PROTOTYPOWA LINIA DO ELASTYCZNEGO MONTAŻU DOKUMENTÓW Z ZABEZPIECZENIEM ELEKTRONICZNYM

Transkrypt

1 4/2012 Technologi i Automtyzcj Montżu PROTOTYPOWA LINIA DO ELASTYCZNEGO MONTAŻU DOKUMENTÓW Z ZABEZPIECZENIEM ELEKTRONICZNYM Andrzej ZBROWSKI, Tomsz Smorski W systemch zezpieczeń dokumentów i oiektów technicznych powszechnie stosown jest metod RFID (Rdio Frequency Identifiction) polegjąc n przesyłniu drogą rdiową informcji zkodownej w ukłdzie elektronicznym. Metod t jest corz częściej wykorzystywn zrówno w ochronie oiektowej, ochronie dnych, ezpieczeństwie pulicznym, jk i w komercyjnych dziedzinch gospodrki, np. związnych z kontrolą procesów technicznych, technologicznych lu utomtyczną dystryucją [1, 2]. Powszechności zstosowni technologii RFID towrzyszy rozwój technik fłszowni dnych zwrtych w nośnikch elektronicznych, jk również rozwój nowych możliwości podrini smych nośników [3]. Niezędne jest ztem stłe doskonlenie technik zezpieczni dokumentów zwierjących ukłdy RFID i zwrtych w nich informcji [4]. Relizcj prc dwczo-rozwojowych zmierzjących do poprwy poziomu zezpieczeń elektronicznych i fizycznych musi yć weryfikown doświdczlną produkcją prototypowych identyfiktorów RFID prowdzoną w wrunkch zliżonych do produkcji wielkoseryjnej. Do tego celu konieczne jest stosownie specjlnych, niskonkłdowych, elstycznych systemów wytwórczych umożliwijących swoodne wykorzystnie oprcownych innowcyjnych technologii, konstrukcji, komponentów, receptur i procedur. Elstyczn i wielowrintow struktur musi zpewnić szyką, powtrzlną produkcję krótkoseryjną, umożliwijącą tnie prototypownie nowych genercji produktów z udoskonlonymi technikmi zezpieczeń w ilościch umożliwijących prowdzenie dń z wykorzystniem nlizy sttystycznej [5, 6]. Struktur ciągu technologicznego W Instytucie Technologii Eksplotcji PIB w Rdomiu oprcowno mechtroniczny ciąg technologiczny do wytwrzni wyroów o zróżnicownych formtch (do A4) i ksztłtch w wrunkch niskonkłdowej produkcji eksperymentlnej. Produktem ciągu technologicznego są wielowrstwowe (łączone różnymi technikmi klejeni) wyroy zwierjące niespersonlizowny ukłd RFID. Powstłe rozwiąznie umożliwi prototypownie identyfiktorów RFID w oszrze połączeń klejowych, stosownych mteriłów konstrukcyjnych orz geometrii produktu. Wyroem końcowym uzyskiwnym w rmch funkcjonującego systemu jest niespersonlizowny identyfiktor z chipem RFID. Przeznczeniem linii jest montż wielowrstwowego dokumentu, w technologii klejeni n zimno, hot-melt lu z wykorzystniem tśmy trnsferowej z łoną klejową, skłdjącego się z podłoż, inletu RFID orz wrstwy zkrywjącej. Podklejnie inletów orz mteriłu pokrywjącego jest relizowne z pomocą modułów dostosownych do trnsferu kleju w postci ciekłej (klejenie n zimno lu gorąco) lu w postci łony klejowej. Zstosownie różnych technik łączeni komponentów tworzących wyró finlny umożliwi optymlizcję technologii wytwrzni w wrunkch zliżonych do produkcji seryjnej. Koncepcj modułowego systemu wytwrzni prototypowych dokumentów z zezpieczeniem elektronicznym zkłd