document

Sadraj 1UVOD U FLEKSIBILNE TEHNOLOKE SISTEME41.1Obradni sistemi41.2Fleksibilna automatizacija71.3Maine alatke81.4Maine alatke sa NC i CNC upravljanjem91.5Fleksibilne tehnoloke elije101.6Fleksibilni tehnoloki sistemi121.7Robotizovani proizvodni sistemi132OBRADNI CENTRI142.1Definicije obradnog centra142.2Moduli i funkcionalni sistemi obradnih centara142.3Kinematii moduli153REKONFIGURABILNI TEHNOLOKI SISTEMI183.1Rekonfigurabilne maine183.2Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi194ROBOTI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA214.1Kinematika i podela robota234.2Linearni roboti234.3Zglobni SCARA roboti254.4Zglobni horizontalni roboti264.5Zglobni vertikalni roboti264.6Hibridni roboti275MERNI CENTRI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA295.1Struktura mernih centara295.2Programiranje mernih centara326MERNI SISTEMI I SENZORSKA TEHNIKA346.1Merni sistemi346.2Enkoderi366.3Senzorska tehnika377UPRAVLJAKI SISTEMI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA387.1CNC upravljaki sistem387.2Hardverska arhitektura CNC upravljakog sistema387.3Softver CNC upravljaog sistema397.4PLC kontroleri408KONFIGURACIJE FLEKSIBILNIH TEHNOLOKIH SISTEMA418.1FTS sa linijskim transportnim sistemom418.2FTS sa slobodnim transportnim sistemom438.3AGV za inski transportni sistem438.4Induktivno voeni AGV448.5Savremene konfiguracije agilnih FTS-a459TEHNOLOGIJA ZA FLEKSIBILNE TEHNOLOKE SISTEME469.1NC programiranje obradnih procesa u FTS-u469.2Manuelno NC programiranje479.3NC programiranje simbolikim programskim jezicima489.4Automatsko generisanje NC-koda499.5Optimizacija fleksibilnih tehnologija50LITERATURA52

UVOD U FLEKSIBILNE TEHNOLOKE SISTEME Obradni sistemi Sistem je skup meusobno povezanih jedinica koje se nalaze u odreenom okruenju (slika 1.1.1). Transformacioni proces Ulaz Izlaz Okruenje

Slika 1.1.1 Uproena ema jednog sistemaPostavljeni cilj sistema ostvaruje se ispunjenjem odgovarajue funkcije, koja je definisana funkcionalnim podsistemom. Proizvodno mainstvo u sebi sadri ili obuhvata vie razliitih sistema (slika 1.1.2). Prema u okviru proiyvodnog mainstva, mogu se definisati sledei sisemi: poslovni sistem, proizvodni sistem, tehnoloki sistem, sistem za oblikovanje, obradni sistem.

ematski prikaz meusobnog hijerarhiskog odnosa ovih sistema prikazan je na slici. Slika 1.1.2 Meusobni odnosi sistema u proizvodnom mainstvu Poslovni sistem, kao iri kompleks, pored drugih sistema, koji mogu biti i van proizvodnog mainstva, obuhvata ili sadri jedan ili vie proizvodnih sistema. Proizvodni sistem obuhvata vie tehnolokih inilaca, uz nepohodnu podrku drutvenoekonomskih inilaca, a sa ciljem podizanja vrednosti polaznog materijala u smislu dobijanja gotovog proizvoda. Tehnoloki sistem sadri kompleks ili skup inilaca u kojima se od polufabrikata ili drugih sirovina dobija gotov deo ili sklop. Sistem za oblikovanje moemo objasniti na primeru maine alatke za obradu deformaciom gde se vri oblikovanje tela, ili montani sto gde radnik montaom vri oblikovanje sklopa ili maine. Obradni sistem u okviru tehnolokog sistema je maina alatka ili grupa maina alatki koje izvode odreene operacije. Prema sistemima procesi se mogu podeliti na: proizvodne procese, tehnoloki procesi, proces oblikovanja, obradni proces.

Proizvodni proces se sastoji od jednog ili vie tehnolokih procesa i odvija se u proizvodnom sistemu (slika 1.1.3). Proizvodni proces Sirovina Proizvod Proizvodni sistem Polu fabrikat

Slika 1.1.3 Uproeni model proizvodnog procesaSam proizvodni sistem moe se podeliti na vie procesa poput: direktnih, indirektnih, dopunskih, pomonih. Tehnoloki proces se sastoji od meusobno povezanih aktivnosti sa ciljem transformacije polufabrikata u gotove delove, sklopove podsklopove (slika 1.1.4). Tehnoloki proces Polufabrikat Gotov deo Tehnoloki sistem

Slika 1.1.4 Uproeni model tehnolokog procesaProces oblikovanja se odnosi na samu tehnologiju oblikovanja sklopova i podsklopova (slika 1.1.5). Proces oblikovanja Gotovi delovi Podsklop Sklop Sistem za oblikovanje

Slika 1.1.5 Uproeni model procesa oblikovanja Obradni proces je deo tehnolokog procesa koji se sastoji od skupa aktivnosti koje vre transformaciju poetnog materijala (slika 1.1.6). Obradni proces Pripremak Izradak Obradni sistem

Slika 1.1.6 Uproeni model obradnog procesa Osnovni model obradnog sistema Osnovni model obradnog sistema (slika 1.1.7 ) definisan je kao mainski sistem sa obradnim procesom kao osnovnom funkciom. Slika 1.1.7 Osnovni model obradnog sistemaIzlazne komponente (informacije, energija, materijal) predstavljaju transformaciju ulaznih veliina. Ulazi i izlazi jednog sistema su povezani povratnom spregom. Struktura obradnog procesa U okviru obradnog procesa mogu se definisati (slika 1.1.8): operacija, zahvat, prolaz. Jedan obradni proces sadri jedanu ili vie operacija, a operacija dalje jedn ili vie zahvata, a analogno tome zahvat sadri jedan ili vie prolaza. Slika 1.1.8 Meusobni odnosi obradnog procesa, operacije, zahvata i prolaza

Obradni proces se, kao deo tehnolokog , odvija se u jednoj ili vie tehnolokih operacija, ili samo operacija. Operacija, svaka operacija se sastoji od elementarnih operacija, koje mogu biti direktne i glavne. Grupni zahvat, je potpuno ili delimino istovremen proces formiranja vie povrina sa vie odgovarajuih alata prema postavljenim tehniko-tehnolokim zahtevima, gde pojedini elementi obrade mogu biti isti ili razliiti. Sloen zahvat, predstavlja deo operacije gde se jednim alatom vri konano formiranje jedne sloene povrine prema postavljenim tehniko-tehnolokim zahtevima. Zahvat je osnovna ili direktna elementarna operacija, odnosno to je izvrno ili direktno dejstvo alata na obradak u okviru operacije, a predstavlja osnovni tehnoloki element obradnog procesa. Prolaz, ima smisla definisati samo u obradi rezanjem, to je deo zahvata koji se odnosi na skidanje jednog sloja materijala sa jednim alatom i to pri odreenom pomeranju. Fleksibilna automatizacija Automatizacija podrazumeva da upravljaku ulogu oveka pri rukovanju mainskim sistemom preuzme upravljaki sistem. Sa takvim funkcionalnim zahtevima se najpre razvila tzv. kruta automatizacija, sa upravljakim komponentama na bazi relejne tehnike, sa velikim komandnim pultovima za upravljanje industrijskim postrojenjima. Krajem prolog veka kruta automatizaciju u potpunosti je zamenila programabilna ili fleksibilna automatizacija. Fleksibilna automatizacija (eng. Flexible Automatizacion) je nova i savremena oblast tehnike koja se odnosi na raunarski integrisane proizvodne sisteme i robotizovane proizvodne linije u industriji prerade metala. Sutina programabilne automatizacije (slika 1.2.1) se zasniva na ideji, da se visoko kvalitetno, produktivno i ekonomino izvode sloene tehnoloke operacije obrade, merenja, kontrole, montae i manipulacije u razliitim serijama proizvoda. Pri tome se promena tehnolokih operacija na jednom te istom mainskom sistemu ostvaruje samo promenom aplikativnog programa, koji se izvrava na CNC (eng. Computer Numeric Control) upravljakim sistemima, PLC (eng. Programmable Logic Controiler) kontrolerima robot kontrolerima i cell (elija) kontroleru, dok se izvrni organi mainskog postrojenja ne menjaju. Slika 1.2.1 Osnovni principi fleksibilne automatizacije u industriji

Fleksibilna automatizacija se zasniva na modularnim konstrukcijiskim reenjima mainskih sistema sa pogonskim sistemom visokih dinamikih performansi, preciznim sistemima voenja, mernim sistemima, vieprocesorskoj arhitekturi industrijskih raunara, raunarsko komunikacionoj infrastrukturi, modernim sistemskim softverom, nadzornim i monitoring sistemima, upravljako aplikativnom softveru, primeni senzorske tehnike i vision sistema, regulatora i drugih dostignua novih tehnologija iz vie razliitih oblasti tehnike. Maine alatke Mane alatke (eng. Machine Tools) su tehnii sistemi koji posredstvom odgovarajueg alata, uz neophodna kretanja izvrnih organa, slue za oblikovanje obradka razliitim postupcima obrade. Oblikovanje obradka moe biti izvedeno skidanjem strugotine rezanjem, bez skidanja strugotine plastinim deformisanjem i livenjem ili nekim od nekonvencionalnih postupaka obrade. Da bi se odvijao obradni proces na mainama atkama, neophodna su kretanja alata u odnosu na obradak ili obradka u odnosu na alat. Upravljanje kretanjima moe biti izvedeno na razliite naine ali je najvie kod maina alatki zastupljeno runo, mehaniko i programabilno upravljanje. S obzirom na nain upravljanja kretanjima, maine alatke mogu biti: Konvencionalne maine alatke kod kojih se ostvaruje runo upravljanje relativnim kretanjem alata u odnosu na obradak. Kopirne maine alatke - kod kojih se upravlja relativnim kretanjem alata u odnosu na obradak mehanikim sistemom sa upravljakim vratilom ili kopirnim sistemim. Maine alatke sa numerikim upravljanjem NC maine alatke (eng. NC Numeric Control), koje su u poetku razvoja bile najpre sa kontaktnim programskim upravljanjem, a danas se kod njih kretanje alata u odosu na obradak izvodi numerikim kompjuterskim upravljanjem, a na osnovu izvrenja strogo formatizovanih programskih instrukcija. Maine alatke sa NC i CNC upravljanjem Da bi se poveala proizvodnost i eleminisao odluujui uticaj radnika na kvalitet, produktivnost i ekonominost obradnih procesa, u drugoj polovini prolog veka razvijeni su obradni sistemi sa numerikim upravljanjem (NC maine alatke). Maine alatke sa numerikim upravljanjem imaju poseban pogonski i merni sistem za svaku linearnu ili obrtnu NC osu. Pogonski sitem i merni sistem su povezani u zatvoreno upravljako kolo, koje ostvaruje NC upravljaki sistem. Obradni proces se odvija prema NC programu, kojim se definie redosled tehnolokih operacija, i pri tome za svaku operaciju pojedinano: Geometrija kretanja alata u odnosu na obradak ili obradka u odnosu na alat, Vrsta kretanja alata (brzi ili radni hod, linearno ili kruno), Brzina pomonih kretanja, Brzina rezanja broj obrtaja glavnog vretena, Alat koji izvodi operaciju, Mainski uslovi u kojima se operacija realizuje (smer okretanja glavnog vretena, sistem hlaenja). Da bi se pojednostavio proces izrade NC programa, stvorila mogunost testiranja programa, omoguila simulacija obradnog procesa rezanja i vizuelizacija kretanja alata u fazi projektovanja tehnologije, razvijene su maine alatke sa CNC upravljanjem (eng. CNC Computer Numeric Control). CNC maine (slika 1.4.1) alatke predstavljaju novu generaciju NC maina alatki sa znaajnim poboljanjem sistemskog softvera i hardverskih performansi raunarskog upravljakog sistema, sa aplikativnim softverom prilagoenim potrebama projektanata NC tehnologije. Danas su sve maine alatke koje se proizvode sa programabilnim upravljanjem kretanja alata, ustvari CNC maine alatke. Slika 1.4.1 Maina alatka sa CNC upravljanjem

