Z wiedzą do optymalnego systemu zasilania

Smartfony, samochody czy komputery: cykle życiowe produktów stają się coraz krótsze. Mimo to każde nowe urządzenie wymaga odpowiedniego sprzętu produkcyjnego, który również musi być planowany i realizowany coraz szybciej, na przykład linia montażowa wraz z technologią podawania. W celu osiągnięcia optymalnych wyników we współdziałaniu różnych komponentów dla płynnego przebiegu procesu, należy uwzględnić wiele informacji i parametrów. Wieloletnie doświadczenie, innowacyjność oraz standaryzowane moduły dla szybkiej dostępności kwalifikują firmę Amberger DEPRAG SCHULZ GMBH do roli globalnego gracza na rynku technologii podawania. Aby wyjaśnić różne tła i powiązania związane z podawaniem elementów łączących oraz ich optymalnym koncepcjonowaniem, Thomas Lederer, ekspert ds. techniki śrubowej i automatyzacji w DEPRAG, odpowiedział na kilka pytań w wywiadzie.

Pytanie: Podawanie elementów łączących, takich jak np. śruby, za pomocą przewodu podającego jest preferowaną metodą podawania, ponieważ obecnie zapewnia najwyższą pewność procesu i najkrótsze czasy cykli. Czy podawanie za pomocą przewodu jest możliwe, a jeśli nie, czy można je ewentualnie zrealizować poprzez prostą zmianę geometrii śruby? Jak przebiega taka analiza podawania z uwzględnieniem wszystkich ewentualności?

Lederer: Kluczowe pytanie brzmi: czy automatyczne podawanie śrub przewodem jest możliwe, a jeśli nie, czy można je ewentualnie zrealizować poprzez prostą zmianę geometrii śruby? Możliwość sprawdzenia podawania przewodem oferuje przybliżeniowa formuła (patrz rysunek 1). Na jej podstawie można wstępnie ocenić podawanie. W formule wyznacza się stosunek długości śruby do średnicy główki śruby, a następnie oblicza możliwy kąt nachylenia elementu łączącego w przewodzie podającym. Jeśli wynik kąta jest graniczny, w grę wchodzą nasi specjaliści. Na podstawie wzoru na śrubę można za pomocą CAD ocenić rzeczywiste nachylenie śruby w odpowiednim przewodzie podającym. W przypadku negatywnego wyniku często można osiągnąć podawanie poprzez drobne zmiany geometrii śruby, takie jak zmniejszenie średnicy główki lub wydłużenie trzonu śruby. Jeśli zmiana wymiarów śruby nie jest możliwa, można zastosować metodę pick-and-place. Dzięki tej technice element łączący jest umieszczany w ściśle określonej pozycji i jest gotowy do pobrania przez narzędzie do wkręcania za pomocą vacuum, systemu chwytakowego lub magnetyzmu, celowo ustawiony. Ponadto technika podawania pick-and-place umożliwia również dostarczanie innych elementów, takich jak np. uszczelki O-Ring czy etykiety.

Pytanie: Po podaniu elementu łączącego za pomocą przewodu lub metody pick-and-place, musi on zostać odpowiednio ustawiony nad miejscem wkręcania. Odbywa się to za pomocą uchwytu na śruby, który może mieć formę kulistą lub szczękową. Od jakich kryteriów zależy wybór rodzaju uchwytu i jakie rozwiązania istnieją w przypadku ekstremalnych sytuacji, np. bardzo głębokich miejsc wkręcania?

Lederer: Kluczowe kryteria wyboru uchwytu na śruby to dostępne warunki przestrzenne na elemencie. Szczękowy uchwyt wymaga miejsca na otwarcie szczęk, natomiast kulisty uchwyt zapewnia możliwość centrowania w obrębie miejsca wkręcania, co gwarantuje stabilną pozycję do montażu. Rodzaj uchwytu jest ustalany dopiero po szczegółowej analizie, aby wybrać optymalne rozwiązanie zapewniające najwyższą pewność procesu i ergonomię pracy. Na przykład, jeśli miejsce wkręcania jest głęboko położone i śruba musi być prowadzona przez zagłębienie, może się zdarzyć, że śruba wpadnie do otworu i nie trafi w otwór główny. Występuje wtedy pochylenie i blokuje cały proces. Aby przeciwdziałać temu problemowi, stosujemy moduł podający DEPRAG Feed Module. Za pomocą podciśnieniowej uchwytu na śruby, odpowiedniego wysuwu i prowadzonego rurki podciśnieniowej, śruba jest transportowana do miejsca wkręcania.

