Návrh a realizace metody
pro ověření stability uložení lůžek pro automatizované zakládání kontaktů
Autor: Jakub Ján
Vedoucí práce: Ing. Martin Podařil, Ph.D.
Oponent: Ing. Milan Štekl
červen 2016
VYSOKÁ ŠKOLA TECHNICKÁ A EKONOMICKÁ V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH
ÚSTAV TECHNICKO – TECHNOLOGICKÝ
KATEDRA STROJÍRENSTVÍ
Logo_vste.jpg

Motivace a důvody k řešení daného problému
Ødlouholetá spolupráce s firmou RBCB (od r. 2008)
Øpraxe a brigáda po celou dobu studia
Øpraktický přínos pro firmu
Øspolupráce s různými odděleními firmy
Logo_vste.jpg D:\aaŠkola\VŠTE\5. semestr\BAKALÁŘSKÁ
PRÁCE\AOBHAJOBA\příklady_prezentace\Bosch-logo.jpg

Cíl práce
Ønajít vhodnou metodu pro ověření stability uložení lůžek pro automatizované zakládání kontaktů a
použít tuto metodu pro vyhodnocení stability uložení lůžek v sériovém procesu ve firmě Robert Bosch
spol. s.r.o. v Českých Budějovicích
Ø
Øpředepsaná tolerance maximálního vychýlení lůžek v rámci vyhodnocení stability zařízení
(schopnosti stroje) byla definována ± 0,03 mm
Logo_vste.jpg

říct JEDNOU VĚTOU! „ Cílem práce je najít vhodnou metodu pro ověření stability uložení lůžek pro
automatizované zakládání kontaktů a použít ji pro vyhodnocení stability uložení lůžek v sériovém
procesu ve firmě RBCB.“

Výzkumný problém
ØNávrh metody pro ověření stability uložení lůžek
ØRealizace metody v praxi v sériovém procesu
ØOvěření stability lůžek:
–původních lůžek s rychloupínacím systémem
–pokud
–lůžek po přestavbě
ØZlepšila přestavba stabilitu uložení?
•
Logo_vste.jpg

Výzkumným problémem práce je navržení vhodné metody pro ověření stability uložení lůžek pro
automatizované zakládání kontaktů a použití této metody pro vyhodnocení uložení lůžek v sériovém
procesu.
Navrženou metodu pak realizovat v praxi a ověřit stabilitu původního uložení zakládacích lůžek v
sériovém procesu. Původní uložení zakládacích lůžek bylo provedeno za pomocí rychloupínacího
systému. Pokud by původní uložení lůžek nebylo stabilní, bylo by nutné uplatnit reklamaci u
dodavatele.
Po případné přestavbě zakládacích lůžek a jejich uložení znovu ověřit, jestli aplikované řešení
dodavatelem vedlo ke zlepšení stability uložení.

1. Seznámení s problémem
Logo_vste.jpg

ŘÍCT STRUČNĚ
Výrobní proces je plně automatizovaný, skládá se ze 3 částí:
1.příprava kontaktů
2.Manipulace s kontakty (od střižného nástroje do vstřikovací formy)
3.výroba komponenty vstřikovacím procesem
1.Vlevo hybridní vstřikovací lis s postupovým nástrojem, na něm příprava kontaktů (zahrnuje
ohýbání, obstřik kontaktů vstřikovacím procesem a střihání). Do lisu zleva vstupuje pás kontaktů.
2.Manipulace s kontakty pomocí manipulátoru, otočného stolu, tříosého robotu. Manipulátor
jednotlivě odebírá z hybridního vstřikolisu kontakty, otočí je o 180° a dopraví a založí je do
zakládacích lůžek na otočném stole.
3.Po založení kontaktů do 4 lůžek tříosý robot odebere všechny 4 kontakty a založí je do formy
vstřikolisu vpravo.

Otočný stůl, zakládací lůžka, manipulátor, tříosý robot
Ø      4 lůžka po obvodu otočného stolu (úhel mezi nimi 90°) > do nich kontakty
2.otočení stolu o 180° (po směru hodinových ručiček)
3.založení lůžek 3 a 4
1.založení lůžek 1 a 2
zakládací lůžko
otočný stůl se zakládacími lůžky
Logo_vste.jpg
tříosý robot

Tříosý robot:
•odebírá všechny 4 kontakty současně
• zakládá kontakty do formy vstřikolisu
• odebírá vtoky a hotové výrobky ze vstřikolisu

Analýza problému
•v oblasti manipulace s kontakty
•
Øekonomické ztráty
Øvznik zmetků
Øvyšší spotřeba materiálu
Logo_vste.jpg
Øobtížné obnovení chodu stroje
Ønutná přítomnost seřizovače

Historie:
- dříve pouze 1 automatizace >> lůžka pevně uložená na otočném stole –> fungovalo
- pak automatizace dalších projektů (>přestavba -> zakládací lůžka výměnná – rychloupínací systém)
>>> výkyv lůžek = nestabilní uložení

