5.2 Rugalmas gyártórendszerek alrendszerei ‐ Megmunkáló alrendszer ‐ a munkadarabokon a technológiai műveletek elvégzése ‐ gyártóberendezések ‐ készülékek ‐ szerszámok ‐ mérőeszközök ‐ Anyagmozgatási alrendszer ‐ a munkadarabok tárolása és szállítása ‐ szerszámok, készülékek és egyéb gyártóeszközök szállítása és tárolása ‐ Forgácskezelő alrendszer ‐ a forgács kiszállítása a munkatérből ‐ szeparál, aprít, centrifugál, brikettez (sajtol) ‐ Információs alrendszer Az alrendszereket és elemeiket irányítja és hangolja össze, látja el információkkal
a) A megmunkáló alrendszer és elemei Megmunkáló központ ‐Automatikus munkadarab csere ‐ automatikus szerszámcsere ‐ minimum három lineáris tengely + 2 elfordulást biztosító tengely ‐ gyakran állandó asztalmagasság (könnyebb palettacsere)
Jellegzetes gépelrendezések (megmunkáló központ)
Vízszintes főorsó, vízszintes asztalsík (forgatható)
Eszterga megmunkáló központok
1. Revolver fej 2. Revolver fej 1. főorsó 2. főorsó 3. Revolver fej
Több megmunkáló orsós megmunkáló központok
Eszterga megmunkáló központok
‐ revolverfejben a szerszámok forgó mozgást is végezhetnek ‐ szabályozott forgású főorsó ( C tengely, indexelt) ‐ a szerszám 3 irányú elmozdulásra képes
Többszános esztergaközpontok
Többorsós esztergaközpontok
Több művelet egy megmunkáló gépen (cella)
b) Szerszámellátó alrendszer
Pozícionált főorsó
Kitérő tengelyű furat
Hatszögletes alakzat marása
horonymarás
Szerszámváltás Közvetlenül a főorsóba
Szerszámváltóval
Szerszámtár típusok ‐Dob ‐Egyenes ‐Lánc ‐S alakú ‐Doboz
Sebesség és pozíció interpoláció (spirál horony marása)
Szerszámellátás
c) Munkadarab ellátó alrendszer Paletta csatlakoztatás a gépre
Paletta: munkadarab hordozó asztal
Palettacsere Cella kiszolgálás: ‐Paletta cserélő ‐Robot
Munkadarab ellátó alrendszer
Munkadarabok szállítása
‐ Görgősorok és szállítószalagok (terhelhetőség) lehetnek: ‐ nyitott (+ robot vagy kocsi) ‐ zárt rendszerűek
‐ Pályához kötött szállítóeszközök lehetnek: ‐ sínhez kötött ‐ konvejor szerű
‐munkadarab tárolók ‐Raktárak ‐Palettázók ‐Munkadarab szállítók ‐Munkadarab átadók ‐Munkadarab befogók ‐Robotok
‐ Önjáró targoncák (szellemkocsik) induktív vezérlés a padlóban helyspórolás viszonylag rugalmas
d) Forgácskezelő alrendszer
‐ Palettaátvevő illesztés a szállító rendszer és a megmunkáló gép között
Előfeltétel: a megmunkáló cella képes legyen a forgácsot a munkatérből eltávolítani (ferde ágy, nagynyomású mosás) Feladatok: ‐ forgácstörés (esztergálás) ‐ munkatér forgácstalanítása (lemosás, elszívás, lefújás) ‐ forgácsvédelem (ne kerüljön nem megfelelő helyre, ferde ágy) ‐ a forgács és a HKF szétválasztása (néha centrifugálás) ‐ a forgács kihordása ‐ a forgács tárolása (konténerek) ‐ a forgács alakítása (aprítás,brikettezés)
Forgácskihordók
Forgácskihordók
Hevederes forgácsszállító
Forgácsaprító Bálázó (brikettező)
Forgácseltávolítás szállító csigával
Mágnesgörgős forgácskihordó
Rendszerbe építet centrifuga
5.3. Rugalmas gyártórendszerek típusai és kialakításuk Síkelrendezés (nagy munkadarabok)
Létra elrendezés (rugalmas ütemezés)
Gyűrű elrendezés
Vonal elrendezés
6. Robotok és manipulátorok a rugalmas gyártórendszerekben Isaac Asimov: Én, a robot (1950), a robotika alaptörvényei
6.1 Manipulátorok Manipulátor: a tömeggyártás berendezése, általában egy célú, merev programú, kevés szabadságfokú
‐ A robot nem árthat az embernek, és nem nézheti tétlenül, ha az embert veszély fenyegeti ‐ Engedelmeskednie kell az embernek, kivéve, ha az (1)‐be ütközik ‐ Köteles megvédeni önmagát, mindaddig, míg az (1), (2)‐be nem ütközik Működtetése szerint lehet: ‐ mechanikus ‐ pneumatikus ‐ hidraulikus
