1 .Prezentarea organizatiei analizate SC MARQUARDT SCHALTSTYSTEME SCS Figura 1.1 Compania Marquardt Sibiu Marquardt Schaltsysteme S.C.S. România face… [302794]

1 .Prezentarea organizatiei analizate SC MARQUARDT SCHALTSTYSTEME SCS

Figura 1.1 Compania Marquardt Sibiu

Marquardt Schaltsysteme S.C.S. România face parte din grupul internațional Marquardt. Fabrica din Sibiu a fost înființată în anul 2005.

După finalizarea ultimei extinderi a fabricii, care a avut loc în anul 2013, în Marquardt lucrează peste 2.800 [anonimizat], ci și în alte domenii suport. [anonimizat]. [anonimizat], sunt utilizate în industria auto din întreaga lume.

În producție se regăsesc cele mai variate procese tehnologice. În Figura 1.4 [anonimizat]-un număr de 50 de mașini de injecție și peste 150 de matrițe. Matrițele folosite au o [anonimizat]. Este dotată cu mașini de injecție model Arburg (Fig. 1.2). [anonimizat]. Suprafața acestui departament este de aproximativ 3000 m².

Figura 1.2 [anonimizat] 1.3 [anonimizat]. [anonimizat].Acest departament injectează 80% din subansamblele aflate in componența produselor realizate aici ceea ce face ca procesul să fie controlat mai eficient.

Figura 1.4 [anonimizat], de aceea o ramură a [anonimizat] (PCB).Departamentul de Electronică este dotat cu echipamente Siemens de ultimă generație. [anonimizat]. O placă cu circuite imprimate suportă mecanic si conectează electric componentele electronice folosind căi conductoare.

Departamentul este format din 5 [anonimizat] (Fig. 1.5) și 3 linii THT (Thru Hole Technology). Capacitatea acestor linii este de până la 150.000 de componente/h. Acest departament este dedicat producerii sistemelor electronice având o suprafață de aprox. 2500 m².

Figura 1.5 [anonimizat]. Scopul acestui departament este de a produce microcomutatoare. [anonimizat] 2 mașini de injecție.Complexitatea și dimensiunile mici ale componentelor sunt motivul pentru care este nevoie de 7 utilaje destinate montajului inițial (Figura 1.6) și 8 utilaje pentru montajul final.În figurile următoare sunt ilustrate stația

Figura 1.6 Stație montaj inițial Figura 1.7 [anonimizat] o calitate cât mai bună a stratului de vopsea.[anonimizat]. [anonimizat]ă. Compania are in dotare și un atelier de sculărie, format din personal calificat și cu experiență vastă în domeniu.

Produsele realizate la Marquardt se împart in 4 categorii:

Sisteme de autorizare a pornirii

Comutatoare si aplicații

Componente de comandă

Trend-uri in dezvoltare (bicicletă electrică, aplicații software, etc)

În Figura 1.8 sunt prezentate filialele Marquardt. Sediile sunt împărțite în aproape toate continentele lumii. Datorită faptului că filialele sunt în zone total diferite una de cealaltă, în care factorii culturali și economici influențează valoriile firmei, compania Marquardt alege să experimenteze diverse culturi cu scopul de a deschide noi oportunități de dezvoltare.Sediile Marquardt sunt prezente in 11 locații:

Figura 1.8 Filialele Marquardt

1.1 Produsele companiei

1.1.1 Sisteme de autorizare a pornirii

-Întrerupător cu cheie și întrerupător aprindere-pornire

-Sistem electronic pentru blocarea volanului

-Sisteme start-stop (Fig.1.10)

-Dispozitive de control, antene, senzori mâner ușă

-BlueID Drive

Figura 1.10 Sisteme Start-Stop

1.1.2 Componente de comandă

-Comutator pentru reglarea scaunelor, comutator rotativ pentru lumină, panou de comandă pentru ușă și acoperiș

-Unități de comandă pentru volane

-Comutatoare multifuncționale

-Comutatoare pentru selectarea treptei de viteză (Fig.1.11)

Figura 1.11 Comutatoare

1.1.3 Comutatoare, aplicații și trend-uri in dezvoltare

Afacerea a debutat în anul 1925 pe piața electrică și mecanică fină. Primul produs a fost comutatoarele, sau întrerupătoarele (Fig.1.12).Acestea fiind componente electrice ale caror rol este de a permite închiderea unui circuit electric. Marquardt furnizează aceste comutatoare atât in industria automotive cât și în industria electrocasnicelor.

Figura 1.12 Microcomutatoare Figura 1.13 Aplicații Software

1.2 Resursele umane

În 2006, companie funcționa cu aproximativ 100 de personae iar in 2012 numărul de angajați ajunge la 1100. După realizarea proiectelor de extindere numărul de personal a crescut la 1800.

Cunoscută pentru calitatea muncii, firma Marquardt a ajuns in present la un număr de 2600 de angajati, numărul crescând in continuare. Angajații beneficianza de training-uri la începutul contractului. În cadrul companiei se organizeaza team-building-uri, astfel încât angajații să poată socializa si dezvolta o relație de prietenie-încredere între ei.

1.3 Conceptul asupra calității

Fabrica din Sibiu este certificată conform ISO 9001 (Managementul calității), ISO/TS 16949 (Managementul calității) și ISO 14001 (Managementul mediului înconjurător).

„Calitatea înseamnă când se întoarce clientul, iar nu produsul.“ Pentru Marquardt acesta este un principiu de bază, un principiu de însemnătate globală și care este mereu prezent în acțiunile angajaților. Marquardt îmbină calitatea angajaților săi cu calitatea muncii, precum și a materialelor și a produselor. Rezultatele se traduc prin clienți satisfăcuți și un viitor optimist pentru grupul Marquardt.