2. Návrh metody pro ověření stability uložení lůžek
Øpomocí analýzy způsobilosti stroje
–index Cm, CmK  = poměr předepsané a skutečné přesnosti
–
–předepsaná přesnost: tolerance výchylky lůžek ± 0,03 mm
–skutečná přesnost:
Øměření výchylky lůžek
–zjistíme nepřímo měřením vzdálenosti lůžek od pevného bodu
–změřit alespoň 50 hodnot
Logo_vste.jpg
Cm, CmK ≥ 1,67

3. Měřicí zařízení a zařízení pro sběr dat
•Měřicí zařízení – bezkontaktní:
•laserový měřicí systém Keyence LK-G5000 S
•Sběr dat:
•Rekordér „Blackbox“
•záznam napěťového signálu v čase v aplikaci
OSCIMOD
•
–
Logo_vste.jpg
LK –G5001P
LK-H052
Rekordér
ØAnalogový výstup jednotky propojen s analogovým vstupem rekordéru
+ signál z relé brzdy otočného stolu (k identifikaci signálů)

opakovatelnost: 0,025 um, rozsah měření ± 10 mm, vzorkovací frekvence až 1000 us
vpravo: vyhodnocovací jednotka LK-G5001P
vlevo: senzorová hlava: LK-H052

4. Analýza cyklu
Logo_vste.jpg

lůžka: 1,2
geometrický objekt: otočný stůl

5. Aplikace měřicích zařízení
ØVýroba přípravků (tuhost, jednoduchost, cena, polohovatelnost, snadná montáž)
Logo_vste.jpg
REALITA
VIZE

- přípravky zařídilo konstrukční oddělení
- vlevo vize, vpravo realita (prakticky se nelišila vize od reality)

6. Měření v sériovém procesu – původní lůžka
•snímána 2 problematická lůžka s rychloupínacím systémem
•v 1 okamžik snímáno 1 lůžko > otočení stolu > střídání pozic
•směr paprsku do osy lůžka ve 2 na sebe kolmých osách
•
•snímáno 50 cyklů v kuse
Øsignály analyzovat a rozdělit
Logo_vste.jpg

Kvůli nedostatku prostoru bylo možné snímat v 1 okamžik pouze jedno lůžko. Díky otáčení stolu se
lůžka na snímané pozici vystřídají.

7. Analýza a příprava naměřených dat
Ø z 1 cyklu vybrány 4 oblasti (A, B, C, D)
Logo_vste.jpg
Ø50 cyklů rozděleno na jednotlivé cykly v programu Recorder
Øořez signálu v oblastech A, B, C, D
•každá oblast velikost 200 ms
Øexport do MS Excel → zisk 200 hodnot z každé oblasti
→ průměr + převod z [V] na [μm]
1 výsledná hodnota
= 1 vzdál. 1 lůžka v 1 ose v dané oblasti
!! takto připravit 50 hodnot z každé oblasti A,B,C,D a z každého senzoru!!

8. Vyhodnocení dat – původní lůžka
Øve statistickém SW qs-Stat – modul pro výpočet způsobilosti stroje
Ødo něj vždy zadáno:
Ø50 hodnot(= každá odpovídá 1 výchylce 1lůžka v 1 bodě cyklu)
Øtolerance výchylky ± 0,03 mm a jmenovitý rozměr
Øprotokol o způsobilosti stroje → výpočet indexu Cm, CmK
Øpokud → splněny podmínky způsobilosti
Logo_vste.jpg
Cm, CmK ≥ 1,67
Výsledky způsobilosti původních lůžek (s rychloupínacím systémem)
Oblasti vyhodnocení
A
(snímáno lůžko 1)
B
(snímáno lůžko 2)
C
(snímáno lůžko 2)
D
(snímáno lůžko 1)
Osa
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Rozptyl hodnot [μm]
53,172
50,693
16,008
30,626
26,396
25,197
30,723
21,733
Cm/CmK
0,89
0,79
2,29
1,2
1,4
1,55
1,23
2,02
• ani jedno lůžko není způsobilé (buď v x nebo v y)
Reklamace dodavateli → → → → →→ přestavba lůžek

-jmenovitý rozměr = střední hodnota z 50 naměřených hodnot
-z výsledků je vidět, že ačkoliv jsou výchylky lůžek v toleranci, ani jedno ze snímaných lůžek
nesplnilo podmínku způsobilosti buď v ose x či v ose y
-červeně označeny nezpůsobilá lůžka
-zeleně označeny způsobilá

