Sisteme Flexibile de Fabricaţie
143
Click here to load reader
description
Sisteme de fabricatie flexibile, facultate inginerie. Linii automate, subsisteme
Transcript of Sisteme Flexibile de Fabricaţie
Cuprins sisteme flexibile de fabricaţie
1. Rolul sistemelor flexibile de fabricaţie în dezvoltarea actuală.
2. Conceptul de sistem de fabricaţie.
3. Sistemul flexibil de fabricaţie.
4. Funcţiile sistemului flexibil de fabricaţie.
5. Flexibilitatea sistemelor de fabricaţie.
5.1 Definirea flexibilităţii şi categorii de flexibilitate.
5.2 Condiţiile de flexibilitate a unui sistem de fabricaţie.
6. Structura sistemelor flexibile de fabricaţie.
6.1 Subsisteme de lucru.
6.2 Redundanţa subsistemelor de lucru.
6.3 Subsistemul logistic.
6.3.1 Generalităţi.
6.3.2 Subsistemul de transport de material şi semifabricat.
6.3.3 Subsistemul de depozitare
6.3.4 Subsistemul de sculelor.
6.3.5. Subsistemul logistic al MP, Sa şi instrumentelor.
7. Structura unui sistem CIM.
7.1. Fiabilitatea sistemelor CIM
8. Automatizarea sistemelor flexibile de fabricaţie.
8.1 Dispozitive de captare colectare.
8.2 Dispozitive de ordonare
9. Sisteme modulare.
10. Linii automate.
11. Centre de prelucrare.
1
1. Rolul sistemelor flexibile de fabricaţie în dezvoltarea actuală.
Apariţia sistemelor flexibile de fabricaţie (S.F.F.), respectiv a flexibilităţii producţiei este
definită de:
- creşterea substanţială a calităţii
- cerinţele diversităţii produselor
- preferinţele privind performanţele economice cerute de consumator
Performanţele:
- fiabilitate ridicată
- precizie ridicată
- productivitate ridicată a PT : - economie la energie
- flexibilitate ridicată
- integrarea a omului in procesul de producţie.
Rezultând astfel un preţ de cost redus.
Acestea toate au condus la automatizarea PT în condiţii de flexibilitate sau capacitate de
adaptare rapidă şi sigură a sistemelor la o serie de modificării ale tehnologiilor de
fabricaţie.
Scurt istoric.
Au apărut în contextul necesităţii obiective a creşterii exigenţelor şi performanţelor la
producţia de serie mică şi mijlocie la un nivele superior.
SFF sunt utilizate în domenii foarte variate:
industria uşoară, cusutul şi croitul:
o îmbrăcăminte
o pantofi
industria lemnului
industria alimentară
electrotehnică
electronică, etc.
2
Aplicaţii ale sistemelor de fabricaţie (S.F.):
în prelucrarea
metalelor (tablelor subţirii)
a materialelor plastice
a materialelor compozite
lingouri de diferite forme metalice
în domenii specializate
asamblări
sudare
prelucrări cu laser
prelucrări şi plasmă
prelucrări prin deformaţii plastice
tăiere cu flacără şi cu plasmă
tratamente suprafeţelor
controlul dimensional şi calitativ
Evoluţia lor în ultimi ani a fost:
o creştere de 400 de SF în toata lumea
o creştere de 100 de SF în Japonia
o creştere de 60 de SF în Rusia
o creştere de 47 de SF în SUA
o creştere de 35 de SF în Germania
Acum jumătate de secol cercetători de la Massachusette Institut of Tehnology, statele
unite ale Americii, au realizat maşini unelte cu comandă numerică.
Deoarece tehnologia nu îi satisfăceau pe producători :
1. Cerinţe noi
2. maximalizarea gradului de încărcare, coeficientul de utilizare a maşinilor unelte
3. eliminarea operatorului uman.
3
Eliminarea operatorului uman implica anumite probleme:
alimentarea maşinilor unelte cu SDV-uri
depăşirea unor dificultăţi deosebite legate de posibilitatea executării unui
număr mare de operaţii la o singură prindere la o gamă foarte largă de
piese.
2. Conceptul de sistem de fabricaţie.
Ele au fost gândite în contextul:
mărirea productivităţii
pentru serie mică şi mijlocie
Astfel au rezultat maşinile unelte cu comandă numerică dotată cu:
magazie de SA
mecanism de transfer
Rezultând astfel centru de prelucrare care înlocuia 4 – 5 MU convenţionale.
Creşterea productivităţii, impunea noi căutări, din care a rezultat o idee preluată din
domeniul manipulatoarelor si transporturilor de mărfuri în procesele discontinue, adică
sistemul de paletizare.
Problemele timpului auxiliar (aşezarea, centrarea şi strângerea pieselor mari pe maşinile
unelte) se realizează de către operatorul uman în timpul def. utilajului pe o masă separată,
numită paletă, preluată în mod automat de către un sistem special şi oferita CP în 12…15
sec.
Următorul pas fiind eliminarea aproape totală a operatorului prin automatizare. Sub
comanda calculatorului a
depozitării sau înmagazinării
încărcarea – descărcarea
transportul
măsurarea
dirijarea, supraevaluarea şi auto dirijarea
spălarea
evacuarea produselor
a fost celula flexibilă de fabricaţi (CFF)
4
CFF stă la baza a SFP – numit automat de prelucrare, format din CP cu modalitatea de
manipulare şi înmagazinare :
palete
mecanisme de transfer
post de încărcare descărcare
Avantaje:
Modul de pregătire a SA şi măsurarea SA în dialog permanent cu calculatorul de
procesare.
Magazii suplimentare de SA cu mecanism de transfer automat
Intervenţia tehnicii computerizate în structura procesului de prelucrare s-a făcut în trei
etape:
Automatizarea maşinilor, izolate MU şi CN
Integrarea în sistem
Fabricarea condusă de calculator
S-au utilizat :
- Microcalculatoare
- Circuite integrate
- Microprocesoare cu un grad ridicate de integrare (VLSI)
Iar din astea au rezultat:
- Extinderea secţiilor echip.
- Modualizarea sistemelor se comandă
- Reducerea ciclului de elaborare a programelor prin înlocuirea
parţială sau totală a logicii cablate cu logica programată
Ultimul pas a fost înlocuirea procesării serie – monoprocesor, cu procesarea directă a
datelor – multiprocesor, oferindu-se echipamente de comandă cu un grad ridicat de:
- adaptibiltate.
- Mentenabilitate
- Disponibilitate
Pentru integrarea lor în structura SFP.
5
Acestea au condus la:
- Dezvoltarea limbajelor de comandă numerică (APT, EXAPT, TELEAPT,
IFAPT, MITURN)
- ap. roboţilor industriali comandaţi de calculator
- ap. dispozitivelor de manipulare/transport a SF şi SA cu comandă
informatizată
Ducând astfel la interconectarea diverselor MU izolate în cadrul SF integrate prin
intermediul calculatorului electronic, rezultând sistemele DNC (Direct Numerical
Control, comandă numerica directa)
DNC + conduce centralizarea în configurarea realizată a unui grup de MU cu CN prin
intermediul unui calculator de mare capacitate, care:
o generează
o manevrează
o gestionează
o corectează
o lansează
În baza unui dialog permanent „on-line” cu MU pe care le supraveghează.
DNC are 3 configuraţii principale:
o BTR (cu evitarea cititorului de bandă)
o Redus
o Ierarhic
BTR, avantaje:
o Îşi păstrează echipamentul NC
o Introducerea programului:
De la banda perforată
Calculator central
Redus, este caracterizat prin:
o Calculatorul preia un număr de funcţii specifice NC în vederea echipamentelor de
NC convenţional
6
Ierarhic, are scopul de a:
o Supraveghere
o Conducere
Funcţiile sunt, de:
o Organizare
o Supraveghere
o Planificare PF:
Coordonate transfer date
Automate
o Generarea procesului de prelucrare a piesei
o Inventarierea şi distribuţia SA şi P
o Memorarea şi gestionarea bibliotecii de programe
o Culegerea automată a informaţiilor din proces
Noutăţi: Comanda maşinilor automate a MU şi definirea piesei prin modelarea
tridimensională descărcarea P:
Cantitativ
Calitativ
Calculatorul efectuează reprezentarea elementelor de legătură fundamentale care conferă:
Unitatea
Flexibilitatea
Mobilitate
Autonomie
Operaţională întregului sistem flexibil.
7
Sistem de fabricaţie
Sistem flexibil de fabricaţie (SFF)
Sistem de fabricaţie rigid (SFR)
SFF NATURAL
SFFARTIFICIAL
SFFNATURAL - ARTIFICIAL
SFRREGLEMENTATE
SFRAUTOMATIZATE
- Forţa de muncă asigură flexibilitatea- Planificare- MU universale
forţa de muncă asigură parţial flexibilitatea
utilaje cu CN, centre de prelucrare
- sistem polivalent în flux
forţa de muncă pentru supraveghere
sistem integrat cu conducere automatăsistem modular
forţa de muncă specializatădiviziunea produsuluiunitatea agregat cu unitatea
de transport
producţia de serie maresisteme de monatj
forţa de muncă specializatăutilaje MU agregatelinii automate
- producţia de serie mare şi masă
atelierproducşie
individuală
- producţia de serie mică, mijlocie şi unicat
3. Sistemul flexibil de fabricaţie.
Sistemul de fabricaţie este definit de caracteristicile sale şi de modul de utilizare a
acestora. Diferenţa între cele trei tipuri de fabricaţie este forţa de muncă. În figura de mai
jos este redată structura sistemului de fabricaţie:
8
Sistemele de fabricaţie fac parte integrată din sistemul CIM şi se împart în două categorii:
o Sisteme flexibile de fabricaţie
o Sisteme rigide de fabricaţie
Fie care din aceste două categorii se diferenţiază prin caracteristici legate de forţa
de muncă şi de maşinile unelte folosite iar cea ce priveşte modul de organizare prin tipul
de producţie în care se aplică sistemele respective.
Într-un sistem de fabricaţie putem întâlni următoare elemente:
o Unitatea flexibilă de fabricaţie, maşini unelte cu comandă numerică cu magazia
de scule şi manipulatoare pentru sculele aşchietoare şi semifabricate
o Centrele de fabricaţie flexibilă care cuprind mai multe unităţi flexibile de
fabricaţie legate între ele
o Liniile flexibile de fabricaţie care cuprind două sau mai multe celule de fabricaţie
a căror proces de lucru poate fi compus printr-un calculator central
o Atelier flexibil, întreprindere flexibile.
9
Condiţiile determinate de ridicarea calităţii permanente a produselor şi existenţa
economică pe piaţă au determinat adaptabilitatea la cerinţele de schimbare a sistemelor de
fabricaţie inclusiv a factorului uman. Practic în alcătuirea unui sistem de fabricaţie sau
unui sistem industrial se reuneşte totalitatea factorilor şi deciziilor de utilizare şi
combinare a acestora având drept scop obţinerea unui produs de calitate foarte bună.
Obţinerea unei calităţi corespunzătoare care să asigure în acelaşi timp şi o eficienţă
economică presupune utilizarea unui optim între comanda socială (cerinţele pieţii) între
resursele mediului (materii prime) resursele de ştiinţă şi tehnologie între calităţile
manageriale a conducătorului şi între factori sociali politici a mediului considerat.
Toate aceste cerinţe pot crea optimul în cazul în care sistemul de producţie este
automatizat la toatele nivelele de structuri industriale, iar forţa de muncă folosită este
dezvoltată astfel încât poate să asigure o reproducţie lărgită a forţei de muncă. Această
dezvoltare a factorului uman se numeşte şi umanizarea muncii care reprezintă totalitatea
condiţiilor şi maşinilor care reproduc o forţă de muncă realizată prin dezvoltarea
creativităţii şi prin stimularea factorilor umani care participă la procesul de producţie.
Automatizarea sistemelor de producţie presupune integrarea funcţiilor maşinilor de lucru
astfel încât să se obţină sisteme adecvate pentru realizarea sarcinilor variabile specifice
producţiei.
Sistemul de fabricaţie şi delimitarea sa în raport cu sistemul de producţie
o folosirea termenilor “producţie” şi “fabricaţie” în înţelesurile curente accepta raportul
de subordonare a conceptului de fabricaţie celui de producţie aşa cum s-ar referi
partea la întreg, fabricaţia putând fi considerata cu producţia care se realizează în
sistemul organizat numit fabrica.
o Dar şi varianta: un proces de fabricaţie va fi alcătuit din diferite feluri de producţie,
ca părţi ale acestui proces, este perfect valabilă.
o Pentru nevoia abordării sistemice, în conceperea şi realizarea întreprinderilor
industriale va trebui delimitata semnificaţia termenilor sistem de producţie şi sistem
de fabricaţie în contextul dat de sarcinile constructorului de sisteme şi sa se
diferenţieze sensul acestor termeni, chiar daca aceştia se vor folosi cu alte
semnificaţii în alte domenii
10
o Prin sistem de producţie se va înţelege totalitatea elementelor fizice naturale şi
artificiale, precum şi a celor abstracte :teorii, metode, reguli, calificări şi experienţa,
astfel organizate incit sa rezulte capabilitatea de realizare a unor scopuri prestabilite
şi derivate din obiective economico-sociale
o Întreprinderea industriala este alături de alte tipuri de întreprinderi un caz particular
al “sistemului de producţie”. În cadrul sistemului de producţie, prin aplicarea
tehnicilor de producţie se va realiza combinarea factorilor elementari de producţie în
produse, rezultând o valoare mai mare de întrebuinţare decât suma valorilor
factorilor elementari de producţie consumaţi.
o Sistemul de fabricaţie se va constitui ca un sistem parţial sau subsistem al sistemului
de producţie definit anterior. În timp ce sistemul de producţie este cadrul general al
tuturor activităţilor, atât cele funcţionale cit şi cele direct productive necesare
realizării produselor, sistemul de fabricaţie va fi definit limitat numai la rezolvarea
anumitor tipuri de misiuni (sarcini) din cadrul unui sistem de producţie. Daca din
totalul e misiuni (sarcini) care se regăsesc intr-un sistem de producţie vor fi separate
numai sarcinile de fabricaţie legate de realizarea fizica a pieselor, atunci sistemele
care vor primi aceste misiuni (sarcini) vor forma categoria sistemelor de fabricaţie.
o Sarcina de fabricaţie va trebui înţeleasa ca o particularizare a sarcinii de producţie cu
referire la realizarea propriu-zisa a obiectelor fizice
o Prin sarcina de fabricaţie se înţelege, acea “diferenţa ” ce urmează a fi rezolvata
(acoperita), respectiv parcursa intre starea iniţiala a materiei prime (a obiectului
muncii) şi starea finala caracterizata printr-o anumita forma şi anumite raporturi
geometrice care au fost anticipat stabilite urmare a unui proces de concepţie.
o Rezolvarea unei sarcini de fabricaţie implica realizarea anumitor transformări şi în
anumite condiţii de eficienta economica
Sistemul de producţie reprezintă totalitatea elementelor fizice naturale, artificiale şi
abstracte (teorii, metode, reguli) care sunt organizate în scopul obţinerii unor obiective
economice sociale (unităţi de producţie).