Főbb fejlődési állomások: ‐ 1954: Ipari robot fogalma (USA) ‐ 1962: első ipari robot a piacon ‐ 1972: több cég gyárt robotokat ‐ 1983: európai alkalmazások elterjedése
Mechanikus manipulátor
Kötött programú manipulátor: állandó programú, berendezéshez kötött, megváltoztatásuk csak a szerkezet átalakításával lehetséges ‐ merev úthatárolós ‐ állítható úthatárolós
Első ipari alkalmazások: járműgyártás
Kötött programú pneumatikus manipulátor
Modul rendszerű manipulátorok
‐ Elemekből beszerezhető ‐ csereszabatosak ‐ egymáshoz csatlakoztathatók ‐ kis helyigény ‐ tipizáltság
Szinkron manipulátor: mozgását közvetlenül a kezelő személy szabályozza (ha kamera segítségével: közvetett vezérlésű ún. teleoperátor)
Video:manipulator
6.2 Ipari robotok ‐ Több mozgásirányban szabadon (mechanikus beavatkozás nélkül) programozható ‐ megfogó elemekkel ellátott berendezés ‐ szerszámmal vagy más gyártóeszközzel felszerelhető ‐ anyagkezelési és technológiai feladatra használható A robot: ‐ irányított mechanizmus ‐ átprogramozható ‐ előírt pályán mozog ‐ a pálya mentén (vagy előírt pontokban) előírt feladatokat lát el
6.2.1 Robotok csoportosítása
1. Az elvégzendő feladat alapján: a) anyagmozgató robotok ‐ technológiai gépeket kiszolgálók ‐ rakodó robotok b) technológiai műveleteket végzők ‐ hegesztőrobotok ‐ festőrobotok ‐ szerelőrobotok ‐ mérő‐ellenőrző robotok stb.
Szerkezeti kialakítás: ‐ hajtóegység ‐ karrendszer, mechanika ‐ megfogó szerkezet ‐ érzékelők ‐ irányító rendszer
2. A működtető energia alapján: ‐ pneumatikus ‐ hidraulikus ‐ elektromos
3. Mozgatási rendszer alapján ‐ egyenes vonalú, transzlációs (T) ‐ forgó, rotációs (R) ‐ vegyes mozgatásúak (R) és (T) kombinációi
4. Tengelyszám alapján: ‐ gyakorlatilag a szabadságfokok száma ‐ másképp adjuk meg mint CNC gépeknél (pl.: 3/2 vagy 3+2) ‐ az ipari robotok többsége 3+3‐as
video1
5. Mozgatható tömeg alapján: ‐ kis tömeg (mechatronika, elektronika) ‐ közepes tömeg (ez a zöm) ‐ nagy tömeg (nehézipar kovácsolás, öntészet)
6. Betanítási mód szerint a) közvetlen programozás (on‐line) ‐ betanító berendezéssel (playback) ‐ öntanulás, betanítás b) közvetett programozás (off line) ‐ szöveges programozás ‐ szimulációs programozás
8. Fejlettségi szint alapján ‐ önálló programbefolyásolás nélkül (minden külön program betöltendő) ‐ programszelekció (a robot külső jel hatására választ a programok közül) ‐ programadaptáció (a tárolt programok sorbarendezését automatikus azonosítás végzi, pl. látó modul)
7. Telepítési formák szerint ‐ fix telepítésű ‐ mobil robotok (előre meghatározott pályán tud mozogni) autonom mobil robot (látó és érzékelő rendszerekkel felszerelt, kikerüli az akadályt)
6.2.2 Robotok felépítése ‐ minden robot rendelkezik ún. „világ‐koordináta rendszerrel (ez általában az állványzathoz kötött, ebben definiálható a munkavégző pont koordinátája) ‐ robotkarokhoz is rendelhető koordináta rendszer (általában a karokat összekapcsóló csuklótól értelmezzük) ‐ felépítésüket az első három csukló fajtája szerint rendszerezzük a) Derékszögű koordináta rendszerű robotok (TTT) ‐ a robot karjait egyenes vonalú (transzlációs), többnyire merőleges tengely mentén mozgatjuk ‐ kivitele lehet: hasábrobot (nincs holttér) portálrobot (nagy munkatér, több szerszámgépet is kiszolgálhat)
d) Csuklókaros robotok ‐ rotációs tengelyekkel rendelkezik (RRR+ ..) ‐ egymáshoz kapcsolódó karokból áll
