Švicarski specialisti za plastiko Wild & Küpfer AG na avtomatizirani liniji izdelujejo tiskana vezja za motorje

Naloga: Izgradnja novega tekočega traku za tiskana vezja motorjev. Pri čemer bi robot poskrbel za ravnanje s pladnji, pozicioniranje in orientacijo delov, sem pa bi spadal tudi pregled končnih sestavov.

Rešitev: Rešitev družbe Robotec Solutions s sedežem v Švici vključuje tri robote za ravnanje z izdelki LR Mate 200iD z dolgo robotsko roko z obremenitvijo 7 kg. FANUC iRVision prvemu robotu omogoči, da nosilce motorja odstrani iz škatel in jih namesti v držalo obdelovanca. Drugi robot LR Mate, opremljen s sistemom iRVision, nato tiskana vezja motorja namesti v nosilce. Tretji robot po vročem kovičenju končani sestav potrdi in ga položi v transportno enoto.  

Rezultat: Ta rešitev kaže, kako je mogoče osnovne standarde združiti v fleksibilno celico. Zmanjšanje časov cikla ter kontrole kakovosti in celovitosti se izvajajo kot del postopka. Za še največjo fleksibilnost pa lahko nastavitve spremenite v samo nekaj minutah.

Strojni inženiring podpira sisteme za vizualno zaznavanje

 

Avtomatizacija procesa je za pogodbene proizvajalce ključnega pomena

 

Proizvodnja dovršenih plastičnih delov je pri družbi Wild & Küpfer AG tesno povezana z avtomatizacijo. Šestosni roboti FANUC poskrbijo za dodano vrednost, še posebej zaradi že omenjene zanesljivosti in stroškovne učinkovitosti.

 

Ustanovitelj podjetja Tobias Wild je z dejavnostjo pričel leta 1975 v ogradi za gojenje prašičkov v švicarskem kantonu Glarus, vse skupaj pa se je razvilo v tehnološko družbo; po storitvah te družbe danes povprašujejo na območju celotne Evrope. Družba Wild & Küpfer AG se danes predstavlja kot moderno in izjemno inovativno podjetje. Pri pisanju poročila le redko naletim na tako čiste in dobro organizirane tovarniške prostore, kot so pri družbi W&K.

 

Družba Wild & Küpfer AG izdeluje visokokakovostne plastične dele in danes zaposluje 140 oseb.  Velik delež 23.000 m² velikega območja proizvodnje obsega tehnični oddelek. Drugi oddelek je malce manjši, a kljub vsemu temelji na visoki tehnologiji. To je oddelek za medicino. Zaposleni na tem oddelku trenutno še vedno delajo v skladu s pogoji »za čiste prostore razreda 8«. V bližnji prihodnosti se bo ta klasifikacija izboljšala, in sicer se bodo upoštevali pogoji »razreda 7«. Daniel Hartmann, projektni vodja in vodja avtomatizacije pri družbi Wild & Küpfer AG: »Ta oddelek postopoma in neprestano širimo. Tudi napovedi so obetavne in v letih, ki prihajajo, bomo lahko izvedli več avtomatizacijskih projektov ter nadaljevali pot k izvajanju projekta »Industrija 4.0« (nemška skovanka za izraz »internet stvar«). Obdelovanje plastike na tako visoki ravni temelji na dobro osnovanih postopkih, od razvoja in zasnove do proizvodnje in sestavljanja, ter vključuje sistematično zagotavljanje kakovosti, osredotočeno na proizvodni proces. Zadnje inovacije: investicija v nakup CT-skenerja, ki ga družba Wild & Küpfer AG uporablja za merjenje injekcijsko brizganih delov in sestavov. Ta naprava se uporablja za merjenje in analizo napak sestavov. Hartmann: »Omogoča nam vizualizacijo podrobnosti, ki jih do tega trenutka ni bilo mogoče izmeriti in niso bile dostopne.« Podobno se na visokozmogljive naprave zanaša tudi oddelek za projektiranje orodja, ki je eden glavnih oddelkov v podjetju. Primer tega je selektivno lasersko taljenje. Ker je kovinski prah v tem postopku zgrajen po posameznih plasteh, je v orodje mogoče vgraditi prezračevalne vode za hlajenje, kar prej s tradicionalnimi načini ni bilo mogoče.

