APMA1-w07przezbrajanie11APMA1-w07przezbrajanie11, WiP PW, Automatyka i robotyka, APMA1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Instytut Technik Wytwarzania P.W. Zakład Obróbki Plastycznej i Odlewnictwa APMA1 W15 + L15 Automatyzacja procesów materiałowych Kierunek: Automatyka i Robotyka ( AiR ) sem. 6 , kod w siatce studiów 69 Specjalność: Automatyzacja Procesów Wytwórczych Blok przedmiotów: Automatyzacja i komputeryzacja wytwarzania Prowadzący: Dr inż. Lech Olejnik pok.NT17, tel.8425 ------------------- Motto: Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnej produkcji ------------------- Temat 7 : Przezbrajanie pras APMA1-w07przezbrajanie11.doc APMA1-W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 7 Przezbrajanie pras Wykorzystanie czasu pracy w tłoczni W celu przedstawienia problemu wykorzystania czasu pracy maszyn na wydziałach stosujących technologię obróbki plastycznej, posłużono się danymi statystycznymi zebranymi w przeciętnej tłoczni karoseryjnej w Niemczech [ 1 ]. Tłocznia ta zajmuje się produkcją części do samochodów osobowych. Nieprzypadkowo zostały wybrane dane dotyczące tłoczni pracującej w przemyśle samochodowym. Uczyniono tak ponieważ, jest to szybko rozwijająca się gałąź przemysłu maszynowego. Dane dotyczące przeciętnej tłoczni karoseryjnej pochodzą z lat 1980-90. Na rys.1 przedstawiono wykres obrazujący wykorzystanie czasu pracy w tłoczni. Przestoje spowodowane technicznymi zakłóceniami 20% Efektywny czas pracy urządzenia 58% Przestoje spowodowane czynnikami organizacyjnymi 22% Rys. 1 . Wykorzystanie czasu pracy w tłoczni karoseryjnej [1] Wykres pokazuje stosunkowo mały czas efektywnego wykorzystania pracy prasy (58%). Jest to najważniejsza część funduszu czasu pracy stanowiska roboczego, podczas którego maszyna wykonuje zadanie produkcyjne. Stan docelowy – chociaż w obecnej sytuacji raczej idealny niż rzeczywisty – to osiągnięcie 100% wykorzystania czasu pracy prasy. Obserwowane w praktyce zmniejszenie tego czasu wynika między innymi z zapotrzebowania rynku na produkcję wyrobów w małych partiach. Związane jest z tym skrócenie czasu pracy poszczególnych narzędzi i w efekcie większa liczba różnych narzędzi wykorzystywanych podczas jednej zmiany produkcyjnej, czyli więcej przezbrojeń prasy. Wpływa to na powiększenie czasów związanych z przestojami maszyn. Pierwszym czynnikiem ograniczającym efektywny czas pracy pras jest czas związany z przestojami spowodowanymi technicznymi zakłóceniami. Stanowi on 20% czasu pracy tłoczni. Przestoje te spowodowane są nieprawidłową pracą zarówno oprzyrządowania technologicznego jak i pras. Większość przestojów o charakterze technicznym wynika z niesprawności pras i wynosi 65% wszystkich przestojów spowodowanych zakłóceniami technicznymi. Zdecydowanie mniej przestojów spowodowanych jest niesprawnością oprzyrządowania. Stanowi to 35% przestojów, których przyczyna leży w stosowanej technologii tłoczenia. Przestoje spowodowane technicznymi zakłóceniami można minimalizować poprzez szerokie wprowadzenie monitorowania, które powinno zarówno dotyczyć oprzyrządowania jak i prasy. Z analizy danych wynika, że więcej uwagi należy poświęcić monitorowaniu eksploatacji maszyn niż oprzyrządowania technologicznego. Drugim czynnikiem ograniczającym efektywny czas pracy, są przestoje spowodowane czynnikami organizacyjnymi, które wynoszą 22% czasu pracy tłoczni i są porównywalne z przestojami spowodowanymi technicznymi zakłóceniami. Na zmniejszenie przestojów organizacyjnych można wpływać przez: lepsze przygotowanie technologiczno-organizacyjne, szybszą wymianę