CAP.1. Introducere. Evoluția industriei de automobile și a automatizărilor in domeniu [304485]

CAP.1. Introducere. Evoluția industriei de automobile și a automatizărilor in domeniu

1.1 [anonimizat], [anonimizat], a bateriilor și a combustibilului. [anonimizat]. Vehiculele comerciale (adică camioanele de livrare și camioanele mari de transport), [anonimizat]. [anonimizat], autobuze și motociclete. În funcție de motorul cu care este dotat autovehiculele se clasifică în autovehicule cu motoare pe benzină și respectiv cu motoare diesel.

[anonimizat] a [anonimizat]-lea. [anonimizat], Statele Unite au dominat industria mondială în prima jumătate a secolului XX prin inventarea tehnicilor de producție în masă. În cea de-a doua jumătate a secolului, situația s-a schimbat, [anonimizat].

1.1.1 Producția in masa

Contribuția deosebită a industriei auto la progresul tehnologic a [anonimizat], standardizarea, interschimbabilitatea, sincronizarea și continuitatea. Producția de masă a fost o inovație americană. [anonimizat], cu un nivel ridicat de trai și distanțe lungi, a [anonimizat] a [anonimizat]. Deși Europa a [anonimizat] a fost subliniat în descrierea populară a standardizării și a interschimbabilității ca "sistemul american de fabricare". [anonimizat].
Acest tip de interschimbabilitate realizat de "sistemul american" a fost demonstrat in 1908 la British Royal Automobile Club din Londra: [anonimizat], 89 parți au fost scoase la întâmplare si au fost înlocuite din stocul dealerului; mașinile au fost reasamblate și conduse 800 de kilometri fără probleme. Henry M. Leland, fondatorul firmei Cadillac Motor Car Company și omul responsabil pentru această performanță, a [anonimizat], Charles F. Kettering în dezvoltarea pornirii electrice, o inovație semnificativă în promovarea acceptabilității din automobilul pe benzină.

1.1.2 Industria auto după 1945

[anonimizat], a avut loc o extindere izbitoare a producției de autovehicule. Pe o perioadă de 35 [anonimizat] a crescut de aproape 10 ori. Cea mai importantă caracteristică a acestei creșteri a fost că majoritatea au avut loc în afara Statelor Unite. Deși producția americană a [anonimizat] a scăzut de la aproximativ 80% [anonimizat] 20%. [anonimizat]cător până la recesiunea de la începutul anilor 1980. În 1980, Japonia, care a avut o producție mică de automobile înainte de război, a devenit cel mai important producător, iar Comunitatea Economică Europeană (CEE) ocupa locul al doilea. Statele Unite au recâștigat supremația în producția de autovehicule în 1994.

1.2 Evoluția liniilor de asamblare: o scurtă istorie

Linia de asamblare a fost de mult considerată una dintre cele mai mari inovații ale secolului XX. A transformat lumea industrială atât de puternic încât întreprinderile care nu au adoptat acest concept și nu l-au implementa în practică au dispărut treptat. Totodată a fost unul dintre factorii-cheie care au contribuit la integrarea automobilelor în societatea americană.

1.2.1 Conceptul liniei de asamblare timpurie

Înainte de Revoluția Industrială, mărfurile fabricate au fost de obicei făcute de mână, cu lucrători individuali, luând expertiza într-o porțiune a unui produs. Fiecare expert crea o parte din elementul său cu instrumente simple. După ce fiecare componentă a fost construită, acestea se asamblau pentru a realiza produsul final.

Încă din secolul al XII-lea, muncitorii din Arsenalul Venețian realizau nave pe care mai apoi le mutau în canal, unde erau echipate cu piese noi la fiecare oprire. În perioada de maximă înflorire Arsenalul Venețian putea să termine o navă în fiecare zi.

1.2.2 Eli Whitney și părți interschimbabile

Odată cu începutul Revoluției Industriale, mașinile au început să-și îndeplinească activitatea care, odată, necesita îndemânarea umană. Cu ajutorul mașinilor, au apărut fabrici pentru a înlocui manufactura. Această schimbare a fost posibilă prin conceptul părților interschimbabile, o inovație dezvoltată de Eli Whitney.

Conceptul de piese interschimbabile s-a aplicat în primul rând în industria de arme de foc, atunci când armurier francez Honoré LeBlanc a promovat ideea utilizării pieselor standardizate pentru arme. Înainte de aceasta, armele de foc s-au făcut individual cu mâna, astfel încât fiecare armă era unică ci nu putea fi ușor de reparat dacă a fost spartă. Colegii armurieri au realizat efectul pe care LeBlanc l-ar putea avea asupra creațiilor personalizate și conceptul nu a reușit să se prindă. Un alt meșter european a avut idei similare. Inginerul naval Samuel Bentham, din Anglia, a folosit piese uniforme pentru producția de scripeți de lemn pentru nave.

Abia după ce Eli Whitney a prezentat ideea în Statele Unite aceasta a fost implementată în practică. El a reușit utilizând forță de muncă necalificată și un echipament standardizat să producă un număr mare de piese de pistol identice la un cost redus și într-un timp scurt. De asemenea, reparația și înlocuirea pieselor au fost realizate într-un mod adecvat.

1.2.3 Ransom Olds

Ransom Olds a creat și brevetat linia de asamblare în 1901. Trecerea la acest proces a permis companiei sale de producție de automobile să crească producția cu 500 la sută într-un an. Modelul Curve Dash a putut fi produs la o rată extrem de ridicată de 20 de unități pe zi.
Marca Oldsmobile avea și capacitatea de a crea un autovehicul cu un preț scăzut, montaj simplu și caracteristici elegante. Mașina lor a fost prima care a fost produsă în cantități mari. Metoda liniei de asamblare Olds a fost prima care a fost utilizată în industria automobilelor și a servit ca model pentru Henry Ford, care și-a creat propriul model.

Fig.1.2.3.1 1924 – Ford Highland Park 10 milioane model T

1.2.4 Henry Ford

Henry Ford a îmbunătățit conceptul liniei de asamblare utilizând platformele mobile ale unui sistem de transportoare. În acest sistem șasiul vehiculului a fost remorcat de o frânghie care transfera șasiul de la stație la stație, permițând lucrătorilor să asambleze fiecare piesă.

Folosind această metodă, modelul T putea fi produs la fiecare nouăzeci de minute sau în total, aproape două milioane de unități într-unul dintre cei mai buni ani. Deseori creditat ca tatăl liniei de asamblare, el ar fi mai potrivit să fie numit tatăl producției de masă pentru automobile.

Fig.1.2.4.11965 Linia de asamblare Ford Mustang din Dearborn, Michigan

1.2.5 Producția de masă și epoca roboticii

Pe parcursul anilor 1950 și 1960, inginerii din întreaga lume au experimentat robotica ca mijloc de dezvoltare industrială. General Motors și-a instalat propriul braț robotizat pentru a asista la linia de asamblare în 1961. În 1969, inginerul Stanford Victor Scheinman a creat brațul Stanford, un robot cu 6 axe care putea să se miște și să asambleze piesele într-un model repetat continuu. Această invenție a extins utilizarea robotului în moduri care continuă să fie aplicate în asamblarea modernă. La fabrica Philips Electronics din Olanda, producția este completată de un număr de brațe de robot atribuite sarcinilor specifice.

