Magas szintű automatizálás a szenzorgyártásban

Az olyan jól jövedelmező piacokon, mint Svájc, akkor lehet igazán gazdaságosan termelni, ha megvizsgáljuk a múltból öröklött manuális folyamatok automatizálásának lehetőségeit

2021. január 04., hétfő, 06:00

Címkék: automatizálás ipari robot Keller AG KUKA Robotics nyomás-távadó nyomásérzékelés nyomásmérés nyomásszabályozó Pick & Place robot robotika Schunk szenzor szenzortechnika

Az automatizálási lehetőségek felkutatására a Winterthurban működő és a nyomásérzékelők gyártására szakosodott KELLER saját projektcsapatot hozott létre, kidolgozta a szerelvénygyártás folyamatautomatizálási koncepcióját, és megépítette a szükséges berendezéseket. Az anyagmozgatás területén a legfontosabb projektpartner a SCHUNK, amely a megfogórendszerek és a rögzítéstechnika specialistájaként biztosította a folyamatok összekapcsolásához szükséges valamennyi részegységet.

„Maximalisták vagyunk. 80% nekünk nem elég” – így jellemezte csapatának filozófiáját Robert Bätschi, a KELLER AG szerelvénygyártó részlegének vezetője. A KELLER AG a magas minőségi színvonalú nyomásérzékelőinek köszönheti, hogy a nevét világszerte ismerik, ez pedig egyértelműen abba az irányba mutat, hogy a szükséges berendezéseket saját maga állítsa elő. A feladat egyértelmű volt: automatizálni kell a nyomásérzékelők membrántestjeinek eddig kézzel végzett tisztítását, továbbfeldolgozását és ellenőrzését.

Balról jobbra: Robert Bätschi, Martin Kluge (SCHUNK), Michael Rusch (SCHUNK), Florian Wernli, Bruno Thalmann, Özel Kadir és Jonas Noller

„Meglehetősen monoton munkáról van szó, amire nagyon nehéz munkaerőt találni” – jellemezte a feladat hátterét Florian Wernli projektvezető. Függetlenül a dolgozók tapasztalatától és attól, hogy éppen milyen formában vannak, az automatizált folyamatnak követhetőnek és állandóan magas minőségi színvonalúnak kell lennie. A kisördög a részletekben rejlik: eddig az összes munkafolyamatot, tehát a munkadarabok optikai és műszaki ellenőrzését, tisztítását, gravírozását és a gravírozólenyomat ellenőrzését tapasztalt munkatársak intuitív módon végezték. Döntő jelentőségű volt, hogy sikerüljön minden részfeladathoz olyan megfelelő rendszert találni, illetve kifejleszteni, amely garantálja a folyamatstabilitást és a kiváló eredményeket.

A membrántestek kezelése

Az első lépésben négy szenzortípust választottak ki, középtávon pedig akár 12 típus gyártása is automatizált lesz. A vállalat által megcélzott magas színvonalat jól jelzi, hogy a berendezés a legmodernebb vizuális érzékelési technikát egyesíti az ún. Deep-Learning technológiákkal. Végezetül az is fontos, hogy a legkisebb eltéréseket is megbízhatóan fel lehessen ismerni, és osztályozni tudják, hogy a gyárat kizárólag a megfelelő minőségi színvonalat igazoltan elérő alkatrészek hagyják el. A KELLER nyomásérzékelőinek kifogástalan működésén a légi közlekedésben, az űrhajózásban, az olaj- és gáziparban, a vízgazdálkodásban és az autógyártásban nagyon sok múlik – gyakran még emberéletek is: ezek az érzékelők felügyelik a repülőgépek kabinnyomását, gondoskodnak a kettős üzemű gépkocsikban a földgázüzemről benzinüzemre történő zökkenőmentes átkapcsolásról, továbbá a labortechnikában referenciaszenzorokként működnek.

Tengelyrendszerek

A tesztkörnyezet nagyfokú pontosságot igényel

Ennek megfelelően Florian Wernli projektvezető alaposan tanulmányozta a témát, és számos szempontból feldolgozta a teljesen automatizált gyártási és vizsgálócellák kérdéskörét. „A telepítés előtt például tesztkörnyezetben, mérőeszközzel megvizsgáltuk a SCHUNK X tengelyek pontosságát. Ma már egyértelmű számunkra: a tengelyek gyorsak és nagyon pontosak. Egyetlen mikrométernyi holtjáték sem volt a tesztalkalmazásban – közölte, és már dicsérte is a tengelyek és a KELLER AG által biztosított Beckhoff motorok kiváló összhangját. – A munkadarab megközelítésének sebessége 1 000 mm/mp, ami rendkívül pontosnak számít.”

