montat garnituri tip “O ring” - mctr.mec.upt.ro · 4.2. Catia V5 ... De interes pentru proiect...

Universitatea „Politehnica" din Timişoara

Facultatea de Mecanică

Bv. Mihai Viteazu 1, 300222 – Timişoara, Romania

Tel: +40 256 403521, Fax: +40 256 403523

Web: http://mec.upt.ro/

Aspecte legate de construirea unei mașini pentru

montat garnituri tip “O-ring”

Coordonator, Absolvent,

Ș. L. Dr. Ing. Cristian Moldovan Alexandru Mugurel Imbrea

Timişoara

2016

Aspecte legate de construirea unei mașini pentru montat “O-ring”

2

CUPRINS

1.Introducere ........................................................................................................... 4

1.1 Motivație .................................................................................................................................... 4

1.2 Descrierea temei ........................................................................................................................ 4

1.3. Descrierea situației inițiale și a obiectivelor ............................................................................. 7

1.4. Descrierea activităților și a rezultatelor asociate obiectivelor .................................................. 8

2. Procesul tehnologic de asamblare ................................................................. 10

2.1. Structura procesului tehnologic de asamblare ........................................................................ 11

2.2. Produsul și componentele sale ................................................................................................ 12

2.3. Documentele tehnologice utilizate în proiectare. ................................................................... 13

3. Descriere garniturii tip O-ring ...................................................................... 14

3.1. Producție ................................................................................................................................. 14

3.2. Istoric ...................................................................................................................................... 15

3.3. Dimensiuni ............................................................................................................................. 15

3.4. Materialele din care sunt fabricate.................................................................................. 15

4. Medii de lucru folosite .................................................................................... 17

4.1. Festo FluidSim ........................................................................................................................ 17

4.1.1. Caracteristici ........................................................................................................................ 17

4.1.2. Cerințe de sistem ................................................................................................................. 18

4.2. Catia V5 .................................................................................................................................. 18

4.3. Step 7 Micro /Win 32 ............................................................................................................. 20

5. Descrierea procesului de construire al mașinii ............................................ 21

5.1. Descriere stand experimental.................................................................................................. 21

5.2. Etape de lucru. Constrângeri impuse. ..................................................................................... 25


3

5.3. Construcția CAD .................................................................................................................... 25

5.3.1. Construcție cadru mașină..................................................................................................... 25

5.3.2. Suport cilindru 1 .................................................................................................................. 26

5.3.3. Placă prindere cuvă vibratoare. ........................................................................................... 27

5.3.4. Canal de alimentare ............................................................................................................. 28

5.3.5. Suport cilindru preluare O-ring ........................................................................................... 30

5.3.6 Suport prindere cilindru de motor ........................................................................................ 32

5.3.7 Suport prindere griper Shunk ............................................................................................... 33

5.3.8. Placă prindere cilindru de motor ......................................................................................... 35

5.6. Construcție electrică. Necesar de piese. ................................................................................ 36

5.6.1 Schema electrică a sursei de current ..................................................................................... 36

5.6.2. Schema electrică a intrărilor digitale I0.0 - I0.7 .................................................................. 37

5.6.3. Schema electrică a intrărilor digitale I1.0 - I0.5 .................................................................. 39

5.6.4. Schema electrică a ieșirilor digitale Q0.0 - Q0.7 ................................................................. 40

5.7. Construcție pneumatică. Necesar de piese. ............................................................................ 42

6. Concluzii .......................................................................................................... 46

Bibliografie ......................................................................................................... .49

Anexe…………………………………………………………………………....51


4

1.Introducere

1.1 Motivație

Tema practicii obligatorii efectuată în anul III la firma S.C. Contitech România S.R.L. a

constat în studiul posibilitățiilor de îmbunătățire a unei mașini de montat garnituri tip O-ring.

Nevoia de îmbunătățire a apărut ca urmare a numeroaselor defecte produse de mașina existentă și

efortul suplimentar depus de operatori în vederea remedierii acestora. Noua mașină concepută

trebuie să remedieze problemele existente și, în plus, să fie îmbunătățită din punct de vedere al

reducerii timpului unui ciclu de producție, creștere a flexibilității prin capacitatea de manipulare a

unor tipuri variate de garnituri (O-ring, D-ring, diametre diferite) și montarea lor pe nipluri. În

mod adițional s-a identificat cerința de proiectare ca mașina să fie capabilă să monteze garniturile

atât în poziție verticală cât si orizontală.

Prezenta lucrare își propune să urmărească procesul de reproiectare al unei mașini de

montat garnituri tip O-ring.

1.2 Descrierea temei

Scopul lucrării de față constă în construirea unei mașini automatizate de montat garnituri

tip O-ring cu ajutorul unui gripper specializat. Procesul de reproiectare pornește de la cuva

vibratoare în care se află inelele și acoperă toate aspectele până la produsul final unde garnitura

este montată pe niplu.

Totodată se dorește ca această mașină să se poată adapta la cât mai multe geometrii de

țevi pe care se montează garniturile. În același timp pe această mașină o să se poată monta O-

ringuri sau D-ringuri

Conform [1], automatizarea este o ramură a tehnicii, al cărei scop este ca mașiniile și

instalțiile să lucreze automat, deci independente de o continuă și/sau directă intervenție a forței de

muncă umane.


5

Cu cât acest țel este realizat mai eficient, cu atât este mai ridicat gradul de automatizare.

În instalațiile automatizate, operatorul uman preia sarcini de supraveghere, de aprovizionare cu

material, de transport a produselor finite, de întreținere și alte activități similare. Noile realizări

ale electronicii (microprocesoare) accelerează hotărâtor procesele de automatizare. Pe lângă

protejarea forței de muncă umane de activități grele și monotone, automatizarea ridică calitatea

produselor precum și productivitatea proceselor cu o reducere corespunzătoare a costurilor pentru

resursele umane folosite.

În cadrul realizării unui sistem de automatizare, trebuie respectate următoarele etape:

construcția modelelor funcționale și structural funcționale pentru procesele automatizării,

repsectiv să se identifice cât mai exact procesele tehnologice, strategiile de reglare și

conducere, în vederea realizării unor obiecte prestabilite la valori optime;

analiza introducerii structuriilor și strategiilor de conducere sintetizate pentru modelele

cantitative cu maximă adecvare la realitate. [1]

Această temă urmărește pașii implementării construcției mașinii în mediul de modelare

CAD. În special în domeniul automotive unde majoritatea produselor lucrează în condiții de

temperatură ridicată și sub o sarcină constantă pentru o perioadă lungă de timp este foarte

important să se aleagă piesele corespunzătoare și din materialele potrivite.

Astfel se contribuie la reducerea costurilor prin faptul că se iau în calcul mai multe

aspecte ce pot interveni asupra unui produs, realizându-se modificări asupra modelului înainte ca

acesta să intre în faza de producție. Luând în considerare mai multe aspecte ce pot influența

negativ un produs, se poate prelungi durata de viață a acestuia.

În concluzie, lucrarea de față reprezintă o metodă bună de aprofundare a cunoștințelor

asupra mediului de modelare, de simulare și cum poate acesta să vină în beneficiul produselor din

variate domenii. Analizând fenomenul prin intermediul mediului Catia se economisește timp și se

poate ajunge la un model final la care s-au luat în considerare mai multe aspecte ce pot

îmbunătăți un produs.


6

Figura 1.1. Descompunerea sistemului în subsisteme

Pentru a identifica rolulul mașinii proiectate în construcția unui sistem tip autovehicul s-a

folosit descompunerea sistemului în subsisteme. În Figura 1.1 se poate urmări traseul de la

autovehicul în stare finală până la fiecare componentă. De interes pentru proiect este

Semifabricatul 1 care rezultă în urma asamblării pe mașină.

