Skip to main content

Autor: Bartłomiej Juszczyk

Linie i maszyny w produkcji samochodowych przewodów klimatyzacyjnych (1)

Klimatyzacja w samochodzie kojarzy się z komfortowym użytkowaniem pojazdu, szczególnie w okresie letnim. Gwarancją jej poprawnego funkcjonowania jest nie tylko regularne serwisowanie ale też jakość wykonania poszczególnych elementów układu: kompresora, parownika, chłodnicy i przewodów. Przewody klimatyzacyjne powinny zapewnić szczelność obiegu czynnika chłodzącego oraz właściwą odporność ciśnieniową i temperaturową.

Krótko o czynnikach chłodzących

Do roku 2017 dużą popularnością cieszył się czynnik R-134a ze względu na dobre właściwości termodynamiczne i wysoką temperaturę samozapłonu (770°C). Niestety okazało się, że jego współczynnik GWP [1] wynosi aż 1430. Poskutkowało to dyrektywą 2006/40/WE, która zakazała stosowanie czynnika w nowo produkowanych pojazdach od 1 stycznia 2017 roku. R134a został zastąpiony czynnikiem R1234yf o wartości współczynnika GWP=4 i bardzo zbliżonej efektywności chłodzenia, niestety kosztem niebezpiecznie niższej temperatury samozapłonu (ok 405°C). Wytypowano również alternatywne ekologiczne związki, które mogą być zastosowane w samochodowych instalacjach klimatyzacyjnych. Wiodącą alternatywą jest tutaj paradoksalnie CO2 (R744), zaliczający się do tzw. naturalnych czynników chłodniczych. Jest nietoksyczny, niepalny, bezbarwny, obojętny i nie wykazuje negatywnego wpływu na warstwę ozonową. Stawia jednak większe wymagania jeśli chodzi o ciśnienia i temperatury występujące w elementach układu klimatyzacji.

Produkcja przewodów klimatyzacyjnych

Poszczególne elementy układu klimatyzacyjnego są mocowane do różnych elementów nadwozia czy silnika. Narażone są przez to na drgania i wzajemne przemieszczanie się, zatem do ich łączenia stosuje się odcinki przewodów elastycznych. Przewody mogą występować w wiązkach o różnej liczebności z odpowiednim kołnierzem montażowym. Przewód składa się z węża gumowego, końcówek metalowych (najczęściej aluminium) oraz różnego rodzaju konektorów umożliwiających ich późniejszy montaż.

Końcówkę metalową formuje się z rurki tak aby można było ją połączyć z wężem gumowym. Lutuje się bloczki montażowe dla ułatwienia mocowania i zapewnienia szczelności. Ważnym etapem produkcji jest gięcie aluminiowych rurek do odpowiedniego kształtu. Wynika on z modelu pojazdu, rodzaju silnika itp. Niekiedy przewody wyposażane są w wymienniki ciepła dodatkowo przyspieszające schładzanie powietrza i przez to zmniejszające obciążenie silnika. Po uformowaniu metalowych rurek natryskiwany jest na nie uszczelniacz. System wizyjny weryfikuje poprawność nałożenia warstwy uszczelniającej. Kolejnym etapem jest połączenie elementów metalowych z gumowym wężem za pomocą zaciśnięcia opaskami metalowymi.

Użyty gatunek gumy powinien charakteryzować się zdolnością tłumienia drgań oraz zapewniać szczelność połączenia. Gotowe przewody przechodzą testy przepływu i szczelności. Szczelność jest ważna ze względu na wysokie normy ekologiczne, stąd ze specjalnej komory odpompowywane jest powietrze i do przewodów wtłaczany jest hel. Do wykrycia wycieku stosuje się spektrometr.

Linie montażu i testowania przewodów klimatyzacyjnych ELPLC

Na przestrzeni kilkunastu lat ELPLC zdobyło duże doświadczenie w realizacji stanowisk i całych linii dla producentów komponentów samochodowych układów klimatyzacyjnych. Obsługują one szereg procesów występujących w produkcji przewodów klimatyzacyjnych: lutowanie indukcyjne elementów aluminiowych, cięcie bezwiórowe stalowego węża falistego, spawanie orbitalne TIG z pasywacją elektrochemiczną, zaciskanie opasek, kompletowanie wiązek czy testy przepływu. Dodatkowo linie budowane przez ELPLC są wyposażone w autorski system ELPLC Smart Factory. Jedną z jego funkcjonalności jest udostępnienie pełnej historii produkcji każdej sztuki i możliwość jej analizy. Może ona odbywać się w odniesieniu do różnych kryteriów i wybranych filtrów, np. analiza efektywności w podziale na stacje lub operatorów. Jest również dostępny eksport danych. Więcej o ELPLC Smart Factory.

