UNIVERZITET U TUZLIMAŠINSKI FAKULTETOdsjek: Proizvodno mašinstvo

STRUKTURA FLEKSIBILNIH PROIZVODNIH SISTEMA

Tuzla, april 2012.

SADRŽAJ1. Uvod..............................................................................................................................................2

2. Komponente fleksibilnih proizvodnih sistema..........................................................................3

2.1. Radne stanice.......................................................................................................................3

2.1.1. Obradni centri...............................................................................................................3

2.2. Stanice za mjerenje i kontrolu............................................................................................4

2.2.1. Tipovi koordinatnih mjernih mašina...........................................................................5

2.3. Stanice za pranje i sušenje.................................................................................................9

3. Sistem unutrašnjeg transporta i skladištenja........................................................................10

3.1. Karakteristike sistema transporta radnih komada.........................................................10

3.1.1. Palete...........................................................................................................................11

3.1.2. Sistem automatske izmjene paleta..........................................................................12

3.1.3. Transportna sredstva.................................................................................................14

3.1.4. Skladište......................................................................................................................15

3.2. Karakteristike sistema transporta alata...........................................................................16

3.2.1. Strategija korištenja i zamjene alata........................................................................16

3.2.2. Kodiranje alata............................................................................................................17

3.2.3. Automatska izmjena, transport i skladište alata.....................................................17

4. Kompjuterski kontrolisani sistem.............................................................................................21

5. Zaključak.....................................................................................................................................22

6. Literatura.....................................................................................................................................23

7. Prilozi...........................................................................................................................................24

7.1. Popis slika...........................................................................................................................24

1

1. Uvod

Fleksibilni proizvodni sistemi predstavljaju realizaciju ideje o istovremenom povećanju stepena automatizacije procesa obrade, montaže, transporta i manipulacije predmeta obrade i alata, uz povećanje nivoa fleksibilnosti promjenom odgovarajućeg upravljačkog sistema. Odnosno pod fleksibilnim proizvodnim sistemom se podrazumijeva grupa numerički upravljanih mašina, koje su povezane automatizovanim sistemom transporta, skladišnim sistemom i integrisanim računarskim sistemom.

Fleksibilnost čine sljedeće komponente: proizvodnja različitih proizvoda na istim mašinama i istih proizvoda na

različitim mašinama proizvodnja novih proizvoda na postojećim mašinama mogućnost mašina da odgovore na promjenu u dizajnu proizvoda

Prema geometrijskom obliku dijelova koji se izrađuju u okviru FPS-a razlikujemo FPS za obradu:

rotacionih dijelova rotacionih i prizmatičnih dijelova prizmatičnih dijelova

Za svaki dio koji se izrađuje postoji isprobani program za obradu memorisan u centralnoj datoteci. Ovim sistemima se može premostiti vrijeme pauze, a nakon završetka radne smjene može se nastaviti rad sa redukovanim brojem radnika. U visoko automatizovanim sistemima u obradni i informacioni tok mogu biti uključeni skladišta materijala, mjerne mašine i automatsko upravljanje alatom.

Slika 1. Struktura fleksibilnog proizvodnog sistema

2

2. Komponente fleksibilnih proizvodnih sistema

Osnovne komponente FPS-a su:

radne stanice sistem unutrašnjeg transporta i skladištenja kompjuterski kontolisani sistem

2.1. Radne stanice

Proizvodnja i montiranje opreme za rad koja se koristi u FPS-u zavisi od vrste posla koji će se izvršavati. Ukoliko su sitemi projektovani za mašinske operacije, princip proizvodnih sistema se ogleda u kompjuterski upravljanjim mašinama (CNC). Tipovi radnih stanica u FPS-u su standardni, a to su:

stanice za mašinsku obradu (obradni centri) stanice za utovar i istovar stanice za montažu stanice za mjerenje i kontrolu stanice za pranje i sušenje

2.1.1. Obradni centri

Obradni centri predstavljaju kombinovane mašine koje, u općem slučaju zamjenjuju strug, glodalicu i bušilicu. Po mogućnostima su slične horizontalnim bušilicama – glodalicama ali su još opremljenije, produktivnije i kvalitetnije. To su numerički upravljanje mašine opremljene skladištem alata. Izmjena alata je automatizovana, dok broj mjesta u skladištu može ići i do 60. U pogledu ose glavnog vretena, obradni centri se dijele na horizontalne i vertikalne. Pored ovih postoje i obradni centri sa prizmatičnim i obrtnim stolom. Obradni centri sa prizmatičnim stolom imaju upravljanje sa tri pravolinijska kretanja dok obradni centri sa obrtnim stolom imaju upravljanje i sa četvrtim kretanjem-obrtanjem stola. Postoje i obradni centri koji imaju i dvopaletni sistem, kod kojeg se jedna paleta sa stegnutim predmetom uvijek nalazi u radnom prostoru mašine a druga paleta van radnog prostora mašine. Ovo omogućava da se, dok se jedan predmet obrađuje u radnom prostoru mašine, sa druge palete skine obrađeni predmet i stegne novi, čime se skraćuje vrijeme postavljanja i skidanja predmeta. Nakon obavljene operacije izvrši se zamjena paleta.

