Wie man eine flexible Reinigungsmaschine für die Mehrmodellfertigung auswählt: programmierbare und schnelle Wechsel-Lösungen für die Reinigung

Übersicht

Wenn eine Fertigungslinie mehrere Komponententypen verarbeiten muss, muss das Reinigungssystem in der Lage sein, produktwechsel, unterschiedliche Prozessparameter und wechselnde Produktionszyklen zu bewältigen, ohne die Reinheitsanforderungen zu beeinträchtigen.

Eine flexible Reinigungsmaschine erreicht dies über drei Hauptansätze: programmierbare Prozesssteuerung, automatische Modellidentifikation sowie gemeinsame Werkzeuge oder Palettierung .

Dieser Artikel erläutert, wie diese Technologien zusammenwirken, und zeigt auf, wie man ein flexibles Reinigungssystem für die Mehrmodellfertigung bewertet.

Warum erfordert die Mehrmodellfertigung flexible Reinigungsausrüstung?

Traditionelle Hochvolumen-Fertigungslinien verarbeiten oft nur ein einzelnes Komponentenmodell. Die Reinigungsparameter können daher fest eingestellt und speziell für dieses Werkstück optimiert werden.

Moderne Fertigung umfasst jedoch zunehmend:

• Mehrere Komponentenmodelle
• Kleinere Produktionschargen
• Häufige Modellwechsel
• Unterschiedliche Werkstückabmessungen und -gewichte
• Unterschiedliche Sauberkeits- und Partikelgrößenanforderungen

Ein Reinigungssystem für diese Art der Produktion muss drei zentrale Anforderungen erfüllen:

1. Schneller Produktwechsel

Der Wechsel von einem Werkstückmodell zum nächsten darf nicht zu längeren Produktionsausfällen führen.

2. Modellspezifische Prozessparameter

Verschiedene Komponenten erfordern möglicherweise unterschiedliche Roboterbahnen, Reinigungszeiten, Drücke, Temperaturen, Sprühbereiche oder Trocknungsparameter.

3. Breite mechanische Kompatibilität

Die Anlage sollte die maßlichen und strukturellen Unterschiede zwischen Werkstücken berücksichtigen können, ohne dass für jedes Modell umfangreiche mechanische Anpassungen erforderlich sind.

Drei zentrale Ansätze für flexible Reinigung

1. Programmierbare Reinigungsprozesse

Programmierbarkeit gehört zu den grundlegenden Fähigkeiten einer flexiblen Reinigungsanlage.

Unterschiedliche Werkstückmodelle können über eigenständige Reinigungsprogramme verfügen, die Parameter wie folgt enthalten:

• Roboterbewegungsbahnen
• Sprühbereiche
• Reinigungszeit
• Wasserdruck
• Reinigungstemperatur
• Anzahl der Reinigungsdurchläufe
• Trocknungsparameter

Wenn das Produktionsmodell wechselt, kann stattdessen das entsprechende Programm ausgewählt werden, anstatt jeden Prozessparameter manuell anzupassen.

Dies schafft eine grundlegende Basis für wiederholbare Mehrmodellproduktion.

2. Automatische Modellidentifikation

Die automatische Identifikation kann die Beteiligung des Bedieners während des Modellwechsels weiter reduzieren.

Je nach Fertigungslinie kann das System folgende Methoden nutzen:

• Kamerabasierte Identifikation
• RFID
• Position des Förderbandes oder Signale der Fertigungslinie

zur Identifikation des ankommenden Werkstücks und zum automatischen Aufruf des zugehörigen Reinigungsprogramms.

Beispielsweise kann ein Reinigungssystem für Zylinderköpfe von Personenkraftwagen einen motorisierten Rollenförderer sowie kamerabasierte Modellidentifikation nutzen, um verschiedene Zylinderkopfvarianten zu erkennen und automatisch das passende Reinigungsprogramm auszuwählen.

Dadurch wird eine Mischmodellproduktion mit geringerer manueller Intervention ermöglicht.

3. Gängige Spannvorrichtungen und Paletten

Mechanische Flexibilität ist ebenso wichtig.

Wenn mehrere Werkstückmodelle dieselbe Spannvorrichtung oder dieselbe Palette nutzen können, lässt sich der mechanische Wechsel erheblich vereinfachen.

Beispielsweise kann ein Reinigungs- und Entgratsystem für Pkw-Motorblöcke eine gemeinsame Palette für verschiedene obere und untere Blockkonfigurationen verwenden, sodass mehrere Modelle die Reinigungs- und Entgratlinie durchlaufen können, ohne das gesamte Spannsystem auszutauschen.