Továbbítórendszer

A csapat végül az igazoltan magas minőségi színvonal és a széles termékkínálat miatt döntött úgy, hogy a SCHUNK céggel fog széleskörűen együttműködni. „Fontos volt számunkra, hogy a beszállítók száma ne növekedjen a végtelenségig. Ezért kerestünk egy olyan partnert, amelyik nemcsak lineáris tengelyeket gyárt, hanem forgatómodulokat, megfogóeszközöket és forgó átvezetéseket is, mégpedig a berendezésünkhöz keresett minőségi színvonalon” – folytatta Wernli.

Strapabíró és pontos tengelyrendszerek

A berendezésbe összesen kilenc darab, a SCHUNK Beta és a SCHUNK Delta sorozatba tartozó, széles fokozatskálájú elektromos lineáris modult építettünk be, amelyek akár 20 db, egyenként akár 380 munkadarabbal megrakott munkadarabtartó megbízható, gyors és pontos továbbítását teszik lehetővé. A KELLER AG esetében a maximálisan rendelkezésre álló méretű orsómeghajtású lineáris modulok akár 12 000 N meghajtóerőt is elérnek, továbbítási sebességük akár 2,5 ms–1, ismétlési pontosságuk pedig magas szintű, ±0,03 mm.

Raktárlift

A fentieknek megfelelően a berendezés meghajtását a Beckhoff szervomotor biztosítja, amely karimával és kuplunggal, részben irányváltó hajtással kapcsolódik a tengelyhez. A lineáris modulok megbízhatóságának és élettartamának növelése érdekében speciálisan rögzített műanyag takarószalagok védik a megvezetéseket és a meghajtóelemeket a szennyeződéstől. Mindkét sorozat strapabíró felépítésű, ugyanakkor rövid ciklusidőkre nagyon gyors, ismétlési pontossága magas fokú. A Delta-sorozat moduljai a kettős profilsínvezetés miatt rendkívül szilárdak, így még nagyfokú terhelés mellett is maximális pontossággal mozgathatók. Minimális építési és szerelési munkaráfordítással a lineárismodul-programból nagy hatékonyságú Pick & Place-egységek, keresztszánok, megfogó-fordító egységek, portálrendszerek vagy teljes funkcionális építőelemek építhetők fel. Önálló többtengelyes rendszerek standard elemekkel teljes mértékben kialakíthatók.

A sajtolóbélyegek kezelése

Az alkalmazás csúcspontja minden bizonnyal a raktárlift, amelynél két 1 400 mm hosszú, szinkronmeghajtású, Y irányú továbbítótengelyként működő Beta 40 lineáris modul és egy robusztus, Z irányú Beta 60 lináris modul kombinációját valósítottuk meg. A tengelyrendszer egy pneumatikus SCHUNK SRU-plus 40 fordítóegységet mozgat, amelyen egy Beta 40 lineáris modul biztosítja az X irányú mozgást. A továbbítórendszerrel teljesen megrakott munkadarabtartó paletták hozhatók ki a raktárból, 180°-kal elfordíthatók, lehelyezhetők egy Pick & Place-raktárba, ahonnan a részegységeket egy robot egyesével kiveszi, és az első szivárgásvizsgálatra továbbítja.

A második továbbítórendszer tisztítás után átveszi a részegységeket. Ez a rendszer egy különösen teherbíró, 1 115 mm hosszú, padlóra szerelt Delta 110 lineáris modulból (Y tengely) áll, amely egy függőlegesen szerelt Beta 60 lineáris tengelyt mozgat, ez utóbbi pedig egy kompakt SCHUNK ELS konzoltengelyt hoz működésbe. A konzoltengely végzi az X irányú tulajdonképpeni munkadarab-mozgatást, és előnye, hogy kizárólag a szánok mozognak teleszkopikusan. A harmadik tengelyrendszer, amely a munkadarabokat és a gravírozót kezeli, két szinkronmeghajtású, padlóra szerelt Beta 40-et, egy Delta 110-et és három ELS konzoltengelyt kombinál.

