Podajniki

-- piątek, 14 październik 2011

Jak wiadomo urządzenia transportu automatycznego w systemach produkcji i montażu to podajniki. Służą one do samoczynnego podawania elementów (półproduktów) lub gotowych produktów do stanowisk roboczych (automatycznych, ręcznych) i magazynów.

Podajniki pobierają z zasobnika część przeznaczoną do montażu, przemieszczają ją i umiejscawiają w strefie roboczej. Podczas przemieszczania przedmiot jest odpowiednio orientowany i osadzany na stanowisku roboczym, gdzie wykonywane są kolejne operacje.

Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej we wrześniu 2011 r. wśród czytelników miesięcznika Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych. Oprócz tego przy tworzeniu raportu użyto informacji pochodzących od producentów i dostawców podajników. Raport nie jest pełnym obrazem rynku.

Kryteria wyboru podajników

Klienci oczekują podajników bezawaryjnych i trwałych. Stąd też planowane okresy użytkowania wynoszą około 10 lat. Nie bez znaczenia pozostaje również gwarancja na urządzenia. Przedstawiciele zakładów przemysłowych mają świadomość tego, że cena konkretnego modelu podajnika zależy od jego wielkości i parametrów technicznych, a co za tym idzie, stopnia skomplikowania urządzenia. Odbiorcy są w stanie zapłacić więcej za podajnik, ale pod warunkiem że cena jest adekwatna do jakości produktu. Interesujące jest, że nabywcy coraz częściej wymuszają na producentach uwzględnianie polskich sprawdzonych marek podzespołów.

Dla klientów ważna jest możliwość regulowania prędkości, a co najważniejsze, bezobsługowość podajnika. Zwróćmy uwagę, że jako sposób doradztwa przy wyborze oczekuje się katalogów, praktycznych pokazów, a także bezpośrednich spotkań z przedstawicielem techniczno-handlowym. Przy wyborze analizuje się również dostępność części zamiennych oraz serwis zarówno gwarancyjny, jak i pogwarancyjny. Preferowany czas oczekiwania na podajnik wynosi od jednego do dwóch miesięcy.

Plany zakupowe

Planując zakup podajników, niejednokrotnie inwestycję w tym zakresie firmy argumentują rozbudową linii oraz poprawą zarówno ergonomii, jak i wydajności procesów produkcyjnych.

Trudno mówić o jednoznacznych i pewnych planach w zakresie inwestycji w podajniki. Zakupy tego typu są bowiem nieregularne. Bardzo często firmy podejmują się wykonania podajników przez własne służby utrzymania ruchu. Takie rozwiązanie ma wiele zalet. Z jednej strony są to niższe koszty, zaś z drugiej, zyskuje się urządzenie ściśle dostosowane do procesu produkcji. Istotną rolę odgrywa również możliwość szybkiego zareagowania na ewentualne awarie. Czy zakłady przemysłowe obawiają się drugiej fali kryzysu? Pytanie takie można zadać w kontekście tego, że w świetle wyników ankiety są firmy, które zmniejszają produkcję.

Analizując wzrost wydatków firm na inwestycje w podajniki, trudno mówić o jednoznacznych tendencjach w tym zakresie. Firmy planują bowiem w roku 2012 wzrost nakładów na zakup podajników wynoszący od 25% do 100%. Są również przedsiębiorstwa, które modernizują podajniki własnymi siłami poprzez systematyczne wymiany poszczególnych ich elementów.

Produkują i dostarczają

Jako producentów lub dostawców podajników ankietowani wymieniają firmy: Bosch Rexroth, Wibramet Koszalin, KWF Polska, a także Promus Katowice. Urządzenia do podawania pojedynczych elementów takie jak prowadniki produkuje lub dostarcza Multivac, Bosch Rexroth oraz Promus Katowice. Zasobniki do podawania pojedynczych elementów dostarczają firmy: Bosch Rexroth, RNA, Wibramont oraz Promus Katowice.

