Rengöring av axelhus för tunga lastbilar: 70-sekunderscykel med tre robotar

Översikt

Ett axelhus för tung lastbil är en lång svetsad stålkonstruktion med ett stort inre volym, flera bearbetade uppfästningar och en uppsättning hål som måste vara rena innan axeln monteras. Det väger cirka 300 kg, vilket utesluter manuell hantering i processen och gör varje överföring till ett designbeslut.

Rengöringsproblemet har två delar som lätt kan förväxlas. Utansidan är en stor, enkel yta som nedsänkningsrengöring hanterar väl. Insidan är en sluten volym med begränsade öppningar, där spån från svets- och bearbetningsoperationer samlas och där spray från utsidan åstadkommer mycket lite. En maskin som är byggd endast för en av dessa delar kommer att misslyckas med den andra.

Big Bird Industrial (tidigare Shimada Big Bird Industrial) har byggt rengörings- och avkantningssystem för bilens kraftöverföringskomponenter sedan 2001, och den konfiguration som beskrivs här följer en produktionslinje för mitt- och bakaxelhus som kör en cykel på 70 sekunder med tre robotar.

1. Vad gör ett axelhus annorlunda

Delen har formen av en tryckbehållare snarare än en fräsad blockdel. Den har tunna väggar i förhållande till sin storlek, en lång inre hålrum och öppningar som är små i förhållande till volymen bakom dem.

Det inre hålrummet är den verkliga delen

Spån och svetsstänk samlas på botten av hålrummet och i övergången där röret möter differentialhuset. Dessa platser är inte synliga från någon yttre position och når inte en stråle som riktas mot en öppning. Hålrummet måste fyllas och tömmas istället for att sprutas.

Massa förändrar allt

Vid 300 kg kan delen inte vridas för hand, så riktning för avvattning måste integreras i hanteringen. Den kan heller inte släppas ner i en tank och återhämtas snabbt, vilket innebär att nedsänkningssteget måste utformas kring robotrörelse snarare än kring operatörsrörelse.

2. Nedsänkning utför det stora arbetet

Nedsänkningsrengöring, där delen är nedsänkt och vätskan rör sig runt den, tar bort största delen av löst material från alla våta ytor samtidigt. På ett hölje i storleken av en axel är detta det enda ekonomiska sättet att rengöra yttanytan.

Varför nedsänkning passar svetsade konstruktioner

Ett svetsat hölje har sömmar, fästen och förstyvningar som skapar skuggade fickor. En riktad stråle rengör de ytor den pekar mot men lämnar fickorna orörda. Nedsänkning tar inte hänsyn till siktlängd, så geometrin behöver inte specificeras i detalj.

Vad nedsänkning lämnar kvar

Nedsläppning skapar strömning vid öppningarna till en hålrum, men inte djupt inne i det, och den tar inte bort fastsittande material såsom torkad grundfärg eller skärvätskefilm. Dessa två luckor är anledningen till att de kommande stadierna finns.

3. Fyllning och sprutning av insidan

Det inre volymen hanteras genom att fylla den med rengöringsvätska och sedan spruta in i den, vilket är en annan åtgärd än att spruta på delens yttre.

Fyllning för att förflytta

Att fylla hålrummet förflyttar den förorenade vätskan och det lösaktiga materialet tillsammans med den. Fyllningshastigheten och inloppets riktning avgör om smutsen transporteras ut eller trycks in i ett hörn, vilket är anledningen till att fyllningspunkten och avloppspunkten väljs som ett par.

Inskjuten sprutning

När hålrummet är fyllt når en inskjuten sprutning de övergångsområden som fyllning ensam inte rengör. På axelhus är de kritiska områdena svetssonen vid rörets-och-husets sammanfogning och de slipade borrningarna i vardera änden, båda håller material som massflöde inte lyfter bort.

4. Att torka en del som håller i vatten

Ett axelhus kan innehålla en förvånande mängd vatten i sin inre hålrum efter avtappning. Torksekvensen för denna typ av del är uppbyggd i lager snarare än som en enskild åtgärd.

Inmatad luft och svepande blåsning

En inmatad luftspets når in i hålrummet och driver bort vattnet mot avtappningsöppningen, medan en svepande blåsning behandlar yttre ytor medan delen rör sig. Denna fas tar bort största delen av det fria vattnet med låg energikostnad.

Varm luft och vakuum

Varm luft höjer temperaturen på den återstående vattenfilmen och accelererar förångningen, medan vakuum tar bort det som återstår i fickor som ingen av de två luftströmmarna nådde. På en 300 kg tung del är den termiska massan stor, så varm luft ensam skulle ta lång tid att påverka de inre ytorna; vakuum verkar på vattnet snarare än på metallen, vilket är anledningen till att kombinationen fungerar.