cykliczną, tktowną i szeregową prcę ukłdu technologicznego, z ztrzymywniem w celu wykonni kolejnych ziegów technologicznych [7, 8]. Moduły systemu stnowią odręne zespoły funkcjonlne, przeznczone do relizcji określonych ziegów, zintegrowne w rmch ciągu technologicznego ze wspólnym ukłdem sterującym. Procesy opercyjne relizowne są jednocześnie w odpowiednich gnizdch technologicznych. Położenie poszczególnych modułów w ukłdzie technologicznym regulowne jest w zleżności od prmetrów konstrukcyjnych produkownych wyroów. Modulryzcj stwrz możliwości elstycznej rnżcji, powielni, usuwni i przemieszczni modułów funkcjonlnych, wzdłuż linii tworzącej główną oś ciągu technologicznego. W oprcownym systemie zstosowno środki elstycznej utomtyzcji produkcji, w postci modułów wykonwczych sterownych komputerowo, chrkteryzujących się szerokim zkresem prmetrów prcy i łtwością przezrjni. Konstrukcj linii zostł zprojektown jko struktur rmow integrując wszystkie podzespoły produkcyjne, trnsportowe, pomocnicze i sterujące. Prezentowne rozwiąznie zpewni elstyczność procesu wytwrzni przez: różnorodność technologii montżu, które możn wykonywć n linii, utomtyzcję konfigurcji ciągu technologicznego, dużą szykość przezrojeni relizownego młym kosztem, elstyczność wykorzystni (produkcj prototypów lu produkcj krótkoseryjn). N rys. 1 przedstwiono prototyp ciągu technologicznego z wyodręnionymi pod względem konstrukcyjnym i funkcjonlnym modułmi decydującymi o jkości powstjącego wyrou. W oprcownym rozwiązniu odwijn z roli wstęg ppieru stnowi trnsportowy element nośny mteriłów wejściowych i półproduktów oejmujący cłą długość 30

2 Technologi i Automtyzcj Montżu 4/2012 mszyny. Gotowy produkt w postci wielowrstwowych rkuszy jest tktowo wykrwny ze wstęgi, powstły po relizcji cłego procesu technologicznego żur jest nwijny n ęen. Struktur systemu umożliwi uzupełninie ciągu technologicznego o moduły potrzene do produkcji szerokiego sortymentu wyroów z zstosowniem różnych technik wytwrzni [9, 10]. W celu wytwrzni produktu o pożądnych włściwościch niezędne jest włściwe skonfigurownie linii montżowej odpowiednio do wyrnej technologii klejeni komponentów: podłoż, inletu i pokryci. Technologi kleju dyspersyjnego Schemt n rysunku 2 przedstwi konfigurcję modułów wykonwczych do relizcji technologii sklejni trójwrstwowych wyroów z inletmi RFID z zstosowniem kleju dyspersyjnego. Numercj modułów odpowid numercji przedstwionej n rys. 1. Oznczeni literowe określją opercje, ziegi orz gnizd technologiczne w zdefiniownej konfigurcji zpewnijącej relizcję włściwego procesu wytwrzni. Rys. 1. Prototyp linii systemu wytwrzni: 1 rm, 2 moduł podjący podłoże, 3 stół montżowy, 4 moduł npinjący, 5 moduł npędowy, 6, 6 moduł podklejjący klejem dyspersyjnym, 7, 7 moduł podklejjący tśmą trnsferową, 8, 8 moduł podklejjący hot-melt, 9 mnipultor, 10, 10 moduł podjący, 11 moduł prsujący, 12 tunel grzewczy, 13 moduł pozycjonowni wzdłużnego, 14 moduł wykrwjący, 15 moduł odierjący, 16 rolki prowdzące, 17 moduł zwijjący Rys. 2. Schemt technologii sklejni trójwrstwowych wyroów z inletmi RFID z zstosowniem kleju dyspersyjnego: A odwijnie mteriłu nośnego, B montż końc wstęgi, H npinnie wstęgi, C1 nkłdnie pierwszej wrstwy kleju, D przyklejnie inletu RFID, C2 nkłdnie drugiej wrstwy kleju, E przyklejnie mteriłu zkrywjącego, F prsownie sklejonych wrstw, G suszenie, K pozycjonownie wzdłużne do wykrwni, I wykrwnie identyfiktor, J zwijnie odpdu 31

