Studiu Tehnico Economic Pentru Optimizarea Procesului de Productie Pentru Capac Releu Pentru Electromotor de la Sc Deyco Srl Oradea

Studiu tehnico-economic pentru optimizarea procesului de producție pentru capac releu pentru electromotor de la SC DEYCO SRL Oradea

Cuprins

1.Introducere

1.1 Obiectul și scopul proiectului

1.2 Generalități despre reperul capac releu pentru electromotor

2.Stadiul actual al tehnologiei de fabricație a reperului

2.1 Desen de execuție a reperului

2.1.1 Plăcuța releu

2.1.2 Corp releu

2.1.3 Capac releu

2.2 Itinerar tehnologic de realizare a reperului

2.3 Normarea proceselor tehnologice

3.Analiza sistemului de fabricație existent

3.1 Componentele subsistemului de prelucrare

3.1.1 Strung CNC Goodway TA-32

3.1.2 Mașină de sudareîn relief prin presiune SERRA ALFA 25

3.2 Componentele subsistemului de manipulare

3.2.1 Robot ABB 1600-05/1,45

3.2.2 Banda rulantă

3.2.3 Benzi gravitaționale

3.3 Plan de amplasament

3.4 Ciclograma

4. Soluții propuse pentru optimizare

4.1 Din punct de vedere al planului de amplasament

4.2 Din punct de vedere a transferul semifabricatului de la CNC 2 la Robot ABB

4.3 Din punct de vedere a prelucrării semifabricatului

4.4 Din punct de vedere a programului a strungului CNC Goodway

4.5 Din punct de vedere al îndepărtării a așchiilor din interiorul semifabricatului

4.6 Din punct de vedere al controlului cu ceasuri comparatoare

4.7 Din punct de vedere al poziționării semifabricatelor la sudare

4.8 Din punct de vedere al verificării automate a cotei 36.8 +0.5 mm

5. Concepția constructiva a dispozitivului pentru verificarea automata a cotei 36.8 +0.5 mm

5.1 Introducere

5.2 Descrierea utilizării programului CATIA pentru realizarea desenelor pentru dispozitiv

5.3 Cilindru compact ghidat MGP L12-30-Z73 2

5.4 Traductor liniar cu potențiometru Novotechnik TRS-0025

5.5 Ciclograma

1.Introducere

1.1 Obiectul și scopul proiectului

1.2 Generalități despre reperul capac releu pentru electromotor

Reperul studiat este carcasa unui releu electromagnetic. Releul este cea mai importantă componentă electrică din cadrul unei instalații de protecție și comandă automată. Releul electromagnetic este alcătuit dintr-un electromagnet,la care, atunci când curentul continuu prin bobină depășește o anumită valoare, este atrasă armătura mobilă,acesta închizând sau deschizând mai multe contacte electrice sau un circuit electric de acționare a unui dispozitiv.

Fig. 1.1. Electromotor (demaror)

În figura 1.1. este prezentat electromotorul pe care avem montat reperul studiat.

Electromotorul prezentat are funcția de a porni motorul termic al unui camion prin antrenarea lui. El este compus din:releu electromagnetic, senzor de temperatură, carcasă, ansamblu pinion de agrenare, cuplaj unisens și arc de revenire, rotor, stator, suport perii, solenoid de cuplare, arbore, levier de cuplare, conectori electrici, comutator și magneți permanenți.

Pentru pornirea motorului, electromotorul se cuplează cu roata dințată situată pe volanta motorului cu ajutorul unui pinion. Angrenarea dintre pinionul electromotorului și coroana dințată a volantei are loc doar în momentul pornirii, deci nu este permanentă. Modul de funcționare este următorul: când releul electromagnetic închide circuitul electric de pornire solenoidul acționează levierul de cuplare care împinge pinionul de angrenare în exterior pentru a se cupla cu coroana dințată a volantei motorului. În același moment se închide circuitul de alimentare a motorului electric care permite pornirea acestuia.

Rolul releului electromagnetic pe lângă inchiderea circuitului electric de pornire a solenoidului este și de a proteja electromotorul de supraîncălzire, evitând arderea acestuia. Electromotorul are un senzor de temperatură încorporat care la supraîncălzire emite un semnal la releu, care întrerupe transmiterea curentului la solenoid.

2.Stadiul actual al tehnologiei de fabricație a reperului

2.1 Desen de execuție a reperului

2.1.1 Plăcuța releu

Fig. 2.1. Desen de execuție plăcuță releu

2.1.2 Corp releu

Fig. 2.2. Desen de execuție corp releu

2.1.3 Capac releu

Fig. 2.3. Desen de execuție capac releu

2.2 Itinerar tehnologic de realizare a reperului

Itinerarul tehnologic reprezintă ruta pe care le parcurge materia primă și prin care se transformă în produs finit prin intermediul unor operații fizice, chimice, mecanice simultane sau succesive.

Operațiile înșirate mai jos sunt reprezentate fiecare în parte în Anexa 1.

Piesa studiată le parcurge următoarele operații:

Debitarea plană la 40×65 mm a plăcii pentru plăcuță utilizând mașina RICO HGR 410 în care fâșia de tablă este fixată cu menghină hidraulică după care debitarea se realizează cu foarfece ghilotină. Piesa debitată se verifică cu un șubler universal.

Presarea la rece a plăcii pentru plăcuță obținând plăcuța releu, parcurgând următoarele faze: perforare la Ø5.6×2,5 mm (2 găuri cu o distanță de 44 mm între ele), calibrare prin tăiere pe contur, reliefare (8 reliefuri echidistante). Pentru presare a fost utilizat presa hidraulică C 50 TONE CM 50 unde materia primă a fost fixat în dispozitivul mașinii. Scula utilizată pentru prelucrare este o matriță specială. Piesa presată se verifică vizual și cu șubler digital.

Debitarea plană la 107×107 mm a plăcii pentru corp releu-SF utilizând mașina RICO HGR 410 în care fâșia de tablă este fixată cu menghină hidraulică după care debitarea se realizează cu foarfece ghilotină. Piesa debitată se verifică cu un șubler universal.

Ambutisarea plăcii corp releu-SF obținând corpul releu-SF, parcurgând următoarele faze: ambutisare adâncă la Ø29×33.5 mm (interior), ambutisare adâncă la Ø33.1×35.6 mm (exterior), raza de curbură la R2 mm (interior și exterior). Pentru ambutisare a fost utilizat presa hidraulică rapidă de ambutisat model HKP 30 unde materia primă a fost fixat în dispozitivul mașinii. Scula utilizată pentru prelucrare este o matriță specială. Piesa ambutisată se verifică cu șubler digital și cu calibru tampon.

Strunjirea corpului releu-SF obținând corpul releu, parcurgând următoarele faze: strunjire frontală la L=34.6 mm, strunjire exterioară la Ø33×20 mm, strunjire interioară la Ø31.8×3.9 mm, strunjire interioară la Ø29×20 mm, teșire interioară la 0.2×45° (2x). Pentru strunjire a fost folosit mașina CNC Goodway TA-32 unde materia primă a fost fixat în universal cu 3 bacuri. Sculele utilizate pentru prelucrare sunt plăcuțe SANDVIK WMNG 080404 și plăcuțe SANDVIK CCMT 09T302. Piesa strunjită este verificat cu șubler universal, ceas comparator, calibru tampon, vizual și cu proiector.

Ansamblare nedemontabilă a materialelor prime plăcuță și corp releu prin sudare în relief prin presiune obținând capacul releu. Pentru sudare a fost folosit mașina de sudare SERRA ALFA 25 unde materiile prime au fost fixate în dispozitivul mașinii. Sculele utilizate pentru sudare sunt electrodul de contact superior și inferior. Piesa sudată este verificat cu dispozitivul de control automat, dispozitivul de control manula și vizual.

După aceste operații se efectuează zincarea electrochimică a piesei, controlul final unde se verifică aspectul conform al piesei după care se ambalează în cutii.

2.3 Normarea proceselor tehnologice

Datele prezentate mai jos au fost obținute prin cronometrarea fiecărei operații în parte și calculate pe o singură piesă.

În tabelul de mai jos sunt prezentate operațiile pe care reperul le parcurge și timpii necesari pentru fiecare operație în parte.

Componentele normei de timp luate în considerare sunt:

timpul operativ cuprinde timpii necesari pentru modificarea stării obiectului sau a dispunerii în spațiu și controlul calitativ;

timpul de pregătire și încheiere în care este inclus timpul necesar pentru a crea condițiile necesare de muncă;

timpul de servire este necesar pentru a menține funcționarea normală a utilajelor, organizarea, aprovizionarea și curățenia la locul de muncă

timpul de întreruperi reglementate este timpul neproductiv pentru a realiza odihna, necesitățiile operatorului și pentru întreruperile condiționate de tehnologie și de organizarea muncii.

