CELULE FLEXIBILE DE FABRICA IE PENTRU PROCESE DE PRELUCRARE PRIN A CHIERENum rul cel mai mare al celulelor flexibile de fabrica ie deservite de robo i industriali aflate n exploatare se afl n domeniul construc iilor de ma ini n cadrul proceselor de prelucrare prin a chiere. Acest lucru se datoreaz , n primul rnd, ponderii mari a acestui domeniu n procesele industriale, unde se g se te for a de munc cea mai numeroas . Optimizarea utiliz rii for ei de munc , concomitent cu urm rirea unui spor de productivitate i de calitate a favorizat p trunderea masiv a celulelor flexibile de fabrica ie deservite de robo i industriali n procesele respective. Elementele principale ale unei celule flexibile de fabrica ie, utilizate n cadrul proceselor de a chiere, sunt urm toarele: - ma inile-unelte (agregatele) pentru prelucrare; - robotul industrial; - magaziile pentru depozitare (au i func ii de transport); - dispozitivele de ntoarcere (cnd sunt necesare); - dispozitivele de control interopera ii; - unitate central de calcul. n func ie de felul organiz rii celulei, o parte din elementele ar tate pot lipsi. Astfel, dac celula este organizat n jurul unuia din robo ii de tip: coloan , portal, turel , pistol sau bra articulat, toate cele 5 elemente principale se reg sesc n majoritatea cazurilor de fabrica ie. Dac celula este deservit de un robocar (c rucior autonom) unele din elementele respective pot lipsi.

Figura1.1. Schema structural a unei celule flexibile de fabrica ie deservit de un robot tip coloan .

Figura 1.2. Schema structural a unei celule flexibile de fabrica ie deservit de un robocar. Pozi ia 1, magazia de stocaj a obiectelor materiale brute i finite, n aplica ia de fa are i rolul de transportor al obiectelor n fluxul de fabrica ie. Acest mod de organizare are avantajul c utilizeaz spa iul productiv la maximum i asigur dou func ii distincte construc iei respective, eliminnd transportul. Dispozitivul de ntoarcere 3 este necesar n cazurile n care obiectul material trebuie ntors cu 180 n lungul axei sale, astfel nct prinderea n mandrina ma inii s se fac la cap tul opus prinderii ini iale. Func ia de ntoarcere o poate avea dispozitivul respectiv sau nsu i robotul, caz n care dispozitivul are rolul de simplu suport de a ezare. Dispozitivul de ntoarcere nu este obligatoriu n toate aplica iile (n special la celulele de fabrica ie rigide), ci n aplica iile n care obiectul material necesit aceast ntoarcere. In celulele de fabrica ie flexibile el exist ca accesoriu al celulei, dar este utilizat prin program numai cnd aplica ia o cere. Dispozitivul de control 4 este utilizat pentru verificarea execu iei corecte a opera iei (opera iilor) respective. De regul , acest dispozitiv realizeaz un control multidimensional. Prin acest procedeu de control interopera ii nu exist posibilitatea de rebut dect pentru cel mult un singur obiect material (pies ), asigurndu-se astfel o calitate superioar . n figura 5.9 este ilustrat o celul flexibil de fabrica ie format din dou centre de prelucrare, deservite de c tre un robocar. Robotul are n acest caz func ia de transportor al obiectelor materiale tip carcas n toate punctele de lucru; i n aceast aplica ie se reg sesc toate cele 5 elemente componente ale celulei. O precizare se impune la acest tip de celul , i anume c , num rul ma i-nilor-unelte deservite de robocar nu este limitat la 2-5, ci poate fi cu mult mai mare, n func ie de complexitatea obiectului material i de timpul de ma in efectiv. Cu ct timpul de ma in este mai mare (complexitatea ridicat a obiectului) cre te i num rul de ma ini deservite de acela i robot. Celelalte elemente componente ale celulei cu acelea i func ii ca i cele prezentate anterior, forma i complexitatea lor este dictat de forma, m rimea i complexitatea obiectelor materiale ce se prelucreaz n cadrul celulei.