Figura 1.2. Semifabricat final - produs pe mașină


7

În Figura 1.2. se pot identifica zonele unde sunt montate garniturile tip O-ring. În zona 2

și 3 garniturile de tip O-ring sunt montate sub manșon iar în zona 1 și 4 sunt neacoperite.

Garniturile în acest caz au rolul de entanșare.

1.3. Descrierea situației inițiale și a obiectivelor

Situațiile inițiale nefavorabile întâlnite la vechea mașină de O-ringuri care a fost dată

pentru îmbunătățire sunt următoarele:

1. Ruperea O-ring-urilor - se producea pe canalul de alimentare datorită uzurii acelor care

țineau inelele pe poziție până când acestea erau preluate de către pistonul cilindrului;

2. Preluare ocazională a unui O-ring cu toate că mașina era proiectată pentru două bucăți -

această problemă a apărut din cauza faptului că suportul de prindere al canalului de

alimentare față de cuva vibratoare era nepotrivit, astfel apărând jocuri între canal și cuva

vibratoare. Din cauza acestor jocuri, de cele mai multe ori inelele în loc să cadă din cuvă

în canal cădeau pe lângă;

3. Alimentare cuvă vibratoare - această problemă a apărut din cauză că mașina a fost

proiectată pentru un anumit diametru al inelului iar pe parcurs s-a încercat modificarea ei

pentru mai multe diametre;

4. Viteză insuficientă de lucru - ciclul prea mare de lucru rezultă din ștrangularea procesului

de fabricație;

5. Cursă cilindru - coliziunea cu semifabricatul pe care se monta O-ringul.

Obiectivele de rezolvat pentru situațiile de mai sus sunt următoarele:

O 1. Rupere O-ring – îmbunătățirea /remedierea problemei;

O 2. Preluarea unui O-ring – renunțarea la canalul de alimentare cu două O-ringuri și

implementarea canalului de alimentare cu un singur O-ring;

O 3. Alimentare cuvă vibratoare – adaptarea acesteia pentru mai multe diametre de

inele;

O 4. Viteză insuficientă de lucru – micșorarea ciclului de lucru;

O 5. Cursă cilindru – modificarea pozițiilor și tipurilor de cilindrii


8

1.4. Descrierea activităților și a rezultatelor asociate obiectivelor

A 1. Pentru remedierea ruperii O-ringurilor s-a renunțat la acel canal de alimentare

uzat, care ca și sistem de menținere al inelelor folosea două ace și s-a construit un nou

canal de alimentare (Figura 1.2.). În partea inferioară canalul prezintă o formă mai mică

decât a O-ringului, astfel acesta rămâne pe canal până când este preluat de către cilindru;

Figura 1.2.a Canal de alimentare O-ring Figura 1.2.b Ansamblu mașină

În același timp a fost schimbată și preluarea O-ringului, în prezent aceasta se realizează cu

ajutorul unui griper specializat (Shunk) în montarea garniturilor (Figura 1.3.a). În Figura 1.3.b se

poate observa locul griperului în ansamblul mașinii.

Figura 1.3.a Griper Shunk Figura 1.3.b Ansamblu mașină


9

A 2. Noua mașină de montat O-ringuri este prevăzută pentru montarea unui singur inel,

astfel a fost remediată problema întâlnită la mașina veche care era proiectată pentru 2

inele;

A 3. Datorită faptului că mașina este proiectată pentru mai multe dimensiuni de O-

ringuri, cuva vibratoare la rândul ei a suferit modificări. Inițial aceasta era limitată la un

singur tip de O-ringuri, ea având o proeminență pe spiră cu rolul de a separa O-ringurile

de dimensiuni mai mari (Figura 1.4);

Figura1.4.a Cuvă vibratoare inițială Figura1.4.b Ansamblu mașină

În momentul de față această proeminență incadrată cu roșu în Figura 1.4.a. nu mai

există. Astfel cuva vibratoare poate fi folosită pentru mai multe dimensiuni de inele.

A 4. La mașina ințială ciclul era prea mare, concluzia rezultând din ștrangularea

procesului de fabricație. Noua mașină proiectată a fost gândită astfel încât sa aibă un ciclu

mai mic. Acest lucru a fost realizat cu ajutorul unei automatizări mai complexe în care

influența omului să fie redusă aproape de zero, influeța umană având rolul doar de a pune

țevile pe suport și apoi la terminarea ciclului să ia semifabricatul și să îl depoziteze.

Reducerea ciclului de lucru s-a realizat prin folosirea unor componente mai rapide decât

cele folosite inițial;

A 5. În construcția noii mașini s-a ținut cont si de problemele intâmpinate la situația

initială, mai exact la coliziunea cilindrilor cu semifabricatul. Prin recalcularea pozițiilor și

folosirea unor cilindri mai preciși a fost rezolvată această problemă.


10

2. Procesul tehnologic de asamblare

În [2] procesul tehnologic (Manufacturing process) este definit ca totalitatea operațiilor

concomitente sau ordonate în timp, necesare pentru obținerea unui produs prin prelucrare sau/ și

asamblare, fie pentru întreținerea sau repararea unui sistem tehnic.

Dicționarul enciclopedic [3] definește procesul tehnologic ca fiind “totalitatea operațiilor

care comportă prelucrări mecanice sau chimice, tratamente termice, impregnări, montaje etc. și

prin care materiile prime sau semifabricatele etc. sunt transformate în produse finite. “ Procesele

tehnologice pot modifica forma, structura, prorietățiile fizico-mecanice sau compoziția chimică a

materiilor prime, materialelor sau semifabricatelor de prelucrat

Procesele tenhnologice se clasifică după diferite criterii [2]:

-după modul de folosire a utilajelor se deosebesc procese tehnologice manuale, mecanizate,

automatizate sau mixte;

-după scopul urmărit: procese tehnologice de construire, de dezmembrare, de distrugere, de

elaborare metalurgică, de încercare, de întreținere, recondiționare, de reparare, de transport;

-după procedeul caracteristic care intervine în cursul desfășurării operațiilor se disting: procese

tehnologice mecanice, termice, electrice, chimice, elctrochimice, termochimice, biochimice.

Conform [3] asamblarea reprezintă operația de reunire ordonată a elementelor

componente ale unui sistem tehnic în raport cu piesa de bază, astfel încât să funcționeze în

conformitate cu documentația tehnică de proiectare.

Funcționarea unui produs în condiții optime depinde de doi factori:

- precizia de execuție a elementelor componente ale produsului;

- asigurarea jocurilor și a strângerilor impuse.


11

2.1. Structura procesului tehnologic de asamblare

Structura procesului tehnologic este prezentată în Figura 2.1.:

Figura 2.1. Proces tehnologic [3]

Procesul tehnologic de asamblare reprezintă o succesiune de operații tehnologice, care

urmăresc așezarea și fixarea pieselor în pozițe bine determinată, asigurând produsului o bună

funcționalitate.

Operația tehnologică de asamblare reprezintă acea parte a procesului tehnologic de

asamblare, executată fără întrerupere de către un muncitor sau o echipă de muncitori, pe un

singur loc de muncă.

Faza tehnologică de asamblare reprezintă acea parte a operației tehnologice de asamblare,

prin care se realizează așezarea, orientarea și fixarea unor componente ale produsului.

Mișcarea tehnologică este cea mai simplă parte a unui process tehnologic.


12

2.2. Produsul și componentele sale

Componentele unui produs sunt reprezentate în Figura 2.2.

