Pulizia tecnica nel processo di montaggio

Pick-and-Place

Cacciatore di particelle

Conduttore per binari

Binari di supporto

Unità di vite sottosuolo

aspirazione sottovuoto

Come un virus malvagio può far ammalare le persone, così le particelle più piccole possono danneggiare componenti, portando al loro malfunzionamento o, se utilizzate come componenti di sistema, anche causare il guasto completo del sistema. Le cause della formazione di tali particelle pericolose nei processi di produzione di diversi settori sono molteplici. Nell'industria automobilistica, le particelle si formano principalmente dall'usura durante l'assemblaggio. DEPRAG Schulz GmbH ha quindi sviluppato il concetto «CleanFeed» per evitare la contaminazione delle particelle di componenti sensibili alla pulizia nell'assemblaggio a vite.

In molti settori, la pulizia tecnica sta diventando sempre più diffusa e si sta affermando come un requisito di qualità importante per l'intera catena di processo: dalla produzione alla logistica fino all'assemblaggio. La tendenza alla miniaturizzazione, l'aumento dell'elettronica e l'uso crescente di nuovi materiali leggeri sono i principali fattori responsabili di ciò. Ciò rende i componenti da un lato più performanti ed efficienti, ma dall'altro più sensibili alle più piccole contaminazioni.

La conseguenza della miniaturizzazione si evidenzia, ad esempio, nei sistemi di iniezione: devono resistere a pressioni sempre più elevate, con le tolleranze di gioco già ridotte e talvolta di pochi micrometri. Piccole particelle di metallo dure, di dimensioni di micrometri, possono ostruire le fessure e causare un'iniezione continua. Ciò può compromettere enormemente la funzionalità di un motore e portare a danni al motore stesso. Nei gruppi elettronici, le più piccole particelle conduttive possono causare cortocircuiti. Questa problematica viene ulteriormente aggravata dall'uso di nuovi materiali, come le plastiche rinforzate con fibre di carbonio (CFK), poiché le loro particelle sono conduttive.

Le tecniche e i metodi per soddisfare le crescenti esigenze di pulizia tecnica nei processi di produzione sono molteplici. Ad esempio, le fasi di lavoro relative a componenti sensibili alla pulizia vengono spostate in ambienti puliti o camere bianche, e l'accesso è consentito solo al personale qualificato con adeguata protezione. Si mira così a evitare l'introduzione di particelle dall'esterno. Inoltre, i componenti vengono sottoposti a processi di pulizia accurati e la formazione di particelle durante il trasporto viene prevenuta mediante imballaggi antistatici e fissi in posizione.

Questi sforzi per prevenire la contaminazione da particelle dovrebbero essere mantenuti anche durante l'assemblaggio, poiché qui le particelle pericolose possono formarsi a causa dell'usura in prossimità immediata dei componenti. Il rischio di contaminare componenti sensibili con particelle dannose è elevato. La quota di tali componenti è, ad esempio, elevata nell'industria automobilistica e di forniture, rendendo sempre più centrale la questione della pulizia tecnica nel processo di montaggio.

A seconda del componente e dei requisiti di pulizia, l'area di lavoro di assemblaggio deve essere eventualmente progettata come ambiente sterile o camera bianca. Un ruolo fondamentale è svolto dai componenti della linea di montaggio. Le particelle di sporco pericolose si formano già durante l'alimentazione dei pezzi e nel processo di avvitamento stesso. Per evitare di contaminare i componenti e i gruppi sensibili alla pulizia con particelle durante queste fasi di montaggio, è necessario evitarle, eliminarle o ridurle.

Per questa sfida, il specialista di Amberg nel settore della tecnologia di avvitamento e automazione, DEPRAG Schulz GmbH, ha sviluppato un concetto integrato: il concetto «CleanFeed». Si basa su componenti CleanFeed specificamente progettati, sviluppati e prodotti interamente in casa DEPRAG. Questi vanno dalla tecnologia di alimentazione appropriata fino ai moduli funzionali di avvitamento progettati di conseguenza e alle apparecchiature per l'aspirazione delle particelle di sporco generate nel processo di montaggio. In questo modo, il concetto soddisfa i requisiti di pulizia tecnica – evitare, eliminare, ridurre le particelle – lungo tutto il processo di assemblaggio a vite.