oprzyrządowania, szybsze wprowadzanie nastaw do układu sterowania pras. Na zmniejszenie czasu dotyczącego rozdziału zadań i prób tłoczenia można wpływać poprzez lepsze przygotowanie techniczno-organizacyjne przezbrajania. Działania te odbywają się poza stanowiskiem produkcyjnym. Przez lepsze przygotowanie techniczno-organizacyjne rozumieć należy zmiany dotyczące gospodarki narzędziowej. Pojęcie „gospodarka str. 1 APMA1-w07przezbrajanie11.doc L.Olejnik APMA1-W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 7 Przezbrajanie pras narzędziowa” obejmuje zespół metod i środków stosowanych do wytwarzania, eksploatacji i utrzymania w gotowości narzędzi i szeroko pojętego oprzyrządowania technologicznego. Przykładem zalecanych zmian może być zastąpienie dokumentacji technicznej w formie papierowej, którą powszechnie użytkuje się w wypożyczalniach narzędzi wydziałów tłoczni, przez wprowadzenie elektronicznej bazy danych. Taka zmiana spowoduje: szybszą analizę zasobów wypożyczalni, szybszy dostęp do informacji o każdym przyrządzie znajdującym się w wypożyczalni, szybsze i łatwiejsze odnajdywanie miejsca przechowywania narzędzia, łatwą aktualizację informacji o poszczególnych narzędziach, a także możliwość dostępu do nastaw prasy potrzebnych do prowadzenia produkcji. Na zmniejszenie czasu przezbrajania prasy można wpływać przez szybszą wymianę oprzyrządowania i szybsze wprowadzanie nastaw. Działania te odbywają się w otoczeniu prasy. Tradycyjne usprawnianie przezbrajania pras obejmuje działania o charakterze organizacyjnym i technicznym. Strategie powszechnie stosowane w tym zakresie wymieniono na rys.2. Nowsze podejście zakłada mechanizację i automatyzację wszystkich czynności przezbrajania. W pełni zautomatyzowane przezbrajanie wymaga znacznych nakładów finansowych. Szczupłość środków finansowych jest zazwyczaj poważnym ograniczeniem dla procesu wprowadzania automatyzacji przezbrajania stanowisk roboczych. Na rys.3 pokazano jak długość czasu przezbrajania kształtuje wydajność prasy uniwersalnej w zależności od wielkości partii produkcyjnej. Analiza danych pokazanych na tym rysunku pozwala na wnioskowanie o wpływie czynników ekonomicznych na automatyzowanie przezbrajania pras. Przebieg krzywych pokazanych na rys.3 wskazuje, że wprowadzanie środków automatyzujących przezbrajanie pras opłaca się, gdy partie produkcyjne osiągają liczność mniejszą od ok. 3000 do 5000 szt. Rys. 2. Tradycyjne strategie usprawniania procesu przezbrajania pras L.sztuk Zmiana: 7,2h Cykl prod.1,5s 20000 15000 10000 5000 Wielkość partii produkcyjnej 0 100 1000 10000 100000 Czas przezbrajania 180min. 60min. 30min. 15min. Rys. 3 . Wpływ czasu przezbrajania prasy na liczbę wyrobów wykonanych podczas jednej zmiany str. 2 APMA1-w07przezbrajanie11.doc L.Olejnik APMA1-W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 7 Przezbrajanie pras Czynności przy przezbrajaniu prasy Wymiana przyrządu na prasie jest częścią złożonego procesu przygotowania stanowiska do realizacji nowego zadania produkcyjnego. Z uwagi na ciągłe zmniejszanie wielkości partii produkcyjnych umiejętność szybkiego przezbrojenia urządzeń produkcyjnych staje się ważnym czynnikiem konkurencyjności przedsiębiorstw. Proces przezbrajania rozpoczyna się od zidentyfikowania przyrządu i skompletowania zestawu technologicznego z nim związanego (przyrząd, mocowadła, urządzenia automatyzujące czynności główne i pomocnicze, elementy układów monitorowania i nadzorowania). Przygotowanie i wymiana oprzyrządowania technologicznego na stanowisku roboczym, w którym główną maszyną jest prasa obejmuje następujące