Úkol:
Jansen AG je švýcarská rodinná firma vyrábějící ocelové a plastové trubky více než 50 let. Na začátku tohoto roku byl na modernizované extruzní lince pro výrobu geotermálních sond použit robot M-900iB/700, který snížil dobu manipulace na polovinu.

Řešení:
Aby došlo k zvýšení kapacity a zefektivnění výrobních procesů automatizovala firma Jansen manipulaci s hotovými svazky trubek pomocí robota. Robot umístí svazky trubek do polohy, ve které lze svařování dokončit ručně. Obsluha poté vloží příslušné koncovky trubek do nedalekého stroje pro svařování plastů, který přivaří patku sondy k hornímu a spodnímu konci trubky. Robot pak přenese svazek do paletizační stanice, kde je uložen.

Výsledek:
Největší robot ve Švýcarsku je nyní v provozu ve firmě Jansen AG. Po prvním kontaktu se společností FANUC Switzerland byl kontaktován systémový integrátor Robofact, který systém zavedl, nejprve v ROBOGUIDu a poté u samotné firmy. Modernizace závodu zvýšila výrobní a výkonnostní kapacity firmy Jansen AG. Díky tomu se stala firma Jansen AG švýcarským držitelem světového rekordu: nikde jinde není instalováno více geotermálních sond na kilometr čtvereční než ve Švýcarsku.

STÁHNOUT PDF

Balení na válci

Jansen: 700kg robot přebírá manipulaci s plastovými trubkami

Jak na svých webových stránkách uvádí vedení programu Swiss Federal Energy Administration (SWF), ve Švýcarsku neexistuje žádné jiní místo s větším počtem geotermálních sond instalovaných na čtverečním kilometru – což je sotva známý světový rekord. A firma Jansen AG rozhodně v tomto úspěchu hraje svou roli. Firma dodává potřebné geotermální sondy.
 
Aby došlo k získání geotermální energie, je do půdy instalován uzavřený systém trubek . Solný roztok obsažený v potrubním systému (směs vody a nemrznoucí kapaliny) je čerpán hluboko pod zem, kde se ohřívá a zpětným tokem je přiveden nahoru. Zahřátý solný roztok se používá hlavně pro vytápění a chlazení. Délka dvojitých trubek s průměrem 40 mm, které se při tomto procesu používají, mohou snadno dosáhnout délky 100 m, 250 m nebo i více. Svazky trubek mohou vážit až 350 kg.

Jansen AG

Tento závod na výrobu ocelových trubek je rodinným podnikem již po tři generace. Plastové trubky se zde vyrábějí již více než 50 let. Dnes tvoří obchodní činnost jak výroba profilů, tak trubek z oceli a plastu, přičemž segment plastů má na výrobě mnohem menší podíl. Jelikož však oba segmenty neustále rostou, je v celém procesu výroby upřednostňován koncept kvality. Profily pro stavebnictví a potrubí pro automobilový průmysl jsou hlavní oblastí pro výrobu z oceli.

Plastové trubky firmy Jansen se nejčastěji používají pro přenos médií, přičemž značná část se používá jako potrubí určené pro geotermální energii. Nejdůležitějšími materiály jsou polyethylen a polypropylen. Výroba se provádí v třísměnném provozu od pondělního do sobotního rána. 

Zvýšená kapacita díky automatizaci

Aby došlo k zvýšení kapacity a zefektivnění výrobních procesů byla extruzní linka modernizována a manipulace se svazky dokončených trubek byla v loňském roce automatizována pomocí robota. Základní koncept a první uspořádání vytvořil projektový manažer Manuel Frei a vedoucí technik Urs Brülisauer. Pak vstoupila do hry společnost Fanuc Switzerland a systémový integrátor Robofact, které brzy na to schválily koncept a jeho implementaci. Až do této chvíle neměla firma Jansen AG  s robotikou ve vlastní výrobě žádné zkušenosti. Urs Brülisauer: „Pro nás to byl pilotní projekt v mnoha ohledech. Na jedné straně jsme udělali první krok v oblasti robotiky zaměřený na budoucí projekty. Na druhé straně hrají ergonomické aspekty stále důležitější roli při plánování nových zařízení.“ Stejně důležité bylo to, aby si design výroby „uměl udržet konkurenceschopnost i v blízké budoucnosti“, uvedl vedoucí technik.
Robot společnosti Fanuc M-900iB má užitečné zatížení 700 kg a dosah 2 832 mm.

Cíl automatizace byl jednoduše stanoven jako: „Automatizovat jednoduché procesy, provádět složité manuální činnosti.“ Původně se zvažoval velmi rozsáhlý balíček automatizace, rychle však bylo zřejmé, že: „Stoprocentní automatizace by byla technicky velmi náročná a neúměrně nákladná.“ 

U firmy Jansen je manipulace s těžkými svazky trubek převedena na robota, což snižuje dobu, kterou by daný úkol prováděl jeřáb, na polovinu.