 

Ko je leta 2004 Hartmann prišel v Schmerikon in se pridružil podjetju, je bila robotska avtomatizacija še v povojih. Čeprav so količine enot pri začetnih projektih le komaj poskrbele za pozitivne izračune, sta lastnika družbe Wild in Küpfer v tem videla neprecenljivo vrednost: »Stranke so bile zadovoljne z izboljšanjem kakovosti prek avtomatizacije.« Nihče ne razmišlja o »drugi karieri« robota, ki ga je mogoče videti med obiskom v tovarni. Ko sta postala proizvodnja in sestavljanje prvotnega izdelka avtomatizirana, je bil ta že osem let na trgu. Trenutno stanje: stranka pričakuje, da bo proizvodnja trajala dodatnih deset let. A tudi taka celica je lahko podvržena spremembam. Za večje količine enot so bili integrirani dodatni roboti. Danes so roboti običajen del svetlih proizvodnih obratov.

 

Družba si prizadeva za karseda pogosto uporabo standardiziranih komponent, kot so roboti, to potrjuje tudi Daniel Hartmann: »Standardizacija pomaga pri vzdrževanju naprav, saj so stroški za rezervne dele nizki. Poleg tega je mogoče ohraniti visoko stopnjo razpoložljivosti, saj lahko elemente sistema ali sestave po potrebi menjavamo.« Tudi tretji razlog je pomemben: »Standardizacija po mojem mnenju pripomore k osredotočenosti na določene izdelke/naprave in tako utrjuje partnerske vezi z dobavitelji.« Kljub temu pa morajo biti dobavitelji konkurenčni. Načela družbe vključujejo aktivno ohranjanje stikov z dvema nabavnima oz. dobavnima viroma za vsak izdelek, saj se tako ohranja tržna konkurenca, vsi odnosi pa seveda ostajajo na partnerski ravni.

 

Z avtomatizacijo je zavel svež veter

 

Družba Wild & Küpfer AG je za sestavljanje tiskanih vezij motorjev začela uporabljati nov tekoči traka. Modul, ki se sestavlja, je del pogona za ventilacijske sisteme v gradbeni tehnologiji, pri čemer se številne različice razlikujejo glede na tehnične značilnosti in tudi glede na njihove zunanje mere. Kot predhodne tekoče trakove, bo tudi tega vgradila družba Robotec Solutions iz kraja Seon v Švici.

 

»Kar se tiče postopkov so na voljo bolj dovršene celice,« pravi Daniel Hartmann.  Celica Robotec služi kot primer, kako je mogoče osnovne standarde združiti v fleksibilno celico. Raven kompleksnosti v celici ni zelo visoka, saj sta združena »samo« dva elementa. Injekcijsko brizgani deli so dostavljeni v škatlah. Posredovani elementi so predloženi na pladnjih, do sestavljanja pa pride na krožni mizi za indeksiranje z več postajami.

Strokovne delavce pa bodo bolj pritegnile določene podrobnosti. Prvi robot, na primer, odstrani nosilce iz škatle, v katerih so dostavljeni v plasteh. Integrirani sistem FANUC iRVision robotu pomaga pri prepoznavanju plasti in pozicije. Sistem uporablja mehanski pripomoček za centriranje, s katerim zagotavlja natančno postavitev nosilcev v držala obdelovanca na krožni mizi za indeksiranje. Tiskano vezje, nameščeno na to mesto, zdrsne na določeno pozicijo, kjer ga robot znova pobere. Postopek je preprost, a učinkovit. Drugi robot LR Mate, opremljen s sistemom za vizualno zaznavanje, motorje na pladnjih namesti na nosilne elemente. Oba sestavna dela sta spojena z vročim kovičenjem, na naslednji postaji krožne mize za indeksiranje pa se opravi še vizualni in ročni pregled. Po tem pregledu, kjer se potrdijo ustrezna različica motorja in mere instalacije, lahko tretji robot sestav odloži v transportno enoto. Model za vse tri robote je LR Mate 200iD, različica z dolgo robotsko roko in obremenitvijo 7 kg. Pri tej različici imajo šestosni roboti delovni razpon do 911 mm. Tri upravljalne plošče so nameščene na sprednji strani celice. Sistem je centralno krmiljen prek zaslona na dotik GE v krmilniku celice na najvišji ravni.

