FLEKSIBILNE OBRADNE PROSTORNE STRUKTURE

FLEKSIBILNE OBRADNE PROSTORNE STRUKTUREStudenti:ahtarevi Merimaelmi AlminaGoga AjlaRii Semir Mainski fakultet SarajevoRazvojem automatizacije, numeriki upravljanih alatnih ureaja i obradnih sistema, kao i promjenama zahtjeva trita javljaju se fleksibilne obradne prostorne strukture.Pojam fleksibilni obradni sistemi prema Dolezaleku, podrazumijeva se automatizacija serijske proizvodnje kroz integraciju tijeka materijala i onformacija unutar proizvodnog sistema.

Osnovne fleksibilne obradne proizvodne strukture su :Fleksibilne stanice ili elijeFleksibilni obradni sistemi Fleksibilne transfer linije ili fleksibilne obradne linijeFLEKSIBILNE OBRADNE PROSTORNE STRUKTUREFleksibilna stanica ili elija se definira kao obradna struktura u kojoj se mogu automatizirano obraivati razliiti prizmatini ili rotacijski obradci u pojedinanoj ili maloserijskoj proizvodnji.Tokarski centar koji postie automatiziran rad, automatizirano rukovanje i spremanje obradaka smatra se fleksibilnom tokarskom stanicom.FLEKSIBILNA STANICA

Slika 1. Fleksibilna tokarska stanica

OSNOVNE KOMPONENTE FLEKSIBILNE OBRADNE ELIJE

Slika 2. Primjer konfiguracije fleksibilne elije

1-obradni centar 2-spremite alata3-upravljaka jedinica 4-okretni manipulacijski dvostruki stol5-spremite palete 6-upravljaki sistemFleksibilna obradna elija je osnovna konfiguracija fleksibilnogobradnog sistema, sastavljena od numeriki upravljanog obradnogcentra, tokarskog ili brusnog centra dopunjenima ureajima zavremenski ogranien automarski program za kompletnu obraduizradaka.

Za ovo je potrebno slijedee:dovoljna zaliha izradaka u formi napunjenih paleta za rad jedne smjeneureaj za kontrolu reznog alata od loma i nedozvoljenog troenja kontrola izradaka, odnosno mjerenje obraenih povrinaautomatsko zaustavljanje maine nakon obrade zalihe sirovinaulaganje i vaenje sirovina i izradaka iz paletepotreban kapacitet spremnika sirovine ( za rad s paletama treba teiti vremenu obrade oko 30 minuta )

Iz osnovne definicije fleksibilne elije proizilaze dva zahtjeva:Mogunost kompletne obrade obradaka sloenog oblika, te automatsko posluivanje obradcima, steznim i reznim alatima.Mogunost povezivanja u fleksibilni obradni sistem, hardware-ski i software-ski.

Da bi fleksibilna elija mogla udovoljiti navedenim zahtjevima,treba imati mogunosti :kompletne obrade obradaka sloenijeg oblikaautomatskog radnog ciklusa, ukljuujui automatsko osiguravanje opskrbljivanje obratcima, steznim alatima, reznim alatima i priboromnadzora i samokontrolemodularne gradnje, radi proirirenja i zamjene sklopovapotpune integriranosti u fleksibilni obradni sistem kroz optimalno stanje oblikovanja s obzirom na mehaniku i upravljanjeUpravljanje flesibilnom stanicom obuhvaa upravljanje viekanalnomupravljakom jedinicom kojom se moe upravljati s veim brojemnumeriki upravljanih osa.Za vieosno upravljanje potrebno je pet istovremeno upravljanih osa:za automatsku izmjenu alata tri numeriki upravljane oseza automatsku izmjenu obradaka dvije do tri numeriki upravljane oseUpravljanje treba jo obuhvatiti :transport obradaka, paleta, alata i priboraspremite obradaka, paleta, alata i priboraureaj za pranje, suenje i hlaenjemjerni ureajnadzor alataUPRAVLJANJE FLEKSIBILNOM STANICOM

Slika 3. Upravljanje elijskim raunarom

Slika 4. Fleksibilna obradna elijaIZVEDBE FLEKSIBILNIH OBRADNIH ELIJASlika 5. Karakteristine izvedbe fleksibilnih obradnih elijaa.) obostrana obrada s dva obradna centrab.) obradni centar s krunim spremitem paleta c.) dva obradna centra sa zajednikim spremitem alata i dva UZIP-a

Slika 6. Fleksibina obradna elija za izratke srednje veliineFLEKSIBILNI OBRADNI SISTEMIFleksibilni obradni sistem je integralno raunarom upravljani kompleks numeriki upravljanih alatnih maina, obradnih centara i fleksibilnih elija sa automatskom izmjenom alata, pribora i obradaka.

