MODUŁOWE URZĄDZENIE PRÓśNIOWE DO BADAŃ PROCESÓW PVD I CVD ORAZ PILOTOWYCH WDROśEŃ TECHNOLOGII PRZEMYSŁOWYCH Tomasz SAMBORSKI, Stanisław KOZIOŁ, Krzysztof MATECKI PróŜniowe technologie obróbki powierzchniowej mają istotny udział w rozwoju wielu gałęzi przemysłu [1-3]. Największe znaczenie oraz najszersze zastosowanie zyskały metody plazmowego nanoszenia cienkich powłok o złoŝonej strukturze i szczególnych właściwościach [4-5]. Powłoki te pełnią róŝnorodne role, zwiększając walory uŝytkowe pokrywanych elementów. Są to nie tylko twarde powłoki zabezpieczające przed zuŝyciem ściernym narzędzi skrawających [6], ale równieŝ warstwy opóźniające proces zmęczenia cieplnego (narzędzia do obróbki plastycznej na gorąco) [7], zuŝycia adhezyjnego (narzędzia do obróbki plastycznej na zimno) [8], jak równieŝ węglowe powłoki biokompatybilne do róŝnorodnych zastosowań medycznych [9], czy teŝ powłoki o podwyŝszonym współczynniku tłumienia drgań mechanicznych. RóŜnorodne przeznaczenie wymaga róŝnych struktur warstw powierzchniowych, a w związku z tym róŝnych technologii ich osadzania. W nowoczesnej inŝynierii powierzchni największe znaczenie mają powłoki złoŝone, tj. wielowarstwowe, wieloskładnikowe oraz kompozyty warstwowe wytwarzane technologiami obróbki wielostopniowej. Wielka róŝnorodność budowy cienkich warstw i procesów ich osadzania wymaga stosowania specjalizowanego wyposaŝenia przeznaczonego do realizacji złoŝonych, często wieloetapowych procesów technologicznych. Oddzielnym, złoŝonym zagadnieniem technicznym jest opracowanie i weryfikacja technologii otrzymywania zło- Ŝonych struktur warstwowych. W wieloetapowym procesie technologicznym są stosowane kolejno róŝne źródła plazmy, osadzane są róŝne materiały, zmieniany jest skład i parametry aktywnej atmosfery, temperatura pokrywanego podłoŝa itp. KaŜdy z etapów procesu ma na celu osadzenie warstwy składowej tworzonej powłoki, modyfikację pokrywanego podłoŝa lub utworzenie np. gradientowej strefy przejściowej między sąsiednimi warstwami. KaŜdy z etapów musi charakteryzować się określonymi wartościami i przebiegami parametrów technologicznych w taki sposób, aby realizowana w nim część procesu dawała jak najlepszy efekt z punktu widzenia właściwości uŝytkowych całej powłoki. Opracowanie takiego etapu procesu technologicznego i jego weryfikacja wymagają najczęściej sprawdzenia efektu jego realizacji. Aby wyodrębnić efekt pojedynczego etapu, naleŝy przeprowadzać procesy cząstkowe lub przerywać je w określonym momencie. Postępowanie takie jest wysoce nieefektywne, czasochłonne i drogie, a jego alternatywą jest moŝliwość wkładania i wyjmowania próbek pokrywanych podłoŝy z komory PVD w czasie trwania procesu. Wymaga to zbudowania systemu składającego się ze śluzy, która pozwoli na wprowadzanie do komory próŝniowej i wyjmowanie z niej elementów bez konieczności jej otwierania i zapowietrzania, oraz manipulatora pozwalającego na chwytanie i zmianę połoŝenia elementu we wnętrzu komory [10]. System taki moŝe być wykorzystany nie tylko do badań procesów plazmowych, ale równieŝ do kontroli i dokumentowania wybranych etapów próŝniowych procesów technologicznych. W Instytucie Technologii Eksploatacji-PIB w Radomiu od kilkunastu lat prowadzone są prace badawcze nad rozwojem urządzeń do osadzania powłok metodami PA- PVD, między innymi w zakresie budowy specjalistycznych