Největší robot ve Švýcarsku

Pro výběr robota bylo zadáno pouze několik specifikací. Požadované užitečné zatížení bylo určeno daným úkolem a přibližný rozsah dosahu rozložením zařízení. Manuel Frei: „Chtěli jsme také dosáhnout standardu, abychom v rámci projektu splnili požadavky na rozpočet.“ S tímto požadavkem jsme kontaktovali společnost Fanuc Switzerland. Michael Schüpbach, obchodní ředitel zodpovědný za robotiku, se spojil se systémovým integrátorem Robofact, který následně systém zavedl. Skutečnost, že obě společnosti, Jansen i Robofact, jsou od sebe vzdáleny pouhých 40 minut, usnadnila spolupráci, a to zejména ve fázi předběžného a konečného přijetí.

V závodu byl nainstalován těžký robot M-900iB společnosti Fanuc s užitečnou nosností 700 kg a dosahem 2 832 mm. Chapadlo je navrženo a vytvořeno firmou Robofact tak, aby byla k dispozici rezerva i když není  maximální užitečné zatížení 350 kg vycentrováno. To má smysl, protože v závodě se kromě standardních délek balí také produkty vyrobené na zakázku, což je důvod, proč je důležité zachovat flexibilitu.

Přizpůsobuje se během provozu. Nicméně výraz „přizpůsobuje se“ není úplně přesný. Například pokud jsou trubky o průměru 40 mm navinuty v různých délkách mezi 50 a 400 m, je nutné na přehledně uspořádaném ovládacím panelu pouze vybrat vhodný program. Vše ostatní je uloženo v programu. Jsou-li vyžadovány jiné průměry a je třeba pouze provést změnu z 40 mm na 32 mm, musí být systém převeden z extruzní linky na navíječ. Doba trvání: dvě až dvě a půl hodiny, většinu času trvá dodatečné osazení extruzního systému. Samotný navíječ a automatizace vytvářejí různé průměry bez úprav.

Manipulační doba je snížena na polovinu

Bez nosného válce jsou plastové trubky přicházející z extruzní linky navíjeny ve dvou proudech a následně jsou řezané podle požadavků. Začátek nového úseku potrubí je směrován na druhou navíjecí stanici. Po příchodu na navíjecí stanici je svazek trubek zajištěn obalovými páskami a přemístěn z navíjecí stanice do předem určené pozice robota. Robot válec uchopí a otočí do polohy, kde se ručně provede kompletní svařování. V sousedním svařovacím stroji je patka sondy, která má v podstatě tvar písmene U, přivařena k dolnímu konci a začátku vedoucí trubky. K tomu obsluha vloží do stroje pro sváření plastů odpovídající trubkové koncovky. Zatímco v samotném procesu svařování nedošlo k žádným změnám, automatizace pomocí robotů v tomto bodě zkrátila dobu manipulace z 15 na přibližně 7 minut. Obvyklá manipulace pomocí jeřábu byla mnohem složitější. Jakmile je patka sondy navařena, je konec dvojité trubky znovu připojen a robot přemístí hotový svazek do paletizační stanice, kde je zajištěn smršťovací fólií.

Roland Egli, výkonný ředitel a majitel společnosti Robofact AG, Gossau: „V závodu společnosti Jansen jsme nainstalovali robota, který má takovouto vysokou užitečnou nosnost ve Švýcarsku jako první.“  

Stavba a programování zařízení však byla srovnatelná s menšími zařízeními. Kompletní pohybový profil robota byl nasimulován pomccí Roboguide. „Přístup pro manuální operátory  byl při zpracovávání návrhu velkým problémem,“ říká pan Egli. Aby se zabránilo ‚studené deformaci‘ bezpečnostní ochrany, věnovali se specialisté společnosti Robofact, zabývající se robotikou, tématu ‚bezpečnosti‘ velmi intenzivně . Skříň je chráněna světelnými bariérami a podlahovým skenerem. Bílé světlo zaměstnancům signalizuje, že je přístup do pracovního prostoru volný. „Díky námi zvolenému řešení můžeme naše zaměstnance využít mnohem efektivněji,“ uzavírá pan Brülisauer. „Jsme rychlejší a efektivnější.“ Už jen díky zavedení dvouproudového systému bylo dosaženo vyšší výrobní kapacity. Kromě toho se díky novému vybavení výrazně zvýšila propustnost v extruzním úseku. Rychlost robota je však po počátečních zkouškách při maximální rychlosti omezena na 60 %, jelikož doba manipulace se v času cyklu stejně téměř neodráží.

Celková automatizace také snížila personální náklady. Potenciál úspor leží převážně u kratších délek, protože zde je podíl manuálních operací větší.

Amortizace bude trvat tři až čtyři roky. Jedna věc je již jistá: „V rámci celého závodu jsme byli schopni učinit velký krok kupředu při vývoji této výroby,“ říká Manuel Frei. Jedná se především o výrobní kapacitu a účinnost zařízení. „Správné produkty, účinné vybavení, vysoká kvalita a blízkost k trhu“ jsou základními stavebními kameny úspěchu společnosti Brülisauer.
Chapadlo navržené a vytvořené firmou Robofact je vyrobeno tak, aby byla k dispozici rezerva i když není maximálního užitečného zatížení 350 kg vycentrováno.