Astăzi robotica atinge un nivel complet nou, complex. Companiile ca Rethink Robotics se străduiesc să dezvolte roboți adaptivi care să poată funcționa lângă oameni; acești roboți ar contribui la îmbunătățirea eficienței și la creșterea productivității. Rethink Robotics lucrează în special la fabricarea roboților lor ieftini și ușor de utilizat. Rethink Robotul Baxter Robotics, lansat inițial în 2012, este modernizat în mod continuu.

Fără restricții, Robotica a lansat recent un robot numit UBR-1, cu manipulare, inteligență și mobilitate pentru un cost sub 50 000 $. Acesta este oferit universităților ca o platformă de cercetare, similară cu Baxter, dar mobilă. Robotul cu un singur braț poate realiza sarcinile cerute și oferă software avansat și hardware de ultimă oră.

Fig.1.2.5.1 2008 – Linia de asamblare Ford Fiesta la Köln-Niehl

Dacă cineva nu crede că robotica nu este eficientă din punct de vedere al costurilor și că va înlocui oamenii la locul de muncă, ar trebui spus că, de fapt, roboții ca Baxter operează la aproximativ 3 dolari pe oră și că în deceniul acesta vor fi create intre trei și cinci milioane de noi locuri de muncă, datorită creării lui Baxter și a altor roboți industriali. Și nu numai asta, dar eficiența și productivitatea în SUA sunt de trei ori mai mari decât cea a Chinei.
Este evident că robotica are deja, și cu siguranță va continua să aibă, un loc în lumea producției în viitor, dacă nu în alte domenii ale vieții. Odată cu creșterea tehnologiei pe care o vedem în fiecare an, în viitorul apropiat, există multe lucruri de văzut în domeniul roboticii.

1.3 Roboții industriali

Fig.1.3.1 – Robot KUKA

În acest moment, roboții industriali reprezintă o combinație a ultimelor descoperiri dintr-o serie de domenii: mecanica, automatica, electronica, calculatoare și sisteme de acționare.

Arhitectura mecanică cât și sistemul de conducere sunt reflectate de complexitatea acestei ramuri. Rezultatul acestor descoperiri tehnico – științifice este robotul, din necesitatea realizării acțiunilor umane într-un mediu industrial normal. Astfel, putem defini robotul ca un sistem tehnologic complex care poate să înlocuiască sau să asiste munca omului la o linie de producție sau în manipularea unor utilaje. Creșterea productivității muncii, eliminarea disconfortului fizic și psihic al unor activități de producție, sunt unele dintre obiectivele principale avute în vedere prin introducerea manipulatoarelor și roboților.

Roboții industriali sunt instalații de manipulare ușor programabile destinate deplasării pe traiectorii variabil programabile a unor obiecte cu posibilitatea efectuării unei diversități de operații.

În general, roboții industriali au următoarele caracteristici:

– sunt realizați pentru a executa în principal operații de manipulare, deplasare și transport, care necesită viteză și exactitate, dar pentru forțe limitate;

– posedă mai multe grade de libertate astfel încât să poată executa operații complexe;

– sunt autonomi, sau relativi autonomi;

– sunt dotați cu o memorie reprogramabilă capabilă să acumuleze date necesare executării operațiilor;

– sunt dotați cu capacitate logică, în general redusă, astfel încât pot lua decizii între diverse alternative.

În figura 1.3.2 se prezintă schema bloc de principiu a unui robot industrial.

Un robot industrial, este realizat practic din trei părți principale:

– sistemul de comandă

– sistemul de acționare

– sistemul mecanic

Figura 1.3.2 Schema bloc a unui robot industrial

Aplicațiile roboților industriali

Roboții industriali și-au găsit locul într-o gama larga de procese tehnologice, în care înlocuiesc operatorul uman in executarea unor operații auxiliare sau de baza .Cele mai importante aplicații se regăsesc in următoarele domenii:

În procese de prelucrare mecanica prin așchiere, pentru alimentarea automata cu piese , scule sau dispozitive a mașinilor-unelte sau pentru executarea unor operații e găurire sau rectificare;

În procese tehnologice de asamblare automata, în care robotul manipulează piesele de asamblat sau scule utilizate în acest scop;

În procese tehnologice de forjare-presare, pentru deservirea cuptoarelor de încălzire sau a preselor si ștanțelor;

În procese tehnologice de sudare prin puncte sau sudare continua cu arc, în care robotul manipulează capul de sudura prin puncte sau electrodul de material la sudarea cu arc;

În procese tehnologice de turnare, pentru manipularea ramelor de formare, pentru dezbaterea formelor, pentru montarea miezurilor, pentru curățirea pieselor turnate sau pentru alimentarea automata a mașinilor de turnare sub presiune;

În procese tehnologice de acoperire superficiale, în care manipulează pistoale de vopsit sau piesele ce sunt scufundate în bai de acoperire, de decapare, etc.;

În procese tehnologice de tratament termic , în care manipulează piesele la încălzirea in cuptoare sau la scufundarea in bai de tratament;

La încărcarea-descărcarea conveioarelor și în operații de stivuire, transport sau înmagazinare

CAP. 2. Automobilul astăzi – de la idea noului model pana la ieșirea lui pe poarta fabricii

Atunci când automobilele au fost inventate pentru prima dată, primele mașini au fost făcute în întregime manual de către doar câțiva muncitori. Astăzi milioane și milioane de vehicule străbat străzi din întreaga lume. Evident, nu este posibil ca fiecare dintre aceste mașini incredibil de complexe și avansate din punct de vedere tehnologic să fie realizate manual de câțiva lucrători.

Deși tehnicile moderne de fabricare a automobilelor sunt în mod evident mult mai avansate decât au fost peste un secol în urmă, un lucru cheie rămâne în centrul procesului: linia de asamblare. În loc să ceară ca un singur lucrător să îndeplinească mai multe sarcini pentru a finaliza asamblarea unui vehicul, linia de asamblare permite vehiculului să se deplaseze pe o bandă transportoare către stații individuale, unde lucrătorii îndeplinesc o sarcină specială pe fiecare vehicul în timp ce călătorește lângă stația lor.

În acest fel, vehiculele pot fi asamblate rapid și eficient. Lucrătorii se specializează într-o anumită sarcină, devenind mai calificați și mai rapizi în procesul de finalizare. Acest proces permite, de asemenea, ca multe vehicule să fie în producție simultan.

Autovehiculele moderne au mii și mii de piese. De exemplu, o singură fabrică de asamblare a automobilelor ar putea primi componente de la 4 000 de furnizori externi. De la piese de metal și cauciucuri la circuite electronice și componente din plastic și sticlă, ar fi imposibil ca o persoană să facă sau chiar să asambleze toate aceste piese complexe, specializate, într-un automobil complet și funcțional.

Chiar dacă liniile de asamblare moderne continuă să funcționeze pe aceleași principii perfecționate de Henry Ford cu un secol în urmă, automobilele de astăzi beneficiază de tehnologii avansate care continuă să facă procesele mai eficiente. De exemplu, roboții îndeplinesc acum multe dintre sarcinile simple, repetitive, care fuseseră făcute de oameni. În plus, vehiculele ghidate automat controlate de calculatoare sunt acum utilizate pentru a transfera produse între stații unde lucrătorii umani își îndeplinesc sarcinile specializate .

Tehnologiile folosite pentru a face o mașină vor continua să se schimbe pe măsură ce se schimbă automobilele care se fabrică. Astăzi, din ce în ce mai multe vehicule au sisteme de baterii electrice pentru a reduce poluarea prin reducerea dependenței de motoare pe benzină. Pe măsură ce automobilele electrice devin mai frecvente, procesele de fabricație vor trebui să se schimbe pentru a se adapta celor mai noi tehnologii.

