Similarities and differences in the process of automating the assembly of rigid bodies and elastic elements of pneumatic tires

• Autorzy: Knast Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.3.4

Warianty tytułu

PL

Podobieństwa i różnice w procesie automatyzacji montażu brył sztywnych oraz elementów plastycznych opon pneumatycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the classification of tyre elements intended for automatic and robotic assembly into rigid bodies (material points within the geometric part of the element cannot move against each other) and plastic elements (subject to irreversible deformation under the influence of external forces, temperature, gravity, which act on the unvulcanised tyre elements). The assembly process has been divided into 7 closed-loop areas of the automation and robotisation process of industry 4.0 factories in order to demonstrate the similarities and differences that affect the degree of automation and robotisation of assembly. Characteristic features of rigid bodies and plastic elements are also described. Plastic elements of the tyre prior to vulcanization are characterized by internal friction due to shifting of its individual layers in relation to one another. The placement of layers has a major impact on the selection of technology, machines and instrumentation necessary for the automation and robotisation of production processes in modern factories and logistics centres. The author presents several examples of physical and geometric features facilitating the automation of rigid bodies and plastic elements assembly, as well as their positioning on the machine in the process of multi-layer tyre production. The multi-layer nature of pneumatic tyres determines the process of designing automatic and robotic assembly stations, which is only possible after the completion of the tyre design.

PL

W pracy przedstawiono klasyfikację elementów przeznaczonych do montażu automatycznego i zrobotyzowanego na bryły sztywne i elementy plastyczne. Proces montażu podzielono na 7 obszarów stanowiących pętlę zamkniętą procesu automatyzacji i robotyzacji fabryk przemysłu 4.0. Opisano cechy charakterystyczne brył sztywnych i elementów plastycznych oraz lepkich, które mają główny wpływ na dobór technologii, maszyn i oprzyrządowania niezbędnego do automatyzacji oraz robotyzacji procesów produkcyjnych w nowoczesnych fabrykach i centrach logistycznych. Przedstawiono kilka przykładów cech fizycznych i geometrycznych ułatwiających automatyzację brył sztywnych i zasady pozycjonowania elementów plastycznych oraz lepkich. Następnie, opisano zagadnienia wielowarstwowość opon pneumatycznych i uwarunkowania wpływające na proces projektowania automatycznych i zrobotyzowanych stanowisk montażu, który poparto przykładami przedstawionymi na rysunkach. Kolejny etap pracy przedstawia właściwości fizyczne elementów opon, które ułatwiają automatyzację i robotyzację procesów technologicznych montażu. W podsumowaniu zdefiniowano proces technologiczny montażu elementów opon.

Słowa kluczowe

EN

assembly; rigid body; plastic element; tyre; automation

PL

montaż; bryła sztywna; element plastyczny; opona; automatyzacja

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 3
• Strony: 25--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 53 poz., il. kolor., fot., rys.

Twórcy

autor

Knast Paweł

• Department of Mechanics and Mechanical Engineering, Polytechnic Faculty, President Stanislaw Wojciechowski Calisia University, ul Nowy Świat 4, 62-800 Kalisz, Poland

