Zadanie:
Jansen AG to szwedzka spółka rodzinna produkująca od ponad 50 lat rury stalowe i z tworzyw sztucznych. Począwszy od tego roku model M-900iB/700 został wykorzystany na zmodernizowanej linii do ekstruzji do produkcji sond geotermicznych, skracając czasy obsługi o połowę.

Rozwiązanie:
W celu zwiększenia wydajności i optymalizacji procesów produkcyjnych firma Jansen zautomatyzowała obsługę wykończonych zestawów rur, stosując do tego robota. Robot umieszcza zestawy rur w pozycji, w której cały proces spawalniczy można przeprowadzić ręcznie. Operator następnie wsuwa odpowiednie końce rur do pobliskiej spawarki tworzyw sztucznych, w której stopa sondy jest spawana do górnego i dolnego końca rury. Następnie robot przekazuje zestaw do stacji paletyzującej, gdzie zostaje on zabezpieczony.

Wynik:
Największy robot w Szwajcarii pracuje obecnie w firmie Jansen AG. Po pierwszym kontakcie z firmą FANUC Switzerland skontaktowano się z integratorem systemów Robofact, który wdrożył system, najpierw w ROBOGUIDE, a następnie w firmie. Modernizacja zakładu zwiększyła produkcję I wydajność firmy Jansen AG. Uczyniło to firmę Jansen AG szwajcarskim rekordzistą: nigdzie na świecie nie zainstalowano tylu sond geotermicznych na kilometr kwadratowy, co w Szwajcarii.
POBIERZ PLIK PDF

Pakowane w zwoje

Jansen: robot o wadze 700 kg przejmuje obsługę rur z tworzyw sztucznych

Jak kierownictwo programu Szwajcarskiej Administracji Federalnej (SWF) podaje na swojej stronie internetowej, nigdzie na świecie nie ma więcej zainstalowanych sond geometrycznych na kilometr kwadratowy powierzchni niż w Szwajcarii – słabo znany światowy rekord, w którego osiągnięciu sporą rolę odegrała definitywnie firma Jansen AG. Dostarcza ona sond geometrycznych.

W celu odzyskania energii geometrycznej zamknięty system rur jest opuszczany do gleby. Solanka znajdująca się w systemie rur (mieszanka wody i środka zapobiegającego zamarzaniu) jest pompowana głęboko pod ziemię, gdzie następnie jest podgrzewana i przesyłana do instalacji zwrotnej. Podgrzewaną solankę stosuje się głównie do podgrzewania lub chłodzenia. Długość podwójnych rur wykorzystywanych w tym procesie o średnicy 40 mm może łatwo osiągać 100 m, 250 m lub więcej. Nawinięte zestawy rur mogą osiągać wagę do 350 kg.

Jansen AG

Niniejszy zakład rur stalowych to spółka rodzinna już od trzech pokoleń. Przez ponad 50 lat produkowane są tutaj również rury z tworzyw sztucznych. Działalność jest dzisiaj oparta na profilach i rurach stalowych, jak również wykonanych z tworzyw sztucznych, przy czym segment tworzyw sztucznych zajmuje dużo mniejszą część produkcji. Jednakże, ponieważ obydwa segmenty rozwijają się, koncepcja jakości stanowi priorytet w całym procesie produkcyjnym. Profile do branży budowlanej i rury do branży motoryzacyjnej to podstawa dla segmentu stalowego.

Rury z tworzyw sztucznych firmy Jansen są głównie wykorzystywane do transportu mediów, przy czym duża ich część jest stosowana jako rury do pozyskiwania energii geotermicznej. Najważniejszymi materiałami są tutaj polietylen i polipropylen. Produkcja przebiega na 3 zmianach od rana w poniedziałek do sobotniego poranka. 

Zwiększona wydajność dzięki automatyzacji

W celu zwiększenia wydajności i optymalizacji procesów produkcyjnych linia do ekstruzji została w ubiegłym roku zmodernizowana, a obsługa wykończonych zestawów rur zautomatyzowana zastosowaniem robota. Podstawową koncepcję i pierwszy układ stworzył kierownik projektu Manuel Frei i szef działu inżynieryjnego Urs Brülisauer. W grze pojawili się firma Fanuc Switzerland i integrator systemów Robofact, wyrażając wkrótce zgodę na koncepcję i jej wdrożenie. Do tej chwili firma Jansen AG nie posiadała żadnego doświadczenia w robotyce podczas własnej produkcji. Brülisauer: „To był dla nas projekt prekursorski pod wieloma względami. Z jednej strony poczyniliśmy pierwsze kroki w robotyce przy przyszłościowym projekcie. Z drugiej strony ergonomiczne aspekty odgrywają coraz ważniejszą rolę podczas planowania nowych zakładów.” Było również istotne, że plan produkcji „może zachować konkurencyjny poziom w bliskiej przyszłości” – mówi szef działu inżynieryjnego.
Robot M-900iB do prac ciężkich marki Fanuc posiada obciążalność 700 kg i zasięg 2832 mm.

Celem automatyzacji była po prostu: „automatyzacja prostych procesów i obsługa skomplikowanych prac ręcznych”. Początkowo przewidywano rozbudowany pakiet automatyzacji, ale szybko stało się jasne, że: „stuprocentowa automatyzacja byłaby bardzo wymagająca pod względem technicznym i nadmiernie kosztowna”. 

W firmie Jansen obsługa ciężkich zestawów rur jest oddelegowana robotowi, co skróciło o połowę czas, którego suwnica halowa wymagałaby do ukończenia zadania.