Przypisy

[1] GWP – Global Warming Potential – współczynnik potencjału tworzenia efektu cieplarnianego, określany przez porównanie ilości absorbowanego przez określona masę gazu ciepła do ilości ciepła zatrzymanego przez podobną masę dwutlenku węgla. GWP dla CO2 wynosi 1. Współczynnik jest przeliczany dla określonego przedziału czasowego – najczęściej 100 lat

Maszyny i linie ELPLC SA

Specjalizujemy się w projektowaniu i budowaniu maszyn, kompletnych zrobotyzowanych linii montażowych oraz tworzeniu oprogramowania dla przemysłu. Oferujemy nasze kompetencje dla wielu branż. Dostarczamy rozwiązania Przemysłu 4.0 / Smart Factory.

Zrobotyzowany montaż świateł samochodowych

Oświetlenie montowane w samochodach zmienia się wraz z rozwojem motoryzacji. Początkowe modele Forda T wykorzystywały jeszcze lampy karbidowe, lecz już w latach 20-ych zaczęto powszechnie stosować dynama i żarówki elektryczne. Medium zasilające w postaci prądu elektrycznego pozostało, lecz pojawiały się kolejno nowe rodzaje źródeł światła takie jak: żarówki halogenowe, reflektory ksenonowe czy w końcu diody elektroluminescencyjne (LED). Reflektory LED mają sporą listę zalet, szczególnie jeśli mówimy o energooszczędności, żywotności i jakości światła.

Jak zbudowane są lampy samochodowe LED?

Poszczególne modele lamp różnią się oczywiście między sobą w zależności od marki samochodu, przeznaczenia czy producenta samej lampy. W obudowie reflektora przedniego, mieści się rama nośna, elektroniczny moduł sterujący, moduły LED i system chłodzenia. W reflektorach może znajdować się nawet kilkadziesiąt diod. Moduł sterujący może oferować różne sekwencje świecenia poszczególnych elementów. Wszystko to mieści się w kloszu z odpowiednimi soczewkami i ramką maskującą.

Jakie procesy występują przy produkcji świateł LED?

Kwestią podstawową jest dysponowanie liniami montażowymi dostosowanymi do produkowanych typów lamp. Zaprojektowane stanowiska muszą zapewnić właściwy sposób dostarczania wszystkich komponentów, realizację procesów w odpowiedniej kolejności oraz ochronę przed ESD [1] w miejscach gdzie jest to konieczne. Można wyróżnić kilka głównych grup procesów w produkcji świateł LED:

-umieszczanie, montowanie i skręcanie,
-czyszczenie i przygotowanie powierzchni np. przez plazmowanie [2], przedmuch z jonizacją powietrza,
-wygrzewanie w piecu,
-zgrzewanie, w tym za pomocą ultradźwięków i podczerwieni,
-klejenie i uszczelnianie,
-drukowanie i aplikacja etykiet,
-testowanie szczelności, obecności wszystkich komponentów, geometrii, kontrola szczelin pomiędzy obudową a soczewką,
-testowanie wizyjne funkcjonalności lampy, absorbcji elektrycznej gotowej lampy, luminescencji.

Robotyzacja

Część operacji montażowych wykonywana jest na stanowiskach ręcznych, ale wyposażonych w zautomatyzowane wkrętaki w wersjach z przetwornikiem momentu i z ramieniem reakcyjnym. Komponenty podawane są na zjazdach grawitacyjnych lub podajnikami wibracyjnymi, a śruby za pomocą dyspensera. Wiele z tych procesów warto zautomatyzować i zrobotyzować. Roboty uniwersalne stosuje się do przeładunku produktu pomiędzy stacjami lub gniazdami np. do pobierania lamp z pieca. Roboty sprawdzają się również w procesie klejenia np. do przygotowania powierzchni przez plazmowanie czy precyzyjne nanoszenie kleju. Na ramieniu robota można przymocować zespół zgrzewania ultradźwiękowego z sonotrodą [3] aby go precyzyjnie pozycjonować. Dobrym przykładem robotyzacji montażu lamp, gdzie zintegrowano 3 roboty różnych marek, może być stacja nakładania soczewek, plazmowania i klejenia, zaprojektowana i zbudowana przez ELPLC.

Linie montażu świateł od ELPLC

Od kilku lat ELPLC posiada w swoim portfolio realizacje kompletnych linii montażowych do świateł samochodowych różnego typu. Zawierają one stacje montażu ręcznego, stacje zrobotyzowane ze stołami obrotowymi, roboty przeładunkowe oraz wyspecjalizowane testery EOL. Pod kątem testerów powstało również dedykowane oprogramowanie obsługujące wiele metod testowania. Jest to niezależne sprzętowo narzędzie do zarządzania procesem testowania centralnie ze stanowiska lub zdalnie.

Pełne traceability dzięki ELPLC Smart Factory

Linie budowane przez ELPLC są wyposażone w autorski system ELPLC Smart Factory. Jedną z jego funkcjonalności jest udostępnienie pełnej historii produkcji każdej sztuki i możliwość jej analizy. Może ona odbywać się w odniesieniu do różnych kryteriów i wybranych filtrów, np. analiza efektywności w podziale na stacje lub operatorów. Jest również dostępny eksport danych. Więcej o ELPLC Smart Factory.