czynności: Przygotowanie przyrządu do zabudowy na prasie i jego transport z magazynu do stanowiska roboczego; na stanowisku przygotowawczym przyrząd przechodzi kontrolę stanu, jest regenerowany (ostrzony), składany i regulowany Przygotowanie prasy do wprowadzenia nowego przyrządu do przestrzeni roboczej; proces ten obejmuje przesterowanie prasy na stan ustawczy, zwolnienie i otwarcie zacisków oraz opróżnienie przestrzeni roboczej prasy Wprowadzenie i pozycjonowanie przyrządu w docelowym położeniu w przestrzeni roboczej; przyrząd ustawiany jest w położeniu, w którym podczas pracy występują najmniejsze wartości sił bocznych. Jeżeli wypadkowa obciążenia technologicznego działa w osi prasy to nie występuje mimo-osiowe obciążenie jej suwaka. Każdy przyrząd ma swoje specyficzne położenie na prasie. Zamocowanie przyrządu do elementów stałych i ruchomych prasy; czynność ta sprowadza się do "najechania" suwakiem na górną część zamkniętego przyrządu Dołączenie urządzeń automatyzujących, które realizują czynności pomocnicze i nadzorujące; operacja ta polega na sprzężeniu przyrządu z otoczeniem wykonującym wspólnie z nim zadania technologiczne - przyłączane są przewody sygnałowe (czujniki i łączniki) i zasilające (sprężone powietrze). Typowe czynności pomocnicze to podawanie materiału lub półwyrobów, oddzielanie ich od narzędzi i odbieranie. Przestawienie prasy - wprowadzenie nastaw odpowiednich do pracy z nowym przyrządem Środki automatyzacji przezbrajania pras Narzędzia wprowadzane w tłoczniach w celu usprawniania procesu przygotowania pras do wykonywania nowych zadań produkcyjnych opisano szczegółowo w pracy [ 2 ]. Wymieniono tam podstawowe środki techniczne, stosowanych obecnie dla ułatwienia przezbrajania pras, zaliczając do nich następujące elementy: a) belki wysięgowe, b) listwy z elementami tocznymi, c) płyty stołu z elementami tocznymi, d) stoły stałe lub przenośne, e) wózki narzędziowe różnych typów, f) elementy ustalające i oporowe, g) dociski szybkomocujące ręczne, pneumatyczne i hydrauliczne, h) stacje kontroli i uzbrajania przyrządów, i) magazyny do przechowywania przyrządów. Zestaw elementów przeznaczonych do uzbrojenia przestrzeni roboczej prasy pokazano na rys.4. Rys. 4. Podstawowe elementy ułatwiające wprowadzanie przyrządu i jego mocowanie do stołu prasy (belki wysięgowe, listwy transportowe z elementami tocznymi, dociski szybkomocujące) str. 3 APMA1-w07przezbrajanie11.doc L.Olejnik APMA1-W15 Automatyzacja procesów materiałowych Temat 7 Przezbrajanie pras Automatyczna identyfikacja Przepływ informacji w systemie produkcyjnym jest zagadnieniem niezwykłej wagi w automatyzacji wytwarzania. Aby czynności odbywały się samoczynnie (a jest to istota automatyzacji) obieg informacji powinien zachodzić w czasie rzeczywistym i odbywać się bez zakłóceń. Dotyczy to zarówno zbierania danych procesowych i ich przetwarzania , jak również przekazywania między ogniwami zautomatyzowanego systemu produkcyjnego. Dane są niezbędne dla podejmowania decyzji, co w zautomatyzowanych systemach dzieje się samoczynnie, czyli bez udziału człowieka. Dlatego między urządzeniami produkcyjnymi muszą być przekazywane w sposób bezpośredni. Praktyka wskazuje, że najwięcej zakłóceń w automatycznym wytwarzaniu wprowadza człowiek, który zbiera informacje za pomocą obserwacji, zapisuje ją w sposób symboliczny i przekazuje za pomocą nośnika bezużytecznego dla urządzeń, czyli przy użyciu kartki papieru. We współczesnych systemach wytwarzania coraz częściej spotyka się elementy bezpośredniego obiegu danych i samoczynnego wnioskowania o stanie procesów. W