Povezani su transportnim sistemom, meusobno i sa spremitem sirovina, izradaka, pribora i pomonog materijala.

Cijeli sistem direktno je numeriki upravljan raunarom, koji je obino glavni tvorniki raunar.

Slika 1. Sadraj fleksibilnog obradnog sistemaU sredinjem tvornikom raunaru pohranjeni su svi programi numerikog upravljanja pojedinih maina, kojim se upravlja tokom obrade, metodom direktnog upravljanja.

Upravljakim sistemom, izmeu ostalog, automatski se upravlja i sljedeim funkcijama:Rasporedom lansiranja obradaka po pojedinim mainamaSelekcijom dijelova programaDetekcijom greaka rezanjaDetekcijom oteenja alataKompenzacijom troenja otrice alataFunkcijom povlaenja paletaAutomatskim mjerenjemNekim autodijagnostikim funkcijama

Slika. Struktura fleksibilnog obradnog sistemaDEFINICIJAPod nazivom fleksibilni obradni sistem podrazumijeva se grupa numeriki upravljanih alatnih maina i obradnih centara meusobno povezanih zajednikim transportnim sistemom sirovina.

Za svaku sirovinu, predvienu za obradu na fleksibilnom obradnom sistemu, postoji ispitani program, koji je pohranjen u sredinjoj datoteci.

Fleksibilni obradni sistemi predvieni su za obradu prizmatinih, kao i valjkastih dijelova.

Fleksibilne obradne sisteme mogue je graditi za :Jedan specijalan zadatak obradeRazliite veliine serija tehnoloki slinih dijelova

Da bi fleksibilni proizvodni sistem bio rentabilan, mora ispunjavati specijalne zahtjeve obrade kao :

Automatsku i fleksibilnu mogunost obrade grupe dijelova slinog oblika i tehnologije obradeJednostavnu prilagodljivost promjenama trita, s obzirom na broj dijelova, geometriju i tehnologiju, kao i preuzimanje novih dijelova u obradni procesPotpuno automatski nain rada s minimalnim runim zahvatima, tj. humaniziranje radnog mjesta odvajanjem ovjeka od radnog procesaMogunost proirenja konfiguracije bez znaajnije izmjene postojeeg sistemaKod ispadanja jednog dijela sistema ostali dio treba preuzeti njegovu funkcijuIzvedba i upravljanje sistemom treba biti takvo da omoguuje jednostavno traenje greke i njeno uklanjanje

Za koncept fleksibilnog obradnog sistema potrebno je prethodno izvriti analizu dijelova za obradu, pri emu treba posebno voditi rauna o:

Asortimanu, tj. o broju razliitih grupa dijelovaVeliini serije za svaku grupu dijelovaVeliini dijelovaTeini dijelovaPotrebnim radnim operacijamaBroju alataNainu stezanja i broju dijelova o istom stezanjuTanosti mjera i hrapavosti obraenih povrina

Fleksibilni obradni sistem moe se sastojati od sljedeih komponenti:

Numeriki upravljanih alatnih maina ili obradnih centara, tokarskih centara (centara za struganje) i brusnih centara (centara za bruenje)Transportnog sistema dijelovaUreaja za automatsku izmjenu obradaka (sirovina i izradaka)Ureaja za pranje, suenje i hlaenjeUreaja za dimenzionalno mjerenje izradaka (obradaka)Sredinjeg upravljakog sistema, koji e povezati komponente sistema tako da omogui obradu malih i srednjih serija dijelova

Ovakvom konfiguracijom mogue je postii dobru obradu:

Koritenjem fleksibiliteta i proizvodnosti numeriki upravljanih alatnih maina za obradu malih i srednjih serijaVisokim vremenskim i tehnikim iskoritenjem sredstava rada smanjenjem ispada i vremena namjetanjaAutomatskom izmjenom alata, obradaka i programa obrade ovisno o kakvom obradku se radi

Savremeni fleksibilni obradni sistemi sastoje se od standardizovanih modula, kao to su:

Obradni moduliTransportni moduliSpremniki moduli (runa i automatizirana spremita alata, sirovina i izradaka, te pomonog materijala)Alati, naprave i priboriMjerni ureaji i moduliUpravljaki moduli, raunari i mreeMontane stanice