Bibliografia

• [1] Michałowski B., Jarzynowski M., Pacek P., Integracja rynku robotyki i automatyki przemysłowej z rynkiem teleinformatyki, Szanse i wyzwania polskiego przemysłu 4.0, Agencja Rozwoju Przemysłu S.A., https://www.arp.pl/__data/assets/pdf_file/0008/89918/_Raport_ARP_druk_po_stronie_calosc.pdf [dostęp 25.03.2021]
• [2] Ministerstwo Rozwoju, Pracy i Technologii, Ulga na robotyzację - nowe ułatwienie od 1 stycznia 2021 roku, https://www.gov.pl/web/rozwoj-praca-technologia/ulga-na-robotyzacjenowe-ulatwienie-od-1-stycznia-2021-roku [dostęp 25.04.2021]
• [3] Żurek J., Ciszak O. 2000. „Wybór wariantu kolejności montażu części i zespołów maszyn z wykorzystaniem metody Yagera, Choosing the optimal assembly sequence variant of machine parts and sets using the Yager method”, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 20(2): 145-153..
• [4] Żurek J., Ciszak O., Rose W. 2001. „Balancing of a car assembly line by means of heurestic algorithm, Balansowanie linii montażu samochodu za pomocą algorytmu heurystycznego”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 21(2): 223-230, WPP, Poznań, , ISSN 1233-9709.
• [5] Żurek J., Ciszak O., Staniek R.2006. „Application of Genetic Algorithms for balancing assembly lines, Zastosowanie algorytmów genetycznych do zadania wyrównoważenia linii montażowych” Proceedings of the 5th International Conference on Engineering Computational Technology-ECT’06, 12-15.09.2006 r., Las Palmas de Grain Canaria-Spain, Abstract 49, s. 109-110, Civil-Comp Press, 2006, full paper on CD, ISBN 13 978-1-905088-11-9.
• [6] Żurek J., Ciszak O., Sibilski A., Analysis of balancing a personal car assembly line, Analiza wyrównoważenia linii montażowej samochodu osobowego, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, kwartalnik, KBM PAN o. Poznań, vol. 23, nr 2, s. 201-208, WPP, Poznań, 2003, ISSN 1233-9709.
• [7] Żurek J., Ciszak O., Balancing of vertical milling centre final assembly line, Wyrównoważenie linii montażu finalnego pionowego centrum obróbkowego, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, kwartalnik, KBM PAN o. Poznań, vol. 26, nr 2, s. 239-245, Poznań, 2006, ISSN 1233-9709.
• [8] Żurek J., Ciszak O., Designing a technological assembly process utilizing a CAD system, Projektowanie procesu technologicznego montażu z wykorzystaniem systemu CAD, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, kwartalnik, KBM PAN o. Poznań, vol. 22, nr 2, s. 221-228, WPP, Poznań, 2002, ISSN 1233-9709.
• [9] Knast P., Ciszak O., Żurek J., Sposoby szacowania kosztów montażu specjalistycznych maszyn w produkcji jednostkowej, A method to estimate the assembly costs of discrete items, Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 1, 2005, s. 12-13, ISSN 1230-7661.
• [10] Łunarski J. 2016. Innowacje technologiczne w przedsiębiorstwach - projektowanie, wdrażanie i użytkowanie. Warszawa: Wyd. IMBIGS.
• [11] Honczarenko J. 2007. Roboty przemysłowe. Warszawa: WNT.
• [12] Honczarenko J., Berliński A. 2011. „Modelowanie energochłonności procesów transportowych w zautomatyzowanych systemach montażowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu 4.
• [13] Honczarenko J. 2021. Elastyczna automatyzacja wytwarzania. Warszawa: PWN..
• [14] Kenneth J. Waldron, G. L. Kinzel. 2003. Kinematics, Dynamics, and Design of Machinery, 2nd Edition.
• [15] Goldstein H. 1980. Classical Mechanics, 2nd ed. Boston: Addison-Wesley.
• [16] Marciniak P. 2020. „Solidne Wiadomości”. Informator Bridgestone 19:. 2. https://www.solidarnosc.bspz.pl/Solidne_wiadomosci/solidne_wiadomosci_nr19.pdf [dostęp 31.07.2021]
• [17] Magda_515167, Śmierć pracownika w fabryce opon, 2006-05-22, źródło https://www.olsztyn.com.pl/artykul,smierc-pracownika-w-fabryce-opon,1434.html [dostęp 31.07.2021]