Pytanie: Temat dostępności przestrzeni – w razie potrzeby stosuje się szablony do śrub, które poprawiają pozycjonowanie kulistych lub szczękowych uchwytów. Zapobiega to np. zsuwaniu się na pochyłych geometriach obudów i zwiększa bezpieczeństwo procesu. Czy powtarzalne ustawianie szablonów wpływa na czas taktowania procesu wkręcania?

Lederer: Tak, ponieważ za każdym razem, gdy zmienia się element, szablon musi zostać ponownie ustawiony i usunięty, co oczywiście wpływa na czas taktowania. Jednakże utrata czasu jest ograniczona, ponieważ każde wiercenie w szablonie posiada stożkowe prowadnice, które ułatwiają pozycjonowanie kulistego uchwytu. W miarę wzrostu liczby miejsc wkręcania, czas pozycjonowania i usuwania szablonu można zrekompensować lub nawet skrócić całkowity czas cyklu. Użycie szablonów do śrub jest dokładnie analizowane z wyprzedzeniem, uwzględniając wszystkie istotne czynniki, i wdrażane tylko wtedy, gdy ma to pozytywny wpływ na proces. W przeciwnym razie ich zastosowanie ogranicza się do przypadków, gdy użycie szablonu jest nieuniknione, np. przy wrażliwych elementach elektronicznych, takich jak te stosowane w smartfonach czy samochodach, aby zapobiec uszkodzeniom podczas pozycjonowania śrubokrętem przez operatora.

Pytanie: W przypadku systemów wielokrotnego podawania istnieje kilka możliwości ich konfiguracji – na przykład za pomocą systemów rozdzielczych, podwójnych urządzeń z podwójną spiralą lub ich kombinacji. Jakie korzyści dla klienta oferują te dwie opcje i od czego zależy decyzja?

Lederer: Konfiguracja systemów podających zależy od liczby obsługiwanych systemów śrubowych oraz od tempa produkcji. Proste rozdzielacze mogą jedynie rozdzielać, nie mają wpływu na kolejność podawania. Uproszczając, mogą obsługiwać tylko miejsca wkręcania o takim samym zapotrzebowaniu na śruby w jednostce czasu. Podajniki wibracyjne z podwójną spiralą, zwane również urządzeniami bliźniaczymi, mogą obsługiwać dwa miejsca wkręcania niezależnie od siebie, pokrywając różne zapotrzebowania. Podajnik wibracyjny eacy feed firmy DEPRAG jest dostępny jako urządzenie bliźniacze. Oferuje on dodatkowe korzyści dla użytkownika: z eacy feed można zaoszczędzić do 80% energii. Ponadto eacy feed jest kompatybilny z Industry 4.0. Dzięki standaryzowanym, modułowym komponentom DEPRAG można łączyć oba koncepcje systemów wielokrotnego podawania, co pozwala na dostosowanie do różnych indywidualnych wymagań klientów. Nasi eksperci obliczają optymalną koncepcję pod kątem liczby śrub, wymagań czasów cyklu, zapotrzebowania na urządzenia i czynników ekonomicznych. Liczba wyjść jest teoretycznie rozszerzalna, jednak w praktyce ma to sens tylko do pewnego stopnia.

Pytanie: Jakość podawanych śrub jest istotnym tematem z punktu widzenia dostępności urządzeń. W zależności od zastosowania, konieczne poziomy czystości mogą być wyższe lub niższe. Jak eksperci DEPRAG określają zalecaną wartość jakości, aby zapewnić możliwie najbardziej ekonomiczną i jednocześnie bezpieczną dla procesu linię produkcyjną?

Lederer: Jakość śrub według DIN wynosi 3%, co oznacza, że na 100 śrub nie może być więcej niż 3 wadliwe elementy. Często jest to niewystarczające dla dostępności technologii podawania. Nie ma uniwersalnej wartości dla wszystkich zastosowań. Wyższe poziomy jakości mają bezpośredni pozytywny wpływ na dostępność urządzeń. Najpierw należy obliczyć optymalny poziom czystości, uwzględniając wymagania dotyczące dostępności zgodnie z VDI 3423. Nasi eksperci od technologii podawania dokonują tego na podstawie analizy ryzyka awarii, aby uzyskać rozwiązanie optymalne pod względem technicznym i ekonomicznym, zapewniające bezpieczny proces dla naszych klientów.