Linia czyszczenia obudowy akumulatora: cykl 85 sekund i 3 mg w pięciu etapach

Przegląd

Obudowa akumulatora to duża, cienkościenna aluminiowa skrzynka z kołnierzem, dnem, zestawem wkładów gwintowanych oraz – w wielu projektach – wewnętrznymi żebrami wzmacniającymi i płytą chłodzącą przyklejoną lub spawaną do dna. Czyszczona jest po obróbce mechanicznej i przed montażem; kryterium akceptacji wyrażane jest zwykle jako całkowita masa pozostałości w zakresie niskich jednocyfrowych miligramów na element.

Trudność czyszczenia nie dotyczy widocznych powierzchni. Dotyczy raczej powierzchni styku kołnierza, wkładów gwintowanych, zaokrąglonych narożników w zagłębieniach między żebrami oraz obszaru styku płyty chłodzącej z dnem. To właśnie te obszary zatrzymują wióry po obróbce mechanicznej oraz miejsca, w których test szczelności lub proces klejenia kończy się porażką.

Big Bird Industrial (dawniej Shimada Big Bird Industrial) buduje od 2001 r. systemy do czyszczenia i wygładzania elementów napędu pojazdów samochodowych, a pięciostopniowa linia opisana poniżej została zaprojektowana zgodnie z konfiguracją stosowaną w programach produkcyjnych o cyklu 85 sekund i limicie 3 mg.

1. Dlaczego obudowy akumulatorów wymagają osobnej linii

Obudowa o takich wymiarach charakteryzuje się dużą powierzchnią przy niskiej masie. Łatwo ją natryskiwać i zalewać, ale trudno osuszać. Woda gromadzi się w płytkich wgłębieniach między żebrami oraz wzdłuż kołnierza, a część opuszczająca linię w stanie wilgotnym nie przejdzie ponownej kontroli czystości po odparowaniu wody i pozostawieniu rozpuszczonych w niej zanieczyszczeń.

Duża powierzchnia, niska masa, wysoka retencja wody

Cienkie ścianki z aluminium szybko nagrzewają się i ochładzają, co oznacza, że po osuszeniu część może skraplać wilgoć z wilgotnego podłogi warsztatowej. Typowym środkiem zapobiegawczym jest kontrola temperatury części na wyjściu z linii – nie tylko w celu usunięcia wody na końcu procesu mycia.

Zestaw kołnierza i wkładek określa wymagania

Powierzchnia kołnierza zawiera uszczelkę lub klej, a gwintowane wkładki przyjmują elementy mocujące z określoną wartością momentu dokręcania. Zanieczyszczenia na którejś z tych powierzchni powodują wyciek lub błąd momentu dokręcania, który ujawnia się podczas końcowej montażu linii produkcyjnej, daleko od stacji czyszczenia – dlatego kryterium czystości obudowy akumulatora określa się osobno dla każdej strefy, a nie jako jedną wartość liczbową.

2. Pięcioetapowa sekwencja

Linia osiągająca czas 85 sekund i masę 3 mg nie opiera się na jednym intensywnym etapie. Dzieli pracę na pięć etapów, z których każdy rozwiązuje konkretny rodzaj zanieczyszczenia.

Przeznaczenie każdego etapu

Oczyszczanie strumieniowe usuwa większość wiórków i chłodziwa ze wszystkich powierzchni jednorazowo. Następnie robocze czyszczenie celowane skupia się na płaszczyznach złączeniowych, gwintach wkładów oraz narożnikach żeber, gdzie pokrycie strumieniem jest najmniejsze. Przepłukiwanie usuwa środek czyszczący oraz ponownie zawieszone drobne cząstki za pomocą oddzielnego obiegu wody z filtrowaniem. Odmuchiwanie usuwa główną ilość wody, dzięki czemu etap próżniowy nie musi jej parować. Suszenie w próżni usuwa pozostałą wilgoć, której nie udało się usunąć metodą odmuchiwanie.

