Identyfikacja odpowiedniego systemu transportowego towarów do indywidualnych zastosowań i wymagań dotyczących czystości

(Źródło: Kögel GmbH)

(Za: AUER Packaging GmbH)

(Źródło: Kögel GmbH)

(Źródło: Kögel GmbH)

(Źródło: Kögel GmbH)

Dzisiejsze elementy przemysłowe, na przykład w branży motoryzacyjnej, są coraz bardziej obciążone, tolerowane w węższym zakresie i bardziej filigranowe – przy jednoczesnym rosnącym nacisku na koszty materiałów i produkcji. Agregaty reagują wrażliwie na najdrobniejsze zanieczyszczenia, tak że nawet pojedyncze cząstki mogą prowadzić do awarii. W tym kontekście czystość elementów w trakcie procesu produkcyjnego odgrywa istotną rolę. Firmy produkcyjne stopniowo dostrzegają ten proces jako wartość dodaną, niezbędną do spełnienia wymagań klientów.

Producenci muszą więc już na wczesnym etapie określić wszystkie czynniki mogące prowadzić do potencjalnego zanieczyszczenia elementów, zdefiniować dokładne wymagania dotyczące czystości oraz ustalić optymalny konstrukcyjnie sposób wykończenia elementów. Po określeniu metod obróbki można wyprowadzić zanieczyszczenia powstające podczas produkcji, takie jak wióry czy środki chłodzące, i zaplanować odpowiednie procedury, aby osiągnąć wymaganą czystość techniczną.

Zadania od transportu do czyszczenia

Ponieważ każdy element jest transportowany przez cały proces produkcyjny i musi być montowany z zachowaniem wymaganej czystości, szczególne znaczenie ma odpowiednie zaprojektowanie pojemników na towary, oprócz pakowania partii elementów i techniki urządzeń czyszczących oraz używanej chemii czyszczącej. Zadaniem systemów pojemników jest zapewnienie, że elementy są przechowywane w taki sposób, aby można je było bezpiecznie i bez uszkodzeń przenosić od pierwszego etapu produkcji aż do montażu z zachowaniem wymaganej czystości.

Na poszczególnych etapach produkcji pojemniki pełnią różne funkcje. Od transportu, przez ustawienie do kolejnego etapu produkcji, aż po mocowanie elementów do czyszczenia. Ponieważ przy każdej zmianie pojemnika lub przemieszczaniu elementów istnieje ryzyko uszkodzenia lub ponownego zanieczyszczenia resztkami produkcyjnymi, zaleca się szczegółowe zapoznanie z oferowanymi systemami pojemników i opakowań. Idealny pojemnik to taki, w którym elementy przechodzą całą linię produkcyjną, eliminując ryzyko dodatkowego zanieczyszczenia.

W celu optymalnego zaprojektowania pojemnika należy określić szczególnie następujące parametry projektowe:

- Geometria elementu
- Waga elementu
- Przepływ
- Metoda produkcji
- Wymagana czystość
- Urządzenie i medium czyszczące
- Systemy obsługi / załadunku

Jeśli w przedsiębiorstwie już istnieje urządzenie do czyszczenia, przydatne będą również następujące informacje:

- Wymiary partii czyszczącej (zewnętrzne wymiary pojemnika)
- Wymagany materiał pojemnika (odpowiedni do czyszczenia wodnego i/lub rozpuszczalników)
- System obsługi / załadunku (w urządzeniu i/lub w produkcji)
- Opcja identyfikacji w urządzeniu i/lub w produkcji (np. kod kreskowy lub RFID)

Na podstawie geometrii i zdefiniowanych wartości czystości powierzchni można rozpoznać, czy elementy mogą być czyszczone jako wsad lub jako zestaw.

Wsad: Liczne pojemniki na elementy do wyboru

Wsad można zazwyczaj czyścić w standardowych koszach o odpowiedniej wielkości oczek lub w stojakach na kosze, połączonych z drobno oczkowymi koszami na wsad. Popularne pojemniki to na przykład blaszane skrzynki w zamkniętej lub perforowanej formie, wykonane ze stali ocynkowanej lub nierdzewnej. Jest to tanie i wytrzymałe rozwiązanie. Skrzynki są używane od dawna zarówno do transportu, jak i do czyszczenia elementów. Wadą jest to, że cząstkowe zanieczyszczenia mogą nie być skutecznie usunięte z powodu dużych, zamkniętych powierzchni i krawędzi. Są więc odpowiednie tylko wtedy, gdy nie obowiązują określone wymagania dotyczące czystości.

