49670640-fleksibilni-tehnoloski-sistemi-1

Универзитет у Источном Сарајеву МАШИНСКИ ФАКУЛТЕТ

Источно Сарајево

Гатало др Ратко, ред. проф., Зељковић др Милан, ред. проф.

ФЛЕКСИБИЛНИ ТЕХНОЛОШКИ СИСТЕМИ

(Ауторизовани рукопис предавања)

Забрањено је умножавање овог материјала у целини или у сегментима без дозволе аутора

Источно Сарајево, школска 2010/2011. год.

Материја изложена у наставку је прилагођена програмском садржају

предмета ФЛЕКСИБИЛНИ ТЕХНОЛОШКИ СИСТЕМИ (ФТС) који се изводи почев од школске 2007/2008 године у VII семестру са фондом часова 3+2 на Машинском факултету у Источном Сарајеву. Програмски садржај је изложен у једанаест поглавља почев од основа флексибилних технолошких структура (ФТс), преко технолошких подлога као базе за ефикасну експлоатацију ФТс, па затим кроз изучавање појединих компоненти као што су нумерички управљане машине алатке (НУМА), манипулациони системи (МС), мерно-контролни системи (МКС), системи за надзор и дијагностику (СНД), транспортно-складишни системи (ТСС) и управљачки системи (УС) за потребе ФТс. На крају се даје осврт на принципе компоновања ФТс различитог нивоа сложености, те критеријуми вредновања и избора, да би се програмски садржај заокружио кроз дефинисање рачунаром интегрисане производње (CIM). Основу флексибилне аутоматизације, која се разматра у оквиру предмета, представља компјутерски нумерички управљана машина алатка (КНУ, CNC), што подразумева да су студенти претходно одслушали предмет НУМЕРИЧКИ УПРАВЉАНЕ МАШИНЕ АЛАТКЕ, али нажалост ово није случај по важећем наставном плану и програму на Машинском факултету у Источном Сарајеву. ФТс разматране у оквиру овог предмета се односе на структуре у подручју технологија обраде резањем (као доминантне технологије у индустрији прераде метала) при чему се упоредо посматрају структуре за обраду ротационих и призматичних делова, те се указује на већу варијантност код обраде ротационих делова. На одређеним местима се указује и на флексибилну аутоматизацију у технологији обраде лима. У највећем броју поглавља се на крају приказују изведена решења у циљу илустрације садржаја презентованог у датом поглављу.

Слична материја се изучавала на Машинском факултету у Источном (Српском) Сарајеву почев од школске 1998/1999 године у оквиру предмета ПРОИЗВОДНИ ОБРАДНИ СИСТЕМИ-CIM у оквиру VIII и IX семестра са фондом часова 2+2 и 3+2 респективно. Имајући претходно у виду, основне подлоге за изложену материју чине рукописи предавања из CIM и ФТС проф. др Ратка Гатала који је предавао наведене предмете на Машинском факултету у Источном Сарајеву, и сличан предмет АУТОМАТСКИ ФЛЕКСИБИЛНИ ТЕХНОЛОШКИ СИСТЕМИ (АФТС) на Факултету техничких нуака Производном одсеку у Новом Саду, односно проф. др Љубомира Боројева који заједно са М. Зељковићем сада изводи овај предмет на ФТН у Новом Саду. Поред претходно поменутих на реализацији програмског садржаја наведених предмета на Машинском факултету у Источном Сарајеву у оквиру вежби учествовали су мр Жељко Зељковић, Бошко Кењић, мр Саша Продановић и аутори. Према евиденцији програмски садржај Производни обрадни системи – CIM одслушало је 124 студента, а програмски садржај ФТС до сада је одслушало 45 студената.

Аутои се захваљују свима који су допримени развоју програмског садржаја наведених предмета како у Новом Саду тако и у Источном Сарајево, а корисницима на сугестијама везаним за евентуалне пропусте у презентованом програмском садржају.

Источно Сарајево, децембар 2010. год. Аутори

MAŠINSKI FAKULTET Istočno Sarajevo Predmet: FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI

SISTEMI Semestar: VII Fond časova: 3+2 (45+30)

GLOBALNI PROGRAM (SADRŽAJ) PREDMETA -PREDAVANJA

1.0 UVOD U PREDMET: cilj i program predmeta, literatura, obaveze studenata

2.0. OSNOVE FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH STRUKTURA (FTs ) i osnovni pojmovi

3.0 TEHNOLOŠKE PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE I UVO ðENJE AUTOMATSKIH FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH STRUKTURA (AFTs)

4.0 NUMERIČKI UPRAVLJANE (NU) MAŠINE ALATKE (MA) KAO KOMPONENTE AFTs

5.0. MANIPULACIONI SISTEMI (INDUSTRIJSKI ROBOTI) KA O KOMPONENTE AFTs

5.a. Programiranje manipulacionih sistema (industrijskih robota) (ručno i automatizovano)

6.0 MERNO KONTROLNI SISTEMI (MKS) KAO KOMPONENTE AF Ts 6.a.Programiranje merno kontrolnih sistema (ručno i automatizovano)

7.0 SISTEMI ZA NADZOR I DIJAGNOSTIKU (SND) KAO KOMPONENTE AFTs

8.0 TRANSPORTNO SKLADIŠNI SISTEMI (TSS) KAO KOMPONE NTE AFTs

9.0 RAČUNARSKO UPRAVLJA ČKI SISTEMI ZA POTREBE AFTs

10.0 KOMPONOVANJE AFTs RAZLI ČITOG NIVOA SLOŽENOSTI

11.0 IZBOR FLEKSIBILNIH TEHNOLO ČKIH STRUKTURA (vrednovanje AFTs)

12.0 RAČUNAROM INTEGRISANA PROIZVODNJA – CIM


SISTEMI Semestar: VII Fond časova: 3+2

LITERATURA :

1. Gatalo, R., Zeljković, M., Borojev, Lj.: AUTOMATSKI FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI, FTN, Novi Sad, (u pripremi)

2. Rekecki, J., Gatalo, R., Zeljković, M., Borojev, Lj., Hodolič, J.: FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI ZA OBRADU ROTACIONIH IZRADAKA, knjiga I, Stanje, tendencije i podloge za razvoj, FTN – IPM, Novi Sad, 1989.

3. Gatalo, R., Rekecki, J., Zeljković, M., Borojev, Lj., Hodolič, J.: FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI ZA OBRADU ROTACIONIH IZRADAKA, knjiga II, Osnovne komponente za obradu i njihovo komponovanje u strukture višeg nivoa, FTN – IPM, Novi Sad, 1989.

4. Hodolič, J., Borojev, Lj., Rekecki, J., Gatalo, R., Zeljković, M.: FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI ZA OBRADU ROTACIONIH IZRADAKA, knjiga III, Manipulacioni i merno-kontrolni sistemi, FTN – IPM, Novi Sad, 1989.

5. Arsovski, S., Perović, M.: FLEKSIBILNA AUTOMATIZACIJA, CIM centar, Mašinski fakultet, Kragujevac, 1994.

6. Kovačević, R., Stanić, J.: RAČUNARI, NC, CNC, DNC – KOMPONENTE RAČUNAROM UPRAVLJANIH TEHNOLOŠKIH SISTEMA, Naučna knjiga, Beograd, 1987.

7. Arsovski, S., Arsovski, Z., Perović, M.: RAZVOJ CIM SISTEMA, CIM centar, Mašinski fakultet, Kragujevac, 1995.

8. Kalajdžić, M., Gatalo, R., Glavonjić, M., Lukić, Lj., Milutinović, D., Hodolič, J., Majstorović, V., Borojev, Lj.: FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI U OBRADI REZANJEM, STANJE I PERSPEKTIVE RAZVOJA, Naučna konferencija sa meñunarodnim učešćem „Mašinstvo za XXI vek“, Monografija, Novi Sad, 1995.

9. Majstorović, V., Hodolič, J.: NUMERIČKI UPRAVLJANE MERNE MAŠINE, monografija, edicija NUMA-FTS, FTN, Novi Sad, 1998.

10. Balič, J.: CONTRIBUTION TO INTEGRATED MANUFACTURING, DAAAM International, Vienna (Beč), 1999.

11. Kief, H., Roschiwal, H.: NC/CNC HANDBUCH 2007/2008, Hanser Verlag, Munchen, 2007.

12. Weck, M., Brecher, C.: WERKZEUGMASCHINEN 3, Maschinenarten und Anvendungbereiche, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2005.

13. Weck, M., Brecher, C.: WERKZEUGMASCHINEN 4, Automatisierung von Maschinen und Anlagen, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2005.


SISTEMI Semestar: VII Fond časova: 3+2

CILJEVI IZU ČAVANJA PREDMETA

Kroz predmet studenti stiču znanja o: - principima:

- funkcionisanja, - gradnje i - izbora, te

- upravljanja i - programiranja automatskih fleksibilnih tehnoloških struktura (AFTs) različitog nivoa složenosti.

Pri tome se polazi od odreñenih osnova i osnovnih pojmova, preko tehnoloških podloga za projektovanje i uvoñenje AFT struktura, te izučavaju ključne komponente/podsistemi AFTs

- NUMA – numerički upravljane mašine alatke, - MS – manipulacioni sistemi (industrijski roboti), - MKS – merno-kontrolni sistemi, - SND – sistemi za nadzor i dijagnostiku, - TSS – transportno skladišni sistemi, - RUS – računarsko upravljački sistemi.

Na bazi prethodnog izučavaju se principi komponovanja i izbora AFTs različitog nivoa složenosti.

Na kraju se problematika zaokružuje u celinu/kompleks računarom integrisane proizvodnje (CIM-a).

2.0 OSNOVE FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH STRUKTURA(FTs) i osnovni pojmovi

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, oktobar 2010

Sadržaj

1. Istorijat razvoja mašina alatki i tehnoloških sis tema2. Opšte o razvoju proizvoda3. Faze proizvodnog procesa4. Projektovanje proizvoda – faze u procesu5. Mesto i uloga mašina alatki u širem okruženju6. Modeli obradnih i drugih sistema7. FT strukture, funkcionisanje i njihovo

komponovanje8. Mesto primene pojedinih mašina i sistema i

ekonomi čnost primene9. Osnovni pojmovi, definicije i skra ćenice

1. Istorijat razvoja mašina alatki i tehnoloških sistema

(Prikazano na odgovarajućim folijama)

2. Opšte o razvoju proizvoda

Proizvod se može definisati na različite načine u zavisnosti od stanovišta posmatranja koja mogu biti : sociološkog, tržišnog, ekonomskog i tehni čkog karaktera.Definicija proizvoda :- sociološka-tržišna-ekonomska-tehnička


Socijološka definicija:“ Proizvod je rezultat rada, a rad je uravnoteženje prirode i čoveka ”Tržišna definicija:“ Razvoj proizvoda je uravnoteženje –smanjenje entropije - u sistemu potencijala: tržište –proizvodni sistem ”


Ekonomska definicija:

“ Proizvod je novostvorena vrednost koja, valorizovana na tržištu doprinosi bogastvu ljudskog društva ”

Tehnička definicija:

“ Proizvod je usmerena (imitirana) priroda ”

( analogija bioloških – prirodnih i tehničkih sistema)

1

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


Razvoj proizvoda kroz istoriju (analogija bioloških i tehničkih sistema ) :-oponašanje mehaničkog rada čoveka → MEHANIZMI- oponašanje metabolizma ljudskog organizma → TOPLOTNE MAŠINE- oponašanje nervnog sistema → KIBERNETIKA, UPRAVLJANJE- oponašanje umnog rada → VEŠTAČKA INTELIGENCIJA, INTELIGENTNI SISTEMI


U teoriji sistema je , pod uticajem bioloških teorija, prihva ćen pojam životnog veka proizvoda.

Proizvod = tehni čki sistem


Faze životnog veka (životnog ciklusa) proizvoda:


Projektovanje ( šire posmatrano Razvoj) = definisanje informacija o proizvodu;Proizvodnja = fizi čka realizacija proizvoda;Eksploatacija = fizi čka realizacija funkcije proizvoda;Reciklaža = vraćanje proizvoda u kružni ciklus životnog veka;


Razvoj proizvoda=

vremenski period od postavljanja zadatka za razvoj proizvoda do generisanja svih potrebnih informacija za izradu, montažu, kontrolu, pakovanje, skladištenje, transport, instalisanje i puštanje u rad, upotrebu i rukovanje, održavanje, ...


Životni vek proizvoda (osnovni,ukupni)

= celokupnost faza životnog ciklusa proizvoda;

Tehni čki vek proizvoda=

vremenski period u kojem je proizvodsposoban da služi podmirenju ljudskih potreba, ili zadovoljenju ljudskih želja.

2

PC

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


Ekonomski vek proizvoda=

vremenski period u kojem je proizvod prisutan na tržištu kao roba.


Proizvod (kao veštački sistem) je nastao neposrednom intervencijom čoveka u prirodi s ciljem da se zadovolji nepodmirena ili na bolji način podmiri čovekova potreba.


Cilj razvoja jednog proizvoda (cilj), odnosno razvoj proizvoda, zavisi od :1. zahteva tržišta , 2. mogu ćnosti i 3. uslova


Mogu ćnosti = definisane nivoom znanja i nivoom tehnologija;

Uslovi = definisani kao :skraćenje vremena razvoja, skraćenje veka eksploatcaije,povišenje efekata u eksploataciji isve strožije tržišne zakonitosti;

Zahtevi savremenog tržišta = definisani kroz : kvalitet, rok i cenu .


Parametri zahteva tržišta:

odnos zadatak/rešenje; odnos zadatak/realizacija;….


Razvoj proizvoda zahteva uzimanje u obzir:

- opštih zakonitosti u savremenim proizvodnim i društvenim procesima;

- uticaj okoline na razvoj proizvoda;

- sistematizacija transformacija unutar procesa projektovanja;

- ….

3

PC

Underline

PC

Highlight


Najvažnije opšte zakonitosti u proizvodnim i društvenim procesima :

- zakonitost potencijala;- ekonomski vek proizvoda;- zakonitost razvoja proizvoda;- itd.


Zakonitost potencijala :“Tržište (potrebe) –Proizvodni sistem(mogućnosti)” (T-PS)


Zakonitost potencijala :Razlika potencijala tržište-proizvodni sistem je polazna neravnoteža čijom težnjom za uravnoteženjem se generiše proces razvoja proizvoda.Proces projektovanja proizvoda je proces uravnoteženja zahteva tržišta (a) i mogućnosti proizvodnog sistema (b) (to je proces smanjenja entropije sistema).Ako se ovaj proces posmatra “dinamički” , neravnoteža se suprostavlja ovakom uravnoteženju, pa se generiše novi nivo neuravnoteženosti zbog porasta zahteva (uslovljenih kulturom, standardom, kupovnom moći, ...) tržišta.


Faze ekonomskog veka proizvoda:Faze:I- uvoñenje na tržišteII - rastIII - kulminacija rastaIV - zasićenje tržištaV - degeneracija

a- prihod po jedinici vremenab- ukupan prihodc- dobit po jedinici vremenad- ulaganja u marketing plasmana na tržište


-Razvoj i opstanak proizvodnog (poslovnog) sistema je odre ñen uspehom proizvoda na tržištu;U cilju uspešne realizacije prethodnog neophodno je:1. projektovati, proizvesti i lansirati proizvod na tržište;2. upravljati ekonomskim vekom proizvoda;3. ostvariti što veće učešće proizvoda na tržištu;4. da proizvod u toku ekonomskog veka obezbedi što veću dobit;


ZAKLJU ČAK:

Obzirom na postjeću neravnotežu (razliku potencijala) “tržište – proizvodni sistem” - proizvodni sistem reaguje u težnji porasta svojih proizvodnih mogućnosti, ali i prilagoñavanjem na niz drugih faktora, kao što je primena savremenih fundamentalnih i primenjenih znanja;

4


ZAKLJU ČAK:Razvoj savremenih fleksibilnih tehnoloških sistema ima za cilj objedinjavanje najboljih karakteristika svakog od klasi čnih tipova proizvodnje:- pojedina čne (maksimalna prilagodljivost razli čitim zahtevima tržišta - FLEKSIBILNOST ), - serijske (OGRANIZOVANOST, kratki rokovi), - masovne (MAKSIMALNA PRILAGODLJIVOST TEHNOLOGIJA i maksimalni stepen amortizacije).

3. Faze proizvodnog procesa

Da bi se mogao proizvodni proces realizovati (realizovati proizvod) tehnički sektor preduzeća treba da omogući realizuje sledećih faza:

1.Izrada dokumentacije za proizvod;2.Priprema proizvodnje;3.Proizvodni proces;


1. Izrada dokumentacije:- projektovanje proizvoda (definisanje glavnih karakteristika u toj meri da se posle može pristupiti konstruisanju sklopova i delova);

- konstruisanje ( neposredna izrada dokumentacije za proizvodnju svih delova (osim gotovih delova - robe) potrebnih za izradu proizvoda;


2. Priprema proizvodnje ( u širem smislu obuhvata)

- proveru konstrukcije proizvoda kroz izradu i ispitivanje prototipa;

- izradu tehnološke (proizvodne) dokumentacije za proizvodnju, izrada alata i pribora;- proveru tehnološke dokumentacije za proizvodnju, alata i pribora kroz izradu nulte serije;


3. Proizvodni proces (proces proizvodnje)(u okviru ovog procesa se kao sredstva rada nalaze mašine alatke, FTs, )

-Izrada poluproizvoda (pripremaka)

-Obrada pripremaka (obradaka) i dobijanje gotovih delova (izradaka)

-Montaža (sklapanje izradaka u podsklopove i sklopove)

-Završna kontrola (regulisanje, kontrola i ispitivanje proizvoda)

-Površinska zaštita

-Pakovanje gotovih proizvoda (saglasno uslovima za uskladištenje, transportovanje i sl.)

4. Projektovanje proizvoda – faze u procesu

Osnovni uticajni faktori na projektovanje proizvoda :1. tehnološki nivo i struktura proizvodnih (tehnoloških) sistema;2. struktura proizvodnih sistema prema koli čini proizvoda; 3. upravlja čki i organizacioni nivo poslovnih sistema; 4. kadrovski i finansijski potencijal privrede;

5

Aleksandar

Highlight

4. Projektovanja proizvoda – faze u procesu

Učestanost tipova proizvodnje u industriji mašinogradnje u Evropi (devedesete godine XX veka)


Ilustracija zna čaja faze projektovanja :Struktura troškova u ceni proizvoda kod pojedinačne i maloserijske proizvodnje


Model projektovanja proizvoda prema R. Simon-u


Aktivnosti u procesu projektovanja prema R. Simon-u;Početak (Start): Projektni zadatakRedosled aktivnost: 1.Stvaranje ideje; 2. Izrada skica; 3. Proračuni; 4. Provera da li je zadovoljena funkcija;5. Oblikovanje konstrukcije; 6. Proračuni; 7. Projektovanje sklopova; 8. Provera da li projektovani proizvod zadovoljava; 9. Konstruisanje delova; 10. Izrada sastavnice delova; 11. Izrada montažnog crteža;Kraj (Cilj): Priprema proizvodnje i proizvodnja


Faze u projektovanju proizvoda prema VDI 22221. Koncipiranje:

- Rasčlanjavanje zadatka i definisanje liste zahteva;- Koncepciono projektovanje;- Tehno-ekonomsko vrednovanje;

2. Projektovanje:- Pojektovanje u razmeri;- Tehnoekonomsko vrednovanje;- Optimizacija;

3. Razrada:- Oblikovanje pojedinih delova (konstruisanje);- Kontrolni proračuni troškova;- Izrada konstrukcione dokumentacije;

4. Projektovanje proizvoda - faze u procesu

Model projektovanja proizvoda (faze u procesu) prema Laboratoriji za mašine alatke, fleksibilne tehnološke sisteme i automatizaciju postupaka projektovanja (FTN-N. Sad)

6

4. Projektovanje proizvoda - faze u procesu

Savremeni pristup u projektovanju proizvoda:

Simultano projektovanje (simultani inženjering)

- Paralelnost pojedinih faza procesa projektovanja (omogućeno primenom savremenih kompleksinih (integralnih) programskih sistema);

- Skraćenje vremena razvoja proizvoda

5. Mesto i uloga mašina alatki u širem okruženju

6. Modeli obradnog i drugih sistema

Obradni sistem se može definisati kao mašinski sistem sa obradnim procesom kao osnovnom funkcijom.


Mašinski sistem čine:

- mašina alatka;

- alat;- pribor;

- obradak.


Ulaz u obradni sistem čine:

- informacije;

- energija; - materijal.


Ulazne informacije predstavljaju više skupova informacija:

-skup informacija o glavnim (tehničkim) karakteristikama mašine;

-skup informacija o alatu;-skup informacija o priborima;

-skup informacija o pripremku;

-skup informacija o režimima pobrade;-skup informacija o upravljanju obradnim procesom;

7

PC

Highlight

Aleksandar

Highlight


Ulazna energija služi za savladavanje otpora u obradnom sistemu i obezbeñuje potrebna kretanja elemenata obradnog sistema pri ostvarivanju obradnog procesa.

Ulazni materijal se sastoji od pripremka i pomoćnog materijala. U pomoćni materijal spadaju sredstva za hlañenje i podmazivanje, ulje u prenosnicima, itd.


Izlaz iz obradnog sistem čine:

- informacije;

- energija; - materijal.


Izlazne informacije predstavljaju transformisane ulazne informacije, a odnose se na skup informacija koje definišu:

- kvalitet obrade u smislu tačnosti ostvarenih mera, položaja i oblika površina i kvaliteta obrañenih površina,

-proizvodnost i- ekonomičnost obradnog sistema.


Izlazna energija predstavlja transformisanu ulaznu energiju.Najveći deo energije se transformiše u toplotnu, a znatno manje u kinetičku i zvučnu.Izlazni materijal je transformisani ulazni materijal. Sastoji se od izradka i otpadnog materijala. U otpadni materijal spadaju utrošeno sredstvo za hlañenje i podmazivanje, utrošeno ulje za podmazivanje, strugotina pri obradi rezanjem, otpadni deo trake pri obradi lima itd. Izmeñu ulaza i izlaza iz obradnog sistema postoji povratna sprega. Tehnološki nivo obradnih sistema je jedan od osnovnih pred-uslova za projektovanje i osvajanje savremenih tehnoloških procesa sa pozitivnim izlaznim efektima koji se odnose na kvalitet, proizvodnost i ekonomičnost.


U nastavku se prikazuju modeli obradnih sistema sa satnovišta upravljanja.

Ručna obrada


Model konvencionalne mašine alatke(Mehanizacija: Funkciju preoblikovanje vrši motor i mehanizam)

8

Aleksandar

Highlight


Model numerički upravljane mašine alatke (Automatizacija: Mehanizovana i funkcija upravljanja)


Model kompjuterski numerički upravljane mašine alatke


Model kompjuterski numerički upravljane mašine alatke sa adaptivnim upravljanjem


Principijelna koncepcija DNU sistema


Principijelna koncepcija fleksibilnog tehnološkog sistema (FTS)

7. FT strukture, funkcionisanje i njihovo komponovanje

9

8. Mesto primene pojedinih mašina i sistema i ekonomičnost primene

.

9. Osnovni pojmovi i njihove skraćenice

U automatizaciji postupaka projektovanja odomaćile su se skraćenice – akronimi koje većinom potiču iz engleskog jezika.

U nastavku se one navode, pri čemu se uz skraćenicu navodi prvo pun naziv na engleskom jeziku, zatim direktni prevod na srpski jezik i na kraju slobodnija interpretacija odreñenog pojma na srpskom jeziku u skladu sa uobičajenom stručnom terminologijom u našoj školi.


