Skip to main content

Tag: Linie i maszyny

Wybrane procesy na liniach montażu urządzeń elektronicznych (2)

Testowanie odgrywa kluczową rolę w procesie wytwarzania produktów, oprogramowania i wielu innych rozwiązań. Jest to szczególnie istotne w branży automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych, bo wpływa na jakość, niezawodność i wydajność końcowych produktów. Czym jest testowanie na liniach produkcyjnych? Jak wyglądają wybrane procesy na liniach montażu urządzeń elektronicznych? Na te pytania odpowiemy w poniższym artykule.

Co to jest testowanie na liniach produkcyjnych?

To proces, który ma na celu weryfikację, ocenę i zabezpieczenie jakości oraz zgodności z określonymi wymaganiami. Umożliwia wykrycie ewentualnych problemów, zanim produkty trafią do klientów. Obecnie testowanie na liniach produkcyjnych nie jest już jedynie opcjonalnym etapem w całym procesie produkcji. Jest to fundamentalny element. Daje gwarancję, że wytworzone produkty są zgodne z oczekiwaniami i spełniają określone wymagania jakościowe.

Testy funkcjonalne i elektryczne

Istnieje wiele różnych rodzajów testów, które można przeprowadzać na liniach produkcyjnych. Oczywiście w zależności od rodzaju produktu i branży. Po zakończeniu poszczególnych faz montażu, produkt lub jego komponenty muszą przejść testy. Trzeba sprawdzić czy działają poprawnie. Testy mogą obejmować sprawdzanie funkcjonalności, test izolacji (HiPOT), pomiar parametrów elektrycznych, a także wykrywanie ewentualnych wad lub uszkodzeń.

Testowanie szczelności obudowy

Urządzenia, które są narażone na niekorzystny wpływ czynników zewnętrznych, muszą zostać poddane testom szczelności. Chodzi głownie o obudowy. Jak wygląda to w praktyce? Ten rodzaj testu wykonuje się na stanowisku z odpowiednio dopasowanym gniazdem lub komorą zapewniającą szczelność. Głównym przyrządem pomiarowym jest programowalny detektor nieszczelności z pomiarem przecieku metodą spadku ciśnienia. Dodatkowo stanowisko może być wyposażone w dodatkowe zasoby. M.in. stację znakowania lub przyklejania kodu oraz pola lub kontenery. Do nich trafią sztuki, które nie przeszły testu.

Ochrona przed ESD, czyli elektrycznością statyczną

Uszkodzenia elementów i układów elektronicznych wynikające z wyładowań elektrostatycznych dostrzegalne są często dopiero pod mikroskopem elektronowym. Dają o sobie znać, jeśli nie przy pierwszej próbie uruchomienia urządzenia to po jakimś niezbyt długim okresie jego eksploatacji. Dla producenta to potencjalnie duży koszt związany z serwisem gwarancyjnym.

Dlatego powinny być przestrzegane zasady ochrony przed ESD. W celu uniknięcia uszkodzeń i zapewnienia integralności komponentów elektronicznych stosuje się odpowiednie środki ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi.

Czym jest ESD?

Skrót pochodzi od angielskiego terminu „electrostatic discharge”. Oznacza gwałtowny przepływ prądu elektrycznego pomiędzy dwoma obiektami o różnych potencjałach elektrycznych. W warunkach przemysłowych jest on wytwarzany przez ruch lub tarcie. Niewielkie napięcia, które nie powodują widocznych wyładowań, mogą uszkadzać wrażliwe elementy.

Wymagania odnośnie wdrażania ochrony przed ESD zebrano w postaci normy DIN EN 61340-5-1. Definiuje ona warunki niezbędne do tworzenia, wdrażania i utrzymywania programu ochrony przed elektrycznością statyczną.

Całościowe spojrzenie na zagadnienie wymaga przemyślenia nie tylko procedur i środków wewnątrz zakładu, ale również wyboru odpowiedniego dostawcy linii czy maszyn produkcyjnych. Dostawca musi znać pojęcie strefy chronionej (EPA – electrostatic protected area). Może ona obejmować od pojedynczej stacji do całego budynku.

Dodatkowo dostawca powinien stosować elementy zabezpieczające takie jak listwy uziemiające na stacjach, opaski antystatyczne, kable uziemiające, podkładki, antystatyczne systemy transportowe, łańcuchy dla pojazdów intralogistycznych i inne.

Dlaczego testowanie na liniach produkcyjnych jest tak ważne?