 

Tehnologija senzorjev za nadzor kakovosti

 

V celici Robotec se nemudoma preveri kakovost in celovitost sestava. Pregled se izvede v skladu s spodnjimi načeli: kar najbolj preprosto in varno. Uporablja se sistem iRVision, optični senzor Keyence ali osnovna sonda, odvisno od naloge.

 

S sistemom se trenutno proizvaja tri različice sestavov. Spremembe je mogoče izvesti v trenutku, kar potrdi tudi Daniel Hartmann: »Program lahko spremenimo v nekaj minutah. Nosilci obdelovancev so bili opremljeni tudi s sistemom za hitro zamenjavo, kar omogoča, da se postopek prilagodi drugačni vrsti izdelka in se učinkovito nadaljuje.« Program lahko kadar koli izboljšate, če je dodana nova vrsta postopka. Priročna podrobnost: vsi nosilci obdelovancev so shranjeni na priročnem mestu pod krožno mizo, kar prihrani prostor. Da bi preprečili nezavedne medsebojne zamenjave, so elementi ločeni z anodizirano barvo. Družba s spremembo oblike tako ničesar ne tvega. Črtna koda je natisnjena na »načrtu upravljanja«, ki je sestavni del spremne dokumentacije naročila. Tu so shranjene vse potrebne informacije. Če je sistem prazen, se lahko začne izvajanje novega naročila.

 

Družba Wild & Küpfer AG s podjetjem Robotec Solutions sodeluje že vrsto let. Daniel Hartmann: »Naš odnos zaznamuje visoka stopnja sodelovanja. Tak odnos imamo tudi s strankami. V Schmerikonu smo strokovno znanje na področju avtomatizacije z leti poglobili. Ključni elementi obratov so delno zasnovani in proizvedeni v naših tovarnah,« pravi Hartmann. Poudarja pa tudi, da so glavne dejavnosti projektiranje orodja, tehnologija za injekcijsko brizganje in sestavljanje vrhunskih proizvodov in ne izdelava tekočih trakov. V zvezi z generacijo sodelujočih robotov ima vodja projektov jasne vizije. V ospredje se vedno bolj postavljajo manjše količine enot in inovativne celice s sistemom za hitro spreminjanje procesa. Pri takih rešitvah roboti prevzamejo izvajanje ponavljajočih se opravil in upravljajo funkcije procesa. Upravljavci pa morajo ob tem poskrbeti za fleksibilnost. Hartmann: »Kar zadeva vidik projekta Industrija 4.0 pa je mreženje robotov, celic in krmilnih sistemov vedno bolj pomembna tema.«

S krmilniki robotov FANUC že na začetku postopka vidi končni rezultat operacije: »Sedaj lahko do stroja dostopamo prek spletnega brskalnika. To je odraz pozitivnega razvoja in korak v smeri mrežene proizvodnje.«

Selektivno lasersko taljenje

Selektivno lasersko taljenje temelji na taljenju posameznih komponent materialov iz kovinskega prahu. Ta postopek omogoča izdelavo elementov orodja po posameznih plasteh glede na kovinske materiale. Običajna debelina plasti je med 20 in 50 µm. Dovršena strategija izpostavljenosti omogoča brezhibno proizvodnjo tudi jedrnih elementov velikih orodij. Prednost te tehnologije je ciljno usmerjanje prezračevalnih vodov za hlajenje, še posebej pri izdelavi kompleksnih oblik v 3D-območju. Orodje je mogoče optimalno ohladiti. Tako se bodo izdelani deli manj verjetno ukrivili, izdelava pa ima krajše čase ciklov.

Uporaba izdelkov FANUC