Na obradnim centrima se cjelokupna operacija, sva kretanja alata i stola kao i izmjene alata obavljaju automatski pomoću programa unijetog u upravljačku jedinicu mašine. Na slici 2 je prikazan primjer horizontalnog obradnog centra, kod kojeg sto obavlja dva horizontalna kretanja (uzdužno i poprečno) a glavno vreteno na nosaču alata vertikalno kretanje.

3

Slika 2. Vertikalni i horizontalni obradni centar

Alat stegnut u glavno vreteno vrši svoj dio operacije na premetu stegnutom na stolu obradno centra. Kada jedan alat završi, vrši se automatska izmjena alata, tako što se prethodni alat uzima iz glavnog vretana i vraća u skladište na svoje mjesto a uzima naredni i steže u glavno vreteno.

Obradni centri spadaju u najsloženije ali i najskuplje mašine, koje se s obzirom da imaju veliku produktivnost mogu koristiti i u maloserijskoj i u velikoserijskoj proizvodnji.

2.2. Stanice za mjerenje i kontrolu

Mjerno sredstvo pomoću koga se vrši mjerenje koordinata u prostoru na površinama radnog komada zove se koordinatna mjerna mašina (CMM). Koordinatne mjerne mašine su elektromehanički sistemi za mjerenje. Mjerenja se vrše u nekom od koordinatnih sistema: Descartesovom, sfernom ili cilindričnom. U referentnom koordinatnom sistemu mašine x, y i z osa su povezane sa kretanjem mašine i mjerne sonde. Drugi koordinatni sistem je tzv. koordinatni sistem radnog komada vezan za referentnu osnovu na radnom komadu. Prije uvođenja računara i njihovog softvera u proces mjerenja bilo je potrebno izvršiti poravljanje radnog komada sa osama mašine kako bi se moglo izvršiti mjerenje. Korištenjem CMM softvera, CMM jednostavno izmjeri osnovu na radnom komadu, uspostavi vezu koordinatnog sistema mjernog objekta i matematički ga poveže sa koordinatnim sistemom mašine. Ovaj proces se naziva poravnjanje. Za osnovu se uzima neka lokacija na radnom komadu npr. otvor, žlijeb ili površina.

4

Slika 3. Koordinatna mjerna mašina

2.2.1. Tipovi koordinatnih mjernih mašina

Konfiguracije koordinatnih mjernih mašina igraju važnu ulogu u ostvarivanju zahtjeva koji se stavljaju pred njih, kao što su:

Tačnost Fleksibilnost Brzina mjerenja Cijena mašine

Osnovne CMM konfiguracije:

CMM sa pokretnim mostom CMM sa nepokretnim mostom CMM sa konzolom CMM sa horizontalnom rukom CMM portalnog tipa

5

CMM sa pokretnim mostom

Ovo je najčešće korištena konstrukcija CMM-a i prikazana jue na slici 4. Sastoji se od stacionarnog stola na koji se postavlja radni komad i pokretnog mosta. Jedan od problema koji se može pojaviti je tzv. ''hodanje'' mosta pri čemu se noge mosta kreću različitim brzinama što uzrokuje ''uvrtanje'' mosta. Ovaj problem se može riješiti u vidu dvostrukog pogona sa kontrolnim sistemom i povratnom spregom za oba stuba ili pokretanjem mosta po centralnoj liniji.

Slika 4. CMM sa pokretnim mostom

CMM sa nepokretnim mostom

Most je čvrsto povezan za postolje mašine. Sto na koji se postavlja radni komad se može pomjerati u smjeru x-ose. Ovakvim rješenjem se uklanja fenomen ''hodanja'' i obezbjeđuje velika krutost konstrukcije. Zbog ovoga neke od najtačnijih koordinatnih mjernih mašina imaju ovaj dizajn. Nedostatak ove konstrukcije je smanjena brzina rada pošto je potrebno pomjerati teški sto sa radnim komadom. Jedan od nedostataka je također i ograničenje težine radnog komada. Glavna prednost je veoma kruta struktura te je pojava greške znatno reducirana.

6

Slika 5. CMM sa nepokretnim mostom

CMM sa konzolom

Sadrži pokretnu konzolu po kojoj se nosač kreće naprijed-nazad. Stub sa sistemom sondi se nalazi u nosaču koji mu omogućava kretanje po z-osi. Dio koji se mjeri postavlja se na nepokretno postolje.