Figura2.2. Componentele unui produs [3]

piesa este cel mai simplu element component al unui produs, constituit ă

dintr-o singură bucată și un singur material ;

piesa de bază este elementul component al unui produs, în raport cu care se ansamblează

celelalte elemente componente ale produsului;

completul este cea mai simplă unitatea de asamblare, constituită din două sau mai multe

piese, asamblate printr-o piesă de bază;

subansamblul este compus din mai multe complete reunite printr-o piesă de bază;

ansamblul este unitatea de asamblare superioară, constituită din mai multe complete și cel

puțin un subansamblu;

mecanismul este unitatea de asamblare care are rolul de a transmite sau de a transforma

mișcarea.


13

2.3. Documentele tehnologice utilizate în proiectare.

În proiectarea unui proces tehnologic de asamblare sunt utilizate următoarele documente

tehnologice:

1. schema lanțurilor de dimensiuni - reprezintă un șir de dimensiuni liniare sau unghiulare

care formează un contur închis ce leagă reciproc poziția suprafețelor și a axelor

geometrice a maimultor piese ale unei mașini;

2. schița de asamblare - este un desen în perspectivă sau în proiecție ortogonală, cu

elementele componente ale produsului în poziție de asamblare;

3. schema de asamblare - este o reprezentare grafică constituită din linia de asamblare și

dreptunghiuri. Prin intermediul ei se poate urmări succesiunea în care piesele unui produs

trebuie să fie asamblate. Ea este exprimarea grafică a succesiunii operațiilor de asamblare;

4. fișa tehnologică de asamblare - este un document tipizat utilizat în producția de serie mică

și unicate, prin care se stabilește procesul de asamblare a mașinii. În fișa tehnologică se

indică principalele operații de asamblare;

5. planul de operații de asamblare - este un document tipizat utilizat în producția de serie și

masă. El cuprinde un studiu detaliat al procesului tehnologic de asamblare, însoțit de

desenele operațiilor;


14

3. Descriere garniturii tip O-ring

Conform [4] garnitura de tip O-ring (garnitură inelară), este o garnitură mecanică în

formă de tor. Aceasta este o buclă de elastomer cu o rotunjire în secțiune transversală, proiectată

să fie așezată într-o canelură. În timpul asamblării este comprimată între două sau mai multe

părți, creând o etanșare. În Figura 3.1. se poate observa o astfel de garnitură.

Figura 3.1. Garnitură de tip O-ring

Inelul poate fi utilizat în aplicații statice sau dinamice, în aplicații în care există o mișcare

relativă între alte componente și O-ring. Exemplele dinamice includ pompele rotative de arbori și

cilindrii.

Garniturile de tip O-ring reprezintă una dintre cele mai uzuale metode de etanșare utilizate

în proiectarea mașinilor, deoarece acestea sunt ieftine, ușor de fabricat, de încredre și au cerințe

simple de montare. Ele pot etanșa zeci de megapascali (mii de psi) de presiune.

⁄ (3.1)

psi=livră forță pe inch pătrat.

3.1. Producție

Garniturile de tip O-ring pot fi produse prin extrudare, turnare prin injecție, turnare sub

presiune sau prin turnare prin transfer.


15

3.2. Istoric

Primul brevet pentru garniturile de tip O-ring, este datat din 12 mai 1896 ca un brevet

suedez. A fost inventat de către JO Lundberg. Brevetul US pentru garniturile de tip O-ring a fost

depus în 1973 de către un danez mașinist în vârstă de 72 de ani. Acesta în anul 1891 a patentat un

sistem de frânare cu aer pentru tramvaie. În cel de-al doilea război mondial, guvernul Statelor

Unite a rechiziționat brevetul garniturilor de tip O-ring ca un element critic legat de război si

astfel a dat dreptul pentru fabricarea acestora de alte organizații.

3.3. Dimensiuni

Garniturile de tip O-ring sunt fabricate într-o varietate de dimensiuni British Standard

(BS), care sunt de dimensiuni imperial sau dimensiuni metrice. Dimensiunile tipice ale unei astfel

de garnituri sunt dimensiunea interioară (id), dimensiunea exterioară (od) și grosimea / secțiunea

transversală (cs). Cele mai frecvente garnituri au diametrul interiod (id) de 2mm cu o secțiune

transversală de 1mm produs din cauciuc Nitril. Duritatea inelelor se măsoară in Shore cu

instrumentul numit duroscop.

3.4. Materialele din care sunt fabricate

Selectarea O-ringurilor se bazează pe compatibilitatea chimică, temperaturi de aplicare,

presiunea de etanșare, duritatea, mărimea și costul lor. Principalele materiale sunt: cauciucurile

sintetice – termorigide și termoplasticele.

Cauciucurile sintetice – termorigide:

- cauciuc poliacrilat;

- cauciuc siliconic - remarcat pentru capacitatea lor de a fi utilizate într-un interval larg de

temperatură și pentru o excelentă rezistență la ozon și îmbătrânire;


16

- cauciuc nitrilic - material comun pentru garniturile de tip O-ring datorită proprietăților

mecanice bune;

- cauciuc etilenă - propilenă;

- cauciuc butadien;

- Etilen monomer – rezistență bună la apă caldă și abur, detergenți, soluții caustice de

potasiu, uleiuri și grăsimi, soluții de hidroxid de sodiu.

Materialele termoplastice:

- elastomer termoplastic;

- poliolefin termoplastic;

- termoplastic epoliuretan - poliuretanii diferă de elastomerii clasici datorită faptului că au

o rezistență ridicată la abraziune, uzură și extrudare, o rezistență ridicată la tracțiune și o

excelentă rezistență la rupere;

- termoplastice vulcanizate.


17

4. Medii de lucru folosite

4.1. Festo FluidSim

Conform [5] programul permite pe de o parte realizarea schemei funcționale a unui sistem

de acționare pneumatic, electropneumatic, hidraulic sau electrohidraulic, iar pe de altă parte

simularea funcționării sistemului luat in discuție.

Acest software este combinat cu un editor de circuit foarte interactiv, care are informații

detaliate cu privire la toate componentele, animații si clipuri video. Tot ce trebuie făcut este de a

defini configurația de intrare a fluidelor și a geometriei, apoi un simulator de fluid evoluează

mișcarea fluidului cu utilizarea ecuațiilor lui Euler precum și ecuațiile Navier-Stokes. Aceste

două ecuații descriu modelul fizic al fluidului.

Festo Fluidsim oferă o gamă largă de posibilități de comunicare între alte produse

software prin intermediul DDE și OPD. Instrumentul poate să conțină desene ale cilindrilor,

electrovalve (dispositive de comandă). Caracteristica “drag and drop” (termen din engleză) este

prezentă și în acest program ușurând astfel construcția unei scheme, unui circuit.

4.1.1. Caracteristici

Mai jos sunt prezentate câteva dintre caracteristicile notabile pe care le experimentați:

- poate simula sistemele pneumatice, hidraulice si electrice;

- toate funcțiile sunt ușor accesibile;

- un editor de circuit interactiv inclus;

- poate fi utilizat pentru studiul de sine și tutoriale;

- oferă o gamă largă de posibilități de comunicare între alte produse software.


18

4.1.2. Cerințe pentru sistemul de calcul

Poate fi folosit pe următoarele cerințe:

- sistem de operare: Windows XP/ Vista /7 /8 /10;

- memorie (RAM): 256 MB necesară;

- spațiu hard disk: 100MB spațiu liber necesar;

- procesor Intel Pentium III sau mai performant;

4.2. Mediul de modelare Catia V5

Din [6] Catia V5 (Computer Aided Three Dimensional Interactive Applications) este un

produs al companiei Dassault Systemes. În prezent este unul dintre cele mai utilizate sisteme

integrate în industria construcțiilor de mașini, la cea aeronautică si de automobile. Vesiunea a

cincea este disponibilă încă din anul 1999, la fiecare nouă reactualizare fiind introduse noi

module și funcționalități suplimentare, în paralel cu îmbunătățirea celor existent. În figura 4.1.

este prezentată fereastra de lucru în Part Design, în care este executată o piesă.