Jako producentów i dostawców podajników suwakowych wymienia się firmy: Bosch, Flexlink, Festo, Herrblitz, a także Wakro. Manipulatory produkuje i dostarcza Vaculex oraz Mitsubishi. Firmy: Bosch i Wittman produkują i dostarczają ankietowanym fabrykom roboty przemysłowe. Bosch Rexroth dostarcza również podajniki chwytakowe.

Odbiorcy o dostawcach

Chwali się producentów za to, że dostarczają urządzenia, które dobrze spełniają swoje funkcje. Bez podajników automatyzacja montażu nie byłaby pełna, a co za tym idzie, koszty produkcji znacznie by wzrosły. Tym samym opłacalność automatyzacji samej linii produkcyjnej jest wątpliwa. Niejednokrotnie podkreśla się, że problemy z podajnikami nie występują, jeżeli urządzenia są nowe. Jednak jak będzie wyglądała sytuacja po kilku czy kilkunastu latach użytkowania?

Urządzenia poszczególnych producentów różnią się stopniem trudności serwisu i obsługi, co w dużej mierze zależne jest od poziomu szczegółowości dostarczanej dokumentacji. Trwałość zależna jest od jakości użytych elementów. Odbiorcy zalecają poprawienie jakości nie tylko wykonania, ale co ciekawe, montażu na linii produkcyjnej.

Przedstawiciele fabryk oczekują podajników w pełni zautomatyzowanych, które nie wymagają obsługi operatora. Jak widać, dąży się do wyeliminowania ewentualnych błędów pracowników. Być może oczekiwania w tym zakresie podyktowane są również próbą zmniejszenia kosztów zatrudnienia w procesach produkcji. Jest to bowiem tendencja zauważalna w wielu zakładach przemysłowych.

Wymienia się również słabe strony dostępnych na rynku podajników. Często uszkodzeniu ulegają mechanizmy odpowiedzialne za przeniesienie napędu z motoreduktora na wał. Zdarza się także, że gniazdo wpustu ulega wyrobieniu.

Podajniki do zadań specjalnych

Niejednokrotnie konstrukcja podajników musi uwzględnić trudne warunki pracy urządzeń. Często bowiem podajnikami są transportowane na przykład materiały o wysokiej temperaturze, przekraczającej 50°C, a nawet 140°C. W przemyśle spożywczym podkreśla się aspekty związane z higieną, gdzie niejednokrotnie produkcja przebiega w warunkach podwyższonej wilgotności, czy też na mokro. Odpowiednie wymagania konstrukcyjne muszą być również uwzględnione w miejscach o dużym zapyleniu, tym bardziej w postaci drobnych elementów ścierających, takich jak chociażby pył szklany.

Podajniki z hydrauliką

Siłowniki i silniki hydrauliczne, rozdzielacze, zawory przelewowe czy regulatory przepływu odgrywają istotną rolę w podajnikach z hydrauliką siłową. Należy zwrócić uwagę na fakt, że w nowoczesnej hydraulice siłowej, która przeznaczona jest do podajników, przewiduje się wiele nowatorskich rozwiązań. Stąd też niejednokrotnie uwzględnia się napędy w postaci silników hydraulicznych gerotorowych, które cechują się możliwością zejścia do bardzo niskich obrotów (6 obr./min). To właśnie dzięki nim zyskuje się wyeliminowanie reduktorów w napędach podajników.

Na uwagę zasługują siłowniki z możliwością hamowania oraz hamowania z regulacją. Do sterowania silnikami i sterownikami używane są rozdzielacze proporcjonalne. W przypadku układów hydraulicznych, które zasilają podajniki trwałe, stosowane są chłodnice oleju.