Tabelul. 2.1

Din tabel se poate calcula timpul necesar pentru fabricarea unui capac releu care este de 61,261 sec/buc.

Firma calculează cu o capacitate de producție de 85% ca să fie timp pentru remedierea anomaliilor apăruteși pentru pauza de odihnă și necesități fiziologice într-un schimb de 8 ore, astfel capacitatea de producție pentru următoarele operații se stabilizează cu formula:

Strunjire:

Sudare: randamentul este dat de mișcările robotului ABB

Control final:

3.Analiza sistemului de fabricație existent

3.1 Componentele subsistemului de prelucrare

3.1.1 Strung CNC Goodway TA-32

Strungul CNC Goodway TA-32 este un strung cu configurație orizontală și cu comandă numerică. Cele două axe sunt acționate cu motoare servo A.C. Ghidajele principale sunt tratate termic călit și revenit prin inducție. Lubrifierea este automatic pentru toate suprafețele mobile. Mișcările manuale ale ghidajelor sunt efectuate cu apăsarea unor butoane sau cu roată de mână.

Mașina are două moduri de lucru: manuală și automată, fiecare având subfuncția sa.

Materialele care se poate prelucra cu strungul CNC Goodway TA-32sunt: fier, fier turnat, aluminiu, cupru, oțel, aliaje de oțel.

Pentru ca strungul CNC Goodway TA-32 să realizeze prelucrarea semifabricatelor în condiții tehnice și economice optime, el trebuie să îndeplinească anumiți parametri de precizie geometrică bună.

Așezarea orizontală a CNC-ului a fost realizată prin utilizarea nivelei de precizie, care a fost amplasată pe diferite suprafețe representative: suprafața mesei de lucru, ghidaje etc.

Fig. 3.1. Portscule, scule și dispozitive

În figura 3.1. sunt prezentate componentele necesare pentru procesul de strunjire. Dispozitivul de prindere are rolul de a prindepiesa strunjită și de a o scoate din sistem. Scula 1 și 2 efectuează strunjirea piesei. Pistonul încărcător încarcă-descarcă universalul cu piese.

Fig. 3.2. Componentele și unitățile strungului

În figura 3.2. sunt prezentate componentele și unitățile principale alestrungului: cilindrul bacurilor (1), suport principal (2), universal (3), display CRT (4), panou de control NC (5), panoul de control a mașinii (6), ghidaje (7), șa (8), servo motor pe axa X (9), panou de siguranță (10), motor de acționare (11), servo motor pe axa Z (12), unități de nivelare (13), ramă (14), pompă de răcire (15), pompă de lubrifiere (16), unitate hidraulică (17), ușă de siguranță (18), pedală (19), transportator de așchie (20).

În tabelul 3.1 sunt prezentate caracteristicile a strungului CNC Goodway TA-32.

Tabelul. 3.1

3.1.2 Mașină de sudareîn relief prin presiune SERRA ALFA 25

Datorită suprafeței mici de sudat trebuie folosită sudarea în relief, care apare sub forma unor proeminențe de diferite forme, care sunt imprimante prin poansonare. La piesa studiată sunt 8 ridicături semisferice. În figura 3.3. este prezentată forma semisferică.

Fig. 3.3. Relief semisferic

Sudarea în relief prin presiune este un procedeu tehnologic de îmbinare nedemontabilă a pieselor cu preîncălzire prin rezistență electrică și refulare prin presiune.Refularea reprezintă îmbinarea semifabricatelor de sudat, prin deformare plastică la cald. Acestă tehnologie este foarte folosită în industrie, datorită avantajelor: productivitate mare, sudabilitate bună a aliajelor și metalelor, calitate bună, cost redus, condiții ușoare de muncă, nu necesită material de adaos, posibilitatea automatizării a procesului de sudare.

După poziția electrozilor de contact se folosec sudura directă în puncte la care electrozii de contact sunt montați de ambele părți al semifabricatelor. Semifabricatele sunt strânse între electrozii de contact cu o presiune de 6 bari, care sunt conectați la sursa de curent. Acesta furnizează un curent de intensitate foarte înaltă și tensiune mică.

Pentru fabricația în serii mari, cu o productivitate mai mare, și pentru evitarea deformaților după sudare se utilizează un regim de sudare dur. Utilizarea r, ramă (14), pompă de răcire (15), pompă de lubrifiere (16), unitate hidraulică (17), ușă de siguranță (18), pedală (19), transportator de așchie (20).

În tabelul 3.1 sunt prezentate caracteristicile a strungului CNC Goodway TA-32.

Tabelul. 3.1

3.1.2 Mașină de sudareîn relief prin presiune SERRA ALFA 25

Datorită suprafeței mici de sudat trebuie folosită sudarea în relief, care apare sub forma unor proeminențe de diferite forme, care sunt imprimante prin poansonare. La piesa studiată sunt 8 ridicături semisferice. În figura 3.3. este prezentată forma semisferică.

Fig. 3.3. Relief semisferic

Sudarea în relief prin presiune este un procedeu tehnologic de îmbinare nedemontabilă a pieselor cu preîncălzire prin rezistență electrică și refulare prin presiune.Refularea reprezintă îmbinarea semifabricatelor de sudat, prin deformare plastică la cald. Acestă tehnologie este foarte folosită în industrie, datorită avantajelor: productivitate mare, sudabilitate bună a aliajelor și metalelor, calitate bună, cost redus, condiții ușoare de muncă, nu necesită material de adaos, posibilitatea automatizării a procesului de sudare.

După poziția electrozilor de contact se folosec sudura directă în puncte la care electrozii de contact sunt montați de ambele părți al semifabricatelor. Semifabricatele sunt strânse între electrozii de contact cu o presiune de 6 bari, care sunt conectați la sursa de curent. Acesta furnizează un curent de intensitate foarte înaltă și tensiune mică.

Pentru fabricația în serii mari, cu o productivitate mai mare, și pentru evitarea deformaților după sudare se utilizează un regim de sudare dur. Utilizarea regimului dur necesită intensitate mare de curent pentru sudare, care duce la micșorarea timpului de sudare și la o zonă mică de influență termică (ZIT). Acest regim este folosit pentru table mai subțiri de 6 mm.

Datele tehnice ale mașinii SERRA ALFA 25:

– AC-MF

– acționare electrică sau mecanică

– putere între 50 – 200 kVA

– intensitatea maximă secundară de la 10 până la 43 kA

– forțele (F) de la 100 la 1200 daN, cu cilindrii simpli sau tandem

– adâncime de gât de la 250 până la 750 mm

– dispozitiv de comandă Serratron 1A-100

Dispozitivul de comandă Serratron 1A-100 conține un program reglabil computerizat care permite reglarea intensității curentului de sudare și asigură reproductibilatea timpului de sudare prestabilit.

Fig. 3.4. Mașina de sudare SERRA ALFA 25

Componentele mașinii de sudare prezentată în figura de mai sus sunt:

1-2. Electrod de contact superior și inferior: au rolul de a strânge semifabricatele de sudat, de a transmite curentul de sudare și aplicarea forței de refulare. Electrozii sunt confecționați din aliaje de cupru, care sunt răciți cu lichid de răcire printr-un circuit interior. Electrodul superior rezistă cca. 2000 de sudări, iar cel inferior cca. 40000, după care trebuie înlocuit.

3. Bucșă de Celotex: are rolul de a izola suportul electrodului superior de interiorul semifabricatei pentru a evita sudarea lor. Bucșa trebuie înlocuită după 40000 cicluri de sudare.

4. Arc de prindere: care asigură ca piesa să nu cadă de pe suportul electrodului inferior. Arcul este confecționat dintr-un material care are rezistență mare la uzură mecanică și are o elasticitate ridicată.

5. Pinuri excentrice de poziționare: dă poziția unde vine așezată plăcuța. Datorită excentricității pinilor se poate regla poziția de amplasare.

6-7. Senzori retro-reflexivi: au rolul de adetecta obiectul prin întreruperea luminii de către acesta. Dacă înainte de sudare senzorul superior detectează obiectul, sudarea poate să aibă loc. Dependent de faptul că după sudare care senzor sesizează piesa sudată robotul ABB știe de unde trebuie să ia piesa.

8. Tub aspirator: are rolul de a aspira fumul apărut în timpul sudării.

9. Microîntrerupător pentru sudare manuală: prin apăsarea butonului se pornește sudarea manuală a unei piese.

10. Microîtrerupător pentru ușa frontală de protecție: prin apăsarea lui ușa de protecție coboarăși apasă microîntrerupătorul 9.