Po pierwsze ocena jakości. Testy pozwalają sprawdzić czy produkt spełnia określone w projekcie standardy. Po drugie, testowanie zapobiega ewentualnym defektom. Wykrycie wad i problemów pozwala na ich wyeliminowanie na etapie produkcji. Po trzecie, testowanie na liniach produkcyjnych to optymalizacja całego procesu produkcji. Pozwala na monitorowanie wydajności i skuteczności całej linii produkcyjnej.

Wybrane procesy na liniach montażu urządzeń elektronicznych (1)

Przemysł elektroniczny stosuje wiele procesów do wytwarzania urządzeń. Procesy te mają istotny wpływ na jakość i wydajność produkcji. Automatyzacja procesów pozwala na obniżenie kosztów produkcji i zmniejszenie liczby błędów. Dynamiczny rozwój technologii i rosnące wymagania rynku wymuszają na producentach urządzeń elektronicznych inwestycje w doskonalenie procesów montażowych, zwiększające wydajność oraz ograniczające ryzyko dostarczenia wadliwych produktów.

Zrobotyzowany montaż mechaniczny

Montaż mechaniczny modułu lub urządzenia z półproduktów warto zrobotyzować. Często są to operacje pick & place z montażem w obudowie gotowych PCB oraz dodatkowych elementów, takich jak podkładki, uszczelnienia czy tulejki dystansowe. Sprawdzają się tutaj roboty typu SCARA. Zaletą takiego rozwiązania jest precyzja, powtarzalność i szybkość. Odpowiedni projekt grippera robota pozwala na dopasowanie do rodzaju produktu i zintegrowanie różnych operacji w niewielkiej przestrzeni. Gripper wyposażany jest w manipulatory, systemy wizyjne do naprowadzania lub weryfikacji oraz wkrętaki i systemy podawania wkrętów. Stanowiska zrobotyzowane można zaprojektować tak aby działały niezależnie lub w linii z systemem transportowym. Odpowiednia ilość zrobotyzowanych stacji oraz właściwie oprogramowanie zarządzania ruchem paletek transportowych pozwala na optymalizację produkcji w czasie.

Nanoszenie klejów i uszczelniaczy

W zależności od rodzaju komponentów składowych i przeznaczenia produktu, konieczne jest dozowanie i nanoszenie substancji o różnych właściwościach. Mogą to być kleje, uszczelniacze, masy termo i elektroprzewodzące. W linii montażu elementów do nagrzewnic PTC zastosowano dozowanie kleju termoprzewodzącego z kompensacją rzeczywistego położenia komponentu na paletce. Rozwiązanie oparte na systemie wizyjnym, serwonapędzie i wadze, umożliwia poprawne naniesienie warstwy z precyzją ±0,0125g i średnicą kropli ok. 1,9mm. Prawidłowy skład kleju zapewnia system igieł dozujących z tubą mieszającą o stałym stosunku mieszania. Tłoki dozujące, sterowane serwonapędem, podają substraty do tuby mieszającej. Połączenie jest stablizowane na stacji utrwalania termicznego przez podgrzanie komponentu do temperatury około 100-120°. Drugi system automatycznego nanoszenia kleju, obsługuje boczne ścianki komponentu z precyzją dozowania ± 0,005g.

Zgrzewanie podczerwienią

Zgrzewanie podczerwienią to czysty proces montażu elementów z tworzyw sztucznych, wykorzystujący specjalną ruchomą głowicę z lampą i odblaskową powierzchnią wewnętrzną. Głowica jest nasuwana na plastikowy kołek, który pozycjonuje mocowane elementy. Odblaskowe wnętrze głowicy powoduje skupienie energii promieniowana podczerwonego z lampy na plastikowym kołku i podgrzanie go. Tworzywo staje się miękkie, więc w środku dociska go końcówka, która spłaszcza i formuje kołek mocując elementy.

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.

Linie i maszyny w produkcji samochodowych przewodów klimatyzacyjnych (2)

Wymagania jakie pojawiają się w układach wykorzystujących CO2 jako czynnik chłodzący, nie omijają także przewodów klimatyzacyjnych. Jedną z metod jest produkcja przewodu z gumy AEM [2] wzmocnionej oplotem stalowym, który w środku zawiera karbowaną, elastyczną rurkę ze stali nierdzewnej. Tak wykonany przewód może pracować z ciśnieniem roboczym 170 bar w temperaturze -40÷150°C. Zapewnia zerową przepuszczalność, wysoką wytrzymałość ciśnieniową i temperaturową oraz spełnia specyfikację DIN 74106.

