256 Ventil 17 /201 1/ 3 Montažna linija za tube Srečko KLEMENC Srečko Klemenc, INOTEH, d. o. o., Bistrica ob Dravi 1 Uvod Na patentnem uradu v Münchnu je bil pred leti prijavljen patent za odmerno tubo. Kot že ime pove, je to posoda, ki odda odmerjeno količino vsebine. Osnovni del tube – posode je nestisljiva cev. V njej je bat izde- lan tako, da se lahko giblje samo v eno smer. Ena stran cevi je zaprta z glavo, v kateri je odprtina s pov- ratno zapornim ventilom in dozirno prostornino. Če se s pritiskom na gumb ali ročico dozirna prostornina zmanjša, izteče vsebina dozirnega prostora skozi odprtino v glavi. Ko gumb spustimo, se dozirnemu pros- toru povrne prvotni volumen. Nastali vakuum posesa potrebno vsebino iz cevi. Pri tem se bat s pomočjo atmos- ferskega tlaka premakne proti glavi. Z vsakim pritiskom na gumb odda tuba enako količino vsebine. Ko je prazna, ostane plastična embalaža, ki se zavrže (slika 1). Izdelovalec zobne kreme je v takšni embalaži videl možnost za pove- čanje svoje prodaje, kupil patent in poiskal inženiring za razvoj potrebne proizvodne linije. Razviti in izdelati je bilo tako treba montažno polnilno li- nijo, ki omogoča sestavljanje in pol- njenje tube z zobno kremo. Tubo je treba napolniti in pri tem upoštevati, da je zobna krema abrazivna, nato vstaviti bat, ga žigosati, dno zapreti s pokrovom, morda še vtisniti datum in polno tubo odložiti na tekoči trak. Stroj mora omogočati, da se po po- trebi dogradijo dodatne postaje in da se z majhnim tehničnim posegom sestavljajo različno velike tube. Zmo- gljivost stroja naj bi bila 6000 enot na uro. Konstrukcija pa naj bi bila izve- dena tako, da se njegova zmogljivost lahko poveča brez večjih konstrukcij- skih sprememb, deloval pa naj bi 24 ur, 5 dni na teden. Najprej ne bilo treba ugotoviti la- stnosti zobne kreme pri polnjenju in določiti potek polnjenja ter nato za- snovati kakor tudi izdelati stroj. 2 Uvodne raziskave Z raziskavo zobne kreme in sestav- ljanja tube smo ugotovili, da se ta pod pritiskom obnaša kot med. Po polnjenju ostajajo med tubo in pol- nilcem dolge nitke kot med žlico in kozarcem medu. Krema tube ne napolni, ampak pušča različno velike mehurčke. Mehurčki preprečujejo učinek atmosferskega tlaka in s tem delovanje pravilnega odda- janja količine kreme, nitke pa lahko umažejo tubo in stroj. Zaključek iskanja rešitve je bil ta, da je nasta- janje nitk mogoče odpraviti z odsesa- vanjem ostanka kreme, mehurčke pa iztisniti z nadzo- rovanim pritiskom na vsebino tube. Pritisk na vsebino z batom mora biti omejen tako, da preko batnih tesnil uhaja samo zrak, ne pa tudi krema. Čas uhajanja zraka iz mehurčkov mora biti čim krajši, saj je ta pomemben pri določanju hitrosti oziroma zmogljiv- osti stroja. Če se dozirna šoba pred polnjenjem potopi v tubo in se med doziranjem odmi- ka v konstantnem razmerju z dodano količino polnilnega sredstva tako, da je razdalja med dodano kremo in šobo majhna in vedno enaka, se ustvarja manj mehurčkov. Nastavl- janje količine polnilnega odmerka pa mora biti brezstopenjsko. Pri odmer- janju količine kreme smo se odločili za volumski način doziranja, saj smo na tem področju že bili uspešni. Pred časom smo razvili tudi dozirno črpalko s samodejnim pranjem. To je bil za uporabnika napredek, s kat- erim je vsak dan prihranil čistilni čas, potreben za razstavljanje, pranje in ponovno sestavljanje črpalke. 