11. Furtunuri de răcire: au rolul de a asigură fluxul lichidului de răcire necesarpentru evitarea supraîncălzirii aparatului de sudare.

12. Coloane de ghidare: au rolul de a ghida partea superioară mobilă fața de partea inferioră fixă.

Fig. 3.5. Sistem de răcire

Fig. 3.6. Sistemul distribuitor de răcire

În figura 3.5. este prezentat sistemul de răcire care este alcătuit dintr-un bazin pentru stocarea lichidului de răcire, un radiator industrial, un ventilator și o pompă care asigură fluxul de circulație a lichidului de răcire. Presiunea optimă a fluxului de circulație este cuprinsă între 3,5 și 4,5 bari.

În figura 3.6. este prezentat sistemul distribuitor de răcire care are rolul de a distribui lichidul de răcire necesar pentru sistem. Cu ajutorul robineților putem să reglăm debitul la fiecare circuit în parte. La circuitele tur și retur presiunea de lucru este cuprinsă între 1-2 bari.

3.2 Componentele subsistemului de manipulare

3.2.1 Robot ABB 1600-05/1,45

Robotul este un sistem automatizat de un nivel înalt care este capabil să manipuleze obiecte și scule în scopul înlocuirii unor activități umane.

Roboții industriali trebuie să corespundă cerințelor mediului industrial: productivitate ridicată, flexibilitate, cost cât mai mic, fiabilitate. Oferind un grad mare de flexibilitate, IRB 1600 poate fi instalat atat cu prindere de podea, cat si semi-suspendat, inclinat sau suspendat total. Acești roboți sunt utilizați in aplicații industriale caracterizate prin repetabilitate, aplicații în medii toxice și cadență foarte mare.

Fig. 3.7. Robot ABB 1600-05/1,45

Aplicațiile uzuale ale roboților industriali sunt: încărcare – descărcare a mașinilor unelte cu comandă numerică, diferite operații de ansamblare, controlul calității, sudură pe contur sau prin puncte, turnarea în forme, vopsire.

Robotul industrial este definit în prezent ca un manipulator tridimensional, multifuncțional, reprogramabil, capabil să deplaseze materiale, piese, unelte sau aparate speciale după traiectorii programate, în scopul efectuării unor operații diversificate de fabricație.

În Tabelul. 3.2 sunt prezentate datele specifice ale robotului ABB IRB 1600-05/1,45.

Tabelul. 3.2

Fig. 3.8. Spațiul de lucru a robotului ABB 1600/1,45

3.2.2 Banda rulantă

Banda rulantă este un dispozitiv de transfer care realizează modificarea situării unor obiecte de manipulat așezate pe bandă, pe care le antrenează cu ajutorul forței de frecare. Ele pot transfera și mai multe materiale în același timp, și sunt utilizate pentru transferul scurt sau lung.

Dispozitivul este fabricat dintr-un element flexibil înfășurat pe tamburi, dintre care cel puțin unul este antrenat în mișcare de rotație. Comportarea pieselor pe banda rulantă este afectată de unghiul de înclinare al acestora și de trecerea de pe o bandă pe alta. Dacă benzile de transport sunt aplasate pe orizontală, piesele nu își schimbă poziția față de bandă. Elementele de ghidare a obiectelor pot afecta mișcarea acestora pe banda rulantă. În unele cazuri aceste elemente pot fi și ele acționate sincron cu banda.

Banda rulantă este compus dintr-o bandă fără sfârșit ce este înfășurat peste tobele de acționare și de întindere. Toba de acționare are rolul de a pune banda în mișcare ca urmare a frecării. Banda este susținută în partea inferioară de o placă metalică. Încărcarea benzii se realizează de robotul ABB în dreptul tobei de întindere, iar descărcarea benzii de desfășoară în dreptul tobei de acționare. Această bandă este dotată cu o tavă care permite acumularea pieselor (cca. 100 bucăți) și cu ghidaje care nu permite căderea acestora. Când tava și banda este plină senzorul din fața benzii dă un semnal la sistemul de comandă și se oprește linia de sudură până la golirea acestora.

Antrenarea tobei de acționare este realizată prin intermediul unui grup motor alcătuit din: reductor și cuplaj. Transmiterea mișcării de la tobă la bandă se realizează prin frecarea dintre tobă și bandă.

Cu condiția ca puterea nominală a motorului electric să fie mai mare ca puterea redusă la arborele motorului, se alege motorul care acționează transmisie mecanică, ce antrenează toba de acționare. Este important să aibă loc verificarea motorului electric ales la suprasarcină în timpul demarajului.

Fig. 3.9. Banda rulantă

Este necesar ca banda să fie întinsă pentru o funcționare optimă, astfel încât între rolele de reazem să nu se apare săgeți și să se realizeze transmiterea forței de tracțiune corespunzătoare frecării dintre tambur și bandă. Forța de întindere aplicată benzii cu un dispozitiv de întindere care este astfel făcut încât să poată prelua și alungirea permanentă pe care o suferă banda prin funcționare pe termen lung.

Banda este prevăzută cu un dispozitiv de întindere cu șurub care se monteză la extremitatea benzii, opusă acționării și constă dintr-o tobă de întoarcere. Întinderea se realizează prin strângerea șuruburilor în timp ce toba de întoarcere se deplasează în sensul opus acționării.

Fiindcă dispozitivul este de construcție simplă, are dezavantajul ca forța de întindere a benzii variază astfel încât banda se alungește sau se schimbă gradul ei de încărcare. Dezavantajul aceasta impune un control mai frecvent al întinderii benzii.

Banda utilizată îndeplinește funcția de organ de tracțiune și funcția de organ de lucru. Datorită temperaturii foarte ridicate de lucru în jur de 80-100°C se folosesc benzi rezistente la temperatură. Banda poate fi deteriorată de caldură sau prin înmuierea cauciucului, aceasta producând separarea componentelor dintre straturi. Învelișul exterior al benzii rezistente la temperatură este fabricat din: poliamida/poliester (EP), poliester/poliester (EE), sau poliamida/poliamida (PP).

3.2.3 Benzi gravitaționale

În producție transferul pieselor de la CNC GOODWAY TA-32 către robotul ABB 1600-05/1,45 este asigurat printr-o bandă gravitațională care, la partea superioară este dotată cu un senzor care depistează piesele care ies din CNC. Acest lucru este foarte important fiindcă în lipsa semnalului înseamnă că piesa strunjită s-a blocat în CNC, ceea ce poate să provoace un eveniment nedorit și prin urmare pentru evitarea acestuia CNC-ul se oprește.

În figura 3.10. este prezentată banda gravitațională folosită la DEYCO.

Fig. 3.10. Bandă gravitațională

Această bandă asigură deplasarea pieselor manipulate sub acțiunea greutății proprii, mișcarea acestora fiind ghidată prin intermediul unor jgheaburi închise în formă de cutie, iar deplasarea lor este realizată prin cădere liberă într-un ghidaj special dispus vertical confecționat din material plastic. Jgheabul are rolul și de a acumula piesele în ghidaj. Cel folosit de firmă are capacitatea de a acumula circa 50 de piese după care senzorul superior sesizează umplerea ghidajului și se oprește CNC-ul, după care operatorul trebuie să ia măsuri.

În figura 3.11. este prezentat ghidajul special și componentele lui:

– senzor, care are rolul de a sesiza piesa în ghidaj; dacă avem piesă în ghidaj senzorul dă un semnal către sistemul de comandă a robotului care este o condiție de a prelua piesa;

– tuburi de suflare cu aer comprimat; înainte ca robotul să preia piesa aceasta este suflată cu aer comprimat pentru eliminarea așchiilor rămase după strunjire

Fig. 3.11. Ghidaj special

Din punct de vedere energetic și al uzurii jgheabului este avantajos ca obiectul să se rostogolească fără frecare. Modul de mișcare depinde și de forma obiectului. Obiectele cu suprafețe de revoluție se pretează cel mai bine la transferul gravitațional.

Dimensionarea jgheabului trebuie făcută astfel încât să se evite blocarea obiectelor pe timpul deplasării.În cazul în care în jgheab se deplasează formații de obiecte în mișcare de rostogolire sau de alunecare, se impune luarea unor măsuri pentru limitarea vitezei de deplasare a obiectelor. Acest lucru poate fi realizat prin intermediul așa-ziselor blende, care opresc mișcarea formației, permițând, reluarea separată a mișcării fiecărui obiect în parte.

3.3 Plan de amplasament

În figura 3.12. este prezentată planul de amplasament a sistemului de fabricație studiată.