A tálcák kezelése

Meggyőző műszaki támogatás

A KELLER AG csapatát elsősorban az győzte meg, hogy a SCHUNK standardprogramban minden szóba jöhető meghajtási változat megtalálható, az orsómeghajtástól a rendkívül dinamikus lineáris közvetlen meghajtásig, és mindez rendkívüli mértékbe osztott fokozatskálával. Ráadásul a digitális szolgáltatások megkönnyítik a komponensek kiválasztását és méretezését. A mindent eldöntő érv azonban a SCHUNK szakembereinek a megfogórendszerek terén szerzett tapasztalata volt. Ezért Florian Wernli például a motorok és a lineáris modulok kialakítása terén személyesen kért tanácsot a SCHUNK-tól.

Tisztítóállomás

„Svájci SCHUNK-kapcsolattartóink, Martin Kluge és Michael Rusch pontosan meg tudták mondani, hogy a motoroknak mekkora forgatónyomatékra van szükségük, illetve mekkora orsódőlés célszerű egy adott sebesség eléréséhez – nyilatkozta Wernli. – Az általunk meghajtott, kettő-tizenkettő részegység estében sohasem csak egy tényező esik latba, hanem a paraméterek széles körét kell számításba venni.” A csapat számára döntő jelentőségű volt, hogy a részegységek megbízhatóan, tartósan, de ne állandóan csúcsra járatva működjenek. „A berendezéseket tíz évig szeretnénk használni, ehhez terveztük a komponenseket is – hangsúlyozta Robert Bätschi. – Így minimalizálni kell a manuális felszerszámozást.”

Tisztítófülke

A forgó- és fordítómodulok kombinációja

A lineáris rendszerek mellett a munkadarab-mozgatással összefüggésben különösen a burkolt tisztítóállomást kell megemlíteni: ez a rendszer a megfogott munkadarabokat 90°/180°-ban elfordító két pneumatikus SCHUNK SRU-plus fordítóegységből áll, amelyeken a munkadarabok forgását biztosító egy-egy elektromos meghajtású SCHUNK ERD mini forgóegység található. A mini forgóegységen standard felszereltség szerint két beépített légátvezető található, opcionálisan pedig négy elektromos átvezetést és egy SIL2-tanúsítvánnyal rendelkező abszolút útmérő rendszert tartalmaz. Az elektromos forgómodult egy kefe nélküli, állandó gerjesztésű szinkronmotor hajtja meg. A motor speciális geometriája magas fokú dinamikát és gyorsulást tesz lehetővé. Ezenkívül a hozzá csatlakoztatott pneumatikus aktorok, mint a KELLER AG esetében a pneumatikus megfogó, az optimalizált légátvezetéseken keresztül gyorsan működésbe hozhatók. A két tényező kombinációja rövid ütemidőket és nagyfokú termelékenységet tesz lehetővé. A munkadarabok átadásához egy Delta 110 lineáris tengelyen lévő forgó-fordító modulkombináció mozgatható.

A hegesztési varratok ellenőrzése

Rugalmasság egyéni megoldások esetén

A KELLER AG csapata nagyra értékeli, hogy a SCHUNK egyedi esetekben egyéni megoldásokat is lehetővé tesz, minden bürokrácia nélkül. Így például a tisztítóállomás SCHUNK szervomeghajtással működik, amely egyedi megoldásként Beckhoff szabályozókkal került felszerelésre.

„A SCHUNK kifejezetten számunkra készített egy konfigurációs fájlt, és eleve garantálta, hogy a szervomotor a Beckhoff szabályozókkal működik. Beolvastuk a fájlt, és a meghajtás működött – emlékezett vissza Kadir Özel, a projekt programozási felelőse. – A tengelyek szabályozása egyszerű volt, és a meghajtás tömegtehetetlenségi arányának megállapítása nagyon jól sikerült.”

A szerelvénygyártó részlegnek otthont adó KELLER Automation Center

Martin Kluge, a svájci SCHUNK Intec AG vezérigazgatója különösen az elektromos SCHUNK-komponensek kompatibilitása miatt látja nagyon előnyösnek a felhasználó helyzetét: „A Beckhoff, a Bosch és a Siemens rendszereit a SCHUNK standard módon alkalmazza. Azonkívül pontosan Svájcban jutottunk el az automatizálás egy bizonyos fokára, és biztosítottuk annak széles körű alkalmazását. Itt a SCHUNK mindig lehetővé teszi a más hajtóműgyártók megoldásaival való kombinált alkalmazásokat, még kevéssé elterjedt megoldások esetén is. Általában a tapasztalataink alapján a legjobb motorparaméterekre fejlesztünk és számolunk, és összehasonlítjuk a motorgyártókat.”

www.keller-druck.com

www.schunk.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek