Czystość techniczna w procesie montażu

Podnoszenie i odkładanie

Zabójca cząstek

Szyny prowadzące

prowadnik szynowy

Jednostka śruby podpodłogowej

Odsysanie próżniowe

Jak złośliwy wirus może powodować choroby u ludzi, tak najmniejsze cząstki mogą uszkadzać elementy, prowadząc do ich awarii lub, gdy są używane jako komponenty systemu, nawet do całkowitej awarii systemu. Przyczyny powstawania takich niebezpiecznych cząstek w procesach produkcyjnych różnych branż są różnorodne. W przemyśle motoryzacyjnym cząstki powstają głównie w wyniku zużycia podczas montażu. DEPRAG Schulz GmbH opracował koncepcję „CleanFeed”, mającą na celu zapobieganie zanieczyszczeniu cząstkami wrażliwych na czystość elementów podczas montażu śrubowego.

W wielu branżach coraz częściej wprowadza się techniczną czystość, która staje się ważnym wymogiem jakościowym dla całego łańcucha procesów: od produkcji, przez logistykę, aż po montaż. Na ten trend wpływa głównie dążenie do miniaturyzacji, zwiększona ilość elektroniki oraz coraz częstsze użycie nowych, lekkich materiałów. Dzięki temu elementy stają się z jednej strony bardziej wydajne i efektywne, z drugiej zaś bardziej wrażliwe na najmniejsze zanieczyszczenia.

Konsekwencje miniaturyzacji widać na przykładzie systemów wtryskowych: muszą one wytrzymywać coraz wyższe ciśnienia, przy czym ich już i tak niewielkie szczeliny stają się jeszcze mniejsze i miejscami mają tylko kilka mikrometrów. Mikrometrowe, twarde, metaliczne cząstki mogą zablokować szczeliny i powodować trwałe wtryskiwanie. Może to znacznie zakłócić funkcjonowanie silnika i doprowadzić do jego uszkodzenia. W przypadku elektronicznych układów nawet najmniejsze przewodzące cząstki mogą powodować zwarcia. Problem ten jest dodatkowo nasilany przez użycie nowych materiałów, takich jak kompozyty z włókna węglowego (CFK), ponieważ ich cząstki są przewodzące.

Techniki i metody, aby sprostać rosnącym wymaganiom technicznej czystości w procesach produkcyjnych, są różnorodne. Na przykład etapy pracy związane z wrażliwymi na czystość elementami są przenoszone do pomieszczeń czystych lub czystszych, a dostęp mają tylko wykwalifikowany personel w odpowiednim ubraniu ochronnym. W ten sposób unika się wprowadzania cząstek z zewnątrz. Ponadto elementy są poddawane skomplikowanym procesom czyszczenia, a powstawanie cząstek podczas transportu, spowodowane zużyciem, jest zapobiegane przez opakowania stabilizujące i antystatyczne.

Wysiłki te w zakresie zapobiegania zanieczyszczeniu cząstkami powinny być konsekwentnie kontynuowane również podczas montażu, ponieważ to tutaj niebezpieczne cząstki mogą powstawać w bezpośrednim sąsiedztwie elementów z powodu zużycia. Ryzyko zatem jest wysokie, że elementy wrażliwe na czystość zostaną zanieczyszczone szkodliwymi cząstkami. Odsetek takich elementów jest na przykład w przemyśle motoryzacyjnym i dostawczym duży, co sprawia, że techniczna czystość w procesie montażu staje się coraz ważniejsza.

W zależności od elementu i jego wymagań dotyczących czystości, obszar pracy montażowej może być zaprojektowany jako czyste lub ultra czyste pomieszczenie. Kluczową rolę odgrywają tu komponenty urządzenia montażowego. Szkodliwe zanieczyszczenia powstają już podczas podawania elementów i samego procesu dokręcania śrub. Aby nie dopuścić do zanieczyszczenia czystości wrażliwych elementów i zespołów podczas tych etapów montażu, należy ich unikać, eliminować lub redukować.

W tym wyzwaniu pomógł niemiecki specjalista od techniki śrubowej i automatyzacji, DEPRAG Schulz GmbH, opracowując kompleksową koncepcję: koncepcję CleanFeed. Opiera się ona na specjalnie zaprojektowanych komponentach CleanFeed, które są w pełni opracowane i produkowane w firmie DEPRAG. Obejmują one od odpowiednich technik podawania, przez odpowiednio zaprojektowane moduły funkcji śrubowania, aż po urządzenia do odsysania cząstek brudu powstających podczas procesu montażu. Dzięki temu koncepcja spełnia wymagania technicznej czystości — unikanie, eliminacja, redukcja cząstek — na każdym etapie procesu montażu śrubowego.