Warum ist ein breiter Zykluszeitbereich wichtig?

Die einstellbare Zykluszeit einer flexiblen Reinigungsmaschine ist ein weiterer wichtiger Indikator für ihre Flexibilität.

Beispielsweise kann die Pkw-Motorblock-Reinigungs- und Entgratlösung von Big Bird Industrial einen Zykluszeitbereich von etwa 20 Sekunden bis 20 Minuten .

Ein breiter Zykluszeitbereich ermöglicht es derselben Anlagenplattform, unterschiedliche Produktionszenarien abzudecken.

Produktion in hohem Umfang

Für hochvolumige Standardkomponenten kann der Reinigungsprozess mit einer kürzeren Zykluszeit konfiguriert werden, um die Produktionsleistung zu maximieren.

Komponenten mit geringer Stückzahl oder hoher Komplexität

Bei Kleinstserien oder komplexeren Komponenten kann der Zyklus verlängert werden, um zusätzliche Reinigungsdurchläufe oder längere Prozesszeiten zu ermöglichen, falls erforderlich.

Dadurch kann die Anlage sich an Änderungen des Produktionsvolumens und der Produktkomplexität anpassen, ohne dass ein vollständig anderes Reinigungssystem erforderlich ist.

Automatischer Werkzeug- und Düsenwechsel

Flexibilität kann sich auch über Reinigungsprogramme und Spannvorrichtungen hinaus erstrecken.

Einige Anwendungen erfordern unterschiedliche Werkzeuge oder Sprühdüsen für verschiedene Werkstückmodelle.

Beispielsweise kann eine robotergestützte Entgratmaschine für Sechszylinder-Dieselmotorblöcke einen werkzeugwechselbaren elektrischen Spindelantrieb nutzen, um mehrere Bürstentypen zu unterstützen. Während des Modellwechsels kann das System automatisch das erforderliche Werkzeug auswählen und wechseln.

Ein flexibles Kurbelwellenreinigungssystem kann ebenfalls für verschiedene Kurbelwellenmodelle – etwa Vierzylinder- und Sechszylinderkurbelwellen – konfiguriert werden, wobei Hochdruckspindelreinigung und automatischer Düsenwechsel zum Einsatz kommen.

Diese Konfigurationen reduzieren den manuellen Eingriff und ermöglichen es einem Fertigungssystem, mehrere Komponentenvarianten zu unterstützen.

So wählen Sie eine flexible Reinigungsmaschine aus

Bei der Bewertung einer flexiblen Reinigungslösung sind folgende Faktoren zu berücksichtigen.

1. Produktvariation

Wie stark unterscheiden sich die Werkstücke hinsichtlich:

• Länge und Breite
• Gewicht
• Geometrie
• Bohrungs- und Durchgangskonfiguration
• Material

Je größer die Variation ist, desto höher sind die Anforderungen an die Flexibilität der Spannvorrichtung, die Reichweite des Roboters, die Bewegungsstrecke der Ausrüstung und die Handhabungskapazität.

2. Umrüstungshäufigkeit

Wenn die Produktionslinie häufig das Modell wechselt, steht Folgendes im Vordergrund:

• Programmierbare Umrüstung
• Automatische Modellidentifikation
• Gemeinsame Vorrichtungen
• Automatischer Werkzeug- oder Düsenwechsel

Bei wechselnden Prozessen mit geringer Frequenz kann eine manuelle Anpassung akzeptabel sein.

3. Zykluszeit-Anforderungen

Ermitteln Sie, ob verschiedene Modelle signifikant unterschiedliche Produktionszyklus-Anforderungen aufweisen.

Wenn ein Produkt eine kurze Zykluszeit erfordert, während ein anderes deutlich längere Reinigungszeiten benötigt, kann eine Maschine mit einem breiten, einstellbaren Zykluszeitbereich eine höhere Produktionsflexibilität bieten.

4. Sauberkeitsanforderungen

Verschiedene Modelle können unterschiedliche Sauberkeits- und Partikelgrößen-Akzeptanzkriterien aufweisen.

In diesem Fall sollte jedes Modell über eigene validierte Prozessparameter verfügen, anstatt ein universelles Reinigungsprogramm zu verwenden.

5. Zukünftige Produktexpansion

Bei der Planung einer neuen Fertigungslinie sollten potenzielle zukünftige Modelle berücksichtigt werden.

Die Bereitstellung ausreichender Kapazität im Roboterbewegungsbereich, bei der Gestaltung der Spannvorrichtungen, in der Programmarchitektur und im Handhabungssystem kann verhindern, dass die Reinigungsmaschine zum Engpass wird, sobald neue Produkte eingeführt werden.