Fig. 3.12. Plan de amplasament

Componentele prezentate cu numere pe figură sunt următoarele:

paletă cu materie primă pentru obiect

strunguri CNC Goodway TA-32

benzi gravitaționale

robot ABB

mașină de sudare (MS)

dispozitiv de control (DC)

bandă rulantă

cutie metalică pentru împachetarea pieselor (200 buc) așezată pe o masă

paletă cu piesele sudate care vor fi trimise pentru zincare

paletă cu plăcuțe pentru capac releu

cutie umplută cu plăcuțe

dispozitiv de alimentare a plăcuțelor (DAP)

Componentele reprezentate cu litere sunt următoarele:

dispozitive de evacuare a așchiilor, respectiv containere de depozitare

cutii metalice pentru depozitarea obiecturilor strunjite

paletă cu obiecturi strunjite pe stoc

post de control

sistem de comandă (SC II)

F, J- sistem de răcire, respectiv circuite de răcire

cutie roșie pentru rebuturi

condensator

cutia roșie pentru rebuturi respinse la DC

Fluxul de fabricație reprezintă ruta prin care trece materia primă până la livrarea lor în formă de piese finite la client.

Materia primă ajunge la firmă și este recepționată după care ajunge în depozit. De la depozit este adusă la pozițiile 1 (obiect) și 11 (plăcuță). Operatorul alimentează manual CNC-ul (2) cu obiecte și poz. 11 cu plăcuțe de la care se umple DAP-ul (12). După strunjire piesa iese pe banda gravitațională (3). Robotul ABB (4) preia plăcuța de la DAP (12) și obiectul de pe banda gravitațională (3) după care le duce la stația de sudare (5). Când se termină sudarea robotul (4) preia piesa și o pune la DC (6), de unde rebutul este pus în cutia roșie (I) de către robot (4), iar piesa bună este pusă pe banda rulantă (7). De pe banda rulantă (7) piesa ajunge într-o cutie metalică (8), care se pune pe un palet (9) și se trimite la zincare. Ajungând înapoi de la zincare piesele vor fi verificate 100 % vizual după care se ambalează piesele finite și se depozitează până la livrare.

3.4 Ciclograma

Ciclograma este o diagramă care arată intervalele de timp de mișcare, repaus și monementele de trecere de la repaus la mișcare și invers.

În figura 3.13. este prezentată un plan de amplasament simplificat pe care sunt prezentați senzorii (notați de la S1-S16), robotul ABB, sistemele de comandă (SC I, SC II), mașina de sudare (MS), strung CNC Goodway (CNC), efectoare finale (EF1- dispozitiv de prehensare, EF2- electromagnet), dispozitivul de alimentare a plăcuțelor (DAP), dispozitivul de control (DC), banda rulantă și banda gravitațională. Pornind de la planul de amplasament creăm două ciclograme: una pentru SC I din zona albastră și una pentru SC II dinzona roșie. Cele două sisteme sunt legate prin intermediul benzii gravitaționale deci ambele practic formează un singur sistem.

Fig. 3.13. Plan de amplasament simplificat

Dispozitivul de alimentare a plăcuțelor și CNC-ul sunt încărcate cu materie primă de către operator.

Fig. 3.14. Ciclograma sistemului de comandă SC I

În fiugra 3.14. este reprezentată ciclograma sistemului de comandă SC I.

În cadrul sistemului SC I se regăsesc 5 senzori:

S1- sesizează existența semifabricatului (universal închis)

S2,S3- senzori pentru limitarea cursei în lungul axelor ox, oy (punctul 0)

S4- sesizează dacă ușa a CNC-ului este închisă sau nu

S5- sesizează obiectul care iese din CNC

Secvențele sistemului SC I sunt următoarele:

0-1 (0 sec): condiția de pornire automată este ca senzorii S1, S2, S3 și S4 să fie activi

1-2 (3 sec): prinderea obiectului și materiei primedispozitivulde prindere prinde obiectul între timp ce pistonul încărcător ia semifabricatul după care universalul se deschide (S1)

2-3 (6,4 sec): ieșirea obiectului din sistem – din dispozitivul de prindere obiectul cade pe banda gravitațională după acesta senzorul S5 sesizează obiectul și se continuă

3-4 (3,6 sec): încărcarea universalului – pistonul încărcător poziționeză materia primă în bacurile universalului care se închide (S1)

4-5 (33,4 sec): strunjirea piesei – este faza în care strunjirea are loc

1-2: ciclul se începe din nou

În total timpul necesar pentru fabricarea unui obiect este de 46,4 sec.

Fig. 3.15. Ciclogramă sistemului de comandă SC II

În figura 3.15. se prezintă ciclograma pentru sistemul de comandă SC II, în cadrul căruia se regăsesc următorii senzori:

S6- sesizează obiectul în ghidajul special

S7- observă dacă ușa zonei de lucru este închisă sau nu

S8, S9- detecteză piesa în zona respectivă

S10- sesizează plăcuțele puse în ghidaj

S11, S12- limitator de cursă a pistonului saniei

S13, S14- limitator de cursă a pistonului dispozitivului de control

S15- sesizează piesa sudată în dispozitivul de control

S16- sesizează piesa care trece pe banda rulantă

Secvențele sistemului SC II sunt următoarele:

0-1(0 sec): condiția ca ciclul de sudare să înceapă este ca senzorii S6, S7, S10, S12 și S15 să fie activi

1-2 (1 sec): robotul din momentul 0 merge după plăcuță

2-3 (3,4 sec):la momentul 2 se activează electromagnetul EF2, iar la momentul 3 se dezactivează când pune plăcuța pe pinii de poziționare

3-4 (1,6 sec): robotul merge după obiect

4-5 (2 sec): pistonul de la DAP se retrage și DAP-ul se alimentează cu plăcuța; S10 se activează

5-6 (0,2 sec): EF1 prinde obiectul

6-7 (1,8 sec): robotul ajunge la pinii pentru a pune plăcuța; între timp banda gravitațională se realimentează (S6 se dezactivează după care se activează)

7-8 (0,5 sec): robotul așează obiectul pe electrodul superior

8-9 (0,2 sec): EF1 eliberează obiectul

9-10 (2 sec): robotul merge după piesă la DC

10-11 (3 sec): are loc sudarea la MS

11-12 (0,2 sec): EF1 prinde piesa

12-13 (1,4 sec): robotul aduce piesa la banda rulantă în timp ce senzorul S15 trimite semnal că DAP-ul este gol

13-14 (0,2 sec): EF1 eliberează piesa

14-15 (2,5 sec): robotul merge după piesa sudată la MS în timp ce piesa care a fost eliberată trece pe banda rulantă în fața senzorului S16

15-16 (0,2 sec): EF1 prinde piesa

16-17 (2 sec): robotul aduce piesa la pinii de repoziționare la DC; S9 se activează

17-18 (0,2 sec): EF1 eliberează piesa

18-19 (0,5 sec): robotul se repoziționează

19-20 (0,2 sec): EF1 prinde piesa

20-21 (0,5 sec): robotul aduce piesa la DC pentru control; sensorul S15 sesizează piesa

21-22 (0,2 sec): EF1 eliberează piesa

22-23 (3,5 sec): DC verifică piesa; S13/S14 arată mișcarea DC-ului

1-2: ciclul se începe din nou

Timpul necesar pentru sudarea și controlul unei piese este de 13,8 sec fiindcă timpul de lucru efectiv este dat de mișcările robotului, restul secvențelor au loc între timp.

4. Soluții propuse pentru optimizare

4.1 Din punct de vedere al planului de amplasament

Prin studierea planului de amplasament din fig. 3.12. a fost observat că cu o altă varianta a planului de amplasament – variantă reprezentată în fig. 4.1. se poate îmbunătății fluxul de lucru.

Locurile prezentate cu A, B, C și D în figura reprezintă zonele de lucru pe care operatorul le parcurge de cele mai multe ori.

zonă de lucru pentru opeararea CNC-urilor; în această zonă operatorul își desfășoară cca. 40% din timpul de lucru

zonă de lucru pentru alimentarea DAP-ului, verificarea pieselor sudate și ambalarea lor; în această zonă operatorul își desfășoară cca. 30% din timpul de lucru

zonă de lucru pentru operarea mașinii de sudare; în această zonă operatorul își desfășoară cca. 5% din timpul de lucru

zonă de control periodic a pieselor; în această zonă operatorul își desfășoară cca. 10% din timpul de lucru

În timpul rămas (15%) operatorul execută mentenanță, schimb de materie primă, curățenie etc.

Datorită schimbării planului de amplasament se poate îmbunătății capacitatea de producție până la 90% fiindcă distanța parcursă între zone de operator se reduce. Fiindcă într-o zi operatorul câștigă timp și energie datorită reducerii distanței între zone randamentul lui crește.