Figura 4.1. Fereastră Part Design [6]

Programul Catia V5 furnizează o varietate largă de soluții integrate pentru a satisfice toate

aspectele legate de design și fabricație. Dintre numeroasele funcționalități de bază se pot aminti:


19

concepția avansată a pieselor mecanice, realizarea interactivă a ansamblurilor, obținerea automată

a proiecțiilor piesei sau ansamblului curent. Un avantaj îl reprezintă faptul că permite conceperea

pieselor și ansamblurilor direct în trei dimensiuni, fără a desena întâi planșele în reprezentare

bidimensională.

Începând cu versiunea cinci, Catia începe să utilizeze din ce în ce mai des noțiunea de

prototip virtual. Acest termen desemnează ansamblul datelor informatice care permit manipularea

unui obiect virtual, creat pe calculator, în același mod cu un obiect real. Se poate , astfel, testa

rezistența sa la diverse solicitări, verifica dacă un ansamblu este sau nu demontabil, asigură că

mobilitatea componentelor, una față de altele, nu generează coliziuni.

În Figura 4.2. se poate observa arborele cu toate operațiile pe care le-a suferit piesa,

începănd cu alegerea planului până la rezultatul final.

Figura 4.2. Arbore piesă [6]

Deși numărul modulelor implementate în Catia este foarte mare, câteva dintre acestea pot

fi considerate ca fiind de bază, permițând realizarea aproape a oricărui tip de piesă sau ansamblu

din domeniul construcțiilor de mașini:

Catia Sketcher creează schița unui profil în două dimensiuni, fiind un punct de plecare

obligatoriu în procesul de obținere a unui obiect tridimensional.

Catia Part Design se utilizează la concepția pieselor mecanice în trei dimensiuni. Se

recomandă utilizarea acestui modul împreună cu Catia Sketcher.


20

Catia Assembly Design permite generearea unui ansamblu de piese utilizând diverse

constrângeri mecanice pentru poziționarea acestora.

Catia Drafting posedă instrumentele necesare pentru a obține desenele de execuție ale

pieselor și ansamblurilor create.

Catia Knowledge Advisor sprijină utilizatorul în proiectarea parametrizată, utilizând

instrumente specifice: formule, parametrii, reguli și reacții.

4.3. Step 7 Micro /Win 32

Este un mediu de dezvoltare al algoritmilor de control folosit în genereal pentru PLC-urile

Siemens din clasa 200.

Principalele metode de programare cuprinse în acest software sunt:

IL (Instruction List) are o structură asemănătoare cu limbajele de asamblare ale

microprocesoarelor;

ST (Structured Text) folosește instrucțiunile de atribuire, selecție și control al

subprogramelor cu o structură apropiată de limbajele de programare de nivel înalt;

LD (Ladder Diagram) este un limbaj semigrafic, asemănător schemelor electrice cu relee

și contacte care operează în special cu variabile booleeene (logice);

FBD (Function Block Diagram) este o extensie a limbajului LD care permite si lucrul cu

blocuri complexe;

SFC (Sequential Function Chart) este un limbaj grafic secvential, asemănător

organigramelor funcționale care permite utilizarea de funcții complexe și proceduri.

Tipuri de variabile folosite de către software:

– Booleene notate cu BOOL;

– Variabile de tip octet notate cu BYTE;

– Întregi notate cu INT;

– Cuvinte simple (16 biți) sau duble (32 biți) notate WORD sau DWORD;

– Reale (32 biți) notate REAL;

– Șiruri de caractere notate cu STRING;

– Variabile de timp și dată notate TIME si DATE [7].


21

5. Descrierea procesului de construire al mașinii

5.1. Descriere stand experimental

Standul experimental constă într-o mașină de montat garnituri tip O-ring. Scopul acestei

mașini este de a elemina în mare parte intervenția umană asupra procesului de asamblare al O-

ringurilor și de a reduce timpul ciclului de montare față de mașina veche. Componentele acestei

mașini sunt fixate pe un cadru realizat din profile. În Figura 5.1. se poate observa ansamblul final

al întregii mașini de montat garnituri tip O-ring.

Figura 5.1.Ansamblul final al mașinii


22

Întreaga mașină se poate împărți in două părți:

– prima parte cuprinde componentele folosite pentru alimentare și preluare O-ringului;

– a doua parte cuprinde componentele folosite pentru montarea O-ringului.

Figura 5.1. reprezintă o parte din ansamblul final al mașinii, în care se identifică

componentele corespunzătoare primei părți.

Figura 5.2. Componentele de preluare ;i alimentare O-ring


23

Cuva vibratoare (1) are rolul de a transporta garniturile de tip O-ring din interiorul său

până în canalul de alimentare (2). Canalul de alimentare (2) are rolul de a prelua O-ringurile din

interiorul cuvei și de a le menține pe poziție până când acestea sunt preluate. Când senzorul (5)

este activ, atunci cilindrul(4) este acționat. Când acesta ajunge la capăt de cursă (ajunge sub

canalul de alimentare), se activează senzorul (8). În momentul în care senzorul (6) este activat ,

atunci cilindrul (3) care se află sub canalalul de alimentare este acționat. Când acesta ajunge la

capăt de cursă, se activează senzorul (7) iar din momentul activării senzorului (7), se setează un

timer care ține 30 de secunde, timp în care garnitura tip O-ring este preluată de pe canalul de

alimentare de către cilindrul (3). După expirarea timerului de (30s), cilindrul (3) se retage în

poziția inițială, astfel activându-se senzorul (6). Datorită faptului că senzorul (6) este activ,

cilindrul (4) se retrage și el în poziția inițială activându-se senzorul (5).

Figura 5.3. este ilustrativă pentru partea a 2-a a mașinii și în ea se pot observa

componentele folosite la montarea garniturii tip O-ring

Fiura 5.3. Componentele de montare


24

În momentul în care garnitura de tip O-ring se află pe conul cilindrului (3) din Figura 5.2.

atunci cilindrul (2) din Figura 5.3. este acționat. Atunci când acesta ajunge la capăt de cursă se

activează senzorul (4). Între timp este pornit si un timer de 20s, în acest timp griperul Shunk (5)

coboară până pe conul cilindrului (3) din Figura 5.2. Inițial degetele griperului se află în interiorul

garniturii, apoi cele 6 degete se extind și garnitura tip O-ring este preluată Figura 5.4. După

expirarea celor 30s, cilindrul (2) se retrage până la cpăt de cursă. Când a ajuns la capăt de cursă

se activează senzorul (3) și în acel moment motorul oscilant (1) se rotește la 90 de grade. Lângă

cadrul mașinii este amplasat un conveior pe care stau țevile pe care vin montate garniturile tip O-

ring. După ce motorul a făcut o rotație de 90 grade, cilindrul (2) este din nou acționat și griperul

Shunk ajunge pe niplul unde vine montată garnitura. Inițial acesta își închide 3 dintre degete apoi

le retrage astfel garnitura rămânând în formă de triunghi Figura 5.5. ca mai apoi să le inchidă și

pe celelalte 3 astfel garnitura rămâne montată pe niplu. După ce degetele griperului Shunk au fost

retrase, se retrage si cilindrul (2) și motorul oscilant revine la poziția inițială fiind pregătit pentru

următorul ciclu.

Figura 5.4. Formă hexagon Figura 5.5 Formă triunghi


25

5.2. Etape de lucru. Constrângeri impuse.

În procesul de construire al mașinii au fost parcurse următoarele etape:

1- Realizarea componentelor mecanice;

2- Realizarea părții electrice;

3- Realizarea părții pnemuatice;

4- Asamblarea tuturor părților;

5- Construcția algoritmului de control / programarea PLC-ului;

6- Testarea mașinii.