Prednosti konzolnog tipa:

dobar pristup radnom komadu mogućnost mjerenja relativno teških komada velika propusnost (velike brzine mjerenja) pogodnost za mjerenje dugih, uskih komada

7

Slika 6. CMM sa konzolom

CMM sa horizontalnom rukom

Ovaj tip CMM-a je jedna od najčešće korištenih mašina. Proizvode se u različitim varijantama i konstruktivnim rješenjima. Dimenzije se kreću kod nekih tipova od onih sobne veličine do ručnog mjernog sredstva. Primjenjuju se za kontrolu poluproizvoda i proizvoda od lima kao i za provjeru ulaznih sklopova za vozila i vazduhoplovstvo. Prednost im je mogućnost pristupa svim stranama radnom komada kao i velike brzine mjerenja. Nedostatak je prvenstveno ograničena tačnost. Usljed meadekvatne čvrstoće ove konfiguracije uobičajeno je da se koriste softveri za korekcije deformacija.

Slika 7. CMM sa horizontalnom rukom

8

CMM portalnog tipa

Slika 8. CMM portalnog tipa

2.3. Stanice za pranje i sušenje

Stanice za pranje imaju veoma važnu ulogu u FPS-u čiji je zadatak da sa predmeta koji se obrađuje odstrane nečistoću nastalu u procesu rada. U automatizovanoj fleksibilnoj proizvodnji operacija pranja je vrlo značajna, posebno zbog kontrole koja se može vršiti samo na čistim radnim predmetima. Koriste se kako za maloserijsku tako i za velikoserijsku proizvodnju.

Odabir stanica za pranje se vrši na osnovu:

veličine radnog komada, težine i vrste materijala vrste materijala koji želimo očistiti (strugotina, rezno ulje) vrste operacije (inspekcija, skladištenje, montaža) metode utovara, istovara, transporta vrste proizvodnje

Uređaji za pranje zahtijevaju mlaznice (raspršivače) određene veličine koje su postavljene tako da mogu očistiti unutrašnje i vanjske površine radnog predmeta. Pritisak potreban za potpuno ispiranje strugotine i ostalih nečistoća sa radnog predmeta je ponekad i veći od 28 [bar]. Otpuhivanje (eng. blow-off) je jedna od najznačajnijih osobina stanica za pranje. Ovim se smanjuje vrijeme sušenja, otpuhivanjem viška sredstva za čišćenje čime se sprječava prelijevanje sredstva na ostale mašine. Pojedine stanice za pranje imaju svoje spremnike za skladištenje strugotine i sredstva za čišćenje.

9

3. Sistem unutrašnjeg transporta i skladištenja

Unutrašnji transport je aktivnost kojom se vrši kretanje predmeta rada, sredstava za rad, ljudi i informacija. To je dio proizvodnog odnoson poslovnog procesa. Obavlja se određenim sredstvima i na određenom prostoru. Može se posmatrati kao podsistem proizvodnog sistema povezan sa skladišnim i tehnološkim sistemima.

Sistemi za manipulaciju i sistemi skladištenja kroz FPS ispunjavaju sljedeće zadatke:

Dozvoljavaju samostalno kretanje radnih dijelova između stanica – to znači da dijelovi moraju biti sposobni da vrše kretanje između mašina u sistemu do drugih mašina, tako da obezbjede različite varijante trasiranja drugih dijelova i kreiranje mašina za zamjenu ukoliko su određene stanice zauzete

Omogućavaju manipulaciju drugačijih oblika i konfiguracija radnih dijelova – za prizmatične dijelove. To su uglavnom završeni dijelovi koji su koristili dio uređaja za ugradnju trake u sistem za manipulaciju. Dio pribora ili uređaja je lociran na gornju površinu trake i projektovan da prilagodi različitu konfiguraciju dijelova pomoću uobičajenih elemenata, osobina brzih izmjena, i drugi uređaji koji dozvoljavaju brzo postavljanje opreme za dati dio. Kada su u pitanju dijelovi koji se kreću (rotiraju), industrijski roboti se često koriste za utovar i istovar, za kretanje mašina u određenim pravcima i kretanje dijelova između radnih stanica

Omogućava privremeno skladištenje – broj dijelova u FPS propisan prelazi u brojeve dijelova koji će zaista biti proizvedeni u bilo kom momentu. Stoga,svaka stanica će imati male redove dijelova, možda samo jedan dio, dio koji čeka na proizvodnju i sve to će nam pomoći da očuvamo visok nivo eksploatacije.

