Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Anyagtudományi és Gyártástechnológiai Intézet SZERELÉS TERVEZÉSE

Átírás

1 Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Anyagtudományi és Gyártástechnológiai Intézet SZERELÉS TERVEZÉSE Szakmaspecifikus többlet követelmények Dr. Mikó Balázs Minőségbiztosítási szakmérnök képzés A GYÁRTÁSI FOLYAMAT ELEMEI Előgyártmány gyártás Előgyártmány gyártás Alkatrész gyártás Alkatrész gyártás Szerelés 2 1

2 GYÁRTÁSI ELJÁRÁSOK 3! SZERELÉS Szerelés: a legyártott és minőségileg ellenőrzött alkatrészek rendezett állapotba hozása. A szerelés alkatrész orientált tevékenység. Az alkatrészeknek a következő igényeket kell kielégíteni: Alakhűség Mérethűség Felületi integritás (minőség, mintázat, szerkezet, ergonómia) Anyagminőség 4 2

3 SZERELÉSI EGYSÉG Szerelési egység: a szerelés tárgya, az összetevők olyan végleges elrendezési állapota, melyet külön beavatkozás nélkül megőriz. Működő szerkezet (gép) Tartószerkezet 5 SZERELÉSI EGYSÉG ALKOTÓELEMEI A szerelési egység alkotóelemei a szerelési alkatrészek, melyek tovább már nem bonthatók. Ezek lehetnek: alakos, gépi megmunkált alkatrészek (pl. fogaskerék, tengely stb.) alaktalan szerelési komponens (pl. olaj, ragasztó, festék stb.) egyéb tag (pl. ideiglenes rögzítő tag, visszamaradó összetevő stb.) 6 3

4 SZERELÉSI EGYSÉG ELEMEI Bázisalkatrész Összetevő alkotóelem Kompenzátor (utólagos illesztés esetén) Válogatott elem (válogató párosítás esetén) Bázisalkatrész Alkotóelem Bázisalkatrész: a szerelési művelet bázisa, az az alkatrész, melyhez az alkotóelemeket tájoljuk. 7 SZERELVÉNY Szerelvény: olyan szerelési egység, amely legalább két alkatrészből áll, és szerelési folyamaton keresztül hozzák létre. 1. Tengely (bázisalkatrész 2. Illesztés szempontjából fontos, kapcsolódó felület 3. További kapcsolódó felületek 8 a) Szerelési egység b) A tengely, mint bázisalkatrész 4

5 SZERELVÉNY Végszerelvény: az a szerelvény, amely a szerelés célját képezi, a befejezett szerelési folyamat eredménye. Alszerelvény: a szerelés közbenső állapota, önálló funkcióval nem rendelkezik. Részszerelvény: önálló funkcióval rendelkező, továbbszerelésre kerülő szerelvény. Főszerelvény: a végszerelvény meghatározó része. Bázis szerelvény: a soron következő szerelési művelet bázis alszerelvénye. 9 TERVEZÉSI FOLYAMAT Konstrukciós dokumentáció Szereléshelyesség ellenőrzése Szerelési családfa elkészítése Szerelési variáció kidolgozása Időterv készítése Szerelőrendszer tervezése 10 5

6 KIINDULÓ ADATOK Összeállítási rajz Darabjegyzék Robbantott ábra Összes darabszám Határidő, ütemezés Infrastruktúra (terület, villany, levegő, stb.)

7 ROBBANTOTT ÁBRA

8 15 ANALÍZIS A szerelés hatékonyságának növelése az automatizálás útján lehetséges. Ez a termék korai racionalizálását követeli meg. Azonban: csökkenő termék életciklus, csökkenő tömegszerűség, növekvő variációk fejlesztési, tervezési folyamat közvetlenül hat a szerelésre rugalmas szerelési folyamat igénye a termékfejlesztés során nem a szerelés szempontjai az elsődlegesek 16 8