Ne dovedim mereu calitatea: îndeplinim cerințele clienților în ceea ce privește complexitatea produselor și creștem mereu gradul de inovație. De aceea, Marquardt va face față pe termen lung concurenței. Stăpânim ciclurile de dezvoltare reduse, la fel de ușor precum ne controlăm procesele.

Calitatea foarte înaltă și constantă a produselor și serviciilor Marquardt, confirmă faptul că grupul Marquardt se află pe un drum de succes.

Organizațiile sunt componente ale societății care creează sau mijlocesc crearea de bunuri și servicii necesare existenței umane.Organizația cuprinde deci un colectiv de oameni care lucrează împreună pentru realizarea unor obiective comune cu scopul obținerii unui produs destinat clientului.

De remarcat că termenul “produs” este generic, incluzând și serviciile – conform terminologiei actuale.De asemenea se individualizează conceptul de firmă sau întreprindere, într-un sens mai restrâns: acestea sunt organizații care au drept scop declarat obținerea de profit, obținut în urma vânzării producției.

Prin urmare, calitatea unui produs sau serviciu nu este determinată numai de caracteristicile și proprietățiile pe care le are, ci și de măsura în care satisface necesitățile exprimate de către utilizator sau beneficiar, precum și alte necesități care nu sunt stipulate dar trebuie îndeplinite. Se constată astfel că definiția calității încorporează ambele laturi sau aspecte alte calității.

Caracteristicile și proprietățiile unei entități, produs sau serviciu, reprezintă oferta de calitate a producătorului (se utilizează termenii “producătoru de bunuri” și “producător de servicii”, deci, într-o accepțiune mai largă, și serviciul poate fi considerat un produs). Dar calitatea este dată și de măsura în care produsul sau serviciul satisface necesitățiile clientului.

1.4 Furnizorii companiei

1.4.1 Furnizori interni

-Departametul de injecție mase plastice

-Departamentul de electronică

-Departamentul de microcomutatoare 1055

-Departamentul de lăcuire

1.4.2 Furnizori externi

New Albea este un furnizor renumit pentru piese de înaltă calitate din material plastic.(Fig1.14.)

Foliotek furnizează mase plastice cu suprafață de design sofisticată.

Ditter Plastic

Red Board LTD. Este o companie producătoare de componente PCB (Printed Circuit Board).

Tyco Electronics este un furnizor de componente electronice fabricate.

Figura 1.14 Furnizori

1.5 Clienții companiei

1.5.1 Clienți OEM

Marquardt este furnizor OEM (Original Equipment Manufacturer) brand-urilor din Figura 1.15. OEM reprezintă o companie care produc componente și echipamente care pot fii comercializate de un alt producător.

Figura 1.15 Clienți OEM

1.5.2.Clienți Tier 1

Sunt furnizori direcți către producătorii de echipamente originale. Termenul este folosit in industria automotive și se referă la principalii furnizori de component pentru producătorii de echipamente originale. Furnizorii sunt importanți în egală măsură (Fig. klekert)

Figura 1.16 Clienți Tier 1

1.6 Misiunea companiei

Misiunea companiei este de a modela viitorul într-un mod inovativ însoțit de calitate.În primul rând clientul este prioritatea numărul 1, scopul companiei este de a-i prezenta produse mai valoroase astăzi decât ieri. Concentrarea pe inovație și îmbunătățirea continuă a produselor va duce cu siguranță la niște rezultate incontestabile.

Resursa umană este factorul principal care contribuie la satisfacția clientului, de aceea un lucru e sigur, crearea unui mediu de lucru cât mai atrăgator cu un risc de stres aproape de 0.

Societatea si mediul înconjurator sunt elemente importante în acțiunile și filozofiile companiei. Marquardt susține energia verde, contribuind tot mai mult la realizarea de work-shopuri in domeniul electricității. Un prototip de bicicletă electrică marca Marquardt a fost prezentat în 2016.

Figura 1.17 Ideologia calității în Marquardt

1.7 Analiză SWOT la nivel organizațional si in domeniul proiectarii

Tabel 1.1 Analiză SWOT la nivel organizațional

Analiză SWOT în domeniul proiectării

Această analiză SWOT este o metodă folosită pentru a ajuta la proiectarea unei viziuni de ansamblu asupra investiției și evaluează în același timp factorii de influență care contribuie la îndeplinirea scopului final.

Tabel 1.2 Analiză SWOT în domeniul proiectării

2. Reperul “Comutator rotativ pentru lumină”

Comutator rotativ pentru lumină este un produs finit realizat la Marquardt. Este mijlocul de comunicare dintre șofer si lumina farurilor. Clientul acestui produs este BMW (Bayerische Motoren Werke AG). BMW este o companie germană de automobile, motocilete si motoare. Poziția acestui ansamblu în interiorul unui automobil este în prim-planul șoferului, în stânga volanului. (Fig.2.2)

Figura 2.1 Comutator rotativ pentru lumină Figura 2.2 Locația produsului finit

2.1 Prezentarea produsului

Produsul se injectează în totalitate la Marquardt. Grosimea pereților carcasei (Fig.2.3) au o grosime egal ditribuită. Pereții interiori sunt prevăzuți cu ghidaje care au rolul de a orienta și fixa butoanele montate ulterior.