• [18] Starczewska I., Śmiertelny wypadek w olsztyńskiej fabryce opon, 2011-05-26, https://www.olsztyn.com.pl/artykul,smierteleny-wypadek-w-olsztynskiej-fabryce-opon,7581.html [dostęp 31.07.2021]
• [19] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o, Technologia produkcji bieżnikowanych opon do pojazdów ciężarowych, dostawczych, osobowych i rolniczych, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-produkcji-bie%C5%BCnikowanych-opon-do-pojazd%C3%B3w-ci%C4%99%C5%BCarowych-dostawczych-osobowych-i-rolniczych/ [dostęp 31/07.2021]
• [20] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o, Technologia produkcji barier energochłonnych, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-produkcji-barier-energoch%C5%82onnych/ [dostęp 31.07.2021]
• [21] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia produkcji butów strażackich i podeszw obuwia o podwyższonej odporności ogniowej, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-produkcji-but%C3%B3w-stra%C5%BCackich-i-podeszw-obuwia-o-podwy%C5%BCszonej-odporno%C5%9Bci-ogniowej/ [dostęp 31.07.2021]
• [22] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia produkcji gąsienic do specjalistycznych pojazdów, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-produkcji-g%C4%85sienic-do-specjalistycznych-pojazd%C3%B3w/ [dostęp 31.07.2021]
• [23] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia produkcji odbojnic portowych, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-produkcji-odbojnic-portowych/ [dostęp 31.07.2021]
• [24] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia wymiany opon - projekt warsztatu wymiany opon, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-wymiany-opon-projekt-warsztatu-wymiany-opon/ [dostęp 31.07.2021]
• [25] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia wytwarzania drzwi drewnianych o podwyższonej odporności ogniowej, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-wytwarzania-drzwi-drewnianych-o-podwy%C5%BCszonej-odporno%C5%9Bci-ogniowej/ [dostęp 31.07.2021]
• [26] Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., Technologia zabezpieczenia PPOŻ zabytkowych konstrukcji drewnianych, https://ptt.arp.pl/bazy/technologia-zabezpieczenia-p-po%C5%BC-zabytkowych-konstrukcji-drewnianych/, dostęp [31.07.2021]
• [27] Knast P., nr zgłoszenia 370788 (wynalazek), patent polski, Urządzenie do pakowania opon, data zgłoszenia 2004-10-19, numer prawa wyłącznego 205296, https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/se-arch/pwp-details/P.370788 [dostęp 31.07.2021]
• [28] Hermach M., Knast P., nr zgłoszenia 40748 (wynalazek), patent polski, Sposób bieżnikowania opon, zwłaszcza opon wielkogabarytowych, data zgłoszenia 2014-03-11, numer prawa wyłącznego 226133, https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.407483 [dostęp 31.07.2021]
• [29] Hermach M., Knast P., nr zgłoszenia 409148 (wynalazek), patent polski, Bariera energochłonna, data zgłoszenia 2014-08-11, numer prawa wyłącznego 226356, https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.409148, [dostęp 31.07.2021]
• [30] Hermach M., Knast P., nr zgłoszenia 410998 (wynalazek), patent polski, „Wieloczęściowa wkładka zabezpieczająca z mieszanki gumowej niepalnej”, data zgłoszenia 2015-01-19, numer prawa wyłącznego 260945, https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.410998, [dostęp 31.07.2021]
• [31] Hermach M., Knast P., nr zgłoszenia 410946 (wynalazek), patent polski, „Mieszanka gumowa niepalna”, data zgłoszenia 2015-01-15, numer prawa wyłącznego 229522, o udzieleniu patentu ogłoszono 31.07.2018 WUP07/18 (Patent dla Ośrodka Badawczo Rozwojowego Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o.), https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.410946, [dostęp 31.07.2021]
