Sisteme Flexibile de Fabric a Tie

5/13/2018 Sisteme Flexibile de Fabric a Tie - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-flexibile-de-fabric-a-tie-55a74f7cca3d6 1/16

Celule flexibile de fabricaţiepentru procese de prelucrare prin aşchiere

Numărul cel mai mare al celulelor flexibile de fabricaţie deservite de roboţiindustriali aflate în exploatare se află în domeniul construcţiilor de maşini în cadrul

proceselor de prelucrare prin aşchiere. Acest lucru se datorează, în primul rând, ponderii mari a acestui domeniu în procesele industriale, unde se găseşte forţa demuncă cea mai numeroasă. Optimizarea utilizării forţei de muncă, concomitent cuurmărirea unui spor de productivitate şi de calitate a favorizat pătrunderea masivă acelulelor flexibile de fabricaţie deservite de roboţi industriali în proceselerespective.

Elementele principale ale unei celule flexibile de fabricaţie, utilizate încadrul proceselor de aşchiere, sunt următoarele:

- maşinile-unelte (agregatele) pentru prelucrare;- robotul industrial;- magaziile pentru depozitare (au şi funcţii de transport);- dispozitivele de întoarcere (când sunt necesare);- dispozitivele de control interoperaţii;

În funcţie de felul organizării celulei, o parte din elementele arătate pot lipsi.Astfel, dacă celula este organizată în jurul unuia din roboţii de tip: coloană, portal,turelă, pistol sau braţ articulat, toate cele 5 elemente principale se regăsesc înmajoritatea cazurilor de fabricaţie. Dacă celula este deservită de un

1

Figura 9.8. Schema structurală a unei celule flexibile de fabricaţie deservită de unrobot tip coloană.



robocar (cărucior autonom) unele din elementele respectivepot lipsi.

În figurile 9.8 şi 9.9 sunt schiţate două celule diferite, organizate cu doi

roboţi diferiţi, roboţi tip coloană şi robocar.Poziţia 1, magazia de stocaj a obiectelor materiale brute şi

finite, în aplicaţia de faţă are şi rolul de transportor al obiectelor înfluxul de fabricaţie. Acest mod de organizare are avantajul căutilizează spaţiul productiv la maximum şi asigură două funcţiidistincte construcţiei respective, eliminând transportul.

Dispozitivul de întoarcere 3 este necesar în cazurile în careobiectul material trebuie întors cu 180° în lungul axei sale, astfel încât prinderea în mandrina maşinii să se facă la capătul opusprinderii iniţiale. Funcţia de întoarcere o poate avea dispozitivul

respectiv sau însuşi robotul, caz în care dispozitivul are rolul desimplu suport de aşezare. Dispozitivul de întoarcere nu esteobligatoriu în toate aplicaţiile (în special la celulele de fabricaţierigide), ci în aplicaţiile în care obiectul material necesită această întoarcere. In celulele de fabricaţie flexibile el există ca accesoriu

2

Figura 9.9. Schema structurală a unei celule flexibile de fabricaţie deservităde un robocar.



al celulei, dar este utilizat prin program numai când aplicaţia ocere.

Dispozitivul de control 4 este utilizat pentru verificarea

execuţiei corecte a operaţiei (operaţiilor) respective. De regulă,acest dispozitiv realizează un control multidimensional. Prin acestprocedeu de control interoperaţii nu există posibilitatea de rebutdecât pentru cel mult un singur obiect material (piesă),asigurându-se astfel o calitate superioară.

În figura 9.9 este ilustrată o celulă flexibilă de fabricaţie formatădin două centre de prelucrare, deservite de către un robocar.Robotul are în acest caz funcţia de transportor al obiectelor

materiale tip carcasă în toate punctele delucru; şi în această aplicaţie se regăsesc toate cele 5

elemente componente ale celulei.