Le particelle indesiderate possono già formarsi durante la singolarizzazione delle viti. Ad esempio, nell'uso di un alimentatore vibrante a spirale, l'elemento di alimentazione, la spirale, viene vibrato tramite un azionamento oscillante. Il materiale da ordinare viene mosso in piccoli movimenti di lancio. La vibrazione costante può generare un'usura relativamente elevata, che viene trasportata attraverso le parti di alimentazione dell'intero sistema di alimentazione. Per questo motivo, una tecnologia di alimentazione delicata sui componenti e con poca usura, in presenza di elevati requisiti di pulizia, è già una condizione importante per la pulizia tecnica nel processo di montaggio. L'alimentatore a binario mobile DEPRAG del concetto CleanFeed preleva le viti dal contenitore di stoccaggio tramite un movimento di rotazione di un binario segmentato, che causa poca usura. Un sensore nel binario di alimentazione regola il numero di movimenti di sollevamento necessari. Se l'operatore fornisce meno materiale, il dispositivo di alimentazione ne fornisce di conseguenza di meno. Le viti scivolano lungo il binario di alimentazione grazie alla gravità, passando attraverso guide meccaniche e arrivando ordinate alla singolarizzazione. Attraverso il tubo di alimentazione, il materiale viene quindi consegnato al modulo funzionale di avvitamento. Gli elementi di collegamento non correttamente stoccati vengono rimessi nel contenitore di riempimento.

Inoltre, nel tubo di alimentazione, principalmente nelle curve ma anche durante il «tumbling» in tratti di tubo dritti, può verificarsi usura. A questo scopo, DEPRAG offre il Particle Killer, una fonte di vuoto economica ed efficiente, che cattura e aspira le particelle di sporco residue. Oltre alla variante inline, in cui l'elemento di collegamento pulito viene immediatamente «sparato» nell'ugello dello strumento di avvitamento, è disponibile anche una variante Pick&Place, in cui l'aspirazione avviene nella posizione di prelievo.

Ora inizia il vero processo di avvitamento. I avvitatori manuali e fissi DEPRAG della serie MINIMAT®-EC-Servo sono stati progettati appositamente per soddisfare i requisiti di pulizia tecnica nell'assemblaggio a vite. Gli avvitatori sono, da un lato, compatibili con l'ESD (dissipazione elettrostatica), prevenendo l'accumulo di particelle di sporco trasportate dall'aria tramite carica elettrostatica durante l'assemblaggio. Dall'altro, riducono l'usura durante l'inserimento della lama nella testa della vite. «Durante l'inserimento, la velocità viene ridotta e aumentata solo quando la lama è correttamente inserita e la vite può essere avvitata» – afferma il Dipl.-Ing. Robert Bachmeier, responsabile vendite Germania di DEPRAG. Gli avvitatori fissi possono anche essere dotati di connessioni a vuoto per aspirare residui di sporco durante la consegna dello strumento. Per evitare che i componenti vengano contaminati da particelle di sporco cadenti, sugli avvitatori da incasso si può anche installare un sistema di serraggio sottopavimento. «In questo modo, si può sfruttare la forza di gravità per montare in modo tecnicamente pulito. Dispositivi di cattura dello sporco o apparecchiature di aspirazione speciali raccolgono, se necessario, le particelle cadenti per facilitarne la rimozione» – spiega Bachmeier. Tutte le componenti CleanFeed, ad eccezione dell'unità sottopavimento, sono disponibili sia in versione manuale che fissa e creano condizioni di ambiente pulito o di camera bianca durante l'assemblaggio (evitando particelle di dimensione da 0,1 µm a 5 µm o da 1 µm a 1000 µm).

Con CleanFeed, DEPRAG offre un concetto integrato basato su decenni di esperienza e know-how nel campo della pulizia tecnica. Già negli anni '80, l'azienda forniva impianti di avvitamento a rinomati produttori statunitensi per l'assemblaggio di unità floppy disk. Le condizioni di montaggio per il processo di avvitamento soddisfacevano i requisiti di ambienti puliti. Tutto da un'unica fonte – con il concetto CleanFeed, DEPRAG ha sviluppato una soluzione che garantisce un'ottima coordinazione tra i singoli componenti e i processi.