Měření v sériovém procesu – lůžka po reklamaci (přestavbě)
•Důvod: ověřit stabilitu lůžek po konstrukční přestavbě
Øměření stejnou metodou a zařízeními
Ø
Logo_vste.jpg F:\Fotky_supernové_10.3\P1500472.JPG
Výsledky způsobilosti po reklamaci (přestavbě)
Oblasti vyhodnocení
A
(snímáno lůžko 1)
B
(snímáno lůžko 2)
C
(snímáno lůžko 2)
D
(snímáno lůžko 1)
Osa
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Osa Y
Osa X
Rozptyl hodnot [μm]
11,700
16,204
8,051
12,021
12,563
19,819
6,096
8,372
Cm/CmK
3,92
2,46
4,55
3,54
2,84
1,84
6,21
4,31
Ømenší rozptyl hodnot → menší výkyv lůžek
Øvšechna lůžka splňují podmínky pro způsobilost → zlepšení stability uložení lůžek

Diskuze výsledků a závěr
Výsledky způsobilosti – celkové
Oblasti vyhodnocení
A (snímáno lůžko 1)
B (snímáno lůžko 2)
C (snímáno lůžko 2)
D (snímáno lůžko 1)
Výsledky
Před rekl.
Po rekl.
Před rekl.
Po rekl.
Před rekl.
Po rekl.
Před rekl.
Po rekl.
Osa y
Rozptyl hodnot [μm]
53,172
11,700
16,008
8,051
26,396
12,563
30,723
6,096
Cm/CmK
0,89
3,92
2,29
4,55
1,4
2,84
1,23
6,21
Osa x
Rozptyl hodnot [μm]
50,693
16,204
30,626
12,021
25,197
19,819
21,733
8,372
Cm/CmK
0,79
2,46
1,2
3,54
1,55
1,84
2,02
4,31
Po reklamaci (přestavbě) všechna lůžka:
§splňují podmínky způsobilosti
§mají menší výkyv
§uložení lůžek je v sériovém procesu stabilní
üzlepšení výrobního procesu
üsnížení počtu prostojů
üpři manipulace robot neztrácí kontakty
ünedochází k deformaci kontaktů
üminimalizován vznik zmetků
Logo_vste.jpg
Cíl práce splněn → Metoda je vhodná a v praxi využitelná
Konstrukci doporučuji k dalším projektům

•DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST
Logo_vste.jpg


Otázky oponenta
•1. Jakého typu kinematické konstrukce jsou v práci popsané manipulační zařízení?
•
Logo_vste.jpg P1510808 D:\aaŠkola\VŠTE\5. semestr\BAKALÁŘSKÁ PRÁCE\AOBHAJOBA\manipulátor_TTT.png
Tříosý robot:
•3 Translační osy →  kinematika TTT
Ø
Manipulátor:
•3 Translační osy →  kinematika TTT
•+ otočné chapadlo
Ø

ROBOT: disponuje 3 translačními, tedy posuvnými osami. Pohyb této kinematiky se skládá z 3
translačních, na sebe kolmých pohybů, prakticky se pohybuje v kartézském souřadnicovém systému.
Pracovním prostorem tohoto zařízení je krychle nebo kvádr. Jedná se tedy o kinematickou konstrukci
označovanou TTT.
Manipulátor: pohybuje se ve 3 translačních (posuvných) osách a kinematika je tedy typu TTT. Navíc
je opatřeno otočným chapadlem (180°)

•2. Máte představu, na co dalšího by Vámi použitá měřící metoda šla použít?
•Buď v automobilovém průmyslu nebo jinde.
•
Logo_vste.jpg
Měření tloušťky:
•solární články
•skleněné tabule
•průhledné fólie
•lamely v kompresoru
Měření excentricity a vibrací:
•deformace brzdného kotouče
•vibrace mobilního telefonu
•měření vibrací výfuků
•házivost ozubeného kola
Měření vzdálenosti a pozice:
•výška hladiny kapalin
•pozice ramena HDD
•délka vysunutí pístu

•3. Použil jste optoelektronické senzory s triangulací. V teoretické části je popsáno, že podmínkou
správné funkce je použití povrchu s difuzním odrazem. Co znamená difuzní odraz?
Logo_vste.jpg
Difúzní (rozptýlený) odraz
•rozklad elmg. záření do různých směrů
•většina rozptýlena do směrů blízkých zrcadlovému odrazu
•rozptýleno rovnoměrně do všech směrů (i zpět ke zdroji)
Pravidelný (zrcadlový) odraz Rozptýlený (difúzní) odraz
•při dopadu na nerovné (drsné) rozhraní 2 prostředí
•při průchodu opticky nehomogenním prostředím

= též rozptýlený odraz – rozklad elmg. záření do různých směrů, kdy většina odraženého světla může
být rozptýlena do směru blízkých přímému odrazu nebo je odražené světlo rozptýleno rovnoměrně do
všech směrů (i  zpět ke zdroji)
rozklad elektromagnetického záření do různých směrů, ke kterému dochází při dopadu záření na
nerovné (drsné) rozhraní dvou prostředí nebo při průchodu záření opticky nehomogenním prostředím.
- je to rovnoměrný odraz dopadajícího záření do všech směrů od snímaného objektu