Postoje osovni i dopunski uslovi koje treba da ispuni svaka CNC maina alatka. Osnovni uslovi podrazumevaju, da CNC maina alatka mora ostvariti prvenstveno odgovarajuu tanost obrade i kvalitet obraene povrine, a pri tome ostvariti visok nivo produktivnosti i ekonominosti. Dopunski uslovi obuhvataju obuhvataju vei spektar funkcionalnih karakteristika CNC maina alatki, pa se navode samo najvanije. Velike brzine rezanja, sa alatima velike postojanosti kojima treba ostvariti visoku povrinsku proizvodnost, Teka obrada sa velikim poprenim presekom strugotine ili obrada teko obradivih materijala sa velikom snagom rezanja, kada treba ostvariti visoku zapreminsku proizvodnost, Velika pogonska snaga odreena s obzirom na iri interval vrednosti elemenata reima obrade, Velika krutost (statika i dinamika) mainskog sistema, koja obezbeuje visoku proizvodnost i tanost pri velikim brzinama rezanja, Visok stepen mehanizacije i automatizacije u manipolatornim procesima izmene alata i obradka, Izmenljivost modula i funkcionalnih sklopova. Maine alatke sa NC upravljanjem, kao i konvencionalne maine alatke se izvode za odreenu metodu obrade (strugovi za operacije struganja, glodalice za operacije glodanja, builice za operacije buenja). Prema obliku glavnog kretanja, mogu biti: CNC maine alatke sa glavnim obrtnim kretanjem neprekidno kretanje (strugovi, builice, glodalice) CNC maine alatke sa glavnim pravolinijskim kretanjem prekidno kretanje kao radni i povratni hod (rendisaljke, provlakaice, mainske testere). Fleksibilne tehnoloke elije Fleksibilne tehnoloke elije (eng. Flexibile Manufacturing Cell) predstavljaju integrisani tehnoloki sistem koji se sastoji od odabranog centra i grupe dodatnih modula sa automatizovanim sistemom opsluivanja i manipulisanja alatima i obratcima. Fleksibilna tehnoloka elija (FTC) je zaokruena tehnoloka celina za obradu jedne vrste mainskih delova, obradu limova, delova sloenog prizmatinog ili cilindrinog oblika, razliitim vrstama obrade (rezanjem, deformaciom, isecanjem, laserskim i gasnim seenjem). Osnovnu nadgradnju obradnog sistema u fleksibilnim elijama predstavlja programabilni automatski sistem manipulacije alatima i obratcima. Najee se realizuje paletni sistem sa krunim ili linijskom manipulacijom obratcima, kao okruenje jednom visoko fleksibilnom obradnom centru. Veoma esto se u fleksibilnim tehnolokim elijama za opsluivanje obradnih centara primenjuju robotski sisitemi. Krunim (slika 1.5.1) ili linijskim kretanjem (slika 1.5.2) paleta na kojima su obratci u razliitim fazama obrade, kao i paletnim sistemom se postie visoka produktivnost maksimalnim iskorienjem kapaciteta mainskog sistema. Slika 1.5.1 Fleksibilna tehnoloka elija sa krunim sistemom izmene paleta

Ako se fleksibilne tehnoloke elije koriste koriste kod obrade metala bez skidanja strugotine, funkcija fleksibilnosti se prenosi najee na robotske sisteme ili automatizovanje manipulacione sisteme , koji u kombinaciji sa deformacionim mainama sa CNC upravljanjem i magacinima alata za probijanje i prosecanje, omoguuju visoko produktivnu obradu sloenih delova . Robotski sistemi u ovim fleksibilnim tehnolokim elijama su posebno efikasni ako se radi o obradi deformaciom u toplom stanju, gde je manipulacija obratcima oteana zbog visoke tmperature. Fleksibilna tehnoloka elija ima dva nivoa upravljakog sistema. Obradni centri imaju svoj CNC upravljaki sistem, koji upravlja radom mainskog sistema i slui za izvravanje NC programa kojim je definisan obradni proces, dok manipulacijom sistema upravljanja PLC (eng. Programable Logic Controller), a robotskim sistemima RC kontroler . Upravljaki sistem prvog nivoa ima distribuiranu arhitekturu, pri emu su upravljaki sistemi potpuno nezavisni jedan od drugoga.Upravljaki sistem drugog nivoa, elijski cell kontroler (eng. Cell Controller) vri monitoring i upravljaku funkciju fleksibilne tehnoloke elije, pa je nadreeni nad sistemima upravljanja prvog nivoa i predstavlja glavni upravljaki sistem - mozak koji upravlja radom tehnoloke elije. Slika 1.5.2 Fleksibilna tehnoloka elija sa linijskim sistemom izmene paleta

Hardver cell kontrolera je jedan industrijski raunar visokih performansi tipa radne stanice sa monitorom koji ima grafiki interfejs za praenje i nadzor operacija koje se izvode u FTC, sa mogunou generisanja statistikih izvetaja, analiza i simulacije izvrenja projektovanih obradnih procesa. Aplikativni softver cell kontrolera ima vie nivoa od kojih je glavni supervision nivo, na kome se mogu direktno zadavati instrukcije upravljakim sistemima prvog nivoa u toku tehnolokog procesa. Fleksibilni tehnoloki sistemi Fleksibilni tehnoloki sistemi (slika 1.6.1), kao koncept raunarskih integrisanih proizvodnih sistema, pojavili su se u drugoj polovini prolog veka, u vreme intezivnog razvoja elektronike i primene mikroprocesorskog upravljanja na mainama alatkama, transportnim sistemima i industrijskim manipulatorima. Razvoj fleksibilnih tehnolokh sistema vezan je za integraciju obradnih centara u sloene tehnoloke strukture, koje se zasnivaju na savremenoj hardverskoj arhitekturi industrijskih raunara, multiprograming i multitasking funkcijama operativnih sistema, aplikativnim softverskim paketima za monitoring i upravljanje tehnolokim procesima u realnom vremenu. Slika 1.6.1 Fleksibilni tehnoloki sistem za obradu rezanjem Fleksibilni tehnoloki sistemi u svom sastavu imaju obradne centre, centar za pranje obradaka i merni centar sa CNC upravljanjem. Svi moduli FTS-a moraju biti izvedeni sa automatski izmenjivaima obradaka. Automatski transportni sistem FTS-a sa AGV (eng. Automatic Guided Vehicle) mikroprocesorski upravljanim vozilom, transportuje obratke i alate od pripremnih mesta do obradnih centara, od obradnih centara do centra za pranje i mernog centra. Iako se kompletan tehnoloki proces odvija automatizovano , FTS raspolae sa dva pripremna mesta na kojima je ovek operater na jednom se vri priprema setova , a na drugom mestu se postavljaju obratci na palete i vezuju pomou steznih pribora. Pored transportne staze postavljena su posebna mesta za privremeno odlaganje paleta tokom obradnog procesa , koji se uobiajeno nazivaju baferi.U sastavu FTS-a mogu biti integrisani sistemi (slika 1.6.2) za specifine operacije obrade, pranja obradaka, manipulaciju obradcima i alatima i meuoperacijisku kontrolu. Najee se koriste u autorizovanim procesima komponovanja setova alata, njihove pripreme i izmene u magacinima obradnih centara. Fleksibilni tehnoloki sistemi su nastali kao najvii nivo automatizovanih tehnolokih sistema, kao nadgradnja nad upravljakim sistemima maina alatki i popuna automatizacija u izmeni alata tokom obradnog procesa i u izmeni obradaka u toku obrade razliitog asortimana i serije slinih delova. Slika 1.6.2 Fleksibilni tehnoloki sistemza obradu deformaciom

Fleksibilni tehnoloki sistemi imaju upravljaki sistem na vie nivoa, isto kao i fleksibilna tehnoloka elija, pri emu je cell kontroler glavni upravljaki sistem na najviem nivou. Svi raunarsko upravljaki sistemi FTS-a cell kontroler, radne stanice za projektovanje CNC tehnologije, radne stanice za praenjei nadzor tehnolokog procesa u realnom vremenu, mogu biti integrisani u jedinstvenu raunarsko komunikacionu infrastrukturu industrijskog kompleksa CIM sistema (eng. Computer Integrated Manufacturing System) automatizovanih fabrika. Robotizovani proizvodni sistemi Robotizovani proizvodni sistemi su visoko automatizovani, programabilni fleksibilni proizvodni sistemi u kojima sve tehnoloke operacije i manipulacione procese u toku proizvodnje izvode roboti, opremljeni specijalnim alatima i senzorskom tehnikom. Alati slue za efikasno izvoenje tehnoloke operacije, a senzori za prepoznavanje oblika ili identifikaciju karakteristinih veliina tehnolokog procesa. Zahvaljujui tome, savremeni robotizovani proizvodni sistemi spadaju u kategoriju inteligentnih proizvodnih sistema. Izvode se najee kao fleksibilne tehnoloke elije u kojima se zavrava jedan kompletan proizvodni ciklus odreenog mainskog funkcionalnog sklopa zahvaljujui visokom stepenu programabilnosti robotskih sistema u izvoenju tehnolokih operacija. Robotizovani proizvodni sistemi se retko koriste u oblasti obrade metala skidanjem strugotine, jer ne poseduje visoku dinamiku stabilnost i krutost mehanikog sistema pri velikim otporima rezanju. Uglavnom se koriste za obradne procese u kojima se javljaju manje sile u zoni obrtnog procesa, kao to su sve vrste zavarivanja, laserskog i gasnog seenja metala, lepljenja, farbanja i povrinske zatite. Robotski sistemi se se najvie koriste u razliitim manipulacionim procesima u industriji i automatizovanim procesima montae.

OBRADNI CENTRI Definicije obradnog centra Obradni centri (eng. Machining Centers) su maine alatke sa CNC upravljanjem, koje imaju u svom mainskom sistemu magacin alata sa automatskim izmenjivaem. Mogu se koristiti u industriji prerade metala kao i druge CNC maine alatke u vidu autonomnih obradnih sistema. Ukoliko obradni centri imaju i sistem za automatsku izmenu obradaka (sistem za automatsku izmenu paleta) mogu se integrisati u FTS. S obzirom da se na obradnim centrima odvija proces rezanja, oni su osnovni moduli za konfigurisanje fleksibilnog tehnolokog sistema. Obradni centri (slika 2.1.1) mogu biti u zavisnosti od pravca ose glavnog vretena horizontalni ili vertikalni, u zavisnosti od broja glavnih vretena jednovreteni ili vievreteni, mogu biti sa standardnim sistemom alata ili sa glavom za vieosnu obradu i sa nizom dodatnih modula i tehnolokih funkcija za razliite vrste obrade. Slika 2.1.1 Horizontalni obradni centar

Obradni centri za razliku od CNC maina alatki nisu konstrukcijski orijentisani odreenoj vrsti obrade, ili pak makrogeometriji obraene povrine. S obzirom da imaju magacine sa razliitim alatima i da mogu izvoditi vieosna relativna kretanja alata u odnosu na obradak, uspeno se koriste za struganje, prostrugivanje, sve vrste glodanja i buenje, obradu navoja i neke operacije merenja i kontrole tokom obradnog procesa. Na obradnim sistemima se mogu visoko kvalitetno obraivati ravne, cilindrine, konusne, zavojne i prostorno sloene povrine sa obratcima u najrazliitijim reimskim uslovima, to daje izuzetan kvalitet ovim visoko fleksibilnim obradnim sistemima.