Przypisy

[1] ochrona przed ESD (Electro-Static Discarge) to system zabezpieczenia elementów elektronicznych wrażliwych na wyładowania elektrostatyczne.
[2] plazmowanie – oddziaływanie na powierzchnię zjonizowanym gazem, zmieniającym reaktywność chemiczną atomów powierzchniowych. Metoda czyszczenia elementów przed procesem klejenia.
[3] sonotroda – urządzenie końcowe zgrzewarki ultradźwiękowej, jego funkcją jest końcowe wzmocnienie amplitudy i transfer energii wibracji. Sonotroda jest połączona mechanicznie z konwerterem sygnałów elektrycznych na wibracje i wzmacniaczem amplitudy. Typowe częstotliwości pracy to 20, 30 lub 35 kHz.

Maszyny i linie ELPLC SA

Specjalizujemy się w projektowaniu i budowaniu maszyn, kompletnych zrobotyzowanych linii montażowych oraz tworzeniu oprogramowania dla przemysłu. Oferujemy nasze kompetencje dla wielu branż. Dostarczamy rozwiązania Przemysłu 4.0 / Smart Factory.

Jak weryfikować wytrzymałość ciśnieniową skraplaczy klimatyzacji przy użyciu systemu wizyjnego?

Systemy wizyjnej oceny jakości znajdują zastosowanie w różnorodnych aplikacjach, gdzie istotne jest sprawdzenie taki cech jak: wymiary, poprawność montażu, właściwości powierzchni, kształt, kolor, itp. Stanowią ważny moduł zrobotyzowanych linii montażowych, są źródłem informacji o defektach procesów technologicznych. Przykładem jest stacja przeznaczona do wizyjnej kontroli zgodności skraplaczy po teście ciśnieniowym.

Testy jakościowe skraplaczy

Aluminiowe rurki z których składa sie skraplacz, powinny być odpowiednio uformowane, co zależy między innymi od jakości procesu lutowania wewnętrznych finsów. Skraplacz jako element układu klimatyzacji, musi być przetestowany przy pomocy odpowiedniego ciśnienia w celu sprawdzenia jego szczelności. W przypadku nieprawidłowego lutowania, test ciśnieniowy powoduje odkształcenie rurki.

Może ona być dalej szczelna, ale taka deformacja powinna spowodować odrzucenie skraplacza jako wadliwie wykonanego. Najczęściej akceptowalny jest maksymalnie pojedynczy niezlutowany fins.

Stanowisko inspekcji wizyjnej

Jeden skraplacz to wiele rurek i finsów do sprawdzenia. System wizyjny takiego stanowiska jest ruchomy, wyposażony w 5 do 7 kamer w zależności od wielkości skraplacza. Zapewnia automatyczną ocenę całości komponentu pod kątem odkształceń rurek z dokładnością 0,05mm. Wykonywanych jest kilka przejazdów i od 1000 do 2000 zdjęć. Oprogramowanie umożliwia lokalizację defektów poprzez określenie numeru kamery i współrzędnych X,Y. Wynik pomiaru jest podawany w % nominalnej wysokości rurki, czyli wynik bliski 100% będzie rezultatem OK, natomiast przykładowo 224% będzie oznaczał znaczne odkształcenie. Maszyna jest przeznaczona do użytkowania w produkcji seryjnej. Wyposażono ją w czytnik, drukarkę i system naklejania etykiet po skończonym teście. Stacja może być przystosowana do obsługi różnych referencji skraplaczy. Operator wykonuje załadunek i rozładunek skraplacza.

Maszyny i linie ELPLC SA

Specjalizujemy się w projektowaniu i budowaniu maszyn, kompletnych zrobotyzowanych linii montażowych oraz tworzeniu oprogramowania dla przemysłu. Oferujemy nasze kompetencje dla wielu branż. Dostarczamy rozwiązania Przemysłu 4.0 / Smart Factory.

ELPLC S.A. buduje zrobotyzowaną linię do produkcji dławików

Według szacunków Agencji Rynku Energii, zainstalowana moc fotowoltaiki w Polsce na koniec listopada 2022 wyniosła 11,92 GW, co stanowi 54% mocy zainstalowanej OZE. Każda instalacja to odpowiednia ilość modułów fotowoltaicznych i inwerterów. Inwerter składa się z szeregu komponentów elektronicznych w zależności od zaawansowania konstrukcji i dodatkowych funkcji. Jednym z takich komponentów jest dławik, który będąc częścią układu wyjściowego, redukuje tętnienie prądu. Dławik jest konstrukcją zawierającą rdzenie, cewki oraz dodatkowe elementy montażowe.

Linia montażu dławików

ELPLC S.A. buduje linię do montażu dławików dla jednego z wiodących europejskich producentów. Linia charakteryzuje się wysokim stopniem automatyzacji, robotyzacji i autonomiczności oraz obsługą wielu referencji produktu. Rola operatora ograniczy się jedynie do uzupełniania półproduktów w podajnikach. Gniazda montażowe zostały zaprojektowane tak aby obsłużyć wszystkie referencje wymagane przez klienta bez konieczności przezbrajania.