Sistemul de fabricaţie este un sub sistem sau un sistem parţial a sistemului de producţie.
În figura de mai jos se prezintă modelul general al unui sistem de fabricaţie.
11
În care:
SC – sistem parţial de comandă
SF – sistem de fabricaţie
SLP – sistem logistic pentru manipularea pieselor
SLS – sistem logistic pentru manipularea sculelor
SL – sistem de lucru
SMC – sistem de măsurare şi control
SED – sistem de eliberare a deşeurilor
M – materiale
P – piese
D – deşeuri
S – scule
Transformarea materialelor sau a materiei prime în produs finit se realizează cu ajutorul
fluxurilor de energie şi informaţional.
12
MP
SC
SLP SLS
SL
SMCSED
S S
D
SF
4. Funcţiile sistemului flexibil de fabricaţie.
Pentru determinarea funcţiei SF trebuie precizate :
- intrările şi ieşirile
- funţia generală care descrie relaţia intrare-ieşire
- funţia parţială care descrie relaţia intrare-ieşire
Pentru Sistemele de Fabricaţie intrările sunt:
-materiale
-energie
-informaţii
Pentru Sistemele de Fabricaţie ieşirile sunt:
-produsele cu configuraţia şi proprietăţile dorite (prin care se eliberează din nou
materiale, energie şi informaţii).
O cale pentru determinarea funcţiilor parţiale o constituie analiza în timp a
transformărilor de materiale, energie şi informaţii adică analiza fluxurilor.
Fluxurile de materiale
Se constituie ca intrările în sistem şi părăseşte sistemul având forma modificată la ieşire .
Un sistem poate avea una sau mai multe intrări şi una sau mai multe ieşiri materiale .
SF poate avea efecte diferite asupra fluxului de material prin descompunerea ,
compunerea şi concentrarea fluxului de material sau combinarea şi înlocuirea fluxului
de material.
t
V
2
13
S
1
-fluxurile de materiale se conservă
-transfer fără modificarea fluxurilor de materiale
t
V
t
V
2'
1
t
V
2
unde t
V
t
V
t
V
22
'1'
-transfer cu concentrarea fluxurilor de materiale
t
V1
fluxurile de materiale de intrare
t
V2
fluxurile de materiale de ieşire
-transfer cu separarea fluxurilor de materiale
14
2
S
3
S
1
t
E1
t
E
2
unde D
t
E
t
E
1
Transfer, separare, transformare
Pentru suma intrărilor şi suma ieşirilor sunt valabile condiţiile de continuitate
cantitativă şi calitativă . Dacă se are în vedere un interval de timp cantitatea de material
care intră şi care iese din sistem sunt egale.
Problema continuităţii analizată pe intervale de timp scurte poate fi punct de plecare
pentru definirea timpului de producţie .
Astfel , dacă pentru o intrare sau o ieşire oarecare volumul de material V= V(t) este
continuu adică pentru fiecare interval există valoarea limită lim Δt-0 ΔV/Δt , atunci
respectiva intrare sau ieşire este reprezentată de un material continuu.
Dacă există o valoare limită lim Δt-0 ΔV/Δt fluxul de materiale este alcătuit din
materiale separate , bucăţi.( cazul 2)
Cazul (3) când diferenţierea se va face în raport cu sarcina de producţie.
Concluzie : Din cercetarea raportului intrare/ieşire din cadrul fluxului de material rezultă
funcţia de modificare a formei şi a altor propietăţi , funcţia de concentrare a funcţiei de
separare şi funcţia de separare .Toate aceste se manifestă ca funcţii combinate.
Fluxul de energie FE
Se constituie ca intrare specifică dar nu întotdeauna ca ieşire energetică sub aceiaşi
formă ca la intrare. FE se prezintă sub diferite forme caracteristice prin parametrii
propii care sunt -densitate, frecvenţă , putere absorbită , presiune.- sau prin caracteristici
ale combustibililor.
Toate cantităţile intrărilor de energie se vor converti în cantitatea totalăa unei forme
preponderentă sau prin corespondenţa de combustibil convenţional necesar obţinerii
cantităţii de energie.
La ieşire o parte se transformă în lucrul mecanic necesar pentru procesul de prelucare iar
o altă parte se disipă sub forma pierderilor energetice care însoţesc procesul de
15
S
transformare şi transport aenergiei cât şi în cadrul aplicării tehnicilor procedeelor
referitoare la OB.
Planificarea utilizează ieşirile de energie disipată ca energie recuperabilăcare să se poată
întoarce în sistem .
În cadrul FE transformările vor fi structurate după o schemă pe cât posibil închisă de tip
circular-activ.
'
11'
21
Dt
ED
t
E
t
E
t
E
Dt
E
t
E
r
r
Acţiunea Sistemelor de Fabricaţie
-transfer, separare
-transformarea
-recuperare
-concentrare
16
2
SR
SFt
E
1
t
E
1
'
t
Er
t
E
2
D
D’
SF
SR
t
E
1
'
t
E
1
t
E
2
D
D’
SCA-sistem circular activ
SR-sistem de răspuns
Fluxul de informaţii : FI
Apare ca o categorie recent conştientizată sub raport funcţional şi legată de fenomenul
comunicaţiei cu rol determinant în funcţionarea sistemelor dinamice.
SF primeşte ca FI informaţiile de lucru care conţin date despre forma ,tehnologia şi
desfăşurarea în timp a procesului .
Aceste date sunt prelucrate prin tehnica informaţională şi transformate prin fixare în OB
finit.
Funcţiile SF referitoare la FI sunt funcţiile informaţionale:
-transferul datelor de la intrare în forma forma OB (ieşirea )
-funcţii derivate care sunt : transformarea, separarea, combinarea şi transferul
informaţiilor în scopul manifestării funcţiei informaţionale principale.
FI într-un Sf ce se prezintă sub forma informaţiilor de lucru se transformă în informaţii
de modelare care pot fi :
-pentru formă ;
-pentru comanda dispozitivului de modelare ;
Informaţii logistice necesare coordonării proceselor în spaţiu şi informaţii de conducere
iar în final părăseşte SF sub forma informaţiilor conţinute în produs.
17
FI
IM IC IL
IF ICDM ICDL
CC
SL
SL – sistem de lucru
IM – informaţii pentru modelare
IC – informaţii de conducere
IL – informaţii logistice
IF – informaţii despre formă
ICDM – informaţii pentru comanda dispozitivelor de modelare
ICDL – informaţii pentru comanda dispozitivelor de logistică
CC – coordonarea comenzilor.
Concluzie :
SF are funcţia de transfer unui FM şi a unui FI cu ajutorul unui FE în aşa fel încât
fluxul de informaţii să fie transferat (imprimat) în FM.
5. Flexibilitatea sistemelor de fabricaţie.
Termenul general prin care se defineşte totalitatea caracterelor noi ale MP pentru
extinderea automatizării este de “flexibilis” -maleabil , nestabil , suplu , variabil ,
capabil de modificări
În domeniul automatizării fabricaţiei termenul de flexibilitate apare cu trăsătură ce
defineşte un sistem automat SA de fabricaţie bazat pe maşini transformabile atât pentru
procesele de transformare atât şi cele de transport al materialelor. Ulterior , termenul de
flexibilitate este utilizat şi cu referire la capacacitatea unui sistem de a trece la fabricarea
produselor de un alt tip , caracteristică definită ca elasticitate tehnologică.
Elasticitatea cu referire la producţie , desemnează caracteristica unei unit economice ca:
-adaptarea
-regruparea
-modificarea
-mobilitatea
18
şi comportă două componente:
-elasticitatea structurilor (domeniului) tehnice sau el prezisă a structuri tehnice
-elasticitatea comercială respectiv el faţă de piaţă
-elastcitatea cantitativă – semnifică cantitatea de produse definite ce pot fi realizate
-elastcitatea calitativă – semnifică spectrul performanţelor realizate
5.1 Definirea flexibilităţii şi categorii de flexibilitate.
-Flexibilitatea este capacitatea de modificare a sistemelor tehnice şi a condiţiilor
organizatorice ale unui proces de fabricaţie în vederea adaptării sale la noi sarcini de
fabricaţie în mod automat sau exprimă elasticitatea propriu zisă a structurii tehnice .
În timp ce sistemele automate rigide sunt concepute pentru realizarea unui singur
produs Sistemele Automate flexibile sunt astfel concepute încât să se poată transforma în
ve4derea realizării mai multor produse diferite .
La un anumit nivel de dezvoltare a forţelor de producţie , caracterizat de raportul
cost/performanţă a mijloacelor disponibile , pentru diferitele cazuri de fabricaţie de
serie , între sistemele bazate pe SA rigide şi cele flexibile vor exista un număr însemnat
de soluţii viabile economic , reprezentate de SF intermediare , cu flexibilitate generală
mărită . Ele se vor baza pe combinaţii , justificate economic , ale unor dispozitive
automate cu dispozitive mecanizate şi operatori şi dispunând de procedee de
reorganizare structurale predefinite şi economic realizabile.
Conceptul de flexibilitate este utilizat pentru caracterizarea unor soluţii tehnice
diferite , începând de la linia de transfer, adaptată la câteva variante ale sarcinii de
producţie , şi de la centrul de fabricaţie cu comandă numerică până la linia de fabricaţie
cu comandă numerică şi sisteme integrate de MU şi instalaţii logistice , comandate de
către structuri ierarhizate , de dispozitive de prelucrare a datelor.
5.2 Condiţiile de flexibilitate a unui sistem de fabricaţie.
Automatizarea sistemelor de fabricaţie presupune ca mijloacele de producţie,
maşinile de lucru să îndeplinească o serie de condiţii pentru a deveni aptă din punct de
vedere tehnic şi economic pentru acest tip de fabricaţie.
Condiţiile sunt:
- Principiul calitativ de intergravilitate.
- Principiul adaptabilităţii.
19
- Principiul adecvării
- Principiul concepţiei dinamicii.
o Principiul de intergravilitate constă într-un sistem flexibil automat, subsistemele
sau cele parţiale cu funcţii diferite trebuie integrate fizic temporar şi funcţional.
Subsistemele care apar într-un sistem flexibil automat sunt:
subsistemul de lucru
subsistemul de transport
subsistemul de manipulare
subsistemul de depozitare
subsistemul de comandă şi control de proces
subsistemul de distribuţie şi alimentare a utilizatorului
subsistemul de supraveghere şi de alarmare de avarie.
Toate trebuie corelate între ele pe bata sarcinii de producţie ce defineşte respectivele
subsisteme.
Fiecare subsistem componente va trebui să răspundă la cerinţele capacităţii de
producţie medii a sistemului pentru toate operaţiile necesare realizării spectrului de piese.
Integrarea în subsisteme componente se va realiză pe baza celor trei fluxuri, materiale,
comandă şi energie.
o Principiul adaptabilităţii este caracterizat pentru producţie de serie şi se referă
proprietăţile mijloacelor de producţie de a fi în stare să rezolve sarcini diferite
de producţie.
Adaptabilitatea este caracterizată pentru sistemele flexibile de fabricaţie automate pentru
că oferă posibilitatea de generare succesive a diferitelor posibilităţilor de lucru prin
modificarea structurală cu sau fără ajutorul dispozitivelor auxiliare.
o Principiul adecvării constă în din faptul că maşina de lucru să fie adecvată
maximal operaţii pe care o realizează la un moment dat. Adecvarea
presupune realizarea diferitelor comportări între posibilităţile tehnologice şi
cerinţele prelucrării. Toate acestea se realizează în condiţiile unui indice de
utilizare maximă în timp util a maşinii de lucru.
Principiul concepţiei dinamice se referă la faptul că maşinile de lucru vor putea fi
utilizate în sisteme flexibile automate dacă la concepţia lor se va tine seama că vor suferi
20
modificării structurale în timp în conformitate de diversitatea de lucru şi a sarcinilor de
fabricaţie din sisteme. Deci maşinile de lucru nu vor fi concepute ca maşini speciale sau
universale ci ca maşini capabile în timp de a fi modificate în timp în vederea adecvării
dar şi adaptatabile în timp.
Condiţiile fabricaţiei flexibile
Pornim de la următoarea definiţie:
Flexibilitatea se defineşte ca fiind calitatea unui sistem de a răspunde eficient la
circumstanţele schimbătoare : de stare si respectiv de acţiune.
Flexibilitatea fabricaţiei prezintă mai multe categorii :
a) flexibilitatea de utilizare (Fu)
- reprezintă capacitatea unui sistem de fabricaţie de a realiza un anumit număr de
sarcini de fabricaţie dintr-o mulţime de sarcini de fabricaţie posibile:
1T
R
S
SFu
unde:
SR – numărul sarcinilor de fabricaţie pe care le poate executa sistemul considerat
ST – numărul total al sarcinilor de fabricaţie
b) flexibilitatea de adaptare (FA)
- reprezintă capacitatea mijloacelor de producţie ce constituie sistemul de a se adapta la
diferite sarcini de fabricaţie si apreciază valoric:
1AA C
VF
unde:
CA1 – cheltuieli necesare realizării sarcinii i
V – valoarea mijloacelor de produse incluse in sistem
Cu cit flexibilitatea de adaptare este mai mare cu atât sistemul este mai flexibil.