układów zasilania, kontroli i sterowania procesami technologicznymi oraz w zakresie budowy łukowych i magnetronowych źródeł plazmy. Prace te zaowocowały szeregiem wdroŝeń nowoczesnych urządzeń i systemów sterowania w zakładach przemysłowych, uczelniach i laboratoriach badawczych. MODUŁOWE URZĄDZENIE Z KOMORĄ PRÓśNIOWĄ Modułowe urządzenie, którego zasadniczym elementem jest komora próŝniowa, jest przeznaczone do realizacji róŝnorodnych procesów osadzania cienkich warstw powierzchniowych metodami PVD i CVD. Jest ono wykorzystywane do realizacji procesów, których nie da się przeprowadzić w urządzeniach uniwersalnych. Jego modułowa konstrukcja umoŝliwia konfigurowanie róŝnych układów eksperymentalnych, technologicznych czy dydaktycznych dostosowanych do potrzeb uŝytkownika. Poszczególne zespoły funkcjonalne urządzenia mogą być dobierane z proponowanego typoszeregu i łączone w całość odpowiednio do realizowanego eksperymentu lub uruchamianej technologii. Konstrukcja poszczególnych modułów urządzenia, sposób ich łączenia oraz zastosowanie wielu rozwiązań standardowych typowych dla aparatury próŝniowej, pozwala na rozwijanie opracowanej konfiguracji o nowe moduły i aparaturę, odpowiednio do realizowanych układów badawczych. Podstawowym, niezmiennym modułem całości urządzenia (rys. 1) jest jego korpus w postaci przestrzennej struktury tworzącej przestrzeń roboczą komory. Korpus stanowi zasadniczą część komory próŝniowej o kształcie graniastosłupa, która jest zamykana przez wymienne drzwi 1. Ściany komory i drzwi są wykonane z dwóch 19
2/2009 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU warstw blachy kwasoodpornej, między którymi przepływa czynnik chłodzący. Wymienne drzwi komory mogą posiadać róŝne ukształtowanie, co pozwala na zmianę wymiarów i kształtu przestrzeni roboczej urządzenia. W ścianach komory zostały wykonane dwa wielkogabarytowe przyłącza 9 przeznaczone do zainstalowania źródeł plazmy za pośrednictwem odpowiednich adapterów. DuŜe wymiary przepustów pozwalają na instalowanie źródeł o nietypowych wymiarach i konstrukcji, np. źródło o zmiennym kierunku emisji, lub na regulację odległości źródła od środka komory. Zastosowanie odpowiednich elementów pośrednich pozwala na instalowanie w tych przyłączach dowolnych aparatów technologicznych i pomiarowych lub ich zestawów odpowiednio do potrzeb realizowanych eksperymentów. W komorze wykonano równieŝ odpowiednie przyłącza na przepusty obrotowe, prądowe, napięciowe, sterujące, pomiarowe i gazowe. Korpus urządzenia jest umieszczony na stałe na podstawie 2, a na jego bocznych ścianach zostały zainstalowane panele przyłączeniowe 7 źródeł plazmy dostarczające do kaŝdego źródła energię elektryczną, sygnały sterujące oraz czynnik chłodzący. Podstawa komory jest wykorzystana do zabudowy i rozprowadzenia układów chłodzących składających się z kolektorów wodnych 3, zaworów, filtrów, zaworów redukcyjnych i czujników przepływu. W podstawie ponadto mogą być umieszczone: napęd wewnętrznego wyposaŝenia technologicznego urządzenia, zespół przygotowania gazów oraz rozprowadzenie innych instalacji elektrycznych sterujących i pomiarowych. Układ badawczy urządzenia moŝe być dowolnie konfigurowany poprzez zastosowanie odpowiedniego wyposa- Ŝenia w formie wymiennych modułów. W celu skonfigurowania kompletnego układu badawczego lub technologicznego, na