2.1 Managementul proiectului

Figura 2.1.1 Diagramă cu principalele etape ale realizării unui proiect din cadrul Comau România

În figura 2.1.1 de mai sus, este prezentată o diagramă care conține principalele etape prin care se trece pentru realizarea unui proiect, în cazul nostru pentru realizarea unei linii de asamblare.

Managementul proiectului este practica inițierii, planificării, executării, controlului și încheierii activității unei echipe pentru atingerea unor obiective specifice și îndeplinirea anumitor criterii de succes la momentul specificat. Un proiect este un efort temporar menit să producă un produs, serviciu sau rezultat unic, cu un început și un final definit (de obicei constrâns de timp și adesea constrânși de finanțare sau de personal) întreprinse pentru a îndeplini obiective și obiective unice, de obicei pentru a aduce schimbări benefice sau a valorii adăugate. Natura temporară a proiectelor este contrară activităților obișnuite (sau operațiunilor), care sunt activități funcționale repetitive, permanente sau semi-permanente pentru a produce produse sau servicii. În practică, gestionarea unor astfel de abordări de producție distincte necesită dezvoltarea unor abilități tehnice și strategii manageriale distincte.

Principala provocare a managementului de proiect este atingerea tuturor obiectivelor proiectului în cadrul constrângerilor date. Aceste informații sunt descrise, de obicei, în documentația de proiect, creată la începutul procesului de dezvoltare. Principalele constrângeri sunt domeniul de aplicare, timpul, calitatea și bugetul. Provocarea secundară și mai ambițioasă este de a optimiza alocarea contribuțiilor necesare și de a le aplica pentru a îndeplini obiectivele predefinite. Obiectul managementului de proiect este de a realiza un proiect complet care să fie în concordanță cu obiectivele clientului. În multe cazuri, obiectul managementului de proiect este de a forma sau de a reforma clientul pentru a putea realiza în mod eficient obiectivele clientului. Odată ce obiectivele clientului sunt stabilite clar, acestea ar trebui să aibă impact asupra tuturor deciziilor luate de alte persoane implicate în proiect – manageri de proiect, proiectanți, contractori, subcontractori etc. Dacă obiectivele managementului de proiect sunt nedefinite sau prea stricte, au un efect dăunător asupra procesului decizional.

Triunghiul de fier (Fig. 2.1.2) include cele trei elemente interdependente ale unui proiect: aria de aplicare, bugetul si graficul de planificare a activităților proiectului, a căror relație deriva din obiectivele proiectului si din planul de acțiune stabilit pentru obținerea livrabilelor așteptate ca urmare a implementării proiectului.

Modalitatea prin care se asigură respectarea acestor trei limite in procesul de livrare a proiectului influențează pozitiv sau negativ calitatea rezultatelor proiectului.

Figura 2.1.2 Triunghiul managementului proiectelor

2.2 Ingineria

Departamentul de inginerie este format din două mari subdepartamente:

Departamentul de inginerie mecanică

Departamentul de inginerie a sistemelor automate

Departamentul de inginerie mecanică

În cadrul acestui departament se creează conceptul de linie de asamblare. Următoarea fază este proiectarea, unde se proiectează stații de lucru, conveioare , și alte structuri mecanice și automate sau semiautomate care vor forma linia de asamblare. În paralel cu proiectarea se creează și planul de amplasament, și se începe așezarea stațiilor de lucru după planul de amplasament și pregătirea lor pentru următoarea fază.

Proiectarea realizează modele 3D care apoi trebuie aprobate pentru a corespunde cerințelor. După proiectarea 3D, se obțin desenele 2D și se generează documentația pentru a putea fi trimise mai departe spre manufacturare. Tot în cadrul departamentului de inginerie mecanică, se realizează și pregătirea stațiilor virtuale pentru trimiterea lor mai departe spre departamentul de sisteme automate.

Departamentul de inginerie a sistemelor automate

În cadrul acestui departament se proiectează instalațiile electrice, care vor alimenta linia de asamblare și instalațiile pneumatice și hidraulice. Toate acestea se realizează în paralel cu ingineria mecanică, deoarece apar probleme comune precum spațiul utilizat de aceste instalații, ce trebuie proiectat și realizat pentru anumite mișcări mecanice și alte probleme ce țin atât de partea mecanică cât și de partea de acționări electrice, hidraulice și pneumatice.

În acest departament întâlnim și ultimele 3 etape ale unui proiect ce țin de inginerie, și anume programarea PLC-urilor , programarea roboților virtuali, care folosesc controlere virtuale, pentru a putea simula cât mai aproape de realitate aceste programe, iar în cele din urmă punerea în funcțiune virtuală a întregii linii sau a anumitor stații de lucru, unde se adună toate datele de mai sus , pentru realizarea acestui lucru.

Planificarea

Proiectul este planificat la un nivel adecvat de detaliere. Scopul principal este de a planifica în mod adecvat timpul, costul și resursele pentru a estima munca necesară și pentru a gestiona eficient riscul în timpul executării proiectului. Ca și în cazul procesului de inițiere, un eșec de planificare adecvată reduce semnificativ șansele proiectului de a-și atinge cu succes obiectivele.

Planificarea proiectului constă în general în determinarea metodologiei de gestionare a proiectului care trebuie urmată (de ex. dacă planul va fi definit integral în față, în mod iterativ sau în valuri de rulare); elaborarea declarației de domeniu; selectarea echipei de planificare;
identificarea rezultatelor și crearea structurilor de defalcare a produsului și a lucrărilor;
identificarea activităților necesare pentru a finaliza aceste rezultate și pentru a conecta activitățile în ordinea lor logică; estimarea necesarului de resurse pentru activități; estimarea timpului și a costurilor pentru activități; dezvoltarea programului; dezvoltarea bugetului; planificarea riscurilor; elaborarea măsurilor de asigurare a calității; obținând aprobarea oficială pentru începerea activității.

Procesele suplimentare, cum ar fi planificarea comunicărilor și gestionarea domeniului, identificarea rolurilor și a responsabilităților, stabilirea a ceea ce trebuie achiziționate pentru proiect și organizarea unei întâlniri inițiale sunt, de asemenea, recomandabile.

Pentru proiectele de dezvoltare a produselor noi, proiectarea conceptuală a funcționării produsului final poate fi realizată în paralel cu activitățile de planificare a proiectului și poate ajuta la informarea echipei de planificare în momentul identificării rezultatelor și a activităților de planificare.

Aprovizionare si calitatea furnizorului

Se referă de achiziție, procesele pot varia foarte mult între organizații. Achizițiile includ, în mod obișnuit, expedierea, calitatea furnizorului, transportul și logistica. la achiziția de bunuri sau servicii pentru a atinge obiectivele.

Aici se aprovizionează materialele necesare pentru proiect, materii prime, componente, consumabile ,piese de schimb și unelte, mașini și echipamente și aparatura de birou.

Logistica

Logistica este un domeniu de inginerie dedicat organizării științifice a achiziționării, transportului, depozitării, distribuției și depozitării materialelor și produselor finite. Tehnologia logistică este o știință complexă care ia în considerare compromisurile în designul componentelor / sistemelor, capacitatea de reparații, instruirea, inventarul de piese, istoricul cererii, punctele de depozitare și distribuție, metodele de transport etc. , pentru a asigura "lucrul" atunci când este nevoie de el, și de a opera modul în care este nevoie de toate la un cost acceptabil.