3. Suszenie jest ograniczeniem wiążącym

W przypadku obudów o tej wielkości etapy mycia zwykle nie są ograniczeniem. Etapy dmuchania i próżni zajmują nieproporcjonalnie dużo czasu cyklu, a każda próba ich skrócenia skutkuje błędem suszenia, a nie błędem czystości.

Kolejność działań w procesie suszenia ma znaczenie

Dmuchanie przed tworzeniem próżni nie jest nadmiarowe. Powietrze usuwa większość wody przy niskim zużyciu energii; próżnia natomiast radzi sobie z resztkami wody pozostającymi w miejscach, do których powietrze nie może dotrzeć. Zmiana kolejności oznacza, że komora próżniowa musi odparować swobodną wodę, co trwa znacznie dłużej niż odparowanie cienkiej warstwy wody.

Temperatura detalu przy wyjściu

Detal opuszczający maszynę w stanie ciepłym ochłodzi się na taśmie transportowej i może skroplić wilgoć z otaczającego powietrza. Utrzymanie temperatury wyjściowej bliskiej temperaturze otoczenia eliminuje ten problem bez konieczności dodawania stacji chłodzenia. W przypadku obudów o cienkich ściankach jest to mierzalna wielkość i powinna znaleźć się w kryteriach akceptacji obok wskaźnika suchości.

4. Obsługa i pokrycie wariantów

Korpusy baterii różnią się długością oraz wzorem żeber w ramach programu pojazdowego; linia obsługująca tylko jedną wersję staje się wąskim gardłem już po dodaniu drugiej wersji. Koncepcja obsługi ma zatem takie samo znaczenie jak proces.

Obsługa robota versus dedykowany transfer

Robot może odebrać korpus, ustawić go w pozycji umożliwiającej odpływ cieczy i umieścić na stanowisku bez konieczności stosowania dedykowanego mechanizmu dla każdej wersji. Ta elastyczność wiąże się z wydłużeniem czasu cyklu operacji pobierania i umieszczania, dlatego koncepcję obsługi dobiera się w oparciu o takt, a nie wyłącznie w oparciu o liczbę wersji.

Wspólne uchwyty

Gdy korpusy różnią się jedynie długością, uchwyt z regulowanymi podporami obejmuje kilka wersji przy użyciu jednego zestawu narzędzi. Gdy wzór żeber jest inny, uchwyt zwykle wymaga wkładek specyficznych dla danej wersji, a czas przełączania staje się częścią specyfikacji linii.

5. Filtracja dla dużych objętości

Duża obudowa przechowuje dużą objętość cieczy na swoich powierzchniach, a każdy litr cieczy powracający do zbiornika zabiera ze sobą wszystko, co zebrał w trakcie przepływu. Filtracja w tym typie obwodu jest dobrane na podstawie objętości wody przenoszonej przez element, a nie tylko na podstawie wydajności pompy.

Obwód płuczący jest zwykle oddzielony od obwodu myjącego, ponieważ woda płucząca działa przy znacznie niższym obciążeniu zanieczyszczeniami, a jej ponowne przepuszczanie przez zbiornik myjący uniemożliwia osiągnięcie zamierzonego celu. Filtry workowe z automatycznym odwróconym przepływem i zduplikowanym elementem umożliwiają wymianę bez zatrzymywania linii produkcyjnej – co przy taktzie 85 sekund nie jest wygodą, lecz koniecznością.

6. Obsługa cienkościennych części bez ich odkształcenia

Obudowa akumulatora jest sztywna w swojej płaszczyźnie, ale elastyczna w kierunku prostopadłym do niej. Podnoszenie jej za dwa narożniki powoduje odkształcenie podłogi, a zamocowanie jej na flanszu w celu zapobieżenia temu odkształcieniu może zniekształcić właśnie tę powierzchnię, której płaskość jest sprawdzana w kolejnym etapie procesu. Koncepcja manipulacji wpływa więc na wymagania jakościowe, a w przypadku dużych obudów aluminiowych nie jest to tylko teoretyczne zagadnienie.

