Zo špecializovanej spoločnosti so sídlom v Marseille zameranej na segment elektrotechniky pre námornícky priemysel sa spoločnosť SNEF od roku 1905 vypracovala k dnešnému dňu na nezávislú skupinu s desaťtisíc zamestnancami vo Francúzsku a ďalších 20 krajinách, medzi ktoré od roku 2004 patrí aj SNEF Slovensko, s. r. o. S dvanástimi zamestnancami so sídlom v Bučanoch sa venujú trom hlavným oblastiam – silnoprúdu, slaboprúdu a priemyselným procesom. Ťažiskovým zákazníkom je výrobca automobilov PSA Peugeot Citröen v Trnave, ktorý využíva riešenia SNEF v montážnej hale, kde ide hlavne o riadenie procesov skrutkovania, vo zvarovni (robotizované ostrovy, integrácia dopravníkov, úprava liniek), ako aj v lakovni (zariadenie na ohrev dielcov, automatizácia dopravníkov či preventívna údržba).
V rámci našej redakčnej reportáže sme mali možnosť vidieť automatizovanú linku na skladanie vnútorných kľučiek do dverí automobilov, ktorú vo svojej prevádzke využíva ďalší dôležitý zákazník – spoločnosť Bourbon AP Nitra, s. r. o. Pôvodne dodané linky pre tohto odberateľa, ktoré sa využívali na montáž rôznych plastových dielov pre automobily Audi A8, BMW 7, Mercedes C, Renault Kadjar, Nisan Qashqay, Jaguar E-Pace či Toyota Corolla, vyžadovali prítomnosť a zásahy obsluhy vo viacerých fázach. Linka, ktorú sme mali možnosť vidieť v rámci reportáže, už automaticky presúvala palety s naloženými komponentmi medzi pracoviskami pomocou dopravníka a manipulátorov bez zásahu obsluhy.
Zadanie
„V zadaní na dodávku linky, ktoré poskytol objednávateľ, bol jednoznačne definovaný 12-sekundový čas cyklu zmontovania zostavy predných aj zadných dverí pre model Audi A6, čo nedávalo priestor na zapojenie ľudskej obsluhy do tohto procesu. Z toho dôvodu bolo potrebné riešiť kompletné zautomatizovanie procesov montáže aj presunu dielcov medzi jednotlivými pracoviskami pomocou manipulátorov,“ vysvetľuje v úvode nášho stretnutia Branislav Lajcha, vedúci stavby strojných zariadení v spoločnosti SNEF Slovensko, s. r. o. Manuálne činnosti zostali zachované len na vstupe pri naložení jednotlivých komponentov zostavy na paletu dopravníka a pri odoberaní kompletne zmontovanej zostavy na výstupe linky. Celkový vývoj, konštrukcia a otestovanie linky sa podarilo zrealizovať za deväť mesiacov.
Automatizácia montážnych procesov
Samotná zostava sa skladá zo siedmich dielov, ktorých operátor na začiatku linky naloží na paletu päť – základný spodný diel, vrchný diel, pružinu, kľučku, LED svietidlo. Po potvrdení kompletnosti operátor stlačením tlačidla odštartuje pohyb palety do montážnej zóny. Na prvom pracovisku sa osádza gumička dorazu kľučky. Pomocou vibračného podávača sa gumička dostane až do centrovacích klieští. Správnu polohu gumičky ešte pred uchopením manipulátorom kontroluje optický snímač Keyence. Vzhľadom na milimetrové rozmery gumičky dorazu, ktorá má navyše vo svojom strede otvor, bolo potrebné zabezpečiť veľmi presné polohovanie klieští uchopovača, aby dokázal gumičku správne prevziať a precízne umiestniť do predpísanej pozície. Presné polohovanie manipulátora zabezpečujú v osiach X a Y elektrický pohon radu EGC s krokovým motorom EMMS a v osi Z pneumatický pohon DGSL, všetky od spoločnosti Festo. Vrchný plastový diel môže mať povrchovú úpravu nanesením farby alebo chrómu, pričom na rozlíšenie typu vrchného dielu sa používa indukčný snímač. Zároveň sa kontroluje aj poloha a natočenie LED svietidla pomocou optického snímača.
