Maksymalna elastyczność zwiększy wydajność automatyzacji. Niezależnie sterowane nośniki obrabianych przedmiotów

Maksymalna elastyczność – to cecha, której producenci coraz bardziej stanowczo domagają się od dostawców maszyn. Elastyczności takiej nie zapewniają instalacje, w których produkty są przemieszczane w sztywnych odstępach czasu między połączonymi podsystemami. Co może zatem pomóc? – Niezależnie sterowane nośniki obrabianych przedmiotów mogą tu zdziałać cuda. Większa elastyczność może przynieść ogromne korzyści zarówno producentom, jak i ich dostawcom maszyn. Dowodem na to jest nowa linia montażowa firmy K&S, wyposażona w system transportu SuperTrak firmy B&R z silnikami liniowymi.

Krótko przed planowaną dostawą gotowej już linii montażowej, pracownicy działu sprzedaży K&S Michael Fritsch i Simone Schuster zostali poinformowani o koniecznej pilnej zmianie: system miałby produkować drugi wariant komponentu stosowanego w technice medycznej, nieco inny niż ten, do montażu którego został zaprojektowany i zbudowany.

Dlaczego elastyczność w automatyzacji jest ważna?

Fritsch twierdzi, że tego rodzaju zmiany, dokonywane w ostatniej chwili, są czymś nieuniknionym: „Projektujemy rozwiązania dopasowane do potrzeb każdego klienta. Potrzeby te mogą się jednak nieoczekiwanie zmienić, gdy projektujemy innowacyjne, nietypowe systemy. Zaczynamy projektować maszynę w momencie, gdy ostateczna specyfikacja produktu nie jest do końca znana.” Musimy być zatem przygotowani na konieczność dostosowania się do zmian w trakcie całego projektu i po jego zakończeniu.

Firma K&S rozpoczęła działalność w 1990 r. jako producent narzędzi. Ze względu na zmieniające się wymagania konieczna była większa elastyczność, dlatego firma poszerzyła swój asortyment i obecnie oferuje kompletne pakiety do automatyzacji. Obecnie oferta firmy obejmuje szeroką gamę modułów systemowych do wykrawania, gięcia, montażu, spawania i lutowania. Moduły te są przeznaczone do stosowania w ściśle zsynchronizowanych liniach produkcyjnych pracujących w trybie kołowym lub liniowym, o wydajności do 100 milionów sztuk rocznie. Firma K&S opracowała również urządzenia do szybkiego podawania materiałów oraz pakowarki taśmowe.

Sztywna synchronizacja konwencjonalnych systemów nośników obrabianych przedmiotów, powszechnie stosowana w liniach produkcyjnych i montażowych, zawęża pole dla elastyczności. W tych systemach maksymalna wydajność jest zawsze determinowana przez najwolniejszą stację obróbczą. Jeśli drugi etap rozbudowy wymaga wyższej wydajności, wszystkie stacje obróbcze muszą zostać podwojone, aby można było przetwarzać dwie części jednocześnie. Dotyczy to również stacji, które mogłyby łatwo osiągnąć wyższą przepustowość w czasie cyklu systemu. W takich przypadkach niezależnie sterowane nośniki, napędzane silnikami liniowymi z wydłużonym stojanem, otwierają przed konstruktorami instalacji i ich klientami nowe wymiary elastyczności systemowej.

System transportowy SuperTrak zwiększa elastyczność

Kiedy wspomniany wyżej producent urządzeń techniki medycznej zwrócił się do K&S o skonstruowanie linii montażowej do produkcji nowego elementu przepływowego, firma rozpoczęła poszukiwania optymalnego rozwiązania. Aby zyskać swobodę wysyłania nośników przedmiotów obrabianych do różnych stacji obróbczych stosownie do potrzeb, firma zdecydowała się zastosować niezależnie sterowane wózki systemu SuperTrak firmy B&R.

„Klient postawił sprawę jasno: chce najnowocześniejszej linii montażowej, która sprostałaby przyszłym wyzwaniom” – mówi Schuster. „Jednak kiedy zaczynaliśmy, wciąż nie mieliśmy pojęcia, jakie konkretne warianty będą montowane na linii."  Nie było również wiadome, jakie konkretne wymagania będą stawiane przed maszyną w procesie montażu i zapewnienia jakości. Był to nowy produkt, nie było więc też jasne, jakie ilości będą potrzebne.

Dwuetapowe uruchomienie

Firma K&S zaprojektowała system, który ma być uruchomiony w dwóch etapach. Pierwszy etap miałby na celu zaspokojenie przewidywanego popytu rynkowego, z opcją modernizacji umożliwiającą dwukrotne zwiększenie wielkości produkcji. W takich przypadkach producenci zazwyczaj stosują montaż przedprodukcyjny, ale nie jest to już konieczne.