• CAD – Computer Aided Design

Računarom podržano projektovanje (proizvoda)

PROJEKTOVANJE PROIZVODA PRIMENOM RAČUNARA

• CADD - Computer Aided Design and DraftingRačunarom podržano projektovanje i konstruisanje

PROJEKTOVANJE PROIZVODA I KONSTRUISANJE PRIMENOM RA ČUNARA


• CAP - Computer Aided PlaningRačunarom podržano planiranjePROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKOG PROCESA PRIMENOM RAČUNARA

• CAPP - Computer Aided Process PlaningRačunarom podržano planiranje procesPROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKOG PROCESA PRIMENOM RAČUNARA


• CAM - Computer Aided ManufacturingRačunarom podržana proizvodnjaPROIZVODNJA UZ PRIMENU RAČUNARA

• CAQ - Computer Aided QualityRačunarom podržan kvalitetKONTROLA KVALITETA PRIMENOM RAČUNARA


• CAE - Computer Aided EngineeringRačunarom podržano inženjerstvo PRORAČUNI I ANALIZE UZ PRIMENU RAČUNARA

• CIM - Computer Integrated ManufacturingRačunarom integrisana proizvodnjaRAČUNAROM INTEGRISANA PROIZVODNJA

10

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


• CG - Computer GraphicsRačunarska grafikaRAČUNARSKA GRAFIKA (RG ili KG)

• SAP - Sistem za Automatizovano Programiranje (NU mašina alatki)


Gragička ilustracijapovezanosti navedenih pojmova

11

Aleksandar

Highlight

TEHNOLOŠKE PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE I UVO ðENJE AUTOMATSKIH FLEKSIBILNIH

TEHNOLOŠKIH STRUKTURA (AFTs)

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, oktobar 2010. Sadržaj

1. Potrebe analize delova za projektovanje i uvoñenje AFTs2. Metodologija analize3. Rezultati analize- analiza geometrijskih parametara- analiza tehnoloških parametara4. Mogu ćnost koriš ćenja rezultata analize

1. Potrebe analize delova za projektovanje i uvo ñenje AFTs

Faze projektovanja AFTs :

• Izbor ("pogodnog“) skupa delova • Analiza skupa delova• Definisanje načina obrade delova• Projektovanje pojedinih alternativnih rešenja

AFTs• Izbor “optimalne” varijante AFTs


Faze- Izbor ("pogodnog“) skupa delova i-Analiza skupa delova, zahtevaju analizu geometrijsko-tehnoloških parametara(karakteristika) delova.


Ciljevi analize:- Definisanje glavnih (tehničkih) karakteristika

obradnih, manipulacionih i merno-kontrolnih sistema;

- Definisanje podloga za razvoj programskih sistema za upravljanje AFT strukturom;

- Definisanje podloga za razvoj programskih sistema za planiranje i upravljanje proizvodnjom;

- Definisanje podloga za razvoj programskih sistema za automatizovano projektovanjeproizvoda i tehnologije izrade;

2. Metodologija analize

Metodologije (metode) analize :• metoda kodiranja delova i analiza

skupa delova primenom ra čunara• matoda analize konstrukciono-

tehnološke dokumentacije

12

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


Karakteristike metode kodiranja delova i analize skupa delova primenom računara

• pogodna za veliki skup delova;

• zahteva definisanje ključa (pravila) za kodiranje;• zahteva razvoj računarskog programa za

analizu;• složenost delova ograničena definisanim

ključem za kodiranje;


Karakteristike matode analize konstrukciono-tehnološke dokumentacije

• omogućava snimanje svih parametara kojesadrži konstrukciono-tehnološka dokumentacija;

• mogućnost analize složenih delova;

• ne zahteva razvoj ključa za kodiranje i programa za analizu;

• ograničena na relativno mali skup delova;

2. Metodologija analize Matoda analize konstrukciono-tehnološke dokumentacije

Definisanje skupa delova za analizu ( u konkretnom primeru ) :

• 4 preduzeća iz industrije prerade metala Vojvodine i to:

- 3 proizvoñača mašina alatki;- 1 proizvoñač prenosnika, reduktora i varijatora

Osnovno strukturisanje delova

Grupisanje delova prema na činu obrade

Grupisanje delova prema na činu obrade

• Delovi u grupi “bez skidanja materijala” –ne sadrže ni jednu operaciju obrade skidanjem materijala;

• Delovi u grupi “skidanjem materijala” –sadrže bar jednu operaciju obrade skidanjem materijala;

Grupisanje delova prema osnovnimgeometrijskim karakteristikama

• rotacioni delovi – spoljna konfiguracija se najbolje može opisati cilindrom prečnika “D” i dužine “L” (obradni sistem – obradni centar za struganje);

• prizmati čni delovi- spoljna konfiguracija se najbolje može opisati paralopipedom dimenzija a x b x c (obradni sistem –obradni centar za glodanje, bušenje);

13

Osnovni parametri za grupisanje rotacionih delova

• Maksimalni prečnik dela;• Složenost konture;• Vitkost dela;

Grupisanje rotacionih delova

• Prema maksimalnom prečniku dela

Napomena:- Red sa faktorom stupnjevanja ϕ = 2- Prve grupe sa malo D zbog automatskih strugova za rad iz šipke

Grupisanje delova prema složenosti konture

• C – delovi sa cilindričnim osnovnim rotacionim oblicima;

• K – delovi sa koničnim osnovnim rotacionim oblicima, a obuhvataju i grupu “C”

• T- delovi sa torusnim osnovnim rotacionim oblicima, a obuhvataju i grupe “C”i “K”

• E- delovi sa ekscentričnim osnovnim rotacionim oblicima

Grupisanje delova prema složenosti konture

Ovaj način grupisanja je uslovljen mogućnošću tehnološkog ostvarenja navedenih oblika konture, odnosno zahtevom za mogućnost upravljanja kod NUMA.

Grupisanje delova prema vitkosti

Napomena:U literaturi postoje i drugačiji kriterijumi i to:L/D = do 1 – diskovi;L/D = 1- 2,5 (3) – vratila (kratka vratila);L/D > 3 (2,5 -6) – dugačka vratila

Grupisanje delova prema vitkosti

Ovaj način grupisanja definiše koncepciono rešenja obradnog sistema za struganje ( npr. strug za obradu u steznoj glavi, univerzalni strug, strug za obradu vitkih delova)

14

Aleksandar

Highlight

Algoritam snimanja rotacionih delova Algoritam snimanja rotacionih delova

Grupisanje prizmati čnih delova

• Dugi delovi (D);• Niski delovi (N);• Prostorni delovi (P);

Napomena:- D i N se često razmatraju kao plačasti delovi;- P – delovi tipa kućišta;

3. Primer rezultata analize

Odredjivanje učestanosti parametra u razmatranom skupu delova:

pi = (ni / N) x 100 %pi – učestanost tražene veličine u grupi “i”ni – broj pojavljivanja tražene veličine u grupi “i”

N- ukupan broj veličina u svim grupama i svim proizvodima

3. Rezultati analize

• Analiza geometrijskih parametara;• Analiza tehnoloških parametara;

Analiza geometrijskih parametara

Kriterijumi za analizu:• Maksimalni prečnik radnog predmeta;• Složenost konture;• Vitkost radnog predmata;• Veličina koraka navoja;

• Vrsta navoja;• ...

15

Aleksandar

Highlight

Učestanost delova prema vrsti obrade

Napomena:Preko 80 % delova se obrañuje tehnologijama obrade skidanjem materijala(U svetskoj proizvodnji 70 % su mašine za obradu rezanjem, a 30% za obradu deformisanjem)

Učestanost delova prema osnovnim geometrijskim karakteristikama

Napomena:Oko 60% delova rotacionog oblika

Učestanost delova po grupama pre čnika

Napomena:80 % rotacionih delova ima maksimalni prečnika do 100 mm

Učestanost delova po složenosti konture

Napomena:Oko 50% (75 %) delova sa cilindričnim rotacionih površinama

Učestanost cilindri čnih oblika po grupama prečnika

Učestanost konusnih oblika po grupama prečnika

16

Učestanost torusnih oblika po grupama pre čnika

Učestanost ekscentri čnih oblika po grupama pre čnika

Učestanost delova po grupama vitkosti

Napomena: Preko 50% delova oblika diska i oko 40 % delova oblika vratila

Učestanost delova po grupama vitkosti za sve grupe pre čnika

Učestanost delova po složenosti konture za sve grupe pre čnika

Učestanost torusa po grupama prečnika

17

Učestanost torusa po veli čini radijusa torusa

Napomena:- Torus je element sa radijusom većim od 2,5

- Grupisanje po standardnom redu R5 (ϕ = 1,6)

Analiza navojnih oblika

• Vrste analize :- grupe koraka navoja (ϕ = 1,6) po pojedinim grupama

prečnika

- učestanost korka navoja za sve grupe prečnika- vrste navoja po grupama prečnika

Učestanost navojnih oblika po grupama prečnika za sve grupe koraka

Učestanost navojnih oblika po grupama koraka za sve grupe pre čnika

Učestanost vrsta navoja po grupama prečnika Učestanost navojnih oblika

• Za male prečnike delova do 100 mmnajveća je učestalost koraka navoja do 1,6 mm;

• Velika je zastupljenost milimetarskih navoja, dok se ostali pojavljuju sa učestanošću ispod 10 %;

18

Dodatna analiza geometrijskih parametara

• učestanost osnovnih geometrijskih oblika• učestanost pomoćnih geometrijskih oblika

na osnovnim

• učestanost kompleksnih elemenata oblika( Kompleksni element oblika = ureñen skup više elementarnih oblika, nastao kao kombinacija osnovnih i pomoćnih oblika)

Učestanost osnovnih i pomo ćnih oblika

Učestanost kompleksnih oblika po grupama pre čnika Analiza tehnoloških parametara

• Vrste analiza:- vreme obrade struganjem;- vrste materijala radnih predmeta;- vrste pripremaka;- kvalitet obrade (stepen površinske hrapavosti)- učestanost obrade brušenjem;- vrsta termičke obrade;

Učestanost vremena struganje po grupama pre čnika

Učestanost vremena struganje po složenosti konture

19

Aleksandar

Highlight

Učestanost vremena struganje

• Preko 70 % vremena traju operacije obrade struganjem do prečnika dela 100 mm;

• Oko 66% vremena traju operacije struganje cilindričnih površina;

Učestanost vrste pripremaka za rotacione delove

Napomena:

Dominantno učešće valjanih i vučenih materijala (oko 75 %)

Učestanost vrste materijala za rotacione delove

Napomena:

Čelik oko 80 %, sivi liv oko 10 % i obojeni metali oko 4 %

Učestanost operacija termi čke obrade, brušenja i kvaliteta obrade za preduze će 2.

Učestanost operacija brušenja i kvaliteta obrade za preduze će 3.

Učestanost operacija termi čke obrade, brušenja i kvaliteta obrade za preduze će 4.

20

Učestanost površina za brušenje Učestanost oblika spoljnih površina za brušenje

Učestanost oblika unutrašnjih površina za brušenje

Učestanost pre čnika površina koje se bruse

Učestanost brušenih površina po vitkosti delova

Učestanost materijala delova koji se obrañuju brušenjem

21

Učestanost vrste pripremaka delova koji se obrañuju brušenjem

Učestanost vrste termi čke obrade kod delova koji se obra ñuju brušenjem

Učestanost kvaliteta površina delova koji se obrañuju brušenjem

Učestanost ta čnosti oblika brušenih površina delova

Poreñenje rezultata sa istraživanjimadrugih autora

Napomena: DR Nemačka;Veliko učešće rotacionih delova (55%) i relativno veliko učešće vremena obrade (oko 30%)

Poreñenje rezultata sa istraživanjima drugih autora

Napomena: Čehoslovačka; Veliko učešće delova prečnika do 100 mm koji se izrañuju iz šipkastog polufabrikata;

22


Napomena: Čehoslovačka


Napomena: Čehoslovačka


Učestanost delova pre čnika do 100 i do 200 mm

Učestanost delova oblika diska i vratila 4. Mogu ćnost koriš ćenja rezultata analize

• Na osnovu prethodnog konstatuje se potreba za razvoj AFT struktura za obradu delova tipa:- vratila (prečnika do 100 mm);- diska (prečnika do 200 mm);

23

4. Mogu ćnost koriš ćenja rezultata analize

Karakteristiuke AFTS za obradu delova tipa vratila:

• vrsta pripremka: - oblik šipke;

• potrebne operacije obrade:- odsecanje- obrada krajeva- struganje jedne strane- struganje druge strane- termička obrada- brušenje


Karakteristiuke AFTS za obradu delova tipa diska:

• pripremak:- komadni;

• potrebne operacije obrade:- struganje jedne strane- struganje druge strane- termička obrada- brušenje


Orijentaciona učestanost operacija obrade pri obradi delova tipa vratila na primeru delova mašina alatki


Definisanje glavnih karakteristika obradnih sistema u sastavu AFTS :

- maksimalni prečnik obrade;- maksimalna dužina obrade;


• Karakteristike NU mašina za odsecanje


• Karakteristike NU mašina za obradu krajeva

24


• Karakteristike NU strugova


• Karakteristike NU brusilica

25

MAŠINE ALATKE KAO KOMPONENTE FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH STRUKTURA

(FTs)

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, novembar 2010. Sadržaj

4.1 Od NUMA do AFT struktra4.2 Tendencija rezvoja NUMA i njihovih

podsistema4.3 Potrebe-zahtevi od NUMA u okviru

AFTs

4.1 Od NUMA do AFT struktra

...1. Uvod

Automatizacija mašina alatki je u početku nalazila primenu samo u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, zbog dugotrajnih i skupih priprema za obradu drugog obradka (veliko Tpz).Glavni uzrok toga su kruti sistemi za autimatizovano upravljanje sa mehaničkim nosiocima programskih informacija (bregaste ploče, doboši, kulise, šabloni itd.).


...1. UvodUčestanost proizvodnje po tipovima u industriji mašino-gradnje u Evropi devedesetih godina dvadesetog veka

Dominantno u češće pojedina čne i maloserijske proizvodnje !


...1.Uvod

Automatozacija u oblasti pojedinačne i maloserijske proizvodnje se može ostvariti samo primenom kompjuterom (računarom) numeri čki upravljanih (KNU, CNC) mašina alatki , odnosno obradnih i tehnoloških sistema baziranih na kompjutrskom numeričkom upravljanju.

4.1 Od NUMA do AFT struktra...1. UvodZnačaj uvoñenja numeričkog upravljanja može se najbolje sagledati na primeru povećanja efektivnog kapaciteta obradnih – tehnoloških

sistema.

26


...1. Uvod

Grubo posmatrano uvoñenjem automatskih fleksibilnih tehnoloških sistema efektivni kapacitet se može povećati oko 10 puta u odnosu na konvencionalne mašine alatke(od 6 % kod konvencionalnih mašina alatki do 60-70 % kod FT sistema).


...1. Uvod

Definicija numeričkog upravljanja

Kod ovog sistema upravljanja se upravljačke informacije zadaju u alfa-numeričkom kodiranom obliku, a geometrijski elementi putanje kretanja se izvršavaju na bazi sopstvenog mernog sistema.

4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJA

Prva generacija NU mašina alatki bazira na upravljačkim jedinicama sa fiksnom logikom, odnosno hardverski

realizovanom logikom obrade upravljačkih informacija.

Model NU mašine alatke

4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERIČKOG UPRAVLJANJAKlasična numerička upravljačka tehnologija je sredinom osamdesetih godina dvadesetog veka potpuno prevaziñena i zamenjena sa tzv. slobodno programiraju ćim numeri čkim upravljanjem , odnosno

kompjuterskim numeri čkim upravljanjem – KNU (CNC).

Informacioni tok kod KNU (CNC) mašina alatki


Kompjutersko numeri čko upravljanje pored niže nabavne cene zahvaljujući softverskoj obradi upravljačkih informacija u okviru mini ra čunarske jedinice , pruža daleko ve ću fleksibilnost za primenu . Osnovne prednosti KNU (CNC) u odnosu na NU (NC) su: - mogućnost direktnog programiranja na mašini,- mogućnost korekcije programa kroz komunikaciju (editovanje),- memorisanje više programa,- daleko šire mogućnosti u pogledu automatskog definisanja upravljačkih informacija za karakteristične cikluse obrade,- dijagnostika i sl.


...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJA

Sledeću fazu u razvoju NU predstavlja razvoj obradnih centara .Obradni centar je mašina alatki kod koje je omogu ćena automastka zamena alata i poseduje magacin alata (Obradni centar za glodanje i bušenje).Prema položaju ose glavnog vretena obradni centri mogu biti:-horizontalni i- vertikalni .Postoje obradni centri i sa dva vretena.

27


Primer:Horizontalni obradni centar


Primer: Horizontalni obradni centar


Primer: Vertikalni obradni centar


Primer: Vertikalni obradni centar

4.1 Od NUMA do AFT struktraPrimer: Obradni centar sa izmenjivačem paleta- automatska izmena radnog predmeta (skraćenje pomoćnog vremena)


- Automatska izmena alata

Postoji principijelno više koncepcionih rešenjamagacina alata i više načina sistematizacije istih. Razlikuju se dobošasti i lančasti magacini.Prema položaju ose magacini mogu biti sa vertikalnom , horizontalnom ili osom pod uglom .

28


Sistematizacija magacinaalata



Magacin alata ima zadatak da obezbedi smeštajvećeg broja alata koji su predvi ñeni za izvo ñenjetehnoloških operacija prema upravlja čkim programima koji se realizuju na mašini alatki.Magacin alata ima ve ći broj gnezda sa istimkonusnim prihvatom alata kao i u glavnom vretenu mašine, poseduje sistem zabravljivanja alata u magacinu, sopstveni pogonski sistem koji dovodi alat u poziciju za izmenu najkra ćim putem i sistem identifikacije pozicije alata u magacinu;(logika kretanja magacina alata se rešava pomou PLCkontrolera).



Dobošasti magacini - gnezda za smeštajalata su postavljena na perifernom krugu obrtnog doboša, koji ima sopstveni pogon i okrećući se u jednom ili u drugom smeru dovodi alat u poziciju za izmenu.


Primer: Dobošasti magacin alata- Automatska izmena alata


-Automatska izmena alata

Lančasti magacini - gnezda za smeštajalata se izvode kao članci lanca koji ima pogonski i voñeni lančanik i čija je putanja izmeñu ovih lančanika pravolinijska, ili pak gde je putanja izmeñu lančanika krivolinijska, da bi se na manjem prostoru smestio veći broj alata, tkzv. magacini alata "zmijastog" oblika.



Primer: Lančasti magacin alata

29


Primer: Lančasti magacin alata



Varijante zamene paleta kod obradnih centara

- Automatska zamena radnog predmeta


...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJADirektno numeri čko upravljanje DNU (DNC) podrazumeva istovremeno ON-LINE centralizovano upravljanje sa više mašina alatki, sa jednog mesta, pomoću centralnog ra čunarskog sistema .

4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJAU ukupnoj strukturi DNU sistema prisutne su sledeće funkcionalne celine:- centralni procesni ra čunaski sistem sa centralnom jedinicom, jedinicom perifernih memorija i ulazno-izlaznom jedinicom (U/I) –koji može biti povezan i sa računarskim sistemom višeg nivoa. - moduli za povezivanje centralnog računarskog sistema i NU mašina - DNU modul ;- NU mašina alatka sa svojim mašinskim, pogonskim i mernim sistemom.



DNU modul čine sledeće komponente:

(I) DNU dodatak; (II) Upravljački segment (III) Segment za prilagoñavanje.


...2. Faze razvoja NUMERIČKOG UPRAVLJANJA

Upravlja čki segment , može biti realizovan u vidu:- konvencionalnog numeričkog upravljanja (NU) sa BTR (Behind Tape Redaer) principom rada, u kojem se pri prenosu upravljačkih informacija od računara zaobilazi čitač trake;- rezidentnog NU modula (MTC – Machine Tool Controller), odnosno nekonvencionalnog neposrednog upravljanja. Kod rezidentnog NU modula je odreñene funkcije kao što su dekodiranje, izračunavanje korekcije, pomoćne funkcije i sl., za razliku od NU i KNU, preuzeo centralni računar;- kompjuterskog numeričko upravljanje (KNU) sa BTR primcipom rada.

30

4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERIČKOG UPRAVLJANJA

U težnji da se sve aktivnosti u okviru tehnološkog procesa obuhvate automatizacijom razvijeni su sistemi sa manjim ili većim stepenom integracije – tzv. fleksibilni tehnološki sistemi. Ovi sistemi podrazumevaju centralizovano upravljanjeputem posebnog računarskog sistema kompleksom koga sačinjavaju slede će komponente:- obradni sistem,- manipulacioni sistem,- merno-kontrolni sistem,- transportni i- skladišni sistem.


Tok informacija i materijala kod FTS (Model FTS)...2. Faze razvoja NUMERIČKOG UPRAVLJANJA


Primeri realizovanih rešenja FTS iz ranijeg perioda


Karakteristike: - Obrada rotacionih delova tipa diska, D=125 mm;- Kružni raspored obradnih sistema oko centralnog

magacina;- Godišnji kapacitet: 130000 kom.; serijnost 300-600 kom/ser.- Komponente sistema:• NU strug za kratke izradke za grubu obradu (1 kom.);• Revolver strug – 3 kom.;• Regolverska glodalica – 2 kom.;• Brusilica za okruglo brušenje – 1 kom.;• Centralni magacin – prečnik 5 m i 9 nivoa;


Sistem ROTA AU -1 (SSSR 1972)


4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJAKarakteristike: - Obrada delova tipa vratila , D= 20-160 mm; L = 100 – 170

mm, i tipa diska Dmax = 250 mm;- Linijski raspored obradnih sistema;-Komponemte sistema (10 obradnih sistema):• NU vertikalna glodalica – 3 kom.;• NU strug – 6 kom.;• Mašina za obradu krajeva;• Manipulacioni sistem za obradke;• Manipulacioni sistem za alate;• Upravljački sistem;• Regalno skladište kapaciteta 200 tehnoloških paleta;• Skladišni manipulator;

31


FT ćelija FLEKSI 101 (ILR Železnik)


4.1 Od NUMA do AFT struktra...2. Faze razvoja NUMERI ČKOG UPRAVLJANJAKarakteristike:- Obrada prizmatičnih delova mase do 5 kg;- Komponente sistema:• Obradni centar HGB 50;• Vertukalna bušilica-glodalica VBG 50 CNC;• Industrijski robot ILROT 5Z;• Transportni sistem;• Upravljački sistemi CNC-LOLA 30 i CRC-LOLA

42;• TV kamera;• Sistem za kontrolu;


Meñusobni položaj pojmova FTM, FT Ć i FTS



...2. Faze razvoja NUMERIČKOG UPRAVLJANJAFleksibilni tehnološki modul (FTM):Automatskom manipulacijom obuhvaćeni su sledeći radovi:- Manipulacija sa obradcima u okviru FTM koja obuhvata:

- hvatanje pripremka- hvatanje obradka- prenošenje pripremka od satelitskog magacina do mašine- prenošenje obradka od mašine do satelitskog magacina- postavljanje pripremka u stezni pribor- postavljanje obradka u merni poribor- postavljanje obradka u satelitski magacin

- Stezanje obradaka na mašini se vrši- automatskim samocentrirajućim steznim glavama, neposredno- izmeñu povlačnih i rotirajućih šiljaka, neposredno- posrednim stezanjem pomoću specijalnih pribora.

- Orijenracija pripremaka na mašini se vrši automatski.


FT modul (FTM) za obradu struganjem



Primer: Fleksibilni tehnološki modul za obradu struganjem


32

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight



Definicija FT ćelije (FTĆ):- 2-5 NU mašina povezane u funkcionalnu celinu

koja čini zaokruženost tehnologija;

- Manipulacioni sistem za alate i obradke;- Merno-kontrolni sistem;

- Transportni sistem;


FT ćelija (FTĆ) za obradu struganjem



Primer: Fleksibilna tehnološka ćelija za obradu prizmatičnih delova




Definicija: FTS omogućava zaokruženost tehnologije proizvoda;

Više FTM ili FTĆ povezanih u funkcionalnu celinu sa automatskim transportno-skladišnim sistemom, računarskim prepoznavanjem delova, NU mernom mašinom, senzorskim sistemima za alat, dijagnostikom otkaza itd.


FT sistem (FTS) za obradu delova tipa vratila



Primer:


33


Primer : Fleksibilni tehnološki sistem za obradu prizmatičnih delova

Skladište steznih priboraSkladište alata

Transportni sistem steznih pribora Priprema setova alata Priprema

alata

Radna stanicaALATI

Transportnisistem alata

Dupla fleksibilna proizvodna ćelijasa automatskom izmenom alata

Glodalica

Mašina za pranjeMerna mašina

Radna stanicaTRANSPORTNI SISTEM

Upravljaki sistem Upravlj. sistemza transport

Baferi za odlaganje paletaPriprema obradakaBaferi za odlaganje paleta

Radna stanicaPRIBORI

Radniprostor Radni

prostor

Upravlj. sistem

Upravlj. sistem Upravlj. sistem


4.2 Tendencija razvoja NUMA i njihovih podsistema

Numerički upravljane mašine alatke (NUMA) (NC MA) predstavljaju osnovne komponente automatskih fleksibilnih tehnoloških struktura (AFTs). Razvojem novim materijala alata, računarske podrške, posebno mikroprocesorske tehnike i informacionih tehnologija, u poslednje triipo decenije došlo je i do vrlo intenzivnog razvoja i samih NUMA.Ovde će se pažnja zadržati, prvo na globalnim zahtevima koje savremena mašina alatka treba da ispuni i na globalnom pogledu na tendencije u pogledu njihovih karakteristika, a nakon toga na dostignućima i daljem razvoju NUMA i njihovih podsistema.