Big Bird Industrial Flexible Reinigungslösungen

Big Bird Industrial bietet flexible Reinigungslösungen an, darunter:

• Roboterbasierte flexible Reinigungsmaschinen
• Flexible robotergestützte Entgratmaschinen
• Mehrprozess-Reinigungs- und Entgratsysteme
• Flexible Reinigungsanlagen mit breitem Zykluszeitbereich
• Automatische Modellidentifikationssysteme
• Automatische Werkzeug- und Düsenwechselsysteme

Je nach Anwendungsfall kann die Ausrüstung anhand der Kundenanforderungen ausgelegt werden produktpalette, Produktionsvolumen, Wechselfrequenz, Sauberkeitsanforderungen und zukünftige Erweiterungspläne .

Bei ausgewählten flexiblen Anwendungen kann der Zykluszeitbereich etwa von 20 Sekunden bis 20 Minuten .

FAQ

Wie lange dauert ein Modellwechsel an einer flexiblen Reinigungsmaschine?

Das hängt von der jeweiligen Wechseleinrichtung ab.

Bei programmierbarer Prozessauswahl und automatischer Modellidentifikation besteht der Wechsel hauptsächlich aus Programmumschaltung und Erstteilprüfung.

Erfordert der Wechsel den Austausch von Spannvorrichtungen oder manuelle Düsenjustierung, kann zusätzliche Stillstandszeit entstehen.

Für Fertigungslinien mit häufigem Modellwechsel sind programmierbare Wechseleinrichtungen und automatische Identifikation in der Regel wichtige Konstruktionskriterien.

Wie viele verschiedene Modelle kann eine flexible Reinigungsmaschine verarbeiten?

Es gibt keine universelle feste Zahl.

Die tatsächliche Kapazität hängt von den dimensions- und strukturbedingten Unterschieden zwischen den Werkstücken, der Spannvorlagenkompatibilität, dem Roboterarbeitsbereich, dem Handhabungssystem und den Prozessanforderungen ab.

Daher sollte die praktische Kompatibilität einer flexiblen Reinigungsmaschine bereits in der Engineering-Phase anhand der vollständigen Produktliste und nicht allein anhand der Anzahl verfügbarer Programme bewertet werden.

Wie kann eine Maschine einen Zyklusbereich von 20 Sekunden bis 20 Minuten abdecken?

Der Zyklus lässt sich durch Faktoren wie Roboterbewegungsgeschwindigkeit, Sprühzeitdauer, Anzahl der Reinigungsdurchläufe und Prozesskonfiguration anpassen.

Einfache Hochvolumen-Komponenten können kürzere Prozesssequenzen nutzen, während komplexe oder Niedervolumen-Komponenten längere Reinigungssequenzen verwenden können.

Unterschiedliche Programme können daher verschiedenen Werkstückmodellen innerhalb derselben Anlagenplattform zugewiesen werden.

Wie stellt die Mehrmodellfertigung sicher, dass jede Komponente ihre Sauberkeitsanforderungen erfüllt?

Jedes Werkstückmodell sollte ein eigenständig definiertes und validiertes Reinigungsprogramm aufweisen.

Zu den Parametern können gehören:

• Roboterbahn
• Reinigungsdruck
• Reinigungszeit
• Sprühpositionen
• Trocknungsparameter

Nach einem Modellwechsel ist eine Erstteilprüfung durchzuführen, um zu bestätigen, dass die erforderlichen Sauberkeits- und Partikelgrößenkriterien erreicht werden.

Eine automatische Modellidentifikation kann ebenfalls das Risiko verringern, ein falsches Reinigungsprogramm auszuwählen.

Fazit

Flexible Reinigung bedeutet nicht einfach nur, dass mehrere Werkstücke dieselbe Maschine durchlaufen dürfen. Ein wirklich flexibles System muss software, Identifikation, Spannvorrichtungen, Werkzeuge, Reinigungsparameter und Zykluszeit .

Für Hersteller, die mehrere Komponentenmodelle auf derselben Produktionslinie betreiben, können programmierbare Reinigungsprozesse, automatische Modellidentifikation, gemeinsame Spannvorrichtungen sowie eine breite Anpassungsmöglichkeit der Zykluszeit die Produktionsflexibilität erheblich verbessern.

Big Bird Industrial kann flexible Reinigungs- und Entgratsysteme entsprechend den spezifischen Kundenanforderungen entwickeln werkstückportfolio, Produktionsanforderungen, Umrüsthäufigkeit, Sauberkeitsziele und zukünftige Produktpläne .