Moduli i funkcionalni sistemi obradnih centara Moduli su sastavne celine koji ine obradni sistem, a predstavljaju kompletnu celinu mainski pod sistem, koji sadri sve potrebne ugradbne komponente za obavljanje odreenih funkcija (linearnih kretanja, obrtnih kretanja, izmene alata, izmene paleta) obradnog centra. Nisu sve funkcije koje izvrava obradni centar istog znaaja. Najvei znaaj ima funkcija relativnog kretanja alata u odnosu na obradak, jer se tako ostvaruje obradni proces. Ostale funkcije poveavaju stepen automatizacije obradnog centra, poveavaju njegovu produktivnost u primeni i fleksibilnosti. Zbog toga se i moduli od kojih se sastoji obradni centar mogu podeliti u dve grupe: Osnovni ili kinematiki moduli u koje spade modul glavnog vretena koji izvodi glavno kretanje, moduli linearnih kretanja u pravcu kordinatnih NC-osa koji izvode pomona kretanja tokom obradnog procesa i moduli za obrtna pomona kretanja, tzv. Obrtni stolovi koji se najee vezuju za neki od modula horizontalnog linearnog kretanja i Dodatni moduli u koje spada sistem alata, magacin alata obradnog centra, izmenjiva alata, izmenjiva paleta, transporter strugotine, sistem za hlaenje i podmazivanje, zatitna kabina i CNC upravljaki sistem. Na kinematike module koji se izvode u osnovnom obliku kao postolja, stubovi, kuita, nosai traverze, a mogu biti livene ili zavarene konstrukcije, ugrauju se funkcionalni sistemi, koji obezbeuju da moduli postanu kompletne funkcionalne celine. Glavni funkcionalni sistemi su: Pogonski sistemi aktuoatori, koji obuhvataju elektromotore, regulatore i prenosnike a slue da izvre prenos obrtnog (u sluaju obrtnih elektromotora) ili linearnog (u sluaju linearnih elektromotora) od elektromotora do modula koji ostvaruje direktno ili posredno kretanje alata i obratka. Sistemi za voenje klizne i linearne kotrljajne voice koje obezbeuju tanost voenja u radnim uslovima pri linearnim kretanjima pokretnog u odnosu na neporetni modul i sistem za uleitenje koji obezbeuju optimalan odnos izmeu modula koji izvode obrtna kretanja u odnosu na nepokretne module. Merni sistem merni sistem za kruna i linearna kretanja mogu biti ugraeni kao direktni ili indirektni merni sistemi, slue da se u svakom vremenskom trenutku veoma precizno identifikuje pozicija pokretnog modula u odnosu na nepokretni u radnim uslovima. Kinematii moduli Relativno kretanje alata u odnosu na obradak se izvodi kretanjem pokretnih modula na obradnom centru. Integrisani moduli bez funkcionalnih sistema sainjavaju noseu strukturu obradnog centra. Nosea struktura moe da sadri pokretne i nepokretne module. Pokretni moduli koji su funkcionalno kinematiki, izvode kruna i linearna kretanja. Kod obradnih centara kruno kretanje moe biti glavno kretanje i pomono kretanje, dok su linearna uglavnom pomona kretanja. S obzirom na vrstu kretanja koju izvode, kinematiki moduli mogu biti: Modul glavnog kretanja ili modul glavnog vretena sa alatom izvodi glavno kretanje, a brzina glavnog kretanja je istovremeno i brzina rezanja brzina odvajanja strugotine od obratka, koja se esto iskazuje pomou broja obrtaja glavnog vretena. Moduli linearnih translatornih pomonih kretanja obradnog centra, izvode linearna kretanja u pravcu kordinatnih NC-osa. Da bi se izvodila linearna kretanja potrebno je da modul ima nepokretni deo ili postolje pokretni deo ili kliza koji ostvaruje translatorno kretanje u odnosu na postolje. Sloeno pomono kretanje alata u odnosu na obradak, izvodi se simultanim kretanjem vie modula linearnog i krunog kretanja, kojima upravlja kontroler kretanja interpolator CNC upravljakog sistema. Moduli obrtnih pomonih kretanja izvode kruna kretanja oko neke od kordinatnih CNC osa i to su najee obrtni stolovi, koji mogu biti postavljeni na nepokretni modul postolje ili pak na pokretni horizontalni kliza ili na kliza stola obradnog centra. Modul glavnog obrtnog kretanja se postavlja na stub kod horizontalnih obradnih centara, a kod velikih na poprenu traverzu ili poseban nosa, kako bi glavno vreteno sa alatima bilo vertikalno na pravcu Z-ose. Modul glavnog kretanja se moe postaviti sa leve ili desne strane stuba, ili pak simetrino unutar stuba. Time se poveava krutost nosee strukture obradnog centra, a istovremeno obezbeuje visoka dinamika stabilnost obradnog procesa rezanja. Linearna pomona kretanja izvode klizai po nepokretnim modulima (slika 2.3.1). Pod nepokretnim modulom se podrazumeva onaj deo nosee strukture koji je nepokretan u odnosu na kliza spregnut kuglinim zavojnim vretenom i voicama, i za koje se referencira nulta taka kordinatne ose. Slika 2.3.1 Horizontalni modul linearnog pomonog kretanja

Postoje dve grupe modula linearnih pomonih kretanja, i to za horizontalna i vertikalna translatorna kretanja. Nepokretni moduli kod horizontalnih linearnih kretanja uobiajeno se nazivaju postolja, a kod vertikalnih linearnih kretanja to su stubovi. Stub kao nepokretni stacionarni (slika 2.3.2) ima kliza koji izvodi vertikalno kretanje. Na klizau stuba moe biti postavljen linearni sto, obrtni radni sto, ili ulogu klizaa najee preuzima kuite modula glavnog vretena. Stub moe biti i pokretan, ako je postavljen na modul horizontalnog linearnog kretanja u pravcu jedne kordinate NC-ose , ime ima funkciju horizontalnog klizaa za tu NC-osu. Najea kinematska struktura obradnih centara se zasniva na horizontalno pokretnom stubu sa ugraenim modulom glavnog vretena, koji izvodi nezavisno vertikalno linearno kretanje. Slika 2.3.2 Vertikalni modul linearnog pomonog kreatanja nepokretni stub Obrtni stolovi mogu biti postavljeni kod horizontalni i vertikalni obradnih centara i to u horizontalnoj ili vertikalnoj ravni. U zavisnosti od toga postoje razliite mogunosti postavljanja obradnih stolova. Kod horizontalnih obradnih centara: Kruno kretanje oko Y-ose, obrtni radni sto predstavlja B-osu sa NC upravljanjem, Kruno kretanje oko X-ose, obrtni radni sto predstavlja A-osu sa NC upravljanjem i Kruno kretanje oko Z-ose, obrtni radni sto predstavlja sekundarnu C-osu sa NC upravljanjem. Kod vertikalnih obradnih centara menja se samo raspored NC osa, u odnosu na horizontalni tip, iako poloaj obrtnih stolova u odnosu na noseu strukturu ostaje isti. Obrtni sto moe biti postavljen na horizontalni ili vertikalni nepokretni modul ili na kliza horizontalnog ili vertikalnog modula linearnog kretanja (slika 2.3.3). U zavisnosti od toga kako je i gde postavljen, vri kruno kretanje oko neke kordinate NC-ose. Kod obradnih centara na kojima se obrauju obratci velikih masa i gabarita, glavno i pomona kretanja moe da izvodi samo alat, dok je obradak postavljen na nepokretnom postolju kao stacionarnom modulu. Slika 2.3.3 Obrtni stolovi na nepokretnim modulima: a) obrtni sto na horizontalnom postolju, b) obrtni sto na vertikalnom postolju stubu Obrtni radni sto ima sopstveni pogonski sistem i najee se postavlja na kliza koji izvodi linearno kretanje (slika 2.3.4), tako da moduli linearnog kretanja sa obrtnim radnim stolom na klizau ostvaruje sloeno kretanje obratka, koje se sastoji od relativnog krunog i prenosnog translatornog kretanja. Ako pored ovih kretanja, modul glavnog vretena ostvaruje samo jo jedno linearno kretanje, uz pomo kontrolera kretanja interpolatora CNC upravljakog sistema, alat u odnosu na obradak moe izvoditi veoma kompleksno kretanje i tako obraditi geometrijski veoma sloenu povrinu. Slika 2.3.4 Obrtni sto na modulu horizontalnog linearnog kretanja Obradni centri sa obrtnim stolom i NC upravljanjem samo jednog od krunih kretanja oko neke od kordinatnih osa, dobijaju visoku fleksibilnost i funkcionalnu prednost u odnosu na standardne trone obradne centre, jer omoguavaju vieosnu obradu. Kod specijalnih tehnolokih zahvata, postoji mogunost da se obrtni sto postavi u kosoj ravni u odnosu na referentni kordinatni sistem obradnog centra, a da se pri NC programiranju koriste programske ugaone transformacije kordinatnog sistema. U ovim sluajevima se mogu koristiti i okretni nosai alata, koji omoguavaju ugaoni poloaj ose alata u odnosu na ravan obrade. Kombinacijom modula glavnog kretanja, modula pomonih linearnih i pomonih krunih kretanja formira se nosea struktura obradnog centra. Nosea struktura se proraunava metodom konanih elemanata FEM (eng. Finite Element Method), proverava se njeno naponsko stanje, krutost, statika i dinamika stabilnost, deformabilnos i vri optimizacija sa aspekta rasporeda masa. Nosea struktura mora biti adekvatna kinematikim i funkcionalnim karakteristikama obradnog centra. REKONFIGURABILNI TEHNOLOKI SISTEMI Modularni princip je danas postao univerzalni metod gradnje obradnih centara, a variantno komponovanje spektara modula omoguuje stvaranje razliitih koncepcija tehnolokih sistema. Transfer linije (eng. Transfer Lines), ili kako se jo nazivaju DML (eng DML Dedicted Manufacturing Lines), kao visoko produktivni tehnoloki sistemi, izvode se na principima jeftine fiksne automatizacije i namenjeni su za visoko ekonominu obradu pojedinanih obradaka u veoma velikim serijama. Vreme eksplatacije transfer linija je od 20 do 30 godina. Fleksibilni tehnoloki sistemi se izvode na principima programabilne automatizacije, kako bi se postigao efekat fleksibilnosti za obradu grupe slinih obradaka u srednim serijama. Pored visoke fleksibilnosti, modularni sistem projektovanja obradnih centara, omoguuje i poveanje konfigurabilnosti fleksibilnih tehnolokih sistema, a time definisanje jednog potpuno novog tipa tehnolokog sistema, koji se danas sve vie primenjuje u industrijskoj praksi i naziva se rekonfigurabilni tehnoloki sistemi ili RMS sistemi (Reconfigurable Manufacturing System). Rekonfigurabilne maine Rekonfigurabilna maina alatka (Reconfigurable machine Tool- RMT) je novi koncept modularnih maina alatki sa promenljivom strukturom. Modularni koncept maina alatki poznat (slika 3.1.1) je od pojave obradnih centara kod koga rekonfigurabilnost zavisi od potrebnog radnog prostora maine. Za razliku od obradnih centara, kod RMT modularnost je primenjena na sve aspekte maine. To znai da rekonfigurabilnost pored mehanike strukture podrazumeva i rekonfigurabilne upravljake module koji se mogu lako menjati i integrisati u upravljake sisteme sa otvorenom arhitekturom. Sve glavne komponente maine raene su na modalnom principu, pa koncepcija rekonfigurabilne maine treba da obuhvati sledee celine: mehanike module, interfejs za povezivanje, module elektronike, upravljake module, softversku platformu itd. Rekonfigurabilnost maina Rekonfigurabilnost maina posmatara se kroz: veliinu obratka: rekonfigurabilnost se postie zamenom modula kao to su stubovi, radni stolovi, radna vretena i drugo. geometrija obratka: razliiti geometrijski oblici postiu se poveanjem broja osa maine, dodavanjam novih osa ili zamenom neke obradne jedinice sa vie stepeni slobode kretanja. poveanje produktivnosti: postie se zamenom jedno-vretenih jedinica dvo-vretenim ili vievretenim radnim stanicama. izmena procesa obrade: za izmenu procesa obrade nije dovoljno samo izmeniti rezni alat, ve je potrebno izmeniti i konfiguraciju maine. poveanje geometrijske tanosti i kvaliteta obraene povrine: podrazumeva postojanje obradnih jedinica sa veom statikom i dinamikom krutou mainskog sistema, sa irim spektrom izbora radnih reima, alata i pribora. Slika 3.1.1 Princip funkcionisanja Rekonfigurabilne maineTreba rei da mehanika struktura ovakvih maina osnovni problem, pri emu se pojavljuju dva pristupa u razvoju rekonfigurabilnih maina. Prvi koncept rekonfigurabilne maine se zasniva na konceptu univerzalne CNC maine, prednost ovakvog rada je u tome da veina operacija izvodi istim alatom, glavni nedostatak ovakog koncepta je manja krutost maine ovakav koncept je dobar u maloserijskoj proizvodnji. Drugi koncept se zasniva na modularnom sistemu, dobra osobina ovoga je dobra krutost i jednostavnu konstrukciju. Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi (RTS) se projektuju na modalnom principu pri emu su moduli razvijeni tako da su pogodni za prelazak na brzu promenu strukture obradnih centara, u pogledu hardverskih i softverskih komponenti, kako bi se optimalno prilagodio proizvodni kapacitet i funkcionalnos tehnolokog sistema pri obradi familije obradaka, kao odgovor na iznenadne nove trine ili regularne trine zahteve. Brza promena hardverske strukture mainskog sistema je karakteristina kod proizvodnih linija za obradu metala rezanjem, a promena softverskih komponenti je karakteristina kod robotizovanih proizvodnih linija. Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi spadaju u sisteme otvorene arhitekture, jer se kombinacijom razliitih modula realizuje razliita varijanta reenja i tako konfiguracije prilagoavaju potrebnim funkcionalnim karakteristikama tehnolokog sistema njegovom proizvodnom kapacitetu i planiranim proizvodnim trokovima. (slika 3.2.1). Slika 3.2.1 Zavisnost izmeu trokova i kapacitet razliitih tehnolokih sistema

Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi omoguuju da se proizvod pojavi na tritu u dosta kraem vremenskom periodu nego to bi bio sluaj da se proizvodi u tehnolokom sistemu klasine strukture. U istom vremenskom periodu se moe plasirati na tritu znaajno vei asortiman proizvoda korienjem rekonfigurabilnog tehnolokog sistema. Osim toga, ostvaruje se velika uteda u trokovima izgradnje jer se eksplatacija modula rekonfigurabilnog tehnolokog sistema ne zavrava krajem ivotnog veka samo jednog tipa proizvoda koji se izrauje na tehnolokom sistemu. Rekonfigurabilnost, kao sistemska karakteristika tehnolokih sistema se moe sagledati sa vie aspekata: Rekonfigurabilnost za promenu veliine radnog prostora obradnog centra, kako bi se omoguila obrada obradaka razliitih gabarita (zamena postolja, radnih stolova, voica, kuglinih zavojnih vretena, mernih sistema), Rekonfigurabilnost za promenu broja NC osa, kako bi se omoguila obrada povrina povrina razliitog stepena prostorne sloenosti i geometrije obradaka (zamena modula radi promene broja NC-osa), Rekonfigurabilnost za promenu produktivnosti tehnolokog sistema (zamena jednovretenog modula glavnog vretena, sa vievretenim modulom, zamena jednovretenih glava za alate sa vievretenim glavama ), Rekonfigurabilnost za promenu procesa obrade (zamena modula koji izvode samo tehnoloku operaciju npr. struganje, buenje, glodanje), Rekofigurabilnost za promenu kvaliteta obraene povrine (zamena modula za grubu obradu, modulima za finu i zavrnu povrinu). Rekonfigurabilni tehnoloki sistemi zahtevaju operaciju izmene modula rekonfiguraciju, pri pripremi obradnih centara za obradu svake nove familije obradaka. Rekonfiguraciju izrade visokospecijalizovani operateri, obueni za demontau i montau, kao i druge servisne intevencije na mainskom i upravljakom sistemu. Treba napomenuti da su DML i FMS statiki proizvodni sistemi, a RMS dinamiki razvojni sistemi poto se tokom vremena razvijaju prema prema zahtevima trita za proizvodom. Neke osobine DML i FMS su: DML nisu fleksibilni sistemi, proizvodni kapacitet praktino nije mogue menjati, imaju relativno niu cenu kotanja u odnosu na na FMS i u izvoenju tehnolokih operacija uestvuje vie alata. FMS su skuplji proizvodni sistemi, proizvodni kapacitet im je uslovljen propusnom moi pojedinih maina, fleksibilne su i imaju promenljivu strukturu. ROBOTI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA Re robot prvi put se se upotrebila 1921 godine u jednoj predstavi. Re robot u pevodu sa ekog jezika oznaavao je teak rad, danas se nalazi nekoliko miliona robota u industriji svetski razvijenih zemalja, gde izvravaju najsloenije operacije u FTS-u ili kao autonomni proizvodni sistemi u razliitim oblastima primene. Postoji vie definicija robota, od kojih se izdvajaju dve kao najadekvatnije: Definicija robota prema ptandardima ISO/TR8373 i EN 775; Industrijski robot je automatski upravljani, reprogramabilni, vie namenski manipulacioni sistem sa vie stepeni slobode kretanja za industrijsku primenu, sa mogunou rada na fleksibilnom i pokretnom postolju. Pre uvoenja robotskog sistema u konfiguraciju FTS-a, nepohodno je uraditi sistemsku analizu svih aspekata ekonominoskti i tehnoloke opravdanosti. Postoji vie kriterijuma na osnovu kojih se moe oceniti opravdanost primene robota u izvravanju odreenih tehnoloki operacija u FTS-u, i oni se mogu grubo svrstati u tri grupe: Tehniki i tehnoloki kriterijumi Ekonomski kriterijumi opravdanosti automatizacije procesa i Kriterijumi humanizacije procesa rada.

U uporedni odnos sa tehniko tehnolokim kriterijumima, stavljaju se kriterijumi sa pokazateljima ekonomske opravdanosti integrisanja robota u FTS. U industrijskoj praksi se najee koriste za manipulacione, montane, kontrolne i obradne procese u FTS-u. Kod manipulacionih procesa u FTS-u, robotski sistemi se uglavnom koriste za asembliranje setova alata na pripremnim mestima. Robot moe da obavlja sloene tehnoloke operacije u industrijskoj primeni, zahvaljujui integrisamom funkcionisanju vie modula, pa se zbog toga esto naziva i robotski sistem. Robotski sistem (slika 4.1) se sastoji od: Mehanikog sistema postolje robota, mainski deo robotskog sistema sa pogonima i prenosnicima, robotski alati, hvataljke i pomoni sistemi za obavljanje tehnolokih operacija (zavarivanje, pakovanje, manipulacija, lasersko seenje, farbanje, pranje), Elektronskog sistema robot kontroler, operator panel, regulatori, senzori, merni sistemi, kontroler za upravljanje pogonima, komunikaciona infrastruktura, modul energetskog napajanja, modul zatite podataka, Softvera sistemski softver robot kontrolera, sistem za programiranje robota za kretanje i izvravanje tehnolokih operacija, obrada podataka i procesiranje senzorskih signala.

Funkcionalne karakteristike robota definisane su standardom DIN EN 29946 (ISO 9946), a standardom EN 29283 definisane su metode ispitivanja robota i kriterijumi za ocenu njihovih karakteristika kvaliteta. Pouzdanost i bezbednost robotskog sistema pri uvoenju u industrijsku primenu detaljno je definisana standardom EN 775. Funkcionalne karakteristike robota prema DIN 29946 su definisane kroz sledea poglavlja: Oblast primene robota, Energijsak mo nosivost robotske glave, Mehanika struktura kinematika robota, Radni prostor, Kordinatni sistem, Masa, Osnovna povrina za instaliranje, Upravljaki sistem, Postupak programiranja, Okolina za rad robotskog sistema, Optereenje robota, Brzine kretanja, Snaga pogonskih motora, Statika i dinamika krutost i Karakteristike tanosti robota. Slika 4.1 Struktura robotskog sistemaOsnovna podela robota se vri prema nameni, pri emu postoje roboti za primenu u industriji industrijski roboti, roboti u humanoj primeni, i roboti za specijalne namene. Klasifikacija industrijskih robota se moe izvriti na vie razliitih naina: prema obliku mehanikog sistema, obliku radnog prostora, kinematikoj strukturi, broju stepeni slobode kretanja, broju osa, vrsti pogonskih sistema, senzorima i vrsti robot kontrolera.

Kinematika i podela robota Mehaniki sistem robota se opisuje kinematikom, koja se moe definisati sa nekoloko razliitih pristupa: Vrste kategorije po osama (translatorno kretanje linearne ose ili kruno kretanje rotacione ose), Redosled i poloaj linearnih i rotacionih osa po zglobovima i strukturnim modulima mehanikog sistema robota, Broj upravljanih osa, pri emi se ose robota oznaavaju redosledno brojevima, pa su tako npr. Kod robota sa 6 upravljivih osa, ose 1,2 i 3 glavne ose robota kojima se pozicionira ruka robota u prostoru, a ose 4,5 i 6 su pomone ose, koje odreuju radnu poziciju glave robota, alata ili ose hvataljke u radnom prostoru prema tehnolokom zadatku, Oblik radnog prostora (moe biti kubni, cilindrini, izdueno cilindrini, sferni, polusferni i izdueno sferni) je definisan karakteristikama iz prethodna tri kriterijuma, a njegova veliina zavisi od veliine rastojanja izmeu robotskih zglobova i veliine linearnih kretanja. Sa aspekata kinematike mehanikog sistema robota, postoje tri osnovne vrste robotskih sistema: Linearni roboti koji se esto nazivaju i portalnim robotima ili gantry robotima, zbog portalnog oblika nosee strukture njihovog mehanikog sistema, Zglobni roboti koji mogu biti tipa SCARA (eng. Selective Compliance Assembly Arm) i univerzalni horizontalni i vertikalni roboti , koji se jo nazivaju PUMA (eng. Programable Universal Manipulator for Assembly) roboti i Hibridni roboti ija se struktura sastoji od kombinacije modula linearnog robota i zglobnog robota, koji se postavlja na modul translatornog kretanja u pravcu jedne linearne ose. Linearni roboti Linearni roboti imaju glavne ose izvedene kao linearne (i tako da je prva X-osa, druga Y-osa i trea Z-osa), orijentisane prema standardnom kordinatnom sistemu , po kome se kreu moduli nosee strukture, slino kao kod obradnih centara. Kod linearnih robota, etvrta osa je najee rotaciona osa alata oko Z-ose. Pogonski sistemi kod ovih robota su elektromotori sa prenosnim sistemom obrtnog u pravolinijsko kretanje na bazi veze zupanika zupasta letva ili linearni elektromotori. Linearni elektromotori sa danas najee koriste kao pogonski sistemi linearnih kretanja, jer postiu veoma velike brzine kretanja i imaju povoljne funkcionalne karakteristike upravljanja brzinama i ubrzanjima. Na modulima linearnih kretanja postavljeni su direktni linearni merni sistemi, dok se rotacionim, mernim sistemom meri obrtno kretanje alata oko Z-ose. Radni prostor je u osnovi prizmatinog oblika, ija veliina zavisi od veliine modula linearnog kretanja, odnosno duine kordinatnih osa. Portalni roboti se karakteriu velikim radnim prostorom, gde X-osa moe biti duine preko 20[m] dok duina Y i Z-ose zavisi od optereenja robotske glave i ne prelazi uobiajenu veliinu 2-3 [m]. Ako je potreban manji radni prostor u pravcu Y-ose u odnosu na X-osu, tada se mehaniki sistem linearnog robota postavlja na poprenu traverzu na stubovima, po kojoj se ostvaruje linearno kretanje u pravcu X-ose, a u okviru samog mehanikog sistema se izvodi kretanje u pravcu X-ose, a u okviru samog mehanikog sistema se izvodi kretanje u pravcu Yose i Z-ose (slika 4.2.1). Slika 4.2.1 Kinematika struktura, ose i radni prostor linearnog robota na dva stuba Primena linearnih robota Linearni roboti se najvie koriste za manipulacione procese u industriji gde zahteva vei prizmatini radni prostor za pakovanje i paletizaciju. Posebno su efikasni u procesima pakovanja u visokoserijskoj proizvodnji, metalne, hemijske, farmaceutske, prehrambene i industrije pia. Koristi se za opsluivanje proizvodnih linija u malopreraivakoj industriji, a najvie kao fleksibilne tehnoloke elije u operacijama montae elektronskih komponenti. Povezivanjem vie linearnih robota u robotizovanim proizvodni sistem konfigurie se potpuno automatizovan, programabilan FTS za operacije laserskog seenja metala, elektrolunog ili takastog zavarivanja. Mehaniki sistem linearnih robota portalnog tipa se postavlja na traverzu modul linearnog kretanja u pravcu X-ose (slika 4.2.2). Traverza se oslanja na dva stuba kojima je odreena vertikalna pozicija radnog prostora robota i koji predstavljaju podstolje nosee konstrukcije. Razmak stubova je adekvatan duini radnog prostora u pravcu X-ose. irina i visina radnog prostora je odreena veliinama linearnih kretanja u pravcu Y-ose i Z-ose. Mehaniki sistem linearnih robota na dva stuba se primenjuje kada radni prostor ima dominantnu duinu u odnosu na druge dve dimenzije. Najee se izvodi kao jedinstvena konstrukcija u bloku, koja ima apsolutno linearno kretanje u pravcu X-ose, a relativna linearna kreatanja se izvode u pravcu Y i Z-ose. Blok mehanikog sistema obezbeuje visoku krutost, visoku dinamiku stabilnost pri velikim brzinama kretanja i pri velikim optereenjima robotskog alata. Slika 4.2.1 Mehaniki sistem linearnog robota portalnog tipa. Zglobni SCARA roboti Zglobni SCARA roboti (slika 4.3.1) se izvode na etri stepena slobode, sa etri upravljane ose kretanja, pri emu su tri vertikalne ose (rotacija se izvodi oko Z-ose) i jedne linearne ose u pravcu Z-ose. Raspored osa je takav, da su u svakom sluaju prva i druga osa rotacione ose. Trea osa je linearna Z-osa, kojom alat robota pristupa radnoj zoni tehnoloke operacije ili obratku u svakoj taki po Z-kordinati. etvrta osa je obrtna osa glave robota oko Z-ose kordinatnog sistema, kojom alat vri rotaciju radi izvoenja tehnoloke operacije. Radni prostor SCARA robota je prstenastog cilindrinog oblika, pri emu je unutranji cilindrini prostor zauzet od strane postolja robota i rotacije zgloba druge glavne ose. Slika 4.3.1 Osnovna kinematika struktira, ose i radni prostor zglobnog SCARA robota Primena SCARA robota SCARA roboti se najvie koriste u tehnolokim procesima koji se izvode na manjem random prostoru velikim brzinama (procesi pakovanja i obrade proizvoda manjih dimenzija i proizvodni procesi u elektronskoj industriji). Zglobni horizontalni roboti Zglobni horizontalni roboti imaju kretanje ruke u horizontalnoj ravni i izvode se tako da su im tri glavne ose iste kao i kod SCARA robota, a tri pomone ose robota omoguuju kretanje robotskog alata. Prve dve ose su rotacione oko Z-ose, a trea osa je linearna u pravcu Z-ose. Tri upravljane pomone rotacione ose za kretanje glave robota omoguuju da zglobni horizontalni roboti imaju est stepeni slobode. Mehaniki sistem robota se kree vertikalno du modula linearnog kretanja u pravcu Z-ose. Ovaj linearni modul ima i obrtno kretanje u odnosu na postolje robota. Kinematika struktura zglobnog horizontalnog robota (slika 4.4.1) omoguuje osnovni cilindrini prostor, koji moe menjati oblik promenom rasporeda linearnog i obrtnih kretanja. Visina radnog prostora je odreena veliinom linearne Z-ose i u praksi se kree do 2.5 [m]. Maksimalni prenik cilindra radnog prostora zavisi od rastojanja izmeu obrtnih zglobova, i moe dostii veliinu do 5[m]. Slika 4.4.1 Kinematika struktura, ose i radni prostor zglobnih horizontalnih robota Primena zglobnih horizontalnih robota Zglobni horizontalni roboti se najvie koriste u opsluivanju obradnih centara, CNC maina alatki za obradu metala rezanjem, opsluivanju mehanikih presa i drugih maina za obradu metala plastinom deformacijom. Koriste se i u vierobotskim tehnolokim elijama u simultanom radu sa drugim robotima, gde obavljaju procese manipulacije obratkom. Zglobni vertikalni roboti Kinematika zglobnog vertikalnog (slika 4.5.1) se zasniva na tri glavne rotacione ose, pri emu je prva rotaciona osa oko vertikalne Z-ose, druga rotaciona osa horizontalne X-ose i trea rotaciona osa oko horizontalne Y-ose. Vertikalni zglobni robot ima uvek tri pomone rotacione ose koje omoguavaju kretanje robotske glave, pa se nazivaju i ose glave robota. Glava ovog robota se ktee u prostoru, pa se alat kree random prostoru koji ima oblik izduene sfere. Veliina radnog prostora zavisi od veliine zgobnih rastojanja, a u industrijskoj praksi se susreu zgobni verikalni sa spoljanjim prenikom sfernog radnog prostora do 5.5 [m].