4.2 Tendencija razvoja NUMA i njihovih podsistema

4.2.1. GLOBALNI ZAHTEVI OD NUMA I UOPŠTE MAŠINA ALATKI I GLOBALNI POGLED NA TENDENCIJE U POGLEDU NJIHOVIH KARAKTERISTIKA

Postoje tri osnovna zahteva koja svaka mašina alatka treba da ispuni, a to su:- TAČNOST,- PROIZVODNOST - EKONOMIČNOST.Navedena tri zahteva mogu se iskazati u sledećem smislu: "Mašina alatka treba da zadovolji zahtev TAČNOSTI (što je uslovljeno tehnološkom namenom same mašine) i da odreñene radne operacije u okviru namene obavlja u što kraćem roku (PRODUKTIVNO) i uz najnižu cenu (EKONOMIČNO)”

4.2 Tendencija rezvoja NUMA i njihovih podsistema

1. TENDENCIJA PORASTA BRZINE REZANJA (v) i PRESEKA STRUGOTINE (A). To se može predstaviti:

v ↑ i A= f1 (a,s) ↑

2. TENDENCIJA PORASTA UGRAðENE POGONSKE SNAGE (P) Ova tendencija proizilazi iz povećanih preseka strugotine i brzine rezanja. To se može predstaviti na sledeći način:

-sila rezanja F1 = f2 (A) ↑,- snaga P = f3 (F1, v) ↑.

Usko u vezi sa prethodnim je i tendencija povećanja OBRTNOGMOMENTA (M)

M = f4 (F, D) ↑


3. TENDENCIJA POVEĆANJA PROIZVODNOSTI (Q) Ova tendencija je rezultat povećanja brzine rezanja i preseka strugotine i ugrañene pogonske snage

Q = f5 (v, A) ↑.U cilju što boljeg iskorišćenja snage mašine i karakteristika alata, a radi postizanja što veće proizvodnosti mašine nove –sveremene mašine iziskuju:- primenu kontinualne regulacije brzine rezanja, odno sno broja obrtaja;- povećanu KRUTOST nose ćeg sistema mašine;- povećanu PRENOSNU MOĆ (pojačan sistem prenosa obrtnog momenta).


4.2.2 DOSTIGNUĆA I DALJI RAZVOJ NUMA I NJIHOVIH PODSISTEMA

Dostignuća i tendencije daljeg razvoja NUMA i njihovih komponenti posmatraće se kroz:

- mašinu alatku kao celinu - karekteristične podsisteme mašine alatke.

34

Aleksandar

Highlight


...1. Mašina alatka kao celina

Razvoj mašine alatke kao celine može se posmatrati u dva pravca i to:- globalna konstrukcija mašine i- koncepcija načina gradnje – komponovanjemašine.


..1.1 Globalna konstrukcija mašine može se posmatrati kroz nekolio aspekata :

a) Današnje mašine alatke postaju vrlo složene. One sve više obezbeñuju obradu složenih delova – skoro u potpunosti. To im omogućava novi prilaz u gradnji. Na primeru mašina za obradu rotacionih delova (mašine na bazi strugova) moguće je konstatovati:

- bez upravljanja "C" osom više se ne može ni zamisliti iole ozbiljnija NUMA. Isto je i sa korišćenjem tzv. "gonjenih alata".

- upravljanje "Y" osom je takoñe prisutno. Česta su rešenja upravljanja i sa "B" osom, što u kombinaciji sa "Y" osom omogućava npr. obradu i ozubljenja na "strugu".


Primer: Obradni centar za struganje (8 NU osa)

a) Multifunkcionalne mašine alatke


Primer:Obradni centar za struganje sa 8 NU ose

a) Multifunkcionalne mašine alatke


b) Jedna posebna tendencija u gradnji mašina za obradu rotacionoh delova odnosi se na koncepciju vertikalih izvedbi mašina. Takva koncepcija doprinosi uštedi rednog prostora u pogonu i stvara uslove za jednostavnije i jeftinije posluživanje mašine (putem odgovarajućeg manipulacionog i transportnog sistema).c) Mašine alatke grañene po principima paralelnih mehanizamad) CE norme (Norme Evropske ekonomske zajednice), koje se odnose na kvalitet mašine u pogledu njene bezbednosti za eksploataciju, su primenjene i poštovane od strane svakog proizvoñača koji plasira svoje mašina na svetsko tržište.


b)Vertikalni strugarski centri

Još 1992. je firma EMAG postavila "struganje na glavu". Koncept VSC (vertikalni strugarski centri) - vertikalnih konstrukcionih rešenja ima dve bitne prednosti u odnosu na konvencionalnu horizontalno koncipiranu mašinu za struganje: pomeranjem glavnog vretena obradak se može podići od i ponovo vratiti do transportnog sredstva. Da bi se omogućila „čista“ obrada, vertikalno rešenje nudi pored toga i “idealno” mesto za odvodjenje strugotine. Kratki ciklusi procesa obrade i proširene oblasti upotrebe omogućuju integraciju drugih postupaka na mašini.

35

Aleksandar

Highlight


c) CNC mašine alatke sa paralelnom kinematikom






1.2 Koncepcija na čina gradnje-komponovanjamašinePosebno se naglašava modularni koncept projektovanja i gradnje mašina alatki.

Uvoñenjem standardizovanih i tipiziranih elemenata i sklopova odnosno tzv. modula omogućeno je jednostavnije projektovanje, izrada, montaža, dijagnostikovanje i servisiranje ovakvih mašina, što opet ima velikog značaja i na sniženje troškova izrade mašine.

Source: A. Wörn und J. Bauer

Modularno projektovanje mašina alatki

Source: Index

4.2 Tendencija rezvoja NUMA i njihovih podsistema 4.2 Tendencija rezvoja NUMA i njihovih podsistema

…2. Karakteristi čni podsistemi mašine alatki

Od karakterističnih podsistema (sistema) mašinealatke prikazaće se osvrta na:

• mehanički podsistem (sistem);• sistem pogona.

36


…2.1 Mehanički podsistem (sistem)U području mehaničkog podsistema posebno se ističusledeće tendencije:

- povećanje statičke i dinamičke krutosti;- povećanje tačnosti;- tipizacija elemenata i sklopova;- povećanje pogodnosti za povezivanje i montažu;- jednostavnost izrade;- pogodnost za dijagnostiku i servisiranje;- povećanje sigurnosti mehanizama;

- ispunjenje ergonomskih zahteva.


...2.2 Sistem pogona

- povećanje krutosti i dinamičkih karakteristika;

- povećanje specifične snage;- smanjenje buke;

- povećanje robusnosti i trajnosti konstrukcije.


- Torque motori – motori sa velikom dinamikom

4.3 Potrebe- zahtevi od NUMA u AFTs

Potrebni zahtevi se mogu sistematizovati u dve grupe:

1. mehaničko-električni zahtevi (hardversko-softverski)2. informacioni.


1. Mehaničko-elektri čni zahtevi (aktivnosti)- Posluživanje (zamena-izmena) : - radnog predmeta

(pripremak, obradak, izradak); – alata; - pribor (stezna glava, paleta); - merne glave; - hvataljke manipulacionog sistema;

- Merenje u radnom prostoru : - obradka; - alata- Nadzor : - alata; - obradka- Dijagnostika rada sklopova mašine- Transport strugotine2. Informacioni zahtevi (aktivnosti)- Programi za automatski rad- Informacije o stanju NUMA , njenih komponenata i

njenom radu.


37


38

5.0 MANIPULACIONI SISTEMI KAO KOMPONENTE FTs


1. Uvodne napomene2. Sistematizacija zadataka MS3. Karakteristike MS4. Koncepcija gradnje MS5. Primeri izvedenih rešenja MS6. Programiranje MS

1. Uvodne napomene

Definicija:Manipulacija predstavlja proces promene položaja nekog objekta.U okviru FTs objekat je: radni predmet, alat, pribor za stezanje, merni instrument, hvatalje MS, kao i strugotina.Pri promeni položaja je važno odakle, kojim putem, gde i kada, kao i za koje vreme se to realizuje.Slična pitanja se pojavljuju i kod procesa pod nazivom transport i skladištenje, no zadaci takvih sistema kao komponenti FTs su ipak značajno različiti. Jasno razgraničenje pomenutih procesa i sistema moguće je na bazi proizvodnog i komadnog vremene.

1. Uvodne napomene

Globalna struktura ptoizvodnog vremena

1. Uvodne napomene

Struktura vremena pri obradi na konvencionalnim obradnim sistemima pokazuje da u strukturi ukupnog vremena proizvodnje se obradak 6%vreme nalazi u fazi preoblikovanja i operacione manipulacije ( 30% obrada, 70% pomoćno vreme), a 94% meñuoperaciona manipulacija – transporta, čekanje, ...Značajno je moguće skratiti vreme, a time povećati proizvodnost, pre svega:- automatizacijom transporta, - automatizacijom oparacione manipulacije.

1. Uvodne napomene

Skraćivanje pomo ćnog vremena se postiže automatizacijom manipulacije kao manipulacije u užem smislu – u kontekstu manipulatora i industrijskih robota.

39

Aleksandar

Highlight

1. Uvodne napomene

Trend razvoja FTs u pogledu primene manipulatora i industrijskih robota se odvija u sledećim pravcima:-Uvoñenje NUMA kao preduslova za primenu MS;- Inovacija konstrukcije NUMA radi lakše integracije ostalih komponenti FTs- Razvoj FTs (FTM) kod kog obradni sistem, MS, dopunske periferije (paletni sistem) upravljački sistem čine kompaktan blok (sistem). Ovde MS postaje ugrañeni deo sistema kao npr. pogon pomoćnog ili glavnog kretanja. Ovakve promene zbog odsustva čoveka, npr. ne vode računa o ergonomskim zahtevima (spuštanje ose mašine, veća statička i dinamička stabilnost, ...)

1. Uvodne napomene

Osnovni pojmovi: zamena i izmena

Zamena: promena objekta manipulacije nekim drugim istog oblika i karakteristika;

Izmena: promena objekta manipulacije nekim drugim različitog oblika i karakteristika;

1. Uvodne napomene

Osnovni pojmovi: elementi industrijskog robotaupravljački sistem, pokretni elementi, izvršni organi (aktuatori), ruka, završni element (efektor-hvataljka), prsti,

1. Uvodne napomene

Osnovni pojmovi : elementi portalnog manipulatoraupravljački sistem, noseća konstrukcija (portal, stubovi), klizači, hvataljka, prsti,

2. Sistematizacija zadataka manipulacionih sistema

U zavisnosti od objekta manipulacije zadaci manipulacije se mogu podeliti na:-manipulacija radnim predmetima;

-manipulacija alatima;-manipulacija priborima za stezanje;-manipulacija mernim glavama;- manupulacija strugotinom;


Zahvati manipulacije radnim predmetomRazlikuju se dve podoperacije manipulacije obradcima:- zamena obradka i- premeštanje obradka.

40

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


Zamena obradka:Grupa zahvata:- uzimanje izradka sa mašine i njegovo smeštanje u meñuoperaciono skladište;Grupa zahvata:- uzimanje pripremka iz meñuoperacionog skladišta i njegovo postavljanje u pribor za stezanje na mašini;

2. Sistematizacija zadataka MSZahvati manipulacije radnim predmetom


Ciklus zamene obradka se karakteriše brojem funkcionalnih položaja (krajnjih tačaka putanje). Mogu se pojaviti dva ciklusa zamene obradka: - ciklus zamene obradka sa 2 položaja- ciklus zamene obradka sa 3 položaja


Ciklus zamene obradka sa 2 položaja

(Mesto uzimanja sledećeg pripremka i mesto ostavljanja prethodnog izradka imaju iste koordinate.)


Ciklus zamene obradka sa 3 položaja( Koordinate položaja ostavljanja izradka i koordinate položaja uzimanja pripremka nisu iste.)


Podoperacija premeštanja obradka se koristi kod:- premeštanja iz jednog u drugo meñu-

operaciono skladišta;- premeštanja iz meñuoperacionog skladišta

do okretača obradka i td. Kretanje se obavlja izmeñu dva položaja.

41

Aleksandar

Highlight


Zahvati manipulacije alatom

Objekat manipulacije i prate ća neophodna oprema su:

alat – drža č alata – nosa č alata – magacin alata



Alati:- monolitni (rezni deo je u kompaktnom sklopu sa drškom posredstvom koje se alat steže u držač alata);

- modularni (rezni deo je razdvojiv od drške alata);


Zahvati manipulacije alatomMonolitni alati- neki od standardnih držača alata


Zahvati manipulacije alatomModularni alati- neki od načina stezanja


Zahvati manipulacije alatomDržači alata – zbog različite geometrije monolitnih alata bilo bi složeno njihovo stezanje pri manipulaciji kao i pri radu i skladištenju. Zbog toga se ovi alati u pripremnoj fazi posta-vljaju u držače alata koji su standardizovani i koji sa alatom predstavljaju celinu, kako pri manipulaciji tako i pri stezanju (pri radi i skladištenju). Takav sklop je relativno velikih dimenzija što zahteva povećanje radnog, a naročito skladišnog prostora. To je bio i jedan od razloga da proizvoñači alata razviju MODULARNE alate, kod kojih je samo modul “rezni deo” prenosiv i promenljiv. Rezni deo je standardizovanog oblika na delu njegovog prihvatanja i stezanja. Zbog toga je moguća primena većeg broja ovih alata i u radnom prostoru i u skladištu. Naravno ovakvi alati imaju i neke nedostatke: krutost, tačnost, cena, ..


Zahvati manipulacije alatomNosač alata je sklop na mašini koji prihvata i steže alate preko njihovih držača. On nosi alat u radnom prostoru mašine. Zbog potrebe za više alata za obradu radnog predmeta u jednom stezanju kao i što kraćeg vremena zastoja pri promeni alata nosači alata su višepozicioni. Broj pozicija je ograničen veličinom radnog prostora mašine alatke pa nosač alata ne može biti mnogopozicioni.(Postoje mašine i sa dva i više višepozicionih nosača alata).

42



Magacin alata je skladište alata uz mašinu sa kojom je u sinhronizovanom radu. Primenjuje se kod mašina kod kojih je potreban veći broj alata od broja alata u višepozicionom nosaču ili kada se alat sa držačem postavlja u glavno vreteno.


Dobošasti magacin alata- Automatska izmena alata


Lančasti magacin alata



Za manipulaciju alatom se koriste:- manupulatori za manipulaciju alatom i- industrijski roboti (1.namenski razvijeni za manipulaciju alatom, 2. modularno grañeni roboti i 3. primena univerzalnih industrijskih robota).


Zahvati manipulacije alatomStrugarski obradni centri (karakteristike sa stanovišta manipulacije alatom):- Višepozicioni nosači alata sa monolitnim alatima: kapacitet ne odgovara potrebama dužeg bezposlužnog rada FTs;- NUMA opremljena sa višepozicionim nosačem alata i dodatnim magacinom alata sa odgovarajućim manipulatorom: moguć duži bezposlužni rad FTs;- Višepozicioni nosači alata sa modularnim alatima: veći kapacitet magacina alata i manja masa objekta kojim se manipuliše;



Razlikuju se dve podoperacije manipulacije alatom:- izmena alata i- zamena i premeštanje alata.

43

Aleksandar

Highlight


1 2

3 4

2

4

Način izmene alata


Zahvati manipulacije alatom – način stezanja držača alata u glavnom vretenu

2. Sistematizacija zadataka MSZahvati manipulacije alatom


Zahvati manipulacije priborom za stezanje obradka

Primer rotacionih obradaka:-Šipkasti pripremci se kod automatske manipulacije dodaju primenom automatskih dodavača u glavno vreteno, automatski se stežu, tačno pozicioniraju i vode. Koriste se elastične čaure za pomeranje i stezanje.- Delovi tipa diska i kratka vratila se stežu u steznim glavama, kod kojih se pakne za stezanje mogu automatski menjati po sličnoj proceduri kao zamena radnog predmeta. Pri tome se može vršiti zamena samih pakni ili samo nastavka osnovnih pakni.Ciklusi su praktično isti kao kod zamene obradka ili izmene alata.Primer prizmatičnih obradaka:- Pribori – tehnološke palete pa se problem svodi na manipulaciju radnim predmetima.


Zahvati manipulacije mernim glavamaPostoje dve varijante:-FTM poseduje (samo) obradni sistem (kontrola obradka, alata,) - FTM sadrži i mernu stanicu (obradnu i mernu stanicu)

Manipulacija: manipulatorom ili industrijskim robotom.U prvom slučaju (MKS integrisan na mašini) pri kontroli obradka se merna glava postavlja u nosač alata i manipulacija je ista kao i manipulacija alatom.Merne glava za merenje obradka na mašini autonomnim MKS moraju imati poseban (relativno jednostavan) manipulator.U slučaju kontrole alata postoji poseban manipulator sa mernom glavnom pa ovde treba imati u vidu da postoje zahvati ulaženja manipulatora u radni prostor mašine provere alata i izlaženja iz radnog prostora.


U drugom slučaju (merna stanica pridružena obradnom sistemu) se vrši manipulacija radnim predmetom, odnosno alatom i mernim glavama sa posebnim (složenijim) manipulacionim sistemom.

44

Aleksandar

Highlight


Zahvati manipulacije strugotinom

Uobičajeno se rešava sistemom transportera strugotine koji predstavljaju celinu mašine.Rešavanje problema je usmereno na stvaranje strugotine kojom se lako manipuliše (drobljenje strugotine, usisavanje, ...).

3. Karakteristike (osnovni parametri) MS

Osnovne karakteristike MS su:- kinematska struktura;- broj stepeni slobode kretanja završnog organa MS;

- manipulacioni prostor;- nosivost MS- tačnost pozicioniranja MS;- brzina pokretnih elemenata MS


Kinematska struktura MSKinematska struktura odreñuje tip, broj i redosled pokreta završnih organa.

Važan parametar za predstavljanje kinematske strukture MS je pokretljivost kinematskog lanca izražena mogućnošću obilaska prepreka u radnoj zoni. Kinematska struktura odreñuje oblik radnog prostora MS.

3. Karakteristike (osnovni parametri) MSKinematska struktura MS

Kinematske strukture manipulacionih sistema sa 3 stepena slobode kretanja


Kinematske strukture manipulacionog sistema ima odreñenu meñuzavisnost sa ostalim karakteristikama (tačnost pozicioniranja, pokretljivost, zahtevi za upravljačkim sistemom, troškovi izrade) i odreñuje oblik radnog prostora ovih sistema.


Uticaj tipa kinematske strukture na ostale geometrijske, tehnološke i eksploatacione karakteristike MS

45

Aleksandar

Highlight


Broj stepeni slobode kretanja završnog organa MSBroj stepeni slobode kretanja završnog organa MS dominantno utiče na cenu i tačnost pozicioniranja. Veći broj stepeni slobode znači povećanje cene i smanjenje tačnosti. Dovoñenje objekta manipulacij u radni prostor mašine, meñuskladište, i njegovo pozicioniranje zahteva minimum tri stepena slobode.


Ukoliko je potrebna i orijentacija objekta (npr. orijentacija obradka u odnosu na osu glavnog vretena) treba 4 SSK.

Većina MS u FTs ima 4 stepena slobode kretanja.

Učestanost MS u % u zavisnosti od brojastepeni slobode


Manipulacioni prostor MSManipulacioni prostor se definiše zapreminom prostora koji je dostupan

završnom organu industrijskog robota kao i maksimalnim pravolinijskim i ugaonim pomeranjima pokretnog elementa. Kod portalnih manipulatora manipulacija se obavlja po odreñenoj putanji koja je definisana konstrukcionim rešenjem i ovde se ne govori o manipulacionom prostoru. Manipulacioni prostor se može podeliti na:-Manevarski prostor ( prostor u kojem se kreće robot premeštajući se za vreme manipulacije sa objektom);- Operacioni prostor (prostor koji je dostupan završnom organu robota za vreme kretanja pokretnog elementa - ruke)- Suboperacioni prostor (prostor koji može zauzeti manipulisani objekat držan hvataljkom pri njenom kretanjau) (radna zona)


Manipulacioni prostor MS

Primeri radnih zona pripojedinim koordinatnimsistemima


Nosivost MSPredstavlja sposobnost manipulacije sa objektom odreñene mase.Nosivost savremenih MS se kreće u intervalu 15-100 kg.Povećanje nosivosti poskupljuje konstrukciju MS.

Učestanost MS u % u zavisnosi od nosivosti


Tačnost pozicioniranja MSPod pojmom tačnost pozicioniranja MS podrazumeva se tačnost ponavljanja postavljanja objekta manipulacije u radni položaj. Kod više od 50% industrijskih robota je netačnost veća od +- 1 mm, što ograničava primenu za precizne obrade.Tačnost pozicioniranja usko zavisi od broja stepeni slobode kretanja, brzine manipulacije i mase objekta manipulacije. Sa njihovim porastom netačnost se povećava.

46


Tačnost pozicioniranja izvedenih rešenja MS

Učestanost MS u %u zavisnosti odtačnosti pozicioniranja


Brzina pokretnih elemenata MSBrzina linearnih pokreta industrijskih robota ne prelazi 1000 mm/s, ugaona brzina 90 -180 o/s.

Brzina pokretnih elemenata utiče na ekonomičnost i proizvodnost FTs.U cilju povećanja proizvodnosti, a time i ekonomičnosti manipulacionog sistema pogodnije je ići na skraćenje vremena ciklusa optimizacijom putanje kretanja nego povećanjem brzine.

3. Karakteristike (osnovni parametri) MSBrzina pokretnih elemenata MS

Učestanost MS u % u zavisnosti od brzine kretanja

4. Koncepcija gradnje manipulacionih sistema

Koncepcija gradnje MS zavisi od:-Tipa i veli čine FTs zbog mogu ćnosti uklapanja MS;- Raspoloživog i potrebnog manipulacionog prostora (veli čine i oblika);-Objekat manipulacije imaji ći u vidu karakteristike MS.Osnova za ovo je detaljna analiza zahvata manipulacije i osnovnih karakteristika MS.Pri tome treba imati u vidu mogu ća varijantna rešenja i primere izvedenih rešenja.


Razmatraju se pojedini primeri MS za slu čaj naj češćih objekata manipulacije:-Radni predmet;- Alat.


MS za radne predmeteAko se posmatra koncepcija i konstrukcija MS, oni se globalno mogu klasifikovati prema sledećem:- Manipulator kao deo mašine;

- Manipulator ili specijalni namenski industrijski robot koji je kao celina integrisan sa mašinom;

- Satcionarni namenski industrijski robot;

- Stacinorani univerzalni industrijski robot;- Portalni namenski manipulator;

- Portalni višenamenski manipulator;

47


Manipulator kao deo mašineMinimalni zahtevi u vezi sakonstrukcijom mašine.Ograničava mogućnost pristupu radnom prostorumašine.


Manipulator koji je kao celina integrisan sa mašinom

Veća fleksibilnost pristupa zoni radnog prostora;Mogućnost promene hvataljkii prihvatanje različitih oblikai dimenzija obradka;


Specijalni namenski industrijski robot koji je kao celina integrisan sa mašinom

Najčešća primena kod vertikalnihstrugova;Obradci manjih dimenzija;


Specijalni namenski industrijski robot koji je kao celina integrisan sa mašinom


Satcionarni namenski industrijski robot

Nezavisni MS zaoperacionu manipulacijubez automatskog toka materijala


Stacinorani univerzalni industrijski robot

48


Stacinorani univerzalni industrijski robot


Portalni namenski manipulator

MS povezan sa MS zameñuoperacionu manipulaciju-transport(automatizovan tok materijala)


Portalni višenamenski manipulator


MS za alateKod sistema za manipulaciju alatima moguće su razne koncepcije, uz osnovni zahtev automatske izmene –zamene što većeg broja alata. Koncepciona rešenja zavise od:-broja alata u magacinu i nosaču alata;- dimenzija alata sa držačem;

- položaja osa alata u magacinu i (na mašini) u nosaču;- rastojanja alata u magacinu i nosaču;- načinima stezanja/otpuštanja alata u magacinu i nosaču;- potrebnog vremena izmene alata.