Adaptarea se poate realiza prin :
- transformare – înlocuirea unor elemente funcţionale a mijloacelor de producţie cu
altele
- modificare – selectarea pentru un anumit proces a unor elemente functionale dintr-o
mulţime existenta
21
- reglarea – se înţelege adaptarea ce se face prin modificarea caracteristicilor
elementelor funcţionale
- reechipare
c) flexibilitatea de acces
- este capacitatea unui anumit mijloc de producţie de a accepta sa fie străbătut de un
anumit flux de fabricaţie
f
rac N
NF
unde:
Nr – numărul fluxurilor de fabricaţie ce pot trece prin utilajul respectiv
Nf – numărul total al fluxurilor de fabricaţie
d) flexibilitatea de redundanta
- este capacitatea unui sistem de fabricaţie de a avea la dispoziţie mai multe mijloace
de producţie pentru aceeaşi sarcina tehnologica
p
prred N
NF
unde:
Npr – numărul posturilor de lucru care pot efectua aceeaşi sarcina de fabricaţie in mai
multe variante ale traseului tehnologic
Np – numărul total a posturilor de lucru
e) flexibilitatea de modificare structurala
- reprezintă capacitatea sistemului de a-si modifica structura, in funcţie de sarcina
tehnologica (extindere, restructurare, modificarea amplasamentelor maşinilor de
lucru)
stt
strst n
nF
unde:
nstr – numărul variantelor de structura realizabile din punct de vedere practic
nstt – numărul total al variantelor structurale posibil matematic pentru sistemul respectiv
f) flexibilitatea de stocaj
22
- reprezintă capacitatea sistemului de a permite acumularea unui număr de produse
intre doua mijloace de producţie care funcţionează cu capacitaţi diferite
1 iistocaj CCF
unde:
CI ,CI+1 – capacitatea de fabricaţie ale mijloacelor de producţie “i” si respectiv “I+1” in
unitatea de timp
g) flexibilitatea de programare
- reprezintă capacitatea sistemului de a accepta programe de conducere de o varietate
cit mai mare dintr-o mulţime de programe
f
rac N
NF
In concluzie flexibilitatea unui sistem de fabricaţie presupune:
1. o structura variabila
2. posibilitatea schimbării, înlocuirii, reglării unor subsisteme funcţie de sarcinile de
fabricaţie
3. programabilitatea/ reprogramabilitatea mijloacelor de producţie
6. Structura sistemelor flexibile de fabricaţie.
23
II
IM IC IL
IF ICDM ICDL
CC
SL
În care:
II – intrare informaţională
SL – sistem de lucru
IM – informaţii pentru modelare
IC – informaţii de conducere
IL – informaţii logistice
IF – informaţii despre formă
ICDM – informaţii pentru comanda dispozitivelor de modelare
ICDL – informaţii pentru comanda dispozitivelor de logistică
CC – coordonarea comenzilor.
Fluxul de informaţii cuprinde un sistem de date asupra formei obiectului
tehnologiei de prelucrare şi a ciclului de lucru. Aceste informaţii sunt prelucrate sub
forme informaţionale şi fixate în produsul finit. De exemplu un şablon care serveşte
pentru comanda de copiere a unei maşini unelte constituie o intrare informaţională pentru
un sistem de fabricaţie într-un proces de reproducere a informaţiei. Piesa finită va
reprezenta ieşirea de materie şi informaţională a sistemului de fabricaţie.
În concluzie funcţia unui sistem de fabricaţie constă în transformarea unui flux de
materiale şi a unui flux de informaţional cu ajutorul unui flux de energie într-un obiect
finit.
În figura de mai jos este reprezentat schematic conţinutul funcţiei sistemului de
fabricaţie:
24
F1
FM FI FE
SF
F1=T(F(M+1))
F(M+1)
În care:
F1 – fluxul intrărilor
FM – fluxul de materiale
FI – fluxul de informaţii
FE – fluxul de enrgie
SF – sistem de fabricaţie
F(M+1) – fluxul de ieşire format din materiale cu informaţie imprimată
T – funcţia de transformare.
6.1 Subsisteme de lucru.
Descrierea formală a SSL se face cu ajutorul „matricei de adecvare” a SF.
Coloane - posibilităţi de lucru;
Linii - SSL;
Variabile de adecvare(variabile locale) 1- posibilităţile din coloane aparţin unui
anumit SS;
0- apartenenţa nu există;
În matrice se pot introduce valori care reprezintă diferite grade de adecvare, în loc de 1
sau 0, a posibilităţii în raport cu diferite sisteme (există cheltuieli de fabricaţie).
25
PL 1 2 3 . . . . . . n-i n
V1 V2 V3 V4 . . . . . . Vn-1 Vn
1 0 1 . . . . . . 1 1
0 1 1 . . . . . . 1 0
0 1 1 . . . . . . 0 1
.
.
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
.
.
.
.1 1 0 . . . . . . 1 1
SL 1
2
3
. . . . . . . . . m
PL- operaţii diferite(posibilităţi de lucru);
SL- SSL;
n- nr. total de posibilităţi;
m- nr. total de SSL;
IRO- indicele de redundanţă a operaţiilor;
V1-V2- valoarea redundanţei;
6.2 Redundanţa subsistemelor de lucru.
Parametrii care arată modul în care SSL se substituie sau completează reciproc
sunt cantitatea şi fiabilitatea(disponibilitatea) prescrisă.
Redundanţa este o caracteristică de structură şi anume existenţa simultană a unui
nr. de SS similare într-o structură dată.
Se poate manifesta sub două forme:
- redundanţa care nu participă la funcţionare - redundanţa de fabricaţie
- SS care preiau funcţionarea doar în cazul
de cădere a SS în funcţiune(stand-by)
26
IRA
- redundanţa care participă la funcţionare – respectiv S suplimentare care sunt permanent
în funcţiune(active redundancy).
- redundanţa de ocupare
Redundanţa de fabricaţie se defineşte pentru fiecare operaţie în parte.
valoare redundanţei de fabricaţie;
nr. de SSL care pot executa operaţia i;
- caracterizează capacitatea absolută de înlocuire într-un sistem a unei posibilităţi de
lucru(operaţia i);
- este un parametru de calitate s sistemului de fabricaţie;
Redundanţa de ocupare:
,10
SLi
SLOi
SLi
SLOiSLI
in
n
n
nnr
redundanţa de ocupare a SSL pentru operaţiile i;
nr. de sisteme ocupate din totalul sistemelor care pot executa operaţiile i;
- se specifică pentru fiecare proces de fabricaţie;
Mulţimea posibilităţilor de lucru într-un SF dat constituie vectorul de
caracterizare a redundanţei.
Dacă = 1 sistemul va prezenta posibilităţi aleatorii de înlocuire a
operaţiilor(practic nu poate fi realizat);
6.3 Subsistemul logistic (SSLog).
Obiectul muncii în procesul de transformare trebuie transferat în conformitate cu
un program prestabilit, la anumite momente, în anumite SSL adecvate tehnologice, într-o
anumită poziţie. Transferul OB în SF poate face în 3 cazuri:
- când sunt necesare îndeplinirea condiţiilor transformării propriuzise ;
27
- realizarea continuităţii fluxului de FM la SSL este inclus SF, a fluxului de operaţii;
- realizarea funcţiei de control dimensional şi de alt tip;
6.3.1 Generalităţi.
Transferul OB este însoţit în unele cazuri de transferul mijlocului de lucru, SA,
diferite dispozitive , diferite materiale auxiliare , resturi de deşeuri provenite din procesul
de prelucrare. deci, componentele SF vot trebui să realizeze:
- transferul poziţional
- transferul în timp după o logică de coordonare necesară funcţionării SF.
Şi după logica proprie a operaţiilor de transfer formând subsistemul logistic ca SS
al SF.
SSLog în funcţie de fluxul care îl defineşte poate fi:
- SSLog al piesei de prelucrat(semifabricatului) –definit în raport cu fluxul de piese;
- SSLog al SA
-SSLog al materialelor auxiliare
Cele 2 funcţii principale SSLog:
- transferul în timp transport
- transferul în timp depozitare
Transferul în spaţiu(depozitare) este necesară pentru asigurarea condiţiei de continuitate a
fluxului de semifabricate când avem ritmuri de prelucrare diferire în SL.
În cazul depozitării SA, într-un SFA, se obţine extinderea posibilităţii de lucru ,
respectiv constituie o parte a flexibilităţii tehnologice a SL studiat.
Aceste două funcţii se desfăşoară uneori simultan, unul şi acelaşi SSLog fiind
special conceput pentru realizarea operaţiilor logistice concentrate.
(ex. dispozitivele de transport dispun şi de o anumită capacitate de înmagazinare datorită
soluţiilor constructive sau sunt necesare modificări ale structurii transportului pentru
asigurarea depozitării).
Poziţionarea piesei în postul de lucru în SFA este foarte importantă.
poate fi asigurat SSL
SSLog
28
SSL + SSLog - prin alocarea echilibrului a funcţiilor parţiale pe
criteriul economic.
- Principiile de bază la organizarea operaţiilor logistice: conservarea poziţiei
semifabricatului
mişcarea sarcinii de comandă;
mişcarea nr. de dispozitive pentru sesizarea poziţiei
interpretarea piesei;
reorientarea(repoziţionarea)
se rezolvă prin introducerea unei interfeţe piese - SSLog şi care este adecvată şi prin
intervalul piesă -SSL materializată fizic ca o paletă - dispozitiv pe care piesa este
poziţionată şi care poate circula în SSLog putând fi manipulată la SSL fără ca piesa să-şi
schimbe poziţia iniţială.
Dispozitivul port-piesă de acelaşi tip se consideră că aparţin SSL.
6.3.2 Subsistemul de transport de material şi semifabricat.
SST(transfer lung) au ca funcţie realizarea schimbării poziţiei SF(materialului)
- înainte de începerea prelucrării;
- în timpul operaţiilor de fabricaţie;
- după terminarea operaţiilor de fabricaţie fără să modifice proprietăţile
materialului;
- operaţia de transport se efectuează în paralel cu operaţia de fabricaţie;
- are rol important pentru că afectează sistemul de înlănţuire a SL. Soluţiile constructive
pentru SST se aleg pe baza următoarelor criterii:
- dimensiunile fizice ale pieselor;
- timpul disponibil pentru transport(viteza sau debitul);
- cheltuieli de investiţii;
6.3.3 Subsistemul de depozitare
29
Depozitele de rezervă se utilizare atunci când SF nu poate fi alimentat cu piese în
ritm de prelucrare, alimentarea făcându-se separat la intervalul de timp mai mare decât
ritmul de prelucrare al pieselor.
Dimensiunea unui astfel de depozit este în funcţie de nr. SSL care există în de SF.
Ex: La înlănţuirea în serie a SSL căderea accelerată a unui SSL va duce la oprirea celor
ce le succed, existenţa unui astfel de depozit permite funcţionarea pentru o anumită
durată a SSL succesive unui SS defect.
Capacitatea depozitului se stabileşte pe baza distribuţiei statistice cercetată pe o anumită
durată suficientă a timpilor de defectare.
Depozitele de compensare (echilibrare) – se introduc între două SSL consecutive pentru a
compensa variaţia ritmului de prelucrare datorită modificării duratelor operaţiilor de
fabricaţie în cazul când aceste durate variază în jurul valorii medii.
- se utilizează cu precădere în LF cu SSL servite manual când tp pentru operaţii au o
variaţie mare;
- în LFA variaţia timpului pe operaţii este redusă, depozitul pentru prelucrare fiind, în
general, suficiente pentru asigurarea continuităţii.
Totuşi în cadrul SFA cu multe SSL-uri, fiecare din acestea funcţionând ca un sistem
integrat cu circuitul de reglare, se folosesc şi depozite de compensare pentru eliminarea
perturbaţiilor în fluxul de piese.
Principalele forme constructive ale depozitelor sunt prezentate în tabelul 8.2.
Se caracterizează prin trei forme de acces la piese:
„primul intrat – primul ieşit” FI – FO;
„primul intrat – ultimul ieşit” FI – LO;
„acces la alegere” sau acces liber AL;
Tabelul 8.10 prezintă principalele posibilităţii de acces la OB depozitate care
Acest subsistem are rolul de a acumula piese în timp înainte, după şi sau în timpul
efectuării diferitelor operaţii de prelucrare.
Scopul depozitări este de a asigura continuitatea prelucrări în sistemele de lucru.
Depozitele în funcţie de scopul organizării lor pot fi:
- depozite de stocare sau de rezervă
- depozite de cuplare, la căderi accidentale
30
- depozite de compensare, când ritmurile de fabricaţie sunt diferite.
În care:
DR1-DR3 – depozite de rezervă
DD1-DD3 – depozite de decuplare
DC – depozit de compensarea ritmurilor R1 şi R2
O11-O14 – operaţiuni tehnologice pe linia 1
O21-O23 – operaţiuni tehnologice pe linia 2
O3 – operaţie pe linia 3.
Depozitele de rezervă se utilizează atunci când sistemele de fabricaţie nu pot fi
alimentate cu piese în ritmul de prelucrare. Alimentarea făcându-se separat la intervale de
timp mai mari decât ritmul de prelucrare a pieselor. Dimensionarea acestui depozit se
face funcţie de numărul subsistemelor de lucru existente în sistemul de fabricaţie
considerat.
Depozitele de decuplare au funcţia de a limita transmiterea în serie a unor defecte
apărute într-un sistem de lucru. De exemplu la decăderea unui subsistem de lucru din
cadrul unui sistem de fabricaţie va determina oprirea celorlalte subsisteme ce îl succed în
cazul în care nu există acel depozit de decuplare. Dimensionarea depozitului de decuplare
se face pe bază statistică de timpi de defecţiune care apar.
Depozitele de compensare sau echilibrare sa găsesc între două sisteme de lucru cu
scopul de a compensa diferenţa de ritm de fabricaţie în cazul în care aceste ritmuri
variază în jurul unor valori medii. Aceste tipuri de depozite se folosesc cu precedare la
liniile flexibile cu sisteme de lucru servite manual care au un timp de prelucrare de
operaţie cu o variaţie mare.
31
DR1
DR2
DD1
DD2 DD3
DC DR3
O11
O21
O12
O22
O13
O14
O23
O3
La liniile flexibile automate variaţia timpilor de prelucrare pe operaţie este redusă
iar continuitatea este asigurată prin depozitele de decuplare.
În cazul sistemelor flexibile automate cu mai multe subsisteme de lucru fie care
din acest subsistem funcţionează ca un sistem cu un circuit de reglare, se foloseşte ca un
sistem de comandă când apar dereglări ale fluxului.
6.3.4Subsistemul de sculelor.
Subsistemul logistic al sculelor are ca scop depozitarea sculelor într-o ordine,
punerea la dispozitive se face în momentul cerut. Introducerea sculelor aşchietoare în
sistemele de acţionare şi fixarea ale sistemelor de lucru scoaterea din acţionare şi
depunerea lor în depozit după terminarea operaţiei de prelucrare.
În cazul centrelor de prelucrare transportul sculelor aşchietoare este compus din
următoarele secvenţe:
- transferul sculelor aşchietoare în poziţia de scoatere în depozit
- scoaterea sculelor aşchietoare din depozit şi poziţionarea sa într-o poziţie
intermediară de aşteptare
- transferul sculelor aşchietoare din sistemul de lucru spre depozit
- transferul sculelor aşchietoare din poziţia de aşteptare în sistemul de lucru
- aducerea locaşului de primire a sculei în depozit, în poziţia de primire
- introducerea sculelor aşchietoare în locaşul de primire al depozitului.
Transferul sculelor aşchietoare şi a locaşului în poziţia de scoatere sau
introducerea se realizează de regulă prin mişcări dependente de scule aşchietoare. Caz în
care sistemul are o funcţie dublă şi anume de transfer şi de depozitare combinată.
Celelalte secvenţe sunt realizate în mod independent de mecanismele de
specializare.