V druhej stanici sa zatlačia vrchný a spodný plastový diel do seba. Aby údržba linky nemusela vymieňať rôzne formy na pritláčanie (nakoľko linka dokáže montovať predné ľavé aj pravé a tiež zadné ľavé aj pravé zostavy) pri každej zmene produkcie, nachádza sa v tejto časti elektrický manipulátor. Po zvolení typu produkcie operátorom posunie manipulátor zostavu prítlačných pinov, ktoré sú nutné na správne zatlačenie vrchného a spodného plastu vyrábanej zostavy. Opäť na pohyb manipulátora v osi Y je použitý elektrický a v osi Z pneumatický pohon Festo. Optický snímač zároveň deteguje prítomnosť pružiny na správnom mieste.
Následne sa na ďalšom pracovisku osádza kľučka do montážnej pozície do plastu. Osadenie kľučky zabezpečuje automatizovaný manipulátor, pričom jeho polohovanie v osiach X a Y zabezpečujú elektrické a v osi Z pneumatický pohon od Festo. Na prisatie kľučky manipulátorom je použitý vákuový ventil OVEM.
Na konci dopravníka sa paleta so zostavou presunie pomocou manipulátora na druhú, paralelne vedenú časť montážnej linky s pohybom v protismere, na ktorej sú umiestnené ďalšie pracoviská. „Takéto usporiadanie linky bolo zvolené z dôvodu úspory miesta, aby sa podarilo zabezpečiť požadovaný rozmer pracoviska v súlade so zadaním objednávateľa,“ vysvetľuje B. Lajcha.
V poradí štvrtým pracoviskom je montáž samotnej kľučky. Pneumatickým valcom Festo sa diel pritlačí a kľučka sa zdvihne do montážnej polohy. Následne sa zospodu vloží pružina a z boku sa zavedie oska kľučky pneumatickým valcom Festo, ktorý osku zatlačí do dutiny kľučky cez vloženú pružinu. Tým je diel finálne zmontovaný a na palete prechádza do predposlednej, kontrolnej stanice.
Tu sa kontroluje prítomnosť všetkých dielov, správne osadenie a funkčnosť pružiny, prítomnosť a funkčnosť LED diódy a tiež správne osadenie a funkčnosť dorazovej gumičky. Práve posledná spomínaná kontrola bola technicky náročná, keďže ide o veľmi malý diel čiernej farby osadený v čiernom plaste. Preto sa v tomto prípade zvolilo meranie vzdialenosti kľučky pomocou snímača Sick od definovanej nulovej pozície. Ak je kľučka príliš nízko, gumička dorazu chýba, ak je naopak o niečo vyššie, gumička bola zle osadená. Správnosť montáže kľučky, t. j. či je tam pružina a či má správne parametre, sa testuje pomocou tenzometrického snímača. Nameraná hodnota musí spadať do prednastaveného rozsahu. Ak diel vo všetkých kontrolovaných parametroch vyhovel, prechádza cez bezpečnostné dvierka na výstup linky, kde ho operátor manuálne uloží do prepravného kontajnera finálnych výrobkov. Prázdna paleta sa pomocou manipulátora umiestni na vstup do linky, kde ju operátor znovu naloží dielmi.
Ak by sa zistil nejaký nevyhovujúci parameter, celá zostava sa pomocou manipulátora ovládaného v dvoch osiach elektrickými pohonmi Festo automaticky vyradí do červeného kontajnera chybných zostáv. Ak nebol niektorý komponent z nejakého dôvodu zmontovaný, celá paleta so zostavou zvyšnými pracoviskami len prejde. Táto skutočnosť je však zapísaná do RFID nosiča dát od spoločnosti Turck, ktorý je zospodu palety umiestnený v každom rohu prepravnej palety. Následne takáto paleta prichádza opäť na vstup linky a po prečítaní údajov zaznamenaných na RFID nosiči dát sa na HMI paneli ukáže, ktorá stanica nevykonala prácu alebo ktorý diel nebol naložený. Operátor naloží chýbajúce diely a potvrdením odošle paletu do montážnej časti, kde sa montážny cyklus zopakuje. RFID nosič umiestnený v rohoch palety sa tiež využíva na automatickú zmenu produkcie. Pri zmene výroby sa paleta otáča na konci a začiatku dopravníka Festo valcami pootočením o 90 alebo 180 stupňov.