MS za alateOsnovni podsistemi MS za izmenu/zamenu alata su:

-magacin alata;

- podsistem za izmenu/zamenu alata;- podsistem za fiksiranje alata u vretenu ili nosaču.


MS za alateTipovi MS za izmenu/zamenu alata su:

- MS kao deo mašine;- MS integrisan sa mašinom;

Reñe se koriste:- Stacionarni namenski industrijski robot;

- Portalni namenski MS

- Univerzalni industrijski robot.

49

Aleksandar

Highlight


MS za alate - MS kao deo mašine


MS za alate - MS integrisan sa mašinom


Hvataljke kao završni element manipulacionih sistemaImajući u vidu da postoji neposredna interakcija hvataljke sa objektom i okolinom manipulaci-onog podsistema hvataljke su najvarijabilniji element konstrukcije manipulacionih sistema, koji mora odgovarati objektu manipulacije.


Hvataljke kao završni element manipulacionih sistemaSamo optimalna konstrukcija hvataljke omogućava potpuno iskorišćenje osobina manipulatora kao što su nosivost, tačnost itd.


Hvataljke kao završni element manipulacionih sistemaHvataljke preme konstrukciji mogu biti:-standardne (jednostavne);- specijalne (sa eventualno sopstvenim pogonom);Prema vezi sa MS:- fiksne i

- izmenljive.Prema pogonu (prema fizičkom principu rada pogona):- mehanički- hidraulični- pneumatski


Hvataljke obradka

Obradak mora u svakom trenutku biti u odreñenom položaju bez ijednog stepena slobode kretanja (da su mu oduzeti svih 6 stepeni slobode kretanja).

50


Hvataljka obradka – način eliminisanja netačnosti površine hvatanja u odnosu na tehnološku bazu


Uticaj parametara obradka na elemente hvataljke


Hvataljka za manipulaciju šipkom


Hvataljka sa fleksibilnim čeljustima za rotacione obradke sa varijabilnim dimenzijama u odreñenim granicama


Hvataljka za rotacione obradke sa senzorima


Hvataljke alata

Alati u FT strukturama mogu biti:

- sistem alata od monolitnih alata;- sistem alata od modularnih alata.

Manipulacija se može obaviti posebnim manipulatorom za manipulaciju samo alatima ili preko zajedničkog manipulatora ili industrijskog robota za manipulaciju i drugim objektima manipulacije radnim predmetima, merno kontrolnim glavama, steznim priborom, ...

51


Hvataljke alata

Površine preko kojih se alat prihvata hvataljkama su definisanog (standardnog) oblika i dimenzija, pa je oblik hvataljki za manipulaciju alatima jednostavniji od hvataljki za manipulaciju obradcima.


Držač monolitnih alata (jedno od rešenja)


Modularni alat


Hvataljke alata

Postoje različita rešenja hvataljki alata:-sa okretnim hvataljkama;- hvataljke sa translatornim kretanjem.


Okretna hvataljka za alate


Hvataljka za alate sa translatornim kretanjem

52


Hvataljke mernih glava

Kada su merne glave postavljene na nosaču alata njihovu zamenu obavlja sistem za manipulaciju alatom, odgovarajućim hvataljkama za alat.

Ako su merne glave na posebnom fiksnom manipulatoru one se ne menjaju u okviru automatskog ciklusa.Merenje sa mernim glavama smeštenim u odgovarajućim hvataljkama u automatskom ciklusu zbog problema tačnosti za sada je ograničeno.

5. Primeri izvedenih rešenja

Na osnovu analize potreba za automatsku manipulaciju, razvijeno je niz rešenja koja se u konstrukcionom smislu dele na:

- pokretna rešenja ( najčešće portalnog oblika);

- nepokretna (stacionarna) rešenja.Kod rešenja portalnog oblika, zbog zahteva za uklapanje u FTs nametnulo se korišćenje uglavnom rešenja sa samo jednom gredom (traverzom). Ovde se javlja problem krutosti što se rešava odgovarajućim dimenzionisanjem ili povećanjem broja nosećih stubova.

5. Primeri izvedenih rešenja

Kod rešenja stojećih industrijskih robota prisutna su dva prilaza:

-kombinovano rešenje od translatornih i rotacionih elemenata;

- rešenje na bazi samo rotacionih elemenata (zglobni industrijski robot);

Zastupljenost pojedinih rešenja:

Rešenje portalnog oblika- Evropra;Stacionarno rešenje – Japan

I jedno i drugo rešenje - SAD

5. Primeri izvedenih rešenja – portalni manipulacioni sistemi

Hidraulični pogon, bez rotacije obradka, obradni sistem za obradu karjeva


Hidraulični pogon, bez rotacije obradka, obradni sistem za obradu karjeva

Portalni MS sa mogućnošću okretanja obradka (primena na NU strugu)


Portalni MS- manipulacija obradcima tipa diska i vratila

53

Aleksandar

Highlight


Višenamenski portalni manipulator

5. Primeri izvedenih rešenja – stacionarni manipulacioni sistemi

Industrijski robot sa tarnslacijom i rotaciom pokretnih elemenata

5. Primeri izvedenih rešenja – stacionarni manipulacioni sistemi

Industrijski robot sa rotacijom pokretnih elemenata

6. Programiranje MS

Sadržaj:

6.1. Uvodne napomene6.2. Direktno (radioni čko-pogonsko) programiranje6.3. Indirektno (eksterno) programiranje

6. Programiranje MS

6.1. Uvodne napomene

Manipulacioni sistemi se u okviru FTs pojavljuju u različitoj složenosti i:- po koncepciji gradnje; - po načinu programiranja.

6. Programiranje MS


Programiranje manipulacionih sistema, kao i programiranje NUMA, predstavlja niz aktivnosti koje je potrebno obaviti da bi se za konkretan radni zadatak definisao upravljački program za upravljanje datim MS sa odgovara-jućom uptavljačkom jedinicom.

54

Aleksandar

Highlight

6. Programiranje MS


Programiranje manipulacionih sistemamože biti:- Direktno (radioničko-pogonsko);- Indirektno (eksterno).

6. Programiranje MS

6.2. Direktno (radioničko) origramiranje

Kod ove vrste programiranje postoje dve metode:-Ručnim zadavanjem i pomeranjem po željenim putanjama;-Programiranje primenom jedinice za obučavanje.

6. Programiranje MS

6.2. Direktno programiranje- Ručnim zadavanjem i pomeranjem po željenoj putanji

Način programiranja:Ruka manipulacionog sistema na kojoj se nalazi hvataljka ručno se vodi duž putanje od strane operatora. U toku ove faze upravljačka jedinica sama odabira i memoriše signale pozicije (praktično generiše putanju kretanja- geometrijske informacije).Primena:Programiranje manipulacionih sistema za farbanje;

6. Programiranje MS

6.2. Direktno programiranje- Ručnim zadavanjem i pomeranjem po željenoj putanjiNedostaci ovog na čina programiranja:- Brzina i kvalitet programiranja zavise od operatera;-Nije pogodno za velike manipulacione sistema;-Teško se postiže velika tačnost i oblik putanje;-Za vreme programiranja manipulacioni sistem je zauzet;-Ne može se koristiti u sredinama štetnim po zdravlje operatera;-Otežana sinhronizacija sa drugim operacijama;

6. Programiranje MS

6.2. Direktno programiranje-Programiranje pomoću jedinice za obučavanje

Način programiranja:Primenom jedinice za obučavanje se zadaju zahvati koje upravljačka jedinica manipulacionog sistema izvršava neposredno po njihovom unošenju. Zadavanje zahvata (kretanje hvataljke u definisanu poziciju, otvaranje hvataljke, zatvaranje hvataljke, itd.) se vrši pomoću funkcionalnih tastera ili komandne palice – joystik-a. Jedinica za obučavanje može biti prenosna ili ugrañena u glavni pult za programiranje.

6. Programiranje MS

6.2. Direktno programiranje- Programiranje pomoću jedinice za obučavanje

Primena:Kod relativno prostih putanja kretanja hvataljke (npr. farbanje i tačkasto zavarivanje);

-Za velike manipulacione sisteme;

-U sredinama štetnim po zdravlje rukovaoca;

55

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje

Kod ove vrste programiranje postoje dva načina:-Ručno programiranje;-Automatizovano programiranje;

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje

Prednosti indirektnog u odnosu na direktno programiranje:-Smanjuje se vreme stajanja manipulacionog sistema zbog programiranja (veća proizvodnost);

- Veći kvalitet programiranja;

-Mogućnost korigovanja upravljačkih informacija primenom editorskih programa;- Mogućnost provere kolizije;

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje- Ručno programiranje

Primena:Kod manipulatora sa manjim brojem stepeni slobode kretanja, odnosno kod relativno jednostavnijih manipulacionih zahvata. Manipulacioni sistem ukomponovan u obradni sistem i u principu se upravlja istim upravljačkim sistemom kao i NUMA.

6. Programiranje MS


Način programiranja:U upravljačkom sistemu (jedinici) NUMA postoje gotovi potprogrami – ciklusi za odreñene zahvate manipulacije.Zahvati manipulacije se pozivaju na odreñenim mestima u upravljačkom programu za operacije obrade. Pre pozivanja ciklusa za odreñene zahvate manipulacije potrebno je definisati niz parametara.

6. Programiranje MS


Primer:FTĆ INDEX GU 600 + Portalni manipulacioni sistem WHU 160

6. Programiranje MS


Ciklusi za delove tipa – diska:L970 – sinhronizacija hvataljki – provera da li je hvataljka prazna i dovoñenje u startnu poziciju

L973- podaci vezani za delove na paletiL974- tok manipulacije

L965 – startovanje manipulacije u upravljačkom programu za obradu

56

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje-Ručno programiranje

Primer: Ciklus L970 (sinhronizacija hvataljki – provera da li je hvataljka prazna i dovoñenje u startnu poziciju)Parametri:R03xx R05yy R10zz R11ww L970R03 stezanje pripremka, xx-hod hvataljkiR05 stezanje izradka, yy – hod hvataljkiR10 način stezanja pripremkazz= 1 stezanje spolja, zz=2 stezanje iznutra;R11 način stezanja izradka:ww=1 stezanje spolja, ww= 2 stezanje iznutra;

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje-Ručno programiranje

Primer pozivanja ciklusa za manipulaciju:N5 G0 G53 X290 Z690N10 R03 50 R05 60 R10 1 R11 1 L970N15 G59 Z138.3

6. Programiranje MS

6.3. Indirektno (eksterno) programiranje-Automatizovano programiranje

Prema načinu definisanja polaznih informacija razlikuju se dve grupe programskih jezika (sistema):

1.Eksplicitni programski jezici (sistemi)2.Implicitni programski jezici (sistemi).

6. Programiranje MS


Eksplicitni programski jezici (sistemi):

Zahtevaju definisanje svakog manipulacionog koraka manipulacionog sistema, tj. pri definisanju putanje kretanja treba definisati kretanje od tačke do tačke.Programer mora da zamišlja sve objekte u prostoru manipulacije u cilju sprečavanja kolizije.

Primer: Programski sistem SINGLA, VAL itd.

6. Programiranje MS


Implicitni programski jezici (sistemi):

Omogućavaju problemski orijentisano definisanje manipulacionih zadataka korišćenjem informacija sadržanih u opisu modela.

Pri formiranju modela definisan je i model okoline koji se ne menja prilikom prelaska na manipulaciju drugim izradkom.

6. Programiranje MS


Model programskog sistema

57

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

6. Programiranje MS


Izvorni program za zadatak manipulacije se najčešće formira u interaktivnom načinu rada, pri čemu se izvornim programom opisuje i okolina. Procesor sistema, na osnovu informacija iz izvornog prigrama i informacija iz tehnoloških datoteka projektuje upravljačke informacije u neutalnom obliku nezavisno od upravljačkog sistema manipulatora (IRDATA).U okviru postprocesora vrši se prilagoñavanje upravljačkih informacija za konkretnu upravljačku jedinicu manipulacionog sistema.Primer: ROBEX – Aachen; AUTOPASS (IBM); RPL ( TU Berlin);AL (Stanford), itd .

58

Aleksandar

Highlight

6.0 MERNO KONTROLNI SISTEMIKAO KOMPONENTE FTs


1. Uvodne napomene2. Merenje radnog predmeta3. Merenje alata4. Poreñenje karakteristika taktilnih merno-

konstrolnih postupaka5. Programiranje merno-kontrolnih sistema

1. Uvodne napomene

Razvoj obrade rezanjem i metroloških sistema

1. Uvodne napomene

Osim razvoja u smislu automatizacije metroloških zadataka, težnja je bila i ka primeni rezultata merenja za upravljanje mašinom alatkom. U prvom slučaju cilj je da se izbegne subjektivnost rukovaoca (uz moguće greške), a u drugom je cilj ostvarivanje (u manjoj ili većoj meri) automatskog upravljanja mašinom alatkom.Takvi sistemi upravljanja su:- upravljanje pomoću graničnika,- upravljanje po principu kopiranja,- upravljanje po principu aktivnog merenja.

1. Uvodne napomene

Revoluciona promena u razvoju mašina alatkidogodila se oko 1952. god. stvaranjem konceptaNUMERIČKOG UPRAVLJANJA.To se značajno odrazilo i na koncepciju mernihsistema. Naime rezultati merenja mogli su se sadakoristiti kao upravljačke informacije.Takva koncepcija upravljanja pojavljuje se oko1960. god. i naziva se ADAPTIVNOUPRAVLJANJE mašinama alatkama.

1. Uvodne napomeneDefinicije termina:Merenje: utvrñivanje vrednosti neke fizičke veličine na osnovu njenog poreñenja sa usvojenom jedinicom;Kontrola: provera da li je vrednost neke fizičke veličine unutar odreñenih granica;

Nadzor: nadgledanje – praćenje vrednosti neke fizičke veličine;Dijagnoza: prepoznavanje i utvrñivanje odreñene pojave po njenim bitnim simptomima tj. karakteristikama;Dijagnostika: postupak dijagnoze;Terapija: propisivanje načina usklañivanja ili ako je moguće ublažavanja uočene pojave, ili bar prisutnih neželjenih posledica.

59

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

1. Uvodne napomene

Objekt merenja su osnovni elementi procesa obrade, a to su RADNI PREDMET i ALAT. Drugim rečima, metrološki zadaci koji se izvode u okviru FTs, mogu se podeliti u dve osnovne grupe:- merenje delova (dimenzija radnog predmeta) i merenje (položaja) alata (u držaču i/ili nosaču);- nadzor i dijagnostika stanja pojedinih komponenti procesa obrade (prvenstveno alata, u smislu prepoznavanja kolizije, loma i habanja, kao i predmeta obrade, u smislu njegovog prepoznavanja).

2. Merenje radnog predmeta

Kad se razmatra radni predmet kao objekt merenja, evidentno je da postoje tri karakteristična mesta, u vremenskom toku materijala, na pojedinim mašinama:- pre procesa obrade;- u toku procesa obrade;- posle procesa obrade.

Ako se prethodno razmatranje izvede prema prostornom toku materijala , onda postoje dva karakteristična mesta:- van mašine (nezavisno mesto);- na mašini.


Kako su vremenski i prostorni tokovi materijala jedinstveni, mogu se prethodna razmatranja objediniti, tako da kad je u pitanju radni predmet, merno-kontrolna operacija može da se izvede za slučajeve prema šemi

Mesto i objekat merno-kontrolne operacije


...1. MERENJE PRIPREMKA

Merno-kontrolne operacije primenjene na pripremku imaju značaj u smislu eliminacije delova čiji je kvalitet, nastao u nekoj prethodnoj obradi na drugoj mašini, van dopuštenog područja, te se takvi delovi ili moraju vraćati na doradu, ili ako je to neizvodljivo, eliminisati iz daljeg toka materijala kao škart.

Ovo predstavlja kontrolnu operaciju pripremka, a izvodi se u cilju smanjenja vremena izrade na delovima koji predstavljaju škart.



Ispravni pripremci se takoñe razlikuju unutar propisanih dopuštenih granica, i ukoliko se na njih primeni identičan proces obrade (različit naravno u okvirima dejstva poremećajnih veličina tokom obrade) efekti i ostvareni rezultati neće biti isti.

Iz tog razloga se može primeniti merna operacija na pripremku sa ciljem dobijanja informacija kojima se može modifikovati predviñeni tok procesa obrade za svaki konkretan deo.



Potreba za ovakvim merno-kontrolnim operacijama je izraženija kod završnih obrada obzirom da se nakon njih postiže konačan kvalitet izradka koji se želi ostvariti sa visokim nivoom ujednačenosti.Ovde treba napomenuti da ukoliko se govori o merno-kontrolnoj operaciji pripremka izvedenoj van mašine, to može biti merno-kontrolna operacija izradka na nekoj drugoj mašini prethodne obrade. Ako se pak na samoj mašini vrši identifikacija stanja pripremka, potrebno osnovno vreme se povećava, ali se time povećava kvalitet informacija obzirom da one sadrže i uticaje pojedinih grešaka (npr. greška stezanja pripremka).

60

Aleksandar

Highlight


...2. MERENJE OBRADKA

Merno-kontrolne operacije na obradku, u vremenskom intervalu od prvog do poslednjeg zahvata na jednoj mašini, vrše se u okviru obradnog sistema. Njihova automatizacija danas je moguća obzirom na dostignuti visok nivo komponenti obradnog sistema uključujući i njegov upravljački sistem, kao i elemente merno-kontrolnog sistema, prvenstveno aktivnih procesnih senzora.


Informacije koje treba da obezbede ovakvi merno-kontrolni sistemi odnose se na stvarno stanje obradka (prvenstveno dimenzije) da bi se na osnovu njih povratnom spregom delovalo na propisani program procesa obrade, a u skladu sa promenljivim uticajem poremećajnih faktora.

Poremećajni faktori = ƒ(procesa obrade)


Istovremenost procesa obrade i merenja


Vreme intervencije u ovakvim slučajevima odgovara samo odzivu sistema obzirom da nema vremenske razlike izmeñu procesa obrade i izvoñenja merno-kontrolne operacije. Osim te pogodnosti, ovakva koncepcija je praćena i nizom nepovoljnih uticaja na sam merni sistem što otežava, ili čak onemogućava stvaranje pouzdane informacije o dimenziji obradka. Ovde je u prvom redu reč o prisustvu strugotine u prostoru gde treba vršiti merenje, prisustvu rashladnog sredstva, rasporedu pojedinih elemenata obradnog sistema oko radnog prostora, prisustvu vibracija, konfiguraciji obradka, položaju površine na kojoj treba izvršiti merenje, itd.Osim toga i sam postupak obrade često otežava ili onemogućava izvoñenje merno-kontrolne operacije bez prekida procesa rezanja i odmicanja alata od obradka.


Mogućnost izvoñenja merenja u toku procesa obrade


Sa slike je očigledno da iako se radi o merno-kontrolnim operacijama na obradku tokom procesa obrade, merenje je moguće izvoditi paralelno sa procesom rezanja i tada je reč o strogoj istovremenosti merenja i obrade, ili prekidajući ga – redosledno, što se može nazvati kvaziistovremenost merenja i obrade.

61


Položaj procesa merenja u odnosu na obradu


Kakav će se tip merno-kontrolne operacijeprimeniti u konkretnom slučaju zavisi uprvom redu od vrste obrade, karakteristika ikonstrukcije obradnog sistema, analizekonfiguracije spektra delova koji će seobrañivati kao i zahtevanog kvaliteta izrade.


Primeri za struganje i brušenje – struganjeSami uslovi koji se javljaju i prate proces obrade struganjem u najvećem broju slučajeva otežavaju ili onemogućavaju izvoñenje merno-kontrolne operacije paralelno sa procesom rezanja. Razloga za to ima više, a najizraženiji su prisustvo strugotine, eventualno prisustvo rashladnog sredstva, prisustvo vibracija, ograničen radni prostor, relativno veliki broj elemenata obradnog sistema oko radnog prostora i dr.Zbog toga je koncepcija merno-kontrolnih operacija za identifikaciju dimenzija obradka postavljena na kvaziistovremenom principu, tj. redoslednom izvoñenju pojedinih zahvata obrade i zahvata merenja.


Primeri za struganje i brušenje – struganjeU takvom slučaju, nakon završetka obrade jednim alatom i njegovog odmicanja, obrtanje radnog predmeta se zaustavlja, merni ureñaj dovodi u radni prostor mašine, vrši merenje dimenzije obradka, vrši eventualno merenje temperature obradka u cilju kompenzacije izmerene dimenzije, i odvodi merni ureñaj iz radnog prostora, nakon čega se nastavlja proces obrade, ukoliko merenje nije izvoñeno nakon poslednjeg zahvata. Za ovakvo izvoñenje merno-kontrolne operacije neophodan je pogonski sistem koji će obezbediti potrebna kretanja mernom ureñaju.

2. Merenje radnog predmetaPrimeri za struganje i brušenje – struganje

Sam merni ureñaj može funkcionisati na bazi raznih metoda merenja geometrijskih veličina, no današnji stepen razvoja aktivnih procesnih senzora posebno pogodnih za praktičnu primenu na obradnim sistemima, je takav da taktilna metoda predstavlja jedno od najpogodnijih rešenja. To znači da odgovarajući pogonski sistem obezbeñuje kretanje mernog ureñaja sa taktilnim senzorom do momenta njegovog dodira sa obradkom. Zauzeta pozicija se tada regi-struje i u poznatom koordinatnom sistemu izračunava dime-nzija obradka. Ako se za merno-kontrolnu operaciju koristi autonoman sistem , on mora sadržati sve pogonske elemente sa sop-stvenim mernim sistemom za registrovanje zauzete pozicije u koordinatnom sistemu mašine, u trenutku dodira sa obradkom.


Primeri za struganje i brušenje – struganjeMerenje prečnika može se vršiti prema poziciji u momentu dodira pipka i obradka u samo jednoj ta čki(jednoosni pipak).Druga moguća koncepcija merenja prečnika obradka bazira na registrovanju pozicije dve ta čke kontakta pipka i obradka i izračunavanju prečnika iz razlike koordinata (dvoosni pipak).Nepogodnosti ovakve koncepcije merenja prečnika obradka izražene relativnom složenošću kretanja praćenim dugim vremenom potrebnim za jedan ciklus merenja, mogu se eliminisati primenom merne glave sa dva pipka , tj. glave sa mernom čeljusti .

62

Aleksandar

Highlight


Primeri za struganje i brušenje – struganje

Zahvati merno-kontrolnih operacija i redosled njihovog izvoñenja imaju sličnosti sa kretanjima potrebnim za struganje jednim alatom. Ovo ukazuje na mogućnost primene višepozicionog nosa ča alata umesto autonomnog mernog ureñaja. U tom slučaju se mora samo merni pipak ili glava nalaziti u jednoj poziciji nosača alata, a ovaj obezbeñuje potrebna kretanja.


Merni pipak montiran kao jedan od alata u višepozicioni nosač alata


Zahvati merno-kontrolne operacije kada je merna glava u nosaču alata:1. okretanje nosača alata radi dovoñenja pozicije sa mernom glavom u

radni položaj (ovo se vrši nakon obrade jednim alatom)2. kretanja nosača (alata) merne glave do tačke bliske predviñenoj

mernoj poziciji na obradku3. usporeno kretanje do kontakta mernog pipka, koji se nalazi u mernoj

glavi, sa obradkom4. generisanje signala kontakta na osnovu koga se zaustavlja kretanje5. registrovanje zauzete pozicije6. eventualno merenje temperature obradka7. kretanje nosača merne glave do početnog položaja

8.okretanje nosača radi dovoñenja sledećeg alata u radnu poziciju


Ovakav merno-kontrolni sistem je jednostavniji i jeftiniji od autonomnog, no zahteva odgovarajuća hardverska i softverska prilagoñavanja obradnog sistema. Prisutno je takoñe i pitanje ostvarive tačnosti izmerene dimenzije naročito u odnosu na autonomni merno-kontrolni sistem sa mernom čeljusti.U ovakvom slučaju je zbog dobijanja pouzdanije informacije o dimenziji obradka merenjem u jednoj tački moguće postavljanje reperne mere vezane za stabilnu tačku na samoj mašini, i tada bi prethodna grupa zahvata bila dopunjena:1a. kretanje do reperne tačke sa registrovanjem pozicije kontakta


Šematski prikaz tokova signala u MA koja izvodi

metrološke operacije


Struktura mernog ureñaja sa frikcionim točkom za indirektno odreñivanje prečnika merenjem broja obrtaja

63


Elementarni zahvati, u slučaju ovakve koncepcije merno-kontrolne operacije, su sledeći:1.dovoñenje mernog ureñaja u aksijalnu poziciju merenja2.dovoñenje mernog točka u kontakt sa obradkom pri odreñenom mernom pritisku3.registrovanje broja impulsa obrtanja4.izračunavanje prečnika obradka5.odmicanje mernog ureñaja od obradka6.dovoñenje mernog ureñaja u početni položaj


Ukoliko se navedena merno-kontrolna operacija izvodiautonomnim sistemom, onda je postupak merenja prečnikamoguće izvoditi i paralelno sa procesom obrade.