În procesul de construcție al mașinii de montat garnituri tip O-ring trebuiau respectate

următoarele cerințe impuse de către S.C Contitech Romania S.R.L.:

– folosirea pe cât posibil a componentelor existente în fabrică, componente recuperate de pe

alte mașini care au fost casate ulterior;

– costul total al mașinii să nu depășească bugetul de 3000 €;

– o automatizare cât mai eficientă, intervenție umană cât mai mică;

– posibilitatea de a fi montate atât garnituri tip O-ring cât și D-ring;

– posibilitatea ca pe viitor mașina să fie adaptată altei mașini cu un alt proces, astfel

formându-se o linie de producție complet automatizată.

5.3. Construcția CAD

În cadrul construcției CAD s-a folosit programul de modelare 3D Catia.

5.3.1. Construcție cadru mașină

În cadrul acestei construcții s-a ținut cont de spațiul de lucru al mașinii, acesta nu trebuia

să depășească lățimea de 700mm și lungimea de 800mm. Pentru a putea fi ergonomică masa

mașinii trebuia să aibe o inălțime de maxim 1,80m. Acest cadru constă din masa propriu-zisă

(blat + patru picioare) iar în partea din spate are două profile mai lungi care au rolul de a susține

atât componentele mecanice cât și „cutia” care conține partea electrică și partea de control.


26

Figura 5.6. Cadru mașină

În Figura 5.6. se poate observa forma geometrică a cadrului.

5.3.2. Suport cilindru 1

În construcția acestui suport s-a ținut cont de dimensiunile cadrului mașinii si de

dimensiunile cilindrului care este montat pe acest suport. Cele două găuri de pe latura orizontală

a piesei trebuie să coincidă cu cele de pe cadrul mașinii (diametru și distanța dintre găuri).

Celelalte 4 găuri, de pe latura verticală, au fost construite în funcție de dimensiunile cilindrului

care vine montat pe suport. Aceste 4 găuri, de pe partea din spate a suportului sunt găuri


27

“counterbore” (termen în engleză) pentru a evita riscul de agățare / zgâriere și în același timp

pentru un design mai frumos.

Figura 5.7. Partea din spate Figura 5.8. Partea din față

Figura 5.7. reprezintă partea din spate a suportului, unde se pot identifica găurile

“counterbore” (termen în engleză) iar Figura 5.7. reprezintă același suport ca și în figura 5.8. doar

că este prezentată partea din față. Dimensiunile acestuia pot fi identificate în Anexa 1. Tot în

această anexă se poate observa și materialul din care este executată piesa.

5.3.3. Placă prindere cuvă vibratoare.

Această placă a fost construită în funcție de dispozitivele de fixare situate pe blatul

cadrului mașinii și în funcție de dimensiunea cuvei vibratoare. Cele 4 găuri “counterbore”

(termen în engleză) de pe exteriorul plăcii au aceleași dimensiuni (diametru și distanța între

găuri) la fel ca și cele de pe cadrul mașinii și au rolul de a prinde plăcuța de cadrul mașinii. Ele

sunt găuri de tip “counterbore” (termen în engleză) deoarece șuruburile trebuie să fie la același

nivel cu plăcuța fiindcă pe ea vine fixată cuva vibratoare. Celelalte 4 găuri de pe mijlocul plăcii

sunt găuri normale și au rolul de a fixa cuva vibratoare pe placă.


28

Figura 5.8. Placă cuvă vibratoare

În Figura 5.8. se poate observa forma geometrică a plăcii de prindere a cuvei vibratoare.

Dimensiunile plăcii pot fi identificate în Anexa 2. Tot în această anexă se poate identifica și

materialul din care este executată.

5.3.4. Canal de alimentare

Pentru construirea canalului de alimentare a fost necesară executarea a trei plăci:

– placa din față;

– placa din plastic

– placa din spate.

Placa din față a fost construită în funcție de partea din spate a canalului de alimentare și

în funcție de dimensiunile O-rigurilor. Această placă este prevăzută cu un canal pe mijloc,

dimensiunile canalului fiind impuse de către dimensiunile garniturii tip O-ring pentru a permite

acestora să treacă prin el. Dacă în partea de sus canalul avea o lățime mai mare decât a O-ringului

și era drept, în partea de jos canalul are forma O-ringului și cu dimensiuni mai mici pentru a nu

permite garniturii să cadă din canal.


29

Placa din plastic este construită în funcție de dimensiunile plăcii din față. Această placă

din plastic are rolul de a inchide pe exterior canalul de pe mijlocul plăcii din față și în același

timp este o fereastră pentru a putea observa dacă pe canal sunt O-ringuri blocate.

Placa din spate a canalului a fost construită în funcție de dimensiunile cuvei vibratoare și

este prevăzută cu 3 găuri. Aceste găuri au rolul de a fixa partea din spate de cuvă.

În Figura 5.9. se poate observa forma geometrică a plăcii din față a canalului de

alimentare, iar Figura 5.10. este ilustrată partea din spate a canalului de alimentare. Datele

tehnice legate de dimensiuni și de materialele folosite în executarea pieselo se pot identifica în

Anexa 3 pentru Figura 5.9. respectiv Anexa4 pentru Figura 5.10.

Figura 5.9. Placa din față Figura 5.10. Placa din spate

Figura 5.11. Placă plastic Figura 5.12. Ansamblu canal alimentare


30

În figura 5.11. se poate observa plăcuța din plastic respectiv în Figura 5.12. canalul de

alimentare format din cele 3 plăci asamblate. Dimensiunile plăcii din plastic se pot identifica în

Anexa 5. Tot în această anexă se poate identifica și materialul din care este executată piesa.

5.3.5. Suport cilindru preluare O-ring

Acest suport este contruit din 3 componente dintre care 2 sunt identice doar că au o

poziționare diferită. Componentele din care este construit sunt:

– placa de prindere

– suport intermediar

În figura 5.13. se poate identifica suportul cilindrului de prelauare al O-ringului și forma

geometrică a acestuia.

Figura 5.13. Suport cilindru preluare O-ring


31

Placa de prindere este construită în funcție de dimensiunile cilindrului (1) cât și în funcție

de dimensiunile suportului intermediar care se prinde de cilindrul (2). Cele 4 găuri de pe

exteriorul piesei au dimensiunile suportului intermediar dintre placă și cilindrul (2). Celelalte 2

găuri sunt de tip “counterbore” (termen în engleză) și au rolul de a prinde placa de cilindrul (1)

care deja este fixat de cadrul mașinii.

Suportul intermediar este executat în funcție de dimensiunile cilindrului (1) și în funcție

de dimensiunile plăcii de prindere. Suportul intermediar are forma unui L și este prevăzut cu 2

găuri cu ajutorul cărora se leagă de plăcuța de prindere. Suportul mai are și o gaură de diametrul

cilindrului (2) astfel încât acesta sa fie fixat în ea.

Figura 5.14. Placa prindere Figura 5.15. Suport intermediar

În figura 5.14. se poate observa forma geometrică a plăcii de prindere respectiv în

Figura 5.15. se poate observa forma geometrică a suportului intermediar. Datele tehnice legate

de dimensiunile si materialele celor două piese se pot identifica în Anexa 6 pentru Figura 5.14.

respectiv Anexa 7 pentru Figura 5.15.