Manufacturarea

Manufacturarea este o ramură preocupată de înțelegerea și aplicarea procedurilor de inginerie în procesele de fabricație și metode de producție. Industria de fabricație necesită abilitatea de a planifica practicile de fabricație; pentru a cerceta și a dezvolta instrumente, procese, mașini și echipamente, și să integreze facilitățile și sisteme pentru producerea de produse de calitate cu cheltuielile optime de capital. Inginerul de producție se concentrează în primul rând pe transformarea materiei prime într-un produs actualizat sau pe un produs nou în modul cel mai eficient și economic posibil.

Ingineria de manufacturare se bazează pe abilitățile de inginerie industrială și de inginerie mecanică , adăugând elemente importante din mecatronică, comerț, economie și managementul afacerilor. Acest domeniu se ocupă și de integrarea diferitelor facilități și sisteme pentru producerea de produse de calitate (cu cheltuieli optime) prin aplicarea principiilor fizicii și a rezultatelor studiilor privind sistemele de fabricație.

Inginerii de producție dezvoltă și creează piese fizice, procese de producție și tehnologie. Este o zonă foarte largă care include proiectarea și dezvoltarea produselor. Ingineria de producție este considerată a fi o sub disciplină a ingineriei industriale / ingineriei sistemelor și are o suprapunere foarte puternică cu ingineria mecanică.

Aici se realizează prin prelucrare toate piesele necesare pentru linia de producție, pregătindu-se astfel toate uneltele necesare pentru următoarea faza a proiectului, si anume asamblarea si punerea in funcțiune a liniei.

Integrarea și punerea in funcțiune

Integrarea si punerea în funcțiune a proiectului este procesul de asigurare a faptului că toate sistemele și componentele unei clădiri sau ale unei instalații industriale sunt proiectate, instalate, testate, operate și întreținute în conformitate cu cerințele operaționale ale proprietarului sau ale clientului final. Un proces de punere în funcțiune poate fi aplicat nu numai proiectelor noi, ci și unităților și sistemelor existente care sunt supuse extinderii, renovării sau modernizării.

În practică, procesul de punere în funcțiune cuprinde aplicarea integrată a unui set de tehnici și proceduri de inginerie pentru verificarea, inspectarea și testarea fiecărei componente operaționale a proiectului, de la funcții individuale, cum ar fi instrumente și echipamente, până la amalgamări complexe, cum ar fi module, subsisteme și sisteme.

Activitățile de punere în funcțiune, în sensul mai larg, se aplică tuturor etapelor proiectului, de la proiectarea, achiziția, construcția și asamblarea de bază și detaliată până la predarea finală a unității proprietarului, inclusiv uneori o fază de operare asistată.

Gestionarea in șantier

Gestionarea în șantier reprezintă ultima etapă a unui proiect și anume, asamblarea instalarea și punerea în funcțiune a liniei de asamblare în locul unde va funcționa.

Această reprezintă o acțiune amplă a unui proiect, aici se adună toate datele, și informațiile prezentate mai sus în vederea punerii în funcțiune și asigurării diferitelor procese cum ar fi sudura, lipirea, și altele din cadrul liniei de asamblare cu scopul realizării produsului final.

Tot aici, după instalarea roboților industriali, și a stațiilor, se începe instalarea programelor realizate de programatorii de roboți pe calculator din cadrul inginerie , prezentată mai sus.

Odată instalată linia ,se începe punerea în funcțiune, iar apoi se verifică dacă funcționează corect din punct de vedere al standardului, și al siguranței.

După ce se validează funcționarea liniei , adică este verificată și aprobată de către client, se începe procesul de fabricare a produsului finit , asigurându-se funcționarea acesteia în timp real de către firma care răspunde de proiect.

CAP. 3. Programarea virtuala a roboților

Programarea virtuala este o metodă de programare a robotului în care programul robot este creat independent de celula robotului propriu-zis. Programul robot este apoi încărcat în robotul industrial real pentru execuție. În programarea virtuala, celula robotului este reprezentată printr-un model 3 D grafic într-un simulator. Aceasta activitate nu interferează cu producția, deoarece programul pentru robot este creat în afara procesului de producție pe un computer extern. Această metodă contravine programării tradiționale (direct pe linie) a roboților industriali în care dispozitivul de predare a robotului este utilizat pentru programarea manuală a robotului.
Timpul pentru adoptarea noilor programe poate fi redus de la săptămâni la o zi, permițând robotizarea producției pe termen scurt.

Aici, întreaga celulă, robotul și toate mașinile sau instrumentele din spațiul de lucru sunt reprezentate grafic. Robotul poate fi apoi mutat pe ecran și procesul este simulat. Un simulator de robotică este folosit pentru a crea aplicații încorporate pentru un robot, fără a depinde de funcționarea fizică a brațului robotului și a efectorului final. Avantajele simulării robotice sunt că economisesc timp în programarea aplicațiilor robotice. De asemenea, poate crește nivelul de siguranță asociat cu echipamentele robotizate, deoarece pot fi testate diverse scenarii ,cum ar fii "ce se întâmplă" dacă sistemul este activat. Programul de simulare a robotului oferă o platformă pentru a preda, testa, executa și depana programele care au fost scrise într-o varietate de limbi de programare.

Instrumentele de simulare a robotului permit ca programele de robotică să fie în mod convenabil scrise și depanate virtual cu versiunea finală a programului testat pe un robot real. Abilitatea de a pre-vizualiza comportamentul unui sistem robotic într-o lume virtuală permite să fie încercate și testate o varietate de mecanisme, dispozitive, configurații și controale înainte de a fi aplicate într-un sistem real. Simulatoarele de robotică au capacitatea de a furniza calculul în timp real al mișcării simulate a robotului industrial folosind atât modelarea geometrică, cât și modelarea cinematică.

3.1 Realizarea unui program de sudura pentru un robot industrial

În vederea realizării unui program pentru un robot industrial, se trece prin mai multe etape și anume :

– Datele de intrare

– Pregătirea celulei

– Programarea efectivă a roboților

– Simularea programelor și verificarea timpului pe un ciclu

– Îmbunătățirea timpului pe un ciclu

– Descărcarea și compilarea programelor de roboți, respectiv pregătirea documentației

3.1.1 Datele de intrare

Acestea reprezintă toate datele și informațiile pe care le primește programatorul înainte să înceapă programul. Datele de intrare sunt :

– Celulă 3D în fază de concept terminată și procesul validat

– Ciclograme – aliniate cu celulă 3D

– Fișierele de distribuție a punctelor de sudură

– Planul de amplasament

– Conceptul de siguranță a stațiilor robotizate

– Lista de roboți și versiunea de program folosită

– Standarde ale clientului

– Fișierul cu semnale de intrări/ieșiri de proces și de siguranță

3.1.1.1 Celula 3D in faza de concept, terminata si proces validat

Această reprezintă celulă virtuală care reflectă cea reală, terminată, în care se află absolut toate stațiile de lucru, toate dispozitivele și orice ar mai conține celula reală. Aici, toate instrumente, precum aparatele de sudură, dispozitivele de prindere, stațiile de lucru, și orice obiect care trebuie să fie simulat, trebuie să fie cinematizat ca apoi să poată fi simulat .

Un exemplu de celula care sa conțină toate datele reprezentata virtual se poate vedea in figura 3.1.1.1.