Istotną rolę odgrywa odpowiedni dobór hydrauliki siłowej do podajników. Jak podaje Zbigniew Berlik z firmy Bipromasz, hydraulika w niższej cenie nadaje się do zastosowań w przypadku, gdy układ hydrauliczny pracuje okresowo, a nie w sposób ciągły. Dla urządzeń pracujących okresowo lepiej stosować pompy zębate niż tłoczkowe. Pod uwagę należy wziąć terminy dostaw elementów hydrauliki siłowej. Niektóre firmy proponują terminy dostaw na rozdzielacze i zawory w granicach 3 miesięcy. Elementy te powinny być dostępne od ręki lub w terminie do 1–2 tygodni. Należy sprawdzić, czy oferujący hydraulikę siłową ma odpowiednio duże zapasy magazynowe w Polsce. Doboru elementów hydrauliki siłowej dokonuje się w zależności od ciśnienia pracy układu hydraulicznego oraz wydajności przepływu. Należy sprawdzić, czy proponowane elementy spełniają parametry stosowane w układzie hydraulicznym. Przy wyborze silników hydraulicznych trzeba sprawdzić typ silnika (zębaty, gerotorowy, tłoczkowy, tłokowy, łopatkowy itp.), chłonność silnika, obroty maksymalne silnika, nominalne ciśnienie pracy. Przy wyborze siłownika hydraulicznego należy sprawdzić jego nominalne ciśnienie pracy, typ budowy (na łożyskach przegubowych, kołnierzu, przegubie), średnicę cylindra, średnicę tłoczyska, skok, prędkość pracy oraz maksymalną temperaturę pracy.

Roboty przemysłowe

Nie ma wątpliwości co do tego, że robotyzacja transportu międzyoperacyjnego jest nieodzownym elementem nowoczesnych zakładów produkcyjnych. Niejednokrotnie podkreśla się, że transport o charakterze międzyoperacyjnym stanowi bardzo częsty problem podczas optymalizacji pracy całego zakładu. Ważne są więc takie rozwiązania, poprzez odpowiednie dobranie oraz ustawienie maszyn i robotów, dzięki którym transport międzyoperacyjny będzie w pełni zautomatyzowany. Stąd też nowoczesne rozwiązania w postaci robotów w dużej mierze przyczyniają się do bezobsługowego przebiegu procesów związanych z transportem. Przy dobrym dobraniu robotyki konieczna będzie jedynie ręczna obsługa maszyn produkcyjnych i wózków widłowych.

Zalet wynikających ze stosowania robotów przemysłowych jest wiele. Przede wszystkim podkreśla się wysoką powtarzalność transportu, a także zwiększenie ilości przenoszonych elementów w określonej jednostce czasu. Ważne jest również zmniejszenie kosztów poprzez redukcję zatrudnienia. Jeden operator jest bowiem w stanie bezpiecznie obsługiwać nawet do kilku maszyn. Kluczową rolę odgrywa możliwość pracy zakładu w systemie trójzmianowym, bez konieczności ponoszenia dodatkowych kosztów. Rzecz jasna, nie bez znaczenia pozostaje możliwość pracy robotów w najtrudniejszych warunkach.

Na przykład Robot Adept Quattro wyposażony jest w 4 ramiona. Takie rozwiązanie pozwala na pracę z dużymi prędkościami i przyspieszeniami w zakresie całej przestrzeni roboczej. Na uwagę zasługuje również nowatorskie rozwiązanie obrotu chwytaka. Gdzie zatem robot ten najczęściej znajduje zastosowanie? Otóż urządzenie to bardzo często uwzględnia się w procesach związanych z pakowaniem i podnoszeniem z zastosowaniem systemów wizyjnych. Robot przeznaczony jest do montażu sufitowego, czyli nad przestrzenią roboczą. Przewiduje się w nim obszar roboczy obejmujący powierzchnie o wymiarach 1300x1300 mm. Maksymalny ładunek wynosi 2 kg. Przyspieszenie w górę jest w stanie osiągnąć 15 G. Podkreśla się, że odpowiednia prędkość ruchów przyczynia się do zwiększenia wydajności urządzenia o 20%. Stąd też rozwiązanie to często wykorzystuje się w branży farmaceutycznej, elektronicznej i spożywczej.