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

sistem transporta radnih komada sistem transporta alata

3.1. Karakteristike sistema transporta radnih komada

Osnovna karakteristika jednog FPS-a je povezanost mašina sa aspekta kretanja radnog komada. Iza toga se krije automatski funkcionalni transportni sistem koji obradni komad sa stezne ploče donosi na mašinu i ponovo vraća na steznu ploču. U zavisnosti od veličine i težine radnog komada biraju se različiti transportni sistemi ali i vrijeme izrade radnog komada, način stezanja i gabaritne mjere spadaju u izborne kriterije za najpovoljniji transportni sistem.

10

Kod projektovanja i eksploatacije transportno skladišnog sistema u okviru FPS-a treba obratiti pažnju na sljedeće:

palete sistem automatske izmjene (zamjene) paleta transportna sredstva skladišta

3.1.1. Palete

Za otpremu radnih komada kroz FPS upotrebljavaju se palete, bez izuzetka. Pri tome se razlikuje više vrsta paleta:

Transportne palete, u njima ne postoji zakonitost rasporeda dijelova. Iz ovih paleta dijelove vadi ili stavlja čovjek. Palete se dopremaju do radnog mjesta transportnim sistemom a daljni rad je ručni. Primjenjuju se kod FPS-a sa nižim nivoom automatizacije kada sistem ima automatski transport upravljan računarom dok operacije manipulacije obavlja čovjek

Sistemske palete u kojima se za razliku od transportnih dijelovi postavljaju u tačno određeni položaj pri čemu je moguća primjena automatizovane manipulacije. Paleta se transportnim sredstvom dovodi na definisani radno mjesto u okviru FPS-a a potom se dijelovi robotom premještaju u radni prostor.

Tehnološke palete. Na ovim paletama se dijelovi postavljaju i stežu na posebnim radnim mjestima na način koji dozvoljava da se ona preda manipulacionom sistemu palete na obradnoj stanici i stegne u radnom prostoru mašine. Na paleti se dijelom odvija tehnološki proces. Primjena tehnolških paleta znatno povećava proizvodnost i obezbjeđuje tačno i brzo postavljanje dijelova u radnom prostoru. Nedostatak ovih paleta je povećanje proizvodnih troškova paleta i elemenata za stezanje. Tehnološke palete se najčešće koriste za prizmatične dijelove prije svega srednjih i velikih dimenzija.

Postavljanje i stezanje radnih komada se ne izvodi direktno na paleti, već za to postoje posebna radna mjesta i specijalni uređaji za stezanje. Ovi uređaji uzimaju u zavisnosti od veličine radnog komada, jedan ili više radnih komada u isto ili različito mjesto stezanja. Pri paletizaciji jednostavnijih dijelova u sistemske palete u najmodernijim fleksibilnim proizvodnim sistemima se primjenjuju roboti sa vizuelnim sistemom prepoznavanja. Za težine radnog komada do 20 [kg] moguće je ručno stezanje i otpuštanje. Kod težine preko 20 [kg] potrebna je upotreba manipulatora ili krana, što se mora uzeti u obzir kod projektovanja mjesta za stezanje.

11

3.1.2. Sistem automatske izmjene paleta

Ovi sistemi obezbjeđuju minimalno vrijeme zamjene, tačno i čvrsto stezanje palete na radnom stolu mašine. Poreg ovoga ima mogućnost automatskog upravljanja iz upravljačke jedinice mašine pomoću programa. Ovaj sistem povezuje mašinu sa centralnim transportnim sistemom. Drugi način je povezivanje ovog sistema sa međuskladištem paleta. Sistemi za automatsku zamjenu paleta su tipični podsistemi kod obradnih centara za obradu prizmatičnih dijelova. Obradni centri u ovom slučaju imaju jedan radni sto sa stezačem paleta na kojem se zamjena odvija pomoću dva manipulaciona stola, ili jedno duplog manipulacionog stola.

Prebacivanje palete iz skladišta paleta na obradni centar ili transportni sistem obavlja se:

sa dva manipulacijska stola sa okretnim manipulacijskim dvostrukim stolom sa uređajum za izmjenu paleta sa skladištem paleta

3.1.2.1. Sistem automatske izmjene paleta sa dva manipulacijska stola

Ovaj sistem u praksi ima različite alternative, kako je prikazano na slici 9 a) do d). U svim ovim slučajevima paleta je dio radnog stola obradne mašine.

Slika 9. Automatska izmjena paleta

12

Na slici 9 a). Prikazano je rješenje s dva manipulacijska stola (1 i 2), smještena na krajevima vodilica x-ose, po kojima se kreće okretni sto. Na manipulacijskim stolovima i na radnom stolu obradne mašine su iste vodilice i stezni sistemi. Izmjena palete na radnom stolu se obavlja automatski pomoću mehanizma za prebacivanje paleta.

