Jak wybrać elastyczną maszynę do czyszczenia w produkcji wielomodelowej: programowalne i szybkozmienialne rozwiązania czyszczące

Przegląd

Gdy jedna linia produkcyjna musi przetwarzać wiele typów komponentów, system czyszczący musi być w stanie obsłużyć wymianę produktów, różne parametry procesu oraz zmienne cykle produkcyjne bez utraty skuteczności czyszczenia.

Elastyczna maszyna do czyszczenia może osiągnąć ten cel za pomocą trzech głównych podejść: programowalnej kontroli procesu, automatycznej identyfikacji modelu oraz wspólnego wyposażenia lub paletyzacji .

W niniejszym artykule wyjaśniono, jak technologie te współpracują ze sobą oraz jak ocenić elastyczny system czyszczący przeznaczony do produkcji wielomodelowej.

Dlaczego produkcja wielomodelowa wymaga elastycznego sprzętu do czyszczenia?

Tradycyjne linie produkcyjne o wysokiej wydajności często przetwarzają pojedynczy model komponentu. Parametry czyszczenia można zatem ustalić na stałe i zoptymalizować specjalnie dla tego przedmiotu.

Współczesne produkcje obejmują jednak coraz częściej:

• Wiele modeli komponentów
• Mniejsze serie produkcyjne
• Częste zmiany modeli
• Różne wymiary i masy przedmiotów
• Różne wymagania dotyczące czystości oraz wielkości cząstek

System czyszczący stosowany w takim typie produkcji musi spełniać trzy kluczowe wymagania:

1. Szybka zmiana konfiguracji

Zmiana z jednego modelu przedmiotu na inny nie powinna prowadzić do długotrwałego postoju produkcji.

2. Parametry procesu specyficzne dla modelu

Różne komponenty mogą wymagać różnych trajektorii ruchu robota, czasu czyszczenia, ciśnienia, temperatury, obszarów natrysku lub parametrów suszenia.

3. Szeroka zgodność mechaniczna

Urządzenie powinno uwzględniać różnice wymiarowe i konstrukcyjne między przedmiotami obrabianymi bez konieczności dokonywania rozległych modyfikacji mechanicznych dla każdego modelu.

Trzy główne podejścia do elastycznego czyszczenia

1. Programowalne procesy czyszczenia

Programowalność to jedna z podstawowych funkcji elastycznego urządzenia do czyszczenia.

Dla różnych modeli przedmiotów obrabianych można utworzyć niezależne programy czyszczenia zawierające parametry takie jak:

• Trajektorie ruchu robota
• Obszary natrysku
• Czas czyszczenia
• Ciśnienie wody
• Temperatura czyszczenia
• Liczba przejść czyszczących
• Parametry suszenia

Gdy zmienia się model produkcyjny, można wybrać odpowiedni program zamiast ręcznej korekty każdego parametru procesu.

To zapewnia podstawę do powtarzalnej produkcji wielu modeli.

2. Automatyczna identyfikacja modelu

Automatyczna identyfikacja może dalej ograniczyć udział operatora podczas przełączania.

W zależności od linii produkcyjnej system może wykorzystywać:

• Identyfikację opartą na kamerze
• RFID
• Położenie taśmy transportowej lub sygnały z linii produkcyjnej

do rozpoznania nadchodzącego elementu roboczego i automatycznego wywołania odpowiedniego programu czyszczenia.

Na przykład system czyszczenia główek cylindrów pojazdów osobowych może wykorzystywać napędzany wałek transportujący oraz identyfikację modelu na podstawie obrazu z kamery, aby rozpoznawać różne wersje główek cylindrów i automatycznie wybierać odpowiedni program czyszczenia.

Umożliwia to produkcję mieszana przy ograniczonej interwencji ręcznej.

3. Wspólne uchwyty i płyty montażowe

Równie ważna jest elastyczność mechaniczna.

Jeśli wiele modeli przedmiotów obrabianych może korzystać z tego samego uchwytu lub płyty montażowej, zmiana konfiguracji mechanicznej może zostać znacznie uproszczona.

Na przykład system czyszczenia i wykańczania bloków silników pojazdów osobowych może wykorzystywać wspólną płytę montażową dla różnych konfiguracji górnych i dolnych części bloku, co pozwala wprowadzać do linii czyszczącej i wykańczającej wiele modeli bez konieczności wymiany całego systemu uchwytów.

Dlaczego szeroki zakres czasu cyklu jest ważny?