32

5.3.6 Suport prindere cilindru de motor

În Figura 5.16. se poate identifica forma geometrică a suportului și locul acestuia în

cadrul mașinii de montat garnituri tip O-ring. Acest suport a fost executat la dimensiunile impuse

de către axul de rotație al motorului (1) cât și în funcție de dimensiunile impuse de către cilindrul

(2). Are rolul de a lega cilindrul (2) de motorul (1), astfel încât întreg ansamblul ce urmează după

motor să se rotească odată cu axul său. Suportul este prevăzut în partea superioară cu o gaură de

diametrul axului motorului și cu un canal de pană. Este fixat de motor atât prin intermediul penei

cât și prin intermediul piuliței care vine montată după suport pe axul motorului. În partea

inferioară suportul are 2 găuri pentru a putea fi prins cilindrul de el.

Figura 5.16. Ansamblu suport Figura 5.17. Suport

În Figura 5.17. se poate identifica forma geometrică a suportului de prindere.

Dimensiunile suportului cât și materialul din care este executat se pot observa în Anexa 8


33

5.3.7 Suport prindere griper Shunk

În figura 5.18. se poate identifica locul plăcii de prindere al griperului Shunk în cadrul

mașinii.

Figura 5.18. Suport prindere Shunk

Suportul de prindere al griperului Shunk (2) de cilindrul (1) este realizat din 2 plăci:

– placa 1;

– placa 2.

La asamblarea suportului prima data se fixează cilindrul (1) de placa (1) ca apoi să se

fixeze griperul (2) de placa (2) și la final să se fixeze între ele plăcile. O altfel de asamblare este

imposibilă datorită geometriilor plăcilor.

Placa de prindere (1) este construită în funcție de dimensiunile cilindrului (1) dar și de

dimensiunile plăcii de prindere (2). Placa este prevăzută cu 6 găuri “counterbore” (termen din

engleză) deoarece șurubul trebuie să fie la același nivel cu placa fiindcă de ea se leagă altă

componentă. În Figura 5.19. se poate observa partea inferioară a plăcii unde găurile de pe interior

au rolul de a prinde placa de cilindrul (1). În figura 5.20. se poate observa partea superioară a


34

plăcii unde găurile de pe exterior au rolul de a prinde placa (1) de placa (2). Datele tehnice legate

de dimensiuni și de material se pot identifica în Anexa 9.

Figura 5.19. Partea inferioară placă 1 Figura 5.20. Partea superioară placă 1

Placa de prindere 2 este construită în funcție de dimensiunile griperului Shunk (2) și de

dimensiunile plăcii de prindere (1). Aceasta este prevăzută cu 7 găuri “counterbore” (termen din

engleză) deoarece șurubul trebuie să fie la același nivel cu placa fiindca de ea se leagă altă

componentă.

Figura 5.21. Partea superioară placă 2 Figura 5.22. Partea inferioară placă 2


35

În Figura 5.21. se poate identifica partea superioară a plăcii (2) unde cele 3 găuri situate în

formă de triunghi și au rolul de a prinde cilindrul Shunk de placă. În figura 5.22. se poate observa

partea inferioară plăcii (2) la care găurile de pe exteriorul plăcii au rolul de a prinde placa (2) de

placa (1). Tot în Figura 5.22. se poate observa și o extrudare rotundă care are rol de ghidare la

fixarea plăcii de griperul Shunk (2). Datele tehnice legate de dimensiuni și de material se pot

observa în Anexa 10..

5.3.8. Placă prindere cilindru de motor

În procesul de construcție al plăcii s-a ținut cont de dimensiunea cilindrului și de

dimensiunea suportului care este legat de motor. Găurile din placă sunt de tipul “counterbore”

(termen din engleză) datorită faptului că de fiecare față vine prinsă altă piesă și astfel șurubul

trebuie să fie la același nivel cu suprafața plăcii. În montarea plăcii este obligatoriu ca prima dată

să fie prins cilindrul de placă ca pe urmă să fie prinsă placa de suportul ce o leagă de motor. O

altă montare este imposibilă datorită construcției plăcii.

În Figura 5.23. se poate observa partea superioară la care găurile de pe exterior au rolul

de a prinde cilindrul de suport. Figura 5.24. reprezintă partea inferioară a plăcii la care găurile de

pe interior au rolul de a fixa placa de suportul legat de motor. Dimensiunile și materialele folosite

în execuția piesei se pot identifica în Anexa 11.

Figura 5.23. Partea superioară placă Figura 5.24. Partea inferioară placă


36

Necesar de piese rezultate în urma construcției CAD:

I. Șuruburi: 6 x ; 2 x ; 6 x ; 4 x ; 3 x ; 4 x ; 2 x ; 3 x

; 14 x M8; 4 x M6

II. Suport prindere senzori:

- prindere senzor motor;

- pindere senzor cilindru preluare O-ring;

III. Plăci de prindere:

- placă prindere motor

5.6. Construcție electrică. Necesar de piese.

În procesul de construcție a părții electrice s-a folosit software-ul PC Schematics

Automation versiunea free. Acest software permite desenarea unui circuit însă nu permite și

testarea acestuia. Datorită faptului că versiunea programului este cea free (nu poti adăuga mai

mult de 40 caractere pe o foaie), nu s-a putut construi schema electrică a mașinii doar pe o

singură foaie. Astfel schema electrică a fost împărțită pe mai multe pagini, fiecare pagină

cuprinzând o anumită parte din schema electrică:

schemă electrică alimentare PLC;

schema electrică a intrărilor digitale I0.0 - I0.7 ;

schema electrică a intrărilor digitale I1.0 - I1.5;

schema electrică a ieșirilor digitale Q0.0 - Q0.7;

schema electrică a ieșirilor digitale Q1.0 - Q1.5.

5.6.1 Schema electrică a sursei de current

În Figura 5.25. se poate observa pagina din PC Schematics Automation unde este

reprezentată schema electrică corespunzătoare alimentării PLC-ului. Sursa de alimentare este

aleasă în funcție de suma puterii consumatorilor din cadrul mașinii. În acest caz suma


37

consumatorilor este de 0.8A iar sursa folosită este de 1.3A. Nu a fost folosită o sursă de 1A

deoarece este bine să existe o diferență între puterea sursei și suma puterii consumatorilor și în

același timp poate o să mai fie adăugați consumatori în cadrul mașinii și astfel există o rezervă de

unde se poate folosi dacă este necesar.

Figura 5.25. Schemă de alimentare a PLC-ului

Sursa este alimentată de la rețeaua principală, L reprezintă faza (220V) iar N reprezintă

nulul (0V). Înaintea sursei a fost montată o siguranță fuzibilă (F) de 2A pentru a proteja sursa iar

după sursa de alimentare a mai fost montată o siguranța fuzibilă de 1.5A, aceasta având rolul de

a proteja consumatorii de după sursă în cazul în care aceasta se defectează și lasă să treacă un

curent mai mare. Sursa are rolul de a transforma curentul continuu primit de la rețeaua de

alimentare în curent alternativ și de a transforma curentul din 220V in 24V. Curentul produs de

sursă este folosit pentru alimentarea tuturor consumatorilor din cadrul mașinii inclusiv și

alimentarea PLC-ului

5.6.2. Schema electrică a intrărilor digitale I0.0 - I0.7

În Figura 5.26. este reprezentată schema electrică a primelor opt intrări digitiale ale

automatului programabil (PLC). Automatul programabil este legat la 24V respectiv 0V, curent


38

alternativ, produs de către sursa de alimentare. În toate cazurile intrările PLC-ului sunt legate la

linia de 24V.

Figura 5.26. Schema electrică a primelor opt intrări

Lista de alocare a PLC-ului din figura de mai sus este următoarea:

- pe intrarea I0.0 este legat butonul de start (SB1) care are rolul de a porni ciclul de

asamblare;

- pe intrarea I0.1 este legat butonul de stop (SB2) care re rolul de a pune pe stop ciclul;

- pe intrarea I0.2 este legată cheia care are rolul de a trece mașina din modul automat în

modul manual ;

- pe intrările I0.3 și I0.4 sunt legați senzorii magnetici (S1) respectiv (S2) care aparțin

cilindrului (2). Senzorul (S1) indică dacă cilindrul este retras iar senzorul (S2) dacă

cilindrul este extins;

- pe intrările I0.5 și I0.6 sunt legați senzorii magnetici (S3) și (S4) care aparțin cilindrului

(2). Senzorul (S1) indică dacă cilindrul se află retras iar senzorul (S2) indică dacă


- pe intrarea I0.7 este legat senzorul magnetic (S5) care aparține cilindrului 3 și indică dacă

cilindrul este retras.