Celulele de fabrica ie ale societ ii FASTEMS din Finlanda.

Unul din cei mai importan i fabrican i de celule flexibile de fabrica ie este societatea FASTEMS din Finlanda. Aceast societate realizeaz celule robotizate (din familia RPC) modulare pentru nc rcarea ma inilor unelte, celule de debavurare din familia DBL i celule personalizate cu diferite scopuri. Celulele din familia RPC cuprind modelele: RPC-10/20, (figura 1.3); RPC-165, (figura 1.4). Acestea permit o cre tere a gradului de utilizare al ma inilor unelte pentru strunjire cu CNC, centrelor de prelucrare sau a altor ma ini unelte. Celulele RPC fiind de tip modular se preteaz la tipuri de produc ie foarte variate. De asemenea celulele RPC pot n mod facil s se adapteze i la alte aplica ii precum finisarea i controlul pieselor finisate. Mai mult, acestea permit o adaptare rapid i facil la exigen ele produc iei evolutive de ast zi, oferind operatorilor avantajele libert ii n materie de administrarea pieselor. Avantaje: - R spuns la investi ii rapide; - Capacitate crescut pentru produc ia continu f r personal; - Exploatare eficient a resurselor; - Adaptare la fluctua iile volumului de produc ie; - Adaptare facil la produsele noi; - Vast alegere a echipamentelor auxiliare; - Op iuni standard pentru completarea solu iilor de baz ; - Posibilit i de integrare a ma inilor existente; - Instalare facil i rapid . n ceea ce prive te num rul de ma ini unelte din componen a celulelor flexibile de fabrica ie societatea Fastems realizeaz trei tipuri:

Figura 1.5. Organizarea unei celule flexibile de fabrica ie RPC 165. - Celule individuale, compuse dintr-o singur ma in unealt cu un robot i un carusel de piese paletizate i de carusele pentru utilaje; aceast celul este capabil de a func iona autonom n timpul mai multor ore ca urmare a unei gestiuni i supravegeri impecabile a pieselor, paletelor i sculelor. - Celule duplex cu dou ma ini unelte; - Celule multiple cu 3 sau 4 ma ini unelte. y n figura 1.5 se prezint vederea de sus i n perspectiv a celulei de tip RPC-165. Aceasta este o celul modular robotizat cu robot Fanuc, cunoscut pentru conduit (nc rcare i desc rcare) a diverselor ma ini cu CNC de tipul centrelor de prelucrare, strungurilor sau a altor ma ini unelte. Datorit op iunilor sale standard, celula RPC-165 poate facilita adaptarea la diverse aplica ii de finisare, cur ire sau control al pieselor. Structura principal a celulei RPC-165 este un modul monobloc care permite o instalare rapid i n caz de nevoie o mutare facil . Dintre avantajele principale ale celulei se pot enumera: - Cre terea productivit ii muncii i durata repetitiv a ciclului de fabrica ie; - Timp de instalare redus; - Asigur desf urarea procesului tehnologic f r supraveghere uman ; - Intrarea/ie irea obiectelor materiale n mod automat, flexibil i eficace; - Func ionare u oar cu o logic interactiv ; - Integrare posibil pe ma ini unelte cu CNC existente; - Compatibilitate cu tipuri de obiecte materiale (piese) axiale i prismatice; - Asamblarea, programarea i testarea celulei nainte de livrare; - Celula este reutilizabil i extensibil datorit op iunilor sale standard; - Ameliorarea securit ii i ergonomiei posturilor de lucru; - Suport tehnic Fastems i Fanuc. Caracteristicile tehnice ale celulei RPC-165 sunt: - Capacitatea de nc rcare este de 30 kg; - Robot Fanuc R-2000iA cu sarcina util de 165 kg; - Preprogramare a ciclurilor de manipulare a obiectelor materiale; - Dimensiunile celulei: 4100 x 3400 x 2470 mm (L x l x H).

