Automatyczna Stacja Klejenia – Precyzyjna i Powtarzalna Aplikacja Kleju

FIRMA: Zakład produkcyjny z branży przemysłowej.
BRANŻA: Automatyka przemysłowa, robotyka, automatyzacja procesów produkcyjnych.

PROBLEM

Proces aplikacji kleju na produkowanych elementach wymagał zachowania wysokiej powtarzalności oraz odpowiedniej ilości nakładanego materiału. Istotnym wyzwaniem była również konieczność obsługi różnych wariantów detali przy zachowaniu odpowiedniej wydajności produkcyjnej.

Założenia procesu obejmowały produkcję na poziomie około 400–600 sztuk na zmianę oraz aplikację kleju na 10 elementów w czasie nieprzekraczającym 4 minut.

Klient potrzebował rozwiązania, które przejmie od operatora sam proces prowadzenia aplikatora i nakładania kleju, jednocześnie zapewniając większą powtarzalność, kontrolę parametrów oraz możliwość łatwego dostosowania stanowiska do różnych referencji produktu.

WYZWANIE

Celem projektu było zaprojektowanie i wykonanie automatycznej stacji klejenia, która zautomatyzuje proces aplikacji kleju na produkowanych elementach.

Istotnym założeniem było ograniczenie udziału operatora w samym procesie nakładania materiału. Jego zadaniem miało być przede wszystkim przygotowanie i załadunek elementów, uruchomienie cyklu oraz odbiór gotowego zestawu.

Jednocześnie stanowisko musiało zapewniać elastyczność pozwalającą na obsługę różnych wariantów produktów. Zakres wymiarowy detali był szeroki, a poszczególne referencje wymagały zastosowania różnych ścieżek ruchu oraz parametrów aplikacji kleju.

ZAKRES PRAC

W ramach realizacji projektu zespół odpowiadał za kompleksowe przygotowanie i wykonanie stanowiska, obejmujące:

W opracowanie koncepcji stacji,

projekt i wykonanie konstrukcji mechanicznej,

przygotowanie projektu elektrycznego,

wykonanie systemu automatyki,

programowanie sterownika PLC,

przygotowanie panelu operatorskiego HMI,

programowanie 3-osiowego manipulatora,

integrację systemu dozowania kleju DavTech,

wykonanie systemu bezpieczeństwa,

prefabrykację i montaż stanowiska,

uruchomienie i testy funkcjonalne,

realizację FAT,

przygotowanie do SAT oraz szkolenia operatorów.

Projekt został zrealizowany jako kompleksowe rozwiązanie — od koncepcji i projektu, przez wykonanie i integrację poszczególnych systemów, aż po uruchomienie stanowiska.

ROZWIĄZANIE

W projekcie zastosowano automatyczną stację klejenia opartą na 3-osiowym manipulatorze wyposażonym w głowicę klejącą.

Manipulator realizuje zaprogramowaną ścieżkę ruchu w osiach X, Y i Z, dzięki czemu proces aplikacji odbywa się automatycznie i w sposób powtarzalny. Za precyzyjne przemieszczanie głowicy odpowiadają serwonapędy, natomiast dozowanie materiału realizowane jest przez zintegrowany system DavTech.

Całość została wyposażona w sterowanie PLC oraz panel operatorski HMI, który umożliwia obsługę maszyny, wybór odpowiedniej referencji produktu, kontrolę parametrów procesu oraz diagnostykę urządzeń i alarmów.

Komunikację pomiędzy elementami systemu zrealizowano z wykorzystaniem sieci PROFINET.

Istotnym elementem rozwiązania jest również system bezpieczeństwa kontrolujący między innymi stan drzwi oraz pozycję wysuwanej szuflady, w której umieszczane są paletki z detalami.

ELASTYCZNA OBSŁUGA RÓŻNYCH REFERENCJI

Jedną z najważniejszych funkcjonalności stanowiska jest możliwość obsługi wielu wariantów produktu.

