul Programabil Robotul in doua axe de manipulat oua Conveiorul de pozitionare Conveiorul de acumulare cu role de tip lant,avand in component masina de detectat embrioni si sistemul de orientare al oualelor

7

3.1.1. Descrierea structurii complete a aplicatiei si identificarea caracteristicilor tehnice generale ale subsistemelor componente

Fig. 3.4 Vedere de ansamblu a celulei

Celula de Ambalat si Sortat oua are o lungime de 8000 de milimetri si o latime de 5000 de milimetri adica 5 metri. Este o celula de tip mare avand 7 elemente perirobotice dintre care 2 avand sistem de orientare. Celula este alcatuita din: 13. Automat Programabil 14. Compresor 15. Robot cu 2 axe pentru manipulare a oualelor 16. Masina de paletizat cofraje 17. Conveior de transport cofraje cu oua 18. Robot ABB cu 4 axe de manipulate cofraje cu oua 19. Conveior cu role de transportat paleti 20. Paleti din plastic 21. Conveior de acumulare de pe care se preiau oualele 22. Conveior de acumulare cu lant si role 23. Masina de Detectat Embrioni 24. Dispenser cofraje

8

Fig. 3.5 Vedere Din Spate celula

Fig. 3.6 Vedere din Fata celula

3.1.2. Descrierea structurii complete a aplicatiei si identificare caracteristicilor tehnice generale ale subsistemelor componente

Fig. 3.7 Robot cu 2 axe de tip Pick and Place

9

In figura 3.7 se poate observa robotul cu 2 axe de tip pick and place utilizat la manipularea oualelor,ridicarea lor de pe conveior si asezarea acestora in cofraj. Robotul este echipat cu un end effector cu ventuze capabil sa ridice 6 oua de pe banda de transport si sa ajusteze spatial intre ele astfel incat distant de la un ou la celalalt sa fie cea optima pentru asezarea pe cofraje. Acest lucru este posibil prin amplasarea unui sistem rotativ de actionare la capatul gripper-ului astfel asigurand un cuplaj de ridicare cat mai lenes. Robotul este un robot de tip pneumatic

Fig. 3.8 End-Effector Robot 2 Axe

Fig. 3.9. Conveior de transport cu Banda.Vedere din fata.

10

Fig. 3.10 Conveior de transport cu Banda.Vedere Lateral Dreapta.

Fig. 3.11 Vedere isometrica a Conveiorului Cu Banda

Conveiorul cu banda(fig. 3.9,fig 3.10,fig 3.11) este un conveior ce foloeseste curele rotunde utilizat in industria ambalajelor usoare si imprimarii. In sistemul de paletizare a oualelor se utilizeaza un conveior cu banda din cauciuc tesuta cu fire din bumbac.Tabelul 6

Ghidaje Laterale Lungime ajustabila Latime conveior Inaltime de lucru Putere motor Strctura

Reglabile 50 150 mm 500 10.000 mm 400 mm 200 2000 mm 0,12KW Tabla din otel electrozincata11

Conveiorul prezinta un sensor de proximitate pentru detectia produselor. Conveiorul este utilizat in transportul cofrajelor de la dispenserul de cofraje pana la,robotul cu 2 axe care are ca scop asezarea pe acestea a oualelor preluate de la conveiorul de acumulare, si transportul acestora la masina de paletizat. Dupa paletizare stiva de cofraje este transportata in dreptul robotului ABB,detectia numarului de cofraje se va realize cu un sensor fotoelectric de tip bariera care dup ace va detecta primul cofraj va opri banda pentru ca acesta sa poata fi umplut cu oua de catre manipulatorul tip brat cu 2 axe.

Fig. 3.12. Senzor Proximitate E2EH de la Omron

Fig. 3.13.Senzorul de Proximitate E2EH de la Omron. Usor de curatat,ideal pentru utilizarea in industria alimentara.

12

Tipul Cilindrului Tipul de detective Distanta de detective Setarea de detective Distantele diferentiale Sursa de alimentare Frecventa de raspuns Consumul current Controlul de iesire Indicator Influenta voltajului Rezistenta la socuri

M30 inductiv 12 mm -10% pana la +10% De la 0 la 9,6 mm 15% distant maxima de detective De la 12 al 24 VDC DC 100 HZ 10 mA Max. PNP collector de output Indicator de operatie(galben) 1% Max distant de detective 1000m/s2 de 10 ori fiecare in directiile X,Y si Z

Fig. 3.14 Locul de Amplasare al Senzorului de Proximitate Omron E2EH

13

Fig. 3.15 Senzor FotoElectric Bariera

Pentru detectarea numarului de cofraje care trec am utilizat un senzor fotoelectric de tip bariera de la OPTEX ,seria C,tipul M12 QD.