Celula are n componen i o sta ie de alimentare cu obiecte materiale, echipat cu 3 transportoare. Gabaritul platformei transportoarelor este 1200 x 800 mm. De asemenea, celula mai are n componen o sta ie control calitate, un prehensor dublu i o sta ie de prehensiune suplimentar . Pentru opera ii tehnologice mai complicate celula RPC 165 mai dispune de: - Prehensor/rac de scule; - Prehensor suplimentar; - Scule de debavurare i de finisare; - Interfa ma in ; - Port piese specifice; - Sistem cu vedere artificial ;

Figura 1.6. Organizarea unei celule flexibile de debavurare tip DBL. - Transportor suplimentar. y n figura 1.6 se prezint o vedere de sus a celulei DBL. Aceasta este o celul robotizat modular cunoscut pentru aplica iile de debavurare i nc rcare automat . Opera iile tehnologice de debavurare manual sunt opera ii dificile i complexe, iar calitatea poate varia n func ie de ra iunea la oboseal a operatorului. Prin debavurarea cu celula DBL, opera iile manuale murdare, zgomotoase i monotone sunt n totalitate eliminate. n acela i timp se men ine o calitate de debavurare constant pe toat perioada de func ionare a celulei. Structura principal a celulei DBL poate fi utilizat n mod autonom sau integrat n interiorul sistemelor flexibile de fabrica ie. Celulele DBL ale firmei Fastems sunt cunoscute pentru efectuarea operaiilor tehnologice n mod automat, f r interven ia operatorului uman, men innd o calitate optimal i constant a formei. Dintre cele mai importante avantaje ale celulei se pot aminti: - Ameliorarea securit ii i a ergonomiei postului de lucru; - Instalare n versiune autonom i integrat ;

- Unitate monobloc, facil la instalare i deplasare; - Munca indirect productiv este efectuat de un robot industrial, dnd posibilitatea personalului calificat de a efectua alte sarcini importante; - Cre terea productivit ii muncii i o durat constant a ciclului de lucru; - Gestiunea fluxului de materiale i a logisticii simplificate i mai fiabile; - Func ionare u oar cu o logic interactiv . Celula de debavurare DBL, (figura 1.7) are urm toarele caracteristici tehnice: - Sarcina util a modelului DBL 45 cu robot Fanuc M-710iB/45 este de 45 kg; - Dimensiunile sta iei de alimentare cu obiecte materiale ale modelului 45 sunt: 600 x 800 mm; - Sarcina util a modelului DBL 165 cu robot Fanuc R-200iA/165F este de 165 kg; - Dimensiunile sta iei de alimentare cu obiecte materiale ale modelului 165 sunt: 800 x 1200 mm. Sta ia de alimentare cu obiecte materiale permite integrarea cu un sistem flexibil de fabrica ie dotat cu mas cu servocomand Fanuc. De asemenea, mai are n componen dou sta ii cu palete i un transportor suplimentar, o sta ie de control calitate, o ramp pentru ntre inerea sculelor, o sta ie de prehensiune suplimentar prev zut cu prehensoare de scule, un sistem de vedere artificial . y n figura 1.8 se prezint o celul flexibil de fabrica ie personalizat . Atunci cnd exist nevoia de a efectua n mod automat f r asisten a operatorului uman a unui ciclu de administrare i finisare a obiectelor materiale prelucrate sau n afar de nc rcarea unei ma ini unelte este necesar a se efectua un ciclu de sp lare urmat de o finisare a suprafe ei, celula de tip RPC personalizat este o solu ie bine venit .

Figura 1.7. Celula flexibil de debavurare i nc rcare de tip DBL.