O precizare se impune la acest tip decelulă, şi anume că, numărul maşi-nilor-unelte deservite de robocar nu este limitatla 2-5, ci poate fi cu mult mai mare, înfuncţie de complexitatea obiectului

material şi de timpul de maşină efectiv. Cucât timpul de maşină este mai mare(complexitatea ridicată a obiectului) creşteşi numărul de maşini deservite de acelaşirobot. Celelalte elemente componente alecelulei cu aceleaşi funcţii ca şi cele

prezentate anterior, forma şi complexitatealor este dictată de forma, mărimea şicomplexitatea obiectelor materiale ce se

prelucrează în cadrul celulei.Există astăzi, foarte mulţi fabricanţi de celule flexibile de prelucrare prin

aşchiere.

9.3.1. Celulele de fabricaţie ale societăţii FASTEMS din Finlanda

3

Figura 9.10. Celula flexibilă defabricaţie RPC – 10/20.



Unul din cei mai importanţi fabricanţi de celule flexibile de fabricaţie estesocietatea FASTEMS din Finlanda[89].

Această societate realizeazăcelule robotizate (din familia RPC)modulare pentru încărcareamaşinilor unelte, celule dedebavurare din familia DBL şicelule personalizate cu diferitescopuri.

Celulele din familia RPCcuprind modelele: RPC-10/20,(figura 9.10); RPC-165, (figura9.11); RPC-16G, (figura 9.12).

Acestea permit o creştere agradului de utilizare al maşinilor unelte pentru strunjire cu CNC,centrelor de prelucrare sau a altor maşini unelte.

Celulele RPC fiind de tipmodular se pretează la tipuri de

producţie foarte variate. Deasemenea celulele RPC pot înmod facil să se adapteze şi la alteaplicaţii precum finisarea şicontrolul pieselor finisate. Maimult, acestea permit o adaptarerapidă şi facilă la exigenţele

producţiei evolutive de astăzi,oferind operatorilor avantajelelibertăţii în materie deadministrarea pieselor.

4

Figura 9.11. Celula flexibilă de fabricaţie

RPC – 165.

Figura 9.12. Celula flexibilă defabricaţie RPC 20 - G.



Avantaje:- Răspuns la investiţii rapide;- Capacitate crescută pentru producţia continuă fără

personal;- Exploatare eficientă a resurselor;- Adaptare la fluctuaţiile volumului de producţie;- Adaptare facilă la produsele noi;- Vastă alegere a echipamentelor auxiliare;- Opţiuni standard pentru completarea soluţiilor de bază;- Posibilităţi de integrare a maşinilor existente;- Instalare facilă şi rapidă.

În ceea ce priveşte numărul de maşini unelte din componenţa celulelor

- Celule individuale, compuse dintr-o singură maşină unealtă cu unrobot şi un carusel de piese paletizate şi de carusele pentru utilaje; această celulăeste capabilă de a funcţiona autonom în timpul mai multor ore ca urmare a uneigestiuni şi supravegeri impecabile a pieselor, paletelor şi sculelor.

- Celule duplex cu două maşini unelte;- Celule multiple cu 3 sau 4 maşini unelte.

• În figura 9.13 se prezintă vederea de sus şi în perspectivă a celulei de tip

5

Figura 9.13. Organizarea unei celule flexibile de fabricaţie RPC – 165.



RPC-165 . Aceasta este o celulă modulară robotizată cu robot Fanuc, cunoscută pentru conduită (încărcare şi descărcare) a diverselor maşini cu CNC de tipulcentrelor de prelucrare, strungurilor sau a altor maşini unelte.

Datorită opţiunilor sale standard, celula RPC-165 poate facilita adaptareala diverse aplicaţii de finisare, curăţire sau control al pieselor.