korpusie naleŝy zainstalować następujące moduły: przednią ścianę komory próŝniowej o wybranym kształcie, wymiarach i wyposaŝeniu w zestaw okien i przyłączy pozwalający na oprzyrządowanie jej w wymagany zestaw aparatury technologicznej, za pomocą którego będzie moŝliwa realizacja róŝnych technik odparowania osadzanych materiałów, odpowiedni zestaw aparatury przeznaczonej do emisji cząsteczek osadzanych materiałów; dzięki zastosowaniu uniwersalnych próŝnioszczelnych przyłączy oraz odpowiednim wariantom samej komory próŝniowej moŝliwe będzie zastosowanie między innymi źródeł łukowych i magnetronów, wewnętrzny system lokalizacji podłoŝy o Ŝądanej kinematyce i geometrii dostosowany do rozmiarów, liczności i wymaganego sposobu ekspozycji wsadu lub pokrywanych próbek materiałowych, zestaw zunifikowanych przyłączy, manipulatorów, przepustów ruchowych i prądowych, układów napędowych i okien inspekcyjnych do zainstalowania wymaganej aparatury kontrolno-pomiarowej i sterującej przebiegiem procesu zachodzącego wewnątrz komory, zestaw pomp próŝniowych. Rys. 1. Komputerowy model modułowego urządzenia próŝniowego z komorą próŝniową o zmiennej konfiguracji: 1 wymienna ściana komory w wersji przystosowanej do zainstalowania czterech małogabarytowych i jednego duŝego źródła plazmy, 2 podstawa, 3 kolektory chłodzenia/grzania, 4 i 5 zespoły napędowe z przepustami do sterowania przesłoną pionową i poziomą, 6 przyłącze wysokoprądowe, 7 blok przyłączy elektrycznych, 8 blok przygotowania gazów, 9 uniwersalne przyłącze wielkogabarytowe Odpowiednio do wybranej konfiguracji i funkcji realizowanych przez skompletowane urządzenie muszą być równieŝ dobierane elektryczne i elektroniczne układy zasilające i sterujące pracą modułów wchodzących w skład zestawu. MODUŁY SYSTEMU WYMIANY I POZYCJONOWANIA PODŁOśY W konfiguracji urządzenia przewidziano i wykonano system typu LOAD-LOCK pozwalający na wkładanie i wyjmowanie próbek pokrywanych podłoŝy z komory PVD/CVD w czasie trwania procesu. System tworzą następujące specjalne moduły próŝniowe: manipulator liniowy ze śluzą próŝniową (load-lock), manipulator przestrzenny. Manipulator liniowy ze śluzą (rys. 2) słuŝy do wprowadzania i wydostawania z wnętrza komory próŝniowej próbek obrabianych wewnątrz podłoŝy bez konieczności jej zapowietrzania i otwierania. Zespół jest połączony z komorą próŝniową za pomocą kołnierza 1 o standardowych wymiarach i zaworu zasuwowego 2. Przy zamkniętym zaworze 2 i uniesionym wieku śluzy 5 w jej wnętrzu moŝna umieścić próbkę i zacisnąć w szczękach chwytaka 8 uruchamianych za pomocą pokrętła 7. Po zamknięciu wieka śluzy i zaworu zapowietrzającego 10, za pomocą pompy próŝniowej podłączonej do przyłącza 9 we wnętrzu śluzy uzyskuje się próŝnię. Po wyrównaniu ciśnienia między śluzą a komorą moŝliwe jest otworzenie zaworu zasuwowego oraz przesunięcie manipulatora w kierunku wnętrza komory. Konstrukcja manipulatora pozwala na wsunięcie próbki do wnętrza komory na dowolną odległość ograniczoną długością ramienia, obrót wokół osi ramienia o dowolny kąt 20