Etapy produkcji dławików

Pierwszym etapem produkcji jest rozwinięcie i ucięcie drutu na wymiar. Następnie są frezowane jego końcówki oraz formowana cewka. Kolejnym etapem produkcji jest lutowanie końcówek w osłonie azotu oraz wizyjna kontrola jakości. Załadunek gotowych cewek na główną linię montażu i przeładunki wewnętrzne z buforów paletkowych wykonują szybkie roboty typu SCARA marki OMRON.

Główna linia montażu to 12 stacji połączonych przenośnikiem paletkowym. System RFID zapewnia śledzenie produktu w procesie. Podajniki wibracyjne dostarczają półprodukty do procesu montażu:

-blaszek sprężystych,
-rdzenia,
-segerów,
-dekla i karkasu,
-cewek w ilości wynikającej z modeli wybranych pakietów.

Po spakietowaniu robot przenosi produkt do obrotowego gniazda spawalniczego zapewniającego możliwość obustronnego spawania. Kontrola wizyjna, testy elektryczne indukcyjności początkowej oraz wytrzymałości napięciowej służą do sprawdzenia jakości produktu. Znakowarka laserowa graweruje symbol alfanumeryczny na karkasie a robot SCARA rozładowuje gotowe detale do opakowań zbiorczych.

System sterowania i ELPLC Smart Factory

System sterowania jest oparty na sterowniku PLC Mitsubishi serii Melsec iQ-R z dodatkowymi rozproszonymi I/O oraz modułami serwo komunikującymi się poprzez sieć CC-Link. Za akwizycję danych produkcyjnych odpowiada system ELPLC Smart Factory. Jest to system zarządzania i monitorowania produkcji, zbierający dane z maszyn, analizujący je on-line oraz przedstawiający wyniki w czytelnych dla obsługi raportach. Składa się z dwóch modułowych aplikacji: Monitoring oraz Web. Pozwala na wyznaczenie wskaźników OEE i zdefiniowanych KPI, poprzez analizę przepływu produkcji oraz mikroprzestojów. Dostarcza informacji służbom UR umożliwiając wczesną diagnostykę maszyn – Predictive Maintenance. Dodatkowo jest zapewniona wymiana danych z wewnętrznym systemem MES klienta.

Duży projekt

Budowa automatycznej linii do produkcji dławików jest jednym z największych projektów ELPLC S.A. w 2023 roku. Zapewni klientowi produkcję ważnego komponentu inwertera na odpowiednim poziomie jakości i efektywności.

Maszyny i linie ELPLC SA

Specjalizujemy się w projektowaniu i budowaniu maszyn, kompletnych zrobotyzowanych linii montażowych oraz tworzeniu oprogramowania dla przemysłu. Oferujemy nasze kompetencje dla wielu branż. Dostarczamy rozwiązania Przemysłu 4.0 / Smart Factory.

ELPLC S.A. zbuduje linię do produkcji baterii do e-bike’ów.

Rowery elektryczne nie są wynalazkiem nowym, ale dopiero w ostatnich kilkunastu latach, dzięki zmniejszeniu gabarytów oraz ciężaru baterii i silnika, szybko zyskują na popularności. W ogólny trend zwiększania się ruchu rowerowego (np. ok. 30% wzrost w polskich miastach w 2021) wpisuje się zwiększające się zainteresowanie rowerami elektrycznymi. Międzynarodowa organizacja CONEBI (Confederation of the European Bicycle Industry) komentując rekordowy poziom ponad 22 mln sprzedanych rowerów w 2021 roku, w 27 krajach UE oraz Wielkiej Brytanii, zwróciła uwagę na to, że motorem wzrostu była sprzedaż ponad 5 mln e-bike’ów. Nie ma więc nic dziwnego w tym, że rośnie zapotrzebowanie na komponenty i akcesoria. Dostawcy kluczowych podzespołów takich jak silniki czy baterie muszą zwiększać swoje możliwości produkcyjne w sytuacji rynkowej, w której są problemy ze znalezieniem pracowników. Rozwiązaniem tej sytuacji jest automatyzacja i robotyzacja produkcji.

Kompetencje i doświadczenie ELPLC S.A. w automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych i montażowych zostało docenione przez klienta. Podpisaliśmy największy w historii firmy kontrakt właśnie na budowę linii produkcyjnej baterii typu power tube. Będzie to linia o szacowanej długości ok. 38 m, wysokim stopniu automatyzacji i robotyzacji z różnorodnymi procesami montażu, zgrzewania i testowania. Uwzględniono też etykietowanie i pakowanie.

Jakość produktu sprawdzają stacje testujące. Linia zostanie ona wyposażona w oprogramowanie ELPLC Smart Factory – system zarządzania i monitorowania produkcji, zbierający dane z maszyn, analizujący je on-line oraz przedstawiający wyniki w czytelnych dla obsługi raportach. Umożliwi on wyznaczenie wskaźników OEE i zdefiniowanych KPI, oraz analizę przepływu produkcji i mikroprzestojów. Dostarczy informacji służbom UR umożliwiając wczesną diagnostykę linii – Predictive Maintenance.

