160 Ventil 17 /2011/ 2 Optimizacija avtomatizacije procesa zalivanja statorja Miha TUØEK Miha Tuøek, univ. dipl. inæ., Polycom Økofja Loka, d. o. o., Økofja Loka Izdelava statorjev za elektromotorje po klasiœni metodi je precej zapleteno in zamudno opravilo z veliko podproce- si. Z uvedbo nove tehnologije izdelovanja statorjev zabrizgamo kovinski lamelni paket s termoplastom, kar pomeni, da okrog lamelnega paketa statorja nabrizgamo termoplastiœno maso, ki ima funkcijo izolatorja. 1 Uvod Glede na dogajanje na podroœju avtomobilskih pogonov je najveœ moænosti v razvoju hibridnih vozil. Najveœ proizvajalcev avtomobi- lov usmerja razvoj v kombinacijo obstojeœih motorjev z notranjim iz- gorevanjem in razliœnih elektriœnih pogonov (ob zmanjøevanju izpustov CO 2 ). Bistvo teh primerov je dodatno vgrajen, primerno moœen elektromo- tor, poseben elektronski sistem pa kr- mili oba motorja. Poleg tega so elektriœni pogoni øe na øtevilnih drugih mestih v avtomobi- lih, na primer razliœne vrste krmil- nih motorœkov za nastavitve ogle- dal, premikanje sedeæev, nastavitev viøine svetlobnega snopa, volanski sklop, odpiranje vrat prtljaænika, hlajenje motorja ipd. Œe pogledamo samo zasnovo elek- tromotorjev, jih lahko razdelimo v dve skupini: • Pri prvi varianti je notranji del stator, ki miruje, okrog njega pa se vrti rotor skupaj z vetrnico za hlajenje. Ta izvedba se obiœajno uporablja pri raznih hladilnih sistemih in klimatskih napravah, kjer se vrti zunanji del elektromo- torja. • Druga izvedba je morda bolj obiœajna in ima stator kot zunanji del elektromotorja, notranji del pa je vrteœi se rotor z gredjo. Vrtenje se preko gredi in obiœajno øe ne- kaj zobniøkega predleæja in meha- nizma prenaøa naprej in uporablja za razne funkcije, kot so na pri- mer premikanje luœi, premikanje krmilnega mehanizma in koles ali pogon brisalcev. Klasiœni proces izdelovanja izola- cije statorja elektromotorja poteka tako, da se najprej v utore stator- skega paketa z namenskim strojem vstavi utorna izolacija iz posebnega izolacijskega papirja. Papirnata izo- lacija ustrezne debeline, ki je navita na kolute, se nareæe na doloœeno dolæino tik pred vstavljanjem v uto- re. Nato sledi tiskanje œelne izola- cije, ki je predhodno nabrizgana iz termoplastiœnega materiala. Vsako stran œelne izolacije je potrebno posebej natisniti na statorski paket, za kar potrebujemo dva dodatna na- menska stroja. Ko je stator pravilno izoliran, gre na naslednje operacije montaæe, v katerih se bakrena æica navije okoli krakov statorskega pa- keta ter izvede vtiskovanje kontak- tov. Pri opisanem procesu prihaja do øtevilnih teæav. Izolacijska zaøœita je manjøa, saj zaradi veœ sestavnih delov izolacije lahko prihaja do toœk, kjer se utorna izolacija utoru ne prilega popolnoma, to pa lahko vodi v stik med lamelami statorja in navitjem. Posledica stika lamel statorja in navitja je neuporabnost statorja zaradi pojava kratkega stika. Poleg tega so zaradi øtevilnih sestav- nih delov izolacije potrebne doda- tne montaæne operacije sestavnih delov statorja. To zahteva dodatne priprave, dodatne stroje, dodaten œas, ponekod tudi dodatne delavce. Vse skupaj povzroœa daljøi proizvo- dni œas statorjev ter poslediœno tudi veœje stroøke izdelave. Zaradi opisanih teæav se je podje- tje odloœilo za naprednejøi naœin izdelave statorjev, katerega cilj je poveœanje kakovosti izdelkov in skrajøanje proizvodnega œasa. 2 Zabrizgavanje kovinskih statorjev V naøem podjetju trenutno razvija- mo nov naœin tehnologije izdelave izolacije za statorje. Nova linija iz- delkov zahteva intenzivno razisko- vanje in inovativen pristop. Z novo tehnologijo zabrizgamo ko- vinski lamelni paket (slika 1) s ter- moplastom, kar pomeni, da okrog la- melnega paketa statorja nabrizgamo termoplastiœno maso. Tako je