Slika 4.5.1 Kinematika struktura i ose zglobnog vertikalnog robota

Robotski sistemi obavlja tehnoloke operacije adekvatnim alatom koji se postavlja na specijalni prirunik robotske glave. Svaki alat ima svoje konstrukcione i tehnoloke specifinosti u zavisnosti koje operacije izvrava. Robot moe da radi samo sa jednim alatom, a moe i da menja alate kako bi obavljao iri spektar operacija. Tehnoloki proces se obavlja u radnoj zoni alata, koja se prostorno oznaava TCP (eng. Tool Center Point) takom. Kada se programira kretanje robotske glave npr. pri operaciji laserskog seenja, programira se putanja TCP take. Zbog toga se TCP taka uzima kao referentna za jednoznano definisane putanje u radnom prostoru robota, a na osnovu geometrijskih parametara alata. Primena zglobnih vertikalnih robota Zahvaljujui svojoj kinematikoj strukturi vertikalni zglogni roboti imaju najveu primenu u industriji u odnosu na sve druge vrste robota. Koriste se na montanim linijama sloenih proizvoda, koriste se za razliite tehnoloke operacije obrade metala (mehaniko ienje odlivaka, lasersko seenje, elektroluno i takasto zavarivanje), za operacije lepljenja, farbanja, pakovanja i manipulacije. Hibridni roboti Hibridni ili kombinovani roboti predstavljaju kombinaciju linearnih i zglobnih robota, pri emu se najee prva glavna rotaciona osa mehanikog sistema zglobnog robota pretvara u jednu upravljanju linearnu osu. Veliina kretanja u pravcu linearne ose definie duinu radnog prostora robota, a verikalna pozicija radnog prostora odreena je poloajem traverze modula linearnog kretanja, kao kod linearnih robota. U zavisnosti od potrebnog oblika radnog prostora traverza modula linearnog kretanja moe biti u smeru bilo koje tri kordinatne ose. Ako je radni prostor orijentisan u horizontalnoj ravni, tada je najee Y-osa, osa linearnog kretanja mehanikog sistema zglobnog robota. Kod hibridnih robotskih struktura sa horizontalnom linearnom osom (slika 4.6.1), kliza u vertikalnoj ravni ima ulogu postolja zglobnog robota. Na klizau se nalazi pogonski electromotor sa zupanikom na izlaznom vratilu, spregnutim sa zupastom letvom postavljenom du traverze modula linearnog kretanja. Masa mehanikog sistema zglobnog robota zajedno sa pogonskim elektromotorima, optereuje svom teinom traverzu na savijanje i uvijanje, pa je neophodno izvriti optimalno dimenzinosanje linearnih voica i odrediti njihov raspored du traverze adekvatno tako sloenom optereenju. Za kliza je vezan mehaniki sistem zglobnog robota sa ureajem za uravnoteenje mase u sluaju ekstremnih optereenja u pozicijama maksimalnog udaljenja alata robota od postolja. Nosa kablova napajanja modula linearne ose je prilagoen za noenje kablova napajanja alata robota, za noenje pneumatikih i hidraulikih cevi za potrebe funkcionisanja alata robota i odvijanje tehnolokog procesa koji alat obavlja. Slika 4.6.1 Mehaniki sistem hibridnog robota sa horizontalnom osom Primena hibridnih robota Hibridni roboti integrisani u fleksibilne tehnoloke sisteme, mogu izvravati funkciju postavljanja obradka na palete, pri emu linearnim kretanjem menjaju radnu poziciju od jednog do drugog bafera. Pored toga veoma uspeno mogu opsluivati setovima pripremljenih alata magacine obradnih centara. U fleksibilnim tehnolokim sistemima za obradu metala deformaciom, hibridni roboti se primenjuju u manipulacionim procesima izrade obradaka, a mogu se koristiti i za funkciju izmenjivaa paleta. MERNI CENTRI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA Razvojem fleksibilnih tehnolokih sistema kao i tehnologija obrade paralelno se razvijao i merni sistem kontrole ostvarensti zacrtanih planova. Prve kordinatne merne maine su se pojavile na tritu 1965. godine, a prva merna maina sa numerikim upravljanjem proizvedena je 1975. godine. Proizvodnja mernih maina spade u visoko specijalizovane tehnologije i danas u svetu postoji vie proizvoaa od kojih su najpoznatiji italijanska korporacija Dea, japanska korpotacija Mitutoyo, nemaki proizvoai Zeiss i Mauser. Kompanija Mauser se meu prvima u Evropi specijalizovala za proizvodnju mernih sistema i automatizovanih maina za merenje. Primena savremenih raunarskih sistema je omogiila da se integrie meteroloki i proizvodni process u FTS-u i da se primenjuju inteligentni metroloki sistemi na bazi procesiranja slike. Merni centri ne slue za merenje hrapavosti i kvaliteta obraene povrine, jer za merenje ovih tehnoloki karakteristika na obratku postoje druge metode i specijalni merni ureaji profilometri, koji snimaju profil neravnina na obraenoj povrini. Merni centri imaju stabilnu noseu strukturu i vieosni kordinatni pogonski sistem sa nezavisnim pogonskim motorima za svaku kordinatnu osu, analogno mainama alatkama sa CNC upravljanjem, stom razlikom to su pogonski sistemi mernih centara precizni, reda veliine ili ak Merni centri imaju sopstveni CNC upravljaki sistem, koji se sastoji od hardverskog dela, analogno CNC upravljakom sistemu maina alatki, sa neto drugaijom softverskom strukturom. Sistemski softver upravlja radom hardverskih modula upravljakog sistema, a korisniki softver mernog centra ima dva glavna programska modula: Program za upravljanje kretanjem merne glave mernog centra, Program za oitavanje mernih vrednosti i daljeg njihovog procesiranja radi geometrijske forme koja se meri (npr. izmene pozicije tri take definiu krunicu i njen centar). Struktura mernih centara Merni centri poslednje generacije su modern merne maine, koje poseduju stabilnu noseu strukturu i visoko precizan mehaniki sistem sa CNC upravljanjem. S obzirom na namenu, merni centri mogu biti razliitih veliina radnog prostora i razliitih kinematikih struktura, koje su izvedene kao sloeni mainski sistemi sa nekoliko funkcionalnih celina (slika 5.1.1): Nosea struktura ima funkciju da neutralie sve sile u procesu merenja i da omogui tano voenje pokretnih modula mernog centra, Merni sistem koji treba jednoznano da identifikuje poloaj pokretnih modula nosee strukture u odnosu na mernu taku, Pogonski sistem ima funkciju translatornog i rotacionog pokretanja nosee strukture i merne glave u odnosu na nepokretni merni sto na kome se nalazi obradak, Merni senzor prvi element mernog lanca, koji generie merni signal srazmeran vrednosti merene veliine, odnosno detektovanoj sili u poziciji merenja i CNC raunarsko upravljaki sistem koji obezbeuje programiranje, upravljanje komponentama, obradu signala i generisanje izlaznih izvetaja mernih protokola o izmerenim vrednostima. Nosea struktura mernih centara moe biti konzolne ili ramne portalne konstrukcije. Konzolna nosea struktura je zastupljena i kod horizontalnih i kod vertikalnih, a portalna nosea struktura je zastupljena samo kod vertikalnih mernih centara pri merenju delova velikih gabarita. U sluaju kada je neophodno obezbediti visoku tanost merenja na velikim rastojanjima, portalna konstrukcija nosee strukture daje dodatu stabilnost mernom centru. Slika 5.1.1 Funkcionalne celine mernog centra portalne nosee strukture

Merni centar poseduje visoko precizni merni sistem (slika 5.1.2) koji generie elektrine signale dvostepenim uzastopnim konvertovanjem mernih veliina. Linearno pomeranje pokretnog mernog lenjira u prvom stepenu se prevodi u promenu svetlosnog fluksa prema sinusnom zakonu. To se odvija pre ulaska signala u fotodekoder. Drugi stepen konvertovanja se odvija pomou sistema fotodekodera, kada se promena jaine svetlosti pretvara u pulsirajuu elektrinu struju elektrini signal o izmerenoj vrednosti. Svaka kordinatna osa mernog centra ima svoj sopstveni merni sistem. Sistem fotodekodera se sastoji od nekoliko fotoelija paralelno postavljenih lenjirima sa inkrementalnim staklom. Takav poloaj fotoelije omoguuje identifikaciju smera kretanja pokretnog u odnosu na nepokretni lenjir. Smer kretanja se identifikuje praenjem redosleda osvetljavanja fotoelija u fotodetektoru. Slika 5.1.2 Merni sistem Merni sistem sa mernim centrima si izvodi u sprezi sa pogonskim sistemom (slika 5.1.3). Svaka kordinatna osa, pored mernog ima i nezavisan pogonski sistem koji se sastoji od elektromotora jednosmerne struje i prenosnika. Kod veine mernih centara prenosnik je na principu beskonane trake, na koju se postavlja pokretni lenjir sa inkrementalnom skalom visoke rezolucije. Pokretni lenjir se vezuje za kliza koji nosi pokretni modul mernog centra sa mernim senzorom. Za linearno kretanje klizaa postavljene su visoko precizne voice na postolju mernog centra. Merni senzor na bazi merne sile stvara elektrini signal za upravjaki sistem, na osnovu koga reaguje modul za upravljanje pogonima i zatvara regulacionu petlju. Sklop mernog senzora se sastoji od senzorskih elemenata, mernog pipka, nosaa senzora i prikljuka mernog senzora za merni centar. Slika 5.1.3 Inkrementalni merni sistem mernog centra za merenje linearnih rastojanja Merni senzor (slika 5.1.4) je prilagoen za fino merenje slike koja nastaje dodirom mernog pipka sa obratkom i najee se izvodi na induktivnom principu (koji omoguava scanning kontinualno praenje konture obratka). Merni senzor je integrisan sa optikim enkoderom (koji je pogodan za merenje pomeranja). Slika 5.1.4 Princip rada induktivnog mernog senzora mernog centra:a) poloaj kada merni pipak nije u kontaktu sa obratkom, b) poloaj kada je merni pipak na obratku