Alternatywą są plastikowe skrzynki. Dostępne w wersji zamkniętej – tak zwane małe pojemniki na ładunki (KLT) – oraz z otworami na uchwyty. Są one używane głównie do transportu i przechowywania, a wersja z pokrywą świetnie nadaje się jako opakowanie zbiorcze do obsługi pojemników z elementami, wykluczając wpływ otoczenia.

Ponadto perforowane kosze z tworzywa sztucznego, ze względu na niskie koszty, coraz częściej wykorzystywane są zarówno jako opakowania transportowe, jak i do czyszczenia. Należy jednak pamiętać, że tworzywo jest narażone na temperatury i chemikalia podczas czyszczenia, co może wpływać na jego wytrzymałość i stabilność. Jednocześnie rozwiązania z tworzywa mogą wpływać na wydajność ultradźwięków.

Ze względu na liczne otwory, elementy mogą być dobrze obmywane podczas czyszczenia, a zanieczyszczenia wypłukiwane. Zazwyczaj stosuje się je do procesów wstępnego czyszczenia, gdy nie są jeszcze wymagane końcowe wartości czystości.

Druciane kosze ze stali ocynkowanej lub nierdzewnej są doskonałe do osiągnięcia wysokich wartości czystości ze względu na ich dużą przepuszczalność. Ze względów kosztowych są one używane głównie do zadań czyszczenia. Najwyższe wartości czystości zarezerwowane są dla drucianych koszy ze stali nierdzewnej.

We wszystkich wymienionych pojemnikach można obsługiwać i czyścić elementy jako wsad. Jednakże, jakie wartości czystości można osiągnąć, można ustalić tylko na podstawie prób czyszczenia.

Jeśli wymagana jest określona czystość techniczna, elementy zazwyczaj muszą być ustawione pojedynczo. Mówi się wtedy o zestawie. Na podstawie ich geometrii i zdefiniowanych wartości czystości powierzchni można rozpoznać, czy i jak elementy muszą być przemieszczane podczas czyszczenia i suszenia. Wymaga to odpowiedniego wykończenia systemów pojemników, tak aby elementy były pojedynczo mocowane. Istnieje wiele różnych metod z metalu i tworzyw sztucznych.

Zestaw: mocowany w przestrzeni lub na płaszczyźnie

Alternatywnie do opisanych już systemów pojemników, które można modyfikować do zestawów, istnieją specjalistyczne pojemniki na elementy oparte na standardowych podstawowych pojemnikach, które można wyposażyć w wymienne uchwyty do różnych elementów.

Przy projektowaniu pojemnika na zestaw konieczne jest ustalenie, czy elementy muszą być mocowane jedynie na płaszczyźnie, czy również w przestrzeni. Na przykład, przy obracającym się procesie czyszczenia pod kątem 30°, wystarczy mocowanie na płaszczyźnie – chyba że mechanizm czyszczący jest tak duży, że elementy mogą wypaść z mocowania.

Jeśli jednak elementy są czyszczone również w ruchu obrotowym, konieczne jest mocowanie w przestrzeni. Na podstawie geometrii elementu, wymiarów partii czyszczącej i przepływu można obliczyć, czy elementy muszą być ustawione w jednej lub wielu płaszczyznach.

Jedna płaszczyzna:

- Mocowanie za pokrywę pojemnika
- Mocowanie za pokrywę w komorze roboczej urządzenia czyszczącego
- Mocowanie za elementy mocujące

Dwie lub więcej płaszczyzn:

- Mocowanie za pojemnik ustawiony na górze i na samej górze za pokrywę w pojemniku
- Mocowanie za pojemnik ustawiony na górze i na samej górze za pokrywę w komorze czyszczącej
- Mocowanie za elementy mocujące

Na podstawie geometrii i zdefiniowanych wartości czystości powierzchni można określić, jak i gdzie elementy mogą być mocowane w płaszczyźnie. W przypadku elementów prowadzących wewnątrz, rozkład powierzchni w pojemniku można dość dokładnie określić. Wynika on z widoku z góry elementu, rozłożonego na powierzchni z wystarczającą przestrzenią między elementami dla dobrej cyrkulacji.