Gra ie sistemului de nc rcare automat a sculelor, prehensorul poate nc rca diferite scule de debavurare, apoi s execute debavurarea obiectelor materiale direct pe pale ii de prelucrare, f r ca acestea s fie transferate pe o palet de componente. Celulele RPC personalizate sunt nzestrate cu: - Mai multe interfe e ma in ; - Interfa de sp lare sau control; - Interfa cu sistemul flexibil de fabrica ie tip Fastems; - Interfa cu ma ini speciale de marcat, de n urubat i ma ini de de asamblare simpl .

Rolul operatorului uman n conducerea unei celule flexibile FastemsConducerea unei celule flexibile Fastems depin-de de respectarea urm toarelor condi ii: - n mod general, dup pornirea succesiunilor de fabrica ie i priorit ile lor, conduc torul stabi-le te planul de nc rcare a celulei prin optimizarea func ion rii sale. El define te ordinea de dispunere a pieselor i utilajelor din stoc, efectueaz calculul cronologic al secven elor operatoare, timpii de fabrica ie, timpii de reglare a ma inilor i de control. Ordinea poate fi modificat oricnd, n func ie de clauzele comerciale. - Comenzile celulei sunt astfel realizate nct, simplific sarcina de planificare datorit unei ordonan ri i unei gestiuni autonome a pieselor i utilajelor. n timpul fabrica iei, operatorul supravegheaz func ionarea ma inilor prin intermediul ecranului de comand al celulei, utilizat ca supervizor. De asemenea, el urm re te n timp real avansul fabrica iei, cea ce i permite asigurarea gestiunii fluxului n maniera exact la timp.

Figura 1.8. Celul RPC 165 personalizat . - Asisten ii de supraveghere, utilizeaz senzori de uzur i de spargere a sculelor, senzori de pozi ie i de control a strngerii pieselor, dispozitive de m sur a cotelor i de analiz a vibra iilor. Fiecare disfunc ionalitate declan eaz o alarm pe schemele sinoptice prezentnd st rile celulei. Mentenan a este facilitat prin autodiagnostic i prin programe de mentenan predictive. n ceea ce prive te preg tirea ma inilor unelte din cadrul celulei flexibile pentru lansarea n fabrica ie a unei noi piese, operatorul uman trebuie s ntocmeasc programul ma in , care va cuprinde obligatoriu urm toarele instruc iuni: preg tirea lucrului, reglajul ma inii, execu ia i

controlul pieselor realizate, timpii de sta ionare, instruc iuni tehnologice, instruc iuni geometrice, instruc iuni de urm rire a fabrica iei i mentenan -ntre inere. n timpul desf ur rii procesului tehnologic, operatorul uman intervine doar pentru preg tirea sculelor, a ezarea lor pe carusel, pozi ionarea semifabricatelor pe supor ii lor, a ezarea ansamblurilor pe pale i, darea unui cod de identificare pieselor i sculelor. n ceea ce prive te organizarea muncii de cteva solu ii trebuie s se in cont: - Munca de programare trebuie s fie separat de munca de fabrica ie, conform schemei lui Taylor; - Operatorul uman trebuie s intervin n programarea ma inii unelte doar pentru mici corec ii impuse de parametrii calitativi ai piesei prelucrate; - S se efectueze rota ia personalului pe diferite posturi pentru a se realiza varierea i mbog irea muncii.