Acest amplasamanet permite o supraveghere mai bună cu ajutorul căruia anomaliile apărute se poate remedia mai repede. Pentru că avem spații mai mari între CNC-uri mentenanța lor devine mai ușoară.

Fig. 4.1. Plan de amplasament

4.2 Din punct de vedere a transferul semifabricatului de la CNC 2 la Robot ABB

În figura 4.2. este prezentat banda gravitațională de ieșire de la CNC 2 și cutia de depozitare a semifabricatelor.

Fig. 4.2. Bandă gravitațională de ieșire de la CNC 2

Cum se observă în fig. 4.2. și fig. 3.12. de la CNC 2 piesele strunjite cad într-o cutie în urma căruia piesele pot fi lovite creeând rebuturi. Din cutia operatorul trebuie să pună manual piesele pe banda gravitațională în poziția corectă. Această operație necesită mult timp și atenție din partea operatorului care duce la obosirea lui. În noul amplasament (fig. 4.1) această problemă este eliminată prin instalarea unei benzi gravitaționale de la CNC 2. Cu această îmbunătățire operatorul va fi satisfăcut pentru că nu trebuie să facă un lucru inutil.

În fig. 4.3. este prezentat secțiunea cu banda gravitațională de la CNC 2 cu cote de gabarit din fig. 4.1.

Fig. 4.3. Cote de gabarit al noului bandă gravitațională

Cum se vede în fig 4.1. banda gravitațională a CNC-ului 3 merge până la robotul ABB iar banda de la CNC 2 merge peste banda de la CNC 3 la o anumită distanță după piesele cad în banda de la CNC 3. Aceasta generează o acumulare a pieselor în banda de la CNC 3 care poate să ducă la oprirea lor dacă piesele sunt acumulate până la senzor. Pentru a exlude acumularea pieselor în banda CNC-ului 3, robotul ABB este programat să preia obiecte de două ori la aceasta bandă și o dată la banda de la CNC 1.

4.3 Din punct de vedere a prelucrării semifabricatului

În procesul tehnologic la strunjirea piesei trebuie evitată folosirea lichidului de răcire și ungere pentru ca să nu ajungă piesa umedă la sudare fiindcă acesta poate genera probleme în timpul îmbinării. Firma momentan utilizează plăcuțe așchietoare amovibile (fig. 4.4.) de înaltă calitate dar o capacitate de producție maximă se poate obține doar prin folosirea lichidului de răcire și ungere în timpul prelucrării.

Fig. 4.4. Plăcuțe așchietoare amovibile SANDVIK

Pentru a rezolva problema aceasta ar fi necesară înlocuirea acestor plăcuțe cu altele care sunt destinat pentru strunjire fără răcire și ungere.

Ca și propunere firma WALTER are o gamă largă de plăcuțe așchietoare amovibile destinate strunjirii uscate. Aceste plăcuțe au valori înalte de rezistență la uzură în condiții de temperatură și durabilitate datorită stratului de acoperire cu oxid de aluminiu Al2O3 cu microstructură optimizată și au o viteză de așchiere foarte ridicată. Tratamentul mecanic ulterior creează tensiuni de compresiune care evită sfărâmările la muchia așchietoare. Plăcuța are o suprafața de contact rectificată și este concepută să susțină industria construcțiilor de mașini cu o fiabilitate ridicată și siguranță a procesului.

Fig. 4.5. Plăcuțe așchietoare amovibile WALTER

În concluzie plăcuțele WALTER (fig. 4.5.) sunt mult mai eficiente față de plăcuțele SANDVIK. Costurile plăcuțelor WALTER sunt mai ridicate față de SANDVIK dar ele pot să prelucreze semnificativ mai multe piese în durata lor de viață, deci costul pe piesă se reduce. Prin urmare, pe lângă costurile reduse se poate modifica și programul CNC-ului cu care se scade timpul de ciclu, datorită căruia se genereză costuri de producție mai scăzute.

4.4 Din punct de vedere a programului a strungului CNC Goodway

Se propune analizarea programului CNC-ului Goodway fiindcă s-a constatat că în ultimii 4-5 ani capacitatea de producție într-un schimb a scăzut de la 700 buc la sub 500 de bucăți ceea ce a determinat creșterea prețului reperului. Este foarte important pentru firma costul fabricării reperului în sensul ca acesta să fie scăzut, astfel încât să se poată comercializa produsul la un preț competitiv.

Necesitatea modificării programului CNC-ului a fost determinată de apariția unor jocuri între ghidajele strungului CNC Goodway datorită uzurii mașinii, de neuniformitatea cracteristicilor dimensionale și a proprietăților fizico-chimice ale materialului semifabricatului. Astfel, modificarea empirică a parametrilor procesului tehnologic de strunjire a dus la creșterea timpilor la operația de strunjire.

După analizarea programului CNC acesta trebuie simulat și verificat într-un soft CAM (Computer Aided Manufacturing). Simularea permite evidențierea unor erori sau coliziuni ale subansamblelor în mișcare. Pe baza acestor informații se poate corecta programul evitând astfel producerea unor rebuturi, care ar produce consum inutil și costisitor de materiale și timpi de lucru. Se poate verifica dacă scula utilizată este bună atât ca tip de sculă cât și ca dimensiuni. Prin simularea procesului de prelucrare, se verifică poziția sculei față de semifabricat și dispozitivul ei de fixare pe mașina unealtă. Se poate determina și nivelul maxim regimurilor de așchiere ce nu permite ruperea sculei. Softul CAM verifică sintaxa și modul de utilizare a codurilor M și G după care și pe cele R, I, J și K. Pe baza concluzilor în urma simulării se corectează programul CNC după care se poate încerca în realitate. Dacă programul funcționează corect se începe fabricația pieselor conforme.

4.5 Din punct de vedere al îndepărtării a așchiilor din interiorul semifabricatului

Prin analiza fișelor de grafic de control prin atribute s-a observat că o mare parte din rebuturi este din cauza așchiilor care nu sunt îndepărtate din interiorul pieselor înainte de sudare. În prezent sunt două stații unde sunt instalate duze de suflare pentru îndepărtarea așchiilor. Pentru o eficiență mai mare se propune analiza orientării, poziționării și a timpului de suflare a duzelor prin urma căruia se vor efectua reglaje în caz de nevoie.

Dacă este necesar pe ruta parcursă de piese se poate instala stațiuni de duze de suflare.

Fig. 4.6. Duză de suflare utilizată Fig. 4.7. Duză de aer cu forță mare

la firmă de suflare

În fig. 4.6. este prezentat duza de suflare utilizată la firmă care propunem să fie înlocuită cu duza prezentată în fig. 4.7. fiindcă acesta a fost proiectată să furnizeze un debit instantaneu ridicat a jetului de aer și minimizând astfel consumul de aer și nivelul de zgomot. Duzele de aer cu debit instantaneu ridicat a jetului de aer sunt ideale pentru astfel de aplicații cât și pentru aplicații de răcire și uscare. Aceste duze sunt extrem de eficiente producând o mare forță de împingere și un flux concentrat. Duza este confecționată din aliaj de zinc aluminiu și din oțel inoxidabil 316 care este rezistent la temperaturi înalte, în medii corozive și la uzură mecanică oferând o fiabilitate bună.

O altă soluție propusă este ca robotul ABB să fie programat în așa fel ca după prinderea piesei din ghidaj special în timp ce face ruta de la ghidaj până la mașina de sudare, dispozitivul de prehensiune să execute o mișcare de rotație cu 90° în sensul antitrigonometric. În acest fel piesa o să fie cu partea deschisă în jos, deci este posibil ca așchiile rămase în interiorul piesei să cade datorită propriei greutați.

4.6 Din punct de vedere al controlului cu ceasuri comparatoare

Firma folosește ceasuri comparatoare mecanice, calibre tampon, șubler universal și dispozitive de control pentru verificarea piesei studiat.

Ceasurile comparatoare sunt destinate pentru efectuarea măsurărilor relative, prin care se determină abaterile dimensiunilor efective față de dimensiunile nominale ale pieselor și pentru măsurarea abaterilor de poziție (circularitate, planitate, rectilinitate, cilindricitate, paralelism, perpendicularitate etc.).

Aceste ceasuri comparatoare sunt de o bună calitate dar necesită atenție foarte ridicată din partea operatorului pentru a nu greși la citirea lor. Se poate întâmpla ca acul indicator la măsurare să se rotească de mai multe sau de mai puține ori decât cota cerută, lucru pe care operatorul din neatenție nu îl observă. Citind valoarea greșită, operatorul nu va corecta programul CNC-ului, ceea ce va duce la strunjirea neconformă a pieselor. Pentru a evita această problemă se propun două soluții:

– folosirea ceasurilor comparatoare mecanice cu limitarea acului la o singură rotație sau

– folosirea ceasurilor comparatoare digitale.