32
În figurile de mai jos se reprezintă modalităţile de coordonare a subsistemelor
logistice ale sculelor cu subsistemele de lucru:
o Ordinea depozitării în ordinea
sosirii
o Ordinea extragerii în ordinea sosirii
Primul sosit – primul ieşit
o Ordinea depozitării în ordinea
sosirii
o Ordinea extragerii în ordinea sosirii
Primul sosit – ultimul ieşit
33
DS
C
SL
SL
DS
DS
SL
SL
DSSL DS
D
a)
b)
Sistemele de lucru sunt alimentate cu scule dintr-un depozit unic centralFiecare sistem de lucru are acces la depozitul comun
Sistemele de lucru sunt alimentate cu scule din depozite descentralizateFiecare sistem de lucru are propriu său depozite de scule
Sistemele de lucru sunt alimentate cu unele scule centralizat şi altele descentralizatFiecare sistem de lucru are un depozit propriu, precum şi acces la depozitul comun
Sistemele de lucru sunt alimentate din depozite descentralizateDepozitele descentarelizare sunt alimentate din depozitul comun.
n ….. 3 2 1
12
7
În care:
a) depozite de scule comun, centralizat
b) depozite de scule descentralizate
c) sistem mixt cu depozit centralizat şi depozite descentralizare
d) sistem ierarhizat al depozitelor
DS – depozit de scule
SL – sistem de lucru
C – centralizat
D – descentralizat.
6.3.5. Subsistemul logistic al MP, Sa şi instrumentelor.
Automatizarea acestor subsisteme, se realizează cu funcţiile:
- de transfer în spaţiu (manipulatoarea, transportoare)
- de transfer în timp (depozitare)
Cuprinde:
Automatizarea fluxului de semifabricate în obiecte finite
Automatizarea fluxului de SA
Automatizarea fluxului de SDV
34
CSL DS
DS
C
DS
DS
SL
SL
c)
d)D
D
Automatizarea fluxului de maşini auxiliare, aşchii, lichidul de răcire ungere.
Îndeplinind următoarele condiţii:
- staţionarea sa fie mai mică de 5% din timpul de lucru al maşinii unelte
- coeficientul de încărcare al maşinii unelte să fie mai mare de 0,8 – 0,85
- minim două schimburi.
Soluţiile tehnice sunt funcţie de:
Tipul obiectului prelucrat
Tipul sistemului de transport al semifabricatului şi SA
Tipul, numărul şi configuraţia maşinii unelte.
Probleme specifice de interfaţare, standardizare şi implementare.
Limitare de natură economică.
Gradul de automatizare şi flexibilizare.
7. Structura unui sistem CIM
Conceptul CIM este un concept materializat printr-un sistem integrat SFP în care toate
intrările (Mat, Inform, Energ.) sunt astfel proporţionate încât la ieşire să se asigure OB
finit solicitat de beneficiar la timpul stabilit în condiţiile tehnico – funcţionale stabilite în
documentatia tehnică.
CIM cuprinde: - SS de lucru
- SS logistic (transport) şi poate fi organizat
- SS informational
- extern – prin optimul programat (soft)
- intern – prin algoritmi pe bază cărora se fac programele
Sistemul CIM prin gradul (ascendant) de automatizare transforma procesele de
prelucrare mecanică considerat discontinuu într-un process continuu.
Prescurtarea CIM provine de la cuvintele englezeşti Computer Integrated
Manufacturing şi înseamnă fabricaţie integrată cu calculatorul.
Sistemele CIM sunt sisteme integrate în care toate intrările de materiale,
informaţii, energie sunt proporţionale astfel încât la ieşire să se asigure produsul solicitat
la termenul stabilit şi în condiţiile tehnico-economice prescrise.
35
Sistemele CIM asigură semnale de comandă pentru întreaga activitate a sistemelor
flexibile automatizate (SFA). Tot o dată asigură şi o reacţie inversă care la rândul ei
asigură o corectitudine.
Sistemul CIM cuprinde următoarele subsisteme:
- de prelucrare sau de lucru care asigură prelucrarea propriuzisă şi cuprinde maşini
unelte, utilaje, roboţi aferenţi acestor maşini
- logistic care asigură transportul, cuprinde : robocare, conveioare, roboţi,
transportoare.
- Informaţional care cuprinde echipamente şi circuite care generează, transmit,
depozitează, prelucrează. Informaţiile sistemului informaţional cuprinde programe
specifice perfecţionabile astfel încât activitatea să tindă la optim. Optimizarea poate
fi externă prin programe soft de optimizare şi internă prin diferiţi algoritmi.
Caracteristicile CIM:
o E un proces integrat de prelucrare
o Se poate considera un sistem global ce conţine celelalte subsisteme
o Asigură conducere şi coordonarea întregii activităţii
o Are posibilităţii de auto diagnoză (controlează permanent starea tuturor
subsistemelor pentru a depista defecţiunile).
Prin gradul mare de automatizare transformă procesele de producţie dintr-o
activitate discontinuă de producţie în una continuă.
Structura sistemului CIM este dată în figura de mai jos:
36
Com.PEPC
CAD
PC PT
AMPM
PC SP SA
PPP
EPP
EPPR
Produs
În care:
- com. – Comenzi
- PEPC – Proiectarea şi evaluarea preţului de cost
- PC – proiectarea constructivă (repere)
- PT – proiectarea tehnologică
- AMPM – aprovizionarea materiilor prime şi a materialelor
- PC – calculator central
- SP – sistem de producţie
- SA – sistem de ambalare
- PPP – planificarea şi programarea producţiei
- EPP – evaluare preţ de cost pe reper
- EPPR – evaluare preţ de cost pe produs.
Din figura de mai sus se poate observa că un sistem CIM cuprinde următoarele sisteme:
o De aprovizionare şi desfacere
o Proiectare constructivă
o Proiectare tehnologică
o Planificarea şi proiectarea producţiei
o Controlul producţiei
o Ambalarea
o Activităţi financiare contabile.
37
Pentru construirea propriu-zisă asigură elaborarea de schiţe, planuri sau alte elemente de
grafică, elaborarea desenelor de execuţie.
Testarea şi verificarea produsului permite stabilirea variantei optime prin simularea
funcţionării produsului.
Planificarea şi programarea activităţii de producţiei:
a .Aprovizionare şi desfacere:
- lansarea materiei prime şi materialelor
- asigurarea transportului acestora
- programarea mijloacelor de transport
b. Programarea producţiei
- programarea fluxului de materiale
- dirijarea spre unitaţile de lucru
c. Programarea activităţii financiar – contabile
- stabilirea preţului de producţie
- elaborarea bilanţurilor contabile
- sinteze financiar – contabile
Interfaţa dintre MU şi piesă se realizează prin paleta
proiectarea produselortestarea produselor CAD - CAT
proiectare testare
simulare
1. Proiectarea
38
Clasificarea
- poate fi prevăzută cu elemente de fixare şi orientare.
- Cerinţele constructive – funcţionale a paletei: - interschimbabilitatea
- precizia de poziţionare (±0,010mm)
- rezistenţa la eforturi mecanice
- greutate şi gabarit redus
- stabilitate in timp
Identificarea piesei se poate face prin codificarea paletei, iar identificarea codului se face
cu dispozitive de citire ca cel din figura31 (1…n senzori fotoelectrici şi amplificator).
Un alt element magazinul de scule: un ansamblu ce realizează depozitarea codificată a
sculeşor.
Clasificarea principalelor tipuri de magazii de scule în fig.34
Poziţia sculei în magazia:-radială
- axial ape un sg. cerc, pe cercuri concentrice, supraetajate
- înclinată
Magazia tip: - disc
- transportor cu lanţ
Identificarea sculelor se face prin codificarea – sculei
- locaşului potrivit din magazia de scule..
Exemple de SFP: fig.35, fig.36
39
În cadrul sistemului se folosesc tehnicile CAD-CAM care se referă la integrarea
calculatorului electronic în integrarea ciclului de realizare a unui produs de la proiectarea
sa la fabricarea efectivă.
40
CAD (Computer Aided Design – Pr. assist. de calc.) reprezintă utilizarea sistemului de
calculat în proiect produsului în vederea proiectării rapide a informaţiilor → asig. Optima
a unor factori de performanţa pentru realizarea specificaţiilor de proiectare şi evaluare
variantelor posibile.
CAM (Computer Aided Manufacturing – Fabric assist. de calculator) – reprezintă
utilizarea calc. electr. pt. generarea datelor nec.(MU cu CN, RI, controleri programabili)
şi coord. funcţ. sist.
Legăturile dintre CAD/ CAM şi SFP constă în:
- sist. mari de răspundere la cda socială
- acuratetea informatiei în precizia conducerii in cond. real. de personal în proiect.
- desenare, programare şi facilitarea inoirii frecv. a nomenclatorului de produse
fabricaţe
- posibilit. De autodiagnoza ce asigură control permanent a SS camp
- gestiunea raporartelor de productie → inform. periodică a operatorului asupra
stării sistemice.
CAT – progr. pt. testarea produselor
CAQ – progr. pt. productivitatea maximă!
Nivelul mediu:organizat pe structura unui minicalculator asigură sincronizarea tuturor
operaţiilor unităţii de lucru cu luare in considerare a informaţiei provenite din
proces,asigura funcţia pe bază de priorităţi şi optimizarea fluxului tehnologic pentru
fiecare piesă in parte.
-realizează practic comanda SSLogisitic-mat
Nivelul local -sistemul de comandă elaborează periodic sau continuu rapoarte de
gestiune,asigură cu echipamentul CNC şi PLC (Programable Logic Controller) un schimb
corect de informaţie cu nivelele superioare,gestiunea locală a op de
plrelucrare,depozitarea şi transportul,emiterea mesajelor de eroare etc.
In scopul conectării cuCCentral,CSF(calc SFP)permite -distribuţia
-administrarea-bazei de date
-programare piesa NC
41
-funcţionarea in regim DNC
-administrarea -SA
-disp
-paletelor
-capac de depozitare
-programarea automată,diagnoza şi informarea operativă
-recepţionarea şi înregistrarea mesajelor de
eroare,telecomandă
Aplicaţiile frecvenţa ale softului unui sistem de comandă sunt:
-comanda fluxului de informaţiei
-comanda procesului de prelucrare
-monitorizarea
-comanda perform
-vizualizarea sinoptica a stării de funcţionare a sistemului
Funcţiile opţionale sunt:
-testarea şi controlul autonom al produselor
-construcţia dimensionala al SA
-memorararea pe termen lung a informaţieei referitoare la calitaea produsului
-optimizarea succesivă secv de prelucrare şi a deplasarii axelor
-simularea grafica interactiva
-integrarea sist CAD/CAM
-strategii de funcţionare in caz de avarie
Avantajele şi dezavantajele sistemului CIM
Avantaje:
Creşterea capabilităţilor tehnologice şi organizatorice ale întreprinderilor
industriale. În toate compartimentele care concură la producţie apare o creştere a
productivităţii muncii.
Îmbunătăţirea calităţii produselor, nu numai prin activitatea sectoarelor de
execuţie ci şi prin cea a celorlalte compartimente.
42
Scade timpul de răspuns al întreprinderii faţă de cererile formulate de clienţi;
întreprinderea devine mai flexibilă, mai repede adaptabilă la cerinţele pieţii, ca
urmare creşte capacitatea sa concurenţială.
Timpul de parcurgere a unui produs se scurtează, scade ciclul de fabricaţie,
întreprinderea răspunde mai repede la cerinţe, capitalul imobilizat în producţia
neterminată scade, creşte eficienţa economică a întreprinderii. Aplicarea
principiului just in time (exact la timp) în cadrul facilităţii ASRS permite
reducerea stocurilor şi a spaţiilor de depozitare.
Se depăşesc unele contradicţii care în producţia clasică erau considerate
fundamentale şi de nereconciliat, după cum urmează:
Contradicţia dintre flexibilitate - economicitate. Într-un sistem de producţie clasic
schimbarea frecventă a produsului este dezavantajoasă din punct de vedere
economic, pentru că în condiţiile unei producţii mai mult sau mai puţin rigide
orice schimbare de produs conduce la cheltuieli suplimentare. Într-un sistem de
producţie flexibil, integrat informaţional, la limită este economicoasă şi producţia
de unicate.
Contradicţia dintre calitate-cantitate. În sistemul de producţie clasic, în cazul
executării produselor în cantităţi mari, nu există posibilitatea fizică să fie
controlată calitatea fiecărui exemplar de produs. În condiţiile sistemului CIM,
aplicând metodologiile de management al calităţii, există posibilitatea de a ţine
sub control ambele aspecte , de a produce întreaga cantitate de produs la nivelul
cerut de client, pentru fiecare exemplar.
Încărcarea raţională a mijloacelor de producţie, reducerea parcului de dotări la
strictul necesar, conduc la exploatarea raţională a utilajelor şi la reducerea
cheltuielilor de investiţie.
Dezavantaje:
Echipamentele, programele, etc., care constituie un hipersistem CIM sunt foarte
scumpe. De aceea, organizarea întreprinderilor după principiul CIM trebuie făcută
43
gradat, în mai multe etape, prin implementarea succesivă a unor insule
automatizate flexibil.
Hipersistemul CIM este de mare complexitate, are multe componente şi multe
legături între acestea. Asigurarea fiabilităţii sistemului presupune dezvoltarea
căilor de acces pentru uşurarea procurării componentelor de schimb.
Un hipersistem CIM se conduce după programe care materializează modele
matematice. Experienţa arată că procesele de producţie nu pot fi totdeauna
modelate matematic exact, între modelul matematic şi procesul fizic există
deosebiri, erori mai mari sau mai mici ale modelului matematic. Imposibilitatea
modelării exacte a fenomenelor şi a proceselor fizice conduce uneori, la scara de
integrare a hipersistemului CIM, la perturbaţii majore, care la rândul lor pot
produce disfuncţionalităţi cu pierderi economice.
Hipersistemul CIM exclude în mare măsură operatorul uman pentru că este
generator de erori, manopera lui costă mult, este uneori indisciplinat ca factor
tehnologic, perturbă producţia făcând grevă.
Au apărut principii post CIM (producţia suplă, producţia inteligentă, fabrica
fractală, etc.), care păstrează unele elemente ale principiului CIM şi le dezvoltă prin
revalorizarea rolului operatorului uman, mai ales în activităţile creative, precum şi în
luarea descentralizată a deciziilor.
7.1. Fiabilitatea sistemelor CIM
Un parametru important care decide folosirea ac=durata mare de funcţionare
produse care sa satisfacă calitativ/obiective
Fiabilitatea sist este definită de fiabiliatea- tuturor elementelor componenete
-utilizarea elementelor redundante
Fiabiliatea sistemului este mai mică decat fiabiliatea celui mai puţin fiabil element din
listă
Fiabiliatea sistemului este egală cu suma fiabilliataţilor elementelor componente
44
Elementele redundante au ca principală funcţie aceea de a deţine informaţiile ce le
au fiecare element din sistem şi când acestea ies din funcţie ele le inlocuiesc
În infrastructura CIM elemntele redundante sunt unităţi centrale de operare,staţiile de
proces echipamentele de înterfaţă,reţele de comunicaţie.