9 SZERELÉSORIENTÁLT TERMÉKFEJLESZTÉS Célja: a kézi szerelés betanítási és ütemidejének minimalizálása, legegyszerűbb és legmegbízhatóbb szerelő készülékek és berendezések alkalmazása költséghatékony minőségbiztosítás rövid ciklusidejű szerelés megvalósítása Fő funkciói: alkotóelemek szabványosítása szerelésorientált alkatrésztervezés szerelésorientált terméktervezés Hatása: műszaki gazdasági technológiai szervezeti 17 DFMA Lehetővé teszi a tervező számára a termékek gyártás és szerelés szempontjából történő elemzését és korai költségbecslését. A gyártmánytervezői munka támogatása: Meglévő gyártmánytervek értékelése a szerelhetőség és gyárthatóság, versenyképesség szempontjából. A kézi, automatikus vagy robotos szerelés alkalmazhatóságának vizsgálata adott termékre, Az elemzett gyártmánytervek struktúrájának elemzése, egyszerűsítése, A szükséges minimális alkatrész-szám meghatározása a termék funkcióihoz, A szerelhetőség hatékonysági mutatójának meghatározása, A szerelés és a gyártás várható költségének becslése, 18 9

10 Alternatív gyártási technológiák és szerelés-szervezési formák közti választás, A konkurens termékkel való összehasonlítás, Konstrukciós jellemzők rangsorolása, értékelése, A lehetséges hibák, hiba okok vizsgálata, DFMA = DFA + DFM 19 DFA ALMODULOK Kézi szereléstervezés Automatikus szereléstervezés Robotos szerelés Szerelés-szervezési forma elemzése Szerelősorok tervezése és szimulációja DFM ALMODULOK Forgácsoló megmunkálások elemzése Lemezmegmunkálások tervezése Fröccsöntés tervezése Nyomásos öntés tervezése Porkohászati gyártás tervezése 20 10

11 KÉZI SZERELÉS HATÉKONYSÁGA Szabályok a hatékonyság növelésére: Csökkenteni kell az alkatrész számot. Törekedni kell a beállítások kiküszöbölésére. Önbeálló, önreteszelő alkatrészek tervezése. A megfelelő elérést és a korlátlan láthatóságot lehetőleg biztosítsuk. Az ömlesztett alkatrészek könnyen kezelhetők legyenek. Szerelés közben a darabot ne kelljen forgatni. Olyan alkatrészeket alakítsunk ki, amelyek csak egyféleképpen helyezhetők be. Maximalizálni vagy minimalizálni kell az alkatrész szimmetriáját

12 SZERKEZETI KIALAKÍTÁS A szerelési folyamat bonyolultsága a szerelvények összetettségével növekszik! Végszerelvény = Részszerelvények összessége Részszerelvény előnyei: Meghatározza a folyamat bontását Egyedi alkatrészként kezelhető Önállóan tesztelhető Független a többi részszerelvénytől A termékvariánsok egyszerűbben kezelhetők 23 BÁZISALKATRÉSZ VÁLASZTÁSA Mely alkatrészhez tájoljuk a többi alkatrészt? Minél kevesebb speciális készüléket igényeljen a szerelési folyamat. 6 szabadsági fok elvétele vagy meghagyása. Fő szempontok: A bázisalkatrész legyen önhelyező, öntájoló Kerüljük a befogó készülékek alkalmazását Kerüljük a túlhatározást 24 12

13 ALKATRÉSZEK SZÁMÁNAK MINIMALIZÁLÁSA Két alkatrész összevonható, ha: Azonos az anyaguk Nincs funkcionális elmozdulás Nem zavarja más alkatrész beszerelését 25 SZERELÉS ORIENTÁLT SZERELVÉNY 26 13

14 SZERELÉSI CSALÁDFA Grafikus reprezentáció Mutatja a szerelési egységeket Mutatja a szerelés sorrendjét Mutatja a szerelendő mennyiségeket A bázis alkatrész az első A kész szerelvény az utolsó Konstrukciós dokumentáció Szereléshelyesség ellenőrzése Szerelési családfa elkészítése Szerelési variáció kidolgozása Időterv készítése Szerelőrendszer tervezése 27 CSALÁDFA FELÉPÍTÉSE megnevezés Pl. 1 2 Csapágy 43 1 db Pohár 01 darabszám tételszám 1 1 dl 1 dl K. fröccs 00 F. bor 02 Szódavíz Pl. 2: Golyóstoll 14

15 c o n i c a l s e t s c r e w c h e e s e - h e a d s c r e w h e x a g o n a l h e a d s c r e w L e v e l 0. L e v e l 1. L e v e l 2. L e v e l 3. L e v e l 4. L e v e l SZERELÉSI VARIÁCIÓK Több variáció lehetséges Részegységekre bontás Munkahelyekre bontás Szerelési műveletek meghatározása A szerelési rendszer befolyásolhatja 30 15