Merni ureñaj D&B EG 40


Primeri za struganje i brušenje - brušenjeIako je jedan od pravaca razvoja obrade brušenjem u smislu preuzimanja i prethodnih obrada, ona ipak predstavlja tipičan primer završne obrade, koja još uvek sledi nakon završetka prethodne obrade. Zbog toga je očigledan značaj ostvarenog kvaliteta obradka pri brušenju. Ako se na mikrogeometriju obradka može uticati izborom alata i elemenata režima obrade, onda se tačnost dimenzija ostvaruje prvenstveno relativnim položajem alata u odnosu na obradak. Visoku tačnost ovog položaja nije lako ostvariti zbog prisustva poremećaja koji prate proces obrade, izraženih naročito u vidu elastičnih i toplotnih deformacija elemenata obradnog sistema i samog obradka i promenom dimenzije tocila usled trošenja. Iz tog razloga merno-kontrolne operacije imaju poseban značaj kod obrade brušenjem.


Primeri za struganje i brušenje - brušenjeSpecifičnost samog procesa obrade u smislu stvaranja strugotine i njenog oblika omogućava primenu merno-kontrolnih operacija istovremeno sa brušenjem. Ovo je veoma pogodno sa stanovišta mogućnosti primene informacija o trenutnoj dimenziji obradka u povratnoj sprezi sa upravljačkim sistemom.Da bi se ovakva merno-kontrolna operacija mogla ostvariti automatski, potreban je merni ureñaj sa odgovarajućim kretanjem u okviru radnog prostora mašine. Za slučaj merenja dužina i prečnika obradka pri spoljnom okruglom brušenju, mora se obezbediti nezavisno upravljanje mernog ureñaja.


Primeri za struganje i brušenje - brušenje

Merenje prečnika obradka u jednoj tački,zbog visoke zahtevane tačnosti dimenzija,izbegava se, i prisutno je jedino kod veomavelikih prečnika.Po pravilu se primenjuje merna glava sa dvamerna pipka - merna čeljust.

2. Merenje radnog predmetaBrušenje - Zahvati pri merenju pre čnika obradka pri brušenju

64


Primeri za struganje i brušenje - brušenjeZahvati merno-kontrolne operacije u slučaju merenja spoljnog prečnika obradka su sledeći:1.pozicioniranje merne glave do ose obradka (a)2.merenje dimenzije pripremka. Na osnovu ove dimenzije ostvaruje se kretanje alata u brzom hodu do neposredne blizine obradka (b). Ovim se izbegava nepotrebno "brušenje vazduha" pri variranju prečnika pripremka. Od te mere počinje radni hod tocila koji odgovara grubom brušenju (c).3.generisanje signala ostvarene dimenzije obradaka pri grubom brušenju, i na osnovu njega prelazak u režim finog brušenja (d)4.generisanje signala ostvarene konačne dimenzije obradka, na osnovu njega zaustavljanje primicanja tocila5.odmicanje merne glave iz merne pozicije (i odmicanje tocila) (e)


Primeri za struganje i brušenje - brušenje

Brušenje konačne dimenzije prečnika moguće je ostvariti na bazi indirektne mere prethodno odreñene brušenjem referentnog prečnika.Na takav način se uzimaju u obzir i odstupanja dimenzije koja nastaju zbog elastičnih i toplotnih deformacija obradka pri brušenju.Aksijalne dimenzije obradka takoñe je moguće meriti tokom samog procesa brušenja, analogno postupku merenja prečnika, jedino što je u tom slučaju posebna merna glava sa jednim pipkom.


Primeri za struganje i brušenje - brušenjeMerna glava SCHAUDT


...2. MERENJE IZRADKA

Treći tip merno-kontrolnih operacija, tj. onihkoje se izvode na obrañenom delu - izradku,mogu se vršiti u okviru obradnog sistema - namašini, ili van njega - na posebnoj merno-kontrolnoj stanici.

2. Merenje radnog predmeta...2. MERENJE IZRADKA NA MAŠINI

Ako nije u pitanju konačna obrada onda ovakveoperacije obezbeñuju, osim informacija o uspešnostiizvoñenja prethodne obrade, i informacije o stanjudela - pripremka za narednu obradu u okviru drugogobradnog sistema.Očigledno je da se primena takvih merno-kontrolnihoperacija mora razmatrati u smislu najpogodnijegnačina izvoñenja: na prethodnoj ili sledećoj mašini.Na ovo u velikoj meri utiče i celokupna strukturamerno-kontrolnog sistema u FTs, odnosno njegovoeventualno prisustvo u okviru obradnog sistema zamerenje obradka.


...2. MERENJE IZRADKA NA MAŠINI

Izvesno je meñutim, to da ukoliko se merno-kontrolneoperacije izvode na obradnom sistemu, one ne mogubiti takve da obezbeñuju kompletne informacije okvalitetu obradaka, naročito u slučaju kompleksnijihkonfiguracija istih, jer bi to zahtevalo velikovremensko angažovanje obradnog sistema ismanjivalo proizvodnost. Drugi bitan razlog za to jeprisutna težnja za jednostavnošću samog mernogsistema, što u opštem slučaju onemogućava primenukompleksnih merno-kontrolnih operacija. Zato se uslučajevima nakon konačne obrade delova merno-kontrolne operacije prvenstveno obavljaju vanobradnog sistema u okviru posebne merno-kontrolnestanice što odgovara završnoj kontroli.

65


...2. MERENJE IZRADKA VAN MAŠINE

Zasebna merno-kontrolna stanica uključena u tok materijala, i kao takva predstavlja meñufaznu kontrolu izradka (složenijih oblika), koji je ujedno i pripremak na sledećoj mašini u toku materijala.Vrlo često se takva stanica postavlja u neposrednu blizinu obradnog sistema kako bi se smanjila vremenska razlika procesa obrade i merenja. Osnovna komponenta ovakve stanice, nazivane i fleksibilna metrološka ćelija, je numerički upravljana merna mašina, ili pak poseban merni ureñaj prilagoñen prihvatanju i merenju predviñenog spektra delova.



Stanica je takoñe opremljena sistemom za manipulaciju delovima izmeñu mernog i obradnog sistema, kao i odgovarajućim računarskim sistemom za upravljanje, obradu informacija i komuniciranje sa obradnim sistemom ili računarom višeg nivoa.U ovakvim slučajevima radi se o merno-kontrolnim sistemima pridruženim procesu obrade.


Merno kontrolna stanica pridružena procesu obrade

1. Opsluživanje i programiranje merno-kontrolne stanice2. Upravljanje obradnim sistemom3. Upravljanje merno-kontrolnom stanicom4. Informacije korekcije5. Program merenja



Zasebna merno-kontrolna stanica može biti i na kraju toka materijala koncipirana kao posebna celina sa jednom ili više NU mernih mašina, magacinom paleta sa radnim predmetima, sopstvenim transportnim sistemom i sistemom za manipulaciju merenim predmetima i mernim senzorima, kao i centralnim računarom za upravljanje, i kao takva na kraju materijalnog toka predstavlja završnu kontrolu.


Merno-kontrolna stanica dislocirana od procesa obrade

3. Merenje alata

Ako se radi o alatu kao objektu merenja, merno-kontrolne operacije odnose se na obezbeñenje informacija o njegovim dimenzijama, koje su bitne radi pozicioniranja klizača sa nosačem alata u cilju obezbeñenja tačnog relativnog položaja alata i obradka.Ovakve merno-kontrolne operacije se najčešće primenjuju na obradnim sistemima za struganje, pa se u nastavku prikazuje ovaj slučaj.

66

3. Merenje alata

Obzirom da je kod struganja prisutan jednosečni alat, i da je obradni sistem snabdeven odreñenim brojem alata smeštenih u nosaču ili magacinu alata, merno-kontrolne operacije je moguće izvoditi na sledećim mestima:

1. ispred magacina alata, na posebnom merno-kontrolnom punktu2. na obradnom sistemu.

Bilo koje drugo mesto nema puno smisla, obzirom da informacije koje bi se dobile ne mogu biti višeg nivoa od navedenih slučajeva.

3. Merenje alata

...1 Merenje alata na samostalnom MK sistemuMerno-kontrolne operacije koje se izvode na alatu van obradnog sistema priključuju se pripremi alata. One se izvode prvenstveno u okviru sistema za prethodno podešavanje alata, na kojima se vrši usaglašavanje potrebnih dimenzija sklopa alata i njegovog držača, i ujedno vrši kontrola alata.Ovi podaci o dimenzijama, zajedno sa drugima, pridružuju se identifikacionoj oznaci alata, i tako memorišu. Pri pozivu odreñenog alata za pojedine zahvate obrade koriste se ti podaci radi usaglašavanja sa koordinatnim sistemom mašine.

3. Merenje alata

Ureñaj za prethodno podešavanje alata

3. Merenje alata

Ovakav sistem, osim visokog nivoa fleksibilnosti, eliminiše veliki deo pomoćnog vremena, no njegovi glavni nedostaci su što ne obuhvata dimenzije alata postavljenog u nosač. Stvarni položaj alata u odnosu na obradak zavisi i od nosača alata, što za udovoljavanje zahtevima povećanja tačnosti obrade predstavlja nepovoljnu okolnost, u nekim slučajevima čak i limitirajuću.Iako je zbog usavršavanja metoda i ureñaja takve tehnike pripreme alata, danas teško govoriti o njenoj nesvrsishodnosti, ipak se čini da budućnost pripada merno-kontrolnim operacijama vršenim na alatu u okviru obradnog sistema.

3. Merenje alata

...2 Merenje alata u okviru radnog prostora mašine Merno-kontrolnim operacijama vezanim za alat, a izvršavanim u okviru obradnog sistema, stvara se mogućnost „aktivizacije" dobivenih informacija. Osim činjenice o pouzdanijim informacijama relevantnim za tačnost dimenzije obradka, ovakvom koncepcijom praćenja stanja alata se stvara mogućnost upravljanja kvalitetom u realnom vremenu.Praćenje dimenzije alata vrši se merno-kontrolnim operacijama koje mogu bazirati na raznim mernim metodama:- direktno merenje dimenzija taktilnom metodom,- merenje dimenzija optičkom metodom.

3. Merenje alata

...2 Merenje alata u okviru radnog prostora mašine

Taktilna metoda ima danas izvesnu prednost u odnosu na druge, naročito iz razloga dostignutog nivoa u razvoju odgovarajućih senzora, no pri tome ne treba zaboraviti usavršavanje i drugih postojećih metoda, kao i razvoj novih.Razlike položaja vrha alata koje nastaju zbog tolerancija dimenzija reznih pločica, tela alata i njegovog držača mogu se kompenzovati postupkom prethodnog podešavanja.

67

3. Merenje alata

...2 Merenje alata u okviru radnog prostora mašine No stvarni položaj alata na mašini može se odrediti jedino kad je on u nosaču alata.Ovo je izvodljivo merno-kontrolnim ureñajem sa

taktilnim senzorom, koji se nalazi u radnom prostoru obradnog sistema. U cilju zaštite merne glave od strugotine, rashladnog sredstva i eventualne kolizije sa nekim pokretnim elementom u toku samog procesa obrade, opravdano je njeno postavljanje van radnog prostora u koji se dovodi samo radi merenja položaja vrha alata neposredno pre obrade.

3. Merenje alata

...2 Merenje alata u okviru radnog prostora mašine Zahvati u okviru ovakve merno-kontrolne operacije su sledeći:• poziv alata (odnosno odgovarajuće pozicije nosača alata)• uvoñenje mernog senzora u radni prostor mašine• kretanje nosača alata do tačke bliske mernom senzoru• usporeno kretanje nosača alata do kontakta vrha alata i mernog

senzora• generisanje signala kontakta na osnovu koga se zaustavlja kretanje

nosača alata• registrovanje zaustavne pozicije nosača alata• izračunavanje aktuelne mere položaja vrha alata• odmicanje nosača alata od mernog senzora• odvoñenje mernog senzora iz radnog prostora mašine• izračunavanje potrebne korekcije položaja alata i aktiviranje

odgovarajuće instrukcije, ili generisanje signala za izmenu alata

3. Merenje alata

...2 Merenje alata u okviru radnog prostora mašine

Uspešnost primene merno-kontrolnog ureñaja ovakve koncepcije zavisi od tačnosti pozicioniranja mernog senzora i rasipanja zaustavne pozicije nosača alata.Ovakav sistem, baziran na taktilnoj metodi, osim korekcije položaja vrha alata zbog greške postavljanja ili pak habanja alata (TLM – Tool Life Monitoring , funkcija) može da konstatuje i lom alata (TBR – Tool Breakage Recovery , funkcija).

3. Merenje alata

Položaj merne glave sistema za nadzor alata

3. Merenje alata

Senzor za merenje alata

4. Poreñenje karakteristika taktilnih merno-kontrolnih postupaka

68

5. Programiranje merno-kontrolnih sistema

Sadržaj:1. Uvod2. Programiranje merenja u radnom

prostoru NUMA3. Programiranje merenja van radnog

prostora NUMA


5.1. UvodMerenje dimenzionih karakteristika radnog predmeta i alata u okviru FT struktura može se izvoditi:- u radnom prostoru NUMA- van radnog prostora NUMA

U oba slučaja potrebno je obezbediti upravljački program za izvoñenje pojedinih funkcija mernih pipaka, prijem i obradu mernih signala.


5.2. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA

Za merenje se koristi NUMA.Merni zahvat realizuje merni pipak kojim semože manipulisati kao i sa alatom zaobradu.U ovom slučaju program za merenje je deoupravljačkog programa za operaciju obradeili poseban program koji se poziva izupravljačkog programa za obradu.



1. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA


Za projektovanje upravljačkih programa za merenje u radnom prostoru važe isti postupci i metode koje važe kod programiranja NUMA:

- ručno i- automatizovano programiranje.


Ovaj način programiranja se koristi uglavnom za jednostavne zahvate merenja. U principu se svodi na pozivanje gotovih potprograma - ciklusa za merenje smeštenih u memoriji upravljačke jedinice i definisanje njihovih parametara.

Tako npr. firma SIEMENS je razvila za svoje upravljačke jedinice SINUMERIK SYSTEM 3/8/800 merne cikluse za merenje na NU strugovima i obradnim centrima npr.

a) merenje spoljašnjih dimenzija u jednoj tački

b) merenje unutrašnjih dimenzija u dve tačke

69


Merenje prečnika u jednoj i dve tačke

5.2. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA-Ručno programiranje

Ručno programiranje merenja u radnom prostoru NUMA se koristi uglavnom kodjednostavnih zahvata merenja. U principu se svodi na pozivanje gotovih potprograma -ciklusa za merenje smeštenih u memoriji upravljačke jedinice i definisanje njihovih parametara.

5.2. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA- Ručno programiranje

Primer: SINUMERIK SYSTEM

- merenje spoljačnjih dimenzija u jednoj tački

- merenje unutrašnjih dimenzija u dve tačkeMerni ciklusi: L70 do L93


Parametri ciklusa merenja spolja čnjeg pre čnika obradka u dve ta čke – L 93R10 – broj memorije sa podacima o alatima za automatsku kompenzaciju alata;R18 –zaštitna zona oko radnog predmeta u smeru x-ose;R24- merenje prečnika u dve tačke;R27- broj merenja u istom položaju;R30- broj merne ose (1- x-osa; 2 – z – osa);R35-definisana tolerancija dimenzije,R40-gornja granica tolerancije (prema radioničkom crtežu);R42- nazivna mera (prema radioničkom crtežu);


Varijante pre čnika merenja radnog predmeta:

- Merenje u jednoj tački- Merenje u jednoj tački sa rotacijom

- Merenje u 2 tačke na prečniku cilindra

- Merenje u više tačaka sa obrtanjem cilindra- Merenje u više tačaka duž cilindra


Parametri ciklusa merenja spoljačnjeg prečnika obradka u dve tačke – L 93

70

5.2. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA -Ručno programiranje

Primer: CNC 300 (PHILIPS)Merni ciklusi:- ciklus za merenje obradka ili alata (G43)- kontrola tolerancija obradka ili alata (G48)- obrada rezultata merenja (G49)


Primer: CNC 300


Primer: CNC 300

N 100 G48 U0.002 I 0.03 W 0.03 K 0.08 N125

gde su parametri:U – relativna vrednost tolerancije u pozitivnom smeru x-oseI- relativna vrednost tolerancije u negativnom smeru x-oseW- relativna vrednost tolerancije u pozitivnom smeru z-ose

K- relativna vrednost tolerancije u negativnom smeru z-oseN125- skok na programsku rečenicu 125

5.2. Programiranje merenja u radnom prostoru NUMA-Automatizovano programiranje

Primer:WMESS- programski sistem za automatizovano programiranje zahvata merenja na NUMA (Nemačka)Sistem omogućava:1.definisanje geometrijskih elemenata koji se mere;2.definisanje mernog zadatka;3.definisanje obrade rezultata merenja;4.manipulaciju rezultatima merenja (memorisanje i izdavanje mernog protokola);5. izvodjenje aktivnih korektivnih zahvata u procesu obrade na osnovu rezultata merenja


Primer: Obradak za merenje i izvorni program u simboličkom jeziku WMESS


Primer: Izvorni program u jeziku WMESS1. TRANS/100,100,100 (translacija kord. sistema)2. KR1=CIRCLE/0,0,20 (R=20)3. KR2=CIRCLE/0,100,10 (R=10)4. P1=POINT/0,45,05. K=MEASFT

CIR,DEPTH,4,POSX,POSY, PT,NEGZ,CIR,DEPTH,4,POSX,POSY

6. L=MEASER,MITRANS,MEM,1,27. WORK/K,L8. MEASUR/KR1,P1,KR29. FINI

71


TRANS (1) – pomeranje koordinatnog početka –definisanje nulte tačkeCIRKLE, POINT- definisanje geometrijskih elemenata koji se mere;MEASFT (5)- definisanje postupka merenja;Rečenica 6- manipulisanje rezultatima merenja (koordinate centra otvora se memorišu u memoriji 1, a radijusa u memoriji 2);WORK-aktiviranje meranjaMEASUR- izvoñenje merenja

5.3. Programiranje merenja van radnog prostora NUMA

Svodi se na programiranje višekoordinatnih NU mernih mašina (NUMM):

-direktno (radioničko- pogonsko);-indirektno (eksterno);

5.3. Programiranje merenja van radnog prostora NUMA- Radioni čko programiranje

Radioničko programiranje van radnog prostora NUMA može biti:

-programiranje obučavanjem;-programiranje pomoću autonomne programske podrške


Programiranje obučavanjem


Programiranje obu čavanjem izvodi operater pokretanjem merne glave, pomoću joystick-a ili sličnog ureñaja i upravljačkog pulta na kome se nalaze funkcijske i komandne tipke. Prvi izrañeni radni predmet neke serije ili prethodno izrañeni etalon meri se ručno. Sva kretanja koja operater izvodi na mernoj mašini u toku proseca merenja, sve naredbe koje unosi u upravljački sistem mašine ili upravljački pult memorišu se na nosiocu informacija. Ovi podaci, kod drugog i svakog sledećeg radnog predmeta koji treba da se meri, se sekvencijalno učitavaju sa nosioca upravljačkih informacija i na bazi njih se automatski upravlja mernom mašinom.


Programiranje obu čavanjemPrednost:- jednostavno programiranjeNedostaci:- zauzetost merne mašine u toku postupka programiranja (manja

proizvodnost);- mogućnost programiranja tek nakom izrade prvog radnog predmeta

ili etalona;- zahteva visokokvalikikovanog poslužioca mašine;- memorisanje upravljačkog programa je u internom kodu merne

mašine te je onemogućen prenos programa sa jedne na drugu mernu mašinu;

72


Programiranje pomo ću autonomne programske podrškeKorisnik na upravljačkoj jedinici koja je uz mernu mašinu ima na raspolaganju meni funkcije kojima se definišu osnovni geometrijski pojmovi i elementi, njihov meñusobni odnos, oblik i položaj u ravni i prostoru.


Programiranje pomo ću autonomne programske podrškePostupak programiranja se sastoji od generisanja nominalnih vrednosti i pozivanja odgovarajućeg meni podprograma.

Pozivanje željene rutine vrši se pritiskom na odgovarajuću tipku funkcionalne tastature koja se pojavljuje na ekranu zajedno sa instrukcijama kako treba definisati postupak merenja.

5.3. Programiranje merenja van radnog prostora NUMA -Radioni čko programiranje

Programiranje pomoću autonomne programske podrške – Fukncijska tastatura

5.3. Programiranje merenja van radnog prostora NUMA- Eksterno programiranje

Eksploatacija NUMM je pokazala de je radioničko programiranje obučavanjem i pomoću autonomne programske podrške nepovoljno u smislu efikasnijeg korišćenja mernih mašina. Iz tog razloga se pristupilo razvoju programskih sistema za eksterno programiranje. Eksterno programiranje podrazumeva programiranje koje se izvodi u tehnološkom birou odvojeno od merne mašine, gde se izvodi generisanje programa merenja koji omogućuje potpuno automatizovanu kontrolu obradka i definisanje protokola rezultata merenja.


Ručno programiranje NUMM- Model ručnog programiranja


Ručno programiranje NUMMKarakteristike:- visokosubjektivno;- radno intenzivno;

- zahteva veliko vremensko angažovanje;

- zahteva visokoobrazovanog programera sa iskustvom;

73


Sistemi za poluautomatizovano programiranje NUMM

Razvili proizvoñači mernih mašina za eksterno programiranje samo za svoje NUMM i za odreñene tipove računarskih sistema.