Osnovni, tj. procesni modul svakog obradnog sistema je obradni modul koji sirovini daje:

Odreeni oblikOdreene mjere i njihove tolerancijeKvalitet obraenih povrinaFunkcionalnost

RAZVOJ FLEKSIBILNIH OBRADNIH SISTEMASlika. Ukupan broj proizvedenih fleksibilnih proizvodnih obradnih sistema po godinamaSlika. Stanje primjene fleksibilnih obradnih sistema u svijetu do kraja 1986. godine Prvi fleksibilni obradni sistem izraen je 1967. godine u SAD-u za proizvodnju dijelova trupa aviona, a sastojao se od 8 obradnih centara i 2 pomone maine.

Slika. Udio alatnih maina u izvedenim fleksibilnim obradnim sistemimaSlika. Prikaz stanja i izvoza 9 najveih proizvoaa alatnih maina u svijetu (1989.)

GRADNJA FLEKSIBILNIH OBRADNIH SISTEMAOsnova svakog fleksibilnog obradnog sistema je obradni sistem koji se najee sastoji od obradnih centara.

Karakteristika obradnih centara je automatska izmjena alata u glavnom vretenu. Obradni centri trebaju imati automatsku izmjenu obradaka, zbog toga trebaju imati i mogunost prihvata palete s obratkom.

Obradni centri se meusobno razlikuju po veliinama obradnog prostora. Uz obradni modul gotovo redovno se nalazi i ureaj za pranje, suenje i hlaenje obradaka kao i automatski mjerni ureaj.

Preko sredinjeg raunara, automatski mjerni ureaj je vezan direktno u proces.

Moduli fleksibilnih obradnih sistemaOsnovni modulModuli obradakaModuli alataEnergetski moduliModuli upravljanjaModul koji ostvaruje glavno kretanje- vretenite postolje stolovi

Posluivanje obradcima- palete izmjenjivai paleta skladita paleta (linijska, kruna, eliptina) robokolica (na inama, induktivna) roboti (radijalni, portalni)- transporteri skladitaPosluivanje alatom i priborom poluga za izmjenu alata skladita alata (glavno, pomono, kasetno) izmjenjivai pribora portalni roboti za izmjenu alata i priboraZa stezanje obradaka, paleta i blokiranje kretanja hidraulini agregati ventili i razvodnici hidraulini cilindri hidromotoriUpravljanje fleksibilnim proizvodnim sistemima numerika upravljaka jedinica direktno numeriko upravljanje adaptivno upravljanje upravljanje centralnim sistemomSlika. Moduli fleksibilnih obradnih sistema

Slika. Obradni modul za obradu prizmatinih obradaka

Slika. Komponente obradnog modulaKomponenta za ostvarivanje kretanja Y oseKomponenta za ostvarivanje Z ose i nosilac komponente a)Komponenta za ostvarivanje X ose, A ose i B ose, te za prihvat palete

Slika. Ureaj za izmjenu paletaa) paleta b) dvopaletni UZIP

Slika. Komponente transportnog sistemaa) Trana robokolica b) tranice

Slika. Ureaj za pranje, suenje i hlaenje obradakaStanica za ulaganje sirovih komada na paletu, i odlaganje izradaka s palete, prikazana je na slici u izvedbi jednopaletne i dvopaletne. Sa ove stanice, palete se ubacuju na transportni sistem -robokolica, ili skladite paleta, i obrnuto.

Slika Stanica za ulaganje i odlaganje izradaka a) jednopaletna b) dvopaletnaOd navedenih modula (slike) i modula za izmjenu alata sastavljen je fleksibilni obradni sistem.

Slika Fleksibilni obradni sistemObzirom da je u gradnji fleksibilnih obradnih sistema najee zastupljena modularna gradnja, na slici su prikazani modularni sistemi obradnih centara Gantry glodalica.