Figura 2.3 Carcasă Figura 2.4 Buton NSL

Tastele NSL si NSW (Fig.2.4) sunt montate în interiorul carcasei superioare. Aceste taste sunt orientate de ghidajele pereților până la PCB (Printed Circuit Board). Între PCB si taste există o membrană de cauciuc (Fig.2.5), cu rolul de material intermediar între plastic si PCB.

Figura 2.5 Membrană cauciuc Figura 2.6 Carcasă inferioară

Capacul ilustrat în imaginea de mai sus (Fig.2.6) se montează în partea inferioară a carcasei prin clipsare. Acest subansamblu are rolul de a susține PCB-ul împreună cu membrana de cauciuc.În procesul de asamblare este prezentă metoda Poka-Yoke, care elimină situația de folosi personal calificat. Capacul superior, are rolul de a încorpora toate subansamblele produsului.

În urma vopsirii subansamblelor, acestea trec, după caz, la laser. Aici sunt lăsăruite simbolurile pentru fiecare funcție aferentă. Carcasa superioară, partea produsului orientată spre șofer.(Fig.2.7)

Figura 2.7 Carcasă superioară

3. Aparat de încercări materiale Zwick Roell

“Zwick este lider mondial în furnizarea mașinilor de încercări a materialelor. Echipamentele noastre sunt folosite pentru cercetare și dezvoltare și pentru asigurarea calității în peste 20 de ramuri industriale. Mașinile de testare Zwick pot fi folosite atât pentru testele standard de tracțiune, compresiune și îndoire, cât și pentru teste multi-axiale precum testele de tracțiune biaxiale și testele de torsiune.”

Figura 3.1 Aparatul Zwick Roell

Senzor torsiune (figura 3.2) – Caracteristici și calibrare

Cuplu maxim: 250 N*m

Cuplu minim: 5 N*m

Instrument calibrare – pârghie cu greutăți

Condiții de funcționare

Temperatură – (22 ±1) șC

Umididate – (50 ±10) % RH

Figura 3.2 Senzor torsiune

Senzor compresiune-tracțiune (figura 3.3)

Caracteristici și calibrare

Forța maximă – 200 N

Forța minimă – 0.4 N

Metodă calibrare – Succesiune de măsuratori cu senzorul parametrizat succesiv cu valori între 0.4 – 200 N

Condiții de funcționare

Temperatură – (23.8 ±1) șC

Umididate – (50 ±10) % RH

Figura 3.3 Senzor compresiune-tracțiune

3.1 Programarea aparatului

Aparatul este conectat cu ajutorul unei stații off-line la un calculator. Parametrizarea acestuia este posibilă datorită aplicației software.

Figura 3.4 Interfață program

Panou de comanda – Se resetează forța și momentul de torsiune apăsând butoanele de resetare (succesiv de la stânga-dreapta).

Tabel istoric masuratori

Starea în timp real al senzorului de forță/torsiune

Axa X – Înregistrează și ilustrează grafic, distanța parcursă de senzor raportată la coloana de ghidare.

Axa Y – Înregistrează și ilustrează grafic, forța cu care elementul de acționare torsionează și supune la tracțiune/compresiune reperul testat.

Figura 3.5 Meniu program

3.2 Setarea punctului “Zero-mașină”

Se aduce elementul de acționare în poziție de lucru după care se definește punctul 0 prin apsăsarea butonului “A”.

Mașina poate să memoreze o serie de pași creați de operator, printre care și pre-apăsări înainte de înregistrarea valorilor. Acest lucru este des intalnit în cadrul procesului de măsurare deoarece plasticul folosit la injectarea produsul exercită rigiditate. Ghidajele butoanelor necesită culisări repetate pentru a-și depăși condiția de uzură primară.

Setarea forței și vitezei de măsurare, conform interfeței programului ilustrată mai jos, îi pune la dispoziție operatorului o forță maxima de 500 N, și viteza maximă 10 mm/sec.

Figura 3.6 Setarea forței și vitezei

Ca exemplu am atașat un grafic al unui buton testat la aparatul Zwick Roell (figura 3.7). Butonul a fost testat la compresiune cu o forță de 5N pe o distanță de 1.6 mm.

Figura 3.7 Grafic compresiune

3.3 Importanța simțului tactil

Un buton este conceput pentru a oferi un feedback tactil mecanic atunci când este apăsat. Feedback-ul oferă un răspuns tactil care ajută la confirmarea și apăsarea completă a unei taste. Simțul haptic sau tactil este dominat de trei factori: forță, distanță și snap.

Forța – Măsurată in Newton [N] descrie forța necesară pentru acționarea unui buton. Forța de acționare începe de la >0,5 N până la <20 N.

Distanța – Descrisă in milimetri [mm], exprimă distanța sau modul de care un buton are nevoie fizic să se miște până când apare un contact (PCB sau într-un comutator).

Snap – Indicat in %, snap-ul caracterizează sentimentul de apăsare sau răspunsul tactil al butonului acționat.

Ansamblul total și dispozitivele de acționare au un impact semnificativ asupra simțului tactil.

Interpretarea rezultatelor obținute în urma generării graficului (figura 3.8) se realizează cu ajutorul punctelor de inflexiune. Fiecare punct de inflexiune al graficului reprezintă o etapă a cursei butonului. Graficul se întinde pe o lungime s, masurată in mm. Punctul de inflexiune F1 are ca și corespndent S1. Până la momentul F1, butonul opune o rezistență minimă, atingând punctul maxim de compresiune al membranei de cauciuc. (vezi Fig.2.5).

În momentul de față suntem în punctul F2, unde ghidajele interioare ale butonului, orientate perpendicular pe membrana de cauciuc, produc șocul necesar pentru activarea PCB-ului. Câmpul de toleranță pentru această zonă este foarte mic, deoarece este o etapă sensibilă a funcției butonului.

