Полностью автоматическое нанесение покрытий при серийном производстве — это часть повседневной деятельности многих компаний. В то же время, производство по индивидуальному заказу — это совсем другое дело, поскольку мелкие партии и разнообразие деталей существенно осложняют автоматизацию процесса. Рассмотрим систему, разработанную в компании Venjakob, которая позволяет полностью автоматически наносить покрытия на сложные компоненты зубчатой передачи мелкими партиями, начиная с одной детали.
Покрытия наносят на механически обработанные и предварительно очищенные компоненты планетарных и неортогональных зубчатых передач из стали и алюминия. В ассортимент входит 15 разных типов зубчатых колес разных размеров. Размеры варьируются: наружный диаметр от 50 до 350 мм, длина от 40 до 420 мм, вес от 0,5 до 30 кг. Покрытие необходимо наносить на внешнюю поверхность компонентов.
Важнейшие элементы управления и механические компоненты
“Проблема в данном случае заключалась в том, что система должна быть рассчитана на минимальный размер партии в 1 компонент и должна адаптироваться к разным элементам зубчатой передачи автоматически», — объясняет Корнелиус Берг из компании Venjakob, который руководил проектом. “Для каждого компонента была создана своя собственная программа в системе управления производственным процессом. Детали отличались по диаметру, длине, геометрии, параметрам нанесения покрытия и цвету. После идентификации компонента система выбирает соответствующую программу нанесения покрытия и автоматически выполняет настройку», — описывает процесс Корнелиус Берг.
Полностью автоматизированное, компактное, роботизированное нанесение покрытий на сложные компоненты зубчатой передачи (слева) и система подачи краски с интегрированной технологией 2 K, рассчитанной на 4 различных цикла окрашивания.
Идентификация компонентов по штрих коду
Единственные операции, выполняемые вручную, — это загрузка и выгрузка. В установке имеется необходимое количество держателей, на которые оператор может размещать компоненты зубчатого колеса, закрывая участки, не требующие покрытия.
Нет необходимости располагать компоненты определенным образом. “Все должно было выполняться быстро и просто. Поэтому мы внедрили соответствующие механизмы обеспечения безопасности”, — объясняет Берг. Поле размещения компонента оператор сканирует его штрихкод, система управления выбирает соответствующую программу нанесения покрытия, которая запускается нажатие кнопки. После запуска система автоматически определяет положение заготовки на держателе. Это позволяет обнаружить неправильно расположенные компоненты.
При этом система также проверяет, соответствуют ли данные, полученные в результате сканирования штрихкода, размерам заготовки. Если штрихкод не соответствует компоненту, система незамедлительно переходит в режим обнаружения неисправности и сообщает об ошибке. Если данные штрихкода верны, заготовка транспортируется на участок нанесения покрытия с помощью цепного конвейера с тактовым управлением.
Покрытие стабильно высокого качества
После определения положения заготовки транспортируются в закрытую окрасочную камеру с роботизированной системой нанесения. Чтобы обеспечить возможность полностью автоматического нанесения покрытий на широкий диапазон деталей зубчатой передачи (с соединительными фланцами и без них), а также вращательно-симметричные и асимметричные детали, робот был оснащен так называемыми «исполнительными программами». Эти программы запускаются на основе данных о компоненте и параметров нанесения. Как было описано выше, параметры передаются в систему управления при сканировании штрихкода на станции загрузки. Для процесса нанесения покрытия это означает, что, например, скорость нанесения покрытия и угол наклона распылителя автоматически задаются в соответствии с размером и геометрией детали. Еще один важный аспект, гарантирующий неизменно высокой качество покрытия, — это постоянное кондиционирование воздуха в окрасочной камере. Контролируемая подача воздуха обеспечивает необходимую температуру и влажность в процессе нанесения покрытий круглый год.
Снижение расхода материалов
Система предназначена для нанесения различных покрытий. Инженеры Venjakob использовали разные подходы, чтобы снизить расход материалов. Узел подачи материала покрытия располагается в непосредственной близости от окрасочной камеры, в закрытой вентилируемой камере. Поскольку система используется для нанесения покрытий на детали зубчатых передач разных размеров, возможно, например, заполнение только каждого второго держателя. Поэтому считывающее устройство проверяет, занят или пуст шпиндель на входе в окрасочную камеру. Если шпиндель пуст, процесс нанесения приостанавливается. Использование робота позволяет выполнять целевое распыление. Это уже сокращает перепыл. А материал, который все-таки может быть избыточно распылен, собирается системой фильтров и может быть использован повторно.
Роботизированная окрасочная камера с системой кондиционирования воздуха.
Сушильная камера с плавной регулировкой температуры в диапазоне 50-90 °C.
Автоматическая очистка маскирующих элементов
После нанесения покрытия заготовки сначала транспортируют на участок удаления маскировки. На этом участке используется система горизонтальных и вертикальных осей с захватывающими приспособлениями для удаления маскирующих элементов, которые затем транспортируют на станцию очистки. Очистка выполняется в три стадии: щелочная очистка, промывка водой, сушка теплым воздухом. Затем очищенные элементы на ленточном транспортере возвращаются на станцию загрузки для повторного использования.
Возможность выгрузки перед сушкой
Заключительные станции данной системы нанесения покрытий — это участок испарения и участок струйной сушки. Перед зоной испарения была создана точка выгрузки деталей, которым не требуется сушка.
На этом участке тяжелые детали можно выгрузить с помощью крана. В противном случае компоненты на шпинделях сначала транспортируют на участок испарения, затем на участок струйной сушки. Здесь покрытие высушивают с помощью воздуходувок с рециркуляцией воздуха. Температура плавно регулируется. Влажность воздуха поддерживается на постоянном уровне. После сушки полностью покрытые детали транспортируются на цепном конвейере через канал системы охлаждения и возвращаются в зону загрузки, но, так сказать, с другой стороны.
Радикальные перемены
Если раньше покрытие наносили вручную, работая в 3 смены, полностью автоматическая, роботизированная линия нанесения покрытий с конвейерной системой обеспечивает ту же производительность в 2 смены, снижая затраты как на рабочую силу, так и на материал покрытия, и обеспечивая при этом неизменно высокое качество. “Переход с ручного нанесения покрытий на полностью автоматическое в данном случае представляет собой настоящий прорыв”, — говорит Корнелиус Берг.
Корнелиус Берг,
Компания VENJAKOB Maschinenbau GmbH & Co.KG — Реда-Виденбрюк, Германия, kberg@venjakob.de