3 4/2012 Technologi i Automtyzcj Montżu W omwinej konfigurcji mterił nośny w postci jednostronnie zdrukownej wstęgi ppieru, ppieru syntetycznego lu folii o szerokości do 400 mm, jest odwijny z regulowną prędkością liniową w module podjącym podłoże. W gnieździe B odyw się łączenie kolejnej wstęgi po wyczerpniu poprzedniej z pomocą stołu montżowego 3. Moduł npinjący 4 wywołuje stłe npięcie wzdłużne wstęgi i utrzymuje odpowiedni zps mteriłu w postci zwisu uforowego. W gnieździe C1 z pomocą modułu podklejjącego 6 n górną stronę podłoż nnoszon jest pierwsz wrstw kleju o szerokości równej długości włk klejowego (rys. 3). Długość wrstwy wynik z regulownego czsu docisku włk dociskjącego i nnoszącego klej, tk jk to zznczono n rysunku 1 pionową strzłką dwustronną. Opercj t musi yć wykonn n tyle strnnie, y górn powierzchni wstęgi nie ył zrudzon klejem, który mógły znieczyścić górny włek modułu prsującego 11, odpowiedzilnego z prsownie wszystkich wrstw wyrou i połączeń klejowych (rys. 6). Rys. 6. Prsownie zmontownego dokumentu z ukłdem RFID: wstęg ze sklejonymi dokumentmi przed prsowniem, dokumenty wychodzące z modułu prsującego W zleżności od rodzju kleju i sposou jego użyci połączeni mogą yć wygrzewne lu suszone w wymgnej temperturze w gnieździe G z pomocą modułu suszącego 12 (rys. 7). Rys. 3. Nkłdnie wrstwy kleju dyspersyjnego n mterił nośny w module podklejjącym W gnieździe D n pokrytą klejem powierzchnię podłoż przyklejny jest inlet z ukłdem RFID (rys. 4) poierny z zsonik przez moduł podjący 10 i mnipultor 9 [11]. Rys. 7. Tunel suszący/wygrzewjący połączeni klejowe ze wstęgą mteriłu nośnego zwierjącą wytwrzne dokumenty Rys. 4. Montż inletu RFID n wstędze mteriłu nośnego: poiernie inletu w module podjącym, montż inletu n wstędze mteriłu nośnego z pomocą mnipultor Sklejone i wysuszone wyroy są gotowe do wycięci, co jest relizowne w gnieździe I z pomocą modułu wykrwjącego 14 (rys. 8). Moduł 6 w gnieździe C2 nkłd drugą wrstwę kleju, n której przyklejny jest mterił zkrywjący w gnieździe D (rys. 5). Rys. 8. Wykrwnie gotowych dokumentów ze wstęgi z pomocą utomtycznego wykrojnik Rys. 5. Montż mteriłu zkrywjącego n przyklejonych inletch RFID: poiernie rkusz w module podjącym, montż rkusz n przyklejonych inletch Wymg to jednk tkiego ustwieni poszczególnych użytków w mtrycy wykrojnik, y dokument zostł wycięty ez przesunięć w stosunku do inletu RFID i ndruku n podłożu. 32

