Prípadová štúdia: Automatizované zariadenie

Automatizované zariadenie

Implementácia montážneho zariadienia do vstrekovacieho lisu pre automatizovanú montáž.

Výskum: Jaroslav Miklušák z MECASYS & Ján Habovštiak & Jozef Medvecký, Pavol Gužik z MECASYS Design Labs

Zhrnutie

Klient spoločnosti MECASYS, popredný dodávateľ plastových komponentov pre automobilový priemysel potreboval automatizovať proces montáže kovových bushingov do plastových dielov priamo vo vstrekovacom lise, čo vyžadovalo nové technologické riešenie pre zvýšenie efektívnosti a minimalizáciu výrobných chýb ovplyvňujúcich kvalitu a konzistenciu produkcie plastových dielov.

Hlavnou výzvou bolo integrovať montážne zariadenie do existujúceho výrobného procesu. Bolo potrebné zabezpečiť kompatibilitu so vstrekovacím lisom, efektívne naprogramovať robotické rameno a optimalizovať pracovný priestor pri zachovaní bezpečnosti. Úlohou MECASYS bolo navrhnúť a vyvinúť automatizované montážne zariadenie, schopné pracovať v spojení s 6-osím robotom ABB. Zariadenie muselo byť nielen technicky presné, ale aj kompatibilné s riadiacim systémom Siemens. Priestorové obmedzenia výrobného prostredia a potreba udržať vysoké bezpečnostné štandardy kládli náročné požiadavky na dizajn a implementáciu riešenia.

Cieľom bolo navrhnúť, skonštruovať a implementovať plne automatizované montážne zariadenie, ktoré by integrovalo robotické rameno ABB a zabezpečilo bezproblémovú a presnú montáž kovových bushingov. Zariadenie malo výrazne zvýšiť efektivitu výroby, znížiť počet defektných dielov, nepodarkov a optimalizovať a zrýchliť pracovné procesy pri zachovaní bezpečnosti a zabezpečiť dlhodobé výhody pre klienta.

Popis problému

Hlavný problém pre MECASYS, bol spojený s implementáciou
automatizovaného montážneho zariadenia do výrobného procesu spoločnosti klienta, ktorý sa špecializuje na výrobu plastových dielov pre automobilový priemysel. Hlavným cieľom tohto projektu bolo vyvinúť a integrovať automatizované zariadenie na montáž kovových bushingov do plastových komponentov priamo v priestore vstrekovacieho lisu s robotickým 6AX ramenom výrobnej značky ABB.

Najväčšou výzvou však bolo zladiť toto nové zariadenie s existujúcim 6-osovým robotom ABB, ktorý už vo výrobe a výrobnej hale plnil svoju funkciu v procese automatizácie. Zariadenie muselo byť rýchlejšie ako Takt time vstrekovacieho lisu, čo si vyžadovalo vysokú úroveň precíznosti, dokonalej unifikácie a optimalizácie.

Prvým krokom špecialistov MECASYS bolo podrobné preštudovanie a
pochopenie riadiaceho systému vstrekovacieho lisu a možností jeho prepojenia, teda reálnej integrácie navrhnutého, vyvinutého a vyrobeného automatizovaného zariadenia s robotickým ramenom.

Nasledoval vývoj 3D návrhu komplexného montážneho systému, ktorý bol po validácii s klientom schválený. Po výrobe a montáži jednotlivých komponentov sa začalo s programovaním a testovaním funkčnosti zariadenia. Najväčší problém počas implementácie bol spojiť všetky prvky do jedného efektívneho funkčného celku, pričom zariadenie muselo zabezpečiť synchronizovanú a rýchlu montáž kovových bushingov bez narušenia už existujúcich procesov robotického ramena. Po úspešnom otestovaní a doladení pracovných procesov špecialistov z MECASYS v spolupráci s programátormi klienta sa zariadenie nasadilo do plnej prevádzky.