Ekomaszyny (3) – na czasie

Obecny czas geopolitycznych przetasowań, których jednym z głównych wątków jest energia, wydaje się sprzyjać realistycznemu spojrzeniu na transformację energetyczną. Jak być EKO w erze przeorania łańcuchów dostaw, rosnących cen energii i ambitnych celów postawionych np. w Europejskim Zielonym Ładzie? Jak być bardziej EKO dzięki elastycznym rozwiązaniom Przemysłu 4.0 bez ponoszenia gigantycznych kosztów i przeciągających się w nieskończoność wdrożeń?

Zintegrowany dostawca

Nieustannie rośnie znaczenie danych zebranych z maszyn i linii zakładu produkcyjnego. Stanowią one źródło informacji potrzebnej do zapewnienia jakościowo dobrej i optymalnej pracy, co nie jest obojętne dla aspektu ekologicznego w przemyśle. W zasadzie tylko dzięki tym danym, wszelkie systemy Przemysłu 4.0 mają jakikolwiek sens. Ważną rolę może tutaj spełnić kompleksowy dostawca, który nie tylko zapewni inżynierię end-to-end w sensie zaprojektowania, zbudowania i uruchomienia linii technologicznej, ale będzie miał również w ofercie szyte na miarę rozwiązania cyfryzujące produkcję. Taki zintegrowany dostawca doskonale zna budowę oraz specyfikę działania danej linii i jest w stanie zaprojektować odpowiednie źródła danych (sensory lub całe inteligentne sieci sensorów, IoT, itp.) i moduły oprogramowania konieczne do ich użytecznej analizy i wykorzystania (digital twin, smart factory, itp.). Wydaje się, że można w ten sposób uniknąć częstej pułapki kryjącej się we wdrożeniach rozwiązań „pudełkowych”, polegającej na zastosowaniu zbyt uniwersalnego a przez to zbyt ogólnego i drogiego oprogramowania. Trzeba też jasno powiedzieć, że wdrożenie rozwiązań w zakresie Przemysłu 4.0 to nie tylko kwestia zainstalowania kilku nowoczesnych czujników i odpowiedniej aplikacji, ale również konieczność sporego zaangażowania po stronie klienta. Wynika to z potrzeby pogłębionej analizy procesów, danych które chcemy analizować, oczekiwanych zmian i wskaźników. Posiadanie odpowiedniego dostawcy może również stanowić tutaj istotną przewagę konkurencyjną. Dostawca z dużym know-how w budowie maszyn i linii produkcyjnych oraz ich integracji, automatyzacji i robotyzacji wyposaża klienta w ważną wartość dodaną w postaci bogatej interdyscyplinarnej wiedzy. Takie doradztwo i dogłębna znajomość wielu systemów i rozwiązań ułatwiają i przyspieszają proces wdrożenia oraz przybliżają realizację zakładanych celów.

Dopasowany cyfrowy bliźniak

Odwzorowanie fizycznej maszyny lub linii produkcyjnej w przestrzeni danych określających stan procesu pozwala nie tylko na zdalny nadzór nad jej funkcjonowaniem ale również na użyteczną analizę potencjalnych problemów i szybką reakcję. Pożądane obszary funkcjonalne smart factory / digital twin:

-Integracja systemów
-Akwizycja danych
-Traceability materiału i komponentu
-Analiza historyczna
-Monitoring KPI
-Nadzorowanie produkcji
-Monitoring mediów
-Zarządzanie jakością, wsparcie dobrych praktyk produkcyjnych
-Wsparcie utrzymania ruchu (CMMS)
-Dopasowane możliwości raportowania
-Multisystemowość / dostępność przez Internet
-Dzięki modułowej architekturze oprogramowania, osiąga się jeszcze bardziej optymalne dopasowanie kosztowe wdrażanego rozwiązania.

Bardziej EKO na przykładzie

 

W ELPLC S.A. został zaprojektowany i zbudowany innowacyjny ciąg produkcji amortyzatorów lub sprężyn gazowych, w którym zostały wdrożone unikatowe rozwiązania dla wielu procesów. Poprawiając jakość i efektywność produkcji, jednocześnie stały się proekologiczne poprzez optymalizację zużycia środków, materiałów i energii. Opisywane już były nowoczesne napędy liniowe redukujące potrzebę użycia olejów mineralnych (brak napędów hydraulicznych) oraz konstrukcje stacji takich jak stanowisko napełniania olejem, CTS czy EPICS – znacznie redukujących czas cyklu i zapewniających wysoką jakość procesu.

