MONTAGGIO Ultimo aggiornamento: 3/12/11 Prof. Gino Dini – Università di Pisa

Progettazione Fabbricazione Montaggio Collaudo finale Utilizzo

Esempio di montaggio: disegno esploso

Operazioni nel processo di montaggio unione componenti: semplice accoppiamento, peg-in-hole avvitatura pressatura rivettatura saldatura incollaggio sigillatura manipolazione oggetti movimentazione e alimentazione oggetti ispezione e controllo

Tipologie di montaggio manuale automazione rigida Costo montaggio automazione flessibile (robotizzata) Volume produzione

Montaggio manuale

Montaggio manuale

Montaggio automatico: automazione rigida

Montaggio automatico: automazione rigida

Montaggio automatico: automazione rigida

Montaggio automatico: automazione flessibile Cella Robotizzata per Montaggio Box Doccia Capacità produttiva di circa 380 box a turno, con 2 operatori Il sistema è predisposto per gestire in automatico i cambi formato (4 larghezze e 2 altezze) 

Montaggio automatico: automazione flessibile

Montaggio ibrido

Montaggio manuale: configurazioni impiantistiche Montaggio a posto fisso Montaggio in linea Montaggio “assembly shop”

Montaggio manuale: configurazioni impiantistiche Montaggio a posto fisso Montaggio in linea Montaggio “assembly shop”

Montaggio manuale: configurazioni impiantistiche Montaggio a posto fisso Montaggio in linea Montaggio “assembly shop”

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 1: posizionare l’involucro inferiore 3 nella attrezzatura di montaggio Te1: 0,18 min Precedenze: -

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 2: inserire i terminali 5 all’interno dell’involucro inferiore Te2: 0,58 min Precedenze: 1

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 3: inserire il corpo principale 6 all’interno dell’involucro inferiore Te3: 0,33 min Precedenze: 1

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 4: esecuzione prove di funzionamento e taratura dell’interruttore Te4: 0,93 min Precedenze: 2 e 3

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 5: montare gli isolatori 4 all’interno dell’involucro inferiore Te5: 0,51 min Precedenze: 4

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 6: montare le coperture 1 sopra i terminali Te6: 0,34 min Precedenze: 4

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 7: montare la leva di comando 8 sul corpo principale Te7: 0,18 min Precedenze: 4

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 8: montare l’involucro superiore 2 sull’involucro inferiore Te8: 0,33 min Precedenze: 5, 6 e 7

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 9: avvitare le viti 7 sull’involucro superiore Te9: 0,74 min Precedenze: 8

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 10: esecuzione prove finali di funzionamento Te10: 0,70 min Precedenze: 9

Esempio montaggio prodotto: interruttore tripolare Operazione 11: togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo nell’imballaggio Te11: 0,16 min Precedenze: 10

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 1 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 5, 6 e 7 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 1 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 5, 6 e 7 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 1 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 5, 6 e 7 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 1 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 5, 6 e 7 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 0,18 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 0,18 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 0,18 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 4 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 4 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 4 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 4 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,33 5, 6 e 7 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 8 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Largest Candidate Rule” No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 9 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Metodo “Kilbridge e Wester” No . Operazione elementare Tek [min] Colonna 1 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 I 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 II 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 III 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 IV 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 8 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 V 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 VI 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 VII 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16 VIII

Metodo “ranked positional weight” No . Operazione elementare Tek [min] RPW 1 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 4,98 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 4,47 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 4,22 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 3,89 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 2,44 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 2,27 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 2,11 8 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 1,93 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 1,60 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 0,86 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Saturazione parziale del tempo di ciclo No. Operazione elementare Mek [min] Varianza [min2] Precedenze Costo Lk [Euro/ pezzo] Costo I’k [Euro/ pezzo] Costo Ik [Euro/ pezzo] 1 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 0,04 0,03 1,90 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 0,12 0,10 0,13 1,74 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 0,06 1,73 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 0,3 2 e 3 0,16 0,30 1,61 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 0,09 0,22 1,07 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 0,15 1,00 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 0,05 0,94 8 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 0,08 5, 6 e 7 0,85 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 0,40 0,73 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio

Calcolo della probabilità di terminare un insieme di operazioni nel tempo Tmax

Saturazione parziale del tempo di ciclo Stazione Operazioni Tpi Tpi/Tmax z pi Ii (1-pi)Ii 1 1, 2, 3 1,09 0,89 0,28 0,610 1,73 0,67 2 4, 7 1,11 0,91 0,19 0,575 0,94 0,40 3 5, 6, 8 1,18 0,97 0,08 0,532 0,85 4 9 0,74 0,61 1,24 0,892 0,73 5 10, 11 0,86 0,70 0,90 0,816 0,03 0,01

Linee di montaggio multiprodotto Calcolo del numero di stazioni N Bilanciamento della linea Lancio di un modello

