Case study | Precyzja montażu i elastyczność przezbrojeń w sektorze automotive

Optymalizacja produkcji często rozpatrywana jest pod kątem szybkości pracy, np. stacji montażowych w branży automotive. Rzadziej proces ten łączy się z precyzją pracy maszyn, a także eliminacją ryzyka przestojów.

Firma SC Solutions podeszła do tego zagadnienia w sposób kompleksowy i innowacyjny, tworząc inteligentną maszynę na potrzeby międzynarodowego producenta półosi do samochodów osobowych.

Sytuacja zastana

Specjaliści CS Solutions, wyspecjalizowani w projektowaniu urządzeń na potrzeby branży samochodowej, we współpracy z klientem mieli za zadanie usprawnić sposób montażu przegubów w polskim zakładzie produkcyjnym.

Dotąd wykonywany ręcznie, proces był niezwykle czasochłonny, jednak wiązał się z dużą odpowiedzialnością za jakość. Składane elementy posiadają bowiem niewielki luz montażowy. Dodając do tego konieczność separowania różnorodnych produktów do zmontowania oraz ich wagę, można zauważyć, że proces był wymagający z perspektywy obsługi.

Problem

Klient szukał zatem rozwiązania, które pozwoliłoby mu uprościć montaż przy jednoczesnym dopasowaniu się do specyficznych warunków produkcji, w tym do znacznego ciężaru pojedynczych przegubów (elementy ważą między 7 a 8 kg) oraz potrzeby uzyskania precyzyjnie połączonych elementów, z dokładnością nawet do 0,04 mm.

Zasadniczymi zmianami, jakie miały więc zajść po wdrożeniu technologii SC Solutions, było odciążenie pracowników, przyspieszenie produkcji, a także eliminacja błędów montażowych przy jednoczesnym zachowaniu wszechstronności stanowiska.

Rozwiązanie

W celu osiągnięcia wysokiej jakości produkcji przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności, firma SC Solutions skonstruowała półautomatyczny, obrotowy stół montażowy o średnicy 2 metrów, wyposażony w śledzenie za pomocą RFID, sensorykę i łączność cyfrową IO-Link marki Balluff.

SC Solutions stół obrotowy

Zaprojektowana, zbudowana i wdrożona przez firmę maszyna umożliwia składanie przegubów na paletach blokowanych pneumatycznie na kółkach, gdzie elementy są następnie m.in. przycinane z pomocą druta i drążone. W tym celu inżynierowie przygotowali dopasowane gniazda, które mocują elementy z precyzją do 0,1 mm i pozycjonują je z dokładnością do 0,02 mm, a więc zapewniają ułożenie eliminujące ryzyko błędów produkcyjnych, a przy tym zapewniające dokładną obróbkę komponentów.

W przypadku zaproponowanego rozwiązania, o jego innowacyjności świadczy możliwość w pełni kontrolowanego i możliwie elastycznego przezbrojenia, a to za sprawą zastosowania rozbudowanego systemu komponentów RFID. Dzięki temu klient zyskał pełną swobodę identyfikacji różnego typu palet służących do produkcji odmiennych elementów, a także wymiennych podzespołów.

W przeciwieństwie do stanowiska całkowicie ręcznego, gdzie tylko jedno narzędzie byłoby obecne na stałe — półautomatyczny stół montażowy daje możliwość łatwej wymiany palety, która odnajdywana jest za pomocą systemu identyfikacji RFID. Takiego typu inteligentne dopasowanie do potrzeb produkcyjnych pozwoliło w efekcie na osiągnięcie zaledwie 20-sekundowego cyklu montażowego.

Wyzwaniem, jakie napotkali inżynierowie, było wizyjne monitorowanie pozycji elementów przybierających kształt kuli. Specyfika tych obiektów polega na większej tendencji do odbijania światła. Nawet w wypadku wnętrza przegubów, które są obrabiane, dochodzi do imitacji kuli — pojawiają się rozbłyski na koszyku i bieżni wewnętrznej. Kalibracja czujników do wysokiej precyzji sprawdzania produktów pozwoliła szczęśliwie uniknąć trudności i osiągać zadowalającą skuteczność.