Figura 3.8 Grafic standard

Punctul maxim îl constituie F3, care depinde in totalitate de operator când realizează parametrizarea programului. Distanța însă nu este constantă, ea variază în funcție de parametrii mecanici a materialelor care contribuie la acest test. Revenirea butonului este ilustrată cu ajutorul liniei întrerupte. Este același proces ilustrat mai sus, dar la o forță considerabil mai mică.

După ce au fost obținute rezultatele, se introduc în formula de calcul:

(Relatia 2.1)

4. Sistemele de măsurare ale reperului “Comutator rotativ pentru lumină”

Acțiunea de fixare este determinată de aplicarea asupra semifabricatului orientat în dispozitiv un sistem de forțe, care să asigure și să conserve schema de orientare pe tot parcursul procesului de măsurare/prelucrare.

Condițiile de aplicare a sistemului de forțe:

Să nu împiedice procesul de măsurare/prelucrare;

Să mențină semifabricatul în contact cu elementele de orientare, respectiv fixare;

Să nu deformeze local sau total semifabricatul;

Să contribuie la diminuarea sau elminarea vibrațiilor;

Să nu determine forțe sau momente de răsturnare, alunecare sau deplasare a semifabricatului;

Scopul acestui sistem de măsurare este de a verifica și valida producția de serie a reperului “Comutator rotativ pentru lumină” . Acest sistem se aplică în laboratorul de măsuratori, având câștig de cauză secția de montaj.

Responsabil pentru realizarea instrucțiunilor de lucru, instruirea operatorului, monitorizarea datelor și prelucrarea acestora este inginerul de calitate.

Sistemele de masuarare ale reperului „Comutator rotativ pentru lumina” sunt:

Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forta.Dispozitiv H

Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR. Senzor forță.Dispozitiv H

Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune.Dispozitiv H

Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotita LWR. Senzor torsiune.Dispozitiv V

4.1 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forta.Dispozitiv H

Tastele NSL și NSW sunt testate la aparatul Zwick, la compresiune. Tastele sunt pre-apăsate de 5 ori înainte de testare.Cerința clientului este măsurarea a 5 piese/schimb. Tastele sunt testate si se obțin două tipuri de măsuratori. Un tip de testare este apăsarea cu o forță de 5N, cu o viteză de 10 mm/min. Al doilea tip este testarea la rupere. Tastele sunt apăsate cu o forță de 200N, la aceeași viteza. Materialul și geometria permit reperului să reziste la apăsari de până la 350N.

Pentru o măsuratoare corectă și pentru a elimina cât mai mulți factori externi care ar putea influența măsuratoarea, avem nevoie de anularea tuturor gradelor de libertate.

Dispozitivul proiectat (figura 4.1) pentru măsurarea reperului este format din:

Placă de bază cu găuri de fixare

Pin orientativ prelucrat prin strunjire (2x).

Pin orientativ cu gaură filetată la capete (2x).

Elemente auxiliare pentru susținerea piesei.

Figura 4.1 Dispozitiv control

Elementele de acționare folosite în acest sistem de măsurare sunt palpatoare din oțel, cu diametre între 10 mm și 40 mm. (figura 4.2)

Figura 4.2 Elemente de acționare

Elementele sistemului de măsurare pentru testul la compresiune cu o forță de 5N:

Figura 4.3 Sistem de măsurare compresiune

Element acționare – Ø 12 mm

Dispozitiv H – orizontal

Reper

În urma testului la compresiune a tastelor cu o forță de 5N, aparatul generează graficul din figura de mai jos.

Figura 4.4 Grafic compresiune

Figuar 4.5 Grafic compresiune 200N

Tabel 4.1 Timpii și fazele de măsurare la compresiune 5N si 200N

4.2 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR. Senzor forță.Dispozitiv H

Testul la rupere pentru rotița LWR necesită schimbarea forței de măsurare, vitezei de măsurare și poziției dispozitivului . (figura 4.6)

Apăsarea lor se face cu o forță de 200N, ea având datoria de a rezista la o asemenea forță. S-a folosit un element de acționare cu cap bombat, având diametrul de Ø12 mm.

Figura 4.6 Sistem de măsurare compresiune

Reper

Senzor forță – max. 500N

Element de acționare – diametru 12 mm

Dispozitiv H – orizontal

Figura 4.7 Grafic compresiune 150N

Tabel 4.2 Timpii și fazele de măsurare compresiune 150N

4.3 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune.Dispozitiv H

Sistemul de măsurare forță torsiune își desfășoară activitatea în plan orizontal nefiind necesară schimbarea dispozitivului de fixare. În plus, avem nevoie de o masa auto-centrantă (figura 4.9), care să ghideze reperul montat pe dispozitiv spre zona de acțiune a elementului de acționare. Forța cu care se măsoară acest reper în situația dată este de 8 N*m.

Elementele de acționare pentru acest tip de sistem sunt:

Figura 4.8 Elemente de acționare

Pârghie torsiune

Dispozitiv prelucrat cu negativul subansamblului masurat

Elementele sistemului de măsurare a torsiunii la subansamblul DREHKNOPF:

Figura 4.9 Sistem de măsurare torsiune

Senzor torsiune

Pârghie

Dispozitiv prindere subansamblu

Reper

Dispozitiv fixare

Masa auto-centrantă

În urma testului la compresiune a tastelor cu o forță de 5N, aparatul generează graficul din figura de mai jos.