Linee di montaggio multiprodotto Prodotto n.1 No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 1 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,58 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 4 esecuzione delle prove di funzionamento e taratura dell’interruttore 0,93 2 e 3 5 montare gli isolatori n.4 all’interno dell’involucro n.3 0,51 6 montare le coperture n.1 sopra i terminali n.5 0,34 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 8 montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 5, 6 e 7 9 avvitare le viti n.7 sull’involucro superiore n.2 0,74 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Linee di montaggio multiprodotto Prodotto n.2 No. Operazione elementare Tek [min] Precedenze 1 posizionare l’involucro inferiore n.3 nella attrezzatura di montaggio 0,18 2 inserire i terminali n.5 all’interno dell’involucro inferiore n.3 0,48 3 inserire il corpo principale n.6 all’interno dell’involucro n.3 0,33 7 montare la leva di comando n.8 sul corpo principale n.6 12 Montare l’involucro superiore n.2 sull’involucro inferiore n.3 (montaggio ad innesto) 0,39 2 e 7 10 esecuzione delle prove di funzionamento 0,70 11 togliere l’interruttore dalla attrezzatura e posizionarlo per l’imballaggio 0,16

Linee di montaggio multiprodotto Operazione elementare Te1k [min] Precedenze Te2k [min] 1 0,18 2 0,58 0,48 3 0,33 4 0,93 2 e 3 5 0,51 6 0,34 7 8 5, 6 e 7 9 0,74 10 0,70 12 11 0,16 0,39 2 e 7

Linee di montaggio multiprodotto Operazione elementare Te1k [min] Precedenze Te2k [min] 1 0,18 2 0,58 0,48 3 0,33 4 0,93 2 e 3 5 0,51 6 0,34 7 8 5, 6 e 7 9 0,74 10 0,70 12 11 0,16 0,39 2 e 7

Linee di montaggio multiprodotto Operazione elementare Te1k [min] Precedenze Te2k [min] 1 0,18 2 0,58 0,48 3 0,33 4 0,93 2 e 3 5 0,51 6 0,34 7 7bis 8 5, 6 e 7 9 0,74 10 0,70 10bis 12 11 0,16 11bis 0,39 2 e 7bis

Linee di montaggio multiprodotto Operazione elementare Rp1 x Te1k [min/ora] Rp2 x Te2k [min/ora] TTek = S Rpi x Teik [min/ora] 1 4,80 3,36 8,16 2 15,47 8,96 24,43 3 8,80 6,16 14,96 4 24,80 5 13,60 6 9,07 7 7bis 8 9 19,74 10 18,67 10bis 13,07 11 4,27 11bis 2,99 12 7,28

Linee di montaggio multiprodotto Largest Candidate Rule Operazione elementare TTek = S Rpi x Teik [min/ora] Precedenze 4 24,80 2,3 2 24,43 1 9 19,74 8 10 18,67 3 14,96 5 13,60 10bis 13,07 12 6 9,07 8,80 5,6,7 8,16 7,28 2,7bis 7 4,80 11 4,27 7bis 3,36 11bis 2,99

Lancio prodotto Strategia di lancio ad intervalli variabili Strategia di lancio ad intervalli costanti

Linee di montaggio manuali VANTAGGI: Flessibilità Destrezza SVANTAGGI: Prodotti non completi in linea Errori di montaggio

Errori di montaggio IMPORTANTE: è naturale aspettarsi che un individuo possa, prima o poi, commettere un errore Addestramento personale Sistemi Poka-Yoke Sistemi di supporto informatici

Sistemi Poka-Yoke Termine giapponese che indica un dispositivo o la forma di un oggetto che, ponendo dei limiti al modo in cui una operazione può essere compiuta, forza l'utilizzatore ad una corretta esecuzione della stessa (evitare “yokeru” gli errori di distrazione “poka”).

Esempi di sistemi Poka-Yoke

Sistemi Poka-Yoke nel Montaggio Design for (Poka-Yoke) Assembly

Sistemi di supporto informatici receiver touch screen marker http://www.soft2tec.com/produkte/video/video_en.html

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Montaggio robotizzato: caratteristiche robot programmazione con teach-pendant o con software di simulazione robot con asse prismatico verticale 4 gradi di libertà istruzioni tecnologiche per interfacciamento con sensori, per palletizzazione, ecc. capacità di carico in funzione delle parti da movimentare

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Sistema di movimentazione automatica

Sistema di movimentazione automatica

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Alimentatore a vibrazione

Alimentatore a vibrazione

Alimentatore a vibrazione

Alimentatore a vibrazione

Alimentatore a vibrazione

Alimentatore a vibrazione

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Dispositivo RCC

Dispositivo RCC

Sensore di forza Polso del robot Sensore di forza Gripper

Sensore di forza F>Fmax T>Tmax Peg insertion Robot unit control from force sensor F>Fmax T>Tmax Yes Peg insertion No Robot unit control Algorithm Correction of robot position

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Avvitatore automatico

Avvitatore automatico

Avvitatore automatico torsion shaft outside hollow cylinder inside hollow body coil

Montaggio automatico e robotizzato Robot di montaggio Sistema di movimentazione automatico Alimentazione automatica dei componenti Inserimento automatico (peg-in-hole) Avvitatura automatica Piantaggio automatico Sensoristica

Pressa idraulica

Esempio di sensoristica nel montaggio

Esempio di sensoristica nel montaggio CCD camera Slit beam Car body fitting Body Slit beam image Body panel positioning sensor Coordinate data

Esempio di sensoristica nel montaggio