Fig.3.16.a Amplasare Senzor Foto Electric Bariera

Descriere figura 3.16: 1. Suruburi de prindere a senzorului de catre profilul conveiorului 2. Suport pentru senzorul fotoelectri de tip bariera

14

Fig. 3.17. Senzorul Fotoelectic Optex,Standard QD cu connector de tipul CCNS.Desen tehnic.

Fig. 3.18. Senzor FotoElectric. Tabelul 7

Tipul de cablu Distanta de detective Timpul de raspuns Modul de operare Sursa de lumina Voltaj Puterea de consum Rezistentala socuri

NPN 40 1,5msec Max Lumina Aprins/Inchis Aprins ( selectabil ) Infrarosu DC 10 pana la 300 V 30mA Max 500 m/S

15

Fig. 3.19 Amplasare Senzor FotoElectric Bariera la iesirea stivelor din masina de paletizat

Fig.3.20 Conveior de transport cu Role pentru Paleti

Conveiorul cu role este utilizat pentru transportul paletilor inafara celulei dupa ce acestia pe acestia au fost asezate stivele de cofraje. Pe conveior a fost instalat un senzor fotoelectric de tip bariera care opreste deplasarea pana cand paletul este umplut. Conveiorul cu role este amplasat tocmai la finalul fluxului deoarece acesta are rolul de a incheia fluxul prin a transporta paleti plini cu cofraje inafara celulei. Caracteristici Tehnice: - Gama de reglare a piciorelor: 30 mm. - Inaltimea de instalare la cererea cumparatorului, minim 400mm. Inaltimi mai mici sunt posibile prin schimbarea designului . - Roele conveiorului sunt facute din tub de otel (50mm) optional cu slidere conice din plastic. Rola are doua roti de lant 1/2 x 5/16 '' or 5/8 x 3/8'' . - Ghidarea se face lateral optional - Material otel powder coated - Lungime si latime la cere - Masa maxima transportata 200Kg.

16

Fig.3.21. Conveior de transport paleti cu role

Fig.3.22 Palet stiva cofraje.Dimensiuni 1200 x 900.

17

Fig.3.24 Robot ABB IRB 260

Robotul ABB IRB 260 a fost proiectat si optimizat in principiu pentru aplicatiile de impachetare. Acesta este construit sa atinga toate cerintele unei operatii de impachetare cat si sarcinile utile cerute.Tabelul 8

Specificatii Capacitate maxima de manipulare Intindere Offsetul de incarcare Numar de Axe Semnalul integrat IRC5 Controller 30 Kg 1.56 m 300 mm 4 23 poli, 50 V DC 10 poli, 250V AC Un singur cabinet, cabinet dublu, sau panou montat

18

Fig. 3.25 ABB IRB 260 Aria de lucru,cote,dimensiuni.

Performante: Repetabilitatea pozitiei : 0,1 mm Miscarile axelor: 1) Axa 1 de la +180 pana la -180 2) Axa 2 Brat de la +85 la -28 3) Axa 3 Brat de la +119 pana la -17 4) Axa 4 rotatie de la +400 la -400

Rolul robotului in celula este de a manipula stiva cu cofrajele pline cu oua de pe conveiorul de transport cu banda pe paleti situati pe conveiorul de iesire cu role. Acesta este dotat cu un gripper capabil sa apuce cate 4 stive o data si sa le plaseze pe paleti in randuri de catre 4.

19

Fig. 3.26 Controller

Fig. 3.27. Compersor

20

Fig.3.28 Masina de Paletizat Prinzen vedere celula

Fig.3.29 Masina de Paletizat Prinzen Vedere Catalog Prinzen

Masina de paletizat este utilizata in general sa stivuiasca cofrajele de oua si sa le amplaseze pe paleti doua cate doua. Separatori sunt amplasati intre stive,o stiva fiind umplut cu 30 de oua. In celula de sortat oua asignata,masina de paletizat are ca scop stivuirea cofrajelor cate 5 unul peste celalalt si apoi amplasat pe banda conveiorului pentru a urma cursul fluxului. Specificatiile masinii Prinzen(neutilizate in celula): Capacitate: 60.000 oua per ora Inaltime : 3.130 mm Latime: 4.200 mm Inaltimea si adancimea alimentatorului de paleti se realizeaza la exectutie.

21

Fig. 3.30 Masina de Paletizat Cofraje Imagine Celula Prinzen

22

Fig. 3.31 Sistem de acumulare.Conveior de acumulare cu banda din lant.

Conveiorul de acumulare utilizat in celula de sortat si ambalat oua are ca scop transportul oualelor pe randuri de cate sase si acumularea acestora. In timpul transportului oaulele vor trecere prin operatia de detectare a embrionilor inainte de a fi date spre consum. La capatul conveiorului se gasesc asezati sistemul de orientare care are ca scop preluarea oualelor si orientarea acestora pe conveiorul de transport urmator,oualele fiind orientate cu varful in sus pentru a putea fi preluate de catre robotul cu 2 axe si asezate pe cofraje. Conveiorul de acumulare este alcatuit din: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Zona de accelerare Santuri de separare a oualelor Lant cu Role Picioare de sustinere Masina de Embrioni Reductor Worm de la Rossi Sistem de orientare a oualelor Masina de detectat Embrioni

Optional se poate amplasa un senzor de proximitate,de preferat OMRON, pentru detectarea produselor de pe conveior.

23

Fig. 3.32. Vedere lateral masina de acumulare

Fig. 3.33 Zona de accelerare

24

Fig.3.34 Prezentare gear motor de tip worm de la Rossi

Caracteristici generale ale motorului tip MR V 118 . 742Tabelul 9

Marimea reductorului Design redactor Design motor Marimea motorului Transmisie Pozitia de montare Shaft pentru viteze reduse Flansa B5 SFP P1(mm) X(mm) Y(mm) Y1(mm) W(mm) W1(mm)

325 U04E Standard 71B14 12 B3 Nu Nu Nu 105 140 212 356 102 172

25

Fig.3.35 Vedere detaliata a motorului Rossi

Motorul Rossi are un design universal de montare. Are o carcasa rigida si precisa in forma monolitica din fier. Avand un ax melcat cilindric cu profil de sol,in forma evolventa foarte bine finisata. Capacitatea de incarcare si de eficienta este ede BS 721 83 integrat cu ISO/CD 14521. Ventilatia este fortata. Este un motor standard IEC. Are o gama larga de accesori si design-uri diferite de standard. Are un arbore montaj de proiectare usor si functional. Rotile melcate ale reductorului A04 sunt fabricate din bronz nichel cu continut de fosfor controlat,pentru a putea atinge performante de la 6 la 18% de capacitae maxima.Tabelul10

Puterea P1 Puterea nominal de cuplu Raportul de transport

0,75 KW MN21 900daNm Intre 7,1 si 16000

26

Fig. 3.36 Prindere Motor

Descriere figura 3.36: 1. Suruburi pentru prinderea carcasei de profilul conveiorului 2. Carcasa de distantare motor 3. Suruburi pentru prinderea motorului de carcasa

27

Fig. 3.37.

Descriere figura 3.37: 1 piulita de fixare a benzi de ghidare lant tip UHMWP 2 suruburi de prindere a doua profile 3 suporti pentru transportul oualelor 4 banda de ghidare lant 5 rola pe care sunt prinsi suporti de pentru transportul oualelor 6 zala lant Tsubaki tip D1

28

Fig. 3.38

Fig. 3.39 Rola cu suporti din plastic

29

Fig. 3.40

Descriere fig. 3.40: 1 ghidare lant din material UHMW 2 - suruburi de prindere picior 3 Modul de trecere al lantului prin canal 4 arbore angrenare motor si pinion 5- element intermediary picior

30

Fig. 3.41 Vedere parte de mijloc conveior

Descriere figura 3.41: 1 banda de ghidare lant 2 Surub de prindere banda de ghidare lant 3 element de distantiere si aliniere profile conveior 4 suruburi de prindere element de distantiere

31

Fig. 3.42 Vedere lant + pinioni de angrenare

Descriere figura 3.42: 1. Pinion de angrenare 2. Lanturi Tsubaki cu role cu un singur pas

Fig. 3.43 Vedere lant catalog

32

Fig. 3.44. Desen Tehnic Lant

Caracteristici Specifice Lant:Numar Lant Tabelul 11 Pas Distanta legaturilor dintre role P 12,7 mm W 6.35 mm Diametrul rolei Pin Rezistent a medie la tractiune L1 6.7 mm L2 7.9 mm H 9.8 mm T 1.2 mm 961 Kg Capacitat e maxima acceptata Greutate Aproxim ativa Kg/mm Numarul de legaturi pe pas 304.8 cm

RS41

R 7.77 mm

D 3.5m m

159 Kg

0.1

240

Descriere lant: Lantul cu un singur pas pe rola ,US TSubaki, poate fi adaptat pentru situatii de conveiere prin adaugarea de atasamente. Tipurile standard de atasamente includ atasamente de tip curbat sau drepte,pe una sau pe ambele parti pot fi adaugati pini de prindere a rolelor,plus o gama variata de atasamente de contur. Lanturile de tip RS ,Tsubaki, sunt fabricate din materiale : otel carbon,nichel,NEPTUNE sau Inox. Pentru conveiorul de acumulare am optat pentru un lant din inox deoarece mediul in care va fi utilizat va fi unul umed. Conveiorul necesitand spalare de cate ori este nevoie.