Figura 4.10 Grafic torsiune 7.5N

Tabel 4.3 Timpii și fazele de măsurare torsiune 7.5 N

4.4 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotita LWR. Senzor torsiune.Dispozitiv V

Pentru fixarea piesei a fost proiectat dispozitivul de control (figura 4.11).Cu ajutorul acestui dispozitiv se anulează toate gradele de libertate ale reperului.

Dispozitivul de fixare este alcătuit din:

Placă de bază cu găuri de fixare

Placă orientată la 90ș – are rolul de a susține reperul în poziție verticală pe toată durata procesului de măsurare

Sanie transversală – deplasează tot ansamblul placă verticală-piesă, înainte și inapoi.

Mecanism opritor – cu rolul de a deplasa sania transversală care transporta reperul în zona de acțiune a inelului de silicon.

Figura 4.11 Dispozitiv torsiune

Elementul de acționare pentru acest sistem de măsuare este un inel de silicon (figura 4.12), care exercită o aderență optimă pentru rotirea subansamblului măsurat, în cazul acesta rotița LWR.

Figura 4.12 Element acționare

Figura 4.13 Reper montat în dispozitiv

Piesa se așează pe verticală (figura 4.14), paralelă cu senzorul de torsiune. Dupa așezarea dispozitivului pe masa aparatului, cu ajutorul mecanismului opritor, se aduce reperul în zona de lucru a elementului de acționare.

Figura 4.14 Sistem de măsurare torsiune 8N

Elementele sistemului de măsurare sunt:

Senzor torsiune

Inel silicon

Reper

Dispozitiv fixare – orientare verticală a reperului

În urma testului la torsiune a rotitei LWR cu o forță de 2 N*m, aparatul generează graficul din figura de mai jos:

Figura 4.15 Grafic torsiune 8N

Pentru o înțelegere mai aprofundată a procesului de măsurare, am analizat timpii de măsurare a fiecărei faze din acest proces. Unitatea de măsura a timpul a fost măsurată in minute.

min =s * 0.016667 ; (Relatia 2.2)

Tabel 4.4 Timpii și fazele de masurare la torsiune 8N

4.5 Interpretarea rezultatelor

Pentru crearea unei imagini de ansamblu mai clară a scopului lucrării, timpii fiecărui proces de măsurare și timpul total au fost ilustrați prin prisma diagramei de mai jos:

Figura 4.16 Timpii totali ai fiecărei operații

Tabel 4.5 Legendă sisteme de măsurare

5.PROIECTAREA DISPOZITIVULUI DE CONTROL AL REPERUL “COMUTATOR ROTATIV PENTRU LUMINĂ”

5.1 Introducere

Dispozitivul reprezintă un comportament auxiliar a unui sistem tehnic, constituind o unitate din punctual de vedere functional, alcătuit din elemente cel puțin în parte solide, ale căror legături le permit o mobilitate limitată și care rămân în serviciu în repaus relative.

Orice dispozitiv are două trăsături definitorii:

dispozitivul este parte a unui sistem;

dispozitivul este unitate constructivă și funcțională care poate fi alcătuită din felurite elemente componente.

Sistemul tehnologic (ST) este sistemul cu ajutorul cpruia semifabcircatul este adus la forma și dimensiunile prescrise pentru produsul finit. Sistemul tehnologic este alcătuit din următoarele grupe de elemente:

Mașina-unealtă (MU), sursa de energie pentru sistemul tehnologic, fiind principalul furnizor de mișcare

Scula (Sc) este elemental ce efectuează nemijlocit deformarea (așchierea) semifabricatului în vederea obținerii formei și dimensiunilor prescrise pentru produsul finit.

Dispozitivul (D), este elemental ce permite realizarea poziției reciproce între sculă și semifabricat, în timpul generării suprafeței prelucrate. Se deosebesc, în acest sens, două mari categorii de dispozitive, în funcție de elementul care este orientat și fixat, și anume: dispozitive de prindere a sculelor (DPSc) și dispozitive de prindere a semifabricatelor (DPSf). Prin prindere înțelegem orientare și fixare, în vederea prelucrării.

Semifabricatul (Sf), este elementul asupra căruia se acționează, adică elementul căruia I se modifica forma, dimensiunile, sau caracteristicile fizico-mecanice, în operația curentă. Prin operație înțelegem modalitatea de realizare a unei prelucrări, reproductibilă și transmisibilă, efectuată la un loc de muncă de către un executant în condiții tehnico-organizatorice.

Aparatura de măsura (AMC), este un element relative independent de cele amintite anterior, dar care este parte integrantă a sistemului tehnologic.

Omul – operator, nu este considerat element al sistemului tehnologic, decât în măsura în care este sursă de erori cu caracter întâmplator.

5.2 Clasificarea dispozitivelor

După specializare dispozitivele se clasifică în:

Dispozitive universale

se pot prinde semifabricate cu forme și dimensiuni variate ;

sunt alcătuite din componente tipizate;

sunt de complexitate medie spre mare;

pot fi utilizate pe mai multe mașini-unelte;

Dispozitive specifice, Specifice, în general, pentru o succesiune de operații, sau pentru o fază, sau pentru o parte a unei faze. Convenabile pentru fabricație în serii mijlocii sau mari. (de exemplu: dispozitiv de frezare, dispozitiv de strunjire etc.);

Dispozivite modulare, concepute, în general, pentru o succesiune de operații, sau pentru o fază, sau pentru o parte a unei faze.

