Jednostanowiskowe myjki obrotowe: przypadki części o masie poniżej 300 kg

Przegląd

Jednostanowiskowy oczyszczacz obrotowy to najmniej widowiskowa maszyna w dziale czyszczenia i jednocześnie ta, która najczęściej pojawia się w zakładach produkujących wiele numerów części przy umiarkowanej wielkości produkcji. Część wprowadza się do maszyny, uchwyt obraca się, a dysze zamontowane nieruchomo wokół komory myją ją z kilku kierunków; następnie część jest wyjmowana. Cały proces odbywa się w jednym miejscu.

Jego zaletą nie jest szybkość. Linia wielostanowiskowa zawsze osiągnie wyższą wydajność przy jednoczesnej obróbce pojedynczej części o dużej wielkości produkcji. Zaletą tego urządzenia jest możliwość jego stosowania do szerokiego zakresu różnych części – wystarczy zmienić uchwyt i program – przy jednoczesnym niewielkim zapotrzebowaniu na powierzchnię (mieści się w pojedynczym stanowisku, a nie w całej hali).

Big Bird Industrial (dawniej Shimada Big Bird Industrial) buduje od 2001 roku systemy do czyszczenia i wygładzania komponentów napędów samochodowych, a maszyny jednostanowiskowe z tej gamy są przeznaczone właśnie do tego zadania: przetwarzanie mieszanych rodzin części, średnie wolumeny oraz wymagania dotyczące czystości rzeczywiste, lecz nie ekstremalne.

1. Co to właściwie jest jednostanowiskowa maszyna

Kluczową cechą jest to, że wszystkie etapy procesu odbywają się w jednym miejscu, kolejno, bez konieczności przemieszczania części poza uchwyt.

Jeden uchwyt, kilka etapów

Mycie, płukanie, usuwanie wody strumieniem powietrza oraz suszenie odbywają się w tej samej komorze przy jednokrotnym zamocowaniu części. To ogranicza manipulację do jednego załadowania i jednego rozładowania, co stanowi znaczną część oszczędności pracy; eliminuje również błędy wynikające z ponownego pozycjonowania części przy przenoszeniu jej między stacjami.

Obrót zamiast ruchu dyszy

Urządzenie obraca detal przez pierścień nieruchomych dysz zamiast przesuwać dysze wokół nieruchomego detalu. Takie rozwiązanie jest mechanicznie proste: jeden napęd, jeden zestaw dysz i brak robota. Dlatego też maszyna jest tania nawet przy niskich nakładach, ponieważ ruch jest obrotowy, a pełne pokrycie zapewnia geometria pierścienia.

2. Co daje obrót

Obrót to nie tylko sposób prezentacji powierzchni. Zmienia on także zachowanie cieczy na detalu, dlatego pojawia się zarówno w procesie suszenia, jak i mycia.

Pokrycie dzięki geometrii

Detal obracający się wewnątrz pierścienia dysz przedstawia cały swój obwód tym samym strumieniom w jednym obrocie. Dysze można nachylać tak, aby uderzały w ściany, otwory i wnęki w różnych punktach obrotu, co oznacza, że pierścień można dostosować do całej rodziny detali, a nie tylko do jednego konkretnego detalu.

Odpływ i odśrodkowe usuwanie

Część obracająca się odprowadza wodę z powierzchni, które utrzymywałyby ją w stanie nieruchomym, a szybkie wirowanie na końcu cyklu usuwa ciecz przez odśrodkowanie zamiast czekać na jej kapanie. Dlatego maszyny obrotowe suszą lepiej, niż sugerowałoby to ciśnienie powietrza.

3. Zakres partii, w którym urządzenie odnosi sukces

Urządzenie odnosi sukces tam, gdzie liczba sztuk na numer części jest zbyt niska, aby uzasadnić linię produkcyjną, ale zbyt wysoka, aby uzasadnić czyszczenie ręczne.