39

5.6.3. Schema electrică a intrărilor digitale I1.0 - I0.5

În Figura 5.27. se poate observa schema electrică a intrărilor I1.0 - I1.5

Figura 5.27. Schema electrică a intrărilor de rezervă I1.0 - I1.5

Lista de alocare a ieșirilor I1.0 - I1.5 este următoarea:

- pe intrarea I1.0 este legat senzorul magnetic (S6) care aparține cilindrului 3 și indică dacă


- pe intrările I1.1 și I1.2 sunt legați senzorii inductivi (S7) și (S8) care sunt montați pe

motorul oscilant. Senzorul (S7) și (S8) indică poziția motorului, dacă acesta se află în

poziția 1 respectiv poziția 2;

- pe intrarea I1.3 este legat senzorul optic. Acest senzorul ese montat pe canalul de

alimentare și indică prezența garniturii tip O-ring în acesta.

Intrările I1.4 și I1.5 nu sunt legate. Aceste intrări au rămas de rezervă în cazul în care o

sa fie adăugați alți senzori sau butoane suplimentare pe mașină.


40

5.6.4. Schema electrică a ieșirilor digitale Q0.0 - Q0.7

În Figura 5.28. se poate observa schema electrică a primelor 8 ieșiri ale PLC-ului,

intrările Q0.0 - Q0.7. În toate cazurile ieșirile PLC-ului sunt legate la linia de 0V datorită

faptului că ele au curent în ele.

Figura 5.28. Schema electrică a primelor 8 ieșiri ale PLC-uli

Lista de alocare a ieșirilor de mai sus este următoarea:

- pe ieșirea Q0.0 este legat ledul de la butonul de start iar când această ieșire este activată se

aprinde un led verde;

- pe ieșirea Q0.1 este legat ledul de la butonul de stop iar când această ieșire este activată se

aprinde un led roșu;

- pe ieșirea Q0.2 este legată servovalva 1 (SV 1) care comandă cilindrul 1;



- pe ieșirea Q0.4 este legată servovalva 4 (SV 4) care comandă deschiderea bacurilor A (3

bacuri) ale griperului Shunk;

- pe ieșirea Q0.5 este legata servovalva 5 (SV5) care comandă deschiderea bacurilor B ( 3

bacuri) ale griperului Shunk;

- pe ieșirea Q0.6 este legată servovalva 6 (SV6) care comandă coborârea bacurilor B (3

bacuri) ale griperului Shunk.


41

5.6.4 Schema electrică a ieșirilor digitale Q1.0 - Q1.5

Figura 5.29. Schema electrică a ieșirilor de rezervă

În Figura 5.29. se poat observa schema electrică a ieșirilor Q1.0 - Q1.5. Pe ieșirea Q1.0

este legată servovalva (SV7) care are rolul de a comanda motorul pneumatic oscilant. Restul

intrărilor momentan nu sunt ocupate, sunt intrări de rezervă pentru mașină.

Piesele electrice necesare pentru construirea mașinii sunt următoarele:

- 2 senzori inductivi, 6 senzori magnetici (senzori capăt de cursă), 1 senzor optic;

- 6 servovalve;

- siguranțe fuzibile de 2A respective de 1.5A;

- sursă de curent alternativă de 1.3A;

- 2 butoane cu leduri;

- cheie cu o poziție;

- emergency stop;

- releu de siguranță;

- switch general;

- panou de comandă TD 200.


42

5.7. Construcție pneumatică. Necesar de piese.

Implementarea schemei pneumatice a fost relativ simplă, deoarece utilitatea ei se referă la

comandarea unui motor pnemutic oscilant, la comandarea a 3 cilindrii și a unui griper Shunk.

Deoarece în perioada în care s-a făcut montarea instalației pneumatice în fabrică nu se găseau

distribuitoare care să aibă configurația necesară instalației s-au folosit distribuitoare aproximativ

asemănătoare care au fost reconfigurate pentru a fi compatibile cu cerințele impuse de construcția

mașinii.

Astfel pentru comandarea motorului pneumatic oscilant a fost necesar un distribuitor 3/2

comandat electric, dar acesta a fost înlocuit cu unul 5/2 (Figura 5.29.) care pe lângă comanda

electrică mai poate fi sau pilotat sau acționat manual și are revenirea cu arc. Pentru reducerea

zgomotului la evacuarea aerului au fost folosite amortizoare.

Figura 5.29. Distribuitor 5/2

Schema electro-pneumatică corespunzătoare motorului pneumatic oscilant este prezentată

în Figura 5.30.


43

Figura 5.30. Schema electro-pneumatică pentru motor

Pentru comandarea cilindrului pneumatic a fost necesar un distribuitor 3/2 comandat

electric, dar acestea a fost înlocuit cu un distribuitor 5/2 care pe lângă comanda electrică mai

poate fi sau pilotat sau acționat manual. Pentru reducerea zgomotului la evacuarea aerului au fost

folosite amortizoare.

Figura 5.31. Schema electro-pneumatică pentru cilindru


44

În Figura 5.31. se poate observa schema electro-pneumatică a unui cilindru.

Astfel prin apăsarea butonului SB2 acesta trimite un semnal la PLC, care verifică dacă

senzorul S1 este activ și senzorul S2 este inactiv. Dacă aceste două condiții sunt îndeplinite,

atunci PLC-ul comandă electrovalva Y2 a distribuitorului punându-l pe acesta în poziția 2 și

astfel se face posibilă retragerea cilindrului eliberând aerul prin racordul 2. Extinderea cilindrului

se face prin acționarea butonului SB1. În acest caz PLC verifică dacă senzorul S1 este inactiv

respectiv senzorul S2 este activ. Dacă cele două condiții sunt îndeplinite atunci PLC-ul comandă

electrovalva Y1 a distribuitorului, punându-l pe acesta în poziția 1 și se face posibilă extinderea

cilindrului eliberând aerul prin racordul 4.

Cilindrul este prevăzut cu drosele pe fiecare intrare, oferind astfel posibilitatea de reglare

a presiunii aerului asigurând o mișcare lină, fără șocuri.

Schema electro-pneumatică și funcționarea ei pentru ceilalți doi cilindrii este identică cu

cea din Figura 5.31. Din acest motiv nu au mai fost prezentate încă odată.

Pentru comandarea griperului Shunk au fost necesare două distribuitoare 5/2 comandate

electric și un distrbuitor 3/2 comandat electric. Pentru reducerea zgomotului la evacuarea aerului

au fost folosite amortizoare.

Figura 5.32. Schema pneumatică pentru griperul Shunk


45

În Figura 5.32. se poate observa schema pneumatică a griperului Shunk cu toate cele trei

distribuitoare . Electrovalva Y1 si Y2 este prevăzută cu o valvă de control a presiunii.

Griperul Shunk este prevăzut cu 6 bacuri, 3 bacuri A respectiv 3 bacuri B. Electrovalva

Y1 comandă deschidrea bacurilor A, electrovalva Y2 comandă deschiderea bacurilor B și

servovalva Y3 comandă coborârea bacurilor B.


