Jednostanční rotující myčky: případ hmotnosti pod 300 kg

Přehled

Jednostanční rotační myčka je nejméně atraktivní stroj v čistícím oddělení a zároveň ten, který se nejčastěji vyskytuje v provozech, kde se vyrábí mnoho různých dílů v mírném objemu. Díl se vloží do stroje, upínací zařízení se otočí a trysky pevně umístěné kolem komory jej omyjí z několika směrů; poté se díl vyjme. Celý proces probíhá na jednom místě.

Její výhodou není rychlost. Výrobní linka s více stanicemi vždy dosáhne vyššího výkonu při zpracování jediného dílu vysokého objemu. Její výhodou je, že jeden stroj dokáže zpracovat širokou škálu dílů pouze změnou upínacího zařízení a změnou programu – a to v prostoru, který se vejde do montážního prostoru, nikoli do celé haly.

Společnost Big Bird Industrial (dříve Shimada Big Bird Industrial) vyvíjí a vyrábí od roku 2001 systémy pro čištění a odstraňování ohrubů z komponent pohonných jednotek automobilů; jednostanční stroje z tohoto sortimentu jsou určeny právě pro tento účel: zpracování smíšených rodin dílů, střední výrobní objemy a požadavek na čistotu, který je skutečný, avšak neextrémní.

1. Co je vlastně jednostanční stroj

Rozhodující charakteristikou je, že všechny technologické kroky probíhají na jednom místě postupně, aniž by díl opustil upínací zařízení.

Jedno upínací zařízení, několik technologických kroků

Čištění, oplach, odstřik a sušení probíhají ve stejné komoře, přičemž díl je upnut pouze jednou. To snižuje manipulaci na jedno naložení a jedno vyložení, což představuje významnou část úspory pracovní síly; zároveň se tak eliminuje chyba přemístění, která vzniká při přesunu dílu mezi jednotlivými stanicemi.

Rotace místo pohybu trysky

Přípravek otáčí součástí uvnitř kruhu pevně umístěných tryskek místo toho, aby pohyboval tryskami kolem nepohyblivé součásti. Toto uspořádání je mechanicky jednoduché: jeden pohon, jedna sada tryskek a žádný robot. Právě to je důvod, proč je stroj cenově dostupný i při nízkém objemu výroby – pohyb je rotací a pokrytí zajišťuje geometrie kruhu.

2. Co rotace přináší

Rotace není jen způsob, jak předvést povrchy. Mění také chování kapaliny na součásti, což je důvod, proč se vyskytuje jak při čištění, tak při sušení.

Pokrytí z geometrie

Součást se otáčející uvnitř kruhu tryskek předkládá celý svůj obvod stejným proudům v jedné otáčce. Trysky lze naklánět tak, aby zasahovaly plochy, otvory a dutiny v různých bodech otáčení, což znamená, že kruh lze ladit podle rodiny součástí, nikoli podle jediné konkrétní součásti.

Odtek a odstředivé odstraňování

Otáčející se část odstraňuje vodu z povrchů, které by ji udržely v klidovém stavu, a vysokorychlostní otáčení na konci cyklu odhazuje kapalinu místo čekání na její kapání. Proto rotující stroje suší lépe, než by naznačoval jejich tlak vzduchu.

3. Rozsah dávek, ve kterém se stroj osvědčuje

Stroj se osvědčuje tam, kde je roční objem na číslo dílu příliš nízký na ospravedlnění linky a zároveň příliš vysoký na ruční čištění.

Zkušební a malosériová výroba

Zkušební součásti převodovek, předvýrobní výroba a malosériové varianty spadají do stejné kategorie: jedná se o skutečné součásti, požadavky na čistotu jsou skutečné a roční objem nestačí k amortizaci linky. Jednostaniční stroj navržený pro rodinu takových součástí pokrývá všechny z nich pomocí jednoho upínače a jednoho programu pro každou součást.

Tam, kde je přijatelná cyklová doba dvou až deseti minut

Rotující jednostanční stroj, který provádí několik operací postupně, vytváří cyklus měřený v minutách místo v sekundách. To je přijatelné při výrobě několika set dílů týdně, ale nepřijatelné při výrobě několika set dílů za hodinu. Hranice je aritmetická a měla by být vypočtena ještě před vytvořením uspořádání.

4. Kde přestává být správnou odpovědí

Nad určitým objemem se postupná struktura stává úzkým hrdlem, protože každá operace čeká na dokončení předchozí. Linka, ve které jsou operace mytí a sušení prováděny paralelně na různých dílech v různých stanicích, vyrobí jeden díl za dobu jednoho cyklu; jednostanční stroj vyrobí jeden díl za součet dob všech cyklů.

Druhou hranicí je hmotnost dílu. Rotace vyžaduje upínací zařízení schopné uchytit díl a pohon schopný jej otáčet. Nad několik set kilogramů rostou nároky na pohon, upínání a bezpečnost rychleji než přínos zvyšujícího se výkonu, a manipulace se přesouvá na jeřáby a vozíky u větších strojů.

5. Nástroje a výměna nástrojů

Na stroji, který zpracovává rodinu dílů, je nástrojové vybavení prvkem flexibility. Upínací přípravek, který se orientuje podle společného prvku celé rodiny a má nastavitelné opěry pro rozdíly mezi jednotlivými díly, lze vyměnit za několik minut; přípravek navržený pro jeden konkrétní díl vyžaduje výměnu trvající hodiny.