Výsledkom bol výrazný nárast efektivity výroby, eliminácia nepodarkov a zlepšenie bezpečnosti na pracovisku. Riešenie tiež minimalizovalo priestorové nároky na pracovný priestor, čo prispelo k optimalizácii celého výrobného procesu. Celý projekt bol z pohľadu spoločnosti MECASYS technologickou výzvou, ktorá demonštrovala schopnosť flexibilne prispôsobiť sa existujúcim výrobným podmienkam klienta a poskytnúť bezkonkurenčné riešenia na mieru. Klientovi sa toto riešenie stalo kľúčovým prvkom v zvyšovaní produktivity a kvality automatizovanej výroby.

Riešenie

Spoločnosť MECASYS navrhla pre klienta, popredného dodávateľa plastových komponentov v automobilovom priemysle riešenie, ktoré bolo založené na inovatívnej integrácii nového automatizovaného zariadenia do existujúceho výrobného procesu.

Primárnym cieľom projektu bolo vyvinúť montážne zariadenie na
automatizovanú inštaláciu kovových bushingov do plastových dielov priamo v priestore vstrekovacieho lisu. Výzvou bolo zabezpečiť, aby nový systém pracoval v súlade s už existujúcim 6-osovým robotom ABB a zároveň bol rýchlejší než Takt time lisu, čo znamená, že zariadenie muselo byť schopné pracovať s veľmi vysokou efektivitou.

Pri návrhu a vývoji riešenia bolo využitých niekoľko kľúčových technológií:

SOLIDWORKS – Softvér na 3D návrh, ktorý umožnil MECASYS tímu detailne modelovať a simulovať celé zariadenie vrátane jeho umiestnenia v priestore vstrekovacieho lisu. Tento nástroj pomohol optimalizovať dizajn a predísťpotenciálnym problémom už v počiatočných fázach projektu.

6-osový robot ABB – Robotické rameno, ktoré už bolo integrované do výrobného procesu, muselo byť naprogramované a synchronizované s novým zariadením. Výzvou bolo dosiahnuť, aby nový systém spolupracoval s robotom ABB bez narušenia jeho už existujúcich funkcií.

Riadiaci systém Siemens – Tento systém slúžil na riadenie a monitorovanie celého výrobného procesu vrátane interakcie medzi robotickým ramenom, lisom a montážnym zariadením.

Proces návrhu a implementácie pre MECASYS začal podrobným skúmaním riadenia vstrekovacieho lisu a možností jeho prepojenia s navrhovaným zariadením. Cieľom bolo pochopiť, ako lis pracuje a aké technologické výzvy by mohli vzniknúť pri pokuse o synchronizáciu s robotickým ramenom. Tím z MECASYS tiež musel identifikovať, ako rýchlo musí nové zariadenie pracovať,
aby prekonalo Takt time lisu.

Po dokončení výskumu sa tím pustil do návrhu 3D modelu automatizovaného montážneho zariadenia. Tento návrh bol validovaný spolu s klientom a následne sa pristúpilo k výrobe a montáži jednotlivých komponentov. Výroba bola realizovaná s dôrazom na presnosť, keďže každá časť zariadenia musela byť dokonale synchronizovaná s existujúcim robotom ABB.

Implementácia zahŕňala niekoľko fáz testovania a programovania. Najväčšou výzvou bolo nastaviť celý systém tak, aby pracoval rýchlejšie ako Takt time lisu a zároveň zachoval bezpečnosť a presnosť montáže. Po úvodných testoch zariadenia v MECASYS Design laboratóriu bolo zariadenie prenesené na miesto u klienta, kde sa pokračovalo s dôkladným doladením procesov a
zaškolením personálu.

Žiadna časť tejto publikácie nesmie byť reprodukovaná v akejkoľvek forme alebo akýmikoľvek prostriedkami, elektronickými, mechanickými, fotokopírovacími, nahrávacími, skenovaním alebo inak, uložená v systéme vyhľadávania, s výnimkou prípadu písomného súhlasu majiteľa práv. Žiadosť o povolenie je potrebné adresovať spoločnosti: MECASYS s.r.o., Oravská Polhora 1117, 029 47 Oravská Polhora, Slovensko.

Všetky práva vyhradené, vrátane práva na rozmnožovanie vcelku alebo čiastočne alebo v akejkoľvek forme. Niektoré prvky obsiahnuté v tejto publikácii môžu byť použité na základe licencie od tretích strán a môžu podliehať ďalším obmedzeniam používania.