Merni senzor detektuje kontakt mernog pipka sa povrinom obratka po principu tzv. kontaktnih senzora, kod kojih se pri dostizanju odreenog skretanja mernog pipka ili unapred definisanog stanja dodira (npr. definisana sila dodira stvara odreeni signal tigger signal signal okidanja) za oitavanje pozicije mernog sistema na osama merene maine. Osnovna funkcija kontaktnog senzora mernog centra, je uspostavljanje ili prekidanje elektromotorne sile u strujnom kolu u trenutku dodira mernog pipka sa obratkom, ak i pri silama dodira manjih 0.01[N]. Kada doe do kontakta mernog pipka sa obratkom javlja se sila reakcije, koja vri deformaciju kontaktnog mehanizma merne glave, a na osnovu koje se prekida elektrino kolo. U poslednje vreme sve vie su u primeni senzorski sistemi (slika 5.1.5) za bezkontaktno oitavanje merne pozicije na obratku. Merna glava umesto mernog pipka ima optiki sistem sa svetlosnim ili laserskim zrakom koji pada na mernu taku na obratku i vri njeno precizno pozicioniranje u kordinatnom sistemu mernog centra. Slika 5.1.5 Merni senzoriCNC raunsko upravljaki sistem ima funkciju upravljanja kretanjem po svim kordinatnim osama i omoguuje softversku podrku za programiranje operacija merenja, generisanja mernih protokola i komunikaciju sa cell kontrolerom u sluaju odstupanja od zadatih mera i tolerancija. Softver upravljakog sistema mernih centara se sastoji od sistemskog softvera i korisnikog - aplikativnog metrolokog softvera. Korisniki softver je razvijen na osnovu principa da je obradak koji se meri odreen idealnom nominalnom i realnom geometrijom. U procesu merenja inspekcije, kordinatni metroloki sistem generiui kordinate mernih taaka na povrinu obratka, stvara njegovu realnu geometriju. Tolerancije duina, oblika, poloaja i uglova obratka se opisuju preko elemenata idealne geometrije, a njihova stvarna vrednost se odreuje ili kontrolie, odnosno uporeuje sa nominalnim zadatim vrednostima. Programiranje mernih centara Skoro svi roizvoai mernih centara imaju sopstveni programski sistem za programiranje, ali u osnovi svi se zasnivaju na dva programska sistema koji se najvie koriste: NCMES (eng. Numerical Controlled Masuring and Evulation System), softver razvijen u saradnji istraivakih institucija univerziteta i visokih kola (Institut fur Sreuerungstechnik Universitat Stuttgart i RWTH Aachen), proizvoaa i korisnika CMM mernih maina u Nemakoj. SCAI (eng. Software Controllo Automatico Inspector) softver, razvio italijanski proizvoa NC mernih maina Olivetti. NCMES je prvi jezik za programiranje NC mernih maina, razvijen je po inenjerskoj analogiji programiranja NC maina alatki, a na bazi APT-a. NCMES ima strukturu koja omoguuje kompletno izvrenje mernih operacija u FTS-u: o Opte instrukcije (slova, brojevi, specijalni znaci), definisanje naziva mernog programa, tip mernog centra, naziv postprocesora NC upravljakog sistema i drugi osnovni podaci, Instrukcije za geometrijski opis obratka (geometrija), o Instrukcije za kretanje mernog senzora (kinematika), o Merne- izvrne instrukcije, Instrukcije za ocenu (razlika izmeu geometrijskog opisa i izmerenih vrednosti) karakteristika kvaliteta obrade. Oblik obratka, tehnoloke i metroloke baze nain kotiranja crtea predstavljaju parametre za izbor poloaja obratka na mernom stolu i kordinatnog sistema merenja. Pri tome treba imati u vidu: Osnovno pravilo izbora kordinatnog poetka koji se bira tako da kordinatni poetak bude tehnoloka baza, metroloka i poetak kotiranja i Osnovno pravilo odreivanja kordinatnog sistema merenja, koje se odreuje tako da se referentni geometrijski elementi uravne u prostoru i u ravni (pravilo tri nulte take). Programiranje mernih centara podrazumeva niz aktivnosti koje je neophodno realizovati, da bi se sprovelo merenje i generisao izvetaj merenja merni protokol (slika 5.2.1). Program merenja se izvodi prema upustvu proizvoaa mernog centra ili prema konkretnim potrebama tehnolokog procesa u FTS-u. Program merenja obuhvata: Specifikaciju merne opreme (mere glave, drai mernih senzora i mernih pipaka) koja se definie na osnovu korisnike dokumentacije proizvoaa mernog centra, a za potrebe svake operacije merenja, Tehnike informacije sadraj programa merenja obuhvata: plan postavljanja obratka, plan mernih senzora, programski list merenja i upravljaki program, Organizacione informacije redosled i prioritet merenja na osnovu tehnolokog procesa u FTS-u, a u skladu sa upravljakim programom cell kontrolera. Slika 5.2.1 Postupak generisanja mernog protokolaMerni programski list opisuje upravljaki program na tehnoloki nain putem instrukcija, koje su napisane u programskom jeziku, koji je prirodni jezik korisnika. Nekada se izostavlja izrada mernog programskog lista, ve se odmah prelazi na izradu upravljakog programa, to oteava kasnije intervencije bilo koje vrste na upravljakom program, jer on u specijalnom kodu koji oitava postprocesor NC upravljakog sistema mernog centra. Upravljaki program sadri podatke kojima je definisana putanja mernih pipaka u procesu merenja. Procedure merenja linearnih krunih dimenzija, procedure ravanskih i prostornih merenja skeniranja i badarenja mernih glava propisane su grupom standard ISO 10360. Danas veliki broj CAM sistema, pored toga to omoguavaju automatsko generisanje NC koda za proces obrade, omoguuje i automatsko generisanje upravljakih programa za operacije merenja, to znaajno olakava projektovanje mernih procesa u FTS-u. Osim toga svi merni centri su opremljeni CNC upravljakim sistemom sa aplikativnim softverom koji omoguuje integraciju sa CAD/CAM sistemima i automatsko generisanje mernog programa i mernih protokola. Najpoznatiji multi CAD softverski paketi za merenje su Metrolog XG, Calypso, Holos i CAPPS koji obuhvataju standardne CAD formate : IGES, VDAFS, SET, UNISURF, STEP i formate najpoznatijih CAD softverskih paketa: CATIA, ProENGINEER, Parasolid i drugih. Ovi softverski paketi omoguavaju da se pored postupka merenja izvodi i postupak skeniranja, ime se automatski odreuju kordinate u takama prostorno sloenijih povrina, to je znaajno kod prenosa oblika sa modela na obradak. Postupak pri korienju softverskih paketa za merenje na mernim centrima u principu se odvija kroz nekoliko faza: Otvaranje CAD fajla i preuzimanje parametara sa tolerancijama, Definisanje geometrijskih elemenata(ravni, cilindara), Kalibracija mernog senzora kojim se operacija merenja izvodi, Definisanje parametara izlaznog mernog izvetaja.

MERNI SISTEMI I SENZORSKA TEHNIKA

Signali mernih sistema i senzora se koriste kao ulazi raunarsko upravljakih sistema, na osnovu kojih se realizuje upravljaki algoritam kroz izvravanje aplikativnog programa. Danas u svetu postoji veliki broj proizvoaa mernih sistema i senzora svih vrsta, dimenzija i konstrukcijskih reenja (Omron, Balluff, Simens, Allen i dr.). Kod sistema fleksibilne automatizacijeje najvanije pravilno odrediti merni sistem, koji e zadovoljiti funkcionalne zahteve obradnog centra ili robotskog sistema, ili optimalno definisati senzor koji e adekvatno reagovati na promenu stanja u tehnolokom procesu. Merni sistemi Ovi sistemi na obradnim centrima se ugrauju na module koji izvode glavna ili pomona kretanja, tako da svaka NC- osa koja ima sopstveni pogonski sistem i sistem voenja ima i sopstveni merni sistem, koji slui za direktno ili indirektno merenje pozicija alata u odnosu na obradak tokom obradnog procesa. Integrisan merni sistem na obradnim centrima, omoguuje povratnu spregu zatvorenog sistema NC upravljanja relativnim kretanjem alatau odnosu na obradak (slika 6.1.1), to omoguava izradu mainskih delova visoke tanosti i kvaliteta obraene povrine. Slika 6.1.1 Merni sistem u zatvorenom ciklusu NC upravljanja

Merenje pozicije alata tokom obradnog procesa, moe biti direktno ili indirektno pa analogno nainu merenja postoji direktni i indirektni merni sistem. Direktni merni sistem je tako postavljen da se pomeranjem pokretnog modula direktno pomera i merni lenjir ili ita mernog sistema i tako oitava trenutna poziija. Indirektni merni sistem se postavlja na vratilu elektromotora ili na kuglinom zavojnom vretenu, pa se na indirektan nain merenjem obrtnog kretanja vretena odreuje pozicija linearnog kretanja pokretnog modula.Merni sistemi se koriste za merenje kako linearnih tako i rotacionih kretanja na obradnim centrima, s tim to se za linearna merenja kao direktni merni sistem koriste merni lenjiri, a za merenje rotacionih se koriste rotacioni merni sistemi. Prema nainu aktivizacije mernog signala, merni sistemi mogu biti analogni i digitalni. Enkoderi predstavljaju novu generaciju mernih instrumenata u odnosu na induktsione i rezolvere.Princip identifikacije veliina pomeraja pokretnog modula u odnosu na nepokretni modul kretanjem iz jedne u drugu, koji se primenjuje u mernim sistemima, moe biti (slika 6.1.1) inkrementalni i apsolutni. U zavisnosti od metoda identifikacije rastojanja, postoje inkrementalni i apsolutni merni sistem. Slika 6.1.1 Funkcionalni princip inkrementalnog i apsolutnog mernog sistema Kod inkrementalnog mernog sistema, rastojanje se identifikuje kroz brojanje inkrementenata odreene veliine (S) emu se duina ikrementa mnoi sa brojem inkremenata (n) i tako dobija merena veliina (X). Kod apsolutnog mernog sistema, merni disk ili merni lenjir je uraen sa viekanalnom skalom sa Gray-ovim ili BCD kodom, da se oitava apsolutna vrednost pozicije sa mernog lenjira na avakom mestu u kome se nae pokretni modul obradnog centra sa istaem. Enkoderi Enkoderi su merni sistemi koji slue prvenstveno za merenje linearnih i krunih kretanja na obradnim centrima, robotskim sistemima i drugim mainskim sistemima kod kojih je neophodno merenje rastojanja i brzine pri kretanju pokretnih modula. Postoje enkoderi za merenje uglova krunih pomeraja i enkoderi za merenje duine u sluaju translatornih kretanja. Oba tipa enkodera mogu biti sa apsolutnim i inkrementalnim principom merenja. Apsolutni enkoderi Apsolutni enkoderi za merenje krunog kretanja (slika 6.2.1) sastoje se od statora i obrtnog diska, koji imaju kodirane ugaone vrednosti u vidu razliitih kombinacija proreza segmenata na koncentrinim stazama rasporeenih od periferije prema centru. Ako apsolutni enkoder ima osam kanala on e identifikovati 256 razliitih pozicija. Izvor svetlosti deluje na svaki koncentrini kanal i pri pomeranju obrtnog diska u odnosu na referentni poloaj, stvara se impuls na fotodekoderu prema Gray-ovom ili BCD kodu, koji odgovara uglu zaokretanja. Preciznost merenja je u zavisnosti od rezolucije enkodera.

