Tăng năng suất lắp ráp trong công nghiệp với máy bắn vít tự động

Tự động bắn vít nâng cao năng suất

Một nhà máy hệ thống tích hợp, một nhà sản xuất động cơ và một nhà cung cấp tua vít hợp tác để tăng năng suất và chất lượng tại ROMA.

Rèm cửa sổ, cửa chớp và màn che có nhiều chức năng. Chúng kiểm soát ánh sáng, tiết kiệm năng lượng, đảm bảo sự riêng tư, cung cấp an ninh và bảo vệ khỏi các yếu tố bên ngoài cho chủ nhân.

Họ cũng là một doanh nghiệp lớn. Theo công ty tư vấn Persistence Market Research, chỉ riêng doanh số bán rèm cửa sổ trên toàn cầu dự kiến ​​sẽ tăng với tốc độ kép hàng năm là 3,6% trong vài năm tới, đạt mức 2,4 tỷ USD vào năm 2027.

Đó là tin tốt cho ROMA KG. Có trụ sở tại Burgau, Đức, ROMA sản xuất cửa cuốn, rèm Venetian bên ngoài, màn dệt và cửa nhà để xe. Được thành lập vào năm 1980, công ty sử dụng khoảng 1.300 nhân viên tại sáu địa điểm trên khắp Châu Âu. Các sản phẩm của công ty được biết đến với chức năng, tính thẩm mỹ và độ bền. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và khối lượng, quy trình sản xuất của công ty được tự động hóa cao, bao gồm cả việc lắp đặt các chốt ren.

Đối tác tự động hóa chính của ROMA là nhà phân phối, nhà sản xuất hợp đồng và nhà tích hợp hệ thống SOGA Gallenbach GmbH. Có trụ sở tại Pforzheim, Đức, SOGA chuyên lắp ráp và kiểm tra máy móc, máy cưa, máy ép và máy đánh bóng để làm sạch và tẩy cặn các bộ phận. Khách hàng của công ty bao gồm các nhà sản xuất trong ngành ô tô, hàng không vũ trụ, y tế và đồ trang sức.

Fabian Gallenbach, giám đốc điều hành của SOGA giải thích: “Chúng tôi cung cấp cho khách hàng những máy móc đặc biệt có thể được sử dụng trong sản xuất ngay sau khi giao hàng. “[Khách hàng của chúng tôi có xu hướng] yêu cầu đặc biệt nghiêm ngặt về độ chính xác.”

Gallenbach biết tất cả về sản xuất chính xác, bắt đầu sự nghiệp của mình tại một nhà sản xuất đồng hồ Thụy Sĩ. Khi giúp thành lập SOGA cách đây 16 năm, Gallenbach muốn mang lại mức độ cống hiến tương tự cho lĩnh vực kinh doanh tự động hóa. Ông nói: “Chúng tôi hầu như không bao giờ nhận được những câu hỏi đơn giản nữa.

Ví dụ, gần đây nhất, SOGA đã thiết kế và xây dựng một hệ thống tự động để khoan lỗ và lắp vít vào ray định hình cho các sản phẩm của ROMA. Hệ thống được trang bị một số bộ vặn vít tự động giúp kiểm soát độ sâu và mô-men xoắn của mỗi lần lắp vít một cách đáng tin cậy. Công nghệ điều khiển chuyển động cho hệ thống, bao gồm động cơ servo, bộ điều khiển, bộ bánh răng hành tinh và bộ truyền động thanh răng và bánh răng, được cung cấp bởi STÖBER, cũng nằm ở Pforzheim. Bộ tua vít được cung cấp bởi DEPRAG.

Bắn vít mà không cần chỉnh lại

ROMA từ lâu đã sử dụng thiết bị tự động để khoan lỗ và lắp đinh vít trong đường ray nhôm và nhựa, có chiều dài từ 1m đến 6m. Tuy nhiên, thiết bị đó không có tính năng giám sát.

Với thiết bị ban đầu, “các phoi thường được tạo ra giữa đầu vít và ray định hình, đặc biệt khi khoan trong hợp kim nhôm rèn,” Gallenbach giải thích.