Warto też przeanalizować aspekt optymalizacji sterowania pracą linii i jej wyposażenia w system Przemysłu 4.0 – ELPLC Smart Factory. W typowym rozwiązaniu, pomimo dużej automatyzacji – inżynier lub zespół inżynierów musi dokonywać dość częstych i żmudnych korekt parametrów procesowych (np. ilość gazu wprowadzanego do cylindra o teoretycznie tej samej objętości) aby utrzymać jakość produktu. Wymuszają to zmieniające się warunki środowiskowe (temperatura, ciśnienie), zużycie elementów linii, różnice w materiałach, itp. Aby wyjść naprzeciw temu problemowi, została zaproponowana inteligentna sieć czujników monitorujących parametry środowiskowe, stopień zużycia środków produkcji (czujniki wibracji elementów mechanicznych), przebieg procesu (przepływomierz z algorytmem siły Coriolisa, wspomagający dozowanie oleju) oraz systemy wizyjne. Konieczne korekty parametrów procesowych mogą być precyzyjnie i autonomicznie dokonywane przez algorytm AI ELPLC Smart Factory, analizujący pokaźny strumień danych (big data) z sensorów, co jest kolejnym czynnikiem redukcji zużycia materiałów i energii. Ograniczając ilość wadliwie wytworzonych amortyzatorów lub sprężyn gazowych ograniczamy jednocześnie ślad środowiskowy w postaci odpadów. Wykorzystanie sensorów wibracji elementów mechanicznych stanowi wartość dodaną dla służb utrzymania ruchu, umożliwiając diagnostykę predykcyjną. Odpowiednio wczesne dostrzeżenie dysfunkcji i sygnałów zbliżającego się defektu elementu maszyny, pozwala na odpowiednio wczesną jego wymianę lub naprawę. Możliwe jest zatem uniknięcie gorszych i nieprzewidzianych uszkodzeń czy braku części zamiennej a czas przestoju zostaje w ten sposób często zredukowany do minimum.

Ku przyszłości

ELPLC S.A. nieustannie rozwija najnowocześniejsze rozwiązania w zakresie projektowania, budowy, programowania i dostarczania linii produkcyjnych oraz maszyn z nowoczesnym środowiskiem ELPLC Smart Factory. Przekraczamy ramy Przemysłu 4.0 poprzez zwiększanie dojrzałości produktowej systemów aplikacji w obszarach: digital twin, predictive maintenance, mixed reality, big data, machine learning / AI.

Ekomaszyny (2) – energooszczędna technika napędowa

Automatyzacja i robotyzacja produkcji nie byłaby możliwa bez techniki napędowej. Urządzenia napędowe są istotnym elementem linii i maszyn. Można je spotkać w szeregu procesów przemysłowych, takich jak transportowanie komponentów na linii produkcyjnej, rożne rodzaje montażu, obróbka mechaniczna, mechaniczne testowanie funkcjonalne czy też w różnego rodzaju urządzeniach pompujących, odciągających zanieczyszczenia czy wentylatorach. W czasie gdy ceny energii elektrycznej nie maleją a istotną kwestią w przemyśle jest ograniczanie wpływu produkcji na środowisko – znaczenia nabiera kwestia energooszczędności napędów i modernizacji procesów.

Gdzie szukać oszczędności?

Według rozmaitych źródeł napędy elektryczne mogą odpowiadać nawet za 60-70% zużycia energii elektrycznej w przemyśle. Jest więc o co walczyć jeśli chodzi o energooszczędność i innowacyjność. Przeprowadza się nawet szacunki co do możliwych do osiągnięcia poziomów oszczędności. Trudno się do nich jednoznacznie odnieść, ale jest to rząd wielkości 103 TWh rocznie. W przemyśle stosowane są głównie urządzenia napędowe elektryczne, pneumatyczne lub hydrauliczne. Ostatecznie urządzenia pneumatyczne czy hydrauliczne zasilane są kompresorami czy zasilaczami hydraulicznymi, których istotnym elementem jest silnik elektryczny. Same silniki elektryczne również są zróżnicowane w zależności od przeznaczenia. Silniki z magnesami trwałymi (PM) mogą zapewnić bardziej oszczędną pracę w aplikacjach ze zmianą prędkości niż typowe silniki asynchroniczne przez to, że sprawność silnika z magnesami trwałymi jest wyższa. Wśród zalet silników PM wymienia się również dużą przeciążalność momentem, szeroki zakres prędkości, dobre właściwości regulacyjne, mniejsze gabaryty (jeśli porównać z silnikami indukcyjnymi czy prądu stałego) czy zwiększoną niezawodność przez brak węzła szczotkowego. Współcześnie silniki z magnesami trwałymi dzieli się zasadniczo na dwie grupy – bezszczotkowe silniki prądu stałego (BLDC) oraz silniki synchroniczne (PMSM). Trudno wyobrazić sobie dzisiejszą automatykę przemysłową bez serwonapędów. To napędy pracujące w układzie zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, gdzie elementem wykonawczym jest silnik elektryczny a elementem kontrolnym sterownik. Informacja zwrotna pochodzi z enkoderów lub czujników. Wymieniane zalety serwonapędów to: mniejsze zużycie energii, natychmiastowy rozruch, dynamiczna regulacja czy redukcja gabarytów.