Celulele de fabrica ie pentru tratamentul suprafe elorPrin tratamentul suprafe elor se n elege efectuarea unor opera ii tehnologice de debavurare, polizare, rectificare, lefuire, lustruife, cur ire sau netezire. Dintre societ ile cu prestigiu din Comunitatea European ce realizeaz celule flexibile robotizate pentru astfel de opera ii se enumer societatea MAPE S.A. cu sediul n Grenoble Fran a i societatea STARMATIK S.R.L. AUTOMAZIONI cu sediul n Treviso Italia. De asemenea societatea KUKA din Germania pe lng robo ii industriali care i-au adus faima, fabric i echipamente de prelucrare pentru celule flexibile de fabrica ie, care se monteaz pe bra ul robotului. y Societatea MAPE S.A., produce celule flexibile de fabrica ie, robotizate, pentru realizarea de opera ii de polizare, debavurare i de superfinisare, (figura 1.9). Celulele [90], sunt dotate cu robo i antropomorfi cu 6 grade de libertate i sarcina util cuprins ntre 5 i 150 Kg. Celulele sunt concepute pentru a lucra fie cu piese portabile de la cteva grame pn la 100 Kg, fie cu scule portabile cu bro e compliante i nc rcarea automat a sculelor. Pentru a lucra cu piese portabile, MAPE a dezvoltat echipamente n vederea construirii de celule robotizate modulare. Principalele module cu care sunt dotate celulele flexibile ale societ ii MAPE sunt:

-

Figura 1.9. Celul MAPE care utilizeaz tehnica poliz rii adaptive. Module pentru posturi cu band abraziv ;

Module pentru posturi de polizare cu control de diametru i diamantare (rectificare) automat a pietrei; - Module pentru posturi de retezare; - Module pentru posturi de lefuire-lustruire cu psl ; - Module pentru posturi de bro are; - Sisteme cu complian activ i pasiv ; - Sisteme de prehensare a pieselor cu cle ti, ventuze prin vid sau electromagnet. Pentru a lucra cu unelte portabile, atunci cnd nu este posibil de a purta piese grele sau care au tendin a de a se ncurca, Mape a dezvoltat echipamente de lefuire-lustruire, debavurare sau de rectificare cu complian activ i schimbarea automat a p r ii active a sculei. n figura 1.10 se prezint o celul flexibil pentru polizarea, lefuirea i debavurarea cordoanelor de sudur de pe inele ghidajelor de lan ale fer straielor mecanice pe care le produce societatea STIHL din Germania.

-

Figura 5.20. Celul flexibil pentru polizarea, lefuirea i debavurarea cordoanelor de sudur de pe inele ghidajelor fer straielor mecanice pe care le produce societatea STIHL din Germania. Astfel, prin automatizarea poliz rii, lefuirii i debavur rii sudurilor de pe inele ghidajelor fer straielor mecanice pe care le produc, s-a ob inut o calitate mai ridicat a suprafe elor de ghidare i un ciclu de produc ie mai scurt cu 23 %. Celula se compune din urm toarele echipa-mente: - Robot KR 30 HA KUKA; - Calculator electronic compatibil IBM PC; Soft adecvat celulei flexibile de fabrica ie; Sistem de manipulare liniar ; Dou echipamente de lefuire; Dispozitiv cu dubl perie; Dispozitiv de prindere pe pale i;

- Echipament de vedere artificial ; - Dispozitiv de protec ie. Robotul KUKA KR 30 HA este de tip antropomorf cu bra articulat i 6 grade de libertate i de o precizie impecabil n ceea ce prive te pozi ionarea. Celula poate conform programului flexibil, s se adapteze la polizarea i lefuirea unei game variate de piese i de diferite dimensiuni. De asemenea, celula datorit softului implementat este interconectat cu celula care execut sudura prin puncte a reperelor i are capacitatea de a alege programul n vederea execut rii poliz rii i lefuirii piesei respective. Descrierea func ion rii: Reperele sudate prin puncte la celula de sudare cu robot KUKA KR 30 HA, se deplaseaz pe un conveior c tre celula de polizare, lefuire unde se g se te un dispozitiv de manipulare automat i care le pune la dispozi ie ntr-o sta ie de fixare. Sistemul computerizat alege regimul de lucru al robotului KUKA KR 30 HA i accelereaz ciclul rapid de prelucrare al celulei. nainte ca temperatura piesei polizate s ating 140o C, procesul se opre te automat, iar robotul mut piesa de la sta ia de fixare. Pentru prindere piesei robotul utilizeaz prehensorul s u paralel, ac ionat pneumatic i dotat cu bacuri de prindere. Piesa este transportat la un echipament de lefuire cu dou posturi dup care este dirijat c tre un sistem cu vedere artificial unde cu ajutorul nuan elor de gri m soar calitatea lefuirii. Piesa este dirijat apoi, c tre un dispozitiv cu dubl perie unde se definitiveaz suprafe ele metalografice. Robotul stivuie te apoi piesele pe doi europale i care se g sesc n dispozitivul de fixare. Dup nc rcarea europaletului, robotul poate s continue misiunea sa f r a pune n pericol securitatea operatorului. Piesele care nu ndeplinesc condi iile de calitate, sunt preluate de robot i depozitate ntr-un sertar deschis care se gole te manual.