5.3 Terminologie metrologică

5.3.1 Conceptul de măsurare

Prin măsurare se înțelege un proces de cunoaștere, care constă din compararea experimentală a unei mărimi fizice – a cărei purtător se numește măsurand – cu o altă mărime de aceeași natură considerată unitate de măsura. Unitatea de măsura se află încorporată într-un mijloc de măsurat. De stabilirea unităților de măsură și reproducerea acestora, elaborarea modelelor de măsurare și analiza preciziei metodelor de măsurare se ocupă metrologia.

Între rezultatele măsuratorilor făcute aceleiași mărimi fizice, în condiții identice, apar diferențe ca urmare a erorilor ce intervin. Se înțelege prin eroare de măsurare diferența:

, (5.1)

Unde este rezultatul individual al măsurării (valoarea măsurată), de ordinul K: – valoarea convențională adevarată a mărimii măsurate; – eroarea absolută de măsurare de ordinal K; K – ordinal măsurării (K = 1, 2, …, n, în care n este numărul total al măsurarilor efectuate, respectiv repetate).

Măsurarea constă nu numai în găsirea valorii măsurandului, ci și în asigurarea ca eroarea de măsurare obținută nu depășește o limită stabilită în prealabil (interval unilateral), sau se găsește în cadrul limitelor stabilite în prealabil ( interval bilateral), adică se asigură precizia de măsurare prevăzută de la început, sau că nu se depășește gradul de încredere. Intervalul cuprins între cele două permise ale erorilor se numește intervalul de încredere al măsurării. Alegerea acestui interval este o problemă de decizie statistică, care admite o soluție optimă daca se iau în considerare greșelile de măsurare și costurile efectuării unei măsurări, în funcție de precizie.

Erorile de măsurare se pot clasifica în :

Erori de model, datorită imperfecțiunilor modelului asociat măsurandului ;

Erori de interacțiune de terminate de influențele pe care mijloacele de măsurare sau operatorul le exercită asupra măsurandului;

Erori instrumentale, ansamblu de imprecizii care se datorează mijloacelor de măsurare;

Erori de metodă, determinate de imperfecțiunea metodei utilizate pentru obținerea informației de măsurare ;

Erori datorită operatorului uman, se disting conform STAS 2872-74;

Erori sistematice, sunt erori constante, atât ca valoare absolută, cât și ca semn, atunci când se măsoară repetat același măsurand, în condiții identice;

5.3.2 Mijloace de măsurare

Prin mijloc de măsurat se înțelege ansamblul mijloacelor tehnice pentru obținerea unor informații de măsurare. Unitatea de măsură se află încorporată într-un mijloc de măsurat.

Conform STAS 2810-80 deosebim:

măsuri, care materializează, pe durata utilizării, una sau mai multe valori ale unei mărimi fizice (de exemplu: cale planparalele, lere de grosime, rigle gradate, cale unghiulare, șabloane de măsură etc.);

instrumente de măsurat, la care semnalul de intrare (mărimea măsurată) este raportată la o scară de repere, obținând-use semnalul de ieșire corespunzător cu rezultatul acestei operații (de exemplu: șublerul, micrometrul, aparate comparatoare etc.);

aparate de măsurat, constituite, în general, pe baza asocierii unui traductor primar (traductor de măsurat a cărui marime de intrare este mărimea măsurată), a unor dispozitive intermediare;

instalații de măsurat constituite dintr-un ansamblu de aparate de măsurat, măsuri și dispozitive anexe, reunite într-o schemă sau metodă comună și care servesc pentru măsurarea uneia sau mai multor mărimi (de exemplu: microscopul de atelier, mașină de măsurat lungimi etc.);

sisteme de măsurat constituite dintr-un ansamblu cmplex de instalații de măsurat sau aparate de măsurat, reunite, fie prin scopul urmărit, fie prin prelucrarea centralizată a informațiilor de măsurare (de exemplu: mașini de măsurare 3D, sistemele de măsurare a

5.3.3 Metodele de măsurare

Metodele de măsurare se clasifică din mai multe puncte de vedere:

Metoda absolută, prin care se determină valoarea absolută a mărimiii fizice de măsurat (de lungimilor cu șublerul, cu micrometrul etc.).

Metoda relativă, prin care se determină valoarea mărimii fizice de măsurat cu o abatere față de valoarea stabilită inițial.

5.4 Proiectarea dispozitivului de control

5.4.1 Condiții de proiectare

Dispozitivul va fi utilizat de un tehinician în producția de serie mijlocie, care are de respectat o norma de piese măsurate pe schimb. Dispozitivul este exploatat pe durata a 2 schimburi de lucru, 16/24h. Întreținerea dispozitivului în afara orelor de serviciu este dificil de realizat. Se va evita utilizarea unor elemente cum ar fii bride, bolțuri care s-ar putea pierde. Piesele care se uzează trebuie să fie ușor de înlocuit.Din motive de rigiditate în funcționare, reperele sunt ușor supradimensionate. Se va evita realizarea suprafețelor rugoase de contact, muchiile ascuțite.

Din motive operaționale, dispozitivul este manipulat cu mâna de către tehnician. Se va lua în considerare masa ansamblului dispozitivului, modul cât mai ușor de manipulat, și siguranța tehnicianului în exploatare. O condiție importantă este simplitatea construcției.Va fi luat în calcul costul execuției dispozitivului.

5.4.2 Analiză economică

Soluția 1 (situația curentă): Se folosesc două dispozitive de control, unul pentru poziția verticală a piesei , și unul pentru poziția orizontală. Elementul de acționare face si el parte din sistem.Prețul dispozitivelor este (A), dreapta Ax reprezentând prețul pieselor folosite cu aceste dispozitive. Prețul pentru cantitatea (N) va fi (B), în figura 4.4.2.