Slika Modularni sistemi obradnih centara Gantry glodalica, izvedbe: a) s traverzom; b) s povienim portalomTransportni sistemAutomatski vijek materijala, pribora i alata ima veliko znaenje u rjeavanju fleksibilnog obradnog sistema, jer, kako pokazuje slika 1, povezuje alatno skladite na maini s ureajem za posluivanje i upravljan je informacijskim sistemom. Osnovni podsistemi FOS-a su:Obradni sistemTransportno-posluni sistemSkladini sistem

Slika Osnovni podsistemi fleksibilnog obradnog sistemaTransportni sistem povezuje obradne sisteme i dovodi materijal iz skladita, te odvodi gotove izratke u skladite. Transport se moe obavljati:Valjnom stazomTranim kolicimaInduktivno upravljanim robokolicima

Slika Postepeno uvoenje transportnih sistemaMeusobna veza pojedinih radnih stanica odnosno obradnih modula, moe biti :SerijskaParalelna

Kod serijskog rasporeda, kretanje obradka od maine do maine je taktno, a trajanje takta ovisi o najduem vremenu predvienih operacija na jednoj maini. Nedostatak ovog rasporeda radnih stanica je u tome to ako nastane kvar na jednoj radnoj stanici, cijeli sistem prestane sa radom. Ovdje je mogua jednostavna dopuna cijelog obradnog sistema, s ciljem proirenja fleksibilnosti.

Slika Serijski raspored radnih stanicaParalelni raspored obradnih sistema, kakav je prikazan na slici 4 ima znatne prednosti u zamjeni obradnih maina, te ako jedna maina zakae, njegovu ulogu moe preuzeti druga. Ovakav raspored mnogo je fleksibilniji.

Kod paralelnog rasporeda obradnih sistema, tok materijala od stanice za ulaganje do pojedinih obradnih modula, i na kraju do stanice za odlaganje, mogue je ostvariti sljedeim povezivanjem :pravolinijskicirkulaciono, kruno ili ovalno

Slika Paralelni raspored obradnih maina u FOS-u

Slika Valjne staze za transport paletaSlika Povezivanje obradnih maina tranicama i robokolicamaOvdje su induktivno upravljana robokolica u mogunosti prihvatati palete sa stegnutim sirovim komadima, koje prenose do skladita paleta na obradnoj maini ili do meufaznog skladita, kao i kutijaste palete u kojima se nalaze dijelovi sloeni za fleksibilnu obradnu eliju, ili runo upravljani alatni stroj. Ova robokolica mogu biti upravljana po vertikalnoj osi, kako bi mogla posluivati na razliitim visinama. Na ovom primjeru ista robokolica posluuju fleksibilnu obradnu eliju, obradni centar i runo upravljanu alatnu mainu, uzimajui palete iz sredinjeg skladita i vraajui ih na stanicu za ulaganje sirovih komada i odlaganje izradaka.

Slika Induktivno upravljan transportni sistemSistem skladitaKriterij odreivanja veliine skladita za dijelove ( sirove komade i izradke) kod fleksibilnih obradnih sistema je vrijeme obrade. Obzirom na spremanje, bitna je razlika u obliku sirovih komada, prvenstveno prizmatinih i rotaciono-simetrinih. Razliita problematika stezanja ovih sirovih komada daje i razliite koncepte spremanja.

Karakteristini parametarObradakPrizmatiniRotaciono-simetriniVrijeme obrade po jednom stezanjudugokratkoBroj stezanja od sirovog do gotovog obratka12-3Izmjena obradaka i transportZajedno sa steznim ureajem (paletom)Bez steznog ureajaTabela 1. Karakteristini parametri obradakaKada je vrijeme obrade relativno dugo, cirkulaciono skladite je obino dovoljno da zadovolji nekoliko obradnih sistema. Palete, koje se nalaze u ovom skladitu, kodirane su da same trae odgovarajuu radnu stanicu.Kod dugotrajnijeg rada fleksibilnih obradnih sistema i kraih vremena obrade predvia se sredinje skladite paleta. Kod poveanog asortimana dijelova potrebna je vea mogunost spremanja, to se postie visokoregalnim skladitem.Porastom kompleksnosti dijelova potrebna je umreena struktura sa paletom cilja, tj. nadreenim raunarom koji zna koja paleta pripada kojem obradnom sistemu.

Kod rotirajuih dijelova vrijeme obrade je relativno kratko, pa je potrebna skupna ili skladina paleta. Kao i kod prizmatinih dijelova, na periferiji obradnog sistema nalazi se skladite paleta i posluivanje obradcima.Ovaj fleksibilni obradni sistem sastoji se od est obradnih centara i regalnog automatiziranog skladita velikog kapaciteta za odlaganje paleta s obradcima. Transport od skladita do mjesta za stezanje i otputanje obradaka na paletama, te do svih obradnih centara, obavlja se induktivnim robokolicima.

Slika Fleksibilni obradni sistem za prizmatine dijelove