Już od ponad dziesięciu lat zajmuję się technologią dozowania płynów montażowych. Ostatnio spotykam się coraz częściej z zapotrzebowaniem na kontrolę procesu dozowania. Aby sprawie dodać pikanterii, to właśnie klienci, którzy dotąd wcale lub prawie wcale nie przywiązywali wagi do tych zagadnień, już po zakupie pierwszego dozownika zaczynają badać dokładnie, jak „to” się robi i pada kluczowe pytanie: „jak skontrolować ilość nakładanego płynu?”
Jak zawsze nie ma prostej odpowiedzi na, wydawałoby się, proste pytanie. I nie chodzi tu o żadne uniki. Po prostu czasem poruszamy się… na pograniczu praw fizyki (i niestety również ekonomii). Prostsza część zagadnienia leży w zakresie podawania większych (według mojej subiektywnej oceny) ilości płynu, jak pianki poliuretanowej czy elastomerów. Daje się ją dość łatwo zweryfikować za pomocą przepływomierzy, najlepiej przepływomierzy masowych. Łatwiej jest wtedy zbudować pętlę sprzężenia zwrotnego, w której dozownik samoczynnie koryguje ilość podawanej żywicy czy elastomeru. I od razu masowo, co eliminuje konieczność wprowadzania poprawek gęstości.
Niemniej sprawa nie jest łatwa technicznie. Jeden z klientów zwrócił się do nas z zapytaniem, czy możemy powtarzalnie dozować 20-kilogramowe porcje żywicy z tolerancją 100 gram. Teoretycznie klient właśnie ma instalację, w której zainstalował przepływomierze, ale dawki żywicy z opakowania na opakowanie różnią się o… jakiś kilogram. I nie jest to żart.
Jako firma specjalizująca się w precyzyjnym dozowaniu, oferujemy systemy zapewniające dokładność w zakresie poniżej 1%, a nawet 0,1%. W zasadzie leży to w obszarze rozwiązań standardowych. Jednak w zakresie kontroli procesu są dwa ograniczenia:
1. Rozwiązania kontrolujące większe dawki kosztują odpowiednio dużo.
2. Rozwiązania kontrolujące małe dawki… nie istnieją lub są niedostępne.
Odpowiednio dużo, to około 10–30 tysięcy euro więcej, niż system dozujący bez pętli sprzężenia zwrotnego lub bez pomiaru. Z mojego doświadczenia wynika, że większość polskich rozmówców po usłyszeniu tych kwot natychmiast porzuca temat kontroli procesu, oczekując prostego, taniego rozwiązania. Niestety… nie umiem go zaoferować.
W przypadku małych dawek sytuacja jest trudniejsza. Bo jak zmierzyć przepływ kleju cyjanoakrylowego, który jest dozowany w kropelkach o wadze 0,012 grama z prędkością 300 dawek na minutę albo „tylko” liniowo, końcówką o średnicy 0,25 mm, co daje przepływ około 3 mm3/sekundę? Znacie Państwo jakiś przepływomierz, który zmierzy takie wartości i jeszcze… się nie zaklei? A ile będzie kosztował, jeśli istnieje?
W naszej praktyce spotykamy się z jeszcze większymi wyzwaniami. W montażu elektroniki podawane są np. kleje wypełnione srebrem z wydajnością kilku tysięcy kropel na minutę, a krople mają objętość około… 0,5 nanolitra i są nałożone w kształcie płatka śniegu, na dodatek niektóre krople są nanoszone „na stos”, jedna na drugą.
Jak więc podejść do zagadnienia kontroli dozowanego płynu?
Przede wszystkim metodami pośrednimi.
Wydaje się, że kilka z nich ma sens:
-
ciągła, 100% kontrola wzrokowa (tak, tak, to bardzo aktualna metoda), oko ludzkie ma wielkie możliwości! Zwłaszcza zaopatrzone w lupę lub mikroskop;
-
wyrywkowa kontrola wagowa, wzrokowa lub inna pośrednia, jak kontrola grubości warstwy naniesionego kleju, wymiaru sklejonych detali itd.
Te metody są bardzo skuteczne w połączeniu z jedną, choć czasem mało docenianą: stosowaniem właściwej metodyki i sprzętu, zapewniających powtarzalność samego procesu dozowania.
Innymi słowy, potrzebne są: dobry fachowiec z doświadczeniem do „ustawienia” procesu, skuteczna metoda dobrana do procesu technologicznego, rodzaju płynu, jego reologii i zachowania, właściwy do ww. sprzęt i stosowna procedura jego konserwacji, remontów i ogólnie utrzymania go w ruchu.
Czasem naprawdę niewiele potrzeba. Ale praktyka pokazuje, że czasem jest „i śmieszno, i straszno”. Ci sami „inżynierowie”, którzy z zacięciem dopytują się o dokładne metody kontroli wielkości dawki, potrafią np. zakazać wymiany końcówki dozującej lub miksera statycznego, bo… to jest koszt. Ciekawe, że przy tym wcale nie liczą ilości braków. Tak, by wynikało przynajmniej z ich odpowiedzi na zadawane pytania.
Oczywiście, w swojej praktyce spotykam również metody kontroli, które sprawdzają się znakomicie, jak kamery przemysłowe, lub wagi na linii montażowej, sprawdzające wagę detalu po operacji dozowania, a niekiedy także tarujące go wcześniej.
Zagadnienie kontroli procesu dozowania nie sprowadza się jednak wyłącznie do ilości podanego płynu. Wdrażamy procesy, gdzie liczy się nie tylko masa, ale również: twardość materiału po utwardzeniu, pozycja dawki, jej obszar zapłynięcia, a pośrednio np. kształt naniesionej kropli. W tych wypadkach jeszcze bardziej liczą się wymienione wyżej czynniki pośrednie. Czyli krótko: dobry fachowiec i dobre urządzenie.
Mam świadomość, że pewna liczba kontrolerów jakości może być zawiedziona. Poznałem procedury jakościowe w wielu firmach i wiem, że najchętniej zastosowano by „jakiś prosty” sposób, a najlepiej „niedrogi” czujnik. I kłopot byłby z głowy. Niestety, życie bywa dużo ciekawsze niż prosta teoria i stawia przed nami wymagania zrozumienia procesu technologicznego do samego sedna. I zaufania metodologii oraz dostawcom technologii. Na szczęście takie podejście się sprawdza.
Autor: TEKST: MAREK BERNACIAK ZDJĘCIA: AMB