Figura 5.1 Costul fabricației

Soluția 2: Se va folosi un dispozitiv de control capabil sa mențină reperul atât în plan vertical, cât și în plan orizontal, îmbinând cele două funcții ale dispozitivelor amintite ulterior. Prețul dispozitivului va fi (C). Prețul pentru aceeași cantitate N va fi (D).

Soluția cea mai economică, pentru cantitatea de 12.600 de piese (N), este soluția 2 deoarece, prețul investit în dispozitiv pe parcursul măsurării pieselor este mai mic decât în cele două dispozitive independente amintite anterior.

5.4.3 Dispozitivul de control al reperului “Comutator rotativ pentru lumină”

Figura 5.2 Ansamblu dispozitivului de control

5.4.3.1 Elementele principale ale dispozitivului de control:

1.Placă de bază (figura 5.3) care servește ca și placă de susținere a restul componentelor. Poziția acestei plăci de bază este pe masa mașinii de măsurat, ea fiind fixată cu ajutorul unor pini montați pe masa mașinii.

Figura 5.3 Placă de bază

2.Placă semi-rotativă, (figura 5.4) este montată pe placa de bază, cu rolul de se roti în jurul axei Z, cu ajutorul unui rulment cu bile având diametrul interior Ø20 mm. Rotirea se realizează prin eliberarea plunjerului (vezi figura 5.2, poz. 2), și manipularea plăcii cu ajutorul lui.

Figura 5.4 Placă semi-rotativă

3.Ghidaj linear, (figura 5.5) este elementul care realizează mișcarea de translație pe axa X. Ghidajul linear este format dintr-o placă prevăzută cu canale laterale, pe care oscilează încastrat, un bloc de tip suport. Blocul de tip suport are rolul de a susține cuibul împreună cu piesa.

Figura 5.5 Ghidaj linear

4. Placă principală, montată pe blocul de tip suport, cu ajutorul a 4 șuruburi M4, cu scop funcțional de a realiza legătura dintre poziția reperului și ghidajul linear.

Figura 5.6 Placă auxiliară

5. Bloc montare placă oscilantă, montată pe placa principală, are ca scop realizarea mișcării de rotație a plăcii oscilante prin detensionarea șurubului cu arc (vezi figura 5.2, poz.4).

Figura 5.7 Bloc

6.Placă oscilantă, prevăzută la un capăt cu lăcaș de prindere pe blocul prezentat anterior, are rolul de a se roti în jurul axei Y, cu 90 de grade, aducând reperul în poziție verticală. Prezenta placă susține cuibul împreună cu reperul. (figura 5.2, poz.5). La celălalt capăt este prevăzută cu element de manipulare (vezi figura 5.2, poz.3).

Figura 5.8 Placă oscilantă

7. Limitator cursă, montat la ambele capete ale ghidajului linear (vezi 5.2, pos 8), pentru a crea o cursă bine definită a mișcării de translație.

Figura 5.9 Limitator cursă

8. Opritor, elementul component al dispozitivului fără de care rezultatele măsuratorii ar fi incorecte. Acest element are rolul de a susține placa oscilantă, într-o poziție orizontală fara abateri de la paralelism față de placa principală. (vezi figura 5.2, poz.14);

Figura 5.10 Opritor

9. Umăr opritor, prevăzut cu două canale de fixare, și o gaură filetată. Canalele de fixare au și rol de repoziționare. Placa oscilantă se blochează prin intermediul acestui umăr opritor și al plunjerului filetat (vezi figura 5.2, poz.1), pentru a evita translația incontrolabilă pe ghidajul linear. Umărul opritor oferă 3 poziții, placa oscilantă fiind prevăzută pe margini cu 3 găuri de fixare, la distanțe calculate în funcție de faza procesului de măsurare.

Figura 5.11 Umăr opritor

10. Mâner, care este montat pe placa principală la un capăt, este manipulat de tehnician și aduce reperul în poziție verticală.

Figura 5.12 Mâner

11.Cuib piesă, prelucrat sub forma negativă a reperului, acesta fixându-se eficient. Fixarea reperului în forma negativă a acestuia, prelucrată pe acest bloc de material, nu este îndeajuns de eficientă. Reperul fiind prevăzut cu 4 găuri de fixare în automobil, sub aceeași prindere este fixat și in cuib.

Figura 5.13 Cuib piesă

Pozițiile de lucru ale dispozitivului definesc scopul și obiectivul urmărit de proiectant. În urma proiectării, noul dispozitiv este capabil de a controla reperul, atât în plan vertical, cât și în plan orizontal.

Poziție de lucru în plan orizontal, fixează reperul cu subansamblul avut ca obiect de măsurat în zona de acțiune a elementului de acționare. Subansamblul fiind butoanele care urmează a fi acționate de palpatorul mașinii.

Figura 5.14 Poziție de lucru cu reperul în poziție orizontală

Poziție de lucru în plan vertical, fixează reperul cu subansamblul avut ca obiect de măsurat, adică măsurarea momentelor a unui cilindru montat pe un arbore prins la ambele capete, în zona de acțiune a elementului de acționare. Elementul de acționare este un inel de silicon montat pe un senzor de torsiune, care înregistrează valori.

Figura 5.15 Poziție de lucru cu reperul în poziție verticală

6. Analiza sistemelor de măsurare în urma includerii dispozitivului în elementele componente sistemului.

6.1 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forță

La acest sistem de măsurare avem nevoie de cuib în poziție orizontală. Reperul se montează în c uib cu ajutorul unor știfturi filetate, ajutându-se și de forma poka-yoke a cuibului.

Apăsarea tastelor.