W przypadku elementów prowadzących na zewnątrz, w zależności od masy elementu, należy uwzględnić w rozkładzie powierzchni w pojemniku odpowiednią przestrzeń wolną na mocowanie, aby zapewnić dobrą cyrkulację. Wymaga to widoku z góry elementu oraz widoku z góry elementów mocujących, rozłożonych na powierzchni z wystarczającą przestrzenią między elementami.

Jeśli w przedsiębiorstwie nie ma jeszcze urządzenia do czyszczenia i jest to część projektu, konieczne jest najpierw ustalenie wymiarów partii czyszczącej na podstawie następujących danych:

- Geometria elementu
- Waga elementu
- Przepływ
- Metoda produkcji
- Wymagana czystość
- Urządzenie i medium czyszczące
- System obsługi / załadunku

Propozycja rozwiązania:

Na podstawie geometrii, masy i przepływu można obliczyć, jaką objętość trzeba wyczyścić w określonym czasie.

Przykład / założenie:

Masa rozpatrywanego elementu wynosi 0,120 kg, a dopuszczalna łączna masa do ręcznego obsługiwania to 15 kg.
Na podstawie tych danych można określić maksymalną liczbę 125 elementów na pojemnik. Od tej wartości należy odjąć masę własną pojemnika (np. ok. 3 kg), co daje w przybliżeniu 100 elementów na pojemnik.

Przy docelowym przepływie 1000 elementów na godzinę i 100 elementów na pojemnik, łączne zapotrzebowanie wynosi 10 pojemników na godzinę.
Zakładając, że geometria wzorcowego elementu obejmuje objętość 0,24 dm³, przy przepływie 1000 elementów na godzinę konieczne jest zapewnienie objętości kosza 240 dm³ na godzinę. Do tego należy dodać dodatkową przestrzeń wolną na dobrą cyrkulację i ewentualne mocowania (np. ok. 35%), co daje rzeczywistą, obliczeniową pojemność około 324 dm³ na godzinę.

Na podstawie zapotrzebowania na objętość 324 dm³ na godzinę i przepływu 10 pojemników na godzinę można wyliczyć, że potrzebna objętość na jeden pojemnik wynosi około 33 dm³.

Na tej podstawie można sformułować wstępną specyfikację urządzenia czyszczącego: „Jakie urządzenie czyszczące o minimalnej pojemności 33 dm³ jest w stanie wyczyścić 10 partii na godzinę lub 5 partii o minimalnej pojemności 66 dm³?”

Obecnie typowe rozmiary standardowych pojemników w urządzeniach czyszczących to:

480 x 320 x H200 mm = pojemność użytkowa 22 dm³
480 x 320 x H300 mm = pojemność użytkowa 34 dm³
530 x 320 x H200 mm = pojemność użytkowa 24 dm³
530 x 320 x H300 mm = pojemność użytkowa 38 dm³
670 x 480 x H300 mm = pojemność użytkowa 73 dm³

Na podstawie tych rozważań można zawęzić zakres koniecznego urządzenia czyszczącego:

Pojemnik o rozmiarze 480/530 x 320 x H300 mm i przepływie = 10 partii na godzinę
lub pojemnik o rozmiarze 670 x 480 x H300 mm i przepływie = 5 partii na godzinę

Wybór odpowiedniej metody czyszczenia – z ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia – zwykle można ustalić jedynie na podstawie szczegółowych prób czyszczenia.

W tym celu niemal wszyscy producenci urządzeń czyszczących oferują urządzenia do specjalistycznych prób czyszczenia elementów.

Celem jest już na tym etapie użycie odpowiedniego, wybranego systemu pojemników, aby jak najszybciej móc zweryfikować, czy wymagana techniczna czystość jest osiągnięta i czy dany projekt może zostać pomyślnie zrealizowany.