4 Technologi i Automtyzcj Montżu 4/2012 Rys. 9. Pozycjonownie użytków w wykrojniku przez tworzenie regulownego ufor wstęgi przed wykrwniem Służy temu moduł pozycjonujący 13 (rys. 9), który tworząc ufor wstęgi mteriłu o regulownej długości, pozycjonuje wzdłużnie wykrwny użytek, odierny z linii przez moduł odierjący 15. Z wykrojnikiem żur wstęgi stnowi odpd, który jest odierny n rolę z pomocą modułu zwijjącego 17 (rys. 10). Rys. 10. Odiernie odpdu (żuru) po wycięciu gotowych wyroów n końcu linii Technologi tśmy trnsferowej Technologi tśmy trnsferowej umożliwi wykonywnie połączeń z zstosowniem klejów wiecznie żywych chrkteryzujących się stłą, niezmienną w czsie zdolnością do wykonywni połączeń. Gruość kleju nniesionego n wstęgę mteriłu podłożowego zleży od gruości łony n tśmie wykonnej z ppieru silikonowego. N schemcie (rys. 11) przedstwiono technologię sklejni wyroów z inletmi RFID z zstosowniem łony klejowej nnoszonej z tśmy trnsferowej. Rys. 11. Schemt technologii sklejni trójwrstwowych wyroów z inletmi RFID z zstosowniem łony klejowej nnoszonej z tśmy trnsferowej: 7, 7 moduł podklejjący tśmą trnsferową, 11 moduł prsujący, L1 nkłdnie pierwszej wrstwy kleju, L2 nkłdnie drugiej wrstwy kleju, D przyklejnie inletu RFID, E przyklejnie mteriłu zkrywjącego, F prsownie sklejonych wrstw, M odwijni tśmy trnsferowej, N zwijnie ppieru silikonowego, O nprężnie wstęgi ppieru silikonowego 33

5 4/2012 Technologi i Automtyzcj Montżu Odpowiednie skonfigurownie ciągu technologicznego wymg zminy prowdzeni wstęgi mteriłu podłożowego w stosunku do technologii kleju dyspersyjnego. Wstęg podłoż omij niektywne moduły klejeni n zimno zstąpione modułmi podklejjącymi tśmą trnsferową. Nnoszenie wrstwy kleju jest relizowne poprzez trnsfer łony klejowej znjdującej się n ppierze silikonowym nwiniętym n rolę. W procesie technologicznym klejeni zstosowne zostły moduły 7 i 7 nnoszące klej w postci łony odwrstwinej z tśmy trnsferowej (rys. 12). Moduły umożliwiją nnoszenie n mterił podkłdowy wrstwy łony dwustronnie klejącej, dostrcznej z roli zmocownej n włku rozprężnym. Prowdzenie wstęgi tśmy trnsferowej jest dopsowne do wymgnej przestrzeni rooczej w gnizdch montżowych D i E. Rolk tśmy trnsferowej z łoną klejową jest odwijn i dociskn do podłoż przez włek dociskjący, co powoduje przenoszenie kleju n podłoże w gnizdch L1 orz L2 ( rys. 13). Ppier silikonowy stnowiący element nośny tśmy trnsferowej jest, po przewinięciu przez rolki prowdzące, zwijny n rolkę odierjącą. Mechnizm npinjący modułu 7 i 7 wywołuje odpowiednie npięcie tśmy. Montż inletów i mteriłu zkrywjącego jest wykonywny z pomocą mnipultor w gnizdch D i E (rys. 14). Ukłd przedstwiony n rysunku 11 umożliwi stosownie modułu prsującego 11 jedynie w przypdku, gdy mterił zkrywjący stnowi ciągłą wrstwę ochronną osłnijącą włki modułu prsującego przed zrudzeniem klejem. Tk orgnizcj procesu wywołuje konieczność stosowni mteriłu zkrywjącego w zncznie większych formtch, niż wynik to z geometrii wyrou końcowego. Kolejne rkusze mteriłu pokryciowego muszą wzjemnie n sieie zchodzić, y cłkowicie zsłonić ścieżkę klejową nniesioną w sposó ciągły n wstęgę mteriłu podkłdowego. Rys. 13. Nnoszenie łony klejowej n podłoże z przyklejonymi