Dispozitivul este așezat pe masa mașinii cu tasta NSW în raza de acțiune a elementului de acționare. Dupa ce tasta a fost testată la forța de 5N, respectiv la testul de rupere 200N, cu ajutorul plunjer-ului in “T” , placa oscilantă se indexează la 25ș , iar in raza de acțiune a elementului de acționare apare tasta NSL, care este testată cu aceeași parametrii ca si tasta anterioară.

Îmbunătațirea acestui sistem de măsurare este indexarea directă la 25ș , eliminând etapa în care operatorul repoziționează tot dispozitivul în raza de acțiune a elementului de acționare.

Tabel 6.1 Timpii și fazele de măsurare la compresiune

6.2 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR.

După măsurarea tastelor urmează apăsarea rotiței LWR, ceea ce în cazul fostului dispozitiv ar însemna să repoziționăm dispozitivul pe masa mașinii. Cu ajutorul plunjer-ului montat pe umărul opritor, și a saniei care realizează mișscarea de translație a cuibului, putem glisa reperul cu rotița LWR în zona de acțiune a elementului de acționare.

Tabel 6.2 Timpii și fazele de măsurare la compresiune

6.3 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune

Rotirea switch-ului Drehknopf, constă în folosirea unei mase auto-centrante în cadrul sistemului de măsurare. Cu ajutorul noului dispozitiv putem anula această masa auto-centrantă, datorită sănii transversale si a plunjer-ului care aduc switch-ul in poziția de lucru a senzorului de torsiune.

La acest sistem de măsurare îmbunătățirea constă în eliminarea timpilor de asamblare a dispozitivului cu masa auto-centrantă.Așadar, noii timpi ai sistemului de măsurare sunt :

Tabel 6.3 Timpii și fazele de măsurare la torsiune

6.4 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotiță LWR. Senzor torsiune

Ordinea etapelor este alesă logic, care depinde de folosirea senzorilor. Costul prea mare pentru achiziționarea de un singur senzor care să cuprindă momentul de torsiune și forța de compresiune/tracțiune.Ultima etapă de măsurare constă în măsurarea momentului de torsiune la rotița LWR.

Noul dispozitiv oferă o continuitate a procesului de măsurare, eliminând unul dintre cei mai urmăriți timpi neproductivi, timpii alocați schimbării dispozitivului. Capacitatea noului dispozitiv de a realiza această eliminare este rabatarea la 90ș a plăcii care susține cuibul. Această mișcare este realizabilă cu ajutorul operatorului. Placa care susține cuibul este montată pe un bloc prelucrat cu alezaj. Alezajul servește ca locaș pentru mânerul cu capacitate de tensionare, care realizează ansamblul celor două elemente. Prin detensionarea mânerului, si prin ridicarea plăcii cu ajutorul mânerului tip-bilă, reperul ajunge paralel cu senzorul de torsiune.

În momentul de față reperul este paralel cu senzorul de torsiune, dar nu în zona de acțiune a inelului de silicon. Pentru aducerea reperului în poziție de lucru, operatorul eliberează plunjerul, și îl repoziționează în alezajul aferent noii poziții a cuibului.

Tabel 6.4 Timpii și fazele de măsurare la torsiune

Scopul reproiectării nu este doar să reducă timpii neproductivi, ci să îndeplinească niște condiții fizico-mecanice optime. Să fie realizat dintr-un material cu proprietăți fizico-mecanice capabile să reziste la forțe de 200N.

Timpii au fost centralizați în diagrama de mai jos, pentru a evidenția importanța timpilor neproductivi:

Figura 6.1 Timpii de măsurare a sistemelor de măsurare

Tabel 6.5 Legendă sisteme de măsurare

În urma analizei timpilor de măsurare la noul dispozitiv de fixare, am constat o scădere a timpului total cu 1.82 minute. Cei mai mulți timpi neproductivi au fost timpii în care s-a schimbat dipozitivul, timpii în care s-a montat dispozitivul pe masa mașinii, și timpul prinderii și desprinderii piesei de pe dispozitiv.

Figura 6.2 Comparare timpi sisteme de măsurare

Graficul ilustrează diferența de timpi între cele două mari sisteme de măsurare.Coloanele albastre sunt sistemele de măsurare realizate cu ajutorul celor două dispozitive, iar cu roșu sunt sistemele de măsurare realizate cu dispozitivul reproiectat.

7.Concluzii finale și contribuții originale cu privire la cercetarea realizată

Lucrarea de față își propune să realizeze proiectarea unui dispozitiv de control a reperului “Comutator rotativ petru lumină” în scopul îmbunătățirii performanțelor la aparatul de încercat materiale Zwick Roell.

Principalele idei care au stat la baza acestui proiect au fost : realizarea unui dispozitiv cu orientare precisă a reperului, cu posibilitatea de semi-automatizare a funcționării precum si elaborarea unei forme constructive estetică, funcțională și ergonomică pentru aparat, fără a afecta negativ performanțele acestuia.

Natura lucrării este de proiectare, ea oferind totodată și o metodologie de calcul al timpilor prezenți în procesele de măsurare realizate în cadrul aparatului.În final au fost expuse grafice care ilustrează si demonstrează eficiența folosirii noului dispozitiv.

În urma analizei timpilor de măsurare la noul dispozitiv de fixare, am constat o scădere a timpului total cu 1.82 minute. Cei mai mulți timpi neproductivi au fost timpii în care s-a schimbat dipozitivul, timpii în care s-a montat dispozitivul pe masa mașinii, și timpul prinderii și desprinderii piesei de pe dispozitiv.