Esnek Üretim Sistemi Nedir? Türleri, Özellikleri ve Yapısı

Geleneksel yüksek hacimli otomasyon katıdır. Birkaç sabit ürün için mükemmel verimlilik sağlar, ancak küçük partilere ve geniş ürün çeşitliliğine verimli bir şekilde yanıt veremez. Esnek otomatik ekipmanlar ve üretim sistemleri, bu ihtiyacı karşılamak üzere geliştirilmiştir.

Esnek Üretim Ekipmanları

Esnek üretim sistemindeki temel ekipmanlar arasında CNC takım tezgahları, robotlar, otomatik yönlendirmeli araçlar ve otomatik depolama sistemleri yer almaktadır.

CNC makinesi, bir bilgisayar veya özel bir elektronik kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir. İşleme sırası, proses parametreleri ve makine hareketleri, sayısal kontrol programında kodlanır ve CNC’ye girilir; bu da makineyi otomatik olarak yönlendirir. Kapalı döngü sistemi oluşturmak ve hassasiyeti artırmak amacıyla genellikle bir konum geri besleme döngüsü eklenir. Etkili kullanıcılar yine de proses planlaması, kesme parametrelerinin seçimi, doğru takım ve sabitleme, takım ölçümü, makine bilgisi ve programlama becerilerine ihtiyaç duyar.

1. İşleme Göre Sınıflandırma

1. Genel CNC makineleri. CNC torna tezgahları, freze tezgahları, delme tezgahları, matkaplar, taşlama tezgahları, dişli şekillendirme tezgahları ve dişli hobbing tezgahları, geleneksel muadilleriyle aynı temel işlemleri gerçekleştirir, ancak karmaşık şekilleri otomatik olarak üretir.
2. Otomatik takım değiştirme özelliğine sahip işleme merkezleri. Bir işleme merkezi, yaklaşık 10 ila 100 takım kapasiteli bir takım magazini ve otomatik takım değiştiriciye sahiptir. Tek bir kurulumun ardından, iş parçasını otomatik olarak frezeleme, tornalama, delme, delik açma ve raybalama işlemlerini gerçekleştirebilir.
3. Çok eksenli CNC makineleri. Bu makineler daha fazla sayıda ekseni kontrol eder; genellikle üç ila beş eksen.

2. Takım Yolu Bazında Sınıflandırma

1. Noktadan noktaya kontrol. Kontrolör, hareket sırasında kesintiye uğramadan bir konumdan diğerine hassas bir şekilde geçer. Koordinat delme ve CNC delme makineleri buna tipik örneklerdir.
2. Noktadan noktaya doğrusal kontrol. Kontrolör, hem uç noktasının konumunu hem de noktalar arasındaki düz yolu (genellikle bir makine ekseni boyunca) yönetir. Kesme işlemi bir koordinat ekseni boyunca gerçekleştirilebilir ve daha fazla yardımcı işlev mevcuttur.
3. Kontur kontrolü. Sürekli yol kontrolü, iki veya daha fazla ekseni koordine eder ve kesim süresince hızı ve konumu kontrol ederek karmaşık şekillerin elde edilmesini sağlar. Bu kontrol sistemine sahip tipik makineler arasında CNC torna tezgahları, taşlama tezgahları, freze tezgahları ve işleme merkezleri bulunur.

FHN100T gibi bir kontur işleme merkezi, genellikle X, Y ve Z eksenli hareket üniteleri, çok yüzeyli işleme için bir döner tabla, bir otomatik takım değiştirici (ATC) ve bir CNC kontrol ünitesinden oluşur.

Kontrol sistemi, sıralı kontrol ile dokunma algılama, yönetim ve uyarlanabilir işlevleri bir arada kullanır. T kodları takım seçimini, S kodları iş mili hızını belirler ve döner tabla indeksleme işlevini sağlar.

Dokunma algılama işlevleri, bir takımı iş mili referans noktasından otomatik olarak ortalayabilir, takım kırılmasını tespit edip makineyi durdurabilir, temas anına kadar kesme ilerlemesinin iki katı hızda hareket ederek havada kesme süresini azaltabilir, termal ve parça boyutu farklılıklarını telafi etmek için X/Y/Z referans düzlemlerini düzeltebilir ve delik çapını ölçerek sistemin takımı otomatik olarak ayarlayabilmesini sağlayabilir.

Yönetim işlevleri, önceden ayarlanan takım ömrünü gerçek kullanım süresiyle karşılaştırır, yedek takımı otomatik olarak devreye alır ve arıza teşhisi için çalışma bilgilerini izler.

Uyarlanabilir kontrol (AC), yükü izlemek için eksen ilerletme ve iş mili motorlarındaki algılayıcıları kullanır. Belirlenen aralık içindeki bir yük normaldir. Yük bu aralığın altına düşerse, döngü süresini kısaltmak için ilerletme hızı artırılabilir; aralığın üzerine çıkarsa, takımı korumak için ilerletme hızı azaltılır.