i zwolnienie chwytaka. W ten sposób próbka podłoŝa zostaje umieszczona wewnątrz komory bez ingerowania w przebieg zachodzącego w niej procesu. Wykonanie opisanych czynności w odwrotnej kolejności, czyli uchwycenie próbki znajdującej się w komorze, wycofanie manipulatora, zamknięcie zaworu zasuwowego, zapowietrzenie śluzy przez zawór 10 i otworzenie wieka 5, pozwala na wydostanie z wnętrza komory próbki poddanej określonej obróbce. Układ taki pozwala na wymianę próbek w komorze próŝniowej, ale posiada ograniczony obszar działania, co wynika z ruchu ramienia tylko wzdłuŝ jednej ustalonej linii. Przy wymianie kolejno kilku próbek i konieczności ich rozmieszczenia w przestrzeni roboczej komory, zmiany ich połoŝenia czy pozycji, ruch liniowy jest niewystarczający. Konieczne jest w tym przypadku zapewnienie moŝliwości przemieszczania próbek w określonej części przestrzeni roboczej komory. Zastosowanie ruchomego połączenia śluzy z komorą jest niemoŝliwe ze względu na znaczną masę całego zespołu oraz duŝą sztywność przewodów próŝniowych łączących śluzę z pompą. Pomocne moŝe być tu wykorzystanie obrotnika stanowiącego wyposaŝenie technologiczne urządzenia PVD. Najlepszym jednak rozwiązaniem jest dodatkowy manipulator sterowany z zewnątrz, posiadający moŝliwość przemieszczania obiektów znajdujących się we wnętrzu komory w jej przestrzeni roboczej. Manipulator przestrzenny (rys. 3) jest przeznaczony do chwytania i zmiany miejsca usytuowania lub pozycji drobnych elementów umieszczonych we wnętrzu komory próŝniowej. MoŜe być on montowany w komorze za pomocą standardowego przyłącza podobnie jak manipulator liniowy ze śluzą (rys. 2). Chwytak manipulatora dzięki zastosowaniu elastycznego uszczelnienia mieszkowego 2 (rys. 3) moŝe przemieszczać się nie tylko ruchem liniowym wzdłuŝ osi ramienia, ale równieŝ prostopadle do osi w granicach kąta przestrzennego ograniczonego konstrukcją uszczelnienia. Ruch ten jest realizowany dzięki ułoŝyskowaniu ramienia w kulistym przegubie 4, który moŝe być unieruchamiany za pomocą zacisku 8 w celu ustalenia kątowego połoŝenia manipulatora. Wyprowadzenie na zewnątrz komory rękojeści 5 i pokrętła 6 pozwala na ręczne sterowanie pracą zespołu przez operatora znajdującego się obok urządzenia próŝniowego. Rys. 2. Manipulator liniowy ze śluzą próŝniową (load-lock): 1 kołnierz przyłączeniowy, 2 zawór zasuwowy, 3 rękojeść zaworu, 4 otwór załadowczy śluzy, 5 wieko śluzy, 6 rękojeść manipulatora, 7 pokrętło chwytaka, 8 chwytak, 9 przyłącze pompy próŝniowej, 10 zawór zapowietrzający Rys. 3. Manipulator przestrzenny: 1 chwytak, 2 elastyczne uszczelnienie mieszkowe, 3 kołnierz przyłączeniowy, 4 przegub kulisty, 5 rękojeść manipulatora, 6 pokrętło chwytaka, 7 ślizgowe uszczelnienie próŝniowe, 8 zacisk ustalający pozycję manipulatora W komorze wyposaŝonej w system składający się z manipulatora liniowego ze śluzą próŝniową zainstalowanego w jednym z przyłączy oraz manipulatora przestrzennego zainstalowanego w odpowiednio dobranym innym przyłączu, moŝliwe jest umieszczanie i przemieszczanie elementów obrabianego wsadu w obszarze pokazanym na rys. 4. Pozwala to na przeprowadzanie badań procesów osadzania polegających na identyfikacji skutków dowolnego etapu procesu w określonym czasie i określonym obszarze przestrzeni roboczej komory. Rys. 4. Obszar pracy manipulatorów liniowego i przestrzennego w modułowej komorze próŝniowej: A obszar działania manipulatora przestrzennego, X skok roboczy manipulatora przestrzennego (550 mm), Y skok roboczy manipulatora liniowego (550 mm) Zastosowana konstrukcja manipulatorów pozwala na wykorzystanie ich w dowolnej komorze próŝniowej wyposaŝonej w typowe przyłącza DN 100 ISO, a warunkiem prawidłowego działania jest skoordynowanie zakresu ruchów roboczych z aktywną strefą osadzania urządzenia. Istnieje równieŝ moŝliwość indywidualnego dopasowania zespołów chwytowych manipulatorów do kształtu stosowanych w badaniach próbek czy podłoŝy poprzez montaŝ odpowiednio wyprofilowanych szczęk, co zwiększa uniwersalność i niezawodność rozwiązania. 21