Structura principală a celulei RPC-165 este un modul monobloc care permiteo instalare rapidă şi în caz de nevoie o mutare facilă.Dintre avantajele principale ale celulei se pot enumera:

- Creşterea productivităţii muncii şi durata repetitivă a ciclului de fabricaţie;- Timp de instalare redus;- Asigură desfăşurarea procesului tehnologic fără supraveghere umană;- Intrarea/ieşirea obiectelor materiale în mod automat, flexibil şi eficace;- Funcţionare uşoară cu o logică interactivă;- Integrare posibilă pe maşini unelte cu CNC existente;

- Compatibilitate cu tipuri de obiecte materiale (piese) axiale şi prismatice;- Asamblarea, programarea şi testarea celulei înainte de livrare;- Celula este reutilizabilă şi extensibilă datorită opţiunilor sale standard;- Ameliorarea securităţii şi ergonomiei posturilor de lucru;- Suport tehnic Fastems şi Fanuc.Caracteristicile tehnice ale celulei RPC-165 sunt:- Capacitatea de încărcare este de 30 kg;- Robot Fanuc R-2000iA cu sarcina utilă de 165 kg;- Preprogramare a ciclurilor de manipulare a obiectelor materiale;

- Dimensiunile celulei: 4100x

3400x

2470 mm (Lx

lx

H).Celula are în componenţă şi o staţie de alimentare cu obiecte materiale,echipată cu 3 transportoare. Gabaritul platformei transportoarelor este 1200 x 800mm.

De asemenea, celula mai are în componenţă o staţie control calitate, un prehensor dublu şi o staţie de prehensiune suplimentară.

Pentru operaţii tehnologice mai complicate celula RPC 165 mai dispunede:

- Prehensor/rac de scule;- Prehensor suplimentar;

- Scule de debavurare şi de finisare;- Interfaţă maşină;- Port piese specifice;- Sistem cu vedere artificială;- Transportor suplimentar.

6



• În figura 9.14 se prezintă o vedere de sus a celulei DBL. Aceasta este ocelulă robotizată modulară cunoscută pentru aplicaţiile de debavurare şi încărcareautomată. Operaţiile tehnologice de debavurare manuală sunt operaţii dificile şicomplexe, iar calitatea poate varia în funcţie de raţiunea la oboseală a operatorului.

Prin debavurarea cu celula DBL, operaţiile manuale murdare, zgomotoase şimonotone sunt în totalitate eliminate. În acelaşi timp se menţine o calitate dedebavurare constantă pe toată perioada de funcţionare a celulei.

Structura principală a celulei DBL poate fi utilizată în mod autonom sauintegrat în interiorul sistemelor flexibile de fabricaţie.

Celulele DBL ale firmei Fastems sunt cunoscute pentru efectuarea opera-ţiilor tehnologice în mod automat, fără intervenţia operatorului uman, menţinând ocalitate optimală şi constantă a formei.

Dintre cele mai importante avantaje ale celulei se pot aminti:- Ameliorarea securităţii şi a ergonomiei postului de lucru;- Instalare în versiune autonomă şi integrată;- Unitate monobloc, facilă la instalare şi deplasare;- Munca indirect productivă este efectuată de un robot industrial, dând

posibilitatea personalului calificat de a efectua alte sarcini importante;- Creşterea productivităţii muncii şi o durată constantă a ciclului de

7

Figura 9.14. Organizarea unei celule flexibile de debavurare tipDBL.



lucru;- Gestiunea fluxului de materiale şi a logisticii simplificate şi mai

fiabile;- Funcţionare uşoară cu o logică interactivă.Celula de debavurare DBL, (figura 9.15) are următoarele caracteristici

tehnice:- Sarcina utilă a modelului DBL 45 cu robot Fanuc M-710iB/45 este de 45

kg;- Dimensiunile staţiei de alimentare cu obiecte materiale ale modelului 45

sunt: 600 x 800 mm;- Sarcina utilă a modelului DBL 165 cu robot Fanuc R-200iA/165F este de

165 kg;- Dimensiunile staţiei de alimentare cu obiecte materiale ale modelului 165

sunt: 800 x 1200 mm.

Staţia de alimentare cu obiecte materiale permite integrarea cu un sistemflexibil de fabricaţie dotat cu masă cu servocomandă Fanuc.

De asemenea, mai are în componenţă două staţii cu palete şi un transpor-tor suplimentar, o staţie de control calitate, o rampă pentru întreţinerea sculelor, ostaţie de prehensiune suplimentară prevăzută cu prehensoare de scule, un sistem devedere artificială.

• În figura 9.16 se prezintă o celulă flexibilă de fabricaţie personalizată.