inletmi RFID Rys. 14. Nnoszenie n wrstwę łony klejowej: inletu RFID, mteriłu zkrywjącego w formie ciągłej wrstwy W celu wyeliminowni występującego ogrniczeni i zpewnieni ochrony górnego włk modułu 11, w module 7 wprowdzono dodtkowe rolki prowdzące. Zstosownie dodtkowych rolek pozwl n zminę przeiegu wstęgi tśmy trnsferowej i ponowne wykorzystnie zużytego ppieru silikonowego do seprcji włk prsującego od wrstwy kleju (rys. 15). W prezentownej konfigurcji ppier silikonowy chroni górny włek prsujący, poniewż prsownie odyw się po ponownym połączeniu ppieru i łony klejowej znjdującej się n wstędze podłoż w miejscch niechronionych mteriłem zkrywjącym. Wdą rozwiązni jest jednk dłuższy niewykorzystny odcinek roziegowy dl kżdej nowej rolki tśmy trnsferowej. Przedstwione lterntywne konfigurcje modułu podklejjącego tśmą trnsferową wzjemnie się uzupełniją i zpewniją optymlizcję kosztów wytwrzni krótkich serii identyfiktorów, w których połączeni montżowe są wykonywne z zstosowniem łony klejowej nniesionej n tśmę ppieru sylikonowego. Technologi kleju hot-melt Rys. 12. Moduł podklejjących z nwiniętą tśm trnsferową Główną zletą technologii hot-melt jest możliwość stosowni klejów poliuretnowych PUR gwrntujących njwiększą elstyczność i odporność połączeni n nieutoryzowną delmincję. 34

6 Technologi i Automtyzcj Montżu 4/2012 Rys. 15. Schemt technologii sklejni trójwrstwowych wyroów z inletmi RFID z zstosowniem łony klejowej nnoszonej z tśmy trnsferowej: 6 moduł prsujący z górnym włkiem odseprownym od wrstwy kleju tśmą trnsferową (ppier silikonowy) Rys. 16. Schemt technologii sklejni trójwrstwowych wyroów z inletmi RFID z zstosowniem kleju hot-melt: 8, 8 szczelinowe głowice plikcyjne modułu hot-melt N schemcie (rys. 16) przedstwiono technologię sklejni wyroów z inletmi RFID z zstosowniem kleju hot-melt nnoszonego z pomocą szczelinowych głowic plikcyjnych. Konfigurcj modułów wykonwczych w tej technologii montżu chrkteryzuje się njprostszym ukłdem funkcjonlnym gwrntującym uzysknie wysokiego stopni niezwodności dziłni linii technologicznej. Montż elementów identyfiktor z pomocą kleju hot-melt wymg zstosowni szczelinowych głowic klejowych umożliwijących regulcję szerokości plikownej ścieżki kleju (rys. 17). Konstrukcj modułu głowic hot-melt umożliwi utomtyczne unoszenie głowic w celu zkończeni procesu nnoszeni ścieżki klejowej. Zstosowne głowice typu sped cot zpewniją ntychmistowe urwnie dozownej strugi i precyzyjną plikcję środk klejowego. Rys. 17. Głowic plikcyjn modułu podklejjącego hot-melt Głowice plikujące są połączone ogrzewnymi przewodmi ciśnieniowymi z gregtem klejowym (rys. 18). W gregcie znjduje się topielnik z pompą kleju. 35