Các phoi là một vấn đề, vì một nắp cuối được gắn vào vít để cải thiện tính thẩm mỹ và các phoi có thể ngăn nắp gắn đúng cách. Người lắp ráp sẽ phải làm lại thủ công từng vị trí gắn chặt nhiều lần. ROMA muốn ngăn chặn điều đó.

Gallenbach báo cáo: “Trong 15 năm qua, chúng tôi đã phát triển hơn 50 trạm tuốc nơ vít với mô men xoắn từ 0,4 đến 200 newton-mét. “Chúng tôi đã cho phép khách hàng của mình lắp ráp vít mà không cần vặn lại hoặc làm bằng tay.”

SOGA đã phát triển một hệ thống vặn vít theo dõi độ sâu và mô-men xoắn của từng con vít. Gallenbach giải thích: “Chúng tôi đã phát triển một chiến lược, đặc biệt là để điều khiển vít vào nhựa, trong đó tuốc nơ vít khí nén hoạt động với xung áp suất.

Nhựa không yêu cầu mô-men xoắn cuối cùng cao hơn cho toàn bộ quá trình vặn vít. Do đó, máy phải nhạy.

Các kỹ sư của SOGA cũng trang bị cho hệ thống này hai ngăn kéo để lưu trữ các thanh định hình. Máy có thể nạp các cấu hình riêng biệt hoặc đồng bộ. Các thành phần được lắp vào và kẹp bằng tay.

Động cơ, bánh răng và trình điều khiển

STÖBER là đối tác chính trong việc phát triển hệ thống. Guido Wittenauer, đại diện bán hàng của STÖBER, mô tả các đầu súng di chuyển qua hai trục Y ở chế độ tự động. STÖBER cung cấp động cơ servo đồng bộ EZ cho mỗi đầu súng, kết hợp với bánh răng hành tinh dòng PE và bộ truyền động đai và trục chính.

Hệ thống tự động cấp các vít và lắp ráp chúng bằng khí nén. Trạm được trang bị năm đầu lắp ráp di chuyển độc lập với nhau theo hướng X trên một giá đỡ.

Wittenauer cho biết mỗi đầu được trang bị trục Z và trục khoan. Đối với trục X, STÖBER đã cung cấp các bộ truyền động thanh răng và bánh răng ZVPE, cũng như các động cơ servo đồng bộ EZ. Đối với trục Z, động cơ EZ với bộ truyền động trục chính cũng được sử dụng.

Để ngăn năm đầu va chạm với nhau trên giá, các kỹ sư của STÖBER đã triển khai khái niệm phòng ngừa va chạm gấp ba lần. Bộ điều khiển giám sát vị trí của mỗi đầu trong mối quan hệ với nhau. Sau đó, các kỹ sư đã sử dụng phần mềm để tạo ra một công tắc giới hạn kỹ thuật số đặt phạm vi di chuyển cho phép cho mỗi trục X. Đề phòng trường hợp, một công tắc an toàn cơ học cũng được đặt trên mỗi đầu.

Bộ tua vít được cung cấp bởi DEPRAG. Phạm vi mô-men xoắn cho các đơn vị có thể được điều chỉnh riêng cho các nhiệm vụ vặn vít cụ thể.

“Phổ rộng của các mô-đun tiêu chuẩn của chúng tôi cung cấp giải pháp hiệu quả cho mọi nhiệm vụ vặn vít. Và thậm chí các ứng dụng chuyên biệt có thể được thực hiện riêng lẻ với chi phí thấp dựa trên nhiều chương trình tiêu chuẩn của chúng tôi, ”Daniel Guttenberger, giám đốc sản phẩm của DEPRAG cho biết.

Các vít cần thiết được cấp bằng cách sử dụng máy cấp liệu bát rung chuyển tiếp cấp eacy của DEPRAG. Điều này có nghĩa là tất cả năm thiết bị vặn vít chỉ có thể được cung cấp bởi một thiết bị cấp liệu. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng bát rung có xoắn kép kết hợp với bộ phân tách gấp ba.