Fig. 4.8. Ceasuri comparatoare folosite la firmă

Ceasurile comparatoare mecanice cu limitarea acului la o singură rotație (fig. 4.9.) sunt constituite în așa fel ca acul indicator să sare în zona roșie dacă este forțat să rotească mai mult de o rotație, deci problema citirii greșite este rezolvată.

Fig. 4.9. Ceas comparator mecanic Fig. 4.10. Ceas comparator digital

cu limitarea acului la o singură rotație

Dezavantajul ceasului comparator mecanic cu limitarea acului la o singură rotație este că nu se poate utiliza la unele măsurări care trebuie efectuate pe piesă și față de cel digital citirea valorii este mai dificilă.

Soluția cea mai bună este ceasul comparator digital (fig. 4.10.) care este ușor de folosit și de citit datorită ecranului mare de tip LCD cu vizibilitate sporită, care include și o bară grafică analoagă pentru operabilitate îmbunătățită. Acest instrument de măsură poate fi setat pentru valori minime și maxime de toleranță. Dacă în timpul măsurării valorile sunt în afară celor setate ceasul comporator digital emite un semnal sonor și afișează pe ecran valoarea cu care diferă. În acest caz este mult mai ușor de a calcula cota cu care trebuie modificat programul CNC-ului.

Ceasurile comparatoare digitale au butoane de comandă care sunt dimensionate și aranjate pentru a fi ușor de folosit pe parcursul măsurării și au simboluri de afișare a statutului butoanelor de asistență cu diferite funcții care permit ca aplicațiile de măsurare să fie setate prin operațiuni simple.

Ceasurile comparatoare digitale sunt de cca. 4 ori mai scumpe ca și cele mecanice dar oferă o precizie de măsurare înaltă și posibilitatea de a greși la citire este zero. Un alt dezavantaj pe lângă prețul ridicat este că trebuie înlocuită bateria, dar este acesta este o problemă neglijabilă fiindcă durata de viață a bateriei este de cca. 20000 ore.

4.7 Din punct de vedere al poziționării semifabricatelor la sudare

Din fișa grafic de control prin atribute se observă că cele mai multe rebuturi sunt din cauza că semifabricatele nu au fost poziționate corect înainte de sudare.

Dispozitivul de fixare și poziționare actuală este foarte greu de reglat, necesită mult timp și se produc destul de multe rebuturi în timpul reglajului. Se propune analiza dispozitivului actual, dacă se pot rezolva aceste probleme sau proiectarea unui nou dispozitiv care să aibă un mecanism cu care reglajul este mai ușor, mai rapid și cu o precizie ridicată. Reducând timpul necesar pentru reglaj și cantitatea rebuturilor, se poate economisi timp, material și consum de energie.

4.8 Din punct de vedere al verificării automate a cotei 36.8 +0.5 mm

Soluția propusă pentru verificarea automată a cotei 36.8 +0.5 mm este detaliată în capitolul 5.

5. Concepția constructiva a dispozitivului pentru verificarea automata a cotei 36.8 +0.5 mm

5.1 Introducere

Se propune proiectarea a unui dispozitiv de control care controlează automat cota 36.8+0.5 mm (înălțimea totală a piesei), fiindcă s-a întâmplat de mai multe ori că piesa neconformă a ajuns la client. Este foarte important ca să fie eliminat această problemă ca firma să nu piardă fidelitatea față de client. Prin rezolvarea problemei se elimină și costurile apărute în urma controlului greșit.

Fig. 5.1. Dispozitivul de control manual a cotei 36.8 mm

În fig. 5.1. este prezentat dispozitivul cu care operatorul verifică în momentul de față manual fiecare piesă în parte. Operatorul care verifică înălțimea totală a piesei trebuie să așeze fiecare piesă pe placa dispozitivului și să împinge piesa până la tijă. Dacă piesa intră sub tijă acesta este rebut, iar dacă nu trece sub tijă operatorul rotește piesa cu 180° și verifică din nou.

Dacă luăm în considerare că operatorul lucrează într-un schimb cu trei CNC-uri simultan care au o capacitate de producție de 1483 buc, înseamnă că el trebuie să execute mișcarea de verificare de arpoximativ 3000 de ori.

Acest lucru este foarte obositor și necesită atenție ridicată, dacă o singură dată operatorul nu este atent piesa neconformă poate să ajungă la client. Un alt dezavantaj este că operatorul poate să omită controlul piesei datorită anumitor factori, deși controlul este obligatoriu.

Cel mai mare dezavantaj a dispozitivului este că nu se poate depista piesele mai mari decât cota maximă admisă.

Cu implementarea dispozitivului de control automat se poate exclude problemele amintite. Datorită automatizării operatorul are mai mult timp pe care poate să folosească pentru a îmbunătății eficacitatea producției.

În fig. 5.2. este prezentat dispozitvul de control automat (DC1) actual care verifică anumite cote și toleranța la concentricitate.

Fig. 5.2. Dispozitiv de control automat (DC1)

Cum se observă la fig. 5.2. între capătul mesei și distanțierul paralel există o distanță de 45 mm. Prin reproiectarea plăcii de bază acesta va fi prelungită cu 45 mm (fig. 5.5.) obținând loc pentru noul dispozitiv de control (DC2).Trebuia reproiectat și baza care acuma are în mijloc un filet de M8 pentru senzor.

Suportul pentru dispozitivul de control 2 (DC2) este alcătuit din: baza de susținere (fig. 5.6.), placă laterală (fig. 5.7.), nervură de rigidizare 2 buc. (fig. 5.8.) și suport cilindru (fig. 5.9.). Pe suport vine montat cilindrul compact ghidat MGP L12-30-Z73 2 care este leglat la un distribuitor pneumatic care este acționat de sistemul de comandă SC II. Cilindrul este alimentat cu aer comprimant cu o presiune de 6 bari, care este presiunea optimă de lucru. El este dotat cu două senzori magnetici (fig. 5.3.) care depistează poziția cilindrului și este legat la SC II.

Fig. 5.3. Senzori magnetici Fig. 5.4. Senzor capacitiv

Pe cilindrul compact ghidat MGP este montat traductorul liniar cu potențiometru Novotechnik TRS-0025 (fig. 5.20.) cu cleme de prindere (fig. 5.21.) în așa fel ca Robotul ABB să aibă loc pentru încărcarea și descărcarea piesei pe bază. Cilindrul execută mișcări de translație cu ajutorul căruiatraductorul TRS-0025 măsoară înălțimea totală a piesei. În locul vârfului standard a tijei a traductorului TRS-0025 trebuie conceput unul nou fiindcă piesa are un diametru de 33 mm. În fig. 5.11. este prezentat noul vârf numit șurub cu cap special care are un diametru de 36 mm și distanța între bază și șurubul special este de 26 mm.Robotul ABB pune piesa pe bază după care senzorul capacitiv (fig. 5.4.) o sesizează și trimite un semnal la SC II. Cilindrul MGP cu traductorul TRS-0025 coboară și are loc controlul.În funcția de înălțimea piesei tija pe care este montat șurubul cu cap special glisează în corpul traductorului TRS-0025. Baza reprezintă punctul zero pe care se pune piesa și măsurând lungimea cât a glisat tija se obține înălțimea totală a piesei.

Traductorul liniar TRS-0025 este legat la sistemul de comandă SC II, care printr-un soft prelucrează datele primite de la traductor TRS-0025. Softul este setat ca să distingă piesele conforme și neconforme. Toate piesele care se încadrează între cotele 36,8 și 37,3 vor fi preluate de robotul ABB și vor fi puse pe banda rulantă, iar piesele care nu se încadrează vor fi puse în cutia roșie de robotul ABB.

Traductorul liniar TRS-0025 trebuie setat la începutul schimbului cu ajutorul etalonului prezentat în fig. 5.12. care are o înălțime de 36,8 mm. Operatorul pune etalonul pe bază după care printr-o comandă manuală cilindrul MGP coboară și dispozitivul de control DC2 se calibrează.

Dispozitivul nou față de cel vechi are un cost ridicat, o construcție mai complexă, cost de mentenanță ridicată și necesită sursă de energie.

5.2 Descrierea utilizării programului CATIA pentru proiectarea desenelor pentru dispozitiv

Pentru proiectarea desenelor pentru dispozitiv de control automat a fost utilizat programul CATIA V5. Prescurtarea CATIA vine din limba engleză de la Computer Aided Three dimensional Interactive Applications, care este produs al companiei Dassault Systemes. Acest program este unul dintre cele mai utilizate sisteme integrate CAD, CAE, CAM care se utilizează în diverse domenii de exemplu industria construcțiilor de mașini, de automobile chiar și la aeronautică. Versiunea V5 a fost lansat în anul 1999 și la reactulizări au fost implementate noi module și funcționalități suplimentare, în timp ce cele exitente au fost îmbunătățite.

