Nic nie nie trwa w bezruchu

Wielostopniowa prasa Schulera zwiększa wydajność produkcji samochodów po obu stronach Atlantyku

Jeśli chodzi o wysokonakładowe inwestycje w automatykę, to producenci na całym świecie mają podobne życzenia. Chcą urządzenia, które oferuje dużą wydajność, produkuje części o wysokiej jakości i zajmuje jak najmniej miejsca.

Niemiecka firma Schuler AG, od wielu lat pionier w dziedzinie nowatorskiego formowania metali, spełnia te życzenia. Nowa poprzeczna prasa transferowa firmy eliminuje bezczynne stacje pomiędzy prasami i zapobiega defektom w skomplikowanych częściach motoryzacyjnych. Rozwiązanie to wygrało nagrodę za Globalne Nowatorstwo, przyznawaną przez Design News/Omron.

Dzięki osiągniętym wynikom firma ma już osiem zamówień z Europy i Stanów Zjednoczonych. Biorąc pod uwagę, że każda prasa kosztuje około 35 milionów euro, nie jest to błahe osiągnięcie.

– Ta maszyna wzbudzi duże zainteresowanie – mówi Louis Kren, starszy redaktor, który śledzi technologię wytłaczania dla czasopisma MetalForming.

Koniec bezczynnych stacji

– Największą nowością w prasie – mówi Hans Hofele, dyrektor działu motoryzacji w firmie Schuler, jest zdecentralizowany system transferu. W przeciwieństwie do wcześniejszych poprzecznych pras transferowych, które bazowały na centralnym mechanizmie napędowym, nowy system ma autonomiczne zespoły transferujące, wyposażone w osobne napędy elektroniczne.

– Te modularne zespoły transferujące są niezależne i całkowicie programowalne – wyjaśnia Hofele. – Można je również przetestować w zakładzie Schulera przed zainstalowaniem, co zdecydowanie przyspiesza uruchomienie całego systemu.

W nowym projekcie dwa napędy znajdujące się naprzeciwko siebie, w obudowie prasy, są dołączone do poprzecznicy z włókna węglowego poprzez przegubowe ramiona. Razem napędy tworzą zespół transferujący pomiędzy dwiema stacjami prasy. Dodatkowe napędy wbudowane w przegubowe ramiona zapewniają ruch w siedmiu osiach, dzięki czemu zespół transferujący może obracać, zmieniać kierunek czy rozdzielać części w biegu pomiędzy dwiema stacjami.

Projekt ten zapewnia producentom programowanie ruchów przekazujących, dla dwóch stacji formujących równocześnie, odpowiednio do konkretnego kształtu części. Niezależne napędy pozwalają również operatorom osobno regulować prędkość prasy oraz ruchy przekazujące, co umożliwia produkowanie w trybie ciągłym trudnych kształtów, które wymagają pozycji formowania pod kątem.

– Na prasach starszego typu trzeba było ustawiać wytłaczanie osobno dla każdego kształtu – wyjaśnia Uwe Kreth, szef zarządzania produktami w firmie Schuler. – Nie można było ustawić prasy tak, aby pracowała szybciej w przypadku produkowania mniej skomplikowanych części.

Nowy projekt eliminuje również potrzebę poświęcania jakże kosztownego miejsca w fabryce na nieruchome lub uniwersalne stacje pomiędzy poziomami prasy, na których części muszą czekać na dalszą obróbkę. Ogólnie daje to 15% oszczędności przestrzeni. Zamiast wykorzystywania bezczynnych stacji, modularny zespół transferujący podnosi daną część za pomocą przyssawki z jednej stacji formującej i jednym ruchem wahadłowym umieszcza ją bezpośrednio na drugiej prasie.

MODULARNY ZESPÓŁ transferujący eliminuje potrzebę stosowania bezczynnych stacji pomiędzy dwiema stacjami prasy. W nowym projekcie moduł pobiera metalową część z jednej stacji i przenosi ją bezpośrednio na kolejną stację

– Wyeliminowanie bezczynnych stacji to przyszłość dużych pras transferowych – mówi Paul Kosaian, dyrektor działu wytłaczania amerykańskiego Forda. – Nowy projekt firmy Schuler skróci długość całej prasy o około 6 metrów. Spodziewamy się również wydłużenia czasu pracy urządzeń, ponieważ zmniejszy się liczba operacji wykonywanych z użyciem części, co zredukuje prawdopodobieństwo wystąpienia błędów i uszkodzeń.

Cała kompaktowa poprzeczna prasa transferowa firmy Schuler składa się z pięciu stacji formujących, które są również nazywane “saniami” – ich długość wynosi około 25 m. W typowej instalacji znajduje się również obszar z przodu prasy, w którym stalowe blachy zwane również “przedkuwkami” są pobierane z podajnika, myte i ponownie nawijane. Następnie pierwszy z sześciu modułów transferujących podnosi każdą przedkuwkę z transportera i umieszcza ją na pierwszej stacji, tzw. stacji ciągu, na której przedkuwka uzyskuje trójwymiarowy kształt. Tłoczniki na kolejnych stacjach wykonują dalsze operacje, takie jak wykrawanie, obcinanie i okrawanie. Ostatni modułowy zespół transferujący bierze gotową część z ostatniego poziomu obróbki i umieszcza ją na obrotowym stole, który przekazuje części na dwa transportery wyprowadzające.