Zwykłą praktyką jest umieszczenie elementu na ramie dopasowanej do jego punktów mocowania oraz podnoszenie go przez te właśnie punkty, a nie przez ściany. Gdy element musi zostać odwrócony w celu odprowadzenia cieczy, oś obrotu jest tak dobrana, aby siła docisku przechodziła przez najbardziej sztywny przekrój. Uchwyt zaprojektowany wyłącznie do utrzymywania elementu, bez uwzględnienia ścieżki przekazywania obciążenia, spowoduje, że pomiary wykonane w uchwycie będą się różnić od pomiarów wykonanych na płytce kontrolnej.

Czas odprowadzania cieczy jako parametr projektowy

Duże, płaskie powierzchnie utrzymują wodę zarówno w postaci cienkiej warstwy, jak i w kieszeniach. Nachylanie elementu podczas transportu pozwala tej warstwie spłynąć przed etapem dmuchania, co zmniejsza obciążenie sprzętu suszącego. W cyklu trwającym 85 sekund 10-sekundowy nachylony transport może przynieść większe korzyści niż większy dmuchacz, ponieważ usuwa wodę siłą grawitacji bez zużycia energii.

To samo rozumowanie dotyczy transportu między płukaniem a dmuchaniem. Element przemieszczający się w pozycji poziomej zachowuje warstwę wody; element przemieszczający się pod kątem tę warstwę traci. Układ obsługi – a nie sprzęt suszący – jest często najtańszym sposobem skrócenia etapu suszenia dużego obudowy akumulatora; decyzja ta zapada już na etapie projektowania rysunkowego, a nie podczas uruchamiania linii. Tam, gdzie dostępna jest wystarczająca powierzchnia podłogi, krótki odcinek przenośnika nachylonego kosztuje mniej niż odpowiadająca mu moc dmuchacza.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego obudowa akumulatora wymaga pięciu etapów?

Ponieważ każdy etap dotyczy innego stopnia zanieczyszczenia: dużych wiórków, niedostępnych cech konstrukcyjnych, resztek detergentu, dużej ilości wody oraz wody uwięzionej. Łączenie etapów jest możliwe, ale zwykle wydłuża czas cyklu, ponieważ pojedynczy etap musi być łagodniejszy niż etap, który zastępuje.

Czy sam proces dmuchania pozwala osiągnąć wymagany stopień suchości?

Rzadko w przypadku obudowy z żebrami. Strumień powietrza porusza się tą samą ścieżką co woda i wypycha ją do kieszonek zamiast wypychać z nich. Dla takich kształtów, których nie da się oczyścić strumieniem powietrza, konieczne są próżnia lub zmiana orientacji części.

Jak zweryfikować wartość 3 mg dla tak dużej części?

Poprzez pobieranie próbek z określonych obszarów zamiast całej części, przy użyciu metody ekstrakcji wymienionej w specyfikacji. Flansze, wkładki i narożniki żeber są badane osobno, ponieważ ich indywidualne limity różnią się od siebie.

Czy linia produkcyjna wymaga oddzielnego testu szczelności?

Zwykle zapewnia to płyta chłodząca lub uszczelnione obudowa, a test szczelności przeprowadza się zazwyczaj po suszeniu, aby pozostała woda nie zakrywała wycieku ani nie zanieczyszczała stanowiska testowego. Czyszczenie i testowanie szczelności to osobne procesy, ale korzystają z tego samego podejścia do obsługi.

Wniosek

Cykl trwający 85 sekund oraz limit 3 mg nie są ze sobą sprzeczne, ponieważ linia spędza czas tam, gdzie rzeczywiście występuje wymaganie: na kołnierzu, wkładkach, narożnikach żeber oraz w wodzie pozostającej w nich. Krótsza linia pomijająca etap płukania lub próżniowania nie zawiedzie w tym samym miejscu.

Przy określaniu tej klasy sprzętu przydatnymi danymi wejściowymi są: graniczne wartości czystości dla poszczególnych regionów, metoda osuszania, lista wariantów oraz takt. Mając te cztery dane, liczba etapów oraz przydział stacji wynikają z nich naturalnie, a oferta staje się porównywalna z ofertą innego dostawcy.