Energooszczędna innowacja na przykładzie testera charakterystyki amortyzatora

W procesie produkcji amortyzatorów istotną kwestią jest ich testowanie funkcjonalne, czyli mówiąc prosto: zasymulowanie nierówności na drodze i zaobserwowanie reakcji amortyzatorów przedstawionej w postaci odpowiedniej charakterystyki. Przy próbach automatyzowania procesu testowania charakterystyki siły tłumienia amortyzatorów konieczne jest zastosowanie odpowiednich napędów, wymuszających ruch na potrzeby pomiaru zależności między amplitudą drgań a ich częstotliwością, przy uwzględnieniu różnych współczynników tłumienia. Jak pokazuje praktyka większość testerów nie jest w stanie zasymulować ruchów, będących odzwierciedleniem pracy amortyzatora w warunkach rzeczywistych. Oprócz tego przy teście charakterystyki wymaga się możliwie najmniejszego błędu pomiarowego, który w standardowych aplikacjach może wynosić aż 10 %. Ponadto koniecznością jest krótki czas cyklu oraz precyzyjny pomiar przemieszczenia w dużym zakresie. Dla właściwego wykonania testu charakterystyki amortyzatora konieczne jest wykonanie pomiaru siły z określoną precyzją.

Typowe rozwiązania rynkowe oparte są na efektorze hydraulicznym, który porusza tłoczysko amortyzatora z odpowiednią siłą. Konstrukcja napędów hydraulicznych ma swoje wady, a główną z nich jest zależność prędkości od temperatury oleju i działających obciążeń. Olej jako główny czynnik roboczy jest też bardzo wrażliwy na zanieczyszczenia, które są szkodliwe dla napędu. W zasadzie jedynym środkiem zapobiegawczym jest odpowiednio częsta wymiana oleju, co wiąże się z bardziej czaso- i zasobochłonną obsługą serwisową. Wielokrotne przekształcenia energii w napędzie hydraulicznym skutkują jego mniejszą sprawnością w stosunku do rozwiązań elektrycznych.

W stanowisku CTS – innowacyjnej konstrukcji ELPLC S.A. zdecydowano się na elektryczne silniki liniowe SIEMENS jako napęd efektora testującego. Tym sposobem uzyskano siłę kompresji (Fmax) wynoszącą 10350N. O wyborze silnika zadecydowała również jego prędkość maksymalna (Vmax) osiągająca 90m/min. Parametr ten pozwolił skrócić czas cyklu testowania. Pomiar siły jest uzupełniony kontrolą przebytej drogi w jednostce czasu. Wykorzystano do tego system pomiarowy IMS-I – Bosch Rexroth. Błąd pomiarowy uzyskano na poziomie 1,5%. Należy podkreślić, że w rozwiązaniach bazujących na napędzie hydraulicznym parametr ten wynosi nawet 10%. Uzyskano również czas cyklu na poziomie 6,8s – w przypadku napędów hydraulicznych wynosi on 7,2s. Zastąpienie klasycznego napędu hydraulicznego przyniosło wiele korzyści: brak dodatkowego układu zasilania olejem, brak konieczności kontrolowania temperatury, ciśnienia i zużycia oleju, duża dynamika sterowania przy dużej mocy. Zmiana techniki napędowej przyniosła w tym przypadku nie tylko energooszczędność ale również konkretne korzyści operacyjne i jakościowe w postaci krótszego cyklu i dokładniejszego pomiaru.

Warto podkreślić, że tester może być również jednym z elementów kompletnego, modułowego ciągu technologicznego do montażu i testowania amortyzatorów. Rozwiązanie to z kolei odpowiedź ELPLC S.A. na potrzeby producentów, oczekujących automatyzacji procesu montażu amortyzatorów z uwzględnieniem autonomicznej pracy, dużej dokładności montażu i wykonywanych testów oraz trwałości i energooszczędności. Linia wymaga tylko obsługi załadunku oraz rozładunku co docelowo mogą realizować roboty i AGV.

Ekomaszyny (1) – z myślą o przyszłości

Ekologia stała się jednym z jednym z bardziej eksploatowanych terminów we współczesnej debacie publicznej. Dyskutują o tym politycy, przedsiębiorcy i naukowcy. Codzienne życie również konfrontuje nas z tym tematem, kiedy segregujemy odpady, staramy się oszczędzać wodę i energię. Produkcja przemysłowa wydaje się być pozornie na zupełnie przeciwległym biegunie. Słowo przemysł nasuwa niejednokrotnie automatyczne skojarzenia z dymiącymi kominami, olbrzymim zużyciem energii, surowców i wody. Jednak to właśnie w rozmaitych branżach przemysłowych myśli się bardzo dużo o ograniczeniu kosztów ekologicznych prowadzonej działalności.

Nie wyrzucaj, wykorzystaj!