Figura 3.1.1.1 – Celula reprezentata grafic in care se executa procesul de sudura

3.1.1.2 Ciclograme – aliniate cu celula 3D

Ciclogramele reprezintă fișierul ce conține tabelul cu toate operațiile ce sunt executate într-o celulă, atât de către stațiile de lucru, cât și de către roboți. Operații care trebuie să fie executate într-un anumit timp exact. Acestea trebuie să fie aliniate cu celule, în sensul în care trebuie să se poate executa acele operații în intervalul de timp impus.

Un exemplu de model de ciclogramă se poate observa în figura 3.1.1.2 de mai jos.

Figura 3.1.1.2 – Reprezentarea unui model de ciclogramă

3.1.1.3 Fișierele de distribuție a punctelor de sudură

Acestea reprezintă fișierele care conțin datele despre punctele de sudură, și anume , poziționarea lor după coordonate exacte, Fiecare punct de sudură are un anumit nume.

Un exemplu de astfel de fișier care să conțină numele punctelor de sudură reprezentate în imagine în coloană NX_ID și coordonatele lor pe axele X , Y și Z , se prezintă în figura 3.1.1.3 .

Figura 3.1.1.3 Lista de puncte de sudura cu coordonatele aferente fiecărui punct

3.1.1.4 Planul de amplasament

Planul de amplasament reprezintă o schemă sub formă 2D , cu locurile unde se vor amplasa fiecare obiect în celulă, cum ar fii stațiile de lucru, roboții, dispozitivele de frezare a instrumentelor de sudură, dispozitivele pe care se află efectoarele finale folosite de roboți, etc.

O astfel de schemă reprezentată sub formă 2D cu amplasamentul unei întregi celule se poate observa în figura 3.1.1.4 de mai jos.

Figura 3.1.1.4 Planul de amplasament a doua celule de lucru

3.1.1.5 Conceptul de siguranță a stațiilor robotizate

Acest concept de siguranță impune robotului industrial o anumită rază de acțiune sau mai bine spus un câmp de lucru care obligă robotul să funcționeze doar în acea arie. Acesta se realizează prin crearea unor ziduri virtuale pe care robotul dacă le atinge se oprește imediat. Robotul are la rândul lui așa numitele sfere de siguranță care pot fi în număr de la 3 până la 6 , iar acestea acoperă în totalitate efectorul final folosit de robot astfel încât , dacă ar atinge cu acele sfere, acele ziduri de siguranță, acesta se va opri imediat.

O reprezentare a acestui concept de siguranță se afla in figura 3.1.1.5

Figura 3.1.1.5 Reprezentarea conceptului de siguranță a stațiilor robotizate

3.1.1.6 Lista de roboti si versiunea de program folosită

Această listă prezintă toți roboții care se folosesc într-un proiect și care trebuie programați, tipul acestora, și în ce stații de lucru sunt poziționați, precum și baza și toate dispozitivele pe care acestea le vor folosii. Un exemplu de acest timp de fișier se poate observa în imaginea 3.1.1.6 de mai jos .

Figura 3.1.1.6 – Lista cu roboții utilizați în proiect și tipul acestora, precum și alte caracteristici

3.1.1.7 Standarde ale clientului

Acestea reprezintă standardele cu care vine fiecare client și îți impune anumite îndatorări, cum ar fi distanța minimă dintre roboți acceptată, distanța dintre robot și alte obiecte din celulă acceptată, denumirea punctelor de sudură, denumirea semnalelor folosite pentru arii sau coliziuni ,etc.

3.1.1.8 Fișierul cu semnale de intrări/ieșiri de proces și de siguranță

Acesta conține denumirea și codul pentru fiecare semnal folosit pentru evitarea coliziunilor sau pentru a intra într-o arie în care se execută operația de sudură.

Un astfel de tabel care conține astfel de date este prezentat în figura 3.1.1.7 de mai jos..

Figura 3.1.1.8 Tabel cu semnalele de intrări și ieșiri folosite în operațiile robotului

3.1.2 Pregatirea celulei

În această etapă a realizării programului , se verifică toate datele de intrare , prezentate mai sus , înainte de începerea programării.

În cadrul acestei etape se validează și roboții, adică se conectează robotul cu controlerul virtual pentru a se realiza programarea virtuală cât mai aproape de cea reală, controlerul virtual simulându-l pe cel real.

Folosind o anumită comandă specială din cadrul programului pe care îl folosim pentru a programa robotul, conectăm robotul virtual la controlerul virtual, fără ca această operație să genereze erori, pentru a se simula cât mai aproape de realitate. În figura 3.1.2 este prezentat rezultatul conectării a doi roboți industriali virtuali la controlerele virtuale, realizată fără erori,unde se specifică versiunea de controler folosită și alte date.

Figura 3.1.2 Validarea a doi roboți industriali

3.1.2.1 Secvența de operații preliminară

Pentru estimarea unui timp pe ciclu, conform cu ciclogramă, se realizează o structură a programelor preliminare. Această structură a programelor făcută preliminar reprezintă planul pe care și-l face programatorul înaintea începerii programării efective, adică gândește mișcările roboților care urmează să le facă, configurarea acestora și logica celulei din punctul de vedere al programelor roboților, pregătindu-și astfel “terenul” pentru lucru.

3.1.3 Programarea efectivă a roboților

După ce am trecut prin toate etapele de mai sus și avem pregătită celula din toate punctele de vedere putem începe să programăm robotul cu scopul realizaraii procesului de sudură.

Cu robotul validat, prima data se creează o poziție de “Acasa” a robotului, adică poziția din care va începe programul și poziția în care se va termina un ciclu de programe pe care robotul le va executa.

O data gândită logica și configurările, se va începe crearea traiectoriilor pe care robotul le va urma din poziția de “Acasa” , spre punctele de sudură.

Pentru a realiza aceasta, trebuie să definim punctul centrului instrumentului (PCI) folosit de robot, și baza față de care se va calcula fiecare punct din traiectorie, pentru a reprezenta cu ajutoru coordonatelor fiecare poziție a punctelor.

PCI-ul și baza robotului se pot definii în mod diferit , depinde de ce operații va executa robotul.

Dacă robotul va trebuii să sudeze la o sație folosing un instrument de sudură ca și efector final, acesta se mai poate numi și sudură mobilă, PCI-ul se va defini pe acest instrument, iar baza se va definii ca zero stație. Dacă însă robotul va executa o operație de sudură fixă, adică cu ajutorul unui dispozitiv de prindere ca și efector final, va duce tabla sau ceea ce se dorește a fi sudat la un dispozitiv de sudură fix,iar în acest caz PCI-ul se va defini în zero tablă sau zero efector final, iar baza se va definii în PCI-ul dispozitivul de sudură.

Cu ajutorul acestui PCI putem creea traiectoriile robotului. Robotul își va calcula singur valorile cuplelor lui pentru a ajunge pe fiecare punct, asta dacă folosim acel PCI obligând robotul să meargă unde vrea programatorul. În imaginea 3.1.3.1 de mai jos se poate observa axele care reprezintă PCI-ul și cum se poate crea traiectorii folosind o comandă “Dispozitivul de invatare” din cadrul programului folosit pentru realizarea programelor, în cazul de față fiind vorba de programul Delmia.

Figura 3.1.3.1 Programarea unui robot de tip KUKA folosind programul Delmia

Întotdeauna se va căuta să se programeze robotul astfel încât să se realizeze cele mai scurte traiectorii pentru a scoate un timp cât mai mic.