Implementarea sistemelor CIM
grafic
La implementarea CIM trebuie sa se ţină cont de
-limbajele de programare
-sistemele CAD,CAT,CAQ,CAM
Avantaje:
-disponibilitatea de a prelucra in mod aleator OB
-capacitate de producţie optime pentru producţia de unicat
-capacitate de integrare a tuturor sistemelor active într-un sistem integrat
Celula de fabricaţie şi liniile fabricaţiei
Celula de fabricaţie şi liniile de fabricaţie sunt componente ale SFP din punct de vedere
constructiv
Se considera ca PF este format din 2 faze -de prelucrare
-de manipulare
Celula de fabricaţie este un sistem de fabricaţie constând dintr-un singur SS de
manipulare şi un SS de prelucare
Linia de fabricaţie este un ansamblu construit din mai multe celule de fabricaţie CF legate
-în serie
-în paralel
-mixt
Legătura între ele se realizează prin SS manipulare
CF
CL -rigide
-flexibile
45
8.Automatizarea sistemelor flexibile de fabricaţie.
Automatizarea SS logistic al SA şi SDV-urilor.
Creşterea şi diversificarea tipurilor de semifabricate ce se prelucrează pe o maşină
unealtă, a dus la creşterea numărului SA care pot fi depozitate în magazinul de SA al unui
centru de prelucrare CP şi a numărului de traductori şi senzori de măsurare.
Creşterea magaziei de SA este limitată de gabaritul şi de timpi necesari SA, gabarit,
formă, dispunerea şi spaţiul de producţie ocupat, de fenomenul vibraţilor, de forţele
dinamice, care influenţează precizia de prelucrare.
Transportul interop. a SA cu:
Manipulatoare
RI
Robocare
Roboţi mobili
Casete de SA interschimbabile
o Standard
o Multiaxiale
o Speciale
Magazine de SA interschimbabile
Depozitare
Centralizată
Locală
Magazinele şi casetele SA interschimbabile sunt transportate prin SA cu robocare sau RI
sau manual cu SDV adecvate.
Casetele de SA sunt formate din:
Corp rigid care permite localizarea şi fixarea pe MU şi schimbarea automată.
Unul sau mai multe locaşuri port – sculă, plus lagărele aferente.
Bucşe de reducţie (opţional)
Sisteme de distribuţie pentru fluidul de răcire-ungere.
Avantaje:
46
Utilizate în comun de câtre mai multe MU aceeaşi SC
Depozitarea temporară pe MU numai a SA necesare prelucrării.
Gestiunea centralizată
Eliminarea SA duplicat
Alimentarea continuă la cerere a PL
Sunt transportate de robocare şi RI.
Alimentarea magaziei de SA ala CP se realizează
Automat
o Manipulatoare integrate pe MU
o RI staţionari
o RI deplasabili
Manual
Transferul SA câtre AP este realizată de :
Mână mecanică de transfer din magazia SA
RI (mai rar)
Depozitarea SA se realizează:
a. Magazie de SA, echipament opţional, modular
b. Magazin de SA al CP
c. Camera SA
Magazinul de SA:
Depozitarea centrală a SA din sistemul de bază de alimentare şi
distribuţia SA
Sistemul de transfer, manipularea cu deplasarea pe 3 axe comandate
numeric
Calculul pentru gestionarea internă
Încărcarea, deplasarea SA se realizează manuală.
Magazinul de SA de tip:
Rastel deservite de un RI portal pe şină
Magazie cu containere metalice codificate prin centrele
perforate
Magazie rastel pentru capete multiaxe permutabile.
47
SA modulare
SA extensibile
SA intermediare
SA adiţionale
SA interschimbabile
Carusel sau tambur de casete cu scule.
Magaziile intermediare sunt situate în apropierea PL şi sunt deservite de menipulatori şi
RI.
Pot fi:
Disc
Tambur
Transportor cu lanţ
Automatizarea SS logistic al SDV-urilor.
Tendinţe de realizare unor dispozitive modulare în structuri flexibile, adaptabile,
multiscop.
Grad ridicat de universalitate
Posturi multiple
Realizează funcţiile de:
Prindere
Fixare
Desprindere
Foarte simple, interfaţa adecvată cu sistemele de transport.
Poziţionări precise
Rezolvă probleme de întreţinere, depozitare şi transport automat.
În cazul transportoarelor cu acţiune continuă antrenarea paletei port-piesă se realizează
prin:
Frecare:
Cu role
Cu zale
48
Prin agăţare şi tragere cu ajutorul unor gheare care execută o mişcare basculantă
în plan vertical.
Prin intermediul unui lichid (ghidaje hidrostatice) sau a unei perne de aer (ghidaje
aerostatice)
Tehnologia robocarelor.
Robocarele (AGVS (Automated Guided Vehicle System)) realizează transportul uzinal
intern (logistica interioară), în mod automat. Prin transport uzinal intern se înţelege
("transfer lung"), deplasarea materialelor (obiectelor) între depozite şi sisteme de
fabricaţie, în ambele sensuri
În interiorul sistemelor de fabricaţie flexibilă deplasarea materialelor se realizează
de către subsistemele de manipulare, deci cu IA / E şi roboţi industriali ("tranfer scurt").
Deplasarea materialelor între depozit şi sistemul de fabricaţie şi invers, respectiv
între două sisteme de fabricaţie oarecare diferite, se realizează în condiţiile unui sistem de
producţie “clasic“ folosindu-se camioane, electrocare, cărucioare , vagoane, electro şi /
sau moto-stivuitoare.
În condiţiile unui proces de producţie automat, deplasările materialelor
(obiectelor) între diferitele componente ale sistemului de producţie se realizează cu
ajutorul sistemului de vehicule ghidate automat.
Componentele sistemului de vehicule ghidate automat sunt: vehicule, dispozitive
de ghidare a vehiculelor, staţii de încărcare / descărcare, staţii de schimb de informaţii şi
sistemul de comanda AGVS. Vehiculele AGVS mai poartă şi numele de robocare.
Dispozitive speciale asigură legătura dintre sistemul de vehicule ghidate automat
şi restul hipersistemului CIM: porţi automate sau perdele - care obturează uşile prin care
circulă vehiculele, ascensoare automate - care permit deplasarea acestora de la un nivel la
altul, poduri - care permit intersecţia unor fluxuri.
Sunt echipate cu:
şasiul (care poartă şi sursa de energie)
roţile care pot fi:
- motoare
- direcţionare
49
- purtătoare
motorul
transmisia mecanică
o parte din sistemul de comandă
acumulatoare, care oferă o autonomie funcţională între 4 şi 8 ore.
Robocare pe şine.
Se caracterizează prin:
- fiabilitate ridicată
- precizie ridicată
- grad de securitate ridicat
Sunt destinate transportului semifabricatelor grele şi foarte grele în SFP de dimensiuni
reduse.
Energia poate fi transmisă prin intermediul a unei a treia şină sau sub forma de Ec
suruburilor cu bile.
Ghidarea presupune materializarea unei singure axe, un ansamblu pinion-cremalieră şi
un codificator solidar cu sistemul de propulsie care funcţionează calculând informaţiile
legate de deplasarea vehiculului.
Dezavantaje rigiditatea este impusă şinele de ghidare, astfel introducerea unui cărucior
suplimentar impune revizuirea completă a reţelei existente.
Robocarele cu deplasare pe şină pot fi cu ghidare:
- magnetică
- optică
Ghidarea magnetică constă în sesizarea câmpului electromagnetic generat de un fir
îngropat în sol şi străbătut de un circuit de înaltă frecvenţă, de către o antenă de recepţie
situată pe vehicul.
Ghidare optică, robocarul urmăreşte traseul unei piste materializate prin încadrarea unei
benzi de culoare albă între două benzi întunecate (diferenţe de reflecţie luminoasă).
Altă soluţie este introducerea unei fotodiode în pardoseală activată prin semnale emise de
calculatorul central în funcţie de poziţia reală şi de traiectoria ulterioară a robocarului.
Există sisteme de ghidare mixt, iar trecerea de la unul la altul se realizează fără oprirea
vehicului.
50
Ghidarea optică cu rază laser mobilă care acţionează ca un cititor de cod cu bare pentru
a asigura punctele de reper necesare calculării poziţiei şi traiectoriei vehicului prin
metoda tangenţială.
Robocarele cu pneuri, pot executa:
- viraje
- deplasări:
o înainte, înapoi
o transversale
o în jurul axei
- să urce pantă cu unghi de până la 6 grade
- trepte cu înălţime de până la 8 mm
- traversarea spaţiului de 30 mm lungime şi 5 mm
adâncime.
Elemente de „inteligenţă” ale acestor tipuri de vehicule sunt:
o anticoloziune (sesizând obstacolele, măsurând distanţa până la acţionarea şi
oprirea progresivă cu evitarea contactului fizic)
o recuperarea obiectelor preluate din zona de încărcare
o urmărirea unui itinerariu pe baza informaţilor înregistrate la bord.
o Sunt conduse de CC (calculatorul central) printr-un microprocesor.
În figura 14, sunt prezentate variante de propulsie şi ghidare a robocarelor în fig. (a) este
prezentată variantă cu 2 roţi fixe şi 1 roată motodirect; în (b) este prezentată variantă cu 4
roţi (2RL+2Rmotodirect); în fig (c) este prezentată variantă cu 5 roţi (2RF, 2RL, 1 R
motodirectoare); în fig (d) este prezentată variantă cu 6 roţi (4RL, 2 R motodirectoare).
51
8.1 Dispozitive de captare colectare.
Pentru transportarea paletelor port-piesă pe distanţă scurtă pentru deservirea mai multor
maşini dispuse într-o configuraţie circulară în cadrul unei singure staţii de lucru (RI
staţionari).
RI deplasabili – pentru a deservi mai multe porturi de lucru pe un traseu liniar cu sau fără
acces opţional.
Soluţie mixtă: amplasarea pe un robocar a unui manipulator sau RI, are rolul de a
încărca /descărca paleta, SA sau caseta de SA dispuse pe platforma robocarului (fig. 15)
52
Transportul al OB de rotaţie are următoarele particularităţi:
Grad scăzut de automatizare a dispozitivului necesar efectuării operaţiei de
schimbare automată a mandrinei universalului, a bacurilor şi SA;
Dificultatea interconectării acestora în SF;
Timpi de prelucrare foarte mici ce necesită un sistem transportor colectiv al SF cu
scopul de a reduce frecvenţa de transport.
Variante:
a) Magazine modulare convertibile cu palete tip monopaletă sau multipaletă,
fig. 16.
b) Magazine interschimbabile.
c) Palete de transport cu configuraţie speciale, fig. 17.
d) Manipulatoare şi RI cu/fără posibilitate de deplasare pe solul halei.
e) Conveioare.
a) Magazine
modulare
convertibile
cu palete
sunt
transportate
prin sistem în
mod automat
cu RI de tip
portal/robocar.
53
Fig . 16
b) Paletele de transport sunt replasate pe robocare.
Sunt caracterizate:
- prin forma lor: - dreptunghiulară
- circulară
- pătrată
- au capacitatea de înmagazinare variabilă (6…50) piese şi elemente de orientare a
pieselor. Avem următoarele variante:
- palete individuale, nu pot fi stocate, se transportă separat, fig. 17 a.
- palete stocatoare, care pot fi transportoare colectiv de RI de tip portal,
depozite în structură supraetajată, fig. 17 b.
- palete tip sertar, transportoare şi depozitare în containere (au elemente
de ghidare pentru introducerea şi extragerea din containere), fig. 17 c.
- palete cu configuraţie circulară sau complex regulată, fig. 17 d şi e.
Depozitate individual în posturi fixe ale magazinelor cu palete dispuse în faţa MU
sau colectiv (supraetajat) în cadrul magazinelor depozitate în dispozitive specifice pe
solul halei şi amplasate liniar în zona MU.
Pot fi transportate cu RI tip portal cu tot cu magazinele multipaletă iar
alimentarea SSL se face cu RI staţionari.
Magazinul poate fi prevăzut şi cu posibilitatea de indexare unghiulară
pentru poziţia pieselor.
Manipularea semifabricatelor au un avans de mişcare elementar care asigură transferul
continuu/buc cu buc, deplasarea, orientarea, separarea şi poziţionarea acestora în raport
cu arborele principal (AP) şi evacuarea obiectului (OB) finit, fig 19, soluţiile elementare
ale manipulării.
54
Depozitarea paletelor port-piesă (PS) prezintă participarea în cadrul SFP în funcţie de
tipul/configuraţia pieselor.
Funcţiile sunt:
Acumulare a semifabricatelor
Alegerea şi livrarea automată în fiecare moment a piesei dorite
Gestiunea stocului de semifabricate în funcţie de comenzile elaborate
de câtre CC.
Depozitarea locală a OB, sunt utilizate frecvent 3 soluţii:
a. Magazin cu palete cu posturi fixe
b. Magazin cu palete cu posturi mobile, numite conveioare.
c. Masă rotativă indexabilă fig
55
La magazinele cu posturi fixe este necesară completarea cu un sistem de paletizare.
Posturile de depozitare pot fi cu structura monobloc/modulară cu un număr opţional de
posturi.
Conveioarele oferă o structură autonomă, sunt compacte, ataşate sau montate direct pe
batiul MU. Elimină mecanismele de paletizare şi al acţionării individuale prin lanţuri
cinematice propiuzise.
Mişcarea lor este în plan orizontal sau în plan vertical. Se utilizează la CF de
prelucrare a OB prismatice. Interconectarea cu SFP se realizează printr-o interfaţă
constituită dintr-o staţie automată de descărcare – încărcare, ataşată de robocare.
La piese de dimensiuni mici care nu necesită fixarea pe paletă se poate realiza
depozitarea liberă a semifabricatelor în magazinele circulare supraetajate, transferul
realizând-se cu RI.
Instalaţii aducătoare/de evacuare (IA/E)
Aceste instalaţii aducătoare şi de evacuare fac parte din subsistemele de manipulare şi au
drept rol generarea unor anumite mişcări ale obiectului manipulat, efectuarea acestora în
conformitate cu o anumită logică secvenţială şi cu certitudine de manipulare ce urmează a
fi efectuate ele se mai numesc şi funcţii aducătoare se reprezintă în general în mod
simbolizat.
