Švajčiarsky odborníci na plasty v spoločnosti Wild & Küpfer AG používajú na montáž dosiek plošných spojov do motorov flexibilnú robotickú bunku

Úloha: Zhotoviť novú montážnu linku na montovanie dosiek plošných spojov do motorov. Tá musí zahŕňať roboty, ktoré obsluhujú podnosy, otáčajú a ukladajú diely a kontrolujú záverečnú montáž.

Riešenie: Riešenie, ktoré dodala švajčiarska spoločnosť Robotec Solutions, pozostáva z troch manipulačných robotov LR Mate 200iD s dlhým ramenom a užitočným zaťažením 7 kg. Prvý robot vybavený funkciou FANUC iRVision vyberá nosníky motorov zo škatúľ a ukladá ich na držiaky obrobkov. Druhý robot LR Mate vybavený funkciou iRVision potom vkladá do držiakov dosky plošných spojov. Po tepelnom nitovaní tretí robot overuje dokončené zostavy a ukladá ich na prepravnú jednotku.  

Výsledok: Toto riešenie ukazuje, ako sa kombináciou štandardných strojov dá vytvoriť flexibilné zariadenie. Súčasťou procesu je skrátenie času cyklov a kontrola kvality a úplnosti. Maximálnu flexibilitu zaisťuje zmena nastavenia, ktorá trvá len pár minút.

Strojárstvo podporené vizuálnymi funkciami

 

Pre zmluvných výrobcov je automatizácia procesov nevyhnutná

 

V spoločnosti Wild & Küpfer AG je výroba sofistikovaných plastových dielov úzko spätá s automatizáciou. Šesťosové roboty FANUC poskytujú pridanú hodnotu v neposlednom rade svojou spoľahlivosťou a dobrým pomerom kvality a ceny.

 

To, čo v roku 1975 začala spoločnosť založená Tobiasom Wildom v bývalej hospodárskej budove v kantóne Glarus, sa rozvinulo v technologickú spoločnosť, ktorá je vyhľadávaná v celej Európe. Dnes sa Wild & Küpfer AG prezentuje ako moderná a nesmierne inovatívna spoločnosť. Pri vytváraní správ len zriedka natrafím na taký čistý a dobre usporiadaný areál továrne, aký som videl v spoločnosti Wild & Küpfer.

 

Spoločnosť Wild & Küpfer AG je výrobcom plastových dielov na vysokej technickej úrovni a v súčasnosti zamestnáva 140 ľudí.  Technická divízia zaberá najväčšiu časť výrobnej plochy, 23 000 m². O trochu menšiu plochu, avšak stále veľmi veľkú, zaberá medicínska divízia. V tejto divízii zamestnanci pracujú v podmienkach, ktoré zodpovedajú triede 8 určenej pre čisté priestory. V najbližšej dobe sa toto kritérium sprísni na úroveň triedy 7. Daniel Hartmann, projektový manažér a vedúci automatizácie v spoločnosti Wild & Küpfer AG: „Túto divíziu postupne rozširujeme. Máme pozitívne vyhliadky do budúcna ohľadom toho, že v najbližších rokoch budeme schopní implementovať rôzne projekty automatizácie a budeme sa približovať k implementácii priemyslu 4.0 (nemecký slangový výraz pre internet vecí).” Spracovanie plastov na takejto vysokej úrovni je založené na dobre naplánovaných procesoch od vývoja, cez zhotovenie a výrobu, až po montáž a zahŕňa systematické zabezpečenie kvality orientované na proces. Najnovšia inovácia: investícia do CT skenera, ktorý sa v spoločnosti Wild & Küpfer AG používa na meranie vstrekovaných dielov a zostáv. Toto zariadenie sa používa na meranie a analýzu chýb nájdených na zostavách. Hartmann: „Umožňuje nám vidieť aj tie detaily, ku ktorým sme doteraz nemali prístup a nemohli sme ich merať.” Podobne aj divízia projektovania nástrojov, jeden z pilierov spoločnosti, sa pri svojej práci spolieha na toto vysokovýkonné zariadenie. Jedným z príkladov je použitie laserového spekania kovov. Keďže v tomto procese sa kovový prášok ukladá po jednotlivých vrstvách, v nástrojoch sa môžu vytvoriť chladiace kanály, čo by v prípade tradičných metód nebolo možné.

