Švýcarský plastikářský specialista , firma Wild & Küpfer AG  montuje pomocí flexibilní robotické buňky desky plošných spojů pro elektromotory

Zadání: Postavit novou montážní linku desek plošných spojů (PCB) pro elektromotory. Součástí měly být roboty pro manipulaci s přepravkami, polohování a kladení součástí i kontrolu hotových celků.

Řešení: Součástí řešení navrženého švýcarskou firmou Robotec Solutions jsou tři manipulační roboty LR Mate 200iD s dlouhým ramenem a užitečným zatížením 7 kg. Systém FANUC iRVision umožňuje prvnímu robotu vyjímat nosiče motorů z krabic a ukládat je do držáku obrobků. Druhý robot LR Mate vybavený systémem iRVision poté ukládá do nosičů desky plošných spojů. Po odnýtování za tepla třetí robot zkontroluje hotový celek a uloží jej do přepravní jednotky.  

Výsledek: Řešení ukazuje, jak lze propojit základní typy v rámci flexibilní buňky. Součástí procesu, který se vyznačuje kratší dobou cyklu, je i kontrola kvality a kompletace. V zájmu maximální flexibility lze navíc změnit uspořádání v jednotkách minut.

Strojní inženýrství podporuje vizi

 

Automatizace procesů je pro smluvní výrobce nepostradatelná

 

Ve firmě Wild & Küpfer AG je výroba důmyslných plastových dílů úzce spjata s automatizací. K přidané hodnotě přispívají i šestiosé roboty FANUC – v neposlední řadě díky své spolehlivosti a „vysoké hodnotě za peníze“.

 

To, s čím v roce 1975 začínal zakladatel firmy Tobias Wild v prasečím chlívku v Glarnerlangu, se rozvinulo do podoby technologické společnosti žádané v celé Evropě. Dnes se Wild & Küpfer AG profiluje jako moderní a mimořádně inovativní společnost. Jen málokdy jsem při psaní reportáže měl tu čest s tak čistými a skvěle organizovanými výrobními prostory, jako mají ve firmě W&K.

 

Wild & Küpfer AG vyrábí technicky vysoce kvalitní plastové díly a zaměstnává 140 pracovníků.  Většina z 23 000 m² výrobních ploch patří divizi techniky. O něco menší, ale špičkově vybavená, je druhá podniková divize zdravotnických prostředků. Zaměstnanci v této divizi pracují v podmínkách čistého provozu třídy 8. V blízké budoucnosti bude klasifikace navýšena na třídu 7. Daniel Hartmann, projektový manažer a vedoucí automatizace ve firmě Wild & Küpfer AG: „Tuto divizi průběžně rozšiřujeme. Vyhlídky jsou dobré, takže v příštích letech budeme schopni implementovat různé projekty automatizace a přiblížit se zavedení Průmyslu 4.0.“ Zpracování plastů na tak vysoké úrovni vychází z vhodně navržených procesů, počínaje vývojem přes konstrukci a výrobu až po kompletaci, a zahrnuje systematické procesně-orientované zajišťování jakosti. Poslední inovace: investice do CT skeneru, který firma Wild & Küpfer AG používá k měření vstřikovaných dílů a celků. Toto zařízení slouží k měření a analýze vad montážních celků. Hartmann říká: „Umožňuje nám rovněž vizualizovat detaily, které dosud nebyly dostupné ani měřitelné.“ Na špičkové vybavení spoléhá také jedna z firemních stálic, nástrojářské oddělení. Příkladem může být aplikace laserového spékání. Při tomto postupu se nanáší kovový prášek po vrstvách, takže do nástrojů lze zakomponovat chladicí kanály, které by nebylo možné tradičními metodami vytvořit.

 

Když se Hartmann v roce 2004 přestěhoval do Schmerikonu a nastoupil do firmy, robotizace byla ještě v plenkách. A i když objemy u počátečních projektů vycházely těsně nad hladinou rentability, majitelé Wild a Küpfer považovali tento přístup za velmi hodnotný: „Nárůst kvality díky automatizaci zákazníci oceňují.“ Během prohlídky závodu nikoho ani nenapadne, že by robot mohl být špatnou volbou. V okamžiku automatizace výroby a kompletace prvotního produktu byl již na trhu osm let. Aktuální stav: zákazník očekává dalších deset produktivních let. Nicméně i buňka tohoto typu podléhá změnám. S rostoucími objemy výroby byly integrovány další roboty. Dnes jsou roboty v jasně osvětlených výrobních prostorách běžným jevem.

 

Firma se přitom snaží používat standardizované součásti, kdekoli je to možné, a to včetně robotů, jak potvrzuje Daniel Hartmann: „Standardizace pomáhá při údržbě zařízení a umožňuje udržet nízké náklady na náhradní díly. Kromě toho je možné zajistit vysokou úroveň dostupnosti, protože můžeme podle potřeby zaměňovat systémové prvky nebo sestavy.“ Význam má pro něj i třetí důvod: „Podle mě standardizace podporuje soustředění na určité produkty a zařízení, a tím umožňuje pěstovat vztahy s dodavateli.“ Dodavatelé však samozřejmě musí být konkurenceschopní. I když je v principech firmy kvůli zdravé tržní konkurenci zakotveno aktivní udržování dvou nákupních nebo dodavatelských kanálů pro každý produkt, vše probíhá v duchu partnerství.