Sistemi za poluautomatizovano programiranje NUMM

Primer: AVAIL, JOHANSON SOFTWARE 301; MFTPROG; CAPP;


AVAIL – sistem za automatizovano programiranjeProizvodjač: TESAKarakteristike računarskog sistema: UNIX operativni sistem;Karakteristike sistema za programiranje:

-baziran na osnovnim geometrijskim elementima i njihovim odnosima;- razvijen u programskom jeziku PASCAL


JOHANSON SOFTWARE 301 – sistem za automatizovano programiranjeProizvodjač: JOHANSONKarakteristike računarskog sistema: ---;

Karakteristike sistema za programiranje:-baziran na kodiranju elemenata;

- razvijen u programskom jeziku BASIC


MFTPROG – sistem za automatizovano programiranjeProizvoñač: OPTONKarakteristike računarskog sistema: HP 300;

Karakteristike sistema za programiranje:-baziran na geometrijskim elementima;


CAPP – sistem za automatizovano programiranjeProizvoñač: DEAKarakteristike računarskog sistema: Micro PDP 11/23;Karakteristike sistema za programiranje:

-baziran na interaktivnom radu izmeñu računara i projektanta;- razvijen u programskom jeziku FORTRAN

74


Sistemi za poluautomatizovano programiranje NUMMKarakteristike sistema:-koriste različite računarske i operativne sisteme ;

-koriste različite programske jezike i različite jezike upravljačkih jedinica NUMM;

-različit stepen automatizacije;


Sistemi za automatizovano programiranje NUMM – SAP NUMMPrimeri: -NCMES (VDI Nemačka); -METROLOG (Zeiss Nema čka); -SCAI-CNC ( Oliveti Italija); -HELP (DEA Italija);-MIKRON (Rusija);


Sistemi za automatizovano programiranje NUMM – SAP NUM M


Izvorni program sadrži:

-opšte instrukcije; geometrijske instrukcije za opis obradka; tehnološke instrukcije; instrukcije za kretanje merne glave i instrukcije vezane za analizu izmerenih podataka;Procesor sistema definiše upravljačke instrukcije u neutralnom formatu (GMDATA);Postprocesor vrši prilagoñavanje za konkretnu upravljačku jedinicu NUMM;


Primer : Deo za merenje i izvorni program u simboličkom jeziku NCMES


Primer : Izvorni program NCMESPARTNO/TEST nazivMACHIN/NC11 mašinaCLDIST/3 siguronosno odstojanjeSYST/METR metrički sistemTOLNO/23401 metrni pipakMANMES/M1,M2,M3,BIND,ZXW=LINE/M1,M2YW=LINE/M3,ATANGL,XW,90TRANS/XW,YW,0RAPIDGOTO/(P1=POINT/-10,10,15)MESUR/A,0,10,15GOTO/P1GOTO/-10,10,40GOTO/90,10,40GOTO/(P2=POINT/90,10,15)MESUR/B,80,10,15RAPIDGOTO/P2GOTO/90,10,100DISTL/L1,A,BPRINT/NORM,L1FINI

75

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight

Aleksandar

Highlight


Uopšteni model CAD/SAP NUMM

76

7.0 SISTEMI ZA NADZOR I DIJAGNOSTIKU


7.1 Uvodne napomene7.2 Sistemi za nadzor i dijagnostiku alata 7.2.1 Metode sistema za nadzor i dijagnostiku7.2.2 Metode merenja otpora rezanja7.2.3 Primeri izvedenih rešenja7.3 Sistemi za nadzor i dijagnostiku radnog

predmeta 7.3.1 Sistemi za prepoznavanje

prisustva/odsustva predmeta7.3.2 Sistemi za prepoznavanje predmeta

Uvodne napomene

• Definicije termina:

• Nadzor: nadgledanje – praćenje vrednosti neke fizičke veličine;

• Dijagnoza: prepoznavanje i utvrñivanje odreñene pojave po njenim bitnim simptomima tj. karakteristikama;

• Dijagnostika: postupak dijagnoze;

• Terapija: propisivanje načina usklañivanja ili ako je moguće ublažavanja uočene pojave, ili bar prisutnih neželjenih posledica.

Uvodne napomene

Kao što je kod merno-kontrolnih sistema bila podela prema objektu merenja, tako se i u ovom slučaju SISTEMI ZA NADZOR I DIJAGNOSTIKU (zbog značajne razlike primenjene koncepcije i konstrukcije) dele, i razmatraju u okviru dve grupe:

- Sistemi za nadzor i dijagnostiku alata- Sistemi za nadzor i dijagnostiku radnog predmeta

Uvodne napomeneImajući u vidu definicije nadzora i dijagnostike, u slučaju alata reč je o nadgledanju – praćenju njegove dimenzije, tj. promene dimenzije zbog habanja (TLM-Tool Life Monitoring) ili loma (TBR-Tool Brucakage Recovery), koji može nastati u okviru procesa obrade, ili zbog kolizije.Kad je u pitanju radni predmet, reč je takoñe o nadgledanju – praćenju njegove dimenzije (tu funkciju imaju MK sistemi), kao i nadgledanju njegovog prisustva i eventualno prepoznavanju radnog predmeta. Zato se ovi sistemi izlažu u temi sa nazivom PREPOZNAVANJE PREDMETA OBRADE.

1. Sistemi za nadzor i dijagnostiku alata

Nadzor i dijagnostika alata vrši se na osnovu praćenja njegovog stanja.Nadzor i dijagnostika se izvodi odreñenim merno-kontrolnim operacijama.

77


.


Prva grupa ovih operacija odnosi se na dimenzije alata i izložene se u okviru teme Merno-kontrolni sistemi. I kod njih se može pojaviti slučaj „praćenje stanja alata“, ukoliko se merno-kontrolna operacija izvodi češće, i izmereni rezultati porede. Ovako nešto dolazi u obzir isključivo pri merenju na obradnom sistemu jer je povremena provera stanja alata na posebnom merno-kontrolnom punktu besmislena.


Merenje u okviru obradnog sistema, taktilnom metodom (izloženom kod merno-kontrolnih sistema) može dobiti oblik praćenja stanja alata, ako odgovarajući sistem „pamti“ sve prethodne dimenzije i uporeñuje ih te time postaje sistem za nadzor i dijagnostiku habanja i/ili loma alata.


Merenje dimenzija optičkim metodama nije razmatrano u poglavlju MK sistemi, jer ima malu primenu u praksi, a kada se primeni, koristi se ne samo za merenje dimenzija alata, već i za nadzor.


Optički merno-kontrolni sistem za nadzor habanja alata


Optički merno-kontrolni sistem za merenje položaja i praćenje habanja alata

78


Prvi sistem registruje optički trenutno stanje alata, koje uz poreñenje sa prethodnim, daje dovoljno tačne informacije o trendu promene, tj. o habanju alata.

Drugi sistem predstavlja u neku ruku „profil projektor“, gde se rezultati merenja automatski obrañuju i prikazuju u smislu trenutnog – aktuelnog položaja vrha alata, kao i njegove promene što zapravo predstavlja funkciju habanja alata u vremenu.

Problem kod ovih sistema je naslaga na grudnoj i leñnoj površini.


Metode merenja otpora rezanja

Pojava porasta komponenti sila, odnosno otpora rezanja koja prati habanje alata, dovela je do razvoja merno-kontrolnih operacija za nadzor stanja alata praćenjem otpora rezanja. Pojedine njegove komponente imaju pri tome različite poraste.




Metode merenja otpora rezanjaRelativna promena priraštaja pojedinih komponenti usled habanja u odnosu na početnu veličinu prikazana je na prethodnoj slici za kriterijum širine pojasa habanja 0,5 mm ili dubinu kratera 0,25 mm.Iako imaju širok pojas rasipanja dobijen eksperimentalno (30% - 270%), ipak je relativan porast komponenti F3 i F2 izraženiji nego kod glavnog otpora rezanja, te se prvenstveno njihovim merenjem vrši indirektan nadzor habanja alata.


Metode merenja otpora rezanjaOsim habanja alata na tačnost dimenzija obradka ima uticaj i pojava mikro lomova, ili čak potpunog loma alata. U takvim slučajevima obavezna je hitna izmena alata. Praćenjem sila rezanja mogu se konstatovati i ove pojave, kod kojih dolazi do naglog lokalnog porasta.



Prikaz eksperimentalno odreñenih veličina pojedinih komponenti otpora rezanja za slučajeve potpunog i mikro loma.

79


Identifikacija stanja alata prećenjem otpora rezanja


Metode merenja otpora rezanjaKada je reč o TLM funkciji pri kojoj se prati veličina komponente otpora rezanja i u momentu dostizanja neke granične vrednosti konstatuje istrošenost alata, te aktivira potreba njegove izmene, bitno pitanje predstavlja baš poznavanje te granične veličine. Ona može biti zadata na osnovu proračuna ili eksperimentima utvrñene vrednosti, no poteškoće koje sputavaju ovakva izvoñenja nastaju zbog rada alata sa raznim elementima režima rezanja. Za razliku od fiksno postavljene granice otpora rezanja kao kriterijuma identifikacije dopuštenog habanja alata, postoje rešenja kod kojih se ova granica automatski odreñuje na bazi praćenja porasta komponenti otpora rezanja i registrovane početne vrednosti sa novom oštricom alata.


Metode merenja otpora rezanjaJoš složeniji slučaj nastaje kada je u pitanju TBR funkcija merno-kontrolnog sistema. I tada se može zadati gornja granična vrednost čije prekoračenje prouzrokuje generisanje signala loma alata. Problem koji se pri tome javlja je sama veličina granične vrednosti, obzirom da alat vrši obradu većeg broja zahvata sa raznim elementima režima rezanja praćenih različitim opterećenjima. Takoñe je moguća pojava lokalnih odstupanja svojstava materijala što uzrokuje povećanje otpora rezanja koja ne smeju biti identifikovana kao lom. Otežavajuću okolnost predstavlja i mogućnost pojave loma alata bez povećanja otpora rezanja, već samo sa naglim padom, što se dešava kod alata sa keramičkim pločicama.


Strategija identifikacije loma alata i prekida rezanja


Metode merenja komponenti otpora rezanja


Primeri izvedenih rešenja Za kontinualno praćenje stanja alata veći broj izvedenih merno-kontrolnih sistema bazira na merenju otpora rezanja pomoću piezoelektričnih davača. Firma KISTLER razvila je niz komponenti koje se mogu primeniti u ovu svrhu na obradnim sistemima. Na slici su prikazani neki od njih, i to merna platforma sa četiri piezoelektrična davača (a) pogodna za postavljanje izmeñu osnovne ploče nosača alata i klizača (b).Drugi tip davača bazira na registrovanju elastičnih deformacija uzrokovanih silama rezanja. Takav element postavlja se na obradni sistem, a njegovo mesto odreñuje se razmatranjem konkretne konstrukcije mašine uz eksperimentalnu proveru.

80


KISTLER komponente MKS za merenje otpora rezanja


Primeri izvedenih rešenja Firma PROMETEC koristi opisane davače pri izvoñenju modularnih merno kontrolnih sistema za praćenje stanja alata za struganje, bušenje i glodanje. Prateći softver bazira na sistemu WZL razvijenom na TH Aachen. Praćenje habanja alata izvedeno je prema posebnoj strategiji, a otkrivanje loma alata je na osnovu prekoračenja granice od strane merenog otpora rezanja prema slici (a). Ove granične vrednosti gornjeg i donjeg praga obezbeñuju se automatski u zavisnosti od izmerenih vrednosti. Ovo je na primeru jednog zahvata obrade prikazano na slici (b).


PROMETEC strategija prepoznavanja loma alata


Primeri izvedenih rešenja

Firma KRUP WIDIA takoñe koristi piezoelektrične davače u svojim konstrukcijama merno-kontrolnih sistema tipa WIDATRONIC za nadzor alata.

Različita rešenja, sa funkcijama nadzora koje obezbeñuju, prikazana su na slici.

Prateći softver baziran na rešavanju funkcija nadzora prikazanih na drugoj slici primenom odgovarajuće strategije.


Varijante rešenja sistema za nadzor alata KRUP WIDIA


Funkcija nadzora alata sistema WIDATRONIC

81


Nadzor habanja alata praćenjem vremena zahvata

Najjednostavniji način sticanja uvida u habanje alata je registrovanje parcijalnih vremena rezanja, njihovo sabiranje i poreñenje sa zadatim predviñenim vremenom rada - postojanošću.Dolaskom do informacije u programu o potrebi novog alata poziva se iz memorije podatak o ukupnom dotadašnjem vremenu rezanja tog alata i izračunava njegovo preostalo raspoloživo vreme do propisane postojanosti.


Praćenje stanja alata preko vremena zahvata



Najjednostavniji način sticanja uvida u habanje alata je registrovanje parcijalnih vremena rezanja, njihovo sabiranje i poreñenje sa zadatim predviñenim vremenom rada - postojanošću.Dolaskom do informacije u programu o potrebi novog alata poziva se iz memorije podatak o ukupnom dotadašnjem vremenu rezanja tog alata i izračunava njegovo preostalo raspoloživo vreme do propisane postojanosti.



Ukoliko je ono pozitivno, alat se dovodi u radnu poziciju i obrada u okviru tog zahvata nastavlja se po programu. U slučaju kad je postojanost dostignuta, ili prekoračena, generiše se signal o potrebi izmene tog alata i po njenom izvoñenju nastavlja se obrada. Ovde se može javiti slučaj dostizanja postojanosti za vreme trajanja zahvata, što se tada ne registruje i obrada se nastavlja do kraja tog zahvata, a izmena alata vrši tek pre sledećeg.



Primenom ovakve koncepcije nema nikakvih direktnih informacija o dimenziji obradka, nego se ona održava u propisanim granicama pravovremenom izmenom alata. Obzirom da se i u predviñenom zadatom vremenu rada jednog alata može javiti različita promena njegovog reznog klina usled habanja, to se mogu javiti i veća odstupanja dimenzija obradka. Ovo se može eliminisati smanjenjem dopuštenog vremena rada jednim alatom, ali uz praćeno povećanje troškova.



Ovakvim postupkom praćenja stanja alata takoñe se ne dobijaju informacije o njegovom eventualnom lomu, tako da se ovde radi isključivo o tzv. TLM sistemu (Tool Life Monitoring system - sistem nadzora veka alata).

82

2. Sistemi za nadzor i dijagnostiku radnog predmeta

Ovi sistemi dele se u dve osnovne grupe:

- Sistemi za prepoznavanje prisustva/odsustva predmeta

- Sistemi za prepoznavanje (različitog) predmeta


Sistemi za prepoznavanje prisustva/odsustva predmeta

Navedeni sistemi baziraju najčešće na FOTO ĆELIJI i služe da aktiviraju odgovarajući proces, ako su utvrdili da je predmet prisutan u radnom prostoru.


Sistemi za prepoznavanje predmeta

Sistemi čiji je zadatak da aktuelizuju različite programe upravljanja u zavisnosti od informacije dobijene na osnovu „prepoznavanja predmeta“.

Metode „prepoznavanja“ mogu bazirati na:- Optičkom „prepoznavanju“, utvrñivanjem prisustva

odreñene površine

- Kôdnom „prepoznavanju“b.1) BAR kôd

b.2) EPC – Electronic Product Code

83

8.0. TRANSPORTNO SKLADIŠNI SISTEMI (TSS)


1. Uvodne napomene2. Transportno skladišni sistemi za radne

predmete3. Transportno skladišni sistemi za alate

1. Uvodne napomene

Zadatak ovih sistema je manipulacija odreñenim objektima, no za razliku od MANIPULACIONIH SISTEMA čiji je zadatak bila "operaciona manipulacija", ovi sistemi su vezani za "meñuoperacionu manipulaciju".

Na osnovu globalne strukture proizvodnog vremena, očigledan je veliki značaj TSS u okviru arhitekture FTs, i to u pogledu fleksibilnosti, proizvodnosti i nivoa automatizacije (što se prvenstveno odnosi na integraciju i komponenti manipulacionih sistema u celokupnu strukturu).

1. Uvodne napomene

Treba imati u vidu da segment razmatranog proizvodnog vremena, sadrži i druge komponente, npr. "čekanja", koja mogu biti vezana i za MKS, SND, a prvenstveno za celokupnu usaglašenost rada svih komponenti FTs.

Na osnovu objekta koji treba transportovati i/ili skladištiti, ovi sistemi se svrstavaju na:

- TSS za radne predmete i - TSS za alate.

2. TSS za radne predmete

Osnovne funkcije ovih sistema su:

- povezivanje FTM ili tehnoloških radnih mesta sa skladištem odnosno radnim mestima za pripremu (paletiziranje i depaletiziranje) delova;

- meñusobno povezivanje FTM;- formiranje meñusladišta delova;

- obezbeñivanje interakcije transport - ostali delovi FTs. Prikazani model transportno skladišnog sistema jasno odreñuje navedene funkcije i njihove meñusobne veze.


Model transportno skladišnog sistema

84


Kod projektovanja i eksploatacije transportno skladišnog sistema u FTs treba respektovati sledeće komponente i njihova moguća rešenja:

- palete;

- sisteme automatske zamene/izmene paleta sa delovima;

- transportna sredstva;

- skladišta; - oblik staze transportnog sredstva.


1. Palete

Raznoliki oblik delova uslovljava neminovnu primenu paleta. Palete kao nosači delova mogu se podeliti na:

-transportne palete, -sistemske palete i

-tehnološke palete.


Neka od rešenja transportnih paleta


a) Transportne palete

U njima ne postoji zakonitost rasporeda delova.

Iz ovih paleta delove vadi, ili stavlja u njih, čovek(izuzetno robot sa vizuelnim sistemom upravljanja).

Paleta se doprema blizu radnog mesta transportnimsistemom a daljnji rad je ručni.

Primenjuje se kod FTs sa nižim nivoomautomatizacije kada sistem ima automatskitransport upravljan računarom, a operacijumanipulacije obavlja čovek.


b) Sistemske palete

Za razliku od transportnih paleta, u njima se delovi postavljaju tačno u odreñeni položaj. Na taj način je moguća primena automatizovane operacione manipulacije. Transportnim sredstvom se paleta dovodi na definisano mesto u okviru FTs, a delovi se robotom ili manipulatorom premeštaju u radni prostor.

Savremene sistemske palete su modularne konstrukcije sa podešljivim elementima koji dozvoljavaju iskorištenje njenog prostora i kod raznolikih delova.


b) Sistemske palete

85


c) Tehnološke paleteNa ovim paletama se postavljaju i stežu delovi (paletiziraju) na posebnom radnom mestu, na način koji dozvoljava da se ona preda manipulacionom sistemu palete na obradnoj stanici i automatski postavi i stegne u radnom prostoru mašine. Na paleti sa delom se odvija tehnološki proces. Primena tehnoloških paleta znatno smanjuje pomoćna vremena na radnom mestu, povećava proizvodnost i obezbeñuje tačno i brzo postavljanje delova u radnom prostoru. Nedostatak ovih paleta je povećanje proizvodnih troškova paleta i elemenata za stezanje. Tehnološke palete se najčešće koriste za prizmatične delove, pre svega srednjih i velikih dimenzija.


c) Tehnološke palete


c) Tehnološke palete-primer stazanja pripremka


Za postavljanje delova u sistemske palete kao i pričvršćivanje delova na tehnološke palete u FTs postoje posebna radna mesta. Delovi se iz transportnih paleta premeštaju na sistemske i tehnološke palete ručno. Pri paletizaciji jednostavnih delova u sistemske palete se u najmodernijim FTs primenjuju roboti sa vizuelnim sistemom prepoznavanja.


2.Sistem za automatsku zamenu paleta - izmenjihvači paleta (tehnoloških)Ovi sistemi obezbeñuju minimalno vreme zamene, tačno i čvrsto stezanje palete na radnom stolu mašine alatke. Pored toga ima mogućnost automatskog upravljanja iz upravljačke jedinice mašine na bazi programa. Ovaj sistem povezuje mašinu sa centralnim transportnim sistemom. Drugi način je povezivanje ovog sistema sa meñuskladištem (magacinom) paleta. Sistemi za automatsku zamenu paleta su tipični podsistemi kod obradnih centara za obradu prizmatičnih delova. Obradni centri u ovom slučaju imaju jedan radni sto sa stezačem paleta na kojem se zamena odvija pomoću dva manipulaciona stola, ili jednog duplog manipulacionog stola.


2.Sistem za automatsku zamenu paleta - izmenjihvači paleta (tehnoloških)

Sistem sa dva manipulaciona stola se primenjuje u raznim varijantama. Osnovna izvedba ima dva manipulaciona stola locirana na dva kraja klizača za X-osu po kojem se pomera okretni sto. Na manipulacionim stolovima i radnom okretnom stolu su voñice za paletu.

86


2. Sistem za automatsku zamenu paleta - izmenjihvači paleta (tehnoloških)




Varijante zamene tehnoloških paleta


Obradni centar sa izmenjivačem paleta


Prostor mašine izaštitne kabine

Prostor izmenjiva čapaleta

Leva paleta Mestooperatora

Desna paleta

Komandna tabla

- Automatska zamena radnog predmeta


Način zamene palata

87



Kod sistema sa magacinom paleta se paleta sa gotovim delom (izradkom) pomeri sa radnog stola na prazno mesto u magacinu, magacin se zaokrene za jedno mesto. Nakon toga paleta sa pripremkom se pomeri na sto mašine. Manipulacioni dupli sto se primenjuje samo za zamenu paleta u magacinu. Oblik i veličina magacina su različiti (kružni, ovalni, uzdužni u odnosu na klizač mašine, ili poprečni) sa četiri, osam ili većim broja mesta.




3. Transportna sredstva

Najznačajnija transportna sredstva su:

- valjčasti transporteri - šinska vozila

- automatski voñena vozila

- induktivno voñena vozila - viseće transportne staze (kranovi – mostne

dizalice) - regalni transporteri


3.Transportna sredstva

a) Valjčasti transporteri Objekt transporta (paleta) se kreće preko valjaka postavljenih u nosače koji čine stazu. Pogon je pojedinačni u vidu motora na pojedinim valjcima, ili centralni -najčešće preko lanaca i lančanika na valjcima. Ovakav transporter može imati i funkciju meñuoperacionog skladišta. Osnovni nedostatak je mala fleksibilnost.



b) Šinska vozila

Šinska vozila mogu biti sa autonomnim ili zajedničkim pogonom.

Ovaj transportni sistem ima i funkciju meñuoperacionog skladišta bez zahteva za posebnu površinu. Automatsko povezivanje sa NUMA, ili nekim drugim radnim mestom je pomoću robota kao manipulacionog sredstva.

Fleksibilnost sistema obezbeñuje sistem skretnih šina.



b) Šinska vozila

88



c) Automatski voñena vozila

Način voñenja koji se ovde primenjuje je prema optičkom ili magnetnom principu praćenja postavljene staze. Loša osobina optički voñenih vozila (npr. bela linija na podu) je problem održavanja potpune čistoće, što je u FTs dosta teško.

Slični problemi se javljaju i kod voñenja po magnetnom tragu, gde se smetnje javljaju zbog prisustva metalnih čestica na tragu (npr. strugotine).



d) Induktivno voñena vozila

Ovim vozilima se upravlja signalima iz provodnika smeštenog u podu, po principu magnetne indukcije. Vozilo se, praćenjem signala u žici, kreće po predviñenoj putanji.



Princip induktivnogvoñenja


3.Transportna sredstva d) Induktivno voñena vozila

U sklopu pogonskog točka se nalaze: servo-motori za pogon i zakretanje, odgovarajući prenosnici i antena sa dva kalema. U sklopu točka se mogu nalaziti i granični prekidači za regulisanje brzine kretanja pri različitim uglovima zakretanja. Pri kretanju vozila, detektuje se magnetno polje pomoću antene pozicionirane iznad žice za voñenje. Signal se prenosi do jedinice za upravljanje voñenjem vozila, gde se porede intenziteti magnetnog polja iz oba senzorska kalema. Ako se uoči razlika, generiše signal za aktiviranje servo-motora za zakretanje, kako bi se vozilo usmerilo levo ili desno. Osetljivost sistema za zakretanje se povećava sa udaljavanjem antene od pogonskog točka. Maksimalni ugao zakretanja za vozila koja se mogu kretati napred i nazad je približno 60-70 stepeni.


3.Transportna sredstva d) Induktivno voñena vozila

Prednost induktivno voñenih vozila je velika fleksibilnost dispozicije transportnih staza i stanica koje se mogu jednostavno menjati, produžavati, skraćivati i na taj način stvoriti fleksibilnu vezu izmedju mesta postavljanja mašine i transportnog sredstva.




Ostale prednosti su:

- odstustvo šina omogućuju lakše kretanje;

-povećanja kapaciteta transporta se jednostavno rešava uvoñenjem novih vozila;

- mogućnost ručnog upravljanja; - sigurnost pri radu i mala bučnost;

-mogućnost transporta izmeñu prostora različitog nivoa;

89









e) Kranovi - mostne dizalice

Slične prednosti kao i induktivno voñena kolica imaju i kranovi. Radi se, pre svega, o mogućnosti proizvoljnog rasporeda mašina i drugih radnih mesta, sa mogućnošću promene rasporeda, ili uvoñenja novih mašina. Probleme predstavlja tačno pozicioniranje na mašinama ili tehnološkim stanicama.



f) Regalni transporteri

Predstavljaju sredstva koja povezuju transportni i skladišni sistem ili preuzimaju i ulogu transportnog sistema. To su po pravilu tzv. regalne dizalice. Njihovom primenom se postiže visoko iskorišćenje proizvodnog prostora.

U slučaju izvoñenja i zadatka transporta, ova sredstva se vode prema nekom od prethodno navedenih principa (optički, magnetni, indukcioni).


g) Poreñenje transportnih sredstava

2. TSS za radne predmete4.Skladišta

To su sistemi za odlaganje delova nakon izvedene obrade. Imajući u vidu vremenski tok materijala u proizvodnom procesu, skladišta mogu biti:

- decentralizovana (meñjuskladišta); - centralizovana (skladišta).