Program řídí zbytek: otáčky, doby jednotlivých fází, které trysky jsou aktivní a otáčky při konečném sušení. Na rotačním stroji tato čtyři nastavení zajišťují většinu přizpůsobení, a proto je přeřízení na dobře navrženém zařízení krátké, i když stroj nemá žádného robota, jehož by bylo třeba znovu naprogramovat.

6. Specifikace jednoho

Specifikace jednostančního rotačního myčky by měla uvádět rozměrový obal rodiny dílů (délka, průměr a hmotnost), jednotlivé fáze a jejich doby trvání, otáčky během mytí a otáčky při sušení, limit čistoty a kritérium sucha, a také dobu potřebnou k přeřízení mezi dvěma konkrétními díly.

Nejčastěji vynechané jsou dvě hodnoty: otáčky během sušení na konci cyklu a doba přepínání. První z nich rozhoduje o tom, zda je vůbec možné dosáhnout požadované míry sucha, druhá pak o tom, zda stroj skutečně slouží rodině, pro niž byl zakoupen. Třetí užitečnou hodnotou je doba, kterou stroj potřebuje k dosažení provozní teploty z chladného stavu, protože u stroje používaného občasně tato hodnota určuje, jaká část pracovní směny je skutečně produktivní.

7. Energie, voda a velikost lázně

Jednostanový stroj má malou nádrž, a tento jediný fakt určuje většinu jeho provozních vlastností v obou směrech.

Proč je malá nádrž výhodou

Malý objem se rychle zahřívá, což znamená, že stroj je připraven krátce po spuštění, nikoli až po hodině. Zároveň to znamená, že výměna lázně vyžaduje málo chemikálií a způsobuje malou prostojovou dobu, takže nádrž lze obnovovat v krátkých intervalech místo toho, aby byla provozována po dlouhou dobu. U práce s nízkým objemem jde o skutečnou výhodu, protože nádrž, která stojí bez činnosti dny, se stejně degraduje.

Proč je to také omezení

Malá nádrž má malou tlumivou kapacitu vůči kontaminaci. Šarže silně olejových dílů ji může zatížit během jedné směny a stroj nemá rezervu na ředění zátěže. Praktickým důsledkem je, že filtrace a oddělení oleje mají na malém stroji poměrně větší význam než na velkém stroji a jejich nedostatečné provedení je nejčastější příčinou podvýkonu jednostančního čističe.

Totéž platí i pro fázi oplachování. U malého stroje je i oplachovací nádrž malá a pokud je napájena z mycí nádrže místo z odděleného zdroje, dosáhne během několika cyklů kontaminační úrovně mycí nádrže. Oddělený oplachovací okruh se vlastní filtrací není u této třídy zařízení luxusem; je to rozdíl mezi skutečným opláchnutím a opětovným namočením dílu špinavou kapalinou.

Otevření dveří je dalším faktorem ovlivňujícím spotřebu energie. Každé naložení uvolní do místnosti teplo a páru, a stroj, který provádí mnoho cyklů za hodinu, ztrácí více energie prostřednictvím dveří než prostřednictvím stěn. To je jedním z důvodů, proč jednostanový stroj lépe vyhovuje střednímu než vysokému počtu cyklů: nad určitou frekvencí se ztráty způsobené otevřením dveří stanou dominantní složkou. Odsávání z místa otevření dveří namísto z horní části komory zachytí páru přímo v místě jejího uvolnění a udrží místnost suchou.

Často kladené otázky

Může jednostanový stroj dosáhnout limitu 2 mg?

U součásti bez uzavřených průchodů někdy ano. U součásti s vodní pláštěm nebo olejovým kanálem rozhoduje fáze utěsnění zátky nebo vloženého promývání, kterou jednoduchý rotační stroj nemá.

Je rotace lepší než pevná součást s pohyblivými tryskami?

Je levnější a mechanicky jednodušší. Pohyblivé trysky dosahují prvků, kterých nemůže dosáhnout kruhová tryska, a proto vysokotlaké galerie používají hadice namísto rotačního upínače.

Kolik dílů za hodinu dokáže vyrobit?

Zcela záleží na součtu dob jednotlivých fází. Pětiminutová sekvence nejvýše vyrábí dvanáct dílů za hodinu; dvouminutová sekvence vyrábí třicet. Tato čísla je třeba uvádět vždy spolu se sekvencí, nikoli samostatně.

Vyžaduje naložení robotem?

Ne nutně. Mnoho strojů se ručně naplňuje, protože jsou díly lehké a výrobní objem je skromný; ruční naložení je často rychlejší než robotické naložení při nepravidelné prezentaci dílů.

Závěr

Jednostanční rotační myčka je správným strojem tehdy, když je široká škála typů dílů, výrobní objem na každý díl je skromný a plošná náročnost je omezená. Rotační pohyb zajišťuje pokrytí a odvod vody jediným pohonem místo robota.

Přestává být vhodnou volbou tehdy, když součet dob jednotlivých fází nestačí k dosažení taktu nebo když hmotnost dílu překročí nosnost upínacího zařízení. Obě tyto meze lze předem vypočítat – právě proto se do specifikace zapisují.