Atunci când există nevoia de a efectua în mod automat fără asistenţa operatoruluiuman a unui ciclu de administrare şi finisare a obiectelor materiale

prelucrate sau în afară de încărcarea unei maşini unelte este necesar a se efectua unciclu de spălare urmat de o finisare a suprafeţei, celula de tip RPC personalizatăeste o soluţie bine venită.

Graţie sistemului de încărcare automată a sculelor, prehensorul poate încărcadiferite scule de debavurare, apoi să execute debavurarea obiectelor materiale direct

pe paleţii de prelucrare, fără ca acestea să fie transferate pe o paletă de componente.

Celulele RPC personalizate sunt înzestrate cu:- Mai multe interfeţe maşină;- Interfaţă de spălare sau control;- Interfaţă cu sistemul flexibil de fabricaţie tip Fastems;- Interfaţă cu maşini speciale de marcat, de înşurubat şi maşini de deasamblare simplă.

8



9.3.2. Rolul operatorului uman în conducerea unei

9

Figura 9.15. Celula flexibilă de debavurare şi încărcare de tip DBL.



celule flexibile FastemsConducerea unei celule flexibile Fastems depin-de de respectarea urmă-

toarelor condiţii:

- În mod general,după pornireasuccesiunilor defabricaţie şi

priorităţilelor, conducătorul stabi-leşte

planul de încărcare a celulei prin optimizarea funcţionăriisale. El defineşte ordinea dedispunere a pieselor şi

utilajelor din stoc,efectuează calcululcronologic al secvenţelor operatoare, timpii defabricaţie, timpii de reglarea maşinilor şi de control.Ordinea poate fi modificatăoricând, în funcţie declauzele comerciale.

- Comenzile celuleisunt astfel realizateîncât, simplificăsarcina de

planificare datorită uneiordonanţări şi unei gestiuniautonome a pieselor şiutilajelor. În timpulfabricaţiei, operatorulsupraveghează funcţionarea

maşinilor prin intermediulecranului de comandă al celulei, utilizat ca supervizor.

De asemenea, el urmăreşte în timp real avansul fabricaţiei, cea ce îi permite asigurarea gestiunii fluxului în maniera „exact la timp”.

- Asistenţii de supraveghere, utilizează senzori de uzură şi de spargere a

10

Figura 9.16. Celulă RPC 165 personalizată.



sculelor, senzori de poziţie şi de control a strângerii pieselor, dispozitive de măsurăa cotelor şi de analiză a vibraţiilor. Fiecare disfuncţionalitate declanşează o alarmă

pe schemele sinoptice prezentând stările celulei. Mentenanţa este facilitată prinautodiagnostic şi prin programe de mentenanţă predictive.

În ceea ce priveşte pregătirea maşinilor unelte din cadrul celulei flexibile pentru lansarea în fabricaţie a unei noi piese, operatorul uman trebuie săîntocmească programul maşină, care va cuprinde obligatoriu următoareleinstrucţiuni: pregătirea lucrului, reglajul maşinii, execuţia şi controlul pieselor realizate, timpii de staţionare, instrucţiuni tehnologice, instrucţiuni geometrice,instrucţiuni de urmărire a fabricaţiei şi mentenanţă-întreţinere.

În timpul desfăşurării procesului tehnologic, operatorul uman intervine doar pentru pregătirea sculelor, aşezarea lor pe carusel, poziţionarea semifabricatelor pesuporţii lor, aşezarea ansamblurilor pe paleţi, darea unui cod de identificare pieselor şi sculelor.

În ceea ce priveşte organizarea muncii de câteva soluţii trebuie să se ţinăcont:

- Munca de programare trebuie să fie separată de munca de fabricaţie,conform schemei lui Taylor;

- Operatorul uman trebuie să intervină în programarea maşinii unelte doar pentru mici corecţii impuse de parametrii calitativi ai piesei prelucrate;

- Să se efectueze rotaţia personalului pe diferite posturi pentru a se realizavarierea şi îmbogăţirea muncii.