Postupak izmjene palete je sljedeći:

po završetku obrade obratka, koji se nalazi na paleti, radni sto se prebacuje u krajni lijevi položaj i stezni sistem oslobodi paletu

manipulacijski uređaj prebacuje paletu s gotovim izratkom na manipulacijski sto 1

prazni radni sto kreće na desni krajnji položaj vodilica, gdje se nalazi manipulacijski sto 2 sa sirovcem, spreman za prebacivanje na radni sto mašine

manipulacijski uređaj potisne paletu na radni sto radni sto premješta se u sredinu mašine i počinje obrada.

Na slici 9 a) do d) prikazano je još nekoliko alternativnih rješenja izmjene paleta. Isprekidana kota označava udaljenost radnih mjesta poslužitelja. Na slici 9 pod a) ova udaljenost je najveća, dok je pod d) najmanja.

3.1.2.2. Sistem izmjene okretnim dvostrukim manipulacijskim stolom

Na slici 9 e) i f) prikazana je upotreba okretnog manipulacijskog dvotrukog stola. U ovom slučaju potrebno je samo jedno radno mjesto za posluživanje. Kod ovog sistema izmjena paleta obavlja se kako slijedi:

nakon obrade obratka (kojeg nosi paleta), paleta se oslobodi i potisne na slobodno mjesto okretnog manipulacijskog dvostrukog stola, na kojem se stegne

okretni manipulacijski dvostruki sto se zakrene za 180 stepeni, tako da paleta 2 dođe u položaj prema radnom stolu, a na njoj je novi sirovac

Paleta 2 se s okretnog manipulacijskog dvostrukog stola automatski prebaci na radni sto mašine gdje se stegne

Na taj način izmjena palete je završena i počinje obrada. Ovim načinom moguće je postići vrijeme izmjene palete od 10 do 20 sekundi. Ovaj sistem koristi se i za punjenje skladišta paleta.

13

3.1.3. Transportna sredstva

Najznačajnija transportna sredstva su:

valjkasti transporteri šinski vođena vozila induktivno vođena vozila

3.1.3.1. Valjkasti transporteri

Valjkasti transporteri su upotrijebljeni na malom broju sistema. Ovdje se govori o tzv. sabirno valjkastom transporteru, kod kojeg se transport paleta odvija kroz spoj trenjem na pogonskim točkovima jednog valjkastog sistema. Ispred svake mašine nalazi se stanica za čitanje na paleti montiranog uređaja za kodiranje. Najčešće paleta ima kratak zastoj kod postpupka očitavanja koda. Ako je mašina spremna za uzimanje prepoznate palete i ako je ulazno mjesto slobodno, odgovarajućim postupkom paleta se uzima i postavlja na mašinu. Ovo se može postići postavljanjem jednog odvajača na valjčanim stazama ili separatnog transportnog uređaja. U slučaju da to nije odgovarajuća mašina ili da je ulazno mjesto već zauzeto, paleta nastavlja kretanje sve dok ne nađe slobodnu mašinu. Nedostatak ovog vida transporta je u tome što se ne može pratiti pozicija svake pojedine palete na računaru s tim da se ovo može napraviti ali uz dodatne troškove.

3.1.3.2. Šinski vođena vozila

Put kretanja se izvodi u vidu jednog preciznog dvošinskog kolodisijeka bez krivina i skretnica. Novije verzije upotrebljavaju ''Monorail'' sistema tj. sisteme sa mogućnošću izmještanja transportnih kolica na stranu. Transportni sistemi povezani šinama se odlikuju:

velikom sposobnošću nošenja, u zavisnosti od veličine, do nekoliko tona velikom brzinom i velikom sposobnošću opskrbljivanja tačnim, brzim priključivanjem na prednju stranicu visokom pouzdanošću

Na svakoj stanici kolica se fiksiraju mehanički što zavisi od oblika, prije nego što otpočne proces predaje. Kolica su opremljena, u zavisnoti od veličine i potreba sa jednim ili dva mjesta za transportne palete. Uređaj za predaju paleta u većini slučajeva radi na obje strane kako bi mogao opslužiti predajna mjesta. Kod upotrebe računara za upravljanje kretanjem kolica može se izostaviti jedno kodiranje paleta. Ovime se ušteđuju troškovi kodiranja i instaliranja kablova.

14

3.1.3.3. Induktivno vođena vozila

Ova vozila su najčešće zastupljena u praksi. Ovim vozilima se upravlja signalima iz provodnika (vodilice) smještenog u podu u kanalicama po principu magnetne indukcije. Vozilo se, praćenjem signala kreće po predviđenoj putanji. U sklopu pogonskog točka se nalaze: servo motori za pogon i zakretanjem odgovarajući prenosnici i antena sa dva kalema. U sklopu točka mogu se 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 vođenje. Signal se prenosi do jedinice za upravljanje vođenjem vozila, gdje se porede intenziteti magnetnog polja iz oba senzorska kalema. Ako se uoči razlika, generiše se signal za aktiviranje servo motora za zakretanje kako bi se vozilo usmjerilo desno ili lijevo. Osjetljivost sistema za zakretanje se povećava sa udaljavanjem antene od pogonskog točka. Maksimalni ugao zakretanja je 60-70 [°].