System został przygotowany do obsługi nawet 30 różnych referencji, przy czym dla każdej z nich można niezależnie zdefiniować parametry procesu, takie jak:

ścieżka przejazdu manipulatora,

pozycje poszczególnych osi,

wysokość głowicy,

prędkość podczas aplikacji kleju,

prędkość przejazdów jałowych,

program i parametry dozowania materiału.

Pojedyncza ścieżka może składać się nawet z 60 kolejnych kroków. Dla każdego z nich można określić pozycję osi oraz zdecydować, czy podczas danego ruchu klej ma być aplikowany.

Dzięki temu zmiana produktu nie wymaga przebudowy całego stanowiska. W dużej mierze odbywa się poprzez wybór odpowiedniej referencji oraz przypisanej do niej receptury.

JAK DZIAŁA STANOWISKO?

Proces rozpoczyna się od przygotowania detali przez operatora.

Elementy są układane na dedykowanej, wymiennej paletce, a następnie umieszczane w wysuwanej szufladzie maszyny. Po załadowaniu produktu operator uruchamia cykl automatyczny.

Po zamknięciu strefy roboczej i spełnieniu wszystkich warunków bezpieczeństwa manipulator rozpoczyna realizację wcześniej zaprogramowanej ścieżki.

Głowica klejąca automatycznie dojeżdża do kolejnych pozycji, a system dozowania uruchamia aplikację kleju w odpowiednich fragmentach programu.

Po zakończeniu procesu manipulator wraca do pozycji bazowej. Następnie stanowisko odblokowuje szufladę i informuje operatora o zakończeniu cyklu.

Operator odbiera gotową paletkę i może rozpocząć przygotowanie kolejnego zestawu elementów

SYSTEM STEROWANIA I DIAGNOSTYKI

Obsługa stanowiska odbywa się z poziomu panelu HMI.

Operator ma możliwość wyboru odpowiedniej referencji produktu oraz uruchomienia procesu, natomiast osoby posiadające odpowiednie uprawnienia mogą przygotowywać lub modyfikować receptury.

System umożliwia między innymi:

definiowanie kolejnych pozycji manipulatora,

określanie miejsc aplikacji kleju,

ustawianie wysokości przejazdu,

dobór prędkości ruchu,

konfigurację parametrów dla poszczególnych referencji.

Z poziomu panelu dostępna jest również diagnostyka urządzeń, alarmów oraz sygnałów wejść i wyjść, co ułatwia identyfikację ewentualnych problemów i skraca czas reakcji.

EFEKTY I KORZYŚCI DLA KLIENTA

Wdrożenie automatycznej stacji klejenia pozwoliło na:

automatyzację procesu aplikacji kleju,

zwiększenie powtarzalności ścieżki klejenia,

ograniczenie wpływu operatora na sposób nakładania materiału,

zapewnienie większej kontroli nad parametrami procesu,

obsługę wielu wariantów produktów na jednym stanowisku,

łatwiejszą zmianę produkowanej referencji,

poprawę ergonomii pracy operatora,

ograniczenie konieczności ręcznego prowadzenia aplikatora,

szybszą identyfikację ewentualnych problemów dzięki funkcjom diagnostycznym.

Zastosowanie systemu referencji i receptur pozwala również przygotować stanowisko na przyszłe zmiany produkcyjne i rozszerzenie zakresu obsługiwanych produktów.

PODSUMOWANIE

Projekt pokazuje, jak automatyzacja procesu aplikacji kleju może zwiększyć powtarzalność produkcji, ograniczyć wpływ czynności manualnych oraz jednocześnie zachować elastyczność niezbędną przy obsłudze wielu wariantów produktu.

Zastosowanie 3-osiowego manipulatora, systemu dozowania kleju DavTech, sterowania PLC oraz rozbudowanego systemu receptur pozwoliło stworzyć stanowisko dostosowane zarówno do aktualnych wymagań produkcyjnych, jak i przyszłych zmian w procesie.

Dzięki możliwości obsługi do 30 referencji i definiowania indywidualnych parametrów dla każdej z nich rozwiązanie nie jest ograniczone do jednego rodzaju detalu. Stanowisko może być dostosowywane do kolejnych wariantów produkcyjnych bez konieczności przebudowy całej maszyny.