9.3.3. Celulele de fabricaţie pentru tratamentul suprafeţelor

Prin tratamentul suprafeţelor se înţelege efectuarea unor operaţiitehnologice de debavurare, polizare, rectificare, şlefuire, lustruife, curăţire saunetezire.

Dintre societăţile cu prestigiu din Comunitatea Europeană ce realizeazăcelule flexibile robotizate pentru astfel de operaţii se enumeră societatea MAPES.A. cu sediul în Grenoble - Franţa şi societatea STARMATIK S.R.L.AUTOMAZIONI cu sediul în Treviso – Italia. De asemenea societatea KUKA dinGermania pe lângă roboţii industriali care i-au adus faima, fabrică şi echipamente

de prelucrare pentru celule flexibile de fabricaţie, care se montează pe braţulrobotului.

• Societatea MAPE S.A., produce celule flexibile de fabricaţie, roboti-zate, pentru realizarea de operaţii de polizare, debavurare şi de superfinisare,(figura 9.17).

Celulele [90], sunt dotate cu roboţi antropomorfi cu 6 grade de libertate şisarcina utilă cuprinsă între 5şi 150 Kg.

11



Celulele sunt concepute pentru a lucra fie cu piese portabile de la câtevagrame până la 100 Kg, fie cu scule portabile cu broşe compliante şi încărcareaautomată a sculelor.

Pentru a lucra cu piese portabile, MAPE a dezvoltat echipamente învederea construirii de celule robotizate modulare.

Principalele module cu care sunt dotate celulele flexibile ale societăţiiMAPE sunt:

- - Module pentru posturi cu bandă abrazivă;- Module pentru posturi de polizare cu control de diametru şi diamantare

(rectificare) automată a pietrei;- Module pentru posturi de retezare;- Module pentru posturi de şlefuire-lustruire cu pâslă;- Module pentru posturi de broşare;- Sisteme cu complianţă activă şi pasivă;

- Sisteme de prehensare a pieselor cu cleşti, ventuze prin vid sau electromagnet.

Pentru a lucra cu unelte

portabile, atunci când nu este posibil de a purta piese grele sau care au tendinţade a se încurca, Mape adezvoltat echipamente deşlefuire-lustruire, debavurare

12

Figura 9.17. Celulă flexibilă defabricaţie a societăţii MAPE S.A.

Figura 9.18. Celulă MAPE careutilizează tehnica polizării adaptive.

Figura 9.19. Celulă flexibilăpentru rectificarea şi lustruirea

pieselor din oţel.



sau de rectificare cu complianţă activă şi schimbarea automată a părţii activea sculeiCelulele MAPE sunt dotate cu sisteme de vedere şi captare cu laser care

permit recunoaşterea pieselor înainte de şlefuire-lustruire sau rectificare şi dea controla în mod automat procesele.De asemenea celulele MAPE utilizează o nouă tehnică de şlefuire-lustruireadaptivă, care permite adaptarea lucrului în funcţie de caracteristicile fiecărei

piese intrate în maşină, (figura 9.18).

• Societatea STARMATIK S.R.L. AUTOMAZIONI, produ-ce celuleflexibile de fabricaţie, modulare (figura 9.19), pentru rectificarea şi lustruirea

pieselor din oţel, cu roboţi antropomorfi cu 6 axe sau cu roboţi cartezieni [91].• Societatea KUKA din Germania este recunoscută prin roboţii industriali

ce operează în diverse celule flexibile de fabricaţie, dar şi prin echipamente-le de

prelucrare în celule şi softurile adecvate acestor operaţii [92].În figura 9.20 se prezintă o celulă flexibilă pentru polizarea, şlefuirea şi

debavurarea cordoa-nelor de sudură de pe şinele ghidajelor de lanţ ale ferăstraielor meca-nice pe care le produce societatea STIHL din Germania.Astfel, prin automatizarea polizării, şlefuirii şi debavurării sudurilor de pe şinele

ghidajelor ferăstraielor mecanice pe care le produc, s-a obţinut o calitate mairidicată a suprafeţelor de ghidare şi un ciclu de producţie mai scurt cu 23 %.