Prednosti induktivnog vođenja:

visok stepen fleksibilnosti transportnog sistema odsustvo šina omogućava lakše kretanje jednostavno povećavanje kapaciteta uvođenjem novih vozila brzo i jednostavno proširivanje transportnih staza (povećanje broja i dužine

staza) niske investicije za ugradnju transportnih staza

3.1.4. Skladište

Skladište je prostor za uskladištenje robe u rasutom stanju ili u ambalaži s namjerom da poslije određenog vremena roba bude uključena u daljnji transport, proizvodnju, distribuciju ili potrošnju. Imajući u vidu vremenski tok materijala u proizvodnom procesu, skladišta mogu biti:

decentralizirana (međuskladišta) centralizirana (skladišta)

Decentralizirana skladišta predstavljaju ''magacine'' dijelova, locirane u neposrednoj blizini obradnog sistema. Pojavljuju se u obliku:

višepozicionih okretnih stolova linijski postavljenih staza paleta sistemskih paleta lančanih magacina regala

Centralizirana skladišta u okviru FPS-a predstavljaju sisteme za odlaganje paleta sa dijelovima nakon cjelokupne obrade i po pravilu su regalnog tipa i snadbjevena su regalnim transporterom. Regalni transporter je sredstvo koje povezuje transportni i skladišni sistem ili preuzima i ulogu transportnog sistema. To su tzv. regalne dizalice čijom primjenom se postiže visoko iskorištenje proizvodnog prostora.

15

U slučaju izvođenja i zadatka transporta ova sredstva imaju induktivno, optičko ili magnetno vođenje. U centraliizranim skladištima mogu biti smješteni i pripremci sa paletama.

3.2. Karakteristike sistema transporta alata

Osnovni cilj ovog sistema je da obezbjedi odgovarajući ispravan alat za obradu. U tu svrhu je potrebno razmotriti niz pitanja kao što su:

strategija korištenja i zamjene alata kodiranje alata automatska izmjena alata transport alata skladištenje alata

3.2.1. Strategija korištenja i zamjene alata

Osnovne strategije korištenja i zamjene alata:

potpuno iskorištenje alata – pri ovoj strategiji svaka mašina je snadbjevena svim potrebnim alatima i njih može koristiti sve do njihove granice habanja ili eventualne pojave loma. U jednom FPS-u ovakva koncepcija zahtjeva velike rezerve alata.

šaržiranje (dostavljanje u serijama) – alati se u ovom slučaju dostavljaju obradnom sistemu samo na određeni period (kada su neophodni) u suprotnom su na raspolaganju drugim obradnim sistemima pri čemu se alati dotavljaju grupno.

kontinualno dopunjavanje alata – obradni sistem u ovom slučaju nije snadbjeven svim potrebnim alatima, nego se oni dostavljaju na zahtjev i to pojedinačno.

iskorištenje istog nivoa – prvenstveno imajući u vidu kriterijum habanja alati se dostavljaju obradnom sistemu na kojem još uvijek mogu biti korišteni

strategija slobodnih i blokiranih (zauzetih) alata – slobodni alati se iz centralnog skladišta mogu distribuirati na bilo koji obradni sistem dok se blokirani mogu distribuirati samo na određene.

3.2.2. Kodiranje alata

16

Da bi jedan sistem transporta alata mogao ispravno funckionisati, moraju se prepoznavati alati, ne samo po vrsti, nego i svaki pojedinačno. Zbog toga je potrebno posebno obilježje, tj. pridruživanje alatu odgovarajuće identifikacione oznake ili kodiranje. Postoji nekoliko načina kodiranja i to:

kodnim prstenovima smještenim na držaču alata. Različit raspored prstenova daj kod za prepoznavanje alata.

fotoelektričnim elementima smještenim u zadnji dio držača alata. Ovaj element čini specijalna pločica u kojoj je u BCD kodu definisan alat. Kapacitet pločice je do 10 podataka. Pri tome je uobičajeno da se podaci odnose na: vrstu i veličinu alata, položaj vrha alata.

Programabilnim čipovima u držaču alata. Oni su ugrađeni od proizvođača a njihov sadržaj se kreira od strane korisnika.