O altfel de programare se poate face prin controlul cuplelor robotului, adică robotul se va mișca prin acționarea programatorului pe fiecare cuplă, impunându-i anumite valori robotului pe fiecare cuplă a sa. În figura 3.1.3.2 de mai jos este prezentat un exemplu al acestui tip de programare , prin care robotul este mișcat doar din cuple , de către programator.

Figura 3.1.3.2 Programarea robotului industrial cu ajutorul cuplelor

Un întreg program va conține o varietate de traiectorii pe care robotul le va parcurge, traiectorii care sunt definite prin locații de puncte. Anumite programe precum cele de sudură , de încărcare , sau descărcare , necesită anumite mișcări în apropierea operației pe care o execută sau chiar pe acea operație. Punctele de pre sau pos, reprezintă locația punctul de dinainte de operație (pre), și locația punctul de după (pos). În acest interval de puncte, robotul va folosi o mișcare liniară, cu viteze mici, pentru a se putea apropia de punctul pe care îl va suda, de exemplu, cu o exactitate și siguranță foarte ridicată. Aceste modalități sunt prevăzute în standardele clientului.

Într-un program pe care robotul îl execută, acesta poate realiza mai multe tipuri de mișcări, cum ar fi mișcări liniare sau punct la punct.

Mișcările liniare impun PCI-ului să se miște liniar , de-a lungul unei traiectorii drepte. Acest tip de mișcare se folosește unde este necesară o exactitate în mișcări ale robotului foarte ridicată, iar pentru executarea lor robotul se va mișca mai încet , ca să nu forțeze cuplele.

Mișcările punct la punct, sunt cele mai uzuale, ele se folosesc când nu este necesară o traiectorie exactă între puncte a robotului, cel mai mult contând atingerea noii poziții cât mai repede.

Un exemplu de program care să aibe pe fiecare punct de locație definite aceste caracteristici și nu numai, se poate observa în figura 3.1.3.3 de mai jos.

Figura 3.1.3.3 Reprezentarea unui program de robot industrial folosind programul Delmia

Uneori , printre mișcările realizate de robot , pe anumite traiectorii, cu anumite tipuri de mișcări, poate apărea și căzut de singularitate. Această reprezintă o configurație a articulațiilor robotului în care se pierde un grad de libertate (în comparație cu alte configutratii).

În orice punct de singularitate, o mișcare într-o anumită direcție a poziție PCI se poate obține cu mai multe seturi de valori ale articulațiilor, pentru poziția finală. Tot în aceste puncte de singularitate, anumite direcții de mișcare ale PCI nu se pot obține (prin mișcarea cu viteză finită a articulațiilor).

Ca o consecintă, o mișcare liniară cu viteză constantă a PCI printr-un punct de singularitate poate necesita ca viteza de modificare a valorii unei articulații să tindă spre infinit. De aceea, o mișcare liniară trebuie să evite punctele de singularitate.

Ambiguitătile introduse de punctele de singularitate se elimină prin definirea configurației dorite a robotului pentru direcția de mișcare a TCP dorită.

După cum observăm și în imaginea de mai sus, figura 3.1.3.3, avem și criteriul config, care se referă la configurația folosită. Configurația unui robot reprezintă abilitatea robotului de a atinge cu PCI-ul aceeași poziție , dar folosind valori ale articulațiilor diferite.

Odată create traiectoriile, se va începe introducerea semnalelor, pe anuminte puncte din traiectoria pe care o va urma robotul.

Aceste semnale pot fi pentru evitarea coliziunilor sau pentru a cere aproarea automatului programabil pentru a intra în anumite arii de acțiune, pentru executarea diferitelor operații precum sudură, încărcarea și descărcarea. Aceste semnale sunt foarte importante pentu siguranța roboților, și a operației pe care acestea o execută. Ele fac legătura dintre roboți și automatul programabil, robotul cere acestuia voie să intre în anumite arii , iar acesta la rândul lui îi da voie să între sau nu, în funcție dacă acea zonă cerută, este deja ocupată sau nu. Denumirea acestor semnale este prezentala mai sus ( figura 3.1.1.4).

Pentru a cunoaște exact punctele e care robotul va trebui să ceară anumite semnale de intrare sau de ieșire, se poate creea cu ajutorul programului folosit așa numitul volum de mișcări, adică robotul va creea o formă 3D a spațiului folosit de el cu toate cuplele și cu efectorul final, pentru a se cunoaște cu o exactitate cât mai mare pe unde va trece acesta.

3.1.4 Simularea programelor si verificarea timpului pe un ciclu

După ce s-au finalizat programele, având toate semnalele necesare se poate trece la următoarea etapă și anume simularea acestora.

Simularea programelor este realizată grafic, roboții utilizați în simulare fiind validați fiecare cu controlerele virtuale, și având fiecare programele pe care trebuie să le execute.

În simulare se poate vedea dacă roboții respectă traiectoriile create, dacă evită eventualele coliziuni, respectând semnalele de la automatul programabil, și dacă funcționează fără erori.

Dacă toate acestea sunt corecte și respectă standardele, cel mai importat lucru pe urmă este timpul pe care îl scot roboții când sunt simulați. Acesta reprezintă timpul total de funcționare a roboților într-un ciclu de funtionare. Cu cât acesta este mai muc, cu atât este mai bine pentru client, deoarece poate produce mai mult , într-un interval de timp mai scurt.

Timpul pe un ciclu este vândut la început de proiect. Compania care va licita pentru un timp pe ciclu mai mic va câștiga licitația. Acest timp trebuie respectat cu strictețe, în funție de acest timp se pot lua măsuri pentru respectarea lui, cum ar fi, adăugarea de mai mult roboți , pentru a se putea produce cât mai mult ,într-un interval cât mai scurt. În figura de mai jos 3.1.4 , se prezintă o simulare a roboților ,și timpul scos de acestea pe un ciclu de funcționare.

Figura 3.1.4 Simularea roboților dintr-o celulă robotizată

3.1.5 Îmbunătățirea timpului pe un ciclu

După ce am simulat celula și am aflat în cât timp se produc toate operațiile, adică timpul pe celulă, următoarea etapă va fi să se îmbunătățească acel timp, adică să se realizeze ciclul într-un intrval cât mai mic posibil.

Pentru micșorarea timpului, se începe de la reordonarea intrărilor și ieșirilor roboților dintr-o anumită arie, până la mărirea vtezei mișcărilor roților pe anumite sectoare, unde nu necesită o exactitate în mișcări foarte mare. Se pot reface chiar anumite triectorii dacă programatorul consideră că ar fii în beneficiul timpului celulei.

3.1.6 Descărcarea și compilarea programelor de roboți , respectiv pregătirea documentației

Având cel mai bun timp pe celulă, se poate trece la următoarea etapă, adică descărcarea programelor de pe roboți. Aceasta se face poate face direct din program, sau cu ajutorul unor macrouri. În imaginea 3.1.6.1 se prezintă procesul de descărcare a unui program de pe robot cu ajutorul programului Delmia. Procedura de descărcare în acest program program este următoarea: se selectează comanda de a creea programe, se selectează un program deja creat, iar apoi se selectează opțiunile de descărcare.

Descărcarea se face pentru fiecare program în parte. Din această descărcare se generează două fișiere de tip .dat și .src, care prezintă programul sub formă de cod, într-un limbaj de programare. Fișierele de .dat prezintă coordonatele fiecărui punct din program în ordinea prezentă și în program, cu PCI –ul și baza definită, iar fișierele .src prezintă toate punctele care formează programul, cu toate semnalele și comenzile folosite în pe fiecare punct din program.