Kreth, szef działu zarządzania produktami wyjaśnia, że nowa prasa jest o wiele bardziej elastyczna od konwencjonalnych pras transferujących i może produkować bardziej urozmaicony zestaw części. Prasa zaprojektowana do obrabiania dużych części samochodowych, takich jak: bagażniki, maski silnika oraz całe panele boczne, może pracować z maksymalną szybkością wynoszącą 16 ruchów roboczych na minutę. W zależności od wielkości części system może wyprodukować od jednej do czterech części na ruch roboczy. – Ogólnie – zauważa Kreth – wydajność maszyny jest przynajmniej o 10% większa niż wydajność konwencjonalnych pras poprzecznych.

ZAKŁAD PRODUKCYJNY GM Opel w Antwerpii (na górze) jako drugi w Europie zainstalował nową kompaktową prasę. Niżej widać zbliżenie jednej z pięciu stacji nowej prasy firmy Schuler. System może produkować od jednej do czterech części na ruch roboczy, w zależności od wielkości części

Prostota i jakość

Elastyczność i oszczędność miejsca to nie jedyne zalety urządzenia. Jeff Grube, menedżer grupy pras w firmie Bosch Rexroth – Hydraulika Przemysłowa, z siedzibą w Bethlehem, PA, jako główną przyczynę sukcesu, wymienia również prostotę nowego projektu. – Zamiast pięciu napędów mechanicznych, po jednym dla każdej z pięciu pras, mamy jeden duży napęd, znajdujący się w centralnej części maszyny – mówi Grube. – Redukuje to liczbę potrzebnych komponent ów i zwiększa niezawodność.

Prostota jest również cechą charakterystyczną innego nowatorskiego rozwiązania zastosowanego w prasie transferującej, jakim jest “hydrauliczne łoże amortyzujące”, które steruje siłą wewnątrz matryc i zapobiega uszkodzeniu części, gdy górna matryca przemieszcza się w dół, aby spocząć na nieruchomej matrycy dolnej. Wspólnie z firmą Bosch Rexroth z Niemiec firma Schuler opracowała tę nową, modułową poduszkę amortyzującą z zastosowaniem mniejszej liczby komponent ów, niż miało to miejsce we wcześniejszych projektach. Rozwiązanie, które znajduje się w dolnej części maszyny, pod każdą stacją prasy, zawiera programowalne cylindry wykonujące kilka funkcji, takich jak amortyzacja, wstępne przyspieszenie mechanizmu amortyzującego do prędkości prasy oraz suw w górę, co pomaga w usuwaniu części. Sterownik Bosch MX-4 lub Beckhoff napędza urządzenia uruchamiające amortyzatora.

^{PIĘĆ STACJI FORMUJĄCYCH prasy zajmuje długość około 25 metrów. W skład typowej instalacji wchodzi również miejsce z przodu linii, przeznaczone na odkładanie, mycie i ponowne nawijanie. Znajduje się tam również obszar pobierania gotowych części. Jeden duży napęd mechaniczny zasila pięć stacji formujących}

– To właśnie ten system sprawia, że prasa jest znacznie lepsza od innych dostępnych na rynku – mówi Bernard Kristen, wiceprezes ds. technicznych w firmie Morrell Inc., zajmującej się dystrybucją oraz świadczeniem usług inżynieryjnych w Auburn Hills, MI. – Promienie zaginania dzisiejszych części motoryzacyjnych są o wiele mniejsze, a system amortyzacyjny zapobiega pęknięciom zmęczeniowym oraz eliminuje inne wady.

STEROWNIK Bosch Rexroth – MX-4 napędza urządzenia uruchamiające nowatorski  hydrauliczny system amortyzujący prasy

Współpracując z firmą Schuler, Morrell buduje na bazie komponentów pochodzących od Bosch Rexroth zespoły napędowe, które zapewniają amortyzację, smarowanie oraz hydraulikę dla nowych pras Schulera, obecnie instalowanych w zakładach Forda i GM w USA. W urządzeniu znalazły się komponenty innych kluczowych dostawców, takich jak:

• Indramat (Bosch Rexroth) – serwonapędy do modułów transferujących,
• PLC Siemens i Allen Bradley PLC (Power Line Communication – komunikacja za pomocą linii energetycznych) do sterowania pracą urządzenia,
• REFU (Bosch Rexroth) – dostawca  dwóch  silników 600 KM, zasilających główny napęd pras mechanicznych.

STEROWNIK Bosch Rexroth – MX-4 napędza urządzenia uruchamiające nowatorski  hydrauliczny system amortyzujący prasy

W nadchodzących miesiącach Ford uruchomi prasy w zakładach w Louisville i Buffalo, a GM zainstaluje prasy w czterech zakładach w Michigan, Ohio i Indianie – mówi Hofele.

Sprawdzenie koncepcji

Nowe zamówienia z USA na nowe kompaktowe poprzeczne prasy transferujące to owoc siedmiu lat pracy projektowej firmy Schuler, która ma w swojej historii wyprodukowaną w roku 1900 pierwszą prasę transferującą oraz pierwszą mechaniczną prasę poprzeczną, skonstruowaną w roku 1990. Zanim Ford zainstalował pierwszą z nowych kompaktowych pras w zakładzie Saarlouis (w Niemczech) we wrześniu 2003 roku, firma Schuler zdążyła przetestować system, wykonując ponad dwa miliony suwów, co jest odpowiednikiem rocznej eksploatacji urządzenia. Testy wykonywano w siedzibie firmy Schuler w Göppingen, w Niemczech. Podczas testowania Schuler dopracował projekt, co wynikało częściowo z sugestii pochodzących bezpośrednio od klientów z branży motoryzacyjnej.

– Wprowadzanie na rynek tak drogiej, nowej technologii bez podejmowania wszelkich wysiłków, aby zapewnić jej perfekcyjność, byłoby bardzo ryzykowne – zauważa Hofele.