În CATIA se poate proiecta piese și ansambluri în 3D, fără desenarea mai întâi planșelor în 2D. Cele mai cunoscute funcționalități a programului sunt: proiectarea avansată a pieselor mecanice, conceperea interactivă a ansamblurilor, proiectarea în mod parametrizat și proiecțiile piesei sau ansamblului actual se obțin automat. Se poate spune că programul CATIA V5 satisface aspectele legate de fabricație și design.

Programul permite manipularea obiectului virtual conceput la fel ca un obiect real. În acest mod se poate testa rezistența obiectului la diferite solicitări, analizează că ansamblul este demontabil sau nu, asigură ca componentele care pot mișca să nu generează coliziuni una față de alta.

CATIA V5 are o structură modulară care permite trecerea rapidă între module, având posibilitatea de editare a entității curente, fără a pierde vreo informație și fără transformarea de utilizator a fiecărui modul în parte.

Sunt numeroase module încorporate în program, dar cele utilizate la conceperea dispozitivului de control automat sunt:

CATIA Sketcher – Se utilizează pentru crearea unei schițe în 2D care este necesar pentru obținerea desenului în 3D

CATIA Part Design – se utilizează la proiectarea pieselor în 3D

CATIA Assembly Design – se utilizează pentru generarea unui ansamblu de piese

CATIA Drafting (Drawing) – se utilizează pentru a obține desenele de execuție și de ansamblu

Mai jos va fi prezentat în câteva exemple conceperea dispozitivului de control automat pentru fiecare modul în parte.

CATIA Sketcher

Din meniul StartMechanical DesignSketcher se deschide o fereastră nouă și se introduce numele desenului.

Fig. 5.5. Meniu CATIA V5 Fig. 5.6. Denumirea noului desen

După acesta se alege planul pe care se vor desena schița, în acest caz planul xy. Cu Rectangle se desenează un dreptunghi la care cu funcția Constraints va fi stabilită mărimea obiectului și relațiile dintre obiecte. Constrângerile geometrice sunt notate pe ecran cu simboluri de exemplu în acest caz V-pentru vertical și H- pentru orizontal.

Fig. 5.7. Desenarea și constângerea schiței

Cu funcția Chamfer a fost creat două teșituri de 5×45°. După apăsarea funcției Chamfer în Sketch tools a fost selectat iconul cu care se realizează teșitura în funcție de lungime ori lungime (First length și Second length).

Fig. 5.8. Crearea unei teșituri

Cu funcția Circle a fost desenat un cerc, după care prin constrângere a fost dat diametrul acestuia și poziția lui față de obiect. Fiindcă obiectul este simetric cercul al doilea se poate realiza cu funcția Symmetry care permite copierea cercului deja existent față de axa care împarte în două părți egale obiectul. Această axă a fost desenat cu funcția Axis și a fost constrâns la 42,5 mm cum se vede în figura de mai jos.

Fig. 5.9. Crearea cercurilor

CATIA Part Design

În meniul StartMechanical DesignPart Design din Sketcher se intră în modulul Part Design.

Fig. 5.10. Accesarea modulului Part Design

Corpul 3D se obține prin extrudare cu funcția PAD. La Pad Definition la Length se dă grosimea piesei (15 mm), iar la Selection trebuie selectat Sketchul care vine extrudat, în acest caz Sketch.1.

Fig. 5.11. Realizarea corpului 3D cu funcția PAD

Pentru realizarea filetului M2.5 se folosește funcția Hole. În Hole Definition la Type se alege Metric Thick Pitch care înseamnă că în alezaj este un filet. La Thread Description se alege metricul dorit (M2.5). La Thread și Hole Depth se introduce adâncimea filetului și a alezajului.

În submeniul Extension cu Positioning Sketch se constrânge filetul la poziția dorită.

Fig. 5.12. Realizarea filetului cu funcția Hole

Cu funcția Rectangular Pattern prin selectarea la Object Hole.1, deci se selectează filetul care va fi multiplicat. În funcție de numărul filetelor și a distanțelor între ele se poate crea un filet orizontal la 48 mm de filetul inițial și două filete verticale la 14 mm de cele orizontale. Aceste valori se setează în submeniul First și Second Direction.

Fig. 5.13. Realizarea filetelor cu funcția Rectangular Pattern

Cu programul CATIA se poate realiza alezaje în trepte cu funcția Hole. În Hole Definition la submeniul Type se selectează Counterbored și se dă diametrul (Ø11 mm) și adâncimea (7 mm) alezajului superior. În submeniul Extension se dă diametrul (Ø6.5 mm) și adâncimea (15 mm) alezajului.

La Positioning Sketch se constrânge alezajul în trepte față de marginile a piesei la 10 mm, respectiv la 12 mm.

Fig. 5.14. Realizarea alezajului în trepte

Pentru realizarea alezajelor în trepte cu funcția Rectangular Pattern au fost parcurse aceeași pași ca și la realizarea filetelor în fig. 5.13.

Fig. 5.15. Realizarea alezajelor în trepte cu funcția Rectangular Pattern

În fig 5.16. este prezentat suportul cilindru complet în 3D și în dreptul lui comenziile folosite în ordine de realizare a piesei.

Fig. 5.16. Suport cilindru în 3D

CATIA Assembly Design

Se deschide modulul Assembly Design din StartMechanical DesignAssembly Design.

Fig. 5.17. Accesarea modulului Assembly Design

Apăsând iconul Existing Component se dechide a fereastră de dialog unde se poate inserta componentele care urmează să fie adăugate la ansamblu. Cu funcția Manipulation se poate manipula componentele în orice direcție în funcție de comanda aleasă.

Cu ajutorul componentelor din fig. 5.18. vor fi exemplificate comenziile utilizate pentru ansamblarea dispozitivului de control automat.

Fig. 5.18. Adăugarea și manipularea componentelor de ansamblat

În acest caz pentru ansamblarea componentelor metoda cea mai ușoară este cu funcția Coincidence Constraint. Cum se observă pe figura de mai jos două componente deja sunt ansamblate. La a treia componentă se adaugă constrângeri de coincidență (Coincidence Constraint) între cele două planuri care urmează să fie ansamblate și între axa găurii a componentelor, cum se observă pe fig. 5.19.

Pentru realizarea poziționării componentelor se apasă iconul Update All, deci componentele se așează în locurile date de funcția Coincidence Constraint.

Fig. 5.19. Stabilirea coincidențelor de constrângere între componente

Cu funcția Contact Constraint se poate realiza constrângerea de contact între două suprafețe. Este foarte simplu și ușor de utilizat la suprafețe plane.

Cu Fix Component se poate fixa componentele pe coordonate unde se găsesc. Este util în cazurile în care ansamblul este alcătuit din mai multe componente ca să fie evitate eventualele mișcări nedorite la apăsarea iconului de Update All. Deci componentele deja ansamblate să rămâne pe loc și componentul care urmează să fie ansamblat să schimbă poziția după constrângerile date.

Fig. 5.20. Funcția constrângere de contact și fixarea componentelor

În fig. 5.21. este prezentat ansamblul 3D a dispozitivului de control automat care a fost proiectat și ansamblat după exemplele reprezentate mai sus.

Fig. 5.21. Ansamblul 3D al dispozitivului de control automat proiectat

CATIA Drafting (Drawing)

În meniul StartMechanical DesignDrafting, în acest caz din Part Design sau Assembly Design se intră în modulul Drafting (Drawing). În cazul prezentat mai jos vor fi exemplificate funcțiile pe o piesă care a fost modelat în Part Design, dar în anexele atașate se află un ansamblu 2D care a fost realizat după un ansamblu 3D asamblat în modulul Assembly Design.

În fereastra New Drawing Creation se alege formatul și modul de reprezentare a piesei, în cazul acesta formatul este A4 și modul de reprezentare este un sheet gol (foaie goală). După acesta se apasă butonul OK și se dechide fereastra de lucru.

Fig. 5.22. Accesarea modulului Fig. 5.23. Alegerea layout-ului

Drafting (Drawing) (amplasamentului)

Pentru a crea un indicator de desen tehnic se intră în meniul Edit Sheet Background după care foaia de lucru devine inactivă și se devine editabilă fundalul foii.

Fig. 5.24. Accesarea fundalului foii Fig. 5.25. Revenire la fereastra de lucru

pentru editare după editare

Pe fundalul foii se creează indicatorul cu funcția Frame and Title Block. După apăsarea iconului se deschide o fereastră unde, în programul CATIA V5, sunt încorporate modele de indicatoare care pot fi editate. În figura de mai jos este prezentat un indicator care a fost făcut personal. La toate desenele anexate a fost folosit acest indicator.