Funcţiile aducătoare sunt următoarele:
o Depozitarea, care este păstrarea unui număr mare de obiecte de manipulat în
vederea utilizării lor ulterioare. Această păstrare se poate face în stare dezordonată
sau în stare ordonată, în acumulatoare sau în magazine.
o Separare
o Ordonare, care presupune aşezarea obiectelor depozitate într-o ordine bine
determinată şi într-o poziţie prestabilită.
o Transfer, care se realizează prin deplasarea obiectului manipulat în spaţiu, se face
prin captarea sau colectarea obiectului manipulat prin extragerea acestuia prin
56
locul de depozitare sau prin ramificare sau distribuirea obiectului manipulat pe
mai multe trasee de transport.
o Reuniune, realizează reuniunea obiectului manipulat de pe mai multe ramificaţii
într-una singură.
o De control de existenţă, controlează dacă există sau nu obiectul manipulat într-o
anumită poziţie.
o Numărare, controlează numărul de obiecte dintr-o informaţie sau care se
transportă dintr-un punct în altul a unui traseu dat.
o Funcţia de sortare, care constă din separare, control dimensional şi redistribuirea
pe trasee de transfer în funcţie de rezultatul controlului efectuat.
o Dozarea, în acest obiectul de manipulat se separă, se cântăreşte sau se numără
după care se realizează transferul unui număr bine determinat de obiecte sau se
face transferul unei greutăţi bine determinate pentru obiectele de manipulare.
o Interschimbabilitatea, poziţia obiectului de manipulat A se va ocupa de obiectul
de manipulat B sau invers.
o Livrare, care este transferul obiectului manipulat altui dispozitiv altei instalaţii.
o Poziţionarea, care constă din stabilirea poziţiei obiectului manipulat în raport cu
un dispozitiv, o instalaţie, o maşină sau un utilaj.
o Fixarea, care constă din imobilizarea obiectului manipulat în raport cu elementul
faţă de care a fost poziţionat
Se poate spune că:
- instalaţia aducătoare şi de evacuare-IA/E- este o componenta a subsistemului de
manipulare ale cârei funcţiuni sunt generarea anumitor mişcări ale obiectului de lucru
şi efectuarea acestora în conformitate cu o logica secvenţiala şi cu cerinţele de
manipulare care urmează a fi realizate
- exista o interferenţă între noţiunea de logistica sau instalaţii logistice şi IA/E
- instalaţiile logistice se definesc ca fiind totalitatea mijloacelor care, în cadrul unui
sistem de producţie, la momentul oportun, asigura fiecare loc de munca cu tot ceea ce
este necesar pentru desfăşurarea activităţii de producţie
57
- instalaţiile logistice sunt parte componenta a sistemului logistic
Depozite.
Sunt caracterizate prin:
Au rolul de a depozita obiectele manipulate, şi de ale număra la momentul
oportun.
Pot efectua funcţii de transfer respectiv funcţiile de ordonare.
Depozitele pot fi de mai multe tipuri, şi anume:
- tip buncăr
- tip acumulatoare sau stivuitoare
- tip depozite/magazine
58
Fig. 9.3
Fig. 9.4
- tip palete
- tip containere
Buncărele sunt realizate de un volum delimitat prin pereţi solizi, executaţi de
obicei din tablă, în care se depozitează obiecte discrete sau materiale amorfe cum ar fi
nisip, pietriş, zahăr tos, etc.
Buncărele asigură depozitarea obiectelor manipulate în stare dezordonată. Pot fi de
mai multe forme:
paralepipedică
cilindrică
compusă
Ele pot fi cu capac sau fără capac.
Golirea buncărelor se poate realiza prin
răsturnare
cu forţe gravitaţionale
în mod automat.
Buncărele pot fi de mai multe feluri, buncăre fixe, staţionare sau buncăre în
mişcare ele putând efectua mişcări de rotaţie, mişcare oscilantă şi mişcare vibratorie.
Funcţie de forma obiectelor şi funcţie de numărul acestora se determină
caracteristicile buncărelor.
În figura de mai jos (a,c) este prezentat un buncăr staţionar de tip pâlnie el este
format dintr-o parte unde se depozitează piesele şi este prevăzut cu o paletă care are rolul
de a împiedica apariţia fenomenului de boltă care apare la depozitarea dezordonată a
obiectelor cum este prezentată în figura (b).
59
paletă
prebuncăr
buncăr
a b
Obturatorul
orificiului de
evacuare
c
în figura c, se observă că obiectele depozitate se
evacuează printr-un orificiu, prin alunecare pe un
jgheab fix amplasat în pantă înclinată.
În figura de mai jos este prezentat un buncăr staţionar prevăzut cu un cursor care
execută şi mişcarea de oscilaţie ajutând la eliberarea obiectelor manipulate.
60
cursor
În următoarea figură este reprezentat un buncăr rotativ tip tambur care execută
mişcarea de rotaţie în jurul articulaţiei respective. Mişcare care permite eliberarea
obiectelor manipulate a se depozita în acesta.
În figura de mai jos este prezentat un buncăr cu cursor care execută şi mişcarea de
oscilaţie, cu ajutorul unei articulaţiei, ajutând astfel la eliberarea obiectelor manipulate.
Mai există şi buncăre cu mişcări vibratorii torsionare în jurul unor axe verticale,
un astfel de exemplu este prezentat în următoarea figură.
În acest caz buncărul este prevăzut cu un jgheab spiralat pe care obiectul de
manipulat este condus sau transferat spre ieşirea din buncăr.
61
Articulaţia buncărului
Articulaţia buncărului
cursor
H
h
Pentru a putea calcula numărul obiectelor care se depozitează într-un buncăr avem
nevoie de următoarea formulă:
în care:
Vb – volumul buncărului
Vo – volumul obiectului manipulat
q – coeficientul de umplere care se dă funcţie de forma obiectului de depozitat
q = 0,4…0,7
Acumulatorul (stivuitorul) depozitează obiecte ordonate după o anumită direcţie
(grad de libertate). Din acest motiv acumulatoarele sunt numite unidimensionale. În plus
realizează funcţia de transport. Din motivele prezentate
rezultă o varietate largă de tipuri de acumulatoare, mai
jos sunt prezentate cele mai reprezentative.
o Acumulator de tip puţ.
În figura alăturată este prezentat un astfel de
acumulator care permite acumularea pe verticală a unui
număr de obiecte Q=H/h
62
În care H – înălţimea acumulatorului
h – înălţimea obiectului care se depozitează în puţ
o Acumulator de tip jgheab.
Acumulatorul de tip jgheab sau tub are
caracteristica că secţiunea jgheabului este în
funcţie de secţiunea obiectului.
În exemplul prezentat numărul obiectelor ce
se depozitează în acest tip de acumulator este:
în care:
L,d,r,Ho – elemente geometrice a depozitului considerat
d – diametrul obiectului manipulat
n – numărul traseelor de jgheab drept sau înclinat, în general secţiunea jgheabului
este dată de forma obiectului ce se depozitează în acesta.
Lungimea jgheabului (L) se dă în funcţie de numărul şi de dimensiunea obiectului
de manipulat în general. În acumulator de tip jgheab, deplasarea semifabricatelor sau
obiectelor se realizează sub acţiunea forţelor gravitaţionale.
În figurile de mai jos sun prezentate diferite variante ale secţiunii de jgheab
corespunzător diferitelor tipuri de piese:
63
Fir (cablu)
o Acumulator cu fir
Un astfel de acumulator poate servi în loc de
depozitare pentru piese de tip segmenţi. În acest caz firul sau
cablul pe care se aşează obiectul formează cu orizontala un
unghi b care depinde de numărul obiectelor ce se vor
depozita pe acesta.
o Acumulator cu
bandă.
Este compus în principiu de o bandă rulantă care execută mişcarea de rotaţie
preluând obiectul de manipulat dintr-un punct în celalalt, obiectele fiind de formă
cilindrică, dreptunghiulară sau ori ce altă formă geometrică, care se aibă cel puţin o
suprafaţă plană sau cilindrică (suprafaţa de bază).
64
Segmenţi Cablu
Obiecte cilindrice
Bandă
Obiecte dreptunghiulare
Bandă
Magazinul este un depozit (acumulator) prevăzut cu locaşuri suplimentare pentru
asigurarea situării univoce a obiectelor, permiţând astfel stabilirea unei poziţii bine
determinate a obiectului manipulat. Pe lângă avantajul că obiectele sunt situate într-un
mod bine determinat, magazinele au şi rolul de transportoare.
Magazinul poate fi:
o Staţionar
o Mobil
Magazinul staţionar este un magazin care nu se deplasează şi în general nu
realizează mişcări de transfer, limitându-se la depozitarea unor obiecte în poziţii bine
definite. În figurile de mai jos sunt prezentate două tipuri de magazine staţionare.
Magazinul mobil este de mai multe tipuri,
funcţie de caracteristicile obiectelor şi necesităţilor
la prelucrare. În figura alăturată este prezentat un
astfel de magazin care este realizat dintr-o bandă,
65
Obiecte cilindrice
Bandă cu prisme
Magazin cu bandă şi prisme
Magazin staţionar
derivată din acumulatorul cu bandă, pe banda respectivă sunt prevăzute locaşuri de
poziţionare şi fixare a obiectului manipulat la intervale egale cu un pas prestabilit.
Paleta este un depozit asemănător cu magazinul, dar are locaşurile de situare ale
obiectelor dispuse ca şi elementele unei matrici. Se poate spune că este un depozit
staţionar care are forma unei matrici de locaşuri aşezată pe o placă. Această paletă are
avantajul că poate fi transportată ca un
întreg cu ajutorul unui dispozitiv sau
instalaţii adecvate.
Un astfel de exemplu este prezentat
în figura alăturată, la care este o astfel de
paletă prevăzută cu 4 linii şi 5 coloane.
Numărul localului de depozitare se
calculează astfel:
Q=m.n
m – produsul liniilor
n – produsul coloanelor
Avantajul principal al paletei este faptul, că permite transferarea simultană a mai multor
obiecte, aflate în stare ordonată.
În cazul în care un robot încarcă sau descarcă o paletă, el va lucra după un
"program de suprafaţă", în care se prevede ca ordinea curselor să corespundă cu ordinea
necesară de extragere sau de introducere a obiectelor din / în locaşuri, cum ar fi de
exemplu 1.1, 1.2, …, etc.
66
Paletă matricială cu obiecte cilindrice
11 12 13
21 22 23
31 32 33
Paletele sunt:
o de transfer
o de prelucrare.
Locaşurile de situare ale obiectelor pe paleta de prelucrare sunt dispozitive de
lucru, care asigură pe lângă situare şi imobilizarea obiectelor în raport cu paleta. Paleta de
prelucrare se introduce în dispozitivul de lucru al maşinii de lucru, urmând ca aceasta să
execute simultan sau succesiv prelucrarea tuturor obiectelor de pe paletă. După
terminarea operaţiilor tehnologice prevăzute, se trece la extragerea paletei de prelucrare
din dispozitivul de lucru al maşinii şi trimiterea paletei împreună cu obiectele instalate pe
ea spre următoarele posturi de lucru prevăzute în itinerarul tehnologic.
Containerul este un depozit staţionar format dintr-o matrice spaţială de locaşuri
dispusă într-un volum în general paralepipedic. se poate spune că containerul este un
depozit tridimensional, constituit dintr-o cutie în care obiectele sunt depozitate fie
dezordonat (ca într-un buncăr), fie ordonat.
Depozitarea ordonată a obiectelor în container se realizează cu ajutorul unor
dispozitive speciale, sau fără dispozitivele respective în cazul în care rolul acestora în
privinţa ordonării poate fi asigurat însăşi prin forma obiectelor de depozitat.
Deosebirea dintre buncăr şi container constă în faptul că primul este fix, iar cel de
al doilea serveşte la transferarea simultană a mai multor obiecte.
În figura (a) este prezentat un container în care obiectele cilindrice din stratul
inferior permit situarea obiectelor din stratul superior.
În figura (b) este prezentat un container ce este caracterizat prin linii (m), coloane
(n) şi planuri (p). Astfel numărul de locuri din
magazine se calculează:
Q=m∙n∙p
67
Container cu obiecte cilindrice depozitate în straturi
8.2 Dispozitive de ordonare
Aranjează obiectele de lucru de manipulat într-o formaţie, iar poziţiile relative sunt bine definite.
Principiile constructive ale dispozitivelor de ordonare sunt:prin selectarea orientăriiprin schimbarea orientării
68
a)
b)
reţin din flux OB manipulat orientat corect şi le elimină pe celelalte
modifică orientarea (directoarea. Characteristică şi auxiliară) a acestor OB manipulate care se deplasează orientate greşit într-un flux de OB manipulate.
Din punct de vedere constructiv, dispozitivele de ordonare lucrează folosind forma geometrică a OB şi forţei gravitaţionale care lucrează asupra acestuia, fie utilizând un mecanism sau energie „injectată” din exterior.
Exemple de dispozitive de ordonare care lucrează după principiul selectării sunt şicanele – suprafeţe formate sau orificii practicate în jgheaburi de acumulare – transportul în vederea orientării prin selectare a OB care se deplasează în acele jgheaburi.
Fig. 9.32 – şicană a) trece b) nu trece
Fig. 9.33 – forma a) trece b) nu trece
Fig. 9.34 – pentru OB tip ciupercă a) trece b) nu trece
69
Fig. 9.35 – a) trece b) nu trece
Există cataloage cu tipuri de şicane pentru piese de diferite forme.
Dispozitive de transferfuncţia: aducătoare – transfer: deplasarea OB manipulat în spaţiu modifică poziţia
punctului caracteristic, cât şi a direcţiilor dreptei caracteristice şi auxiliare.
Putem avea: tranfer „lung”
(transport) – funcţia aducătoare care realizează deplasarea OB cu întregul dispozitiv
transfer „scurt” (local, de precizie) – funcţia aducătoare în decursul căreia deplasarea OB se realizează în raport cu elementul fix al dispozitivului.