Firma K&S zastosowała zamknięty, owalny tor składający się z dwóch segmentów zakrzywionych pod kątem 180 stopni i ośmiu (metrowych) segmentów prostych z systemu SuperTrak firmy B&R, zamontowanych na stabilnej, 6-metrowej podstawie maszyny. Ta konfiguracja zapewnia wystarczającą ilość miejsca na około 20 standardowych stacji firmy K&S. W wariancie 1. etapu zajętych jest 14 spośród tych stacji.

Wbudowany system unikania kolizji

Wózki podtrzymujące niestandardowe nośniki obrabianych przedmiotów są prowadzone przez stacje obróbcze wokół owalnego toru. Parametry kierunku, przyspieszenia, prędkości i pozycji docelowej można zaprogramować indywidualnie dla każdego wózka. Wbudowany system unikania kolizji zapobiega bezpośredniemu kontaktowi wózków ze sobą i zapewnia automatyczne i bezpieczne kolejkowanie przed stacjami obróbczymi.

Możliwe jest pominięcie niektórych stacji obróbczych, zatrzymywanie się na dodatkowych stacjach lub przechodzenie do wielu pozycji na danej stacji w celu wytworzenia innego wariantu produktu lub rozbudowy systemu przy minimalnym wysiłku. Zapewnia to producentowi korzyść polegającą na możliwości dostosowania wariantu produktu i wydajności produkcji do aktualnego zapotrzebowania.

Wyższa wydajność niemal bez wysiłku

SuperTrak przynosi producentom jeszcze większe oszczędności, gdy decydują się oni na zwiększenie wydajności swojego systemu. W wielu zastosowaniach, tylko niewielka liczba stacji ma naprawdę krytyczne znaczenie jeśli chodzi o czas. SuperTrak ułatwia zwiększenie wydajności w szybki i ekonomiczny sposób – umożliwia po prostu podwojenie tych krytycznych pod względem czasu stacji i dodanie kilku kolejnych wózków.

Konstruktorzy maszyn również korzystają z elastyczności SuperTrak. Jeśli zaplanują dla instalacji wystarczającą ilość dodatkowej przestrzeni, są w stanie przy stosunkowo niewielkim wysiłku dokonać wszelkich zmian, niezbędnych na każdym etapie projektu. „To się naprawdę opłaciło, gdy w ostatniej chwili otrzymaliśmy prośbę o wyposażenie linii na potrzeby wytwarzania dodatkowego produktu” – wspomina zespół K&S. Wystarczyło jedynie kilka dodatkowych wózków i dodatkowa stacja obróbcza.

Kontrola jakości z korzyścią dla niezawodności procesu

Firma K&S skorzystała z elastyczności oferowanej przez niezależnie sterowane wózki, aby zwiększyć dyspozycyjność linii montażowej. W celu kontroli jakości stacje są regularnie sprawdzane przy użyciu specjalnych atrap obrabianych przedmiotów. W systemach ze sztywno połączonymi nośnikami obrabianych przedmiotów operator zwykle musi wykonać tę czynność ręcznie. Oznacza to zakłócenie całego procesu produkcyjnego, dlatego odbywa się to możliwie jak najrzadziej.

W przypadku systemu SuperTrak atrapy są sterowane programowo – są automatycznie dodawane do nośników na stacji kompletacji, a następnie transportowane do testowanej stacji obróbczej. Po zakończeniu testu atrapa jest zabierana z powrotem do stacji kompletacji i usuwana z linii. Brak konieczności ręcznej interwencji sprawia, że system jest bardziej dyspozycyjny. Skoro zautomatyzowane testy z wykorzystaniem SuperTrak mają tak niewielki wpływ na wydajność, można je wykonywać częściej, z korzyścią dla niezawodności procesu.

Co więcej, wadliwe obrabiane elementy nie mogą powodować dalszych uszkodzeń. Są one wysyłane bezpośrednio ze stanowiska testowego do stanowiska usuwania, bez zatrzymywania się po drodze na jakichkolwiek stacjach montażowych. 

B&R – niezawodny partner

„Ze względu na ich liczne zalety wykorzystywaliśmy już wcześniej systemy z silnikami liniowymi do transportu przedmiotów obrabianych na innych liniach. Natomiast linia do montażu sprzętu medycznego to pierwszy przypadek użycia przez nas takiego systemu dostarczonego przez B&R” – wyjaśnia Fritsch. Jednym z powodów, dla których firma K&S zdecydowała się na rozwiązanie B&R, była dostępność dwóch systemów, SuperTrak i ACOPOStrak. Oferta B&R ułatwia również tworzenie doskonale zsynchronizowanych, kompletnych rozwiązań, w których można wykonać takie czynności jak synchronizacja innych osi sterowania ruchem z ruchami wózków. Podsumowując, K&S zyskuje nowe wymiary swobody projektowania i może reagować na potrzeby klientów z większą elastycznością.