Regulowalny czas cyklu elastycznego urządzenia do czyszczenia stanowi kolejny istotny wskaźnik jego elastyczności.

Na przykład rozwiązanie firmy Big Bird Industrial do czyszczenia i wykańczania bloków silników pojazdów osobowych umożliwia zakres czasu cyklu wynoszący mniej więcej 20 sekund do 20 minut .

Szeroki zakres czasu cyklu pozwala na wykorzystanie tej samej platformy sprzętowej w różnych scenariuszach produkcyjnych.

Produkcja dużych ilości

W przypadku standardowych komponentów o dużej objętości proces czyszczenia można skonfigurować z krótszym czasem cyklu, aby maksymalizować wydajność produkcji.

Komponenty o niskiej objętości lub o złożonej budowie

W przypadku komponentów produkowanych małymi partiami lub o bardziej złożonej budowie czas cyklu można wydłużyć, aby umożliwić dodatkowe przejścia czyszczące lub dłuższe czasy procesu tam, gdzie jest to wymagane.

Dzięki temu sprzęt może dostosowywać się do zmian w objętości produkcji oraz stopniu złożoności produktów bez konieczności stosowania zupełnie innego systemu czyszczenia.

Automatyczna wymiana narzędzi i dysz

Elastyczność może obejmować nie tylko programy czyszczenia i uchwyty.

Niektóre zastosowania wymagają stosowania różnych narzędzi lub dysz natryskowych dla różnych modeli przedmiotów obrabianych.

Na przykład robotyczna maszyna do wykańczania bloków silników wysokoprężnych z sześcioma cylindrami może wykorzystywać elektryczny wrzecionowy głowicę z możliwością wymiany narzędzi, umożliwiającą obsługę różnych typów szczotek. Podczas zmiany modelu system może automatycznie wybrać i zamienić wymagane narzędzie.

Elastyczny system czyszczenia wałów korbowych można również skonfigurować do obsługi różnych modeli wałów korbowych, np. czterocylindrowych i sześciocylindrowych, z wykorzystaniem czyszczenia pod wysokim ciśnieniem za pomocą wrzeciona oraz automatycznej wymiany dysz.

Takie konfiguracje ograniczają interwencje ręczne i pozwalają jednemu systemowi produkcyjnemu obsługiwać wiele wariantów komponentów.

Jak wybrać elastyczną maszynę do czyszczenia

Oceniając elastyczne rozwiązanie do czyszczenia, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki.

1. Różnorodność produktów

Jak bardzo różnią się od siebie przedmioty obrabiane pod względem:

• Długość i szerokość
• Waga
• Geometria
• Konfiguracji otworów i kanałów
• Materiał

Im większa różnorodność, tym większe wymagania dotyczące elastyczności uchwytów, zasięgu robota, zakresu przemieszczania się urządzeń oraz pojemności manipulacyjnej.

2. Częstotliwość zmiany modeli

Jeśli linia produkcyjna często zmienia modele, należy nadać pierwszeństwo:

• Programowalnej wymianie narzędzi
• Automatycznej identyfikacji modelu
• Wspólnym uchwytom
• Automatycznej wymianie narzędzi lub dysz

W przypadku rzadkich wymian niektóre ręczne dostosowania mogą być dopuszczalne.

3. Wymagania dotyczące czasu cyklu

Określ, czy różne modele mają istotnie różne wymagania dotyczące czasu cyklu produkcji.

Jeśli jeden produkt wymaga krótkiego cyklu, a inny znacznie dłuższego oczyszczania, maszyna o szerokim zakresie regulacji czasu cyklu może zapewnić większą elastyczność produkcji.

4. Wymagania dotyczące czystości

Różne modele mogą mieć różne kryteria czystości i akceptowalnych rozmiarów cząstek.

W takim przypadku każdy model powinien mieć własne zweryfikowane parametry procesu zamiast korzystania z jednego uniwersalnego programu czyszczenia.

5. Rozszerzenie asortymentu w przyszłości

Przy projektowaniu nowej linii produkcyjnej należy uwzględnić potencjalne przyszłe modele.

Zostawienie wystarczającej pojemności w zakresie ruchu robotów, konstrukcji uchwytów, architektury programów oraz systemu manipulacyjnego może zapobiec sytuacji, w której maszyna do czyszczenia stanie się wąskim gardłem po wprowadzeniu nowych produktów.