Esnek Üretim Sistemleri: Özellikleri, Türleri ve Yapısı

Esnek üretim sistemi (FMS), bir bilgi-kontrol sistemini, malzeme depolama ve taşıma sistemlerini ve bir grup CNC makinesini bir araya getirir. Grup teknolojisine dayalı olarak, bir iş parçası ailesi için süreçleri tanımlar, uyumlu makineleri ve lojistik çözümleri seçer ve bilgisayar kontrollü sistem sayesinde, talep değişikliklerine göre ürün karışımını değiştirirken farklı parçaları verimli bir şekilde partiler halinde üretir.

Özellikler ve Kullanım Alanları

Bir FMS, genellikle merkezi bilgisayar kontrolü altında çalışan birkaç adet CNC makinesi ve işleme merkezi ile otomatik yükleme ve boşaltma, depolama ve malzeme transferi sistemlerini içerir. Sabit otomasyonla karşılaştırıldığında, aşağıdakileri sağlar:

• Farklı üretim gereksinimlerine sahip ilgili parçalar için yüksek esneklik.
• Yüksek otomasyon seviyesi; gözetimsiz çalışma da dahil.
• Kurulum ve diğer yardımcı işlem sürelerinin azalması sayesinde ekipman kullanım oranı yüksektir.
• Yüksek verimlilik.
• Doğrudan işçilik maliyetinin düşürülmesi ve ekonomik getirinin artırılması.

Bir FMS, esneklik, kalite ve verimliliği bir araya getirerek hem tek seferlik ve küçük parti üretimlerini hem de orta ve yüksek hacimli karma üretimi destekleyebilir.

FMS Türleri

1. Esnek üretim hücresi (FMC). Bilgisayar kontrollü bir CNC makinesi veya işleme merkezi, dairesel veya oval bir palet konveyörü ya da bir endüstriyel robotla birleştirilir. Durmadan iş parçalarını değiştirebilir ve daha büyük bir FMS’nin temel birimidir.
2. Esnek üretim sistemi. İki veya daha fazla CNC makinesi, işleme merkezi veya hücre, ray kılavuzlu veya otonom araçlar ya da robotlar, otomatik palet veya robot yükleme, otomatik depolama ve entegre bilgisayar planlama, programlama ve izleme sistemleri aracılığıyla birbirine bağlanır.
3. Esnek üretim hattı. Bazıları kısmen özel amaçlı olan birkaç işleme merkezi veya CNC makinesi, işlem sırasına göre düzenlenmiştir. Hat, bir üretim taktiğine sahip olabilir; ancak ürün değişikliklerine hızlı bir şekilde uyarlanabilir ve FMS işlevselliğini korur.

Sistem Yapısı ve Kontrolü

Bir FMS, her biri birkaç alt sistemden oluşan lojistik ve bilgi sistemlerini içerir. Ana işleme ekipmanı genellikle iki ila altı adet dikey veya yatay freze-delme merkezi ve torna merkezinden oluşur. Konveyörler, kılavuzlu veya otonom araçlar ve endüstriyel robotlar, doğrusal, döngüsel veya ağa bağlı transfer sistemleri oluşturabilir. Depolama için otomatik yüksek raflı depo ve istifleyici vinç veya zemin depolama ve palet istasyonları kullanılabilir.

Palet, hareketli bir sabitleme tertibatı işlevi görür. Parça sabitleme tertibatını ve iş parçasını tek bir ünite olarak taşır, taşıma sistemi tarafından hareket ettirilir ve makine tablası üzerinde otomatik olarak konumlandırılır ve sıkıştırılır. Palet istasyonları ayrıca geçici depolama ve tamponlama işlevi de görebilir. Ayrı depolarda ham parçalar, bitmiş parçalar, takımlar ve sabitleme tertibatları tutulabilir. Gerektiğinde temizleme, çapak alma, ölçüm ve kontrol istasyonları da sisteme dahil edilebilir.

Kontrol sistemi, hiyerarşik bir mimari içinde bir ağ aracılığıyla birkaç bilgisayarı ve ekipman kontrol cihazını birbirine bağlar. Çalışma alanı dört alanı kapsamaktadır:

1. Süreç planlaması. Ürün gereksinimlerinden yola çıkarak süreçleri tanımlayın ve bunları program değişikliklerine dinamik olarak uyarlayın.
2. Üretim planlaması ve programlaması. Dengeli bir üretim ve yüksek ekipman kullanım oranı sağlanmalıdır.
3. İş istasyonu ve ekipman kontrolü. Takım tezgahlarını, malzeme taşıma ve depolama sistemlerini, ölçüm makinelerini, temizlik ekipmanlarını, robotları ve diğer cihazları koordine etmek.
4. Durum izleme ve kalite güvencesi. Sistemin güvenli, güvenilir, normal ve istikrarlı bir kaliteyle çalışmasını sağlamak üzere sistemi izleyin ve kontrol edin.