Co także istotne, świadomym wyborem SC Solutions było także niewykorzystanie robota, który teoretycznie mógłby obsłużyć i w pełni zautomatyzować stanowisko. Wbrew pozorom wybór ten mógłby wiązać się ze stratami w postaci regularnych zatrzymań robota co pewną liczbę cyklów w związku z przesunięciami. Wynikałoby to z ogromnej precyzji, której wymaga montaż wysokiej klasy przegubów. Przy wyjątkowych elementach luz może wynosić nawet 0,02 mm, co wymaga ciągłego monitorowania pracy.

Jak to działa?

Maszyna wykonana przez firmę SC Solutions pozwala jednemu pracownikowi obsługiwać montaż różnego typu elementów z pełną dokładnością i w czasie, który wcześniej był nieosiągalny dla tego stanowiska. Osoba obsługująca właściwie wprowadza produkty do maszyny i po zakończeniu cyklu wyciąga już zmontowane.

SC Solutions maszyna obrotowa

Dzięki czujnikom Balluff urządzenie stale monitoruje to, co dzieje się na stole montażowym: czyta pozycje wszystkich elementów, pozycje w paletach, pozycję manipulatorów i pozycję w odkładaniu elementów.

Każda paleta, czyli gniazdo, w którym następuje montaż, jest mniejszych rozmiarów i mierzone jest osobnym urządzeniem wchodzącym w skład kompletnej maszyny. Wyposażona jest w dwa koncentratory IO-Link do przesyłania danych i jedno sprzęgło do zasilania tych palet. Zbieranie sygnałów i sterowanie zaworami pneumatycznymi odbywa się bezpośrednio na maszynie (właśnie dzięki masterom IO-Link). Znacząco ograniczony jest więc rozmiar szafy elektrycznej, a zebrane sygnały na części obrotowej maszyny są zbiorczo połączone przez złącze obrotowe. Ponadto, ponieważ każda paleta wyposażona jest w odbiornik, a złącze nadajnika jest na stałe w konstrukcji maszyny, możliwy jest odczyt statusu palety, a zatem dostęp do informacji o aktualnej pracy na niej wykonywanej. Procesy kontroli oparte są natomiast na trzech systemach wizyjnych.

Na samym końcu warto wspomnieć o wymaganym przez klienta znakowaniu 3D, które zgodnie z jego specyfikacją odbywa się automatycznie na przegubach.

Korzyści dla klienta

  1. Wysokie tempo pracy – dzięki wdrożeniu rozwiązania SC Solutions, czas cyklu produkcyjnego został skrócony do 20 sekund.
  2. Precyzja montażu – konstrukcja maszyny oraz zastosowanie najnowszych rozwiązań w zakresie sensoryki przemysłowej pozwoliło na osiągnięcie dokładności mierzonych w częściach milimetrów, a zatem dopasowanie do wyśrubowanych wymagań klienta.
  3. Odciążenie pracownika – w przypadku wdrożonej maszyny osoba pracująca na linii jest w stanie jednocześnie pracować w roli logistyka i montera, selekcjonując, wprowadzając i wyprowadzając produkty ze stołu montażowego.
  4. Efektywność – pracując bez przestojów, na trzy zmiany i z pełną wydajnością, maszyna utrzymuje tempo trzech produktów na minutę. Jej wytrzymałość przy ciągłej pracy to efekt zarówno inteligentnego projektowania, jak i zastosowania wysokiej klasy elementów mechanicznych.

O firmie

Firma SC Solutions realizuje projekty w zakresie projektowania i budowy maszyn oraz wdrażania ich w docelowych zakładach. Przedsiębiorstwo rozpoczęło działalność w 2015 roku, na początku tworząc przede wszystkim z myślą o transporcie przemysłowym. Z czasem profil firmy przekształcił się, a jej inżynierowie zaczęli budować maszyny jednostkowe, dopasowane do klienta.

Obecnie zespół konstruuje duże i zaawansowane urządzenia na zamówienie. W ten sposób buduje obszerne portfolio innowacyjnych rozwiązań, w szczególności dla branży automotive.

Opublikowane case study brało udział w konkursie Balluff Case Study Challenge.

Spodobał Ci się ten artykuł?

Możesz dostawać od nas informacje o nowych artykułach i wydarzeniach.
Wystarczy, że zapiszesz się naszego newslettera.

Balluff - sprzedaż i serwis