Celula se compune din următoarele echipa-mente:- Robot KR 30 HA KUKA;

- Calculator electronic compatibil IBM –PC;- Soft adecvat celulei flexibile de fabricaţie;- Sistem de manipulare liniară;- Două echipamente de şlefuire;- Dispozitiv cu dublă perie;- Dispozitiv de prindere pe paleţi;- Echipament de vedere artificială;- Dispozitiv de protecţie.

13



Robotul KUKA KR 30 HA este de tip antropomorf cu braţ articulat şi 6grade de libertate şi de o precizie impecabilă în ceea ce priveşte poziţionarea.

Celula poate conform programului flexibil, să se adapteze la polizarea şişlefuirea unei game variate de piese şi de diferite dimensiuni.

De asemenea, celula datorită softului implementat este interconectată cu celulacare execută sudura prin puncte a reperelor şi are capacitatea de a alege programulîn vederea executării polizării şi şlefuirii piesei respective.

Descrierea funcţionării:Reperele sudate prin puncte la celula de sudare cu robot KUKA

KR 30 HA, se deplasează pe un conveior către celula de polizare, şlefuire unde segăseşte un dispozitiv de manipulare automată şi care le pune la dispoziţie într-ostaţie de fixare.

Sistemul computerizat alege regimul de lucru al robotului KUKA KR 30

HA şi accelerează ciclul rapid de prelucrare al celulei. Înainte ca temperatura piesei polizate să atingă 140o C, procesul se opreşte automat, iar robotul mută piesa de lastaţia de fixare. Pentru prindere piesei robotul utilizează prehensorul său paralel,acţionat pneumatic şi dotat cu bacuri de prindere. Piesa este transportată la unechipament de şlefuire cu două posturi după care este dirijată către un sistem cuvedere artificială unde cu ajutorul nuanţelor de gri măsoară calitatea şlefuirii. Piesaeste dirijată apoi, către un dispozitiv cu dublă perie unde se definitivează

14

Figura 9.20. Celulă flexibilă pentru polizarea, şlefuirea şidebavurarea cordoanelor de sudură de pe şinele ghidajelor ferăstraielor mecanice pe care le produce societatea STIHL

din Germania.



suprafeţele metalografice. Robotul stivuieşte apoi piesele pe doi europaleţi care segăsesc în dispozitivul de fixare.

După încărcarea europaletului, robotul poate să continue misiunea sa fără a pune în pericol securitatea operatorului.

Piesele care nu îndeplinesc condiţiile de calitate, sunt preluate de robot şidepozitate într-un sertar deschis care se goleşte manual.

15



BIBLIOGRAFIE

1. POPESCU, GH. Sisteme flexibile de fabricatie. Note de curssemestrul III, Anul II - Master C.A.P.I., 2011-2012

2. BIBU, N. Managementul sistemelor flexibile de montaj. O provocare a

firmei viitorului. Editura Sedona, Timişoara,1998.

3. BUZATU, C; POPA, E.I; NOVAC, GH. - Sisteme flexibile de

prelucrare prin aşchiere. Editura DaciaTehnică,Bucureşti, 1993.

4. CRIŞAN, I.; DRĂGĂNOIU, GH.; PREDOI, A. - Sisteme flexibilede

montaj cu roboţi şi manipulatoare. Editura Tehnică, Bucureşti, 1988.

5. NICULESCU-MIZIL, G. - Sisteme flexibile de prelucrare.Editura Tehnică, Bucureşti, 1989.6. PĂUNESCU, T. - Celule flexibile de prelucrare. Modelare,

simulareşi optimizare. Editura Universităţii "Transilvania",Braşov, 1998.

7. POPESCU, GH. – Sisteme de manipulare automată. Vol. 1 –

Mecanisme de manipulare automată. EdituraSitech, Craiova, 2000.

8. POPESCU, GH. - Sisteme de manipulare automată. Vol. 2 –Mecanisme pentru roboţi industriali. EdituraSitech, Craiova, 2001.

16

Sisteme Flexibile de Fabric a Tie

Documents

Transcript of Sisteme Flexibile de Fabric a Tie