3.2.3. Automatska izmjena, transport i skladište alata

Automatska izmjena alata vrši se po redoslijedu operacija. Alati su smješteni u skladište alata po redoslijedu korištenja ili nasumice. Ako su alati smješteni bez redoslijeda, jednim okretom skladišta alata, jednim prolazom čitača pored IC čipa, senzori očitaju položaj i oznaku svih alata i unose ih u upravljačku jedinicu. Alati se dalje koriste prema programu automatski.

Automatskom izmjenom alata postiže se:

koncentracija operacija koje se mogu izvršiti u jednom stezanju obratka skraćenje pomoćnog vremena obrade automatiziran rad alatne mašine fleksibilnost obradne mašine

Automaska izmjena alata odnosi se na izmjenu pojedinačnih alata a uglavnom vretenu. Osnovne pretpostavke o automatskoj izmjeni alata su:

adekvatni držači alata kodiranje držača alata predpodešavanje alata adekvatni prihvat za polugu izmjenjivača alata adekvatno stezanje alata i držača alata u glavno vreteno i uređaj za

prednamještanje manipulator za izmjenu alata skladište i pomoćno skladište alata automatsko stezanje držača alata u glavnom vretenu detekcija loma i istrošenosti rezne pštrice alata numeričko upravljanje obradnom mašinom

Obradni centar može imati nekoliko glavnih skladišta alata. Pomoćno skladište alata sadrži alat za proširivanje broja operacija ili duplikate alata, zbog automatske izmjene korištenog ili iskorištenog alata u glavnom skladištu alata.

17

Do zamjene alata u glavnom skladištu alata dolazi:

Kada se želi povećati broj operacija obrade, pa se skine alat koji je završio svoju funkciju i na njegovo mjesto stavi novi alat za sljedeće operacije,

Kada se istroši oštrica nekog alata pa ga treba izmijeniti novim.

Skladište alata može biti:

lančano skladište alata kasetno skladište alata

Slika 10. Lančano skladište alata

Pošto lančana skladišta mogu primiti samo određeni broj alata koji može biti manji od potrebnih za obradu kompolikovanih obradaka, te ih nije moguće mijenjati dok mašina radi prešlo se na kasetna skladišta. Kasete se pune alatima nasumice, postave u spremište dok uređaj za manipulaciju očitava IC čipove i tako upravljačka jedinica dobiva informacije o položaju svakog alata. Kasete sa istrošenim ili polomljenim alatima se mogu mijenjati dok mašina radi.

18

Slika 11. Kasetno skladište alata: 1. osnovna konstrukcija, 2. kaseta sa 20 alata, 3. vodilica za transport alata, 4. poluga za izmjenu alata, 5. stanica za ulaganje

izuzimanje alata, 6. zaštita, 7. vozilo za transport kaseta, 8. ugaona kaseta, 9. upravljačka ploča CNC upravljanja

3.2.3.1. Transport od mašine do mašine

Na transport od mašine do mašine utiče raspored mašina unutar fleksibilnog proizvodnog sistema. Fleksibilnost ovog transporta uslovljena je flaksibilnošću rasporeda mašina unutar flaksibilnog proizvodnog sistema.

Međusobna veza pojedinih radnih stanica može biti:

serijska veza paralelna veza

Kod serijskog rasporeda mašina kretanje obradaka je taktno, a trajanje takta zavisi od najdužeg vremena predviđenih operacija na jednoj mašini. Nedostatak ovog rasporeda radnih mašina je u tome što ako dođe do kvara na jednoj mašini cijeli sistem prestaje sa radom.

Na slici 12 prikazan je serijski raspored mašina, koji se koristi kod fleksibilnih transfer linija sistema.

19

Slika 12. Serijski raspored radnih mašina

Paralelni raspored obradnih mašina, kakav je dat na slici 5.16 ima znatne prednosti u zamjeni obradnih mašina, te ako jedna mašina otkaže njenu ulogu može preuzeti druga. Ovakav raspored mašina mnogo je fleksibilniji.

Kod paralelnog rasporeda obradnih mašina tok materijala od stanice za slaganje do pojedinih obradnih mašina i na kraju do stanice za odlaganje povezivanjem je moguće ostvariti:

linijski optočno, kružno ili ovalno

Slika 13. Paraleni raspored obradnih mašina

Linijske i optočne strukture povezivanja javljaju se kod manjih količina izradaka i kod manjeg broja obradnih mašina, te teških obradaka gdje se pretežno primjenjuje transport valjanim stazama ili šinskim robokolicima.

20

4. Kompjuterski kontrolisani sistem

U FPS-u je uključena distribucija kompjuterskih sistema koji su povezani sa radnim stanicama, materijalima sistema za manipulaciju i drugim hardverskim komponentama.

U tipičnim fleksibilnim proizvodnim sistemima kompjuterski sistem se sastoji od glavnog-centralnog kompjutera i mikroprocesora koji vrše kontrolu pojedinih mašina i uređaja i drugih komponenata.Uloga centralnog kompjutera jeste da koordinira djelatnost komponenata da bi postigli krajnje operacije u sistemu.