 

Čerstvý vánek díky automatizaci

 

Firma Wild & Küpfer AG zprovoznila novou linku, kde se montují desky plošných spojů pro elektromotory. Kompletovaný modul je součástí pohonu v systémech ventilace budov, přičemž existuje několik provedení, která se liší nejen svými technickými specifikacemi, ale také vnějšími rozměry. Stejně jako předchozí montážní linky, i tuto implementovala firma Robotec Solutions ze švýcarského Seonu.

 

„Pokud jde o rutiny, existují mnohem sofistikovanější buňky,“ vysvětluje Daniel Hartmann.  Buňka Robotec je však příkladem toho, jak lze propojit základní typy v rámci flexibilní instalace. Stupeň složitosti buňky není vysoký, protože jsou zde propojeny „pouze“ dva prvky. Vstřikované díly se dopravují v krabicích. Součásti přicházejí v přepravkách a montáž se provádí na otočném stole s indexací a několika stanicemi.

Praktiky ale jistě zaujmou některé detaily. Například první robot vyjímá nosiče z krabice, kde jsou naskládány ve vrstvách. Vrstvu a polohu daného nosiče pomáhá robotu rozpoznávat integrovaný systém FANUC iRVision. Ke správnému uložení nosiče do držáku obrobků na otočném stole však systém využívá mechanický středicí přípravek. PCB zde sklouzne do předdefinované polohy, odkud je vyzvednuta robotem. Je to jednoduché, ale účinné. Druhý robot LR Mate vybavený systémem vidění pokládá na součástí nosičů motory z přepravek. Díly jsou snýtovány za tepla a na další stanici otočného stolu podstupují vizuální a hmatovou kontrolu. Po kontrole, při níž se ověří správnou verzi motoru a instalační rozměry, uloží třetí robot hotový celkem do přepravní jednotky. Všechny tři roboty jsou typu LR Mate 200iD s dlouhým ramenem a užitečným zatížením 7 kg. V tomto provedení má šestiosý robot pracovní dosah 911 mm. Všechny tři ovládací panely se nacházejí na čelní straně buňky. Systém je ovládán centrálně pomocí dotykové obrazovky GE, která je navázána na řídicí jednotku buňky, tj. nejvyšší úrovně.

 

Technologie snímačů pro řízení jakosti

 

Kvalita i správná kompletace celků je kontrolována přímo v buňce Robotec. Kontrola probíhá podle principu: co nejjednodušší, co nejbezpečnější. V závislosti na úkonu se používá systém iRVision, optický snímač Keyence nebo základní sonda.

 

V současnosti systém kompletuje tři různé varianty celků. Změna je přitom bleskurychlá, jak potvrzuje Daniel Hartmann: „Program lze změnit v řádu jednotek minut. Nosiče obrobků byly rovněž osazeny systémem rychlé výměny, který dovoluje přechod na jiný typ v zájmu efektivního postupu.“ Vyvstane-li potřeba přidat další typ, lze program kdykoli rozšířit. Užitečný detail: Všechny nosiče obrobků jsou uloženy v rozměrově kompaktním a zejména prakticky přístupném prostoru pod otočným stolem. Aby nedošlo k jejich smíchání, jsou odlišeny barvou anodizace. Firma při změnách nijak neriskuje. Na „operačních plánech“, které jsou doprovodnými dokumenty určité zakázky, je vytištěn čárový kód. V něm jsou uloženy všechny potřebné informace. Až se systém vyprázdní, lze započít práci na nové zakázce.

 

Wild & Küpfer AG spolupracuje s firmou Robotec Solutions už několik let. Daniel Hartmann říká: „Vzájemný vztah se vyznačuje vysokou úrovní partnerství. Stejný typ vztahu máme i s našimi zákazníky. Ve Schmerikonu jsme za ty roky získali bohaté zkušenosti s automatizací. Klíčové prvky provozů zčásti navrhujeme a vyrábíme interně,“ dodává Hartmann. Zdůrazňuje však také to, že klíčovými kompetencemi firmy jsou nástrojářství, technologie vstřikování plastů a kompletace kvalitních produktů, nikoli stavba montážních linek. Při pohledu na generaci spolupracujících robotů má projektový manažer jasné plány. U maloobjemové výroby se do středu pozornosti dostávají pokrokové buňky se systémy rychlé výměny. U podobných řešení roboty přejímají opakující se úkony a řeší funkcionalitu procesů. Operátoři pak dodávají nezbytnou flexibilitu. Hartmann uzavírá: „S ohledem na koncept Průmyslu 4.0 navíc stále roste význam zasíťování robotů, buněk a řídicích systémů.“

Podle něj již počáteční fáze v řídicích jednotkách robotů FANUC proběhla: „Nyní můžeme ke stroji přistupovat prostřednictvím webového prohlížeče. Je to pozitivní vývoj a krok směrem k zasíťované výrobě.“

Laserové spékání

Základem laserového spékání (cusing) je tavení jednosložkových kovových práškových materiálů laserovým paprskem. Tímto postupem lze na sebe postupně klást vrstvy nástrojových partií z kovových materiálů. Typická tloušťka vrstvy je v rozmezí 20 až 50 µm. Důmyslná strategie expozice dovoluje bez problémů vytvářet i jádra rozměrných nástrojů. Jednou z výhod této technologie je, že u složitějších tvarů (zejména s 3D geometrií) lze požadovaným způsobem uspořádat chladicí kanály. Nástroj pak může být optimálně chlazen. Díl je pak méně náchylný k deformacím a může pracovat s kratší dobou cyklu.

Použité produkty FANUC