Decentralizovana skladišta predstavljaju u neku ruku "magacine" delova, locirane u neposrednoj blizini obradnog sistema. Pojavljuju se u obliku:

- višepozicionih okretnih stolova; - linijski postavljenih staza paleta;- sistemskih paleta;- lančastih magacina; - regala.

90

2. TSS za radne predmete4. Skladišta

Centralizovana skladišta u okviru FTS predstavljaju sisteme za odlaganje paleta sa delovima nakon celokupne obrade, i po pravilu su regalnog tipa i snabdeveni regalnim transporterom. U njima mogu biti smešteni i pripremci na paletama.

2. TSS za radne predmete4. Skladišta




2. TSS za radne predmete5. Oblik staze transportnog sredstva

Kod do sada realizovanih FTs su prisutni sledeći oblici (strukture) staza transportnih sredstava:

- sa pravolinijskim kretanjem delova (paleta);

- sa grananjem transporta;

- sa zatvorenim (kružnim) tokom delova;- razuñene - proizvoljne strukture.

91


a) Pravolinijske staze kretanja delova

Ova izvedba strukture se primenjuje često kod manjih FTS.

Transportno sredstvo se tada kreće paralelno izmeñu centralnog skladišta i tehnoloških radnih mesta.

U ovakvom rešenju kao transportna sredstva najčešće su regalni transporteri. Oblik izvedenih varijanti ove osnovne strukture zavisi od rešenja meñuoperacionih skladišta i tehnoloških mesta.

2. TSS za radne predmete5.Oblik staze transportnog sredstva

a) Pravolinijske staze kretanja delova


b) Staze sa grananjem transportnog toka

Ovakva rešenja predstavljaju nadgradnju prethodne (pravolinijske) strukture. Kod njih se na glavni transportni tok nadovezuju pojedine dodatne grane. Oko tih grana se grupišu slične NUMA sa pratećim komponentama.

2. TSS za radne predmete5.Oblik staze transportnog sredstva

b) Staze sa grananjem transportnog toka


c) Zatvoreni (kružni) tok transporta

Palete sa delovima se kod ove koncepcije kreću po tzv. kružnom ili zatvorenom toku sa stanovišta transportnog toka. Karakteristika ovakvog rešenja je veliki transportni kapacitet.



92




d) Razuñena (kompaktna) struktura transporta

U ovom slučaju je oblik staza u potpunosti prilagoñen rasporedu tehnološke opreme, koji može biti veoma različit (iz odreñenih opravdanih razloga). Transportna sredstva su u takvim rešenjima po pravilu induktivno voñena vozila. Dobra strana ovakvih struktura je davanje prednosti prostornog toka materijala u tehnološkom smislu, a nedostatak je izražen povećanjem proizvodnog prostora.

Ovakva varijanta omogućuje najlakšu integraciju sa sistemom za transport alata.





3. TSS za alate

Ovi sistemi imaju zadatak da snabdevaju NUMA (u ovkiru FTs), odnosno njihove magacine, alatima i to prvenstveno u slučaju:

- neispravnosti postojećeg alata, zbog njegove pohabanosti, ili loma

- prelaska na obradu novog radnog predmeta,

naravno u oba slučaja ako odgovarajućeg alata nema u višepozicionom nosaču ili magacinu.

3. TSS za alateImajući u vidu da se ovakvi sistemi primenjuju prvenstveno kod viših nivoa FTS njihovoj strukturi se može pridružiti i sama priprema alata. U takvom konceptu su zadaci razmatrnog sistema sledeći: - Priprema alata: Obuhvata pripremu pojedinih elemenata alata

(držač, pomoćni elementi, rezni deo – pločica i sl.), sastavljanje alata od elemenata, kodiranje alata i davanje informacije o pripremljenosti alata.

- Priprema sistema alata prema zahtevima upravljačkog sistema i izlaz iz skladišta

- Ulaz alata u skladište alata i njegovo skladištenja

- Umetanje - stavljanje alata u magacin alata mašine - Transport korištenih alata na radno mesto za pripremu alata - Obnova alata, demontaža ili njegovo eliminisanje.

93

3. TSS za alate

Na osnovu prethodnog razmatranja sledi da je osnovni cilj ovog sistema da obezbedi odgovarajući ispravan alat za obradu radnih predmeta. U tu svrhu je potrebno razmotriti i na adekvatan način rešiti niz pitanja kao: - strategija zamene alata;

- kodiranje alata;

- automatska zamena alata; - transport alata i

- skladištenje alata.

3. TSS za alate

Šema toka alata u FTs

3. TSS za alate

1.Osnovne strategije korišćenja i zamene alata

a) Potpuno iskorišćenje alata Pri ovoj strategiji svaka mašina je snabdevena svim potrebnim alatima i njih može koristiti sve do njihove granice habanja ili eventualne pojave loma.

U jednoj FTs visokog nivoa, ovakva koncepcija zahteva veliki broj (velike rezerve) alata.

3. TSS za alate

1. Osnovne strategije korišćenja i zamene alata

b) Šaržiranje (dostavljanje u serijama)

Alati se u ovom slučaju dostavljaju obradnom sistemu samo na odreñeni period (kad su neophodni). Sve drugo vreme alati su na raspolaganju drugim obradnim sistemima. Alati se dostavljaju grupno, tj. ceo skup alata zajedno.

3. TSS za alate


c) Kontinualno dopunjavanje alata

Obradni sistem nije u ovom slučaju snabdeven svim potrebnim alatima, već se oni na odgovarajući zahtev dostavljaju, i to pojedinačno.

3. TSS za alate


d) Iskorišćenje istog nivoa

Imajući u vidu prvenstveno kriterijum habanja, alati se dostavljaju obradnom sistemu na kojem još uvek mogu biti korišćeni.

94

3. TSS za alate


e) Strategija slobodnih i blokiranih (zauzetih-rezervisanih) alata

Iz centralnog skladišta se "slobodni" alati mogu distribuirati na bilo koje obradne sisteme, a "blokirani" samo na odreñene.

3. TSS za alate2. Kodiranje alataDa bi jedan TSS za alate mogao ispravno funkcionisati, moraju se prepoznavati alati, ne samo po vrsti, nego i svaki pojedinačno. Zbog toga je potrebno posebno obeležje, tj. pridruživanje alatu odgovarajuće identifikacione oznake, ili kodiranje. Postoji nekoliko načina za to: • kodnim prstenovima smeštenim na držaču alata. Različiti raspored tih

prstenova daje kod za prepoznavanje alata • fotoelektričnim elementima smeštenim u zadnji deo držača alata. Ovaj

element čini specijalna pločica u kojoj je, u BCD (Binar Code Decads) kodu definisan alat. Kapacitet pločice je 10 podataka. Pri tome je uobičajeno da se podaci odnose na: sam držač, vrstu i veličinu alata, položaj vrha alata itd.

• programabilnim čipovima u držaču alata. Oni su ugrañeni od proizvodjača držača alata, a njihov sadržaj se kreira programira od strane korisnika

3. TSS za alate3. Automatska zamena/izmena alataUslov automatizovanog transporta alata je opremljenost obradnog sistema manipulacionim sistemom za alat a njegova rešenja zavise od tri komponente: • Radni magacin nosi alate i direktno učestvuje u radnom ciklusu. Tipičan

predstavnik radnih magacina su revolverske glave (višepozicioni nosači alata)

• Pomoćni magacini se primenjuju samo u kombinaciji sa spoljašnjim. Njihov zadatak je da drže alate u pripravnom položaju za stezanje u nosač alata. Pomoćni magacini se realizuju kao namenski manipulatori sa automatskim stezanjem i otpuštanjem alata. Za vreme radnog ciklusa mašine, priprema se sledeći alat iz spoljašnjeg magacina u položaj za stezanje u glavno vreteno.

• Spoljašnji magacini skladište veliki broj alata (i nekoliko stotina). Alati se u radni položaj dovode direktno, ili pomoću pomoćnog magacina.

3. TSS za alate

4.Transport alata

Transport alata u FTs se realizuje različitim sredstvima. Najčešće korišćena su induktivno voñena vozila sa transportom alata u paletama. Prednost ovog načina je što se za transport koristi zajedničko vozilo kao i za delove. Posebnu vrstu čine specijalizovani transporteri alata koji su rešeni kao portalni sistemi sa robotom. Ovo ima smisla primeniti u okviru grupe mašina koje koriste iste alate.

3. TSS za alate

4. Transport alata

Osim navedene koncepcije, moguće je primeniti i transport celih magacina alata koji pripadaju odgovarajućem obradnom sistemu. Nedostatak ove koncepcije je znatna masa izmenljivih magacina, mala brzina transporta i manipulacije i mali kapacitet (20-40 alata).

Ovaj sistem transporta se primenjuje u manjim FTS u kojem su instalisane slične ili iste mašine sa ustaljenim spektrom delova.

3. TSS za alate

5. Skladištenje alata

Na izvedenim FTS se primenjuju dva načina skladištenja alata:

- decentralizovan; - centralizovan.

95

3. TSS za alate

5. Skladištenje alata

Kod decentralizovanog sistema skladištenja svi potrebni alati se skladište pored pojedinih NUMA. Za ovo rešenje su najbolja linearna skladišta u kojima se može smestiti nekoliko stotina alata. Nedostatak je niže iskorišćenje alata u odnosu na centralizovan sistem skladištenja.

3. TSS za alateDecentralizovano skladištenje alata

3. TSS za alate5. Skladištenje alata

Centralizovano skladištenje integriše centralnu pripremu alata za ceo FTS . Prednost je centralizovana organizacija i visoki nivo korišćenja alata, povezivanje sa pripremom i mogućnost transprota alata i delova istim transportnim sredstvom. Nedostatak su relativno dugi transportni putevi.

3. TSS za alateCentralizovano skladištenje alata

96

9.0 UPRAVLJA ČKO RAČUNARSKI SISTEMI (URS)

u okviru FTs

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, decembar 2010. Sadržaj

9.1. UPRAVLJANJE NA NIVOU MAŠINE 9.2. UPRAVLJANJE NA NIVOU FT MODULA I FT

ĆELIJE 9.2.1. Upravljanje FT modulom uprvlja čkom jedinicom NUMA (ili robota)

9.2.2. Upravljanje posebnim mikrora čunarom 9.2.3. Višeprocesorske upravlja čke strukture 9.2.4. Upravljanje FT ćelijom u lokalnoj ra čunarskoj

mreži 9.3. UPRAVLJANJE NA NIVOU FTS

a) Zvezdasta strukturab) Linijska strukturac) Struktura po principu LAN

1. Uvod

Razmatranje upravljanja odnosi se na pojedine nivoe AFT struktura prema sl.1.

Sl. 1. Nivoi AFT struktura

UPRAVLJANJE NA NIVOU MAŠINE

Informacioni tok kod NU (NC) upravljanja mašinama alatkama

prikazan je na slici


Upravljačka jedinica kod kompjuterskog (računarskog) numeričkog upravljanja (KNU, CNC) sadrži kao centralni element procesni mini računar


Kompjutersko numeričko upravljanje, pored niže nabavne cene zahvaljujući softverskoj obradi upravljačkih informaciju u okviru mini računarske jedinice, pruža daleko veću fleksibilnost za primenu. Pri tome posebno treba istaći: mogu ćnost direktnog programiranja na mašini , mogu ćnost korekcija programa kroz komuniciranje (editiranje), memorisanje više programa , daleko šire mogućnosti u pogledu automatskog definisanja upravljačkih informacija za karakteristi čne cikluse obrade , dijagnostiku i slično.

97

UPRAVLJANJE NA NIVOU FT MODULA I FT ĆELIJE

Za definisanje načina i strukture upravljanja na nivou FTM i FTĆ od značaja su: • broj i složenost upravljanih funkcija;

• upravljačke jedinice osnovnih komponenata FTs (mašina alatki, robota, mernih mašina, AV - kolica itd.); • način grupisanja modula u složenije FTs -FT ćelije;

UPRAVLJANJE NA NIVOU FT MODULA I FT ĆELIJE

I pored velike šarenilosti postojećih načina upravljanja FT modulima i ćelijama, kao i dinamike njihovog usavršavanja, moguće je izdvojiti četiri osnovna tipa (strukture):

•upravljanje FT modulom upravljačkom jedinicom NUMA ili robota;

•upravljanje posebnim mikroračunarom (FTM eventualno FTĆ);

•višeprocesorske upravljačke strukture (FTĆ, eventualno FTM);

•upravljanje FT ćelijom u lokalnoj računarskoj mreži.

Upravljanje FT modulom upravlja čkom jedinicom NUMA (ili robota)

Ovaj pristup upravljanja počiva na značajnim ivelikim mogućnostima savremenih CNCupravljačkih jedinica, koje kroz ulazno-izlaznekanale upravljanja mašinama, robotima idrugim perifernim sistemima i registrujuinformacije o bitnim stanjima u FT modulu.

Upravljanje FT modulom upravlja čkom jedinicom NUMA (ili robota)

Osnovne karakteristike ovog načina upravljanja su: • prenos podataka izmeñu upravljačke jedinice

NUMA i drugih komponenata; • prenos upravljačkih i kontrolnih signala od

upravljačke jedinice ka drugim upravljanim ureñajima;

• memorisanje programa u upravljačkoj jedinici. Ako u FT modulu postoje i druge programirajuće komponente, npr. robot, paletni sistem itd., one imaju svoje programe a glavna upravljačka jedinica NUMA obezbeñuje start i indikaciju programa drugih komponenata FT modula.

Upravljanje posebnim mikrora čunarom

Primenjuje se u slučaju povećanih zahteva u pogledu upravljanja na nivou FT modula ili eventualno FT ćelije. Često se primenjuje struktura upravljanja različitih nivoa: NC, CNC, PLC,....


Šema ovakvog sistema je prikazana na slici.

Sl. 4. Upravljanje posebnim mikroračunarom

98


Osnovne karakteristike upravljanja posebnim mikroračunarom:

– prenos podataka iz mikroračunara u upravljačke jedinice NUMA, robota, paletnog sistema. Suprotni prenos se ne primenjuje.Povratni prenos se primenjuje samo za podatke koji govore o stanju u FT strukturi; – memorisanje programa i njihova distribucija iz centralnog mikroračunara.

Višeprocesorske upravlja čke strukture

Primenjuju se ako u FT modulu, ili u FTĆ postoje komponente koje zahtevaju dvosmerni prenos podataka (npr. vizuelni senzori za prepoznavanje objekata manipulacije kod robota). Koncipira se upravljački sistem kao kompleks sa zajedničkom memorijom i sabirnicom adresa i podataka.


• Radi se o paralelnom prenosu podataka, adresa i komandnih signala izmeñu proizvoljnih komponenata koje su priključene na sabirnicu. • Komunikacijom kroz zajedničku sabirnicu upravlja računar.


Blok šema višeprocesorskog sistema upravljanja FT modula ili FTĆ, prikazana je na slici.

Blok sema višeprocesorske upravljačke strukture kod F TM ili F TĆ


Karakteristike višeprocesorske upravljačke strukture su: •dvosmerni prenos podataka izmeñu upravljanih komponenti; •memorisanje programa u centralnoj memoriji; •distribucija programa centralnim procesorom; •mogućnost komunikaicje sa nadreñenim računarom; •mogućnost korekcije programa na bazi informacija dobijenih od senzora; •razvijen sistem komunikacije sa operaterom (alfanumerički, eventualno grafički terminali).

Upravljanje FT ćelijom u lokalnoj ra čunarskoj mreži

Razlikuje se od višeprocesorske upravljačke strukture u tome što upravljačke jedinice pojedinih komponenata (mašina, robot, paletni sistem itd.) ne komuniciraju meñusobno preko zajedni čke memorije , već čine nezavisne ra čunarske sisteme(upravljački sistem ima multiračunarski karakter a ne multiprocesorski).

99

Upravljanje FT ćelijom u lokalnoj ra čunarskoj mreži

Informaciono-upravljačke funkcije u okviru sistema se dele isto kao kod strukture sa zajedničkom sabirnicom. Ako je meñusobna komunikacija u okviru lokalne računarske mreže, pojedine upravljačke jedinice NUMA, robota, AV kolica, imaju specijalni komunikacioni modul preko kojeg upravljačka jedinica postaje satelit računarske mreže.

Upravljanje FT ćelijom u lokalnoj računarskoj mreži

Šematski prikaz ovakvog sistema dat je na slici.

UPRAVLJANJE NA NIVOU FTS

Osnovne koncepcije upravljanja FTS su na bazi tzv. direktnog numeričkog upravljanja -DNU (DNC), a kod kompleksnijih sistema se upravljanje povezuje u tzv. lokalnu računarsku mrežu (LAN - Local Area Network).


Principijelna koncepcija DNU sistema

Direktno numeri čko upravljanje DNU (DNC)podrazumeva istovremeno ON-LINE centralizovano upravljanje sa više NU mašina alatki, sa jednog mesta, odnosno pomo ću centralnog ra čunarskog sistema.


U ukupnoj strukturi DNU sistema prisutne su sledeće funkcionalne celine:

• centralni procesni računarski sistem sa centralnom jedinicom, jedinicom perifernih memorija i ulazno-izlaznim jedinicama (U/I) – koji može biti povezan i sa računarskim sistemom višeg nivoa;

• moduli za povezivanje centralnog računarskog sistema i NU mašina, uslovno nazvan DNU modul ;

• NU mašine alatke sa svojim mašinskim, pogonskim i mernim sistemom. U okviru DNU modula prisutne su sledeće komponente: (I) DNU dodatak, (II) upravlja čki segment, (III) segment za prilagodjavanje.


Upravljački segment, odnosno upravljanje može biti realizovano u vidu:

• konvencionalnog numeri čkog upravljanja (NU), sa BTR (Behind Tape Reader) principom rada , u kojem se pri prenosu upravljačkih informacija od računara zaobilazi čitač trake;

• rezidentnog NU modula (MTC – Machine Tool Controller), odnosno nekonvencionalnog neposrednog upravljanja. Kod rezidentnog NU modula je odreñene funkcije kao što je dekodiranje, izračunavanje korekcije, pomoćne funkcije i sl., za razliku od NU i KNU, preuzeo centralni računar;

• kompjuterskog numeričkog upravljanja (KNU), sa BTR principom rada.

100


Osnovni zadaci upravljanja na nivou FTS:1.0 Područje upravljanja NU programima ;2.0 Područje upravljanja tokom materijala i

proizvodnjom3.0 Područje upravljanja u vezi sa alatom4.0 Područje izveštavanja


1.0 Podru čje upravljanja NU programima :- Učitavanja, memorisanje, izdavanje, kopiranje, brisanje i

editovanje programa;

- Upravljanje katalogom NU programa- Pretraživanje, fiksiranje-blokiranje i deblokiranje

programa- Prenos NU programa preko BTR interfejsa u memoriju

upravljačke jedinice- Povratni prenos NU programa- Izrada NU programa


2.0 Područje upravljanja tokom materijala i proizvodnjom:

- Nadzor-kontrola izvršavanja zadatih normativa (nadzor vremena obrade)

- Praćenje ukupnog sistema i njihovo prikazivanje na displeju

- Odreñivanje i izdavanje upravljačkih informacija za optimiranje zauzetosti pojedinih komponenti sistema

- Odreñivanje i optimizacija redosleda obrade, unošenje i startovanje odgovarajućih NU programa, ciklusa zamene paleta i sl.,


3.0 Područje upravljanja u vezi sa alatom:- Nadzor vremena rada alata u odnosu na

unapred zadatu postojanost

- Automatska zamena istrošenih alata sa novim

- Upravljanje sa korekcijskim memorijama, prenos korekcionih vrednosti do i od upravljačke jedinice

- Staregija izmene alata po isteku predviñenog vremena rada


4.0 Područje izveštavanja:- Optrećenje mašine, transportno-manipulacionog

... i ukupnog sistema- Statistički izveštaj o vremenu zastoja ukupnog

sistema- Izveštaj o planskom stanju istrošenosti alata- Proračun cene izrade obradka- Plan preventivnog održavanja- Liste za izmenu ( setova alata u magacinu na

osnovu planskog stanja istrošenosti)


Način veze pojedinih upravljanih komponenti sa centralnim ra čunarom može biti sledećeg oblika:a) Zvezdasta struktura ;b) Linijska struktura ;c) Struktura po principu LAN

101

PC

Highlight


Zvezdasta struktura , predstavlja klasičan način DNU strukture upravljanja.


Linijska struktura , podrazumeva komuniciranje korisnika sa računarom putem zajedničkih komunikacionih veza, prema pojedinim upravljačkim funkcijama, tj.

magistralama.


Lokalna računarska mreža je po pravilu dovoljno "široka" da obuhvati veći broj raznih radnih mesta, tj. korisnika sa centralnim računarom.

Konfiguracija ovakvog sistema upravljanja može biti različita, a u zavisnosti od položaja korisnika u odnosu na nadreñeni računar.


R - računar RS - računar - server RTS - računar - terminal server T - terminal (korisnik)

Varijante strukture LAN koncepcije upravljanjaa - zvezdasta; b – kružna; c - linijska; d - kombinovana


Primer kombinovane LAN koncepcije upravljanja


Primer kombinovane LAN koncepcije upravljanja sa magistralama

102


Konfiguracija LAN na IPM (Koncepcija rešenja iz 1995. godine)

103

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, decembar 2010.

10.0 KOMPONOVANJE FT STRUKTURARAZLIČITOG NIVOA SLOŽENOSTI

Komponovanje FTs razli čitog nivoa složenosti

Sadržaj:

10.1 Uvod10.2 FTs za obradu rotacionih delova10.3 FTs za obradu prizmatičnih delova

10.4 FTs u području obrade deformisanjem10.5 Primeri izvedenih rešenja FTs

Komponovanje FTs različitog nivoa složenosti – Uvodne napomene

U težnji da se sve aktivnosti u okviru tehnološkog procesa obuhvate automatizacijom razvijeni su sistemi sa manjim ili većim stepenom integracije – tzv. fleksibilne tehnološke strukture. Ovi sistemi podrazumevaju centralizovano upravljanje putem posebnog računarskog sistema kompleksom koga sačinjavaju sledeće komponente :- obradni sistem,- manipulacioni sistem,- merno-kontrolni sistem,- transportni i- skladišni sistem. Pri tome ceo kompleks služi za kompletnu obradu odreñene familije delova, i omogućuje optimizaciju celog tehnološkog sistema, a princip upravljanja odgovara DNU.


Osnovu fleksibilne automatizacije čini kompjuterski (računarski) numerički upravljana mašina alatka (CNC). Imajući u vidu grupisanje obradaka u dve osnovne grupe na rotacione i prizmatične, može se konstatovati da su za njihovu obradu (sem obrade brušenjem), u današnjem trenutku praktično razvijene dve grupe mašina alatki i to: strugarski obradni centri i obradni centri (za glodanje i bušenje).Najnovija istraživanja pokazuju da je učešće obradnih centara i strugova (uključujući i strugarske obradne centre) u svetskoj proizvodnji vrlo ujednačeno i iznosi nešto preko 30%. Ovde je potrebno još jednom konstatovati da je kod ove dve vrste mašina alatki obezbedjena automatska manipulacija alatom u toku obrade datog obradka .


Meñusobni odnos pojedinih FT struktura Ako se, ovako koncipiranoj, mašini alatki doda merno kontrolni sistem i autonomni manipulacioni sistem za manipulaciju predmetom obrade (manipulacija alatima je već ranije rešenja) dolazi se do fleksibilnog tehnološkog modula (FTM). Treba imati u vidu da je upravljanje manipulacionim sistemom na principu KNU ili PC upravljanja. Takoñe treba konstatovati da u okviru FTM postoji autonomno skladište izradaka i magacin alata, a po potrebi i skladište pribora za stezanje izradaka, hvataljki za manipulacioni sistem i slično.

Komponovanje FTs razli čitog nivoa složenosti – Uvodne napomene

104

PC

Highlight

PC

Highlight


Na osnovu prethodnog može se zaključiti da su automatskom manipulacijom obuhvaćeni sledeći radovi:1. Manipulacija radnim predmetom u okviru FTM, koja obuhvata:

– hvatanje pripremka,– hvatanje izradka,– prenošenje pripremka od satelitskog magacina do

mašine,– prenošenje izradka od mašine do satelitskog

magacina,– postavlanje pripremka u stezni pribor mašine,– postavljanje izradka u merni pribor,– postavljanje izradka u satelitski magacin;


2.Stezanje obradka na mašini se vrši:– automatskim samocentrirajućim steznim glavama,

neposredno;– izmeñu povlačnih i obrtnih šiljaka automatski

posredstvom konjića, neposredno;– posrednim stezanjem pomoću specijalnih pribora, na

prethodna dva načina.