Funkcije koje se ispunjavaju u FPS-u, centralni kompjuterski sistem grupiše u sljedeće kategorije:

Kontrolne radne stanice – u potpunoj automatizaciji FPS, pojedinačna obrada ili skup stanica prosječno vrše razrađivanje i eksploataciju pod nekim oblicima kompjuterske kontrole

Raspored kontrole i instrukcija prema radnim mjestima Kontrola u proizvodnji. Ulazni podaci potrebni za kontrolu proizvodnje

obuhvataju željenu dnevnu stopu proizvodnje po dijelu, broj radnih dijelova i redova na raspolaganju i broj upotrebljivih paleta.

Kontrola prevoženja. Ovo se odnosi na upravljanje osnovnim materijalima u sistemu gdje se dijelovi kreću između stanica.

Saobraćajna kontrola. Ova funkcija kontrole se brine za operacije i kontrole sekundarnog sistema za manipulaciju na svakoj radnoj stanici.

Nadziranje radnih dijelova. Kompjuter mora da prati status svakih kola i/ili paleta u primarnim i sekundarnim sistemima za rukovanje, kao i status svake različite vrste i tipa radnog dijela.

Kontrola alata. Odnosi se na dva aspekta:alata za sječenje: lokacija i praćenje rada alata.

Performanse nadziranja i izvještavanja. Kompjuterska kontrola sistema je programirana da prikuplja podatke o operacijama i performansama u fleksibilnim proizvodnim sistemima. Podaci se periodično objedinjavaju, i izvještaj o performansama sistema se priprema za proizvodnju i upravljanje.

Dijagnostika. Ova funkcija je u većoj ili manjoj mjeri na raspolaganju proizvodnim sistemima da ukaže na vjerodostojan izvor problema u slučaju kvara. Također se može koristiti da se isplanira preventivno održavanje i da se identifikuje predstojeći kvar ili zastoj. Svrha funkcije dijagnostike je da se smanje oštećenja i neproduktivno vrijeme i da se poveća dostupnost sistema.

21

5. Zaključak

Konfiguracija automatizovanih proizvodnih sistema za male i srednje serije sve više je u centru planiranja. Danas ne postoji optimalan proizvodni sistem za sve slučajeve, ekonomski optimum se može postići samo sa specijalnim rješenjima prilagođenim konkretnim zahtjevima. Na raspolaganju je veliki broj tipova mašina i automatizovanih postrojenja te je moguće kombinovati različite varijante. Broj FPS-a stalno raste. Veći na sistema omogućava pri tome stepenasto proširivanje, tako da se visoki investicioni troškovi mogu raspodjeliti na duži period. Ovime se i lakše postiže i sama rentabilnost pogona. Primjena fleksibilnih proizvodnih sistema, zahtjeva temeljnu anlizu proizvodnih zadataka, zadavanje glavnih ciljeva, uzimanje stopa prirasta i budućih promjena. Proizvođači danas raspolažu sa dovoljno iskustva i nude odgovarajuću podršku. Na taj način se rizik može održati u prihvatljivim granicama.

22

6. Literatura

1. H.K. Shivanad, M.M. Benal, V. Koti: ''Flexible manufacturing systems'', New Age Publishers, 2006. godine

2. G. Ratko, Z. Milan: '' Fleksibilni tehnološki sistemi'', Mašinski fakultet, Istočno Sarajevo, 2010. godine

3. D. Regodić: ''Tehnički sistemi'', Univerzitet Sigindunum, Beograd, 2011. godine

4. Dž. Tufekčić, M. Jurković: ''Fleksibilni proizvodni sistemi'', Tuzla, 1999. godine 5. http://hr.wikipedia.org/wiki/Skladi%C5%A1te6. D. Regodić, S. Jovanović, P. Tošić: ''Fleksibilni proizvodni sistemi'', Univerzitet

Sinergija, Bijeljina, 2010. godine

23

7. Prilozi

7.1. Popis slika

Slika 1. Struktura fleksibilnog proizvodnog sistema 2Slika 2. Vertikalni i horizontalni obradni centar 4Slika 3. Koordinatna mjerna mašina 5Slika 4. CMM sa pokretnim mostom 6Slika 5. CMM sa nepokretnim mostom 7Slika 6. CMM sa konzolom 8Slika 7. CMM sa horizontalnom rukom 8Slika 8. CMM portalnog tipa 9Slika 9. Automatska izmjena paleta 12Slika 10. Lančano skladište alata 18Slika 11. Kasetno skladište alata 19Slika 12. Serijski raspored radnih mašina 20Slika 13. Paraleni raspored obradnih mašina 20

24