33

Fig. 3.45 Vedere lateral capat conveior

Descriere figura 3.45: 1 carcasa de prindere sistem de orientare 2 palete de orientare 3 carcasa 4 carcasa aparatoare pentru sistem de orientare 5 carcasa SKF 6 Pinioane de angrenare cu roata melcata 7 curea din cauciuc 8 pinioane de angrenare sistem de orientare Carcasa sustine arboreal sistemului de orientare la 100 mm fata de capatul de iesire al conveiorului de acumulare, pe arbore sunt montati paleti din plastic ce au ca scop orientarea oualelor cu varful in sus. Pinioanele cu roata melcata angreneaza rotile pentru cureaua din cauciuc astfel miscarea sistemului de orientare va fi in sens invers miscarii lantului conveiorului.

34

Fig. 3.46 Vedere de sus a sistemului de orientare

Fig. 3.47 Vedere din Spate Sistem de Orientare

35

Fig. 3.48 Arbore de angrenare cu tesitura pentru angrenarea pinionului

Fig. 3.49 Fixare pinion de arbore cu stift

36

3.1.3 Exploatarea ansamblului generala al aplicatiei proiectate

Fig. 3.50 Flux Celula Ambalat si Sortat

Fluxul celulei de ambalat si sortat oua incepe prin intrarea pe zona de accelerare a conveiorului de acumulare a oualelor (fig.3.51 , 1) .Pentru a se evita caderea lor de pe banda de accelerare au fost montate 2 zone de deviere care sa directioneze oualele direct prin santurile de aliniere ca de acolo sa fie preluat de catre lantul de transport al conveiorului de acumulare. Zona de accelerare constituie dintr-o bucata de inox inclinata la un unghi de maxim 10 pentru ca oualele sa poata prinda o viteza indeajuns de mare incat sa isi continue rostogolirea catre conveiorul de acumulare dar indeajuns de mica incat sa nu se sparga la contactul cu alte oua. Prin santurile table instalate oualele se aliniaze in randuri de cate 6,santurile din table au varful in forma ovala ca in cazul impactului produsul sa nu se sparga.

37

Fig. 3.51

Fig. 3.52

Preluati de catre conveiorul de acumulare produsul va trece printr-un proces de detectie al embrionilor,acest lucru fiind realizat cu Masina De Detectie A Embrionilor cu lumina amplasata deasupra. Operatorul uman va inlocui oualele cu embrioni cu oua fara pentru a asigura un flux continuu si a nu lasa goluri intre randuri

38

Fig. 3.53

Produsul isi continua transportul pe conveiorul de acumulare pana la sistemul de orientare unde oualele sunt preluate printr-o miscare de rotatie in sens invers miscari lantului conveiorului de niste palete din plastic care amortizeaza caderea si directioneaza oul prin designul lor perpendicular pe suporti conveiorului de pozitionare. Conveiorul de pozitionare aranjeaza oualele pe randuri de cate sase orizontal si vertical cat mai apropiate pentru a putea fi preluate de catre manipulatorul cu 2 axe.

Din acest punct oualele sunt preluate de catre robotul tip brat in 2 axe si amplasate pe cofrajele goale.

Fig. 3.54

39

Fig. 3.55

O data cu intrarea oualelor pe conveiorul de acumulare ,operatorul uman,dispensorul de cofraje va da drumu la cofraje pe banda de transport. Acestea sunt transportate de catre conveiorul cu banda pana in dreptul zonei de amplasarea a oualelor de catre manipulatorul in doua axe cu brat. In momentul in care cofrajul ajunge in zona de amplasare banda se va opri,acest lucru e realizat prin detectia cofrajelor cu ajutorul a unui senzor de tip bariera. Dupa ce sunt umplute cofrajele conveiorul tip banda porneste pana la masina de paletizat care va stoca cofrajele in stive de cate 4 cofraje.

Fig. 3.56

Masina de paletizat plaseaza stivele de cofraje pe un alt conveior cu band ce ca scop transportarea acestora pana in zona de preluare a lor de catre Robotul Abb IRB 260, robotul va prelua 4 stive o data,numararea stivelor se va realize cu un senzor de fotoelectric de tip bariera,o data atinsa numarul senzorul atentioneaza automatul programabil care opreste banda.40

Fig. 3.57

Stivele de cofraje sunt ambalate pe paleti de pe conveiorul de iesire si scosi afara din celula de unde vor fi preluati de catre un motostivuitor si date spre consum.

41