46

6. Concluzii

În cadrul procesului de construire a mașinii de montat garnituri tip O-ring s-au analizat

mai multe variante constructive. Prima variantă constructivă nu a fost satisfăcătoare din cauza

timpului ciclului de lucru care a fost prea mare și existau șocuri când se monta O-ringul. A doua

variantă constructivă nu a fost satisfăcătoare din cauza jocului prea mare între componente. În

cea de-a treia variantă constructivă costul realizării mașinii a depășit bugetul. Varianta patru a

reprezentat și varianta optimă datorită faptului că poate manipula tipuri variate de garnituri (O-

ring, D-ring,diametre diferite) și montarea lor pe nipluri, timpul unui ciclu de producție este mic,

posibilitatea de a monta garnituri pe orizontală cât si pe verticală.

În Figura 6.1. se observă ansamblul optim ales

Figura 6.1. Ansamblul optim

Principalele componente ale ansamblului sunt următoarele:

cadrul mașinii (1) fără el nu se putea construi mașina deoarece nu puteau fi fixate restul

componentelor;


47

cuva vibratoare (2) care are rolul de a alimenta mașina cu garnituri tip O-ring;

canalul de alimentare (3) în lipsa lui garniturile tip O-ring nu aveau cum să fie preluate de

către cilindru;

cilindrul (4) care are rolul de a prelua O-ringurile din canalul de alimentare;

cilidrul (5) care translatează orizontal cilindrul (4) pentru a-l duce în poziția de a prelua

O-ringul ca mai apoi să il aducă în poziția de unde este preluat O-ringul de pe el de către

griperul Shunk;

griperul Shunk (6) este esențial în procesul de montare al garniturii tip O-ring datorită

construcției si funcționalității lui, acesta fiind un griper special pentru montarea acesto

garnituri;

cilindrul (7) translatează griperul Shunk;

motorul oscilant (8) datorită căruia se pot monta garnituri în poziție orizontală.

6.1. Descrierea punctelor critice întâlnite în procesul de proiectare.

Un punct critic a fost metoda de preluare a O-ringului de pe canalul de alimentare datorită

faptului că el venea vertical și griperul il putea manipula doar dacă era în poziție orizontală. În

acest caz s-a optat la folosirea unui con care sa fie montat pe cilindrul (4), însă în procesul de

proiectare au intervenit numeroase probleme. Principalele probleme întâlnite la acest con au fost

faptul că degajările din con trebuiau să aivă aceeași formă și dimensiune ca și a bacurilor de la

griperul Shunk și o altă problemă a fost fixarea inelului pe con. În numeroase cazuri, poziția O-

ringului era inconvenabilă fiindcă era lipit de centrul conului și nu rămânea centrat, astfel

preluarea acestuia de către griper fiind imposibilă.

Un alt punct critic a fost întâlnit la montarea O-ringului pe țeavă. Această problemă a

intervenit datorită faptului că mașina de montat garnituri tip O-ring se dorea a fi poziționată în

continuarea unei mașini laser, mașină care fabrica țevile pe care veneau montate O-ringurile.

Poziția țevilor la ieșirea din mașina laser este pe orizontală, datorită acestui fapt mașina trebuia

concepută să monteze garniturile pe orizontală ci nu pe verticală cum a fost proiectată inițial.

Acest punct critic a fost depășit cu ajutorul motorului oscilant (8), care prin rotația sa aduce

cilindrul (7) împreună cu griperul (6) din poziția verticală în poziție orizontală.

Ultimul punct critic și cel mai important a fost la construcția algoritmului de control al

mașinii, programarea PLC-ului. Acest punct a fost dificil de realizat datorită numeroaselor


48

componente și mai ales faptului că erau dependente între ele. În acest caz un rol important l-au

avut condițiile impuse în program. Fără existența senzorilor si fără utilizarea timerelor în algoritm

de control acest punct era imposibil.

6.2. Propuneri de îmbunătățire.

Ca și propuneri de imbunătățire pot fi considerate următoarele aspecte:

înlocuirea cilindrilor pneumatici cu cilindrici electrici datorită faptului că cilindrii electrici

au o precizie ridicată și pot fi opriți în orice poziție față de cei pneumatici;

folosirea a 3 axe electrice pentru poziționarea pe orizontală.


49

Bibliografie

[1] Automatizarea (14 Mai 2016). https://ro.wikipedia.org/wiki/Automatizare

[2] Răduleț Remus. Lexicon tehnic român,vol. 13, Ed. Tehnică, București

[3] Popa, Marcel D. (coordonare generală) (2004). Dicșionar enciclopedi. Vol. V. Ed.

Enciclopedică, București.

[4] O-ring (25 Mai 2016). https://en.wikipedia.org/wiki/O-ring.

[5] Fluidsim (12 Iunie 2016).

http://getintopc.com/softwares/electronics/festo-fluidsim-pneumatic-and-hydraulic-free-

download/

[6] Catia (13 Iubie 2016). http://www.catia.ro/articole/catiav5r16/catia.htm

[7] Valentin Ciupe (2015). Notițe de curs Ed. Politehnica Timișoara

[8] Belcin Ovidiu Valer. (2002). Mecanisme și organe de mașini. Cluj Napoca. Risoprint

[9] Mocanu Florentina. (2010). Elemente de plasticitate. Iași. Ed. Tehnopress

[10] M. Hlușcu, P. Tripa. (2006). Rezistența materialelor, noțiuni fundamentale și aplicații.

Timișoara.Ed Mirton

[11] Dolga, Valer. Proiectarea sistemelor mecatronice. Timişoara: Editura Politehnica, 2007

[12] Constantinescu, Paul. Concepţia de proiectare şi implementare a sistemelor informaţionale

pentru conducere cu mijloace de automatizare. Vol. 18

[13] Șerban, Viorel - Aurel Știința și ingineria materialelor (2010) ed. Politehnica Timișoara

[14] Dolga, Valer. Mecatronică : teoria sistemelor. Timişoara: Editura Politehnica, 2010

[15] Tero, Mircea. Acţionări hidraulice şi pneumatice. Târgu-Mureş: Universitatea „Petru Maior”

din Târgu-Mureş, 2013

https://ro.wikipedia.org/wiki/Automatizare

https://en.wikipedia.org/wiki/O-ring

http://getintopc.com/softwares/electronics/festo-fluidsim-pneumatic-and-hydraulic-free-download/

http://getintopc.com/softwares/electronics/festo-fluidsim-pneumatic-and-hydraulic-free-download/

http://www.catia.ro/articole/catiav5r16/catia.htm


50

[16] Dinculescu, Paul. Schemele instalaţiilor electrice : Principii de întocmire şi de citire

[schemele instalaţiilor electrice]. Bucureşti: Matrix Rom, 2005

[17] Desen tehnic industrial : Curs [desen]. Timişoara: Centrul de Multiplicare al Institutului

Politehnic "Traian Vuia" din Timişoara

[18] Institutul Român de Standardizare, Bucureşti. Construcţii de maşini : Organe de maşini.

Bucureşti: Editura Tehnică

[19] Axinti, Gavril. Acţionări hidraulice şi pneumatice. Vol. IV. Componente şi sisteme

hidrodinamice, calcul şi caracteristici. Chişinău: Tehnica-Info, 2011

[20] Constantinescu, Victor. Tehnologia materialelor : Curs [mecanică]. Cluj-Napoca: Atelierul

de Multiplicare al Institutului Politehnic Cluj-Napoca

[21] Boloş, Codruţa. Geometrie descriptivă şi desen tehnic : Curs [mecanică]. Târgu-Mureş:

Atelierul de Multiplicare al Universităţii Târgu-Mureş

montat garnituri tip “O ring” - mctr.mec.upt.ro · 4.2. Catia V5 ... De interes pentru proiect...

Documents

Transcript of montat garnituri tip “O ring” - mctr.mec.upt.ro · 4.2. Catia V5 ... De interes pentru proiect...