A. Dispozitive de transfer „lung” (transport)Mijloace de transport:
uz general
specializate
70
dreapta caracteristică (Δ)
M
dreapta auxiliară(Δ’)
punct caracteristic
OB
Cărucioare Autovehicule cu sau fără aparat de ridicat grutăţi stivuitoare
Cărucioare de manipulat OB Palete şi containere în sistem depozit Carucioare autonome portobiect Roboţi de transfer
fig. 9.45 – construcţia unui cărucior (IMT) de manipulat OB, palete, containere cu sistem de deplasare
fig. 9.46 – cărucior autonom portobiect
fig. 9.47 – robot de transfer =cărucior autonom + ION=
B. Dispozitive de transfer „scurt” (local)
71
Criterii de clasificare: mişcarea OB
liberă – 6 grade de libertate dispozitive de rotaţie
continuă pas cu pas
translaţie mixte
ghidată – grade de libertate < 6 precizia de poziţionare forma constructivă
Din punct de vedere al preciziei: dispozitive care nu realizează poziţionarea OB disozitive care poziţionează aproximativ dispozitive care poziţionează precis
Din punct de vedere constructiv, sunt dispozitive de tip: puţ jgheab tub cu bandă cu locaşuri cu împingător de tip masă
Mai îndeplinesc şi funcţiile: de depozitare de captare de ordonare
Exemple de dispozitive de transfer „scurt”
Fig. 9.56 – dispozitive cu blendă (opritoare) oscilantă (dispozitive cu deplasare a OB sub acţiunea propriei greutăţi)
la ciocnirea ei cu un OB oscilează în sensul indicat: pentru limitarea vitezei de deplasare a OB diminuarea zgomotului produsde circulaţia OB corectarea poziţiei OB şi separarea lor unul câte unul
72
Sub acţiunea greutăţii Forţa aplicată ... mecanic
Dispozitivele de transfer sunt gravitaţionale pas cu pas şi realizează deplasarea antr. a OB separarea OB
fig. 9.58 – dispozitivele de transfer gravitaţional pas cu pas pentru deplasarea OB cilindirice
deplasarea controlată a OB separarea OB
B1 Dispozitive de transfer „scurt” cu deplasarea OB sub acţiunea forţei aplicateSe realizează cu ajutorul:
transportoare de bandă cu alunecare cu rostogolire
dispozitive vibratoare dispozitive cu mecanisme
73
Transfer scurt Transfer lung
fig. 9.61 – transportor cu bandă de alimentare cu o injecţie de putere pe parcurs realizată prin tamburi antrenaţi T3 şi T4
fig. 9.62 – transportor cu bandă spijinită pe o ghirlaandă de role (pentru transortul mat. în vrac) prin intermediul foorţei de frecare
74
fig. 9.63 – transportor cu lanţ articulat; OB aşezate în locaşuri solidare cu zalele lanţului. Antrenarea zalelor prin intermediul unui lanţ ataşat la p în f a lor care angrenează cu o roată antrenată. OB sunt sprijinite pe ghidaajul rolelor prin intermediul unor ştifturi şi alunecă în raport cu acest ghidaj sau ajezate în nişte locaşuri/palete antrenate de zale.
Fig. 9.64 – transportor cu bandă cu rostogolire (cale cu role) (bandă fixă în care sunt dispuse role antrenante şi care la rândul lor antrenează OB transferat) cond. l > 2p, p – pasul de înaintare role şi l – lungimea OB
75
Fig. 9.65 – dispozitiv de transfer cu vibraţii cu jgheab (jgheabul are un mecanism care îi imprimă o mişcare vibratoare → OB manipulat primeşte o mişcare accelerată care îl desprinde de jgheab, el înaintând prin salt). Condiţia pentru repunerea OB în jgheab < arctg µ; µ - coeficientul de frecare dintre OB şi jgheab
Fig. 9.66 – dispozitiv de transfer pas cu pas cu camă. Cama dublă 1 – element conducător al mecanismului.
Se mai poate executa deplasarea OB si cu ajutorul unui paraleligram articulat care imprimă bielei o mişcare de translaţie circulară. Biela conţine locaşuri disp. cu p şi mută OB în mişcarea sa circulară.
Mesele de divizare – realizeazăpoziţionarea exactă a OB la sfârşitul unei secvenţe de mişcare.
76
Fig. 9.69 – masă de divizare în mişcarea de translaţie
Fig. 9.70 – masă de divizare în mişcarea de rotaţie.
Fig. 9.71 – masă de poziţionare dublăa) cu mai multe grade de mobilitate.
Dispozitive de separare / reunireFuncţii aducătoare
separare – ramificare reuniune – confluenţă
Pot fi D de separare cu gheare cu discuri
77
} Izolarea
Unui OB Mai multor OB
Dirijarea acestuia pe trasee diferite Reunirea mai multor fluxuri de transfer de OB în unul singur
tip macaz cu clape cu împingător
fig. 9.73 – dispozitiv de separare cu gheare oscilante în jurul punctului O. OB se deplasează in tub T. La oscilaţii în sens orar 2 se elimină un OB şi înaintează cu un pas următorul OB.
Fig. 9.74 – ghearele oscilatorului sunt executate ca nişte furci
Condiţii: 2l1 ≥ D; 2l2 ≤ D; l2 ≥ l1 + d sau
78
Fig. 9.75 – cu gheare care constau din tampoane fixate pe lame elastice. Reţinerea coloanei rezultă datorită forţei de frecare dintre OB şi tub ca urmare a apăsării tamponului.
Fig. 9.76 – ghearele sunt realizate prin nişte cuţite în mişcarea de translaţie.
Fig. 9.77 – separarea se realizează prin şurub (Ş)
Fig. 9.78 – separarea se realizează prin ştifturi montate pe discul rotativ d.
Fig. 9.79 – separarea prin acţionarea unui rotor r prevăzut cu două discuri prevăzute cu găuri şi care pătrund în interiorul tubului.
79
Dispozitive care realizează funcţia de reuniune / confluenţă.
Fig. 9.80 – dispozitiv de tip macaz: separă şi repartizează OB transferate pe mai multe fluxuri; E – elementent comandat de sistemul de comandă al IA / E în jurul axei Ox (orizontală)
Fig. 9.81 – dispozitiv de tip macaz: separă şi repartizează OB transferate pe mai multe fluxuri; E – elementent comandat de sistemul de comandă al IA / E în jurul axei Oy (verticală)
80
Scheme de principiu ale unor dispozitive de repartizare comandate de IA / E fig. 9.82 tip clapetă.
Fig. 9.83 – elemente de separare cu clapetă comandată de obiect
Fig. 9.84 – dispozitiv împingător care execută o mişcare de translaţie alternativă repartizează OB extrase din acumulatorul A în tuburile T1 şi T2.
81
Funcţiile aducătoare de separare pot fi cumulate şi de dispozitive care realizează alte funcţii.(acumulatorul cu mecanism de antrenare a OB, a magazinelor, a dispozitivelor de captare)Dispozitive de numărare / dozareRolul dispozitivului:
determinarea numarului de OB intr-un punct al traseului de transfer separarea unui număr sau gretăţi determinate de OB
fig. 9.85 – la fiecare rotaţie a camei trece căte un OB. TC – timpul unui ciclu cinematic. T(S) – timpul de luat în calcul
[bucăţi OB]
Dacă avem un transportor cu bandă, viteza de deplasare a benzii la un transportor cu bandă v (ms-1) şi cu pasul p(m) de dispunere a dispozitivului de poziţionare a OB pe bandă atunci numarul de OB transferate pe secundă este:
[buc.s-1]
În cazul unui dispozitiv de transfer cu vibraţii prez. ant. În timpul T se vor transfera un
număr de OB [buc]; tS – timpul unui salt.
Fig. 9.86 – dispozitiv de dozare pentru material sub formă de vrac (grăunţe, praf)Fig. 9.87 – dispozitiv pentru dozare lichide.
82
9. Sisteme modulare
-una din căile de realizare a flexibilităţii sistemelor de montaj
-Modulul – ansamblul tehnologic (MU, Dispozitivul SA) realizat ca parte componentă a
unei familii sau grup de ansamble destinate să îndeplinească o funcţie tehnologică
comună şi care este astfel realizată încât să poată funcţiona incorect cu module de alta
funcţionalitate în cadrul SF.
Sistemul Modular: reprezintă totalitatea modulelor care îndeplinesc aceeaşi funcţie.
Exemplul de demonstraţii modulare dar sunt incomplete deoarece nu sunt prevăzute cu
elemente necunoscute interconectări în cadrul unui SF:
-elemente tipizate pentru construcţii MUA – capete de torţa
- mese index
-elemente tipizate pentru construcţia stantelor şi dispozitivelor
În present s-a abordat într-o măsura destul de mare concepţia sistemică:
-de montaj
-de manipulare
-de construcţii de calitate
-de acţionare şi cală.
Relaţia dintre SF si SModulare este următoarea:
SF – funcţia de executare a unei an. Tehnologice
SMod – funcţionează modulele nec. Executabile operaţii din cadrul tehn.
SMod este un sistem static.
Metoda logică de concepţie a SModulare în procese echipei tehnologice este present în
figura:
SM1
SF
Sm3
SM2
83
Calculul productivităţii SF şi a stării de funcţionare
Ex: Modulul flexibilităţii de fabricaţie (CFF) – un str. cu CNC
- un RI care deserveşte – o mag :
- SF
- PF
- un STransp automat
Manipulare
Depozitare Sch. De loc si directie
Sch. De pozitie
Aprecare si eliberare
Verif. pozitiei
Transfer Aliment. Evac. Adunare Sortare
Mecanic Electric Pneum. Hidr. Cutia
Cilindric Paralelip Sferic Plat Morfo.
≤0,1 kg 0,1≤G≤1 1≤G≤5 >5KG
Modulul 1,2 m
84
CL: 1 ST: - adduce în Msf container
paleta cu n SF
- după prelucrare – transportare container
paleta cu n PF la destinaţia stabilită iniţial
are o intensitate de lucru caracterizată prin parametrii gama, s*-1
2 RI alim. Str. CNC cu cate un SF, din Msf, intensitatea de lucru µ, s*-1
3 După fix. SF începe prelucrarea pe MU cu CNC intensitatea de lucru …,
s*-1
4 După prelucrarea RI preia PF şi o duce în Mpf intensitatea de lucru teta,
s*-1
CL se repetă pentru cele n reprezentări din lot.
Pentru stabilirea coeficientului de incărcare a componentei CFF se introduc următoarele
notaţii:
Si,j.e – reprezintă starea CF la un moment dat
Pi,j.e – reprezintă probabilitatea stării Si,j.e
i – indicele stării de poziţie; în care acesta cuprinde:i – SF
n-i – PF
j,e – indicele stării robotului industrial: e=0 RI nu deserveşte MU
e=1 RI deserveşte MU
j=1 – RI scoate SF din Msf
j=0 – RI bagă PF în Msf
Stările prin care trece SFP considerate de la inceputul CL pană la prelucrarea integrală a
celor n repere şi deplasarea acestuia în Mpf. Se pot exprimă cu ajutorul graficului din
figura:
85
CL al CF se aseamană cu procesul demonstrate în statistica matematică, procese pur de
naştere şi de moarte în funcţionarea carora se folosesc ecuaţiile KOLMOGOROV –
FELLER :
Ecuaţiile pentru “procese pur de moarte”:
)()()( 11'
1 kkkkk PdPdP
pentru “procese pur de naştere”:
)()()( 11'
1 kkkkk PnPnP
şi pentru “procese de naştere si moarte”:
)()()()()( 1111' kkkkkkkk PndPdPnP
)(' kP - variaţia probabilităţii instantanee a procesului
- pentrumomentul k+1)(1 kP
Sn,o,o
Sn-1,1,0
Sn-2,1,0
Sn-k,1,0
Sn-i,1,0
S1,1,0
S0,1,0
Sn-1,0,1 Sn-1,0,0
Sn-2,0,1 Sn-2,0,0
Sn-k,0,1 Sn-2,0,0
Sn-i,0,1 Sn-i,0,0
S1,0,1 S1,0,0
Ss,0,1 Ss,0,0
d
d
d
d
d
d
μ
μ
μ
μ
μ
86
- pentru momentul k )(kP
-pentru momentul k-1)(1 kP
k
k
k
k
d
d
n
n
1
1
coeficienţi care se referă la intensitaţile proceselor de naştere sau de moarte.
Pe baza relaţiei şi a graficului sistemul de ecuaţii diferenţiale probabilitatea stării
CF in anumite momente de funcţionare:
)()(
)()()(
)()()(
)()(
)()()(
)()()(
..............................................................
)()()(
)()()(
)()()(
)()()(
0,0,01,0,00,0,0
1,0,00,1,01,0,0
0,1,00,0,10,1,0
0,1,0,0,0,0,
0,0,1,0,1,0,
1,0,0,1,0,1,
0,1,20,0,10,0,1
0,0,10,1,11,0,1
1,0,10,0,0,1,1
0,0,0,0,00,0,
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
PPP
xnxnxn
xnxnxn
xnxnxn
nnn
nnn
nnn
nn
x- valoarea variabilă a stării magnetice Msf.
Coeficientul de încărcare ik a elementelor componentei din structura SF se calculează ca
raportul timpul de funcţionare afiecărei componente fc/ ciclul total de lucru ( tc )
87
tc
fcik
(1)
Inversul intensităţilor de funcţionare a fiecarui element al CF este egal cu timpul de
funcţionare al fiecărui element , deci relaţia (1) devine pentru STransport:
1]]111
[1[1111
1
n
n
nk
tc
fSTSTi
unde:
nfST
1
- timpul de funcţionare al STransport a celor n SF, respectiv PF
1
- timpul necunoscutei 1R pentru alimentarea stării cu SF
1
- timpul necunoscutei 1R pentru evaluarea de pe MU a PF şi asezarea lor în
Mpf
1
- timpul necunoscutei prelucrate pe MU
Coeficientul de încărcare a RI :
]1111
[
]11
[
1111
11
n
n
n
kc
RIRIi
a MU :
]1111
[
1
1111
1
n
n
n
kc
STRSTRi
Pentru determinarea STik se impune realizarea probabilitaţii 0,0,0P
a stării CF rezultă că :
10,0,0 )]
111(1[
nP
88
Rezolvara sistemului de ecuaţii pentru o stare stationară de funcţionare a CF, adică toate
derivatele 0
P
, şi cunoscand probabilitatea stării 0,0,0P rezultă:
10,0, )]
111(1[
nPk
şi succesiv se obţin celelalte probabilităţi.
Productivitatea CF exprimă în piese/sec.
1]1111
[1
nQ
bucCF
buc - timpul necesar prelucrarii unei piese.
Subsistemul informaţional
Funcţii: realizează cdă şi controlul în regim automat al celorlalte subsisteme prin: -
culegerea
- prelucrarea
- memorarea
- transmiterea informaţiilor
privind mişcarea în spaţiu sit imp a: - SF
- Pieselor
- SDV-urilor,
realizează sarcini de producţie, comportarea MU, proceselor de prelucrare şi control.
Conducerea SFP şi asigurarea unei exploatări optime a frecvenţei maşinii ce intră în alc.
acestea sunt simultan realizate prin sisteme modulare de programare (există in memoria
calculatorului şi transmite MU în funcţie de sarcinile de producţie).
Sistemul de cală a unui SFP cuprinde 3 ni8vele ierarhice: - superior (central)
- mediu (cda procesului)
- local (cda prelucrarii)
Nivelul central – calculatorul de process – are funcţiile:
- gestiunea bazei de date a programului piesa
- gestiunea bazei de date statistice a SA
89
- monitorizarea şi simularea funcţionării sistemice
- planificarea producţiei
- supravegherea stării sistemice.