• [32] Hermach M., Knast P., nr zgłoszenia 417076 (wynalazek), patent polski, „Maszyna do dynamicznego badania przecięcia opony”, data zgłoszenia 2016-05-02, numer prawa wyłącznego 229616, o udzieleniu patentu ogłoszono 31.08.2018 WUP 08/18 (Patent dla Ośrodka Badawczo Rozwojowego Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o.), https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.410946, [dostęp 31.07.2021]
• [33] PN-EN ISO 3037:2013-12, Tektura falista - Oznaczanie odporności na zgniatanie krawędziowe (metoda nieparafinowanej krawędzi).
• [34] Joyce H. J. Qi. K., Boyce M. C. 2003. „Durometer Hardness and the Stress-Strain Behavior of Elastomeric Materials”, Rubber Chemistry and Technology 76 (2): 419-435.doi.org/10.5254/1.3547752
• [35] Ogden R. W. 2013. Non-Linear Elastic Deformations. Dover Publications Incorporated.
• [36] Bird R. B., Stewart W. E., Lightfoot E.N., Klingenberg D.J. 2015. Introductory Transport Phenomena. Wiley.
• [37] Bird R.B., Armstrong R.C., Hassager O. 1987. Dynamics of Polymeric Liquids, Volume 1: Fluid Mechanics. Dynamics of Polymeric Liquids. Wiley, ISBN 978-0-471-80245-7.
• [38] ASTM D1415 - 18, Standard Test Method for Rubber Property-International Hardness.
• [39] ASTM D2240 - 15e1, Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness.
• [40] ASTM D1415 - 06, Standard Test Method for Rubber Property-International Hardness.
• [41] ASTM D1349 - 14, Standard Practice for Rubber-Standard Conditions for Testing.
• [42] ASTM D4483 - 20, Standard Practice for Evaluating Precision for Test Method Standards in the Rubber and Carbon Black Manufacturing Industries.
• [43] ASTM D1646 - 19a, Standard Test Methods for Rubber - Viscosity, Stress Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer).
• [44] Arnaud J. C., Corsi P., Departure E., Lamoureux C., PAT - P.319658, Drut ze stali nierdzewnej do wzmocnienia wierzchołka opony pneumatycznej, Michelin & CIE, Clermont-Ferrand Cédex, FR 1995.
• [45] Yasutoshi A., EP0536742A2, Unvulcanized tread material for pneumatic tire and method of manufacturing pneumatic tire, JP 1992.
• [46] Vannan F. F. JR., Cappelli M. R., Goldstein A. A., Tubb G. E., P.335689, Trasa osnowy, utrzymywana przez podwulkanizowane wypełnienie, The Goodyear Tire & Rubber Company, Akron, US 1997.
• [47] Fenck M., Roppitsch W., DE 1013867, Tire with a belt bandage, Continental Aktiengesellschaft, Hannover, DE 2002.
• [48] Hideki H., Kanagawa H., Koshi I., Kotoku, Koichi, WO 2014/010353, Luftreifen, The Yokohama Rubber Co., Ltd., Tokyo, JP 2012.
• [49] PN-EN ISO 868:2005, Tworzywa sztuczne i ebonit - Oznaczanie twardości metodą wciskania z zastosowaniem twardościomierza (twardość metodą Shore'a).
• [50] Forbes JR. F.V., Matthew R. C., Goldstein A. A., Tubb G. E., Trasa osnowy, utrzymywana przez podwulkanizowane wypełnienie, The Goodyear Tire & Rubber Company z siedzibą główną w Akron USA, P.335689, data zgłoszenia 1997-04-03, https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.335689 [dostęp 04.08.2021]
• [51] Hata H., Ishii H., Pneumatic Tire, Pub. No.: US 2017 / 0259626 A1, Sep. 14, 2017, The Yokohama Rubber Co., Ltd., Tokyo, JP, Jun. 23, 2016. https://patentimages.storage.googleapis.com/a8/ea/46/a29c455718e996/US20170259626A1.pdf [dostęp 26.04.2021]
• [52] Yasutoshi A., Unvulcanized tread material for pneumatic tire and method of manufacturing pneumatic tire, Publication number: 0 536 742 A2, European Patent Office, 08.10.92, Bridgestone Corporation, https://patentimages.storage.googleapis.com/f6/f8/22/e4a04e30651e73/EP0536742A2.pdf [dostęp 26.04.2021]
• [53] Hermach M., Knast P., Opona radialna, nr zgłoszenia P.411809, patent polski, data zgłoszenia 2015-03-30, klasyfikacja MKP B60C 9/12 i B60C 9/18, zgłaszający Ośrodek Badawczo Rozwojowego Przemysłu Oponiarskiego Stomil Sp. z o.o., https://ewyszukiwarka.pue.uprp.gov.pl/search/pwp-details/P.411809 [dostęp 04.08.2021].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).