Produkcja próbna i małoseryjna

Części próbne do skrzyń biegów, budowy przedprodukcyjne oraz wersje małoseryjne mieszczą się w tej samej kategorii: są to rzeczywiste części, wymagania dotyczące ich czystości są rzeczywiste, a roczna liczba sztuk nie pozwala na amortyzację kosztu linii. Jednostanowiskowe urządzenie zaprojektowane dla rodziny takich części obsługuje je wszystkie przy użyciu osobnego uchwytu i osobnego programu.

Tam, gdzie cykl trwający od dwóch do dziesięciu minut jest akceptowalny

Maszyna obrotowa z pojedynczą stacją, realizująca kilka etapów w kolejności, generuje cykl mierzony w minutach, a nie w sekundach. Jest to akceptowalne przy produkcji kilkuset sztuk części tygodniowo, ale nieakceptowalne przy produkcji kilkuset sztuk na godzinę. Granica ta ma charakter arytmetyczny i powinna zostać obliczona przed opracowaniem układu maszyny.

4. Gdzie przestaje być poprawną odpowiedzią

Powyżej określonego poziomu wydajności struktura sekwencyjna staje się wąskim gardłem, ponieważ każdy etap czeka na zakończenie poprzedniego. Linia produkcyjna, w której operacje mycia i suszenia przebiegają równolegle na różnych stacjach i na różnych częściach, wytwarza jedną część na czas cyklu; natomiast pojedyncza stacja wytwarza jedną część na sumę czasów cykli.

Innym ograniczeniem jest masa części. Obrót wymaga uchwytu zdolnego przymocować część oraz napędu umożliwiającego jej obracanie. Powyżej kilkuset kilogramów moc napędu, siła zacisku oraz wymagania bezpieczeństwa rosną szybciej niż korzyści wynikające ze wzrostu wydajności, a manipulacja częściami przechodzi na dźwigi i wózki w ramach większej maszyny.

5. Narzędzia i zmiana konfiguracji

Na maszynie obsługującej rodzinę części narzędziowanie stanowi elastyczność. Uchwyt lokalizujący się względem wspólnej cechy całej rodziny, z regulowanymi podporami dopasowanymi do różnic między częściami, wymienia się w ciągu kilku minut; uchwyt zaprojektowany wyłącznie dla jednej konkretnej części wymienia się w ciągu godzin.

Program zawiera pozostałe parametry: prędkość obrotową, czasy poszczególnych etapów, które dysze są aktywne oraz prędkość wirowania na końcu suszenia. Na maszynie obrotowej te cztery ustawienia odpowiadają za większość adaptacji, dlatego czas przełączenia na dobrze zaprojektowanej jednostce jest krótki, mimo że maszyna nie posiada robota wymagającego przeprogramowania.

6. Określanie jednego

Specyfikacja myjki jednostanowiskowej obrotowej powinna określać zakres rodziny części pod kątem długości, średnicy i masy; etapy procesu oraz ich czasy trwania; prędkości obrotowe i wirowania; limit czystości oraz kryterium suszenia; a także czas przełączenia pomiędzy dwoma określonymi częściami.

Dwie najczęściej pomijane wartości to prędkość obrotowa podczas suszenia oraz czas przełączenia. Pierwsza z nich decyduje o tym, czy w ogóle możliwe jest osiągnięcie kryterium suchości, a druga określa, czy urządzenie rzeczywiście służy rodzinie, dla której zostało zakupione. Trzecią wartość, którą warto dodać, jest czas nagrzania się urządzenia od stanu zimnego do temperatury roboczej, ponieważ w przypadku maszyn używanych okresowo ta wartość określa, jaka część czasu pracy przypada na produktywną działalność.

7. Energia, woda i pojemność kąpieli

Maszyna jednostanowiskowa ma małą pojemność zbiornika, a ten pojedynczy fakt determinuje większość jej zachowań eksploatacyjnych w obu kierunkach.

Dlaczego mała pojemność zbiornika jest zaletą

Mała objętość nagrzewa się szybko, co oznacza, że urządzenie jest gotowe do pracy krótko po uruchomieniu, a nie po godzinie. Oznacza to również, że wymiana kąpieli wiąże się z niewielkimi kosztami chemicznymi i czasem przestoju, dzięki czemu zbiornik można odświeżać w krótkich odstępach czasu zamiast przedłużać jego cykl użytkowania. W przypadku prac o niskiej objętości jest to rzeczywista zaleta, ponieważ zbiornik pozostający bezczynny przez kilka dni i tak ulega degradacji.