konœni izdelek (slika 2) sestavljen iz dveh delov, kovinskega in plastiœnega, ki Iz PRAKSE zA PRAKSO 161 Ventil 17 /2011/ 2 sta med seboj neloœljivo povezana. V sodelovanju z dobaviteljem mate- riala smo izbrali ustrezen material, ki z zadostno viskoznostjo zagota- vlja laæje zalivanje statorskega pake- ta, s primerno vsebnostjo steklenih vlaken pa dobre mehanske lastnosti ter je øe vedno v ustreznem cenov- nem razredu. Statorske pakete pred vlaganjem v orodje segrejemo na doloœeno tem- peraturo, da izboljøamo tok teœenja materiala ob stenah statorskega pa- keta, doseæemo pravilno stopnjo polimerizacije in s tem priœakovane mehanske lastnosti termoplasta. Do- ber tok termoplastiœnega materiala je izredno pomemben, da se masa lepo razporedi okrog lamelnega pa- keta. Œe se plastiœna masa prehitro ohladi in poslediœno strdi, pride do nepopolnosti plastiœne izolacije, kar povzroœi neuporabnost izdelka. Pri razvijanju tehnologije za zabrizga- vanje lamelnega paketa statorja pa se sreœujemo tudi z nekaj teæavami, ki jih je treba œim prej odpraviti. Teæave se pojavljajo æe pri dobavljenih la- melnih paketih, katerih dimenzije niso v toleranœnem obmoœju. V orod- ju namreœ ne moremo kompenzirati paralelnosti lamelnih paketov, kar lahko vodi v prelivanje krakov sta- torskega paketa, zato je potrebno, da dobavitelji zagotovijo ustrezno kako- vost dobavljenih kosov. Ena kljuœnih zahtev naroœnika je popolna zalitost statorskih paketov, kar doseæemo s hitrim teœenjem materiala, vendar pa s tem poveœamo moænost prelitja krakov statorja. Zaradi prihranka pri materialu in teæi izdelka si prizade- vamo za œim manjøo debelino izo- lacijskega termoplasta, vendar pa je potreben kompromis med kontroli- rano zalitostjo statorskega paketa in debelino zabrizganega termoplasta. Ekstremi tako v eno kot v drugo stran vodijo v slabøo kakovost izdelka in veœje stroøke izdelave. 3 Avtomatizacija in optimizacija procesa V prvi fazi avtomatizacije je potreb- no kovinske lamelne pakete izde- lati v toleranci. Pri tem je potrebno zagotoviti vzporednost vseh krakov statorja. Taka zahteva je bila poda- na tudi dobavitelju statorjev, ki se- daj vsak stator posebej 100-odsto- tno kontrolira, ali je v zahtevanem toleranœnem obmoœju. Prvi korak procesa zabrizgavanja je vstavitev ustreznih statorjev na po- dajalni trak, na katerem se orienti- rajo preko treh pozicionirnih toœk. Te so izhodiøœe streænega robota, da lahko kovinske lamele pobere s tra- ku in jih vstavi v stroj za zabrizga- vanje. Lamelni paket se na traku pri prehodu preko kontaktnega grelca ogreje na temperaturo, primerno za zabrizgavanje. Strego statorskih pa- ketov v stroj za zabrizgavanje in od- vzem zabrizganih statorjev iz stroja opravlja streæni robot. Na njem sta vgrajeni dve prijemali pod kotom 90° (slika 3). Eno nam sluæi, da ro- bot statorske lamele pobere s traku in jih vloæi v stroj za zabrizgavanje, drugo pa odvzema æe nabrizgani stator iz orodja v stroju. Vsako prije- malo je sestavljeno iz tritoœkovnega prijemala (slika 3) in dveh pozicio- nirnih œepov, ki sluæita za orienta- cijo prijemala proti orodju. Pri vla- ganju kovinskih lamel so izmetaœi postavljeni od orodja naprej. Pri- jemalo se pozicionira proti orod- ju in potem robot na te izmetaœe s pomoœjo pnevmatskega podajalnika poloæi statorski paket. Zaradi kom- plicirane oblike statorskih lamel je potrebno pri njihovem vlaganju v gravuro zagotoviti vzporedni gib, ki prepreœuje, da bi se paket zataknil. Ta vzporedni gib pri vlaganju nam zagotavljajo izmetaœi. Z novo tehnologijo izdelave sta- torskih paketov na vertikalnem bri- zgalnem stroju z rotacijsko mizo smo skrajøali proizvodni œas, saj nam tehnologija omogoœa soœasno Slika 3. Prijemali streænega robota Slika 1. Kovinske lamele statorja Slika 2. Zabrizgani stator po