5. Hantering av 300 kg genom tre robotar

Cykeln byggs kring tre robotar eftersom arbetet naturligt delas upp i rörelse, rengöring och torkning. En robot hanterar delen mellan stationerna och orienterar den för avtappning; de andra bär verktyg eller munstycken till positioner som en fast manifold inte kan nå.

Lastning sker manuellt på denna linje och urlastning är robotiserad, vilket är en vanlig ordning där den inkommande delen anländer på en fästpunkt som operatören placerar, medan den utgående delen kan överföras automatiskt. Asymmetrin är avsiktlig: manuell lastning är billig och flexibel, medan automatiserad urlastning tar bort operatören från en lyftning på 300 kg vid cykelns slut.

6. Budgeten på 70 sekunder

Sjuttio sekunder för en del av denna storlek uppnås inte genom att förkorta tvätten. Det uppnås genom att faserna överlappar: medan en del fylls, blåses en annan av och en tredje befinner sig i vakuumkammaren. Cykeltiden motsvarar den längsta enskilda stationen, inte summan av alla steg.

Renligheten på denna linje hålls på eller under 70 mg för ett 300 kg tungt housing. Detta motsvarar ungefär en del per tusen av delens massa, vilket är ett användbart sätt att beskriva målet för någon som är van vid att tänka i procent snarare än i milligram.

7. Variantomfattning och fästmonteringsgemensamhet

Ett lastbilsprogram kör sällan endast ett housing. Mitten- och bakaxlar skiljer sig åt vad gäller längd, positionen för differentialshousinget och anordningen av monteringsbyglarna, och samma linje begärs vanligtvis att hantera båda. Familjen av fästmonteringar avgör om detta är en programändring eller en verktygsändring.

Där varianterna delar monteringspunkter täcker en fästutrustning med justerbara stöd båda med en uppsättning kuddar, och omställningen innebär endast att ladda en annan processrecept. Där bromsens layout skiljer sig åt krävs variant-specifika positioneringsdelar i fästutrustningen, och omställningstiden blir en del av linjespecifikationen snarare än en eftertanke. Vid en cykeltid på 70 sekunder absorberar fem minuters omställning per skift kapacitet som taktberäkningen inte tog hänsyn till.

Samma fråga gäller sprütställningarna. En fast sprütmanifold utformad för en viss bromslayout missar de bearbetade ytorna på den andra, så varianter med olika geometri kräver vanligtvis antingen ytterligare sprütställningar som endast är aktiva för den matchande varianten, eller en robot som kan indexera delen till en gemensam uppsättning ställningar. Att dokumentera vilka ställningar som är aktiva för respektive variant är det billigaste sättet att förhindra att en blandad linje glider in i en kompromiss som inte tillfredsställer någon av husningarna.

Vanliga frågor

Varför inte bara använda högre tryck istället för fyllning?

Eftersom tryck vid en öppning inte skapar flöde vid den fjärran änden av en hålrum. Fyllning fördränger den förorenade volymen, vilket en stråle inte kan göra oavsett dess tryck.

Kan ett axelhus rengöras utan vakuumtorkning?

Det kan det, men det inre hålrummet kommer att behålla vatten i fickor och delen kommer att visa färgförändringar eller korrosion senare. På hus som får färg eller monteringsolja är restvatten en källa till defekter.

Hur lastas en 300 kg tung del säkert?

På denna typ av linje placerar operatören delen på en fästpunkt på golvplanet och en robot tar över därifrån. Att lyfta delen manuellt undviks helt, vilket eliminerar den största risken för manuell hantering.

Hanterar samma linje både mitt- och bakhus?

Ja, när de två varianterna delar en fästpunktsfamilj och processen är programmerad per variant. Skillnaden ligger vanligtvis i orientering och i vilka spraypositioner som är aktiva, snarare än i själva maskinen.

Slutsats

Ett axelhus rengörs utvändigt genom nedsänkning och invändigt genom fyllning, och det är två olika maskiner som delar en cell. Torkningen måste därför hantera en hålighet som avsiktligt innehåller vatten, vilket är anledningen till att sekvensen avslutas med vakuum istället för med en större fläkt.

Cykeltiden på 70 sekunder uppstår genom överlappande stationer, inte genom att någon enskild fas komprimeras. En specifikation för denna typ av del bör ange gränsen för intern renhet separat, eftersom utsidan av huset inte är den del som orsakar monteringsfel.