b) Henger koordináta rendszerű robotok (RTT) ‐ egy rotációs és két transzlációs tengely ‐ egyszerű vezérlés, az egyik legrégebben kifejlesztett típus ‐ szűk hozzáférések esetén előnyös ‐ présgépek, forgácsoló szerszámgépekhez
c) Gömbi koordináta rendszerű robotok (RRT) ‐ egy transzlációs, két rotációs tengely ‐ a mozgástér gömbbel határolt ‐ kevéssé elterjedt (kis munkatér)
Robotok mozgásterei
A csuklók elmozdulási síkja szerint : ‐ függőleges síkú, RRR (humanoid – emberi kar mozgása) ‐ vízszintes síkú (SCARA: Selective Compliance Assembly Robot Arm) mozgási tartomány= munkatér + nem kihasználható tér munkatér= a mozgatott szerszám által bejárható tér nem kihasználható tér= a robot részei által bejárt tér, pl mozgató kar hátrahúzás Biztonsági tér (munkavédelmi szempontok alapján
‐ méretéhez képest nagy munkatér ‐ bonyolult programozás ‐ legelterjedtebb ipari robot
‐ főleg szerelési feladatokra (TRR) ‐ nagy pontosság ‐ kis terhelhetőség
Megfogók
Robotok programozása
‐ a munkadarab vagy a szerszám megfogását szolgálja ‐ többnyire egyedi kialakításúak ‐ a felhasználó tervezi meg ‐ szabványosított csatlakozása van (ISO 94.09) ‐ esetleg automatikusan is cserélhetők ‐ vezérelt pont: TCP (Tool Center Point) ‐ a megfogás módja szerint csoportosíthatók a megfogók ‐ ujjas (szorítópofás) ‐ vákuumos ‐ mágneses ‐ különleges
Közvetett: számítógépen, szövegszerkesztővel (szöveges) vagy grafikus szimulációval Közvetlen: betanító berendezéssel (modell robot, szimulátor – playback) öntanulással (betanítással)
Példa robotciklusra:
6.2.3 Robotok alkalmazása anyagmozgatásra
Feladat: tároló – szállító berendezés – munkahely – szállítóberendezés ‐ tároló
‐ raktározás, rakodás ‐ szerszámgépek kiszolgálása ‐ sajtoló, kovácsoló gépek kiszolgálása
video2
6.2.4 Robotok alkalmazása technológiai műveletekre
7. Számítógéppel integrált gyártás Computer Integrated Manufacturing CIM
Leggyakoribb műveletek ‐ ponthegesztés (járműipar) ‐ ívhegesztés (lassú de állandó sebesség) ‐ festékszórás (nagy sebesség, kis pontosság) ‐ szerelés (nagy pontosság, adaptivitás)
video3
További CIM koncepciók
y züg pén rzés e z s be
CAI
C e fejl
si szté
AE
D CA s ezé v r te
P CA rtás ítés á y g kész elő
O
üze
mi
vez
gyá
CA érl
és
rtás
terv
ítés kes érté lyzet é m sze
M
felü gye let
te r
mé kek
RENDELÉS TERMELÉS TERV MRP SZÜKSÉGLET TERV. KAPACITÁS ANYAG HATÁRIDŐ GYÁRIRÁNYÍTÁS MUNKA KIOSZTÁS MUNKA ÜTEMEZÉS WDA ADATGYUJTÉS ANYAG GÉP MINOSÉG
JELENTÉS
A Siemens cég CIM modellje
ALAKADÁS CAD/CAM ADATBÁZIS
CAE FEJLESZTÉS CAD KONSTRUKCIÓ CAPP GYÁRTÁSTERVEZÉS NC PROGRAMOZÁS
CAM TERMELOESZKÖZÖK IRÁNYÍTÁSA NC, DNC SZÁLLÍTÁS SZERELÉS CAQ
TERMÉK
ISO TC 184 által javasolt CIM megvalósítási modell
TERVEZÉS
CA
TERVEZÉS
PP t er S ter melés irá vezés nyí / tás
IRÁNYÍTÁS
Ve me vő gb í zás
TERVEZÉS, IRÁNYÍTÁS
TERMELÉS
PPS s ezé terv gatás z a ig gyelet felü
CIM
CAA Vállalati szint
Rendelés DATEXP
FI
QA
Gazdasági tervezés (Pénzügyi személyi eszköz)
Ügyvitel gépesítés
MI Marketing Forgalmazás
CAD Konstrukciós fejlesztés, tervezés
Osztály szint Nyilván-
tartás KöltségÜzemi számítás Szint
Üzemi kommunikáció
CAM Szállítás
Gyártócella szint
Gépszint
CAE
Raktározás
NC/CNC
PPS
Beszerzés Anyaggazdálkodás Termelés tervezés
Termék WAN
CAQ
CAPP Szerelés, gyártás- és ellenőrzés előkészítés Üzemeltetés határidő és Kapacitás tervezés
CAST
Minőségbiztosítás Minőségellenőrzése Adat-gyűjtés
Gyártás- és anyagfolyam vezérlés Üzemi adatgyűjtés
PLC
ROC
MMC
CIM modell a vállalat vertikumában CÍM‐wheel modell
A CIM fogalmához vezető fejlődési irányok