3 Zasnova in potek delovanja stroja Polnjenje in sestavljanje tube je razdeljeno na enajst operacij (sli- ka 2), ki se izvajajo na posameznih postajah. Za posamezna opravila: polnjenje tube, vstavljanje bata in IZ PRAKSE ZA PRAKSO Slika 1. Odmerne tube 257 Ventil 17 /201 1/ 3 IZ PRAKSE ZA PRAKSO iztiskanje zračnih mehurčkov je potrebna poldruga sekunda. K temu je treba prišteti še pol sekunde za nameščanje izdelka na delovno postajo, kar je skupaj dve sekundi za delovni cikel. Ker se vse operacije iz- vedejo sočasno, je to 1.800 izdelkov na uro. Za doseganje predvidene kapacitete 6000 kos/uro smo se odločili za vzporedno sestavljanje štirih izdelkov. Stroj je zasnovan kot večpostajni linijski montažni avtomat z elektro- motornim pogonom in koračnim gonilom, gibanje pa se prenaša na posamezna mesta preko gredi z od- mičnimi krivuljami (slika 3 in 4). Na verižnem transporterju so na- meščena štiri gnezda, v katera se na začetku vstavijo 4 posode, ki se vzamejo iz zalogovnika. Transporter jih pomakne za korak naprej. Temu sledi kontrola prisotnosti posod, nato polnjenje. Brezstopenjska na- stavitev odmerjene količine je rešena z dvema krmilnima krivuljama in je patentirana. Gibanje dozirne šobe je premosorazmerno količini dodajanja kreme. Na postaji za vstavljanja ba- tov so posode dodatno centrirane. Ko so vstavljeni vsi bati, se iztisnejo zračni mehurčki s pomočjo zraka z reguliranim tlakom. Kontrolira se še količina vsebine in nato se vstavi pokrov. Na zadnji postaji krivulja po- ganja prijemalo, ki prime telo tube, jo dvigne iz gnezda, zavrti za 90° in jo odloži na ploščati transportni trak. Za zasuk poskrbi kulisa na prijemalu tub. Pri pomanjkljivi izvedbi katere koli operacije se stroj ustavi in odda signal za odvzem oziroma vstavitev manjkajoče posode. Ta korektura se opravi ročno ali avtomatično z doda- tno opremo. Vsaka operacija se opravi na samo- stojni postaji. Posoda je kot osno- va tube vstavljena v nosilec izdelka – gnezdo in potuje od postaje do postaje. V montažni tehniki je znan paletni sistem, kjer nosilci potuje- jo od postaje do postaje. Sistem ni primeren za visoke zmogljivosti na časovno enoto. Pogosto se v mon- tažni tehniki uporablja tudi rotacijski transporter, kjer so na okrogli korač- ni mizi po obodu nameščena gnez- da, delovne postaje pa okrog mize. Pozicioniranje je zelo točno, gibanje hitro in mehko, vendar za podvojitev posameznih postaj, s katerimi bi po- večali zmogljivost stroja, ni primeren. Za izvedbo naše naloge je bil najbolj primeren premočrtni transportni trak, na katerem so pritrjeni nosilci z gnezdi, ki se sočasni pomaknejo do naslednje postaje. Montažne posta- je, ki delujejo sočasno, so nad tra- kom, pod trakom pa njihov pogon. Vsi gibi, razen iztiskovanja zračnih mehurčkov, so mehansko krmiljeni s krmilnimi krivuljami, nameščenimi na pogonski gredi, in so za dosledno sinhronizacijo oblikovno (zobniki, Slika 2. Potek delovanja stroja Slika 3. Tloris stroja in razporeditev posameznih enot 258 Ventil 17 /201 1/ 3 veriga ali zobati jermen) povezani s transporterjem (slika 3 in 4). Tran- sporter je veriga s posebno dolgimi členi, ki zmanjšajo odstopanje dol- žine med nanjo pritrjenimi nosilci. Razdalja med nosilci je mnogokra- tnik delitve verige, pomik verige pa enak razdalji med nosilci. Razdalja med postajami je enaka pomiku ali njegovemu mnogokratniku. 