În figurile 3.1.6.2 și 3.1.6.3 sunt prezentate exemple de programe descărcare, sub formă de cod, care se află atât în fișiere de tip .dat, cât și în fișiere de tip .src. Programele din fișierele .src, trebuie compilate, pentru a se verifica că nu au nici o eroare.

Aceste coduri vor fi introduse pe urmă direct în robotul de pe linie, adică cel real, având toate informațiile necesare pentru ca robotu lsa funtioneze coorespunzator, cu ușoare erori, din cauza controlerului real.

Figura 3.1.6.1 Proces de descărcare a programelor în programul Delmia

Figura 3.1.6.2 Codul unui program de sudură descărcat reprezentat într-un fișier .src

Figura 3.1.6.3 Codul unui program de sudură descărcat reprezentat într-un fișier .dat

Cu programele descărcate și compilate, se poate începe documentația , care v-a conține:

– fișierul de semnale intrări și ieșiri pe care le folosește robotul ,( figura 3.1.1.8 ) ;

– documentul de informare a robotului , cu privire la denumirea lui, denumirea fiecărui program pe care îl execută , și pentru ce mode, definirea PCI-ului și a bazei (figura 3.1.6.4) ;

– documentul cu zonele de anti-coliziuni pe care le folosesc roboții între ei (figura 3.1.6.5) ;

– documentul cu privire la conceptul de siguranță pe care îl folosește robotul (figura 3.1.1.5) ;

– documentul de xml cu privire la conceptul de siguranță al robotului (figura 3.1.6.6) ;

Figura 3.1.6.6 – Cod xml pentru conceptul de siguranță al robotului

CAP. 4 Descrierea aplicației. Arhitectura liniei de asamblare a unei caroserii auto

4.1 Noțiuni introductive

În această aplicație se va realiza asamblarea unor subansamble ,care vor reprezenta ușile unui model nou de autocamion într-o celulă flexibilă de fabricație robotizată , folosind programul Delmia.Aceste subansamble nu se vor face vizibile din motive de drepturi de producător și deoarece prezintă informații clasificate, modelul nefiind încă prezentat public.

Celula robotizată este formată din 3 roboți industriali, 3 stații de lucru, un conveior, și diferite periferice ale liniei de asamblare, dispozitive de prindere, de sudură , frezoare de electrod,depozitare, și altele. În imaginiea 4.1.1 este prezentată celula sub formă 3D în programul Delmia cu toate elementele pe care le cotine.

Figura 4.1.1 Reprezentarea grafică a celulei robotizată

Toate acestea vor fi poziționate exact după planul de amplasament al celulei, care este prezentat în figura 4.1.2, unde este prezentată întreaga celulă sub formă 2D și spațiile de lucru ale roboților industiali.

Figura 4.1.2 Planul de amplasament al celulei robotizată

4.2 Roboții industriali utilizați în celulă

În această celulă flexibilă , sunt utilizați 3 roboți industriali Kuka :

– Doi de tipul KR240_R3330_4, care sunt denumiți 032RB_100 și 052RB_100 prezenți în figura 4.1.3

– Al treilea este modelul KR340_R3330_4 , care este denumit ca 072RB_100,prezentat și în figura 4.1.4

Toți acești 3 roboți folosesc ultima versiune apărută la momentul actual de controler KUKA și anume versinea RCSSRV_KUKA_8_3_1_0_5_b18_RCS.

Figura 4.2.1 Roboți industriali de tip KUKA KR240_R3330_4

Figura 4.2.2 Robot industrial KUKA KR340_R3330_4

4.3 Stațiile de lucru și echipamentele periferice ale celulei robotizare

În această celulă sunt folosite 3 stații de lucru principale , de la care roboții vor lua și vor pune subamsamblele pe care le v-or asambla.

Prima stație , la care lucrează robotul 32RB_100,și care este denumită ca 022DT_100, este o masă rotativă ,prevăzută cu dispozitive de fixare și prindere a subansablului, cu un model pe o parte și alt model pe altă parte.Aceasta este prezentată în figura 4.1.5 de mai jos.

Figura 4.3.1 – Masă rotativă prevăzută cu dispozitive de prindere și de fixare

A doua stație de lucru , care este denumită ca 042DT_100, este tot o masă rotativă , prevăzută cu dispozitive de fixare și prindere, la care va lucra robotul 052RB_00, și care v-a executa rotirea în timpul procesului de sudură a robotului , pentru a ajunge robotul pe ambele părți ale subsansamblului. Această masă este prezentată în figura 4.1.6

.

Figura 4.3.2 Masă rotativă prevăzută cu disozitive de prindere și fixare

A treia stație principală de lucru , este o masă fixă, poziționată între roboți , care are denuirea 062GST001, și aceastea are dispozitive de fixare și prindere. În această stație se asamblează prin sudare cele două subasamble principale care vin din primele două stații. În figura 4.3.3 este prezentată această stație.

Figura 4.3.3 Masă fixă prevăzută cu dispozitive de prindere și de fixare

O a patra stație ar fi conveiorul care va duce subansamblul asambalt în această celulă, mai departe. Acesta are un dispozitiv de prindere prevăzut cu 3 cârlige pe care se va pune ansamblul. Iar în figura 4.3.4 de mai jos este prezentat acesta.

Figura 4.3.4 Reprezentarea conveiorului prevăzut cu un dispozitiv de prindere

Echipamentele periferice utilizate în această celulă robotizată sunt esențiale pentru realizarea procesului de asamblare, iar acestea sunt :

– Instrumente de sudură folosite atât pe robot cât și fixe, prezentate în figura 4.3.5 și 4.3.6

– Dispozitivele de prindere și fixare cu care roboții manipulează , executând operații de încărcarea și descărcare a subansablului, prezente în figura 4.3.7 ;

– Frezoare de electrod, folosite pentru a freza electrodul cu care robotul sudează, pentru al aduce la forma standard pentru a putea suda corespunzător, prezente în figura 4.3.8 pentru instrumentul de sudură mobil și figura 4.3.9 pentru cel fix

– Depozitoare de dispozitive de prindere, sau de instrumente de sudură folosite de robot, prezente în figura 4.3.10

– Circuitele electrice și pneumatice

Figura 4.3.5 – Instrument de sudură fix

Figura 4.3.6 – Instrument de sudură mobil

Figura 4.3.7 – Dispozitiv de prindere

Figura 4.3.8 – Frozor pentru electrodul de pe instrumentul de sudură mobil

Figura 4.3.9 Frezor pentru electrodul instrumentului de sudură fix

Figura 4.3.10 – Depozite de dispozitive și intrumente folosite de robot

4.4 Automatul programabil

În această celulă robotizata, avem 3 automate programabile, fiecare pentru câte un robot , pentru gestionarea intrărilor și ieșirilor după cum urmează.

Funcționarea unui automat programabil se bazează pe scanarea programată a intrărilor și ieșirilor sale. Procesul de scanare prezintă 3 etape de bază.

4.4.1 Stadiul de testare a intrărilor

Prima dată, automatul programabil v-a scana fiecare intrare pentru a stabili stările ON sau OFF pe care acestea le pot prezenta. Adică , se verifică dacă senzorii sau schimbătoarele conectate în intrări sunt activate sau nu. Informația primită pe parcursul acestui pas se stochează în memorie, urmând a fi utilizată în pasul următor.