HMI, bezpečnostné komponenty a riadenie
Operátor linky na vstupe cez komunikačný terminál (HMI) zadáva typ produkcie – predná, resp. zadná zostava, či ide o lakovaný alebo chrómový diel, počet finálnych zostáv v balení, môže priebežne sledovať stav rozpracovanosti každej palety a sledovať aj prípadné chyby a hlášky. Do HMI je zo zadnej strany pripojený aj USB kľúč, ktorý slúži na archiváciu produkčných údajov.
Okrem bezpečnostných dvierok na vstupe a výstupe linky, ktoré sú osadené bezkontaktnými bezpečnostnými snímačmi Sick STR1, sú zabezpečené aj ďalšie časti technológie, do ktorých má prístup údržba. Ide celkovo o šesť posuvných dvierok pri jednotlivých montážnych pracoviskách, ktoré sú osadené bezpečnostnými zámkami Sick i10 s cievkami. Skôr ako má údržba povolený prístup do montážnej zóny, musí byť celá linka uvedená do bezpečného stavu, aby sa zámky odblokovali. Signály zo zámkov aj z bezpečnostných snímačov sú stiahnuté do hlavného rozvádzača a riadené cez bezpečnostné relé.
Všetky pneumatické a elektrické pohony sú prepojené s riadiacim rozvádzačom, kde sa pre každý pohon nachádza osem riadiacich jednotiek. Pomocou zbernice IO Link sa signály z kontrolérov motorov CMMO-ST prenášajú do komunikačného modulu Festo CPX, ktorý je pripojený cez zbernicu CANopen do hlavného PLC Modicon 340 od Schneider Electric.
Výber dodávateľa
Presnosť, spoľahlivosť a funkčnosť boli tými zásadnými kritériami, prečo sa projektanti SNEF rozhodli využiť pri polohovaní elektrické a pneumatické komponenty Festo. „Okrem toho máme zabezpečenú aj výbornú technickú podporu. Pracovníci slovenskej pobočky presne vedia, čo ponúkajú a vedia tak odporučiť aj cenovo a technicky najvhodnejšie komponenty a riešenie pre naše projekty. V tomto smere sme sa zatiaľ pri spolupráci s nimi nesklamali,“ konštatuje B. Lajcha.
Vízie a plány do budúcnosti
Aj slovenská dcéra SNEF plánuje do budúcnosti rozšíriť portfólio svojich služieb a získať zákazníkov aj z iných oblastí ako len z automobilového priemyslu. „Na začiatku sme na Slovensko prišli spolu s automobilkou Peugeot Citröen, avšak už čoskoro sme hľadali aj iných zákazníkov z tohto segmentu, kde by sme vedeli uplatniť naše skúsenosti s výrobou a dodávkou automatizovaných pracovísk. To sa nám aj podarilo, takže v súčasnosti spolupracujeme s viacerými významnými subdodávateľmi do automobilového priemyslu, ako je Bourbon, Feurecia, Gefco a pod. Stále rozširujeme priestor na naše aktivity. Pred piatimi rokmi sme sa začali orientovať aj na vývoj a výrobu špecializovaných strojných zariadení a liniek, čo by sme chceli aj v nasledujúcom období podporovať a zlepšovať. V tejto súvislosti plánujeme rozšíriť náš tím na Slovensku a investovať aj do technického vybavenia, aby sme dokázali veľmi pružne a rýchlo vyrábať pre zákazníkov prototypy nimi požadovaných produktov. Zatiaľ sme na sto percent vyťažení našimi zákazníkmi z automobilového priemyslu, ale do budúcnosti budeme určite prenikať aj do iných odvetví. Myslím, že SNEF Slovensko má v oblasti vývoja a výroby štandardných aj tých špeciálnych strojných zariadení potenciál osloviť aj ďalších zákazníkov. Ďakujeme svojim zákazníkom za prejavenú dôveru pri riešeniach na projektoch jednoúčelových strojov aj vám za možnosť zviditeľniť to, čo robíme a v čom sme špičkou,“ konštatuje na záver nášho stretnutia Vincent Roueche, riaditeľ slovenskej pobočky.
Ďakujeme spoločnosti SNEF Slovensko, s. r. o., za možnosť realizácie reportáže a Branislavovi Lajchovi za poskytnuté technické informácie.