2/2009 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU BADANIA ZREALIZOWANE ZA POMOCĄ URZĄDZENIA Został wykonany podstawowy zestaw modułów urządzenia, na który składają się między innymi: korpus komory z drzwiami wymiennymi, chłodzone płyty i adaptery przyłączeniowe źródeł plazmy, manipulatory ze śluzą load-lock, ruchome przesłony ekranujące wybrane obszary przestrzeni roboczej, układy grzejne i chłodzące oraz standardowe przyłącza pompowe, pomiarowe i gazowe. Kompletne urządzenie w trakcie badań śluzy próŝniowej z manipulatorem liniowym jest pokazane na rys. 5. Rys. 5. Modułowe urządzenie z komorą próŝniową podczas badań manipulatora liniowego ze śluzą load-lock Pierwszym układem badawczym zrealizowanym dzięki wykorzystaniu modułowej budowy próŝniowego stanowiska był system odparowania osadzanych materiałów za pomocą czterech zogniskowanych magnetronów. Modułem umoŝliwiającym budowę takiej konfiguracji jest wymienna ściana komory w postaci ściętego ostrosłupa. Jego boki o odpowiednim nachyleniu w stosunku do osi układu technologicznego z wbudowanymi przyłączami magnetronów pozwoliły na zbudowanie takiej konfiguracji. W innym projekcie badawczym zbudowano eksperymentalny układ do prowadzenia hybrydowych procesów wytwarzania nanostrukturalnych powłok wielowarstwowych z wykorzystaniem zanurzeniowej implantacji jonowej i osadzania z odfiltrowanej plazmy łukowej. W jego skład weszły między innymi: źródła łukowe wyposaŝone w elektromagnetyczny i elektrostatyczny separator plazmy, układ jonizacji atmosfery gazowej wyładowaniem jarzeniowym wspomaganym wyładowaniem łukowym oraz impulsowy wysokonapięciowy układ polaryzacji podłoŝy. Zrealizowanie wymienionych konfiguracji badawczych oraz budowa innych układów eksperymentalnych i technologicznych niespotykanych w typowych technologiach PVD i CVD jest moŝliwe między innymi dzięki zastosowaniu w budowie urządzenia standardowych rozwiązań przyłączy pozwalających na wykorzystanie dowolnych modułów stosowanych w technice próŝniowej. PODSUMOWANIE NajwaŜniejszym efektem opisanej pracy jest zbudowane modułowe urządzenie do realizacji eksperymentalnych procesów osadzania cienkich warstw powierzchniowych metodami PVD i CVD, dla których niemoŝliwe jest wykorzystanie urządzeń uniwersalnych. Wykonany zestaw prototypowych zespołów aparaturowych stanowi bazę do budowy specjalnych, unikatowych układów badawczych i technologicznych do realizacji eksperymentów z zakresu technik plazmowych. Konstrukcja poszczególnych modułów urządzenia, sposób ich łączenia oraz zastosowanie wielu rozwiązań standardowych - typowych dla aparatury próŝniowej pozwala na rozwijanie opracowanej konfiguracji o nowe moduły i aparaturę odpowiednio do potrzeb realizowanych układów badawczych. Został opracowany, wykonany i przetestowany system wymiany i lokalizacji podłoŝy w specjalnych urządzeniach do badania zaawansowanych technologicznie procesów plazmowego osadzania powłok. Jest on rozwiązaniem technicznym