 

Keď v roku 2004 prišiel Hartmann do mesta Schmerikon a zamestnal sa v spoločnosti, robotická automatizácia bola ešte len v plienkach. Aj keď objemy prvých zákaziek boli len mierne nad minimom, majitelia Wild a Küpfer videli v automatizácii neoceniteľný prínos: „Zákazníci oceňovali vyššiu kvalitu, ktorú priniesla automatizácia.” Nie je potrebné rozmýšľať o druhotnom využití robotov v továrni. Automatizácia výroby a montáže prvého produktu sa dokončila až po ôsmich rokoch od jeho uvedenia na trh. Aktuálny stav: zákazník odhaduje, že produkt sa bude vyrábať ďalších desať rokov. Aj takéto zariadenie však podlieha zmenám. Integrácia ďalších robotov umožňovala postupné zvyšovanie objemu výroby. Dnes sú roboty bežnou súčasťou vysvietených výrobných zariadení.

 

Spoločnosť sa snaží používať štandardizované komponenty ako roboty všade, kde je to možné. Daniel Hartmann to potvrdzuje: „Štandardizácia minimalizuje náklady na náhradné diely, a teda je prínosná v oblasti údržby zariadení. Okrem toho je možné udržiavať vysokú mieru dostupnosti, keďže prvky systému alebo zostáv môžeme vymieňať podľa potreby.” Aj tretí dôvod je preňho dôležitý: „Podľa môjho názoru štandardizácia kladie väčší dôraz na konkrétne produkty/zariadenia, a tak rozvíja partnerstvo s dodávateľmi.” Od dodávateľov sa vyžaduje konkurencieschopnosť. Medzi zásady spoločnosti patrí aj aktívne udržiavanie dvoch nákupných alebo dodávateľských zdrojov pre každý produkt s cieľom podporovať konkurencieschopnosť na trhu. Popri tom všetkom sa však dbá na rozvíjanie dobrých partnerských vzťahov.

 

Závan inovácie prostredníctvom automatizácie

 

Na montáž dosiek plošných spojov do motorov začala spoločnosť Wild & Küpfer AG používať novú montážnu linku. Modul, ktorý sa má montovať, je súčasťou pohonu ventilačných systémov v stavebných technológiách, pričom existujú početné varianty odlišné z hľadiska technických údajov, ale tiež čo sa týka ich vonkajších rozmerov. Podobne ako pri iných montážnych linkách, aj toto riešenie navrhla švajčiarska spoločnosť Robotec Solutions sídliaca v meste Seon.

 

„Na bežné postupy používame viaceré sofistikované zariadenia,” hovorí Daniel Hartmann.  Zariadenie Robotec je však príkladom kombinácie štandardných strojov, ktorá vytvára nové flexibilné riešenie. Toto zariadenie nie je veľmi komplikované, keďže spája len dva prvky. Vstrekované diely sa dodávajú v škatuliach. Na podnosoch sa nachádzajú ďalšie dodávané diely a montáž prebieha na otočnom indexovacom stole s niekoľkými stanovišťami.

Obsluha sa rýchlo oboznámi s podrobnými krokmi prevádzkovania zariadenia. Napríklad prvý robot vyberá nosníky zo škatule, kde boli uložené vo vrstvách. Zabudovaný systém FANUC iRVision pomáha robotu rozpoznávať vrstvy a pozície. Systém využíva mechanickú centrovaciu pomôcku, čím je zaistené správne vloženie nosníkov do držiakov obrobkov na otočnom indexovacom stole. Položená doska plošných spojov sa posunie do určenej pozície, kde ju znova zdvihne robot. Je to jednoduché, ale efektívne. Druhý robot LR Mate vybavený vizuálnou funkciou berie z podnosov motory a umiestňuje ich na nosníky. Oba tieto roboty spolu úzko spolupracujú a v ďalšom kroku, teda na otočnom indexovacom stole, sa produkty podrobia vizuálnej a hmatovej kontrole. Po kontrole, ktorá overí správnu verziu motora a inštalačné rozmery, umiestni tretí robot zostavu na prepravnú jednotku. Všetky tri roboty sú modelmi LR Mate 200iD s dlhým ramenom a užitočným zaťažením 7 kg. Šesťosové roboty v tejto verzii majú pracovný rozsah 911 mm. Tri obslužné panely sa nachádzajú na prednej strane zariadenia. Systém sa riadi centrálne pomocou dotykovej obrazovky GE, ktorá je navrchu riadiacej jednotky zariadenia.