novi tehnologiji Iz PRAKSE zA PRAKSO 162 Ventil 17 /2011/ 2 ICM d.o.o. I PASSION FOR PERFECTION ICM International d.o.o. I PASSION FOR PERFECTION Trnoveljska cesta 56, SI – 3000 Celje, Slovenija Ismeta Mujezinovića 5, RS – 11000 Beograd, R Srbija T.:+386 (0)3 620 07 03, F: +386 (0)3 620 07 02 T: 386 (0)41 668 222, F: +386 (0)3 620 07 02 e-mail: info@icm.si, web: www.icm.si e-mail: srbija@icm.si, web: www.icm.si PROGRAM SEJMOV EXHIBITION CALENDAR PROGRAM SAJMOVA 2012 SI IFAM* Mednarodni spec. B2B sejem za avtomatizacija, robotiko, mehatroniko, meritve, proizvodni informatiko, računalniški vid, … Int. specialized B2B Exhibition for Automation, Robotics, Mechatronic, Measurment, Production informatics, Computer vision Medjunarodni spec. B2B sajam za automatiku, robotiku, mehatroniku, merjenja, proizvodnu informatiku, kompjuterski vid, … 25.-27.01. www.ifam.si SI INTRONIKA* Mednarodni specializiran B2B sejem za profesionalno in industrijsko elektroniko, komponente, opremo, komunikacije … Int. specialized B2B Exhibition for Professional electronic, Components, Industrial electronic, Equipment, Telecommunications Medjunarodni specializovani B2B sajam za profesionalnu i industrijska elektroniku, komponente, opremu, komunikacije … 25. –27.01. www.intronika.si RS IFAM Serbia* Mednarodni spec. B2B sejem za avtomatizacija, robotiko, mehatroniko, meritve, proizvodni informatiko, računalniški vid … Int. specialized B2B Exhibition for Automation, Robotics, Mechatronic, Measurment, Production informatics, Computer vision Medjunarodni spec. B2B sajam za automatiku, robotiku, mehatroniku, merjenja, proizvodnu informatiku, kompjuterski vid, … 01.-03.02. www.ifam-rs.si RS INTRONIKA Serbia* Mednarodni specializiran B2B sejem za profesionalno in industrijsko elektroniko, komponente, opremo, komunikacije … Int. specialized B2B Exhibition for Professional electronic, Components, Industrial electronic, Equipment, Telecommunications Medjunarodni specializovani B2B sajam za profesionalnu i industrijska elektroniku, komponente, opremu, komunikacije … 01.-03.02. www.intronika-rs.si BG IFAM Bulgaria* Mednarodni spec. B2B sejem za avtomatizacija, robotiko, mehatroniko, meritve, proizvodni informatiko, računalniški vid … Int. specialized B2B Exhibition for Automation, Robotics, Mechatronic, Measurment, Production informatics, Computer vision Medjunarodni spec. B2B sajam za automatiku, robotiku, mehatroniku, merjenja, proizvodnu informatiku, kompjuterski vid, … 29.02.-02.03. www.icm.si BG INTRONIKA Bulgaria* Mednarodni specializiran B2B sejem za profesionalno in industrijsko elektroniko, komponente, opremo, komunikacije … Int. specialized B2B Exhibition for Professional electronic, Components, Industrial electronic, Equipment, Telecommunications Medjunarodni specializovani B2B sajam za profesionalnu i industrijska elektroniku, komponente, opremu, komunikacije … 29.02.-02.03. www.icm.si BG METAL & MacTech Bulgaria* Specialiran strokovni B2B sejem za metalurgijo, material, orodja, stroje, livarstva, varjenja, rudnike, rudo … Specilized B2B Exhibition for metallurgy, materials, tools,foundry, welding, machines, mines, … Specializovani B2B sajam za metalurgiju, oruđa, mašine, zavarivanje, livnice, rudnike, rude, … 29.02.-02.03. www.icm.si BG PLAST Bulgaria* Specialiran strokovni B2B sejem za plastično in gumarsko industrijo … Specilized B2B Exhibition for plastic and rubber industry … Specializovani B2B sajam za plastičnu I gumarsku industriju … 29.02.-02.03. www.icm.si RS METAL* Specialiran strokovni B2B sejem za metalurgijo, material, orodja, stroje, livarstva, varjenja, rudnike, rudo … Specilized B2B Exhibition for metallurgy, materials, tools,foundry, welding, machines, mines, … Specializovani B2B sajam za metalurgiju, oruđa, mašine, zavarivanje, livnice, rudnike, rude, … 21.