După crearea sau inserarea indicatorului predefinit la Edit Working Views se revine la fereastra de lucru. Fundalul vine inactiv și foaia de lucru devine activ (editabilă).

Fig. 5.26. Crearea indicatorului cu funcția Frame and Title Block

Sunt mai multe modalități pentru crearea vederilor 2D. În proiectarea dispozitivului de control automat pentru inserarea desenului 2D în vederea aleasă din modulul Part Design se realizează cu funcția Front View.

Fig. 5.27. Inserarea desenului 2D

Se presupune că intr-o altă fereastră este deschisă piesa proiectată în Part Design. În modulul Drafting se apasă iconul Front View după care prin apăsarea combinației butoanelor Alt+Tab apare fereastra Part Design, unde se alege vederea dorită. În figura de mai jos Oriented Preview arată vederea care va fi inserată în modulul Drafting. Printr-un click dat pe piesă (pe vedere dorită) acesta va fi inserată automat în Drafting.

Fig. 5.28. Alegerea vederii dorite

După inserarea piesei în Drafting se apar săgețiile de orientare cu care se poate efectua mișcări de rotație și de translație a piesei în poziția dorită. Printr-un click pe foaia de lucru se finalizează inserarea.

Fig. 5.29. Orientarea piesei inserate

Prin apăsarea iconului Offset Section View cu ajutorul cursorului se trage traiectoria unde vine secționat piesa. După aceasta se face dublu click în sensul dorit funcție de vedere dorită față de traiectoria trasă.

Fig. 5.30. Crearea secțiunilor cu funcția Offset Section View

Fig. 5.31. Cotarea desenului de execuție

În figura de mai sus este prezentat desenul de execuție cotat și funcțiile folosite pentru cotare. Dimensiunile pieselor se cotează cu funcția Dimensions lungimele, cu Diameter Dimensions diametrele, cu Chamfer Dimensions teșiturile, iar cu Thread Dimension filetele.

Prin click dreaptă pe o cotă apare un meniu unde se intră în Properties. În Properties se găsesc mai multe submeniuri unde se poate modifica cota respectivă, de exemplu: cu Fake Dimension se poate da o dimensiune falsă; la Tolerance se poate da toleranțele abaterii superioare și inferioare; se poate modifica grosimea liniilor, fontul, mărimea caracterelor, culoarea a reprezentării; se poate da sufix sau prefix cotelor.

Fig. 5.32. Salvarea desenului

Desenele proiectate în CATIA V5 se pot salva în mai multe formate de exemplu: extensiile .dxf și .dwg sunt folosite în AutoCad, deci desenele proiectate în CATIA se pot transfera ușor în AutoCad; .tif și .jpg sunt extensii de imagine, deci salvând în această formă este ușor de editat în programe de editare de imagini și sunt ușor de inserat în documente; în formatul .pdf desenul este salvat în rezoluție înaltă deci este ideal pentru plotare.

În Anexa 2 și Anexa 3 sunt atașate toate desenele de execuție și de ansamblu proiectate în CATIA V5 pentru dispozitivul de control automat.

5.3 Cilindru compact ghidat MGP L12-30-Z73 2

Cilindrii pneumatici sunt folosiți foarte des în industrie datorită productivității, fiabilității ridicate, a costului scăzut, a construcției simple și robusteții lor.

Cilindrul pneumatic MGP are rolul de a transforma energia pneumatică în energie mecanică pe care o furnizează la mecanismul acționat, în acest caz la un traductor liniar cu potențiometru Novotechnik TRS-0025. Cilindrii pneumatici se mai numesc și motoare liniare, fiindcă el efectuează lucrul mecanic printr-o mișcare liniară (de translație).

Fig. 5.33. Cilindru compact ghidat MGP

Pentru a evita șocurile care duc la deteriorarea traductorului liniarTRS-0025 este necesară frânarea la capăt de cursă.

Cilindrul se alimentează prin două racorduri de tip drosel: pentru mișcarea de avans este alimentat racordul 1, în timp ce racordul 2 este conectat la atmosferă; pentru retragere este alimentat racordul 2, în timp ce racordul 1 se ventilează.

Drosele permit reglarea debitului pe cele două sensuri de curgere care pot fi reglate la valori diferite, cu care se pot obține viteze de frânare diferite. Ele asigură curgerea liberă pe un sens și blochează curgerea în celălalt sens. Cu o comandă manuală externă sensul blocat poate fi deblocat și secțiunea de curgere poate fi reglată cu droselul.

Fig. 5.34. Drosele

Cilindrul compact ghidat MGP are o mentenanță ușoară și o durată viață ridicată datorită prinderii în capete și a unei structuri compacte. Structura această reduce semnificativ spațiul de instalare. Cilindrul are sloturi pentru senzori magnetici care pot fi montați direct pe corp. Precizia de antirotație este ridicată și abaterea tijei este foarte mică ceea ce oferă un ghidaj precis. Pentru asigurarea unei ghidări precise cu frecare minimă, cilindrul este prevăzut cu bucșe cu bile recirculabile.

Tabelul 5.1

Explicarea codului MGP L12-30-Z73 2:

MGP- cilindru compact ghidat

L- bucșe cu bile

diametrul tijelor

30- cursă în mm

Z73- model senzori magnetici

2- număr de senzori

5.4 Traductor liniar cu potențiometru Novotechnik TRS-0025

Traductoarele liniare transformă o mărime fizică măsurată într-o altă mărime fizică (în cazul prezentat într-o unitate de măsură pentru lungime) care se poate înregistra și prelucra de un sistem automat.Traductorul liniar cu potențiometru Novotechnik TRS-0025 este un traductor de deplasare rezistiv care transformă o deplasare liniară într-o variație a rezistenței a unui potențiometru.

Fig. 5.35. Cleme de prindere

Fig. 5.36. Traductor Novotechnik TRS

Variația rezistenței este dată de relația:

(5.1)

în care:

ρ este rezistivitatea;

λ este lungimea conductorului, în mm;

S este secțiunea conductorului, în mm2.

Traductorul liniar rezistiv are o construcție simplă și este cel mai frecvent utilizat în industrie.

Traductorul este constituit din:

elementul sensibil (detector) care transformă mărimea de măsurat într-o mărime intermediară

convertorul de ieșire (adaptor) care prelucrează și convertește semnalul dat de detector, într-o mărime utilizabilă de un sistem automat

elemente de transmisie care realizează conexiuni electrice și mecanice

sursa de energie care este necesar pentru a menaja energia semnalului util

Fig. 5.37. Desenul de ansamblu a traductorului liniar cu

potențiometru Novotechnik TRS-0025

Tabelul 5.2

5.5 Ciclograma

Datorită noului dispozitiv de control DC2 se extinde ciclograma sistemului de comandă SC II prezentat în fig. 3.15. cu o singură secvență. Până la secvența 15-16 prezentat în capitolul 3.4 ciclograma rămâne aceeași în afară de dispozitivul de control care a fost notat cu DC acum este notat cu DC1 și avem un rând în plus pentru dispozitivul nou DC2.

Fig. 5.38. Dispozitive de control DC1 și DC2

Cum se observă în fig. 5.38. avem trei senzori la DC2:

S17, S18- limitator de cursă a cilindrului dispozitivului de control 2 (DC2)

S19- sesizează piesa în dispozitivul de control 2 (DC2)

Fig. 5.39. Noua ciclogramă pentru sistemul de comandă II (SC II)

Secvențele noului sistem SC II sunt următoarele:

0-16- este prezentat în Cap. 3.4

16-17 (2 sec)- robotul aduce piesa la pinii de repoziționare la DC2; S9 se activează și S19 sesizează piesa

17-18 (0,2 sec)- EF1 eliberează piesa

18-19 (0,5 sec)- robotul se repoziționează

19-20 (1 sec)- DC2 verifică piesa; S17/S18 arată mișcarea DC2-lui

20-21 (0,2 sec)- EF1 prinde piesa

21-22 (0,5 sec): robotul aduce piesa la DC1 pentru control; sensorul S15 sesizează piesa

22-23 (0,2 sec): EF1 eliberează piesa

23-24 (3,5 sec): DC1 verifică piesa; S13/S14 arată mișcarea DC1-lui

1-2: ciclul se începe din nou

Timpul necesar pentru sudarea și controlul unei piese este de 14,3 sec, cu 0,5 sec mai mult decât la ciclograma prezentat în fig. 3.15. fiindcă robotul ABB trebuie să aștepte până când senzorul S17 trimite un semnal la SC II. Semnalul trimis înseamnă revenirea cilindrului în poziția inițială, deci piesa a fost controlată.