Linia do produkcji przewodu gumowego ze stalowym wężem falistym w środku

Początek procesu – precyzyjne cięcie węża falistego

Wąż falisty ze stali nierdzewnej jest dostarczany w zwojach na bębnach o różnych średnicach burty. Długość węża na pojedynczym bębnie to 400÷1100m. Transport komponentu do cięcia zapewniają rozwijarki wraz z pomocniczym układem podającym, który reguluje naciąg i tym samym minimalizuje wpływ rozciągnięcia materiału na rzeczywistą długość uciętego kawałka. Cięcie bezwiórowe musi być wykonane precyzyjnie z obu stron w określonym punkcie fali, co jest badane za pomocą systemu wizyjnego. Specyfikacja producenta określa zakresy długości oraz średnicy zewnętrznej wyciętego kawałka. System rolek podających zapewnia optymalną odległość od głowicy tnącej i odpowiednie napinanie węża, aby ograniczyć możliwość jego deformacji.

Montowanie nypli, spawanie i pasywacja elektrochemiczna

Odcinki węża falistego o odpowiedniej długości trafiają następnie do automatycznej stacji obustronnego montażu nypli. Wykonane są one także ze stali nierdzewnej. Odbywa się tutaj proces spawania orbitalnego TIG w atmosferze argonowej. Po wygaszeniu łuku elektrycznego i opróżnieniu atmosfery ochronnej, następuje automatyczny powrót obrotnika z komponentem do pozycji bazowej. Detal przejeżdża na kolejną stację w celu przeprowadzenia pasywacji elektrochemicznej spoin. Napęd elektryczny wprawia komponent w ruch obrotowy a układ pneumatyczny przysuwa głowice czyszczące spoiny. Pasywacja elektrochemiczna jest szczególnie skuteczna w przypadku spoin ze stali nierdzewnej i zapewnia optymalną odporność na korozję. Nadmiar cieczy stosowanej w procesie jest odbierany przez system kwasoodpornych zbiorniczków. Mierzony i sprawdzany jest szereg parametrów takich jak: droga montażu nypli, prędkość rotacji elektrody podczas spawania orbitalnego, natężenie prądu spawania, prędkość obrotu głowic pasywacji czy konduktancja kąpieli pasywującej.

Montowanie węża stalowego w przewodzie gumowym

Tak przygotowany wąż stalowy można wmontować do wnętrza węża gumowego o dostosowanej długości. Wykonuje się też specjalny otwór w gumie zabezpieczony później silikonową opaską. Na końcu zakłada się D-ringi na stalowych nyplach. Maszyna zapewnia montaż bez odkształceń i zarysowań elementów oraz na odpowiednim poziomie czystości. Złożony detal jest przedmuchiwany a ewentualne zanieczyszczenia trafiają do odpowiedniej komory. Wysunięcie nypli z węża gumowego jest kontrolowane za pomocą profilometru. Sprawdzana jest również obecność D-ringów i mierzona jest droga oraz opcjonalnie siła montażu węża stalowego w gumowym.

Podmontaż opasek i zaciskanie końcówek bloczek i konektor

Każdy kompletny przewód składa się z dwóch końcówek i odcinka zmontowanego wcześniej węża. Na części gumowej zakładane są opaski, które są zaciskanie w kolejnej stacji. Końcówki są wygięte w zadany kształt i są zwieńczone bloczkiem oraz konektorem. Operacja montażu polega na wsunięciu końcówek od strony na nyple i zaciśnięcia konektorów wokół połączenia z nyplami. Załadunek odbywa się ręcznie, natomiast montaż i rozładunek automatycznie. Możliwa jest integracja z manipulatorem lub robotem odbierającym zmontowane przewody.

Zaciskanie opasek ze stali nierdzewnej

Przewód jest manualnie wstępnie pozycjonowany. Maszyna automatycznie rozsuwa opaski podmontowane na wcześniejszej stacji. Pozycja opasek wynika z referencji produktu. Następuje weryfikacja prawidłowości położenia opaski i wykonanie operacji zaciskania. Opcjonalnie kontroluje się owalizację.

Maszyny do kompletacji przewodów i testu przepływu

Przewody klimatyzacji grupowane są w wiązki o różnej liczebności np. dwuczęściowe lub pięcioczęściowe. Stacja kompletacji umożliwia montaż przez jednoczesne wciśnięcie przewodów o odpowiedni kołnierz. Po tej operacji wykonywany jest przedmuch i automatyczny test przepływu suchym filtrowanym powietrzem bez mgły olejowej. Ma on sprawdzić czy nie nastąpiło zwężenie przekroju któregoś z przewodów składowych lub jego całkowite zatkanie.

Przypisy

[2] AEM – kauczuk etylenowo-akrylowy

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.

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.

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.

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.


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