Big Bird Industrial Flexible Cleaning Solutions

Big Bird Industrial oferuje elastyczne rozwiązania do czyszczenia, w tym:

• Elastyczne maszyny do czyszczenia z robotami
• Elastyczne maszyny robota do usuwania wykańczania (deburring)
• Wieloprocesowe systemy czyszczenia i usuwania wykańczania
• Sprzęt do czyszczenia o elastycznym czasie cyklu
• Automatyczne systemy identyfikacji modeli
• Konfiguracje automatycznej wymiany narzędzi i dysz

W zależności od zastosowania sprzęt może być zaprojektowany z uwzględnieniem specyfiki klienta zakresu produktów, objętości produkcji, częstotliwości zmian modeli, wymagań dotyczących czystości oraz planów rozszerzenia w przyszłości .

Dla wybranych elastycznych zastosowań zakres czasu cyklu może wynosić około 20 sekund do 20 minut .

Często zadawane pytania

Jak długo trwa zmiana modelu na elastycznej maszynie do czyszczenia?

Zależy to od konfiguracji zmiany modelu.

Przy programowalnym wyborze procesu i automatycznej identyfikacji modeli zmiana modelu polega głównie na przełączeniu programu oraz weryfikacji pierwszego wyrobu.

Jeśli zmiana modelu wymaga wymiany uchwytów lub ręcznej regulacji dysz, może być konieczny dodatkowy czas postoju.

Dla linii produkcyjnych z częstymi zmianami modeli programowalna zmiana konfiguracji oraz automatyczna identyfikacja są zazwyczaj istotnymi kwestiami projektowymi.

Ile różnych modeli może obsługiwać jedna elastyczna maszyna do czyszczenia?

Nie ma uniwersalnej, stałej liczby.

Rzeczywista pojemność zależy od różnic wymiarowych i konstrukcyjnych między przedmiotami obrabianymi, kompatybilności uchwytów, zasięgu robota, systemu transportowego oraz wymagań procesowych.

Dlatego praktyczną kompatybilność elastycznej maszyny do czyszczenia należy oceniać na etapie inżynieryjnym, wykorzystując pełną listę produktów, a nie tylko liczbę dostępnych programów.

Jak jedna maszyna może obsługiwać zakres cykli od 20 sekund do 20 minut?

Cykl można dostosować poprzez takie czynniki jak prędkość ruchu robota, czas trwania natrysku, liczba przejść czyszczących oraz konfiguracja procesu.

Proste elementy o dużej objętości mogą korzystać z krótszych sekwencji procesowych, podczas gdy skomplikowane lub niskowolumenowe elementy mogą wymagać dłuższych sekwencji czyszczących.

Różne programy mogą być zatem przypisane do różnych modeli przedmiotów obrabianych w ramach tej samej platformy sprzętowej.

W jaki sposób produkcja wielomodelowa może zapewnić, że każdy komponent spełnia swoje wymagania dotyczące czystości?

Każdy model przedmiotu obrabianego powinien mieć niezależnie zdefiniowany i zweryfikowany program czyszczenia.

Parametry mogą obejmować:

• Tor ruchu robota
• Ciśnienie czyszczenia
• Czas czyszczenia
• Lokalizacje strumieni rozpylania
• Parametry suszenia

Po zmianie modelu należy wykonać inspekcję pierwszego egzemplarza, aby potwierdzić osiągnięcie wymaganych kryteriów czystości oraz wielkości cząstek.

Automatyczna identyfikacja modelu może również zmniejszyć ryzyko wybrania nieprawidłowego programu czyszczenia.

Wniosek

Elastyczne czyszczenie to nie tylko umożliwienie wprowadzania wielu przedmiotów obrabianych do tej samej maszyny. Prawdziwie elastyczny system musi koordynować oprogramowanie, identyfikację, uchwyty, narzędzia, parametry czyszczenia oraz czas cyklu .

Dla producentów obsługujących wiele modeli komponentów na tej samej linii produkcyjnej programowalne procesy czyszczenia, automatyczna identyfikacja modelu, wspólne uchwyty oraz szeroki zakres regulacji czasu cyklu mogą znacznie poprawić elastyczność produkcji.

Big Bird Industrial może opracować elastyczne systemy czyszczenia i wykańczania krawędzi zgodnie ze specyficznymi portfelami detali klienta, wymaganiami produkcyjnymi, częstotliwością zmiany modeli, docelowym poziomem czystości oraz planami dotyczącymi przyszłych produktów .