16 IDŐTERV KÉSZÍTÉS Próbaszerelés, stopperóra Konstrukciós dokumentáció Szereléshelyesség ellenőrzése Szerelési családfa elkészítése MTM Methods Time Measurement Szerelési variáció kidolgozása Időterv készítése Szerelőrendszer tervezése 31 MTM MÓDSZER A szerelést alapmozdulatokra bontjuk Mozdulatelemzés: hatékony, hátráltató és hatástalan mozdulatok A körülményekkel súlyozzuk (pontosság, méret, tömeg) Táblázatok Időegység: régen: 1 TMU = 1/16 s = 0,0625 s most: 1 óra = TMU 1 másodperc = 27,8 TMU 32 16

17 MTM TULAJDONSÁGAI Növeli a becslés pontosságát Megköveteli a részletes tervezést Megadja a művelet pontos leírását Egységes munkaidő normát biztosít Csökkenti a mérés szükségességét Gépi időkre nem alkalmazható Nem tartalmazza a pótidőket Képzett tervező szükséges Időigényes 33 MTM ALAPMOZDULATOK Nyúlás (R Reach) Mozgatás (M - Move) Megfordítás (T Turn) Nyomás (AP - Apply-pressure) Fogás (G Grasp) Elhelyezés (P Position) Elengedés (RL Release) Szétválasztás (D Disengage) Szemrevételezés és szemmozgatás (EF - Eye focus ET - Eye travel) Törzs-, láb- és fejmozdulatok 34 17

18 MTM TÁBLÁZATOK Nyúlás (R) időadatai Mozgáshossz cm TMU A B C, D E m 2 2,0 2,0 2,0 2,0 1,6 1,6 2,5 2,5 2,5 3,6 2,4 2,3 2,3 5 4,0 4,0 5,9 3,8 3,5 2,7 7,5 5,3 5,3 7,3 5,3 4,5 3,6 10,0 6,1 6,4 8,4 6,8 4,9 4,3 12,5 6,5 7,8 9,4 7,4 5,3 5,0 15,0 7,0 8,6 10,1 8,0 5,7 5,7 17,5 7,4 9,3 10,8 8,7 6,1 6,5 20,0 7,9 10,1 11,5 9,3 6,5 7,2 A B 35 MTM TÁBLÁZATOK Nyúlás (R) időadatai A: Nyúlás olyan egyedül álló tárgy után, amely mindig ugyan azon a helyen van. B: Nyúlás olyan egyedül álló tárgy után, amely csekély mértékben eltérő helyen található. C: Nyúlás olyan tárgy után, amely össze van keverve azonos, vagy hasonló tárgyakkal. D: Nyúlás olyan tárgy után, amely nagyon kicsi, vagy óvatos kezelést igényel. E: A kéz nyúlása illetve áthelyezése egy meg nem határozott helyzetbe. I. típus: A kéz az alapmozdulat elején és végén nyugalomban van: jele nincs. II. típus: A kéz az alapmozdulat elején vagy végén mozgásban van: jele m. III. típus: A kéz az alapmozdulat elején és végén mozgásban van: jele m-m. C, D, E esetén a B érvényes 36 18

19 PÉLDA Mozdulat Kód TMU Nyúlás az alkatrész után a dobozba R25C 12,9 Az alkatrész fogása G4B 9,1 Az alkatrész mozgatása a készülékhez M25C 13,5 Az alkatrész behelyezése a készülékbe P1SE 5,6 Az alkatrész elengedése RL1 2,0 Összesen R25C G4B M25C P1SE RL1 Dobozba ömlesztve tárolt acélpersely készülékbe helyezésének időelemzése 43,1 TMU 1,55 s Nyúlás 25 cm-re olyan tárgy után, amely össze van keverve azonos, vagy hasonló tárgyakkal. Kiválasztó fogás, tárgy keresése és kiválasztása egy halmazból. A tárgy mérete 6x6x3 mm és 25x25x25 mm közé esik. Mozgatás 25 cm-re. A tárgyat egy meghatározott helyzetbe kell vinne. A célterület nagysága 12 mm. Elhelyezés, laza illesztés, nyomásra nincs szükség, a tárgyat minden helyzetben lehet illeszteni, a kezelhetőség egyszerű. normál elengedés az ujjak nyitásával. 37 DOKUMENTÁCIÓ Szerelési sorrendterv az összes elvégzendő szerelési művelet sorrendje, tartalma, ideje Szerelési utasítás egy munkahelyen elvégzendő szerelési feladatok, eszközök, segédanyagok, ellenőrző eszközök, idő 38 19