Największy robot w Szwajcarii

Wybór robota opierał się tylko na kilku specyfikacjach. Wymagana nośność była podyktowana zadaniem, a przybliżony zasięg - planem zakładu. Manuel Frei: „Chcieliśmy również mieć standard, który spełniłby budżetowe wymagania projektu”. Posiadając taki profil wymagań, skontaktował się on z firmą Fanuc Switzerland. Michael Schüpbach, Dyrektor Sprzedaży odpowiedzialny za robotykę, skontaktował się z integratorem systemów Robofact, który następnie wdrożył system. Fakt, że dwie spółki, Jansen i Robofact, potrzebują zaledwie 40 minut na dojazd pomiędzy swoimi siedzibami ułatwił współpracę, szczególnie w fazie planowania i końcowej akceptacji.

W zakładzie zainstalowano robota M-900iB do ciężkich prac marki Fanuc o nośności 700 kg i zasięgu 2832 mm. Chwytak zaprojektowany i zbudowany przez firmę Robofact jest wykonany w taki sposób, że wciąż zachowano rezerwę, nawet jeśli maksymalne obciążenie 350 kg nie zostało wyśrodkowane. Ma to sens, ponieważ w zakładzie poza produktami o standardowych długościach, pakowane są również produkty niestandardowe, co stanowi przyczynę tego, dlaczego tak ważne jest, aby zachować elastyczność.

Adaptuje się on podczas działania. Jednakże, termin „adaptuje” nie jest tutaj całkowicie poprawny. Przykładowo, jeśli nawinięte rury o średnicy 40 mm mają różne długości od 50 do 400 m, konieczny jest wyłącznie wybór odpowiedniego programu na przejrzyście rozmieszczonym panelu kontrolnym. Wszystko inne jest przechowywane w programie. Jeśli wymagane są inne średnice, wystarczy je zmienić z 40 mm na 32 mm, system należy przekształcić z linii do ekstruzji na nawijarkę. Czas trwania: od dwóch do dwóch i pół godziny, przy czym modernizacja systemu ekstruzji zajmuje najwięcej czasu. Sama nawijarka i automatyzacja tworzy różne średnice bez modyfikacji.

Skrócenie o połowę czasu obróbki

Bez rolki transportowej rury z tworzywa sztucznego przechodzące z linii do ekstruzji są nawijane dwoma pasmami i docinane zgodnie z zamówieniem. Początek nowej części rury jest kierowany do drugiej stacji nawijającej. Na stacji nawijającej zestaw rur jest mocowany taśmami pakującymi, a następnie przetaczany ze stacji nawijającej do robota we wstępnie określonej pozycji. Robot przechwytuje rolkę i obraca ją w położenie, w którym spawanie odbywa się ręcznie. W pobliskiej spawarce stopa sondy, która zazwyczaj jest w kształcie litery U, zostaje przyspawana do dolnego końca i początku górnej rury prowadzającej. W tym celu operator wkłada odpowiednie końce rur do spawarki tworzyw sztucznych. Jeśli nie doszło do żadnych zmian w procesie spawania, zrobotyzowana automatyka skróciła czas obsługi od 15 do około 7 minut. Niestandardowa manipulacja za pomocą suwnicy halowej była niegdyś dużo bardziej złożona. Po przyspawaniu stopy sondy, koniec podwójnej rury jest łączony ponownie, a robot przenosi wykończony zestaw do stacji paletyzacji, gdzie zostaje on zabezpieczony folią termokurczliwą.

Roland Egli, Dyrektor Zarządzający i właściciel firmy Robofact AG, Gossau: „W zakładzie firmy Jansen zainstalowaliśmy pierwszego w Szwajcarii robota o tak dużej nośności”.  

Jednakże struktura i programowanie aplikacji były porównywalne z mniejszymi wdrożeniami. Całkowity profil ruchu robota był symulowany przez Roboguide. „Dostępność ręcznych czynności była dużym problemem w fazie projektowania” – mówi Egli. Jednakże, aby zapobiec „zniekształcaniu na zimno” osłony zabezpieczającej, specjaliści w zakresie robotyki w firmie Robofact poświęcili całą swoją energię tematowi bezpieczeństwa. Kabina jest zabezpieczona barierami świetlnymi i skanerem podłogowym. Białe światło wskazuje pracownikom, że mają oni swobodny dostęp do obszaru roboczego. „Dzięki naszemu wybranemu rozwiązaniu, możemy wykorzystać pracę naszego personelu w skuteczniejszy sposób” – podsumowuje Brülisauer. „Staliśmy się szybsi i pracujemy efektywniej”. Wraz z wprowadzeniem dwupasmowego systemu stworzono większe możliwości produkcyjne. Ponadto nowe wyposażenie znacząco zwiększyło przepustowość w sekcji ekstruzji. Jednakże, prędkość robota jest ograniczona do 60% po wstępnych testach przy maksymalnej prędkości, ponieważ czasy obsługi są tak czy inaczej słabo odzwierciedlane w czasie cykli.

Całkowita automatyzacja zredukowała również wydatki związane z personelem. Potencjał oszczędnościowy istnieje głównie w przypadku krótszych długości, ponieważ to tutaj więcej jest czynności wykonywanych ręcznie.

Amortyzacja potrwa od trzech do czterech lat. Jedna sprawa jest jasna już teraz: „Wraz z całym zakładem zrobiliśmy duży krok do przodu na drodze do rozwoju tej produkcji” – mówi Manuel Frei. Ponadto dotyczy to możliwości produkcyjnych i skuteczności zakładu. „Odpowiednie produkty, skuteczne wyposażenie, wysoka jakość i bliskość rynku” to dla Brülisauera filary sukcesu.
Imak zaprojektowany i zbudowany przez firmę Robofact jest wykonany w taki sposób, że wciąż zachowano rezerwę, nawet jeśli maksymalne obciążenie 350 kg nie zostało wyśrodkowane.