znacznie poprawiającym sprawność procesu badawczego dzięki moŝliwości wyjmowania z wnętrza komory próŝniowej próbek podczas obróbki PVD/CVD i poddawania ich ocenie. MoŜliwość zbadania dowolnego etapu procesu na podstawie oceny jego efektu bez ingerowania w jego przebieg jest najlepszym sposobem opracowania i weryfikacji złoŝonej, wieloetapowej technologii obróbki realizowanej w zamkniętym urządzeniu. Opracowane rozwiązania techniczne manipulatorów i śluzy próŝniowej, dzięki zunifikowanym przyłączom, mogą znaleźć zastosowanie równieŝ w innych dziedzinach techniki wykorzystujących środowisko wysokiej próŝni. Praca naukowa finansowana ze środków Ministra Nauki i Informatyzacji, wykonana w ramach realizacji Programu Wieloletniego pn. Doskonalenie systemów rozwoju innowacyjności w produkcji i eksploatacji w latach 2004 2008. LITERATURA 1. Burakowski T., Wierzchoń T.: InŜynieria powierzchni metali podstawy, urządzenia, technologie. WNT, Warszawa 1995. 2. Bell T.: Proceedings of the Conference Heat Treatment and Surface Engineering. London (UK) 1987. 3. Mazurkiewicz A., Smolik J., Walkowicz J.: New technologies of surface engineering in the area of industrial implementation. Advances in Manufacturing Science and Technology, 2002, 26, 25 37. 4. Knotek O., Löffler F., Krämer G.: Deposition, properties and performance behaviour of carbide and carbonitride PVD coatings. Surface and Coatings Technology, 1993, 61, 320 325. 5. Smolik J., Zdunek Z.: Investigation of the influence of chemical composition of Ti(C x N 1 x ) layer on the stresses value in the multilayer coating 22
TiC/Ti(C x N 1 x )/TiN. Surface and Coatings Technology, 1999, 116 119, 398 403. 6. Vogel J.: Technical paper an update of PVD TiN and new generation coatings for cutting and forming tools and component wear parts. International Manufacturing Technology Conference, Surface Treatment of Cutting Tools, Chicago Illinois, 1990. 7. Smolik J., Walkowicz J., Tacikowski J.: Influence of the structure of the composite: nitrided layer/pvd coating on the durability of tools for hot working. Surface and Coatings Technology, 2000, 125, 134 140. 8. Vetter J.: Vacuum arc coatings for tools: potential and application. Surface and Coatings Technology, 1995, 76 77, 719 724. 9. Smolik J., Paszenda Z., Walkowicz J., Marciniak J., Chrzanowski W.: Carbon coatings on implants for traumatology made from the Cr-Ni-Mo steel.. 18th European Conference on Biomaterials, Stuttgart (Germany), 2003. 10. Samborski T., Kozioł S., Matecki K.: System wymiany i pozycjonowania podłoŝy w urządzeniach PVD/CVD. Problemy Eksploatacji, 2008, 2 (39), 129 137. Dr inŝ. Tomasz Samborski, dr inŝ. Stanisław Kozioł i mgr inŝ. Krzysztof Matecki są pracownikami Instytutu Technologii Eksploatacji Państwowego Instytutu Badawczego w Radomiu. ciąg dalszy ze str. 18 Car manufacturer uses novel laser scanner to reduce time to production. Producenci samochodów stosują nowoczesny skaner laserowy w celu redukcji czasochłonności produkcji. Zamieszczono opis nowoczesnej optycznej techniki kontroli geometrii i jej zastosowanie w wytwórni Volvo Cars. Przedyskutowano ograniczenia skanowania przy wykorzystaniu stykowych końcówek pomiarowych na współrzędnościowych maszynach pomiarowych. Przedstawiono nowoczesny 3D system skanujący wdroŝony jednocześnie przez firmy Metres, Volvo, Ghent, potwierdzając