Niepożądane cząstki mogą powstawać już podczas pojedynczego dokręcania śrub. Na przykład, przy użyciu wibracyjnego podajnika spiralnego, element podający, czyli spirala, jest wibrowana za pomocą drgań. Materiał jest przesuwany w małych ruchach wyrzutu. Ciągłe wibracje mogą powodować stosunkowo wysokie zużycie, które jest przenoszone przez elementy podające w całym systemie podawania. Dlatego technika podawania, która jest delikatna dla elementów i ma niskie zużycie, jest już ważnym warunkiem technicznej czystości w procesie montażu. Podajnik śrub z koncepcji CleanFeed firmy DEPRAG wyciąga śruby z magazynka za pomocą ruchu obrotowego segmentowego podajnika, co powoduje minimalne zużycie. Czujnik w szynie magazynka kontroluje liczbę potrzebnych ruchów podnoszenia. Jeśli operator przetwarza mniej elementów, podajnik dostarcza ich odpowiednio mniej. Na szynie podającej śruby spadają dzięki sile grawitacji i mechanicznej przeszkodzie, a następnie trafiają do pojedynczego podawania śrub. Materiały podawane przez rurę podającą trafiają następnie do modułu funkcji śrubowania. Elementy łączące, które nie są prawidłowo podawane, wracają do pojemnika na odpadki.

Ponadto, w rurze podającej, głównie na zakrętach, ale także podczas „kołysania się” w prostych odcinkach rur, może dochodzić do zużycia. W tym celu DEPRAG oferuje Particle Killer — tani i skuteczny system próżniowy, który wychwytuje i odsysa pozostałe zanieczyszczenia. Oprócz wersji inline, w której oczyszczony element łączący jest bezpośrednio „wstrzeliwany” do ustnika narzędzia do śrubowania, dostępna jest wersja Pick&Place, w której odsysanie odbywa się w obszarze pozycji wyjmowania elementu.

Teraz rozpoczyna się właściwy proces śrubowania. Ręczne i stacjonarne wkrętaki DEPRAG z serii MINIMAT®-EC-Servo zostały specjalnie zaprojektowane z myślą o wymaganiach technicznej czystości w montażu śrubowym. Wkrętaki te są między innymi odporne na wyładowania elektrostatyczne (ang. electrostatic discharge — ESD), co zapobiega osadzaniu się na nich cząstek zanieczyszczeń przenoszonych przez powietrze na skutek ładunków elektrostatycznych. Ponadto zmniejszają zużycie podczas wkręcania główki śruby. „Podczas wkładania wkrętaka obroty są zmniejszane, a następnie zwiększane dopiero wtedy, gdy główka została poprawnie zamocowana i śruba może zostać dokręcona” — wyjaśnia inż. Robert Bachmeier, kierownik sprzedaży w Niemczech w DEPRAG. Stacjonarne wkrętaki mogą być dodatkowo wyposażone w złącza próżniowe, które odsysają pozostałe zanieczyszczenia podczas podawania elementów. Aby elementy nie były zanieczyszczane przez opadające cząstki brudu, wkrętaki montażowe mogą być wyposażone w podwieszane urządzenia do odsysania. „W ten sposób można wykorzystać siłę grawitacji do technicznie czystego montażu. Zanieczyszczenia lub specjalne urządzenia odsysające zbierają opadające cząstki, co ułatwia ich usunięcie” — wyjaśnia Bachmeier. Wszystkie komponenty CleanFeed, z wyjątkiem jednostki podwieszanej, są dostępne zarówno w wersji ręcznej, jak i stacjonarnej i zapewniają warunki czystości w montażu (zapobieganie cząstkom o rozmiarze od 0,1 µm do 5 µm lub od 1 µm do 1000 µm).

CleanFeed to kompleksowa koncepcja DEPRAG, oparta na wieloletnim doświadczeniu i wiedzy w zakresie technicznej czystości. Już w latach 80. firma dostarczała systemy montażowe do znanych amerykańskich producentów do montażu napędów dyskietek. Warunki montażu spełniały wymogi czystych pomieszczeń. Wszystko od jednego źródła — dzięki koncepcji CleanFeed DEPRAG opracowała rozwiązanie, które zapewnia optymalne dopasowanie poszczególnych elementów i procesów.