20

21 41 SZERELÉSI RENDSZER JELLEMZŐI Konstrukciós dokumentáció Automatizáltsági fok Rugalmasság Elrendezés Szervezési forma Szereléshelyesség ellenőrzése Szerelési családfa elkészítése Szerelési variáció kidolgozása Időterv készítése Szerelőrendszer tervezése Szerelési rendszer: adott szerelvény szerelési folyamatát megvalósító gyártó egység

22 AUTOMATIZÁLTSÁGI FOK A szerelő rendszer automatizáltsági foka az automatizált munkahelyek arányát jelenti az összes munkahely között. Fejlesztési fokozatok: Feladatok: Kézi Gépesített Automatizált Szerszám- és készüléktervezés Anyagellátás Energiaellátás Termelésirányítás Felügyelet 43 RUGALMASSÁG Az a képesség, hogy a rendszer mennyire képes igazodni a változó körülményekhez. Legrugalmasabbak a kézi kiszolgálású munkahelyek (egyedi és kissorozat), míg legmerevebbek a mechanikus programtárolású szerelőautomata rendszerek

23 ELRENDEZÉS A szerelési rendszer egységnyi eleme: az állomás. A szerelőállomások elrendezési alapformái: Nyitott szerkezetek: Zárt szerkezetek: Egyenes U alak Ha a szállítóeszköz nincs pályához kötve az állomás elrendezése kötetlen. Kör Négyszög Hatszög 45 SZERVEZÉSI FORMA Szerelés szervezési formák Álló szerelés Mozgó szerelés Szabad mozgatású Folyamatos szerelés Szabad ütemű Kényszer mozgatású Szakaszos szerelés Kötött ütemű 46 23

24 ÁLLÓ SZERELÉS A szerelés tárgya helyhez kötött Gyártmány orientált szerelés Munkamegosztás 47 SZABAD MOZGATÁSÚ SZERELÉS Szerelés után átmozgatás Műhely rendszerű szerelés 48 24

25 FOLYAMATOS SZERELÉS Tömeggyártás Szalagrendszerű gyártás A szerelvény mozog a szerelés alatt 49 SZAKASZOS SZABAD ÜTEMŰ SZERELÉS A szerelés alatt a szerelvény áll A továbbhaladás üteme nem kötött Folyamat orientált Kötött sorrend 50 25

26 SZAKASZOS KÖTÖTT IDEJŰ SZERELÉS A szerelés alatt a szerelvény áll A továbbhaladás üteme azonos minden munkahelyen A szerelvények minden munkahelyről azonos időpontban halad tovább Kötött szerelési sorrend Folyamat orientált 51 RENDSZER ELEMEK Alapanyag ellátás Segédanyag ellátás Alkatrész és szerelvény továbbítás Készülékek, szerszámok Hozzáférés a szerelvényhez Szerelőhely kialakítás 52 26

27 SZERELÉSI RENDSZER ELEMEI Anyagellátás biztosítása Szerelvény továbbítás Válogatás, rendezés Szerelési művelet végrehajtása Kézi Gépesített Automatizált 53 A SZERELÉS AUTOMATIZÁLÁSÁNAK ELŐFELTÉTELEI 1. Gazdaságosság 1. Darabszám 2. Munkaerő hiány 3. Minőség 2. Szerkezeti kialakítás 1. Szerelési egységre bonthatóság 2. Alkatrészek szereléshelyessége 3. Gyártási tapasztalatok 1. Adatgyűjtés 2. Mozdulatokra bonthatóság 3. Helyes műveleti sorrend 4. Ellenőrzés beiktatása 54 27

28 4. Szerelő berendezések tervezése 1. Teljes részletességgel kidolgozott technológia 2. Egyedi tervezés és gyártás 3. Széleskörű együttműködés 4. Rövid átfutási idő 5. Rugalmasság 5. Üzemeltetés és karbantartás 1. Jól képzett kezelő és karbantartó személyzet 2. Tartalék alkatrész ellátás 3. Minimális kiesési idő 6. Beruházási keret 7. Jól szervezett alkatrész ellátás 1. Anyagszállítás 2. Raktározás 55 ANYAGELLÁTÁS BIZTOSÍTÁSA Kézi (3-5 kg-ig) Kézikocsi Kézi raklap mozgató Targonca Daru (forgó, híd) 56 28