10. Linii automate.
Liniile automate sunt formate din maşini unelte, aparate şi instalaţii organizate
într-un flux tehnologic cu respectarea anumitor condiţii specifice automatizării.
Deplasarea obiectului de prelucrat se realizează în mod automat de la un post de lucru la
altul. Liniile automate sunt întălnite mai des în industria auto, electrotehnică, electronică.
Dinamica de dezvoltare a domeniilor amintite justifică costurile necesare pentru
construcţia de linii automate specifice diverselor procese tehnologice.
Linia automata se defineste ca fiind un sistem de maşini, instalaţii şi aparate care
realizează transformarea automată a obiectului muncii – material sau semifabricat – în
produs finit. Transformarea automată se face cu deplasarea automată a obiectului de
prelucrat de la un loc de muncă la altul, cu refixări şi reechilibrări automate sau cu
ajutorul unui dispozitiv special numit dispozitiv însoţitor.
Liniile automate au următoarele caracteristici:
- prelucrarea obiectului muncii se realizează în mai multe poziţii;
- transportul piesei se realizează în mod automat de la un loc de muncă la altul după
anumite trasee de prelucrare;
- procesul tehnologic este prestabilit şi este specific seriilor de fabricaţie mare şi masă.
Liniile automate au construcţii complicate şi scumpe, deci la realizarea lor trebuie să
avem în vedere soluţii care să conducă la costuri reduse iar echipamentele utilizate să
aibe o destinaţie mai largă.Aceste deziderate se obţin prin utilizarea elementelor
normalizate – subansamble şi elemente de legătură – care prin agregare mecanică,
hidraulică, electromecanică etc. reduc timpul necesar prelucrării şi construcţiei asigurand
totodată o exploatare sigură şi de durată. Echipamentele utilizate trebuie să poată lucra
atat în linie automată cat şi individual, fără transformări constructive importante.
Linia automată este destinată unui anumut tip de piesă numită piesă tipică care
reprezintă piesa specifică pentru o anumită grupă. Activităţile necesare prelucrării
acesteia în linia automată sunt executate fără intervenţia operatorului uman. Acesta din
90
urmă acţionează la începutul sau sfarţitul ciclului de lucru – alimentarea cu semifabricate
şi eliberarea pieselor finite – la activităţiile de reglaj, observare şi intervenţii în caz de
defecţiune.
În vederea realizării unei linii automate se parcurg următoarele etape preliminare:
- se precizează tipul de piese prelucrabile pe linia automată şi se stabilesc grupe de
piese;
- se alege piesa cea mai complexă d.p.v. al suprafeţelor de prelucrat din fiecare grupă şi
pentru aceasta se stabileşte procesul tehnologic;
- se stabilesc operaţiile din procesul tehnologic care se realizează pe linia automată
pentru care se calculează costul de prelucrare necesar stabilirii eficienţei economice.
Clasificarea liniilor automate
Criteriile de clasificare a liniilor automate sunt :
- după principiul de funcţionare a liniilor automate;
- după caracterul transportului piesei în timpul prelucrării;
- după felul procesului tehnologic de realizat pe linie;
- după felul maşinilor care alcătuiesc posturile de lucru;
- dupa caracterul programului de automatizare a ciclului de lucru pe linia automată;
- după geometria liniei automate.
Principiul de funcţionare împarte liniile automate în doua grupe:
- linii automate cu funcţionare sincronă;
- linii automate cu funcţionare asincronă.
Liniile automate cu funcţionare sincronă sunt linii cu structura rigidă între posturile de
lucru adică semifabricatul trece de la unpost de lucru la altul fără să treacă printr-un
depozit intermediar sau buncăr (fig1.4.).
91
Liniile automate cu funcţionare asincronă sunt linii cu structură elastică adică fiecare post
de lucru este constituit din maşini ce au buncăr sau depozit intermediar, precum şi sistem
de alimentare automat propriu (fig 1.5.).
92
Caracteristica transportului piesei în timpul prelucrării clasifică liniile automate în
linii automate poziţionale sau staţionale şi linii automatice rotorice sau cu prelucrare
mobilă.
Liniile automate poziţionale se caracterizează prin faptul că acţiunile tehnologice au loc
în timpul cat piesa este în poziţie.
Ciclul de lucru este alcătuit din mişcare de transport, mişcări ajutătoare, mişc de
lucru, mişcări ajutătoare, acestea făcandu-se cu suprapuneri de timp. Se pot face cu
suprasarcini de timpi.
Caracteristica liniilor automate poziţionale o reprezintă timpul egal de lucru pe fiecare
post.
Liniile automate rotorice se caracterizează prin faptul că acţiunile tehnologice se
fac în timp ce piesa se află în mişcare. Are caracteristic faptul că timpul de prelucrare pe
linii automate rotorice poate fi diferit şi este de regulă în funcţie de diametrul rotorului.
93
Are ca avantaj timpul variabil de prelucrare. Ca dezavantaje : se aplică doar pentru piese
cu maxim două mişcări de prelucrare.
După felul procesului tehnologic realizat liniile automate sunt linii automate pe
care se realizează un singur tip de operaţii şi linii automate combinate.
După felul maşininilor unelte ce formează postul de lucru deosebim:
Linii automate formate din maşini unealte universale.
Linii automate formate din maşini unealte agregate.
Linii automate formate din maşini unelte specializate.
Linii automate formate din maşinii unelte speciale.
După caracterul programului de automatizare a ciclului de lucru
1. Linii automate cu program rigid
2. Linii automate cu program elastic
După geometria liniei avem:
Linii automate cu un singur flux de prelucrare
Linii automate cu mai multe fluxuri de prelucrare (ramificat)
Exemplu de compunere a liniei automate cu un singur flux:
PL
Intrare 1 2 3 q-1 q Ieşire
Transportor
94
Linie automată cu transpunere directă,agregate în linie.
PL
. . .
. . .
1 2 3 q-1 q
Linie automată cu transpunere directă,cu prelucrare a piesei.
. . . . . .
. . . . . .
1 2 3 q-1 q
95
Linie automată cu o linie cu transpunere directă,cu post unilateral sau
bilateral,cu schimbarea poziţiei piesei.
1 2 3 q-1 q
Linie automată cu transpunere paralelă cu agregaje în serie
Transportator de
alimentare
. . . .
1 2 3 q-1 Transportator
colector
Linie automată cu transportoare paralele şi cu agregate paralele.
11. Centrele de prelucrare
Utilizarea programelor numerice permite instalarea unei noi piese. Se realizează
piesa cu formă complexă cu preţuri de cost reduse.
Părţile componente ale unui centru de prelucrare, o maşină unealtă, o magazie de
scule, mişcarea de translaţie, două mese, sistem de manipulare a sculelor aşchietoare.
96
Pe fiecare element mobil există nişte sisteme de axe .
Pentru eficienţa acestui sistem a fost nevoie de introducerea unor elemente
suplimentare.
Scule aşchietoare care să reducă auxiliari.
Măsurarea vitezei de poziţionare se face cu ajutorul lanţurilor cinematice reuşite.
Reglare sculei aşchietoare se realizează cu ajutorul unei scule de prereglare.
Caracteristicile materialului – scula aşchietoare trebuie să aibă o durabilitate
foarte bună (plăcuţe dure – care sunt executate sub formă pătrată).
Scule cu elgorită (durabilitate foarte mare) – se foloseşte timp îndelungat fără a
prezenta uzuri.
D.P.D.V. al construcţiilor – sculele aşchietoare sunt montate în aşa numitul: port
scule.
Codificare se face cu mai multe cifre care indică locul în care se află o anumită
piesă in magazia de scule.
Schema de functionare a maşinii unelte cu comandă numerică :
97
Modalităţi de schimbare a SA la MU cu CN
Manuală
Strângere
Suprafaţa de orientareCilindrică | conică | plană
Cu locaş codificat
Mijloc de identificare
Cap revelver
SA codificat
Frână mecanică
Automată
Bucşă elastică
Pe con
Cu şurub SA
reglabilSA
nereglabil
SA nereglabilă
SA reglabilă
Cerinţele pentru SA utilitare pentru maşinile unelte cu comandă numerică sau pe
centrele de prelucrare sunt următoarele :
- rigiditate mare
- capacitate de aschiere ridicată la viteze de aşchiere mari
- posibilitatea de eliminare a aşchiilor
- simplitate constructivă
- să permită prelucrarea în afara MU într+un timp foarte scurt
- să asigure interschimbabilitatea şi posibilitatea de schimbare
rapidă
La maşinile cu CN sculele utilizate se pot clasifica în 2 timpuri :
- scule specializate (se referă la tipul de maşini speciale)
- scule standarde (trebuie sa respecte cerinţele susţinute anterior
ca să poată fi folosite).
Dezvoltarea tehnică industrială a condus la reconfigurarea structurală a maşinilor-
unelte. Realizarea structurală a maşinilor unelte se face în funcţie de specificul tecnologic
al diferitelor repere de prelucrat şi de volumul producţiei acestora. În ultimii ani a luat
amploare utilizarea maşinilor unelte cu comandă numerică şi centrele de prelucrare care
au înlocuit maşinile unelte în producţia de unicat sau serie mică deşi construirile
echipamentelor cu comandă numerică sunt mari. Această înlocuire este justificată de
avantajele legate de creşterea productivităţii prelucrării prin creşterea timpului efectiv de
aşchiere faţă de fondul total de fondul total de timp de încărcare a maşinii.Analizând
preţul de cost în funcţie de număr de piese şi complexitatea acestora şi prelucrate de
diferite tipuri de maşini unelte prezentată in fig. 1.1 conduce la concluzia ca pentru
piesele cu configuraţie complexă, cu un număr mare de prelucrări ce se efectuiază cu un
număr mare de scule aşchietoare şi cu diferite prinderi se recomandă utilizarea centrelor
de prelucrareşi M.U. cu C.N. care sunt mai productive decât maşinile-unelte universale,
iar diferenţa la preţul de cost este cu atât mai mare cu cât piesa este mai complexă.
98
FIG 1.1
Caracterizarea generală a maşinilor unelte cu comandă după program pot fi:
- MU cu cda secvenţială
- MU cu cda numerică
- MU
MU cu comandă secvenţială:
- MF – orizontale
\ -verticale
- Srevolver
- Scopiat – preponderent la prelucrarea degroşării,
finisarea după şablon
Pentru MU cu comandă secvenţială limitele deplasărilor se realizează cu ajutorul unor
blocuri delimitatoare de cursă acţionate de came aşezate pe plăci sau tamburi rotativi.
CN se utilizează la multe tipuri de MU:
- S
99
- MG
- MF
- MF + Alezat
- CP
Tendinţe constructive ale maşinilor MU cu CN
- utilizarea acţionării cu ME cu turaţie reglabilă (MCC cu inerţie mărită pentru acţionarea
LC de avans) care se montează direct pe şurubul conducător elimind transmisia
mecanică.
- Motoare electro-hidraulice pas cu pas la acţionarea LC de avans pentru MU grele.
- acţionarea principală este totuşi MCC care transmit mişcarea AP prin intermediul unei
cutii de viteză CV simple prevăzută cu cuplaje electromagnetice sau cu baladori cuplabili
pe cale hidraulică.
- lăgăruirea cu lagăre hidrostatice a AP, care determină precizia întregii maşini.
- pentru micşorarea frecării şi şi marirea preciziei se utilizează şuruburi cu bile şi ghidaje
de rostogolire.
- MU sunt construite încât să poată fi echipate cu CN de conturare (NCC) şi comandă cu
calculatorul (CNC).
Echipamentele NCC posedă interpolatoare :
- liniare
- circulare
- parabolice
care realizează comanda numai după mai multer axe.
Utilizarea microprocesoarelor în echipamentele CNC a permis micşorarea gabaritului şi
lărgirea considerabilă a flexibilităţii echipamentului.
100
Centrul de prelucrare (CP) este o maşină unealtă care are posibilităţi tehnologice
de prelucrare multiple, este echipată cu comandă numerică, dispune de un dispozitiv de
înmagazinare a mai multor scule aşchietoare şi efectuează schimbarea automată a
acestora.
Principalul avntaj al CP este micşorarea timpului efectiv de prelucrare care este mai mic
cu cca 35% faţă de timpul efectiv de prelucrare al unei MU convenţionale, realizat mai
ales prin micşorarea timpilor auxiliari (timpul de schimbare şi reglare a sculelor în
arborele principal, timpul de schimbare a poziţiei piesei de prelucrat, timpul de deservire
tehnologic).
Micşorarea primelor două componente se realizează prin concentrarea operaţiilor ce se
pot efectua pe aceaşi MU folosindu-se un număr mare de scule aferente fazelor de
prelucrare şi utilizarea de mese rotative indexate de prelucrări de direcţii diferite ale
piesei.
Micşorarea timpului consumat cu schimbarea piesei se realizează cu mese
suplimentare.
Nr. mare de scule de prelucrare şi schimbare automată a acestora la CP este
rezolvată prin magazinul de scule. Automatizare ciclului de schimbare a sculelor din
magazin în arborele principal al CP necesită mecanisme specifice pentru căutarea sculei,
pentru extragerea acesteia din magazin şi alimentarea arborelui principal, iar la
alimentarea fazei de prelucrare extragerea sculei din arborele principal şi introducerea şi
fixare acesteia în locaşul aferent din magazie. Spre deosebire de MU cu CN cu cap
revolver, CP au mecanisme de transfer între magazin şi arborele principal, iar magazinul
de scule nu suportă reacţiunile forţelor de aşchiere.
101
Construcţia modulară generală a unui CP este prezentată în fig. 1.2.
FIG 1.2
CP derivă din MU universale conduse cu CN şi echipate cu mecanisme specifice
şi se clasifica după mai multe criterii astfel :
a.) după operaţia tehnologică realizată şi tipul MU din care provine :
- CP prin strunjire
- CP prin găurire
- CP prin găurire frezare şi alezare
- CP combinate
b.) după poziţia arborelui principal :
- CP cu arbore principal orizontal
- CP cu arbore principal vertical
c.) după forma şi tipul magazinului de scule :
- magazin de tip disc (cu axă orizontală,verticală şi
înclinată)
102
- magazin de tip transportor cu lanţ (dreptunghiular sau
oval)
d.) după tipul unităţi de transfere :
- CP cu mână mecanică simplă
- CP cu mână mecanică dublă
- CP cu un complex de mâini mecanice simple şi duble
- CP fără unitate de transfer
- CP cu mâini mecanice şi unitate de transfer
e.) după modul de identificare a sculei :
- CP cu codificarea sculei
- CP cu codificarea locaşului sculei din magazin
CP sunt foarte variate şi de acea grupare lor este mai puţin riguroasă şi de aceia
acelaşi CP se poate regăsi în diferitele grupuri prezentate anterior.
103