Slika 6.2.1 Funkcionalni princip apsolutnog etvorobitnog enkodera za merenje ugla Postoje takoe i apsolutni enkoderi za merenje linearnog kretanja.

Inkrementalni enkoderi Inkrementlni enkoderi za merenje krunog kretanja (slika 6.2.2) se razlikuju od apsolutnih uglavnom po principu identifikacije ugaone merne veliine. Inkrementalni enkoderi imaju obrtni disk sa dve krune inkrementalne skale na obodu. Te dve skale predstavljaju i dva kanala fazno pomerena za ugao , i to jedna skala kanal A i drugi kanal B. Broj inkremenata moe biti razliit, pri emu vei broj inkremenata obezbeuje veu rezoluciju. ita sa svetlosnim i fotodekoderom stvara naponske linije na oba kanala, pri emu svaki impuls predstavlja jedan ugaoni inkrement obrtnog diska. U zavisnosti od klase tanosti rezolucija inkrementalnog enkodera moe biti u interval 250-2500 impulsa po okretanju. Brojanjem inkremenata se identifikuje veliina krunog kretanja koje izvodi obrtni modul. Slika 6.2.2 Inkrementalni encoder za merenje ugaonog kretanja Postoje takoe i inkrementalni enkoderi za merenje linearnog kretanja. Senzorska tehnika Senzori su elementi koji slue za dobijanje signala signala kao nosilaca informacije o stanju u fleksibilnom tehnolokom sistemu, u kome je automatizovan upravljaki sistem. Informacije o odreenom dogaaju u sistemu se generiu merenjem karakteristinih fizikih veliina i identifikaciom odreenih stanja, koja karakteriu tehnoloki proces. Senzori mogu biti izvedeni kao davai primarni osetljivi elementi koji pretvaraju fiziku veliinu u neku drugu koja je pogodnija za merenje, transuseri koji pretvaraju identifikacionu fiziku veliinu u elektrini signal i transmiteri merni pretvarai, koji pretvaraju fiziku veliinuu standardni signal. Fotoelektrini i optiki senzori Fotoelektrini senzori se primenjuju u sluaju kada treba detektovati neki objekat u odreenoj zoni tehnolokog sistema. Ovi senzori imaju predajnik kao svetlosni izvor emituje svetlosni snop usmeren kroz odreeni prostor i prijemnik koji ga detektuje. Senzori za vizuelno prepoznavanje Senzori za vizuelno prepoznavanje ili vision sistemi primenjuju se za vizuelnu kontrolu u tehnolokom procesu FTS-a. Koriste se najee za prepoznavanje obradaka iz iste familije delova koji se istovremeno obrauju u FTS-u, kako bi se sistem upravljanja prilagodio tehnolokim specifikacijama svakog konkretnog obratka.

UPRAVLJAKI SISTEMI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOKIM SISTEMIMA Upravljaki sistemi u fleksibilnim u FTS-u obuhvataju industrijske raunare i kontrolere koji upravljaju na vie nivoa, svim funkcija proizvodnog sistema. Obradni centri imaju CNC upravljaki sistem, radom robotskih sistema upravljaju RC kontroleri a transportnim sistemom upravljaju PLC kontroleri. CNC upravljaki sistem CNC upravljaki sistem je specijalizovani raunarski sistem, koji obezbeuje korisniki rad u pogledu interaktivnog projektovanja NC tehnologije, automatskog generisanja NC programa i izvravanja NC koda, koji upravlja kretanjima pokretnih modula obradnog centra omogucuje DNC (eng. Distributed Numerical Control) komunikaciju sa raunarskim sisitemom ovog ili vieg nivoa upravljanja i obezbeuje podatke tehnike dijagnostike obradnog procesa. Broj upravljivih NC-osa je osnovna karakteristika kapaciteta NC upravljakog sistema. NC upravljanje se odnosi uglavnom samo na upravljanje relativnim kretanjem alata u odnosu na obradak, na osnovu upravljakog skupa strogo formalizovanih instrukcija u NC program, dok je CNC koncept dosta savremeniji sistem upravljanja, proiren velikim brojem korisnikih funkcija, koje omoguuju savremeni raunarski sistemi i PLC kontroleri integrisani sa CAD/ CAM radnim stanicama, serverima i cell kontrolerom. U oba sluaja relativno kretanje alata u odnosu na obradak se ostvaruje izvrenjem NC- programa, koji se kod NC sistema runo ispisuje prema standardnoj sintaksi, a kod CNC sistema postprocesora generator automatski generie programski NC- kod, a na osnovu direktnog preuzmanja geometrijskih i tehnolokih parametara obratka iz CAD/CAM sistema. CNC sistem poseduje softverski i hardverski deo hardverski deo obino ine : operator panel LCD, control panel, PLC kontroler, Modul za digitalno upravljanje. CNC upravljaki sistem je raunar industrijskog tipa, iji je hardver projektovan za rad u realnim industrijskim uslovima. Softverski deo CNC upravljakog sistema obuhvata mreni operativni sistemi nekoliko korisnikih modula. Hardverska arhitektura CNC upravljakog sistema Kompletna hardverska struktura CNC upravljakog sistema (slika 7.2.1) obuhvata nekoliko hardverskih modula, koji svaki za sebe predstavlja funkcionalnu celinu: PC raunar industrijskog tipa sa matinom ploom, procesorom i memorijom, MCI (eng. Motion Control Interface) interfejs, za upravljenje pogonima NC-osa. Operator panel, Runi operator panel i modul za NC programiranje, Kontrol panel obradnog centra, Modul digitalnog sistema upravljanja pogonima, Ulazno/izlazni moduli i UPS (eng. Uninterruptible Power Supply) sistemi, moduli neprekidnog elektrinog napajanja. Ovakvi sistemi sadre savremene komponente i stalno se unapreuju, neke od tih komponenti su mikroprocesorski sistemi, hard disk, memorija, ekspanzioni i deljivi ISA/PCI ekspanzioni slot. Ovakav raunarski sistem poseduje veliki broj interfejsa poput: paralelnog interfejsa, serijski interfejs, interfejs za infrastrukturu, interfejs za mia, MPI/Profibus interfejs i LVDS interfejs. Slika 7.2.1 Hardverska struktura CNC upravljakog sistema

Savremeni CNC upravljaki sistemi imaju pored glavnog i prenosivi runi operator panel i dodati modul za programiranje, koji se koriste u sluaju intervencije u pogonu u toku proizvodnje. Ovi upravljaki sistemi se nazivaju i esto moduli sa zatvorenom petljom u kojima se ostvaruje funkcionalno sloena komunikacija u realnom vremenu i to ciklina, bona komunikacija, aciklina. Sve hardverske komponente jednog CNC upravljakog sistema su kompatabilne i njihov izbor zavisi od toga kako je obradni centar integrisan u FTS i kako je postavljen sistem upravljanja po nivoima. Softver CNC upravljaog sistema Softver CNC upravljakog sistema se sastoji od sistemskog i aplikativnog sosftvera. Sistemski softver operativni sistem CNC-a, mora biti sposoban za real time funkcionisanje i najee se koriste MS Windows NT najnovije modifikovane verzije. Aplikativni softver CNC-a se sastoji od nekoliko softverskih paketa: Softver za startovanje CNC-a, NC softver, Dodatni softver, HMI (eng. Human Machine Interface), Softver za korisniki interfejs, SinuCom NC, SimoCom U, PLC softvare. Osnovne funkcije koje izvrava NC softver su: fleksibilno strukturiranje kanala, dinamike funkcije, programabilni odziv, slobodno programiranje, slobodna selekcija, optimalna interpolacija, kinematike transformacije, kompenzacije, merne funkcije po kanalima. CNC upravljaki sistem ima poseban softver za startovanje CNC sistema, startovanje pogonskih sistema elektromotora, upravljakih i kontrolnih signala, servis podataka, backup podataka i sistem dijagnostike. Osnovni sistem start CNC-a obuhvata ukljuivanje upravljakog sistema sa svim instalisanim modulima, startovanje sistemskog softvera i parametrizacija NC-a i PLC-a sa definisanjem default vrednosti, prvi test i simulaciju kretanjapo NC-osama obradnog centra. Za dijagnostiku pri radu CNC upravljakog sistema, postoji softverski paket koji se instalie na posebnom PC raunaru, koji predstavlja kontrolno nadzorni i sigurnosni sistem. Osnovne funkcije za dijagnostiku su: kontrola procesa, modul za prenos, transfer fajlova, i sistem zatite i preventivnog obezbeenja. Mreni sistem CNC upravljakog sistema omoguuje rad si dijagnostiku na daljinu, i ini ga distribuiranim upravljakim sistemom. Moe se ostvariti mreni rad CNC-a i njegova integracija sa drugim raunarskim sistemima na vie naina. PLC kontroleri PLC (eng. Programmable Logic Controller) kontroleri, kao univerzalni upravljaki sistemi, koriste se za upravljanje magacinom alata, izmenjivaem alata, izmenjivaa paleta, radom hidraulikog i pneumatikog sistema, funkcionisanjem zatitne kabine obradnog centra i automatskog centralnog transportnog sistema FTS-a. PLC kontroleri su savremeni mikroprocesorski upravljaki sistemi koji obezbeuju fleksibilnu automatizaciju proizvodnih sistema i omoguuju da se poveanjem fleksibilnosti obezbedi zadovoljavajua produktivnost. Savremeni PLC kontroleri su ureaji modularnog tipa na bazi mikroprocesorske tehnologije, koji mogu upravljati brzim i sloenim procesima u razliitim industrijskim oblastima primene. Prema standard CEI IEC 1131-1 definicija PLC kontrolera glasi: PLC kontroler je digitalni elektronski sistem, projektovan za upotrebu u industrijskom okruenju, koji koristi programabilnu memoriju za interno uvanje korisnikih orijentisanih instrukcija, za implementiranje odreenih logikih, sekvencijalnih, brojakih, vremenskih i aritmetikih funkcija, za kontrolu razliitih tipova maina ili procesa putem digitalnih ili analognih ulaza i izlaza. PLC kontroler je savremeni raunarsko upravljaki sistem koji ima sledea karakteristina svijstva: Modularna konstrukcija kontrolera, ime se postie zamenjivost modula i konfigurisanje sistema na osnovu potreba konkretnog upravljakog procesa. Standardni ulazno/izlazni moduli koji pruaju mogunost direktnog povezivanja sa analognim ili digitalnim ulazno/izlaznim signalima bez dodatnih kola i releja. Opremljenost prenosnim ureajima u cilju povezivanja sa kontrolerima radi njihovog programiranja u pogonu ili praenja procesa kojim se upravlja. Struktura PLC kontrolera (slika 7.3.1) se sastoji od nekoliko integrisanih modula, pri emu svaki od njih predstavlja zasebnu funkcionalnu celinu, koja moe biti izvedena na razliite naine sa razliitim funkcionalnim karakteristikama. PLC se sastoji od: Modul za napajanje, Centralno procesorskog modula sa memorijom, Ulazno/izlaznih modula, Komunikacionog modula za umreavanje i module za dodatne funkcije, Sistem za programiranje. Slika 7.3.1 Logika struktura PLC kontrolera

Najstariji i najee korieni jezik za programiranje PLC kontrolera je LAD dijagram (leder dijagram), koji podsea na relejne eme i njega se jo uvek ne odriu i najpoznatiji proizvoai PLC kontrolera, iako danas postoje tekstualni programski jezici koji daju visok nivo konfora pri programiranju. KONFIGURACIJE FLEKSIBILNIH TEHNOLOKIH SISTEMA Konfiguracije FTS-a podrazumeva raspored obradnih centara, robotskih sistema, maina za pranje obradaka, mernog centra, automatskog transportnog sistema, bafera za odlaganje obradaka, pripremnih mesta i drugih integrisanih sistema u proizvodnom prostoru. Postoje dve osnovne konfiguracije fleksibilnih tehnolokih sistema: FTS sa linijskim transportnim sistemom FTS sa slobodnim transportnim sistemom FTS sa linijskim transportnim sistemom Konfiguracija FTS-a sa linijskim transportnim sistemom moe biti izvedena sa obradnim centrima rasporeenim sa jedne ili sa obe strane transportnog sistema (slika 8.1.1). Raspored obradnih centara, sa jedne strane transportnog sistema se koristi kod manjih FTS-a, za izradu malog broja razliitih obradaka. Kada su obradni centri sa jedne strane, tada su najee baferi za odlaganje paleta i pripremna mesta alata i obratka sa druge strane transportne staze. Slika 8.1.1 Deo konfiguracije FTS-a sa linijskim inskim transportnim sistemom, jednostranim rasporedom obradnih centara i manuelnom pripremom alata