29 ALKATRÉSZ / SZERELVÉNY TOVÁBBÍTÁSA Konvejor Paletta, palettatovábbító Szerelőszalag / Gumihevederes szerelőszalag Forgó szerelőegység (körasztal) 57 KONVEJOR Konvejor: Végtelenített vonóelemes szállító berendezés. Szállítható tömeg: 1g 5 t Sebesség: 0,2 30 m/perc Hossz: 10 m 2 km Egypályás függőkonvejor Állandó sebesség Elágazás mentes Kétpályás függőkonvejor Elágazások lehetségesek Szakaszolással eltérő sebességek is alkalmazhatók A rakomány megállítható 58 29

30 Zárt vonalú pálya Moduláris felépítés Alkatrész átmeneti tárolását is megoldja Kedvező helykihasználás 59 PALETTATOVÁBBÍTÓ 60 30

31 PALETTA TOVÁBBÍTÓ Zárt vonalú pálya Elágazások megoldhatók Moduláris felépítés Az alkatrészek palettán vannak elhelyezve PALETTA TOVÁBBÍTÓ

32 SZERELŐSZALAG Gumiheveder / lemezborítású lánc Visszavezetés Munkahelyek elhelyezése Segédberendezések, jelzőrendszerek 63 Gumiheveder Lemezborítású lánc 64 32

33 KÉSZ ELEMEK 65 KÖRASZTALOS SZERELÉS 66 33

34 ADAGOLÁS Kézzel Rezgő dob Rezgő adagoló Lépcsős adagoló Robot 67 KÉZI ADAGOLÁS 68 34

35 KÉZI SZERELÉS ERGONÓMIÁJA

36

37

38 TECNOMATIX JACK 75 Látómező 76 38

39 Elérhető térrész a váll mozgatásával. Elérhető térrész a váll mozgatása nélkül. 77 A folyamatos munka testre gyakorolt hatásainak elemzése 78 39

40 REZGŐ ADAGOLÓK 79 LÉPCSŐS ADAGOLÓ 80 40

41 ORIENTÁLÁS VÁLOGATÁSSAL

42 83 SZERELÉSI MŰVELETEK GÉPESÍTÉSE Egyedi szerszámok és berendezések tervezése és gyártása Kézi prés 84 Automata cimkéző 42

43 IPARI ROBOTOK A robotcsuklók fajtái Forgó (Rotációs) csuklók A) Hajlító (Bending) B) Csavaró (Twist) Lineáris csuklók A) Egyenesbevezetés B) Teleszkóp 85 IPARI ROBOTOK FELÉPÍTÉSE Derékszögű koordinátás robot Koncepció Struktúra Munkatér Henger koordinátás robot Gömb koordinátás robot 86 43

44 IPARI ROBOTOK FELÉPÍTÉSE SCARA robot Koncepció Struktúra Munkatér Humanoid robot 87 A SCARA ROBOT TULAJDONSÁGAI Függőleges irányban nagy merevség Vízszintes irányban engedékeny Egyszerű vezérelhetőség Gyors mozgások Olcsó 88 44

45 IPARI ROBOTOK TULAJDONSÁGAI Méret Munkatér nagysága Elhelyezés Teherbírás Hajtás Vezérlés 89 4 szabadságfokú robot Többfunkciós megfogó Alkatrész adagolók Kész alkatrészek elszállítása Bázis alkatrész szállítása Alkatrész tárolás Robot orientáció érzékelése Rögzítő készülék Tároló paletta Rezgőadagoló Egyállomásos egyrobotos szerelőrendszer 90 45

46 Alkatrész adagolók Többfunkciós megfogó Tároló paletta Kész alkatrészek elszállítása Robot orientáció érzékelése 4 szabadságfokú robot Bázis alkatrész szállítása Alkatrész tárolás Rögzítő készülék Rezgőadagoló Egyállomásos kétrobotos szerelőrendszer 91 Alkatrész tárolás Alkatrész tárolás Nem szinkronizált továbbító rendszer Készülék Kézi szerelő munkahely Többállomásos szabadütemű robotos szerelőrendszer 92 46

47 VÉGE 47