4 Pogon in prenos gibanja Zaradi velikih hitrosti morajo biti pospeški in pojemki natančno krmiljeni. Takšno krmiljenje gibanja in sočasno nadziranje več elemen- tov v skupnem gibalnem prostoru omogoča mehanski krmilni sistem. Prisilno gibanje, ki ga oblikujejo odmične krivulje, sicer ne dopušča nobenega naknadnega spreminjanja oblike gibanja, omogoča pa mehko pospeševanje in pojemanje hitrosti ne glede na število vrtljajev kriv- ulje. V skupnem gibalnem prostoru več krmilnih krivulj kar skrajša čas enega cikla oziroma takta ter tako poveča zmogljivost stroja. Regulaci- ja števila taktov je neomejena, za kar je ta način krmiljenja hitrih strojev primernejši. Za pogon verige, ki mora biti v določenem taktu, gibanje pa brez sunkov je med pogonsko gred in verigo vgrajeno koračno gonilo, ki spreminja neprekinjeno gibanje v prekinjano. Za pravilen pomik verige skrbi primerno prenosno razmerje med verižnikom in izstopno gred- jo. Dolžina loka na delilnem krogu verižnika je enaka razdalji med nos- ilci. Kot loka pa je enak kotu gibanja koračnega gonila (slika 4). Razmerje mirovanja in gibanja je 1 : 4 (90 : 270°) . Ker se en ciklus lahko opravi že v dveh sekundah, je za transport na voljo 0,5 s, za opravljanje dela pa 1,5 sekunde. To je osnova za najvišjo zmogljivost stroja. Pozicioniranje pomika pri tem sistemu je zaradi zračnosti verige pomanjkljivo, ker pa je točnost potrebna samo pri vs- tavljanju bata in pokrova, je na obeh postajah dodano centriranje izdelka. Pogonska gred in transporter sta gnana z elektromotorjem preko re- ducirnega gonila. Med motorjem in gonilom je električna sklopka, ki od- klopi motor, če pnevmatične enote v predvidenem času ne zaključijo delovnega cikla. Na izstopni gredi gonila je še zdrsno-pozicionirna sk- lopka, ki izključi pogon pri preobre- menitvah in tako varuje stroj pred lomom. Pri ponovnem zagonu se pogon vključi natanko na mestu zdr- sa. Gred se vrti neprekinjeno, število vrtljajev pa ureja frekvenčni regulator. Pred vgraditvijo gredi se nanjo po- rinejo vsa pesta, na katera se privi- jejo krmilni koluti. Pesta na gredi so v predmontaži radialno in aksialno pomična, koluti pa zaradi montaže iz dveh delov. Šele po sestavi se pesta kolutov poravnajo in pritrdijo na gred. Oblika krmilne krivulje določa, kdaj in v katero smer se giblje in kdaj stoji ročični mehanizem. Pri tem ima gibanje mehanizma (pospeški in po- jemki) sinusno obliko, kar daje stroju miren tek. Povezava med ročico in krivuljo je kotalka. Krmilne krivulje so nameščene tako, da pri 900 vrtljaja gredi mirujejo vse ročice, medtem ko se izstopna gred koračnega gonila vrti in izvede pomik traku do naslednje postaje. Pri nadaljnjih 2700 izstopna gred koračnega gonila miruje, gibajo pa se vsi ročični pogoni posameznih postaj. Pri imenskih 25 vrtljajih glavne gredi v minuti je v eni uri izdelanih 1500 tub. 5 Zaključek Opisani štiri in šestpasovni stroj je bil izdelan v Švici in vgrajen pri Ther- amed v Nemčiji. Za povečanje zmogljivosti se pol- nilna linija lahko razširi za eno ali več Slika 4. Skica pogona posameznih enot z odmičnimi krivuljami IZ PRAKSE ZA PRAKSO 259 Ventil 17 /201 1/ 3 IZ PRAKSE ZA PRAKSO gnezd na nosilcu in prav toliko ob- delovalnih enot. Glavna gred, krmilni koluti, ročični meha- nizmi in pogon ostanejo nespre- menjeni. Po letu uspešne proizvodnje je bila izdelana še dokumentacija za šestpasovni stroj (slika 5) z zmogljivostjo 10.000 tub/uro in nato še stroj za dekorativno dvo- barvno zobno kremo. Slika 5. Šeststezna polnilna linija. Zmogljivost 10.000 kosov na uro. Eno podjetje. Brezmejne možnosti Jedno preduzeæe. Brezgraniène moguænosti. One company. Boundless possibilities. www.icm.si Íåîáÿòíè âúçìîæíîñòè Serbia Slovenia Bulgaria