FTS sa linijskim transportnim sistemom u sluaju veeg broja obradnih centara, robota, maina za pranje i mernog centra, zasniva se na obostranom rasporedu mainskih sistema u odnosu na transporntu stazu (slika 8.1.2). Obradni centri su rasporeeni sa obe strane transportne staze, a na prostoru izmeu paletnih izmenjivaa postavljeni su baferi za odlaganje paleta. Dvostrani raspored obradnih centara je kompaktniji, pa je potreban manji broj bafera nego u sluaju jednostranog rasporeda. Pripremna mesta se takoe postavljaju sa ove strane transportne staze u zavisnosti od proizvodne hale u kojoj se FTS nalazi. Glavna vretena obradnih centara su u sluaju linijskog transportnog sistema okrenuta uvek prema transportnoj stazi. X-osa obradnih centara je paralelna sa transportnom stazom, tako da su izmenjivai paleta usmereni prema prema AGV vozilu koje se kree u oba smera du transportne staze, kako bi se najjednostavnijim linijskim kretanjem izvrilo preuzimanje paleta sa transportnog sistema i uvoenje u radni prostor obradnih centara. Slika 8.1.2 Konfiguracija FTS-a sa linijskim inskim transportnim sistemom i obostranim rasporedom obradnih centara FTS sa slobodnim transportnim sistemom Ukoliko je potrebno da iz bilo kojih razloga obradni centri budu postavljeni sa razliitim pravcima -osa, kao i osa izmenjivaa paleta primenjuje se koncept sa slobodnim transportnim sistemom (slika 8.2.1). Slobodni transportni sistem omoguuje dosta fleksibilnije kretanje AGV vozila izmeu obradnih centara u raznim pravcima i smerovima, kako bi se vozilo pozicioniralo ispred izmenjivaa paleta svakog obradnog centra paralelno X-osi, u odnosu na linijski transportni sistem. Slika 8.2.1 Deo konfiguracije FTS-a sa slobodnim transportnim sistemom

Transportni sistem ima funkciju, da specijalnim programabilnim vozilom raznosi palete transportnom stazom unutar FTS-a. AGV za inski transportni sistem inski transportni sistem moe biti linijski, kod koga AGV dolazi u zaustavnu poziciju pravolinijskim kretanjem u jednom i drugom smeru, ili kruni u kome AGV moe doi u zaustavnu poziciju i jednosmernim kretanjem. Konstrukcijsko reenje vozila za inski transportni sistem (slika 8.3.1) u FPS-u, najee se izvodi na bazi pretvaranja obrtnog kretanja elektromotora u pravolinijsko kretanje vozila prenosnim sistemom u kombinaciji zupanika na vratilu elektromotora i ozubljenje letve postavljene du transportne staze. Ozubljena letva moe biti postavljena uz vodeu inu ili po redinjoj osi izmeu ina. Brzina kretanja AGV-a se regulie frekventnim invertorom pogonskog elektromotora. Pri kretanju AGV nosi kablove elektrinog napajanja i kablove upravljakih signala na posebnom nosau du transportne staze. AGV za inski transportni sistem se upravlja PLC kontrolerom, koji je u raunarskoj mrei povezan sa cell kontrolerom. Slika 8.3.1 Linijski transportni sistem i AGV sa dva paletna mesta Induktivno voeni AGV Slobodni transportni sistem u FTS-u se zasniva na induktivnom, laserskom ili beinom daljinskom upravljanju AGV-om (slika 8.4.1). Transportna staza je postavljena izmeu obradnih centara i pripremnih mesta u podu proizvodne hale na svim pravcima na kojima se tokom tehnolokog procesa moe nai potreba za kretnje AGV-om. Na zaustavnim mestima nalaze se senzori koji omoguuju dovoljno precizno pozicioniranje AGV-a prema izmenjivaima paleta i pripremnim mestima. AGV sa induktivnim upravljanjem funkcionie na principu dejstva elektromagnetnog polja oko provodnika u podu na dva kalema sa namotajima, u kojima se indukuje elektrina struja. Provodnik u podu je postavljen u osi transportne staze i povezan ja sa frekventnim generatorom koji stvara magnetno polje oko provodnika. Na anteni u kuitu AGV-a simetrino su postavljeni dva kalema, pri emu jedan na desnoj a drugi na levoj strani u odnosu na transportnu stazu. Elektromagnetno polje indukuje elektrini napon na kalemima koji se moe identifikovati i ija je vrednost srazmerna snazi dejstva magnetnog polja. Razlike elektrinog napona izmeu kalemova stvara upravljaki signal, koji pomou kontrolera pojaava i alje pogonskom sistemu za promenu pravca kretanja u jednom ili drugom smeru. Karakteristika induktivno voenog AGV-a je sistem beine komunikacije gde se pomou TCP/IP protokola raunarske mree FTS-a prenose upravljake komande za izvoenje kretanja, obavljanje transportnih zadataka, pozicioniranje u zadatim zaustavnim takama, promenu kretanja transportnom stazom u drugom pravcu. Slika 8.4.1 Princip rada AGV-a sa induktivnim voenjem

Savremene konfiguracije agilnih FTS-a Agilne ili tehnologije brzog dejstva se danas najvie primenjuju u automobilskoj industriji, jer omoguavaju viestruko smanjenje vremena i trokova proizvodnje u odnosu na klasine tehnologije. Kompanija MAG Powertrain razvila je dvovreteni obradni centar tipa Specht 550 DUO (slika 8.5.1) sa snagom pogonskih motora glavnih vretena 2 25 [KW], is a brojem obrtaja do 1600 [o/min]. Pomona linija kretanja u pravcima X, Y, Z-ose se izvode pomou linearnih motora brzinom 60 [m/min] i sa tanou pozicioniranja 0.0001 [mm]. Obradni centar Specht 550 DUO ima dva obrtna cilindrina nosaa palete prenika 600 [mm], lanasti magacin sa 85 alata, izmenjiva sa brzinom izmene alata od 1 sekunde, odnosno chip-tochip 2.8 sekundi. Izmenjiva paleta vri izmenu obradaka u vremenu od 11 sekundi. Sve ove karakteristike ukazuju da obradni centar Specht 550 DUO spade u najviu klasu obradnih sistema koji se danas proizvode u svetu. Slika 8.5.1 Dvovreteni obradni centar kompanije MAG Powertrain, tip Specht 550 DUO

Horizontalni obradni centar sa izmenjivaem paleta kompanije MAG Powertrain, tipa XS 321 (slika 8.5.2) ima linearne motore kao pogonske sisteme linearnih pomonih kretanja. Modul glavnog vretena izvodi linearna kretanja u pravcu X,Y,Z-osa brzinom do 60 [m/min], sa brojem obrtaja do 1600 [o/min] i tanou pozicioniranja 0.0001 [mm]. Doboasti magacin alata moe biti sa 20 ili 40 gnezda. Izmenjiva paleta veliine 630 630 [mm], vri automatsku izmenu obratka za 9 sekundi, izmenjiva alata vri izmenju chip-to-chip za 3.8 sekundi. Slika 8.5.2 Horizontalni obradni centar sa izmenjivaem paleta , MAG Powertrain tip XS 32 TEHNOLOGIJA ZA FLEKSIBILNE TEHNOLOKE SISTEME Optimalan tehnoloki proces u klasinom proizvodnom sistemu, nastaje kao rezultat optimalnog izvoenja pojedinanih tehnolokih operacija tokom izrade svakog obradka prema multi funkcionalnim zavisnostima izmeu maine alatke, materijala obratka, alata i elemenata reima obrade. Kod tehnolokih procesa u FTS-u to nije sluaj, jer su pored funkcionalnih veoma bitne i proceduralne zavisnosti. Optimizacija tehnolokog procesa u FTS-u bazira se na mnogo sloenijem modelu, jer proizvodnja u FTS-u ima specifinosti u odnosu na proizvodnju u klasinom proizvodnom sistemu. NC programiranje obradnih procesa u FTS-u Relativno kretanje seiva alata po konturi obratka u obradnom procesu izvodi se izvravanjem NC programa od strane CNC upravljakog sistema. NC program sadri sve instrukcije za odvijanje procesa rezanja i kao takav on je nosilac tehnolokog znanja projektanta tehnologije. NC program se moe uraditi na razliite naine ali svaki se zasniva na korienju tri metodologije: Manuelno NC programiranje u kome se manuelno tj. runo ispisuje programski NC kod, prema standardnoj sintaksi koja odgovara postprocesoru NC upravljakog sistema obradnog centra, NC programiranje primenom simbolikih programskih jezika (APT,NEL...), Automatsko generisanje NC koda, kao postprocesorska operacija nekog od CAM softverskih sistema u kome je izvreno geometrijsko modeliranje obradaka, ili preuzimanje standardnog grafikog formata od nekog CAD softverskog paketa za 3D modeliranje. Analiza radionikog crtea je prva faza u izradi NC programa (slika 9.1.1). Posle detaljne analize radionikog crtea, metodologija izrade NC programa odvija se kroz izradu plana stezanja, plana obrade, plana alata, plana pripreme alata i popunjavanja programskog lista za sluaj manuelnog NC programiranja, ispitivanje programskih instrukcija za sluaj programiranja u nekom programskom jeziku, odnosno automatskog generisanja NC koda na osnovu geometrijskog modela obradaka kod korienja CAM sistema. Planom stezanja se najpre odredi koliko je stezanja potrebno za kompletnu obradu, a zatim za svako stezanje se definie meusobni poloaj obratka i radnog stola obradnog centra. Plan obrade definie se za svako stezanje posebno i u okviru njega se odreuju strane i povrine za obradu, redosled tehnolokih operacija i njihovi geometrijski elementi. Slika 9.1.1 Metodologija projektovanja NC tehnologije i izrade NC programa

Plan alata sadri sve podatke za potpuno dimenziono i tehnoloko definisanje setova alata koji izvravaju operacije sa tehnolokim atributima iz plana obrade. Programski list sadri kordinate instrukcija po odreenim sintaksnim pravilima, ispisane po blokovima i po redosledu izvrenja tehnoloki operacija, ako se radi o manuelnom NC programiranju ili sadri instrukcije prema sintaksi i semantici programskog jezika u kome je NC program napisan. Manuelno NC programiranje

Manuelno NC programiranje podrazumeva runo ispisivanje NC programa(slika 9.2.1) na programsku listu, kao jednog kordinatnog upravljakog skupa naredbi obradnom centru da izvri odreene zadatke. U FTS-u se obrauju obratci sloene konfiguracije pa i NC programi mogu biti veoma dugi, ali se u osnovi svaki NC program sastoji od poetka, sadraja i kraja programa. Poetak programa sadri naziv, oznaku NC programa, oznaku stezanja itd, sadraj programa obuhvata niz programskih blokova sekvenci, pri emu je u jednom bloku definisan kompletan geometrijski radni ciklus. Kraj programa oznaava da je program izvren. Da bih se jedan program u potpunosti izvrio neophodno je poznavati oznake, sintaksu, instrukcije jedan kompletan programski blok sadri: oznaku za poetak, geometrijske karakteristike, tehnoloke karakteristike, karakteristike kretanja alata, reime obrade, korekciju alata i naine dizajna programa. N-oznaka za poetak novog programskog koda G-funkcija oznaava nain kretanja alata G01-linearna ilterpolacija, G02, G03- kruna interpolacija, X,Y,Z- kordinate take, I,J,K- interpolacioni parametri.

N10 G0 X72 Y74 Z5 I10J6K4

Slika 9.2.1 Struktura kompletnog programskog bloka NC programa

Manuelno uraen NC program moe se koristiti samo na istim NC upravljakim sistemima i obradnim centrima na kojima je prilikom konfiguracije i integracije upravljakog sistema setova ista lista G-funkcija i M-funkcija. Zbog toga se NC programi uraeni manuelnom metodologijom ne mogu koristiti u razliitim fleksibilnim tehnolokim sistemima i u sluaju izrade istih obradaka. Programski blok ne mora uvek obuhvatiti sve programske rei kojima se tehnolo