4.4.2 Execuția programului

În acest stadiu, automatul programabil execută un program în mod secvențial (instrucțiune după instrucțiune). Rezultatul, fiind posibilitatea de activare a uneia sau a mai multor ieșiri, sau se pot stoca informații în zone specifice în memorie, urmând ca acestea să fie utilizate în pasul următor.

4.4.3 Verificarea și setarea ieșirilor

În final, automatul programabil verifică stările ieșirilor și le modifică dacă este cazul. Modificările se bazează pe stările intrărilor citite pe durata primului pas și pe rezultatele execuției programului din pasul doi. După execuția pasului 3, automatul programabil reia ciclul celor 3 pași.

Timpul de scanare este definit ca fiind timpul necesar parcurgerii celor 3 pași și uneori reprezintă o caracteristică importantă de sistem, luată în considerare în programarea automatului.

Automatul programabil este și el prezent în celula virtuală după cum se poate observa în imaginea 4.4.1 de mai jos.

Figura 4.4.1 Automatele programabile prezente în celula robotizată

4.5 Procesul de funcționare a celulei. Realizarea produsului finit

Procesul va începe cu cele două subansamble prezente în cele două stații , 022DT_100 și 042DT_100 , iar roboții se v-or afla în pozițiile lor de “Acasa”, de unde v-or începe și finaliza un ciclu de funcționare.

Scopul este de a asambla cele două subansamble , asambalrea se va realiza în stația 062GST100 ,iar de acolo va fi dusă spre conveior.

Roboții au fost programați să urmeze cu exactitate ciclograma , care conține operațiile pe care acestea le execută, ca și timpul în care execută aceste operații. Timpul total admis pe um cilcu va fi de 250.

Ciclogramele pentru fiecare robot , care conțin tot procesul pe care acestea îl execută sunt prezente în figurile de mai jos :

– Pentru robotul 032RB_100 procesul este prezentat în ciclogramă din figura 4.5.1

– Pentru robotul 052RB_100 , procesul este prezentat în ciclogramă din figura 4.5.2

– Iar pentru robotul 072RB_100, procesul este prezentat în ciclogramă din figura 4.5.3

Mai jos, sunt prezentate toate acestea.

Figura 4.5.1 Ciclograma care prezintă operațiile executate de către robotul 032RB_100

Acesta va începe din poziția de acasă cu descărcarea subansamblului deja sudat în stația 062GST001 , apoi își schimbă efectorul final , ia un instrument de sudură , cu care va suda în stația 062GST001 , apoi va merge la dispozitivu lde frezat pentru a suda electodul instrumentului de sudură, apoi va suda sumbansamblul nou venit din stația 022DT_100 , apoi va schimba iar efectorul final cu dispozitivu de prindere. Încarcă piesa din stația 022DT_100, merge cu ea la instrumental de sudură fix, o sudează , revine în poziția de acasă, iar apoi se repetă ciclul prezentat mai sus.

În ciclogramă de mai jos . robotul 052RB_100 va începe din poziția de acasă și va merge să execute operația de sudură în stația 042DT_100 , va suda o parte din subansamblu, se retrage , așteaptă să se întoarcă masă cu piesa la 180⁰, iar apoi continuă operația de sudura și pe cealaltă parte a piesei. După aceasta, se întoarce spre stația 062GST001 și sudează doar un punct de sudură, iar apoi își schimbă efectorul final cu un dispozitiv de prindere. Merge la stația 042DT_100 să încarce subansamblul, o duce la instrumental de sudură fix, o sudează în anumite puncte, apoi merge în stația 062GST001 să o descarce. În final schimbă efectorul final cu instrumentul de sudură, cu care merge la dispozitivul de frezat pentru ai freza electodul, revine în poziția de acasă, și va reîncepe acest ciclu.

Figura 4.5.2 Ciclograma care prezintă operațiile executate de către robotul 052RB_100

Figura 4.5.3 Ciclograma care prezintă operațiile executate de către robotul 072RB_100

În această figură, robotul 072_100, care va începe din poziția lui de acasă, va încărca ansamblul din stația 062GST001, apoi va merge cu el la instrumentul de sudură fix , unde va suda 71 de puncte de sudură, apoi îl va încărca pe conveior, va reveni în poziția lui de acasă, și va repeta acest ciclu.

CONCLUZII

Este evident că robotica are deja, și cu siguranță va continua să aibă, un loc în lumea producției în viitor, dacă nu în alte domenii ale vieții. Odată cu creșterea tehnologiei pe care o vedem în fiecare an, în viitorul apropiat, există multe lucruri de văzut în domeniul roboticii.

Tehnologiile folosite pentru a face o mașină vor continua să se schimbe pe măsură ce se schimbă automobilele care se fabrică. Astăzi, din ce în ce mai multe vehicule au sisteme de baterii electrice pentru a reduce poluarea prin reducerea dependenței de motoare pe benzină. Pe măsură ce automobilele electrice devin mai frecvente, procesele de fabricație vor trebui să se schimbe pentru a se adapta celor mai noi tehnologii.

Programarea virtuala este o metodă de programare a robotului în care programul robot este creat independent de celula robotului propriu-zis. Programul robot este apoi încărcat în robotul industrial real pentru execuție. Aceasta s-a dezvoltat datorită nevoii de eficientă în producție, și anume de realizarea cât mai rapidă a programelor pentru roboți , datorită ușurinței de programare a acestora  , folosind un program specializat, precum Delmia. Astfel se scad semnificativ costurile , și creste eficiența.

Un alt obiectiv în programarea roboților, este acela de a scădea cât mai mult timpul de execuție a programelor pe un ciclu pentru fabricarea produsului într-un timp cât mai scurt , care duce la o eficientă în producție din punct de vedere economic, ridicată.

BIBLIOGRAFIE

[1] Introducere in Robotica , Tarca R.C. Oradea 2003

[2] Procedura OLP , Comau Romania 2017

[2] https://robohub.org/the-evolution-of-assembly-lines-a-brief-history/

[3] http://tehnovest.ro/blog/totul-despre-procesele-automatizate/

[4] http://istoricauto.ro/istorie-inceputurile-liniilor-de-asamblare-auto.html

[5] https://collab.comau.com/sites/team/quality/proc/SitePages/Business-Processes.aspx

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Off-line_programming_(robotics)

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Robot_software

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Robotics_simulator

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Manufacturing

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Planning

[11] https://en.wikipedia.org/wiki/Project_planning

[12] https://en.wikipedia.org/wiki/Logistics

[13]http://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjtvs3m1pPcAhXEyRQKHQA1CTQQFggxMAE&url=http%3A%2F%2Fmecatronicastiintaviitorului.wikispaces.com%2Ffile%2Fview%2FCap.2%2BRoboti%2Bindustriali_3.doc&usg=AOvVaw29RbRuhOmhQGPfNsmUi6F-

[14] KSS_85_configuration_of_kinematic_systems_de_V2_20170504

[15] KST_SafeOperation_34_de_V4_20170629

[16] AML2V5Kin_Anwenderdokumentation_V2.0.X

[17] Create_Commands_Anwenderdokumentation_JobRequest

[18] Define_SafeRobot_Anwenderdokumentation_KRC2

[19] Import_Export_OLP_Attr_Anwenderdokumentation_V1.0

[20] KRC2_RCS_MaDa_Generator_Anwenderdokumentation_V1.00

[21] ToolsBases_Tool_Anwenderdokumentation_V1.0

[22] Aenderungsmanagement_Musterzelle_IW6_V4.01

[23] KUKA_RobotSetupManager_20_en_V4_20170622