Dlaczego to też jest ograniczeniem

Mała zbiornica ma niewielką pojemność buforową wobec zanieczyszczeń. Partia silnie naolejowanych elementów może ją obciążyć w ciągu jednej zmiany, a maszyna nie posiada zapasu do rozcieńczenia tego obciążenia. Konsekwencją praktyczną jest to, że filtracja i separacja oleju mają proporcjonalnie większe znaczenie w przypadku małej maszyny niż dużej, a oszczędzanie na tych elementach jest najczęstszą przyczyną niewłaściwej pracy myjki jednostanowiskowej.

To samo dotyczy etapu płukania. W przypadku małej maszyny zbiornica płucząca jest również mała, a jeśli jest zasilana ze zbiornicy myjącej zamiast z osobnego źródła, osiąga poziom zanieczyszczenia zbiornicy myjącej już po kilku cyklach. Oddzielny obwód płuczący z własnym systemem filtracji nie jest luksusem w tej klasie urządzeń – stanowi różnicę między prawdziwym płukaniem a ponownym zwilżaniem elementu brudną cieczą.

Otwieranie drzwi to inny czynnik wpływający na zużycie energii. Każde załadowanie uwalnia ciepło i parę do pomieszczenia, a urządzenie cyklowane wiele razy na godzinę traci więcej energii przez drzwi niż przez ściany. Jest to jedna z przyczyn, dla których maszyna jednostanowiskowa nadaje się raczej do umiarkowanej niż wysokiej liczby cykli: powyżej określonej częstotliwości straty przez otwarcie stają się dominującym składnikiem. Odprowadzanie pary bezpośrednio z otworu drzwiowego, a nie z sufitu komory, pozwala na jej chwytanie w miejscu uwalniania i utrzymuje suchsze środowisko w pomieszczeniu.

Najczęściej zadawane pytania

Czy maszyna jednostanowiskowa może osiągnąć limit 2 mg?

W przypadku elementu bez zamkniętych kanałów – czasem tak. W przypadku elementu z płaszczem wodnym lub kanałem olejowym decydującą fazą jest uszczelnianie za pomocą korek lub przepłukiwanie wtryskowe, czego prosta maszyna obrotowa nie zapewnia.

Czy obrót jest lepszy niż nieruchomy element z poruszającymi się dyszami?

Jest tańszy i mechanicznie prostszy. Poruszające się dysze docierają do cech konstrukcyjnych, do których pierścień nie jest w stanie dotrzeć – dlatego w galeriach wysokociśnieniowych stosuje się strzelby zamiast obrotowych uchwytów.

Ile części na godzinę może produkować?

Zależy to całkowicie od sumy czasów etapów. Sekwencja pięciominutowa pozwala uzyskać maksymalnie dwanaście części na godzinę; sekwencja dwuminutowa – trzydzieści. Wartość ta powinna być podawana wraz z sekwencją, a nie osobno.

Czy wymaga robota do załadunku?

Niekoniecznie. Wiele maszyn jest ładowanych ręcznie, ponieważ część jest lekka, a objętość produkcji umiarkowana; ponadto załadunek ręczny często jest szybszy niż robotyczny w przypadku nieregularnego ułożenia części.

Wniosek

Jednostanowiskowy wirujący omywacz jest odpowiednią maszyną, gdy rodzina części jest szeroka, objętość produkcji na jedną część jest umiarkowana, a dostępna powierzchnia podłogi ograniczona. Obrót zapewnia pełne pokrycie i odpływ cieczy przy użyciu jednego napędu zamiast robota.

Przestaje być odpowiednim rozwiązaniem, gdy suma czasów etapów nie pozwala spełnić taktu lub gdy masa części przekracza nośność uchwytu. Obie te granice można obliczyć z wyprzedzeniem – właśnie dlatego są one zawarte w specyfikacji.