Technická čistota v montážním procesu

Pick-and-Place

Částicový vrah

Drážďovací zařízení pro kolejnice

kolejnicové podávací zařízení

Jednotka podlahového šroubu

Vakuová odsávačka

Jak může škodlivý virus způsobit, že lidé onemocní, tak mohou i nejmenší částice poškodit součástky, což povede k jejich selhání nebo, pokud jsou použity jako systémová součást, dokonce k úplnému selhání systému. Příčiny vzniku takových nebezpečných částic v výrobních procesech různých odvětví jsou rozmanité. V automobilovém průmyslu vznikají částice především opotřebením při montáži. DEPRAG Schulz GmbH proto vyvinula koncept „CleanFeed“ k prevenci kontaminace částicemi u citlivých součástek při šroubování.

V mnoha odvětvích se technická čistota stále více prosazuje a stává se důležitou požadavkem na celou řetězec kvality: od výroby přes logistiku až po montáž. Převážně je za tím trend miniaturizace, více elektroniky a zvýšené použití nových lehkých materiálů. Díky tomu jsou součástky na jedné straně výkonnější a efektivnější, na druhé straně však také citlivější vůči nejmenším nečistotám.

Důsledkem miniaturizace je například vstřikovací systém: Ty musí odolávat stále vyšším tlakům, přičemž jejich již tak malé mezery se stále zmenšují a na některých místech dosahují pouze několika mikrometrů. Mikrometr malé tvrdé kovové částice mohou ucpávat mezery a způsobit trvalé vstřikování. To může výrazně narušit funkčnost motoru a vést k jeho poškození. U elektronických sestav mohou i nejmenší vodivé částice způsobit zkrat. Tento problém je dále zesílen použitím nových materiálů, jako jsou kompozity s uhlíkovými vlákny (CFK), protože jejich částice jsou vodivé.

Techniky a metody, jak splnit rostoucí požadavky na technickou čistotu ve výrobních procesech, jsou různorodé. Například se pracovní kroky týkající se citlivých součástek přesunou do čistých nebo sterilních prostor a přístup je povolen pouze vyškolenému personálu s odpovídajícím ochranným oděvem. Tím se zabrání vniknutí částic zvenčí. Navíc jsou součástky podrobovány náročným čistícím procesům a vznik částic při opotřebení během přepravy je eliminován pomocí balení s fixací polohy a antistatických obalů.

Tento úsilí o prevenci kontaminace částicemi by mělo být důsledně pokračováno i v samotné montáži, protože zde mohou vznikat nebezpečné částice opotřebením v bezprostřední blízkosti součástek. Riziko kontaminace citlivých součástek škodlivými částicemi je tak vysoké. Podíl takových součástek je například v automobilovém a dodavatelském průmyslu velký, což činí technickou čistotu v montážním procesu stále důležitější.

Podle typu součástky a jejích požadavků na čistotu musí být montážní pracovní prostor případně navržen jako čistý nebo sterilní prostor. Významnou roli zde hrají komponenty montážního zařízení. Nebezpečné nečistoty vznikají již při dodávce dílů a během samotného šroubování. Aby se při těchto krocích zabránilo kontaminaci citlivých součástek a sestav částicemi, je třeba je buď zabránit, odstranit nebo snížit jejich vznik.

Pro tuto výzvu vyvinul specialista na šroubovací techniku a automatizaci z Ambergeru, DEPRAG Schulz GmbH, komplexní koncept: koncept CleanFeed. Je založen na specificky navržených komponentách CleanFeed, které jsou kompletně vyvinuty a vyráběny v DEPRAG. Ty sahají od vhodných dopravních systémů přes koncipované šroubovací funkční moduly až po zařízení na odsávání vznikajících nečistot během montážního procesu. Tím tento koncept splňuje požadavky na technickou čistotu – zabránit, eliminovat, snížit částice – po celý proces šroubování.

Nechtěné částice mohou již vzniknout při jednotlivém šroubování. Například při použití vibračního podavače se dopravní prvek, spirálová dráha, rozvibruje pomocí kyvného pohonu. Materiál je přesouván v malých odhozových pohybech. Díky neustálému vibrování může vzniknout relativně vysoké opotřebení, které se přenáší přes dopravní díly v celém dopravním systému. Proto je šetrná a opotřebení minimalizující dopravní technika již důležitou podmínkou technické čistoty v montážním procesu. Hubičkový dopravník z konceptu CleanFeed od DEPRAG čerpá šrouby z zásobníku pomocí segmentové vodicí kolejnice, která se pohybuje v kývavém pohybu, což způsobuje minimální opotřebení. Senzor v zásobníkové dráze řídí počet potřebných zdvihů. Pokud operátor zpracovává méně materiálu, dopravník dodává méně. Šrouby se na vodicí kolejnici volně sklouznou díky gravitaci přes mechanické zábrany a jsou roztříděny do šroubovacích jednotek. Přes dopravní hadici je materiál následně dodáván do šroubovacího funkčního modulu. Spojovací prvky, které nejsou správně uložené, se vracejí zpět do plnícího zásobníku.

Navíc může při průchodu dopravní hadicí, především na zákrutách, ale i při „třepání“ v přímých úsecích, vznikat opotřebení. DEPRAG nabízí s Particle Killer cenově dostupný a účinný vakuový zdroj, který zachytává a odsává zbytkové nečistoty. Kromě inline varianty, kdy je očištěný spojovací prvek přímo „zasunut“ do hubice šroubovacího nástroje, je k dispozici varianta Pick&Place, při níž odsávání probíhá v oblasti odstraňování.

Pak začíná samotný šroubovací proces. Ručně vedené a stacionární šroubováky DEPRAG řady MINIMAT®-EC-Servo jsou speciálně navrženy tak, aby splňovaly požadavky na technickou čistotu při šroubování. Šroubováky jsou jednak ESD (angl. electrostatic discharge: elektrostatický výboj), což zabraňuje usazování prachových částic způsobených elektrostatickým nábojem při šroubování. Dále snižují opotřebení při zasazení čepele do hlavy šroubu. „Při zasazování se snižuje otáčka, a teprve když je čepel správně zasazena a šroub je možné zašroubovat,“ vysvětluje Dipl.-Ing. Robert Bachmeier, vedoucí prodeje v Německu u DEPRAG. Stacionární šroubováky mohou být dále vybaveny vakuovými přípojkami, které odsávají zbytkové nečistoty při dodávání šroubováku pomocí vakuových zdrojů. Aby součástky nebyly kontaminovány padajícími částicemi nečistot, nabízí se u vestavných šroubováků také podpodlahové utahování. „Tak lze využít gravitaci k technicky čisté montáži. Znečišťující částice nebo speciální odsávací zařízení sbírají v případě potřeby padající částice pro snadné odstranění,“ říká Bachmeier. Všechny komponenty CleanFeed, s výjimkou podpodlahové jednotky, jsou dostupné jak v ruční, tak v stacionární verzi a vytvářejí podmínky pro čisté a sterilní prostředí při montáži (odstranění částic v rozmezí 0,1 µm až 5 µm nebo 1 µm až 1000 µm).

S CleanFeed nabízí DEPRAG komplexní koncept, který vychází z desetiletých zkušeností a know-how v oblasti technické čistoty. Společnost například již v 80. letech dodávala šroubovací zařízení předním americkým výrobcům pro montáž diskových mechanik. Podmínky montáže pro šroubování tak odpovídaly požadavkům na čisté prostory. Všechno od jednoho zdroje – s konceptem CleanFeed vyvinula DEPRAG řešení, které zajišťuje optimální sladění jednotlivých komponent a procesů.