7 4/2012 Technologi i Automtyzcj Montżu Prezentowne rozwiąznie linii technologicznej zpewni elstyczność procesu wytwrzni prototypów identyfiktorów elektronicznych zwierjących ukłdy RFID. System umożliwi montż produktów występujących w postci krt, iletów i rkuszy. Odpowiedni konfigurcj modułów funkcjonlnych wspomgn komputerowym systemem sterowni umożliwi elstyczną rnżcję modułów, zpewnijąc zmienne stosownie technologii wykorzystujących kleje dyspersyjne, łonę z tśmy trnsferowej orz kleje hot-melt. Oprcowny ciąg technologiczny umożliwi wytwrznie prototypowych identyfiktorów w wrunkch zliżonych do produkcji seryjnej w ilościch umożliwijących prowdzenie dń z zstosowniem metod sttystycznych. Oprcowne rozwiąznie umożliwi relizcję prc dwczo-rozwojowych zmierzjących do poprwy poziomu zezpieczeń elektronicznych i fizycznych nowych genercji identyfiktorów zwierjących elektroniczne zezpieczeni w postci ukłdów FRID. LITERATURA Rys. 18. Połączenie głowic plikcyjnych z gregtem klejowym Konfigurcj prmetrów prcy głowic umożliwi uzysknie wrstwy kleju o zróżnicownej gruości i ksztłcie. W zleżności od wymgń konstrukcyjnych montownych identyfiktorów możliwe jest stosownie klejów o różnych temperturch topnieni odpowiednich do plnownego zstosowni produktu gotowego. Proces klejeni jest uzleżniony od ciśnieni rooczego pompy klejowej, tempertury prcy topielnik orz prędkości przesuwu wstęgi mteriłu podkłdowego. Agregt topielnik posid utonomiczny system sterowni umożliwijący cyfrową komunikcję z głównym systemem opercyjnym linii technologicznej (rys. 19). Rys. 19. Interfejs użytkownik w gregcie topielnik Wnioski 1. Brewer A., Slon N., Lnders T.L.: Intelligent trcking in mnufcturing. Journl of Intelligent Mnufcturing. Volume: 10, Issue: 3 4, Septemer Higuer A., Montlvo A.: RFID-enhnced multi-gent sed control for mchining system. Interntionl Journl of Flexile Mnufcturing Systems. Vol: 19, Issue: 1, Mrch 2007, pp Juels A.: RFID security nd privcy: A reserch survey. IEEE Journl on Selected Ares in Communictions 24, 2 (2006). 4. Duc D. N., Prk J., Lee H., Kim K.: Enhncing security of EPCglol Gen-2 RFID tg ginst trceility nd cloning. In Proc. Symposium on Cryptogrphy nd Informtion Security (2006). 5. Kozioł S., Zrowski A., Smorski T., Wiejk J.: Koncepcj systemu testowni połączeń montżowych w dokumentch z zezpieczeniem elektronicznym. Technologi i Automtyzcj Montżu, nr 4/2010, s Kozioł S., Zrowski A., Smorski T.: Aprtur do testowni trwłości użytkowej dokumentów z zezpieczeniem elektronicznym. Prolemy Eksplotcji, nr 3/2011, s Zrowski A., Smorski T., Kozioł S.: Modułow technologi wytwrzni prototypowych dokumentów z zezpieczeniem elektronicznym. Zeszyty Nukowe Politechniki Poznńskiej, seri Budow Mszyn i Zrządznie Produkcją, nr 15/2011, s Zrowski A., Smorski T., Kozioł S.: Model sytemu do prototypowego wytwrzni identyfiktorów RFID. Prolemy Eksplotcji, nr 3/2011, s Ciuplski St.: Mszyny drukujące konwencjonlne. Oficyn Wydwnicz Politechniki Wrszwskiej, Wrszw Stępniewski K.: Teori i udow mszyn drukujących. Wydwnictw Politechniki Wrszwskiej, Wrszw Smorski T., Zrowski A., Kozioł S.: Model mechtronicznego podjnik rkuszy do plikcji poligrficznych. Technologi i Automtyzcj Montżu, nr 2/2011, s Dr inż. Andrzej Zrowski, dr inż. Tomsz Smorski są prcownikmi Instytutu Technologii Eksplotcji Pństwowego Instytutu Bdwczego w Rdomiu. 36