-23.03. www.metal-rs.si RS PLAST* Specialiran strokovni B2B sejem za plastično in gumarsko industrijo … Specilized B2B Exhibition for plastic and rubber industry … Specializovani B2B sajam za plastičnu I gumarsku industriju … 21.-2303. www.plast.si RS SOLAR** Mednarodni specializiran B2B sejem za solarno energijo, fotovoltaiko, tehnologijo, meritve … Specilized B2B Exhibition for solar energy, photovoltaics, measurement, technology… Medjunardni specializovan B2B sajam za sunčanu energiju, fotovoltajiku, merenja, tehnologiju … 04.-06.04. www.solar.si RS THERM** Mednarodni specializiran B2B sejem za gretje, klimatizacijo in ventilacio, vodovod, obnovljive vire, pribor, meritve, opremo, … Specilized B2B Exhibition for heating, air condition, ventilation, plumbing, renewable energies, pipes and accessories, fittings… Medjunardni spec. B2B sajam za grijanje, klimatizaciju, ventilaciju, vodovod, obnovljive virove, pribor, merjenja, opremu … 04.-06.04. www.therm.si RS IET* Mednarodni specializiran B2B sejem za lesarstvo, lesne industrije, mehanizacije, strojev, logistike … Int. specialized B2B Exhibition for Timber, machines, logistics, others … Medjunarodni specializovani B2B sajam za drvnu industriju, mehanizaciju, strojeve, logistiku .. 12.-14.09. www.iet-rs.si RS SKONI* Mednarodni specializirani B2B sejem za komponente v pohištveni industriji, opremo, stroje, barve, laki, obdelava … Int. spec. B2B Exhibition for Components, Woodworking, fittings, carpenter supplies, Equipment & Tools, colors, processing … Medjunarodni specializovan B2B sajam za komponente u nameštajnoj industriji, oprema, strojevi, lakovi, obrada, … 12.-14.09. www.skoni-rs.si RS BIOMASA* Mednarodni specializiran B2B sejem za obnovljive vire energije, oprema, R&D … Int. specilized B2B Exhibition for wood energy renewable enrgy, ecology, equipment, R&D … Medjunarodni specializovani B2B sajam za obnovljive resurse energije, oprema, R&D … 12.-14.09. www.biomass.si SI – Exhibitions in Slovenia RS – Exhibitions in Serbia RS – Exhibitions in Bulgaria * Only for professional visitors ** Open for public last day State on 20th of March. Changes reserved ! snemanje izdelanih in vstavljanje novih statorskih paketov v izmetal- ni del orodja, medtem ko na dru- gi polovici kroæne mize æe poteka proces zabrizgavanja statorskega paketa. Po procesu brizganja se izdelek po- bere iz orodja in odloæi na podajalni trak. Na koncu traku pa se izdelki zloæijo v pakirno enoto. V kasnejøi fazi optimizacije zabri- zgavanja bomo na konec celotnega procesa dogradili tudi 100-odstotno konœno kontrolo preboja stator- ja, ki bo pokazala, ali je izdelek v doloœenem obmoœju nezalit. 4 Zakljuœek Zaenkrat smo z izbrano tehnologijo izdelave izolacije statorja zmanjøali øtevilo potrebnih operacij ter s tem moænost napak, poleg tega smo skrajøali tudi œas proizvodnje in zmanjøali stroøke izdelave. Æe s tem smo dosegli konkurenœnost na trgu statorjev, ob œim prejønji od- pravi teæav pri proizvodnji pa bo konkurenœnost øe narasla. V prihodnosti pa je cilj naøega podjetja razviti proces, ki bo zagotavljal sposob- nost serijske proizvodnje Cpk [1] > 1,33 ter 100-odstotno kakovost kritiœnih ka- rakteristik statorskega paketa. Za dose- ganje tega moramo v prihodnosti razvi- ti popolnoma avtomatizirano robotsko celico, ki bo avtonomno izvajala vse faze zabrizgavanja statorja, obenem pa tudi konœno kontrolo gotovih izdelkov glede na moænost elektriœnega preboja izdelane izolacije. Viri [1] Bergant, T., Sistem statistiœnega nadzora procesov, Projekt proizvod- nega sistema, Univerza v Mari- boru, Fakulteta za organizacijske vede, 2006, http://iposipis7.fov. unimb.si/kern/pedagog/pps_0506/ REZULTATI%5CPPS_0506_izde- lek_31.doc, dostopno 24. 01. 2011. Iz PRAKSE zA PRAKSO