Đối với các trục khoan, cần có một động cơ nhẹ, nhỏ gọn để giữ khối lượng di chuyển của năm trục càng thấp càng tốt để định vị nhanh, Wittenauer mô tả. Ngoài việc khoan, phản lực cũng được yêu cầu như một tùy chọn, đòi hỏi các bộ điều chỉnh động cơ có tính năng động cao.

Với điều này, STÖBER đã cung cấp LeanMotor (LM) mới của mình. Tốc độ và mô-men xoắn của động cơ có thể được điều chỉnh trơn tru từ trạng thái dừng đến tốc độ tối đa với khả năng kiểm soát mô-men xoắn đầy đủ. Động cơ hoạt động mà không cần bộ mã hóa. Do đó, động cơ nhỏ gọn và nhẹ hơn đáng kể so với truyền động không đồng bộ, mạnh mẽ hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với truyền động servo. Làm việc với hiệu suất lên đến 96 phần trăm, động cơ có thể đạt được cấp hiệu suất IE5. Điều đó có nghĩa là động cơ sử dụng ít năng lượng hơn và sẽ hoạt động lâu hơn.

Wittenauer cho biết thêm: “Bởi vì LeanMotor của chúng tôi hoạt động mà không cần bộ mã hóa, nó cũng chỉ cần một cáp nguồn tiêu chuẩn mà không cần thêm dây hoặc vật che chắn.

Sự tin cậy về nền tảng

STÖBER đã kết hợp động cơ với chín bộ điều khiển trục đôi từ dòng SI6. Hệ thống năng động cao này hoạt động đáng tin cậy trong nền, ngay cả khi cần chuyển động phức tạp. Các chức năng an toàn STO (tắt mô-men xoắn an toàn) và SS1 (dừng an toàn 1) được tích hợp vào mỗi bộ điều khiển và được chứng nhận theo EN 13849-1 (PL e, Cat. 4).

Wittenauer nói, chỉ rộng 45 mm, bộ điều khiển được thiết kế như một thiết bị mô-đun. Một thiết bị duy nhất có thể điều khiển tối đa hai trục. Bằng cách xâu chuỗi một số bộ điều khiển lại với nhau, số lượng trục được điều khiển có thể được điều chỉnh tự do.

Dễ dàng lắp đặt các bộ điều khiển riêng lẻ: Các mô-đun Quick-DC-Link của STÖBER cho phép dễ dàng nhấp vào các thanh ray đồng tiêu chuẩn vào vị trí để phân phối năng lượng. STÖBER cũng hỗ trợ giao tiếp thông qua xe buýt trường Profinet.

Ngoài việc cung cấp các thành phần điều khiển chuyển động, STÖBER còn giúp thiết kế cơ khí và đo kích thước. Hỗ trợ từ các kỹ sư của STÖBER đã bắt đầu ngay từ giai đoạn báo giá. Cả STÖBER và SOGA cùng nhau thảo luận về những điểm quan trọng và từng bước giải quyết chúng.

Gallenbach cho biết: “Ý tưởng sử dụng một động cơ có bánh răng xoắn ốc để tạo ra một đơn vị cho trục X đã được phát triển trong các cuộc thảo luận về dự án.

Gallenbach cho biết thêm: “Việc thiết kế toàn bộ khái niệm máy của chúng tôi dựa trên các tính toán, trong số những thứ khác, của công nghệ động cơ. “Nếu một lỗi xảy ra ở giai đoạn thiết kế, toàn bộ quá trình tự động hóa có thể đã bị xâm phạm.”

Việc tiêu chuẩn hóa và thiết kế mô-đun của các đơn vị tua vít của DEPRAG đã giúp giảm thời gian và chi phí của hệ thống. “Các tiêu chuẩn của chúng tôi đối với các đơn vị tua vít rất đơn giản và thông minh. Điều này có nghĩa là có thể đạt được kế hoạch và thời gian giao hàng ngắn hơn đáng kể, ”Guttenberger giải thích.