Podczas wprowadzania nowej referencji do produkcji, jedną z kluczowych kwestii jest decyzja o budowie nowej linii lub przebudowie starej. Jest to szczególnie trudne w obecnych czasach kryzysu łańcucha dostaw. Warto postawić w takim przypadku na doświadczonego dostawcę linii produkcyjnych i maszyn, dysponującego dużym know-how w zakresie osprzętu automatyki i robotyki oraz jego integracji. Podmiot taki często dysponuje silnym zespołem specjalistów projektantów, mechatroników, automatyków czy programistów i potrafi użytecznie oraz optymalnie wykorzystać komponenty istniejącej linii do modernizacji lub skompletowania ciągu technologicznego na potrzeby nowej produkcji. Własny park maszynowy dostawcy to dodatkowy atut, umożliwiający regenerację lub przeróbkę elementów mechanicznych a także szybkie wytworzenie zupełnie nowych detali w razie potrzeby. Dysponenci linii produkcyjnych są często zaskoczeni w jak dużym stopniu można wykorzystać istniejące komponenty i urządzenia. Rachunek jest wtedy prosty – znaczne obniżenie kosztów wprowadzenia nowej produkcji, ponowne wykorzystanie komponentów zamiast konieczności ich utylizacji lub składowania, ograniczenie ilości odpadów i ograniczenie zużycia surowców na wytworzenie nowych komponentów.

Unikaj jednorazówek

Przy zamawianiu nowej linii produkcyjnej, szczególnie w branżach, gdzie często pojawiają się nowe referencje, warto rozważyć różne aspekty pod kątem przyszłej produkcji. Trudno jest oczywiście określić precyzyjnie parametry przyszłych referencji, ale już na etapie specyfikacji i projektowania można określić wzorce projektowe, które przedłużą okres użyteczności linii. Również w tym miejscu jak mantrę można powtórzyć, że istotny jest wybór doświadczonego producenta linii i maszyn, który potrafi trafnie zdefiniować potencjalne trudności oraz efektywnie je rozwiązywać. Jednym z aspektów jest modułowość – modułowa budowa ciągu technologicznego pozwala na jego elastyczne przekonfigurowanie w przyszłości lub wymianę pojedynczego modułu zamiast całości. Modułowość osiąga się poprzez zastosowanie odpowiednich rozwiązań mechanicznych, standaryzację gabarytów czy elementów ułatwiających transport. Nie mniej ważnym aspektem jest przezbrajalność – to zespół cech zapisanych w projekcie mechanicznym, strukturze połączeń i sposobie programowania, który umożliwia wykorzystanie linii / maszyny do przyszłych referencji produkcyjnych. W ten sposób cały korpus i jego infrastruktura są uniwersalne a wymieniany jest jedynie pakiet narzędziowy pod konkretną referencję. Przezbrojenie musi być intuicyjne, szybkie i bezpieczne. Jest to osiągalne dzięki rozwiązaniom mechanicznym w postaci ergonomicznych rączek, uchwytów czy zaczepów, rozwiązaniom łączeniowym np. w postaci kodowanych szybkozłączy oraz wzorcom projektowym w oprogramowaniu. Wszystko to sprawia, że modyfikacja linii lub maszyny w przyszłości jest tańsza, łatwiejsza i zostawia mniejszy ślad ekologiczny.

Jeśli poszukujesz producenta kompletnych zrobotyzowanych linii produkcyjnych i stacji montażowych, zapraszamy do kontaktu. ELPLC S.A. to zespół ponad 160 specjalistów: projektantów, programistów, mechatroników, automatyków i operatorów. Dysponuje własnym R&D, zcyfryzowanym systemem produkcji oraz pracownią projektową. Potencjał wytwórczy jest zdefiniowany przez ok. 4200 m2 powierzchni produkcyjnej oraz własny park 26 maszyn, w skład którego wchodzi 8 nowoczesnych centrów CNC, 9 frezarek konwencjonalnych, 3 tokarki, 6 maszyn szlifierskich.

Jak optymalizować produkcję – poznaj możliwości TOMAI Factory System

Jak mierzyć efektywność pracy i jak uzyskać realny obraz wpływu czynnika ludzkiego na pracę całej linii produkcyjnej? Problemy z ciągłymi zakłóceniami wydajności i osiąganiem celów produkcyjnych na dużej linii naszego klienta należą już do przeszłości. Dobrym rozwiązaniem do optymalizacji czasu produkcji okazał się dedykowany moduł analizy pracy operatorów KPI jako część środowiska TOMAI Factory System.

 

W typowej aplikacji moduł ten ma za zadanie wskazać efektywność pracy operatorów, ich średnie czasy pracy, rekordy efektywności oraz informować inżynierów danej linii produkcyjnej o problemach. Mogą to być wszelkie zaburzenia wydajności i opóźnienia konkretnego operatora, mające wpływ na pracę innych operatorów i całej linii.

Na podstawie zebranych danych dotyczących ilości wykonanych cykli, tablic produkcyjnych oraz średniego czasu operacji, oprogramowanie modułu dokonuje predykcji, czy przy aktualnie trwającej produkcji i jej efektywności, linia produkcyjna jest w stanie osiągnąć cel produkcyjny. Niezależnie od rezultatu będzie również dostępna informacja o tym, ile elementów zostanie wykonanych. O innych funkcjonalnościach przydatnych w optymalizacji produkcji i nie tylko, dowiecie się z naszych kolejnych postów.


© ELPLC. All rights reserved. Powered by jdev.pl