technologiach materiałowych, z uwagi powszechne stosowanie zapisu zadania obróbczego w narzędziu, obserwuje się wysoki poziom mechanizacji czynności podająco-odbierających. Dotyczy to szczególnie produkcji wyrobów z materiału dostarczanego w postaci ciągłej (np. tłoczenie z taśmy, odlewanie ciśnieniowe, zagęszczanie wyrobów z proszków spiekanych). Poważną barierą ich automatyzacji jest brak zamkniętego obiegu danych procesowych. Na rys.5 pokazano zagadnienia, które należy brać pod uwagę omawiając automatyzację komórki produkcyjnej, składającej się z jednej uniwersalnej maszyny uzbrojonej w urządzenia automatyzujące wytwarzanie, na której mogą pracować rozmaite przyrządy specjalne. Zilustrowano to za pomocą prasy tłoczącej wyroby z materiału ciągłego, mającego postać taśmy zwiniętej w kręgu. Tradycyjnie rozwiązanie zakłada udział człowieka w przygotowaniu i nadzorowaniu przebiegu produkcji na tym stanowisku. Człowiek więc podejmuje wszystkie decyzje, rozstrzygając kiedy rozpocząć wytwarzanie nowego wyrobu, jak do tego wytwarzania przygotować prasę i urządzenia automatyzujące, kiedy awaryjnie przerwać wytwarzanie i kiedy je planowo zakończyć. Dla samoczynnego wykonywania wspomnianych czynności nieodzowny jest przepływ danych bez udziału i kontroli sprawowanej przez człowieka. Monitorowanie procesu, przyrządu, maszyny Eksploatacja maszyny ! ! Kształtowanie Przygotowanie materiału Stabilizowanie stanu narzędzia ! Smarowanie ! ! Odbieranie materiału ! ! Doprowadzenie materiału Magazynowanie i transport materiału Transport oraz przechowywanie wyrobów i odpadów Przezbrojenie stanowiska do produkcji nowego wyrobu Usuwanie wyrobów i odpadów ! ! Transport narzędzi do maszyny Przechowywanie przyrządów i pomocy warsztatowych Przygotowanie tłocznika ! Rys. 5 . Zagadnienia automatyzacji technik wytwarzania przy użyciu technologii materiałowych na przykładzie gniazda do tłoczenia wyrobów z taśmy Podstawowym sposobem samoczynnego przepływu danych jest zastosowanie elementów automatycznej identyfikacji. Do przekazywania nastaw do urządzeń technologicznych najczęściej wykorzystuje się różnego rodzaju elektroniczne nośniki danych, które automatycznie identyfikują oprzyrządowanie technologiczne. We wszystkich przypadkach, w których nieunikniony jest kontakt fizyczny obiektów występujących w systemie najlepsze rezultaty (określane zarówno w kategoriach technicznych jak i ekonomicznych) osiąga się stosując systemy identyfikacji dotykowej. Taka sytuacja zachodzi przy przezbrajaniu stanowisk roboczych. Tutaj obiektem systemu jest przyrząd, który zawsze fizycznie pojawia się na stanowisku roboczym i w stosunku do urządzeń produkcyjnych przyjmuje zdefiniowaną pozycję. Co więcej ścieżka doprowadzania przyrządu do stanowiska oraz jego odprowadzania do magazynu i przekazywania do regeneracji jest ściśle określona, a więc nie trzeba monitorować dróg transpotrowych. Stosując odpowiedni rozdział danych na poszczególne nośniki i zapewniając bezpieczny sposób ich modyfikacji można stworzyć skuteczny sposób obsługi informacji, typowy dla rozproszonych baz danych. W przypadku przyrządu specjalnego, a taki charakter mają przyrządy stosujące odtwarzanie kształtu, lista zdarzeń, które mogą zachodzić w trakcie jego użytkowania nie jest długa. Jak wynika z rys.5 podstawowe miejsca, w których przyrząd przebywa to regał w magazynie i stanowisko robocze na wydziale produkcyjnym oraz niekiedy narzędziownia, gdzie przyrząd trafia w celu naprawy lub regeneracji. Łatwo str. 4 APMA1-w07przezbrajanie11.doc L.Olejnik [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|