SISTEME DE AVANS SI DE MASURA REALIZATE DE FIRMA DANOBATGripper de avans + mese cu role de alimentare

Este compus dintr-un brat care detecteaza si prinde materialul, actionat de servomotor dotat cu traductor absolut de rotatie si comandat de NC. Caracteristici: - Gripperul poate fi rotit manual cu 90 - Avansuri pentru diferite lungimi de materiale - Viteza maxima de deplasare: 40 m/min - Viteza de pozitionare a piesei :10m/min - Gripperul de avans se monteaza pe mese cu role de alimentare nemotorizate

Sistem de masura cu opritor comandat NC montat pe mese cu role de evacuare motorizate.

In acest caz pozitionarea piesei este realizata cu un opritor comandat NC, montat pe mese cu role de evacuare motorizate. Caracteristici: - Viteza de pozitionare: 8 m/min Sistemul de masura cu opritor comandat NC necesita totdeauna folosirea de mese cu role de alimentare si de evacuare motorizate.

Sistem Prestige

Special proiectat pentru incarcarea de piese in mod automat, odata ce piesele se afla pe conveior, fara manipularea lor de catre operator Acest sistem este compus dintr-un lant dublu: Un lant se afla in jurul mesei cu role de evacuare, celalalt lant se afla in jurul conveyorului. Acest sistem cu lant dublu permite manipularea materialelor asezate pe conveyor, in timp ce masina lucreaza. Caracteristici tehnice: - Posibilitatea de extragere automata a pieselor cu lungimi de pana - la 2200 mm - Extragerea automata a resturilor de material cu lungimi de pana - la 30 mm - Extragerea automata a capetelor de material taiate cu lungimi de pana - la 30 mm - Viteza de deplasare 18m/min - Posibilitatea selectarii modului de extractie (cu strangerea materialului - pe inima sau pe aripile profilului) - Extragerea oricaror tipuri de piese: - Profil dublu T: pozitionat orizontal sau vertical (pe inima sau aripi) - Profil U: in pozitie verticala sau orizontala - Profil T: inaltimea minima a profilului este 40 mm - Tevi patrate: pana la 400 mm (in functie de capacitatea masinilor) Profil L: inaltimea minima a profilului este 40 mm Aceste sisteme de m surare i avans se pot combina cu sisteme de prelucrare realizate de aceea i firm :

Unitate de gaurire: T3CH

Caracteristici tehnice:

Unitati de gaurire TL1- Unitate longitudinala de gaurire cu deplasarea capuluide gaurire pana la 1000 mm.

Caracteristici tehnice:

Avantaje ale folosirii celulelor flexibile de fabricatie pentru procese de prelucrare prin aschiere: - precizie de prelucrare ridicat - productivitate ridicata - fiabilitate economica ridicata - timpi de pregatire si auxiliari foarte mici - posibilitatea prelucr rii unei game largi de piese Dezavantaje: - Cost initial de achizi ionare ridicat - Necesitatea unui soft specializat pentru proiectarea pieselor si programarea CNC-urilor care fac parte din aceste celule flexibile - Necesitatea unui personal calificat pentru realizarea activit ilor de preoiectare a pieselor i programare a CNC-urilor i a celorlalte echipamente ce fac parte din aceste celule flexibile.