3.Orijentacija pripremka na mašini vrši se automatski


Ako se nekoliko NU mašina (to je najčešće 2-5) poveže u jednu funkcionalnu celinu (koja čini zaokruženost tehnologije) sa odgova-rajućim manipulacionim sistemom za alata i predmet obrade, transportnim sistemom i merno – kontrolnim sistemom dolazi se dao fleksibilne tehnološke ćelije (FTĆ).


Fleksibilni tehnološki sistem (FTS), za razliku od FTĆ, podrazumeva zaokruženost tehnologije proizvoda. Radi se o više istih ili različitih FTĆ i FTM povezanih u funkci-onalnu celinu sa automatskim transportno-skladišnim sistemom, računarskim prepoznavanjem delova, NU mernom mašinom, senzorskim sistemom za alat, ON-LINE optimizacijom režima rezanja, dijagnostikom otkaza itd.


Nivo fleksibilnih tehnoloških struktura

2. FTM za obradu rotacionih delova

U skladu sa ranije konstatovanim u nastavku su definisana koncepciona rešenja FTM za obradu rotacionih delova i to:-na bazi obrade delova tipa vratila iz šipkastog materijala i

-obrade delova tipa diska. Koncepciona rešenja su funkcija manipula-cionog sistema i meñuoperacionog skladišta.

105


Mogeće varijante FTM za pojedine operacije obrade


Prikazane osnovne varijante dozvoljavaju da se na osnovu njih po principu eliminacije pojedinih sastavnih delova doñe do izvedenih varijanti FT modula odreñene vrste. To se npr. odnosi na magacine pripremaka i izradaka, NU merni sistem i sl.

Raspored elemenata unutar FTM prvenstveno je koncipiran da omogući pretežno linijsko kompo-novanje fleksibilnih tehnoloških struktura višeg nivoa složenosti.


U vezi sa prikazanim osnovnim varijantama FTM za obradu odsecanjem neophodno je napomenuti da su one prvenstveno zamišljnene da koriste vertikalno skladište šipkastog materijala sa automatskim izborom i doturom šipke u položaj za odsecanje. To ipak ne isključuje mogućnost korišćenja magacina šipki manjeg kapaciteta sa poluautomatskim doturom šipke.

2.1 FTM za obradu rotacionih delova struganjem


2. Varijanta5a- Lančasti magacin delova tipa vratila5b- Lančasti magacin delova tipa diska


3. Varijanta1. NU strug2. Portalni manipulator3. Magacin alata, steznihglava, hvataljki manipul.4. NU merni sistem5a. Sistemske palete za delove tipa vratila5b. Sistemske palete za delove tipa diska6. Industrijski robot7. Induktivno voñenakolica

106


4. Varijanta

2.1 FTM za obradu rotacionih delova brušenjem

.

2. varijanta FTM za obradu brušenjem

2.1 FTM za obradu krajeva rotacionih delova

2. varijanta FTM za obradu krajeva

2.1 FTM za obradu rotacionih delova odsecanjem

.

2. varijanta FTM za obradu odsecanjem

2.2 FTĆ za obradu rotacionih delova

U nastavku se prikazuje komponovanje FTĆ na osnovu dve NU mašine alatke. Kao primeri karakterističnih rešenja prikazane su FTĆ komponovane od FTM za obradu struganjem.

Sem toga, naveden je i jedan primer FTĆ komponovane od FTM za odsecanje i FTM za obradu krajeva. Praktično u ovom primeru se radi o FTĆ za pripremne operacije, odnosno pripremu šipkastoga materijala.

2.2 FTĆ za obradu rotacionih delova

Varijante FTĆ su praktično funkcije transportnog sredstva.Kao transportno sredstvo se koristi:1.Viseći portalni manipulator;2.Paletni transporter;3.Induktivno voñena kolica.Pri prethodnom razmatranju treba imati u vidu da se u okviruFTM mogu koristiri različiti manipulacioni sistemi što povećavamogući broj kombinacija FTĆ na osnovu samo dve NUMA. Iztog razloga se prethodno ilustruje samo na NUMA za obradustruganjem.

107

2.2 FTĆ za obradu rotacionih delova struganjem

1. varinata : TS viseći portalni manipulator, MS višenamenski portalnimanipulator


2. varijanta: TS zajedni čki višenamenski portalni manipulator


3. varijanta: TS viseći portalni manipulator, MS industrijski robot


4. varijanta: TS paletni transporter; MS višenamenski portalni manipulator

2.2 FTĆ za obradu rotacionih delova struganjme

5. varijanta: TS paletni transporten, MS- višenamenski portalni manipulator; FTM bez meñufaznog skladišta

2.2 FTĆ za obradu rotacionih delova struganjme

6. varijanta: TS induktivno voñena transportna kolica; MS industrijski robot

108

2.2 FTĆ za pripremne operacije obrade rotacionih delova

1. varijanta: TS viseći portalni manipulator; MS viseći portanmi manipulator

2.3 FTS za obradu rotacionih delova

Razvijajući dalje komponovanje pojedinih FTM i FTĆ u složenije strukture kao što su fleksibilni tehnološki sistemi (FTS) dolazi se do varijantnih rešenja FTS.

Varijantna rešenja odnose se na fiksan sastav u pogledu broja i vrsta FT modula u FT sistemu. To su sistemi namenjeni za obradu rotacionih izradaka u obliku vratila kao složenije tehnološko rešenje u odnosu na obradu diskova.

Za razliku od njih dato je samo jedno rešenje sistema namenjenog za obradu izradaka u obliku diska.

2.3 FTS za obradu rotacionih delova

I ovde, kod razvoja varijanti suština je bila da se ukaže sa jedne strane na mogućnost komponovanja raznih varijanti a sa druge na složenost, odnosno brojnost varijanti. Zato se i ovde pošlo u komponovanju FT sistema od prvih osnovnih varijanti pojedinih FT modula. Može se konstatovati da su varijante FTS u prvom redu funkcije rasporeda komponenti i vrste transportnog sredstva.Sa stanovišta rasporeda komponenti može se grubo posmatrati da postoje dva osnovna rasporeda i to:1. linijski i 2. kompaktni.

2.3 FTS za obradu rotacionih delova tipa vratila

1. varijanta: Linijski raspored, TS viseći portalni manipulator; MS –višenamenski portalni manipulator


2. varijanta: Linijski raspored, TS viseći portalni manipulator; MS industrijski robot;


3. varijanta: Linijski raspored, TS paletni transporter; MS višenamenski portalni manipulator

109


4. varijanta: Linijski raspored, TS induktivno voñena kolica; MS industrijski robor;


5. varijanta: Kompaktni raspored, TS paletni transporter,MS višenamenski portalni manipulator; FTM bez meñufaznog skladišta


6. varijanta: Kompaktni raspored, TS induktivno voñena kolica; MS industrijski robot

2.3 FTS za obradu rotacionih delova tipa diska

1. varijanta: Linijski raspored, TS viseći portalni manipulatot ; MS višenamenski portalni manipulator


Tok materijala za 3. varijantu FTS



110



3.1 FTM za obradu prizmatičnih delova

3.2 FTĆ za obradu prizmatičnih delova 3.3 FTS za obradu prizmatičnih delova

Linijski raspored komponenti i linijsko skladište paleta

3.3 FTS za obradu prizmatičnih delova

Kompaktni raspored komponenti i visokoregalno skladište

3.4 FTM za probijanje i prosecanje

Obradni centar za probijanje i prosecanje

111

3.5 Primeri izvedenih rešenja

FTM za obradu rotacionih delova


FTM za obradu prizmatičnih delova


FTM za obradu prizmatičnih delova


FTĆ za obradu rotacionih delova


FTĆ za obradu prizmatičnih delova


FTS za obradu rotacionih delova

112


FTS za obradu prizmatičnih delova


FTM za probijanje i prosecanje


FTĆ za obradu lima


FTS za obradu lima

113

11.0 IZBOR FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH STRUKTURA (vrednovanje FTs)

114

FTN - DPM - LamaPredmet: FTSI. Sarajevo, decembar 2010.

12.0 RAČUNAROM INTEGRISANA PROIZVODNJA - CIM

Računarom integrisana proizvodnja - CIM

Sadržaj:

1.1 Uvodne napomene1.2 Pojam CIM sistema1.3. Modeli CIM sistema1.4 Od AFT sistema do CIM sistema i

fabrika budućnosti – “fabrika bez ljudi”

1. Uvodne napomene

Savremeni tržišni uslovi zahtevaju stalno preispitivanje poslovnih ciljeva i strategija preduzeća i brzo prilagoñavanje novonastalim uslovima. To znači da se aspekt FLEKSIBILNOSTImora ugraditi u sve nivoe upravljanja i sve poslovne procese. Na taj način poslovni sistem postaje sve složeniji i povećava se potreba za koordinacijom i integracijom poslovnih aktivnosti.

1. Uvodne napomene

Nove generacije industrijskih fabrika (poslovnih sistema) sa kraja 20. veka treba da poseduju sledeće karakteristike:

a. fleksibilnost,b. integrabilnost,c. koordinacija,d. inteligencija.

1. Uvodne napomene 1. Uvodne napomene

Fleksibilnost je jedna od najvažnijih karakteristika savremenih poslovnih sistema.U nastvaku se navodi šest segmenata koji su interesentni za razmatranje fleksibilnosti.

115

1. Uvodne napomene

1. Fleksibilnost u izradi i montažiVidovi fleksibilnosti:

-Slučajni redosled dolaženja delova na pojedine obradne sisteme ilimontažne stanice predpostavlja da je dobro osmišljena familija delovatako da nema vremenskih gubitaka za pripremu obradnogsistema/montažne stanice bez obzira na redosled dolaženja delova naobradu ili montažu iz jedne familije.-Dalje proširenje fleksibilnosti se ostvaruje ako se postojećoj familijidodaju novi delovi čime se vrši ublažavanje ograničenja koja su uvedenapri formiranju familije.

Feksibilnost tehnoloških postupaka-Različiti delovi se obrañuju na pojedinim obradnim sistemima primenomrazličitih tehnoloških postupaka.-Drugi aspekt ove fleksibilnosti ja da se jedan deo može obrañivati porazličitim tehnološkim postupcima zavisno od raspoloživih obradnihsistema. Ukoliko dolazi do promene veličine serije koja se lansirafleksibilan sistem treba da zadrži istu jediničnu cenu izrade, da zadržinivo produktivnosti i uz to da ne doñe do opadanja stepena iskorišćenjaobradnih sistema.

1. Uvodne napomene

2. Fleksibilnost procesa projektovanja :

U okviru osvojene (serijske) proizvodnje sistemizmena je stalno prisutan.U konstrukcionom birou se takoñe vrše izmene nacrtežima delova (izradaka) ili sklopova koji su već uproizvodnji.Proizvodni pogon treba da je projektovan tako damože da fleksibilno reaguje na sve promene izkonstrukcionog biroa.

1. Uvodne napomene

3. Fleksibilnost merenja i kontrole kvaliteta

Prvo je razvijen fleksibilan koncept obraderezanjem, koji je zatim proširen i na drugevrste obrada, deformisanjem, zavarivanjem,termičkom obradom itd.Posebno je značajna fleksibilnost kontroledimenzija, npr. kao kod mernih mašina.Ovo obezbeñuje fleksibilnost merenja ikontrole kvaliteta.

1. Uvodne napomene

4. Fleksibilnost razvoja fabrike (proizvodnogsistema)

Fleksibilnost razvoja fabrike, kao pogona, seogleda u njenom ponašanju u pogledu promenakoje nastaju tokom vremena.Te promene se odnose na postojeće komponentehardvera, softvera i informacioni sistem u odnosuna onaj koji može da se uvede u budućnosti.Potrebe za ovim promenana su sve veće obziromda se nova rešenja javljaju u sve kraćimvremenskim periodima.

1. Uvodne napomene

5. Fleksibilnost organizacije

Organizaciona struktura jedne fabrike trebada bude sposobna da blagovremeno reagujena sve promene koje nastaju u relativnokratkom vremenu i da ima organizacionufleksibilnost koja omogućava prilagoñavanjeraspoloživim resursima, zahtevima tržišta iostvarivanju povoljnih poslovnih efekata.

1. Uvodne napomene

6. Fleksibilnost softvera i baze podataka

Informacioni sistem i baza podataka jednomuspostavljeni u fabrici prilikom promena treba da sefleksibilno ponašaju.To znači da treba da je moguće da se uzminimalne promene u postojećem softveru i u bazipodataka uspostavi novi informacioni sistem sanovim zahtevima.Ne postojanje ove fleksibilnosti može dapredstavlja usko grlo na današnjem nivou razvojafleksibilnih tehnoloških sistema.

116

1. Uvodne napomene

IntegrabilnostČovek, kao gospodar svih dogañaja, je uvek težioindividulanosti, ali je to bila samo polazna tačka njegovogcilja koji se zove integracija.To se ogleda i kod proizvodnje obradnih sistema (mašinaalatki), kao svojih proizvoda. Tu takoñe čini napor dasprovede integraciju, jer u nemogućnosti da drži pod svojomkontrolom sve aktivnosti čini napor da jedan deo aktivnostiprenese na svoje proizvode – obradne sisteme. Prvi korakje da prenese izvoñenje operacija preoblikovanja radnogpredmeta na obradni sistem. Ovi proizvodi su mnogosuperiorniji u ovladavanju materijalom i energijom. Tako daje čovek pored integracije materijala i energije na obradnisistem, došao do mašine koja može sprovesti i integracijuinformacija – a to je računar .

1. Uvodne napomene

Koordinacija

CIM predstavlja složenu strukturu koja predpostavlja razne metode koordinacije i to: hijerarhijske i heterhijske strukture. To se odnosi na funkcionalnu i informacionu strukturu CIM-a.Drugi aspekt se odnosi na razne vrste fizičkih objekata: obradne sisteme, robote, transportne sisteme, itd.Nesumljivo da ova koordinacija projektantsko - inženjerskih aktivnosti, administrativnih aktivnosti i izvoñačkih aktivnosti predpostavlja razvoj odgovarajućih protokola, ali i fizičkih jedinica za komunikaciju na bazi meñuveza ukupne strukture sistema.

1. Uvodne napomene

InteligencijeAko se krene iz tačke u kojoj ne postoji znanje onda je moguće uspostaviti dve magistrale sticanja znanja i to:•magistrala heurističkog znanja,•magistrala znanja na bazi učenja.Heurističko znanje se odnosi na poznatu oblast, na bazi znajnja koje se može smatrati površinskim znanjem.Znanje na bazi učenja ima za cilj da utvrdi principe, aksiome i odgovarajuće zakone kako bi se formirale opšte teorije. Po ovoj liniji se formiraju znanja po dubini. Ova dva pravca predstavljaju celinu pri formiranju savremenih fabrika (inteligentnih fabrika, fabrika budućnosti).

1. Uvodne napomene

Informacija o stanju sistema predstavlja osnovni preduslovza efikasnu komunikaciju, organizaciju i upravljanje jednimsistemom. Ulazne i izlazne veličine u informacionomsistemu su podaci i informacije.

•Podatak predstavlja konkretno obeležje nekog objekta, odnosno vrednost koju obeležje ima (poprima).

•Informacija je podatak koji primaocu (korisniku) dostavlja neku relativnu novost.

Teorijski govoreći podatak “živi“, dok informacija "umire" u samom trenutku nastanka.

1.1 Uvodne napomene

Značajniji koraci u razvoju CAD/CAE/CAM (CAx) tehnologija

1.Uvodne napomene

117

1. Uvodne napomene

Konvencionalne tehnologije: Tehnologije koje se realizujuu okviru obradnih i tehnoloških sistema sa ručnimupravljanjem, u okviru automatskih sistema sa krutimnosiocima upravljačkih informacija, agregatnih sistema, i sl.Nove tehnologije: Svaka osvojena tehnologija kojadoprinosi razvoju proizvoda, pogona, fabrike, industrijskogkompleksa i ukoliko je ekonomski celishodna.Napredne (visoke) tehnologije: Podrazumevaju visok nivohardvera, softvera i orgvera, i odnosi se na tehnologije uokviru KNU, DNU, FTS, ITS, nanotehnologije i sl.Agilne ili tehnologije brzog dejstva: Posebne proizvodnetehnologije koje se odnose na brzu izradu prototipa i brzuizradu alata.

1. Uvodne napomene

Strukturni razvoj tehnologija

2. Pojam CIM sistema

DefinicijaCIM je savremeni koncept razvoja proizvodnih sistema

koji nudi pravac rešavanja problema koriste ći računar ( C – computer) za i ntegraciju (I – Integrated) p roizvodnih (M – Manufacturing) ili u opštem slu čaju svih poslovnih aktivnosti. Naglašava se izraz pravac , jer CIM ne predstavlja gotovo

rešenje. Osnovno pravilo kod CIM sistema je globalizacija

rešenja koja se sprovodi u lokalnom ambijentu sa svim ogranič enjima u datom poslovnom sistemu. Pri razvoju CIM sistema važi posulat “Misli globalno -

radi lokalno” . Zbog toga da je potrebno prvo definisati model razvoja i

implementacije CIM sistema, a zatim isti primeniti u konkretnom okruženju.


Uopšteni model CIM sistema


Razvoj i opstanak jednog savremenogpreduzeća predpostavlja respektovanjeosnovnih postavki CIM sistema, što se možeefikasno ostvariti samo razvojem modela CIMsistema.Osnovni zadatak modeliranja je analiza tokovainformacija, materijala (proizvoda) i energije.


.

118

PC

Highlight

PC

Highlight

PC

Highlight


Prema Prof. Merčantu (Merchant) CIM je nov pristup u proizvodnim tehnologijamaintegrisanim na bazi računara i novih informacionih tehnologija. Koncept CIM sistema čini 5 osnovnih elemenata koji grade zatvoreni sistem sa povratnom spregom (regulacioni sistem –regulaciono kolo) koji je fleksibilan, potpuno automatizovan i samooptrimirajući.


.

Koncept CIM-a prema Merčantu


Prema Prof. Špuru (Spur) CIM predstavlja integraciju informacionih tokova svih oblasti u proizvodnji u kojoj informacione tehnologije imaju ključnu ulogu. Postoje dva osnovna informaciona toka i to : inženjersko-tehnički i administrativno orijentisan informacioni tok.


Tokovi informacija u CIM sistemu


Da bi se sagledao značaj promena uvoñenjem CIM sistema –CIM koncepta - koncept komponovanja (novog koncepta –nove filozofije) isti je poreñen sa ranijim (dosadašnjim)konceptom – TEJLOROVIM konceptom - konceptomdekomponovanja.


CIM koncept vodi ka informatičkom društvu (novi izraz za post-industrijsko društvo) koje će se u znatnoj meri razlikovati odindustrijskog društva. Ove razlike se mogu uočiti poredjenja

data u tabeli.

119

PC

Highlight

PC

Highlight


CIM sistem predstavlja koncept integracije svih procesa u poslovnom sistemu. Zato se u akronomu CIM posebno ističe I (integracija). Oznaka Mse odnosi na proizvodnju u širem smislu, a ne samo na neposrednu izradu i montažu. Oznaka C znači da je reč o integraciji primenom računara. Proizvoñači računara često ističu ovaj preduslov C (računar). Računar ovde služi kao sredstvo za ostvarivanje integracije uz povećanje nivoa fleksibilnosti i automatizacije. Pojam CIM sistema je vremenom evoluirao i danas se koriste četiri izvedena pojma:-HOCIM – naglašava se značaj ljudskih resursa u kreiranju i korišćenju CIM sistema- CIE – umesto pojma preduzeće je oblast primene CIM sistema proširena na celu grupaciju proizvodjača (korporaciju)što se izražava pojmom CIE (Enterprize)- CAI – u ovom slučaju se pojam odnosi na celu industriju(Industry) (Industrija podržana računarom)- CIB – koncept je proširen sa prvobitno orijentisanih proizvodnih funkcija na integraciju ostalih poslovnih funkcija(marketing, finansije, biznis, itd.) (Busniess)

3. Modeli CIM sistema

Prvi model CIM sistema . Prva celovita definicija CIM sistema (CASA/SME) datira iz 1980. godine, prema kojoj je CIM sistem prikazan u vidu točka, gde se u središtu točka nalazi zajednička baza podataka i ostali zajednički informacioni resursi. Sve poslovne funkcije imaju pristup ovim zajedničkim informacionim resursima. Prema ovom modelu sve poslovne funkcije su grupisane u četiri funkcije:- inženjering proizvoda (1)- planiranje proizvodnje (2)- upravljanje proizvodnjom (3)- automatizovana proizvodnja (4).


CASA/SME model CIM sistema


Drugi model CIM sistemaOvaj model CIM sistema je razvilo nemačko udruženje AWF 1985. godine. Prema ovom modelu CIM sistem obuhvata sve informacione i tehnološke interakcije izmedju CAD, CAP

(CAPP), CAM i PPC – (proces upravljanja proizvodnjom).

AWF model CIM sistema


Helbergov model CIM sistema


U okviru programa ESPRIT (Europen Strategic Programme of Researc and Development in Information Technology) u okviru Evropske zajednice razvijen je referentni model CIM sistema. 21 evropska kompanija iz 7 zemalja formirala je konzorcijum AMICE (akronim od čitajući odnazad naziva Europen CIM Arhitecture) sa zadatkom da se razvije referentni

model CIM sistema otvorene arhitekture (Open System Architecture).

Kao rezultat istraživanja u okviru ovog projekta razvijen je referentni CIM/OSA model na bazi kojeg svako preduze će može da gradi svoj model CIM preduze ća.Arhitektura modela je definisana u tri dimenzije:

-nivo opštosti;- nivo primene;- nivo poslovanja.

120


CIM/OSA referentni model


Model CIM sistema Mašinskog fakulteta u BeograduModel CIM sistema Mašinskog fakulteta u Beogradu je definisan na bazi modela JUPITER sistema (Jedinstveno Upravljanje Informacionim i Tehnološkim Resursima), koji je definisan sredinom sedamdesetih godina dvadesetog veka u obliku piramide. Osnovu (bazu) piramide čini proizvodna oprema i proizvodnja, a vrh upravljanje proizvodnjom. Drugi nivo predstavlja projektovanje proizvoda, a treći projektovanje za proizvodnju (projektovanje tehnoloških procesa)

3. Modeli CIM sistema 3. Modeli CIM sistema

Ovaj model CIM sistema u opštem slučaju sadrži 16 podsistema i to:1.Opšti podsistemi (zajedni čki podsistemi)- označavanje elemenata (činilaca) poslovanja,- simulacije i statistike.2. Podsistemi upravljanja proizvodnjom- upravljanje inženjerskim poslovima,- planiranje proizvodnje,- terminiranje i poslovi u pogonu,- upravljanje zalihama i dijagnostika,- upravljanje kvalitetom proizvoda,- poslovanje sastavnicama.


3.Podsistemi projektovanja- projektovanje proizvoda,

- projektovanje tehnološkog procesa izrade i montaže.

4. Podsistemi komercijalnih poslova- nabavka i prodaja,

- upravljanje troškovima.

5. Podsistemi fleksibilne proizvodnje-upravljanje mašinama,

-upravljanje transportom i skladištenjem.

4. Od AFT sistema do CIM sistema i fabrika budućnosti – “fabrika bez ljudi”

Informacioni tokovi u AFT sistemu i negovo prerastanje u CIM prikazani su na donjoj slici. Ovaj proces integriše proces projektovanja proizvoda (CAD), projektovanje

tehnologije (CAPP/CAM), izrade i montaže.

121

PC

Highlight

PC

Highlight


Globalni koncept tokova informacija i tokova materijala u CIM sistemu baziranom na distribuiranom upravljanju i bazi podataka dat je na slici. Kako se sa slike vidi u ovaj koncept nije uključen samo koncept proizvodnih pogona nego i kompletan sistem fabrike, sa funkcijama finansija, komercijale, istraživanja i razvoja i slično.


Integracija u proizvodni sistem budućnosti prikazana je na slici. Istraživanja pokazuju da je za ovakvu integraciju posebno važna visoka fleksibilnost. U datom momentu je posebno važna fleksibilnost obradnih sistema, što je dovelo do stvaranja rekonfigurabilnih mašina alatki.

122

49670640-fleksibilni-tehnoloski-sistemi-1

Documents