 

Technológia senzora na kontrolu kvality

 

Zariadenie Robotec okamžite kontroluje kvalitu a úplnosť zostavy. Kontrola sa riadi zásadou: čo najjednoduchšie a čo najbezpečnejšie. V závislosti od úlohy sa na kontrolu používa funkcia iRVision, optický senzor Keyence alebo základný senzor.

 

Pomocou systému sa v súčasnosti vyrábajú tri rôzne druhy zostáv. To, že zmena je okamžite citeľná, potvrdzuje Daniel Hartmann slovami: „Program sa dá prestaviť v priebehu pár minút. Aj nosníky obrobkov sú vybavené systémom, ktorý umožňuje rýchlu výmenu, takže prechod na iný typ je veľmi jednoduchý a plynulý.” V prípade potreby pridať nový typ sa dá program kedykoľvek upraviť. Drobnosti, ktoré zavážia: Všetky nosníky obrobkov sú uložené priestorovo úsporne a hlavne prakticky pod otočným stolom. Aby sa nepomiešali, sú farebne odlíšené. Pri výmene formátu nemôže dôjsť k omylu. Čiarové kódy sú vytlačené na prevádzkových plánoch, sprievodných dokumentoch zákazky. Tu sú uložené všetky potrebné informácie. Ak je systém prázdny, môže sa začať s novou zákazkou.

 

Spoločnosti Wild & Küpfer AG a Robotec Solutions spolupracujú už niekoľko rokov. Daniel Hartmann: „Náš vzájomný vzťah vykazuje vysokú úroveň partnerstva. Je to podobný vzťah, aký udržiavame s našimi zákazníkmi. V závode v meste Schmerikon sme v priebehu rokov posunuli poznatky o automatizácii zásadne vpred. Kľúčové prvky používané v továrni si dokážeme sami navrhnúť a vyrobiť,” hovorí Hartmann. Napriek tomu zdôrazňuje, že kľúčovú úlohu zohráva strojárstvo, technológia vstrekovania a montáž špičkových produktov, nie zhotovenie montážnej linky. Projektový manažér má jasné predstavy o prevádzkovaní spolupracujúcich robotov. Do výroby malých objemov sa budú čoraz viac začleňovať inovatívne zariadenia so systémami umožňujúcimi rýchlu výmenu. V takýchto riešeniach prevezmú roboty opakované úlohy a budú riadiť funkcie procesu. Obsluhujúci personál bude poskytovať podporu, čím bude zaisťovať flexibilitu. Hartmann: „Navyše zosieťovanie robotov, zariadení a kontrolných systémov je čoraz dôležitejšie z hľadiska rozvoja priemyslu 4.0.”

V riadiacich jednotkách robotov FANUC vidí spustené procesy ako už dokončené: „Teraz máme prístup k stroju cez webový prehliadač. Je to dôkaz pozitívneho vývoja a krok smerom k zosieťovaniu výroby.”

Laserové spekanie kovov

Laserové spekanie kovov je založené na princípe tavenia materiálu jednozložkového kovového prášku využitím lasera. Tento postup umožňuje vytváranie nástrojových prvkov po vrstvách v závislosti od použitých kovových materiálov. Vrstvy majú zvyčajne hrúbku 20 až 50 µm. Sofistikovaná stratégia vystavenia umožňuje bezchybnú produkciu dokonca aj veľkých dielov nástrojov. Jednou z výhod tejto technológie je, že pri vytváraní komplikovaných tvarov, a to najmä trojrozmerných, možno chladiace kanály usporiadať cieleným smerom. Nástroj je možné optimálne chladiť. Vďaka tomu diely natoľko nepodliehajú deformácii a majú kratší čas cyklov.

Použité produkty spoločnosti FANUC