przydatność i otrzymane korzyści. Wykazano, Ŝe system 3D laserowego skanowania przynosi korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi systemami kontroli geometrii, które bazują na metodach stykowych. Po wprowadzeniu opisanego systemu w Volvo skrócił się czas cyklu monta- Ŝowego pojazdów. Połączenie prac rozwojowych i wdro- Ŝeniowych nad systemem 3D laserowego skanowania ma na celu polepszenie kontroli geometrii elementów samochodów i całych pojazdów. Direct input and output system: another secret underlying Fanuc's unmanned factory. System bezpośredniego wejścia-wyjścia: pewien sekret leŝący u podstaw bezzałogowej fabryki Fanuc. Zagadnienia poruszane w artykule to opis podstawowych koncepcji nienadzorowanego ciągłego systemu wytwarzania Fanuc 720. Integralną część bezzałogowej fabryki, poza inteligentnymi robotami, stanowi tu utworzony przez Tetsuro Mori, Seibu Electric, Japan, system bezpośredniego wejścia-wyjścia, w którym specjalną uwagę poświęca się obsłudze materiałowej. Ma to takŝe związek z terminem mechatronika ukutym przez Tetsuro Mori. Artykuł ma formę sprawozdania z wywiadu, w którym opisano zasady funkcjonowania systemu i wyjaśniono, jak Fanuc wdraŝa całościowe koncepcje ulepszania produkcji. Stwierdzono, Ŝe opisywana strategia postępowania będzie przynosiła korzyści nie tylko duŝym korporacjom, ale będzie przydatna dla mniejszych organizacji. ChociaŜ na temat bezzałogowego systemu produkcyjnego Fanuc zostało juŝ opublikowanych wiele pozycji, to jednak mówią one w zasadzie tylko o inteligentnych robotach, pomijają rolę unikalnej koncepcji systemu obsługi materiałowej, która umoŝliwia wykonywanie operacji bez udziału człowieka. W artykule ujawniono sekrety systemu. Proper constraint as a design principle for assemblies. Nakładanie ograniczeń jako podstawa projektowania dla potrzeb montaŝu. W artykule wyjaśniono koncepcję przystosowywania właściwości kinematycznych adekwatnie do wymagań przy projektowaniu napędów podzespołów montaŝowych i warunki ograniczające węzłowe punkty łańcucha przepływu (DFC) oraz charakterystyki podstawowe (KCS). Przedstawiono odpowiednie ograniczenia wspomagania projektowania w celu wprowadzania kluczowych elementów geometrycznych z uwzględnieniem szczegółowych relacji wzajemnych. Właściwe DFC są odpowiednie w tym znaczeniu, Ŝe wprowadzone ograniczenie relacji pomiędzy częściami zostaje zachowane w ich definicji i obowiązuje we wszystkich dozwolonych wariantach projektowanych części. Niewprowadzenie odpowiednich ograniczeń moŝe doprowadzić do niepoŝądanych konsekwencji w postaci utrudnień montaŝowych, aŝ do zablokowania procesu montaŝu włącznie. Niektóre projekty nie podlegają lub z trudnością podlegają pewnym ograniczeniom. Z tego powodu wymagana jest staranna kontrola i ścisłe tolerancje ograniczania stopni swobody w celu uniknięcia przykrych konsekwencji. Istnieją matematyczne metody badania prawidłowości ograniczeń. Najprostszym, ale czasem niedającym dobrych wyników, jest kryterium Kutzbacha. Podstawą teorii jest wiarygodna metoda, ale jej stosowanie wymaga szczególnej wiedzy i narzędzi matematycznych. Większość oprogramowania CAD i oprogramowania do analizy tolerancji nie umoŝliwia badania ograniczeń. InŜynier musi uwzględniać je w sposób niezaleŝny i musi mieć świadomość ograniczeń wykorzystywanego oprogramowania. ciąg dalszy str. 27 23