Co nowego w podajnikach

W konstrukcji nowoczesnych podajników niejednokrotnie uwzględnia się specjalne profile aluminiowe, których kształt w zdecydowany sposób upraszcza montaż urządzenia. Takie rozwiązanie pozwala również na łatwe dołączanie akcesoriów. Nie bez znaczenia pozostaje uwzględnianie przez projektantów bezpieczeństwa użytkowania, a nawet walorów o charakterze estetycznym. Nowoczesne konstrukcje pozwalają na łatwe regulowanie oraz serwisowanie podajnika.

Należy zwrócić uwagę na wykorzystywanie w podajnikach cyfrowych przetworników ciśnienia, serwonapędów, silników krokowych, tensometrów, a także sprzęgieł proszkowych, napędów liniowych i siłowników beztłoczyskowych.

Jak dobrze wybrać

W procesie związanym z doborem podajnika należy w pierwszej kolejności wziąć pod uwagę jego przeznaczenie, rodzaj transportowanego asortymentu, a także sposób przemieszczania, warunki pracy i wydajność. Należy przeanalizować takie walory podajników, jak modułowość oraz możliwość skracania i wydłużania urządzenia w zależności od potrzeb.

Jakie zatem błędy użytkownicy popełniają przy wyborze urządzeń transportu automatycznego w systemach produkcji i montażu? Otóż przede wszystkim nie biorą pod uwagę możliwości modyfikowania zainstalowanego systemu w kontekście zmieniających się potrzeb fabryki. Stąd też warto zadbać o model z rozwiązaniami konstrukcyjnymi, które pozwalają na rozbudowę o kolejne moduły. Niejednokrotnie zdarza się, że źle zostaje dobrany układ sterujący. W szczególności chodzi o błędy programowe wynikające z nieprawidłowej analizy założeń. Producenci i dostawcy podajników podkreślają częsty wybór tanich komponentów o zbyt niskiej trwałości i niezawodności. Problem stanowią również nieodpowiednie parametry dotyczące wydajności, a także niewłaściwe pozycjonowanie transportowanego elementu.

Rynek producentów i dostawców podajników

Jak podkreśla Marek Staniewski z firmy Amsort, na rynku funkcjonuje kilka firm oferujących urządzenia jako przemyślany system modułowy. Wiele przedsiębiorstw produkuje podajniki niejako z doskoku (bez opracowanego jednolitego systemu). Jedni i drudzy znajdują odbiorców, przy czym coraz wyraźniej zauważalna jest tendencja do zwracania większej uwagi na wysoką jakość i modularność instalowanych rozwiązań.

W opinii Mariusza Golańskiego z firmy PROMAG-SYSTEMY, obecnie funkcjonuje około 85–90 tys. polskich firm, specjalizujących się w produkcji podajników. Według naszej oceny zapotrzebowanie rynku klasyfikuje się na poziomie 250–300 mln PLN.

A jak wygląda rynek wspomnianych już elementów hydrauliki siłowej przeznaczonych do podajników? Otóż, jak podaje Zbigniew Berlik z firmy Bipromasz, w Polsce jest wielu producentów siłowników oraz przedstawicieli handlowych firm zagranicznych produkujących hydraulikę siłową. Słabą stroną przedstawicielstw handlowych są długie terminy dostaw, a także brak serwisów. W Polsce są duże trudności ze znalezieniem firmy w sposób kompleksowy zajmującej się hydrauliką siłową do podajników, czyli od wykonania projektu pod konkretnego klienta, poprzez produkcję, montaż układu u klienta oraz serwis podczas eksploatacji.

Kilka przykładów

System Transept TM firmy Amsort oparty jest na jednoszynowej konstrukcji należącej do najnowszych rozwiązań, które uwzględnia się w procesach związanych z automatyzacją procesów produkcyjnych. Wózek jezdny z produktem przeznaczonym do montażu porusza się po szynie. Za napędzanie odpowiedzialny jest ukryty łańcuch. System ten cechuje się budową modułową oraz możliwością dowolnej konfiguracji. Podkreśla się również pracę w dwóch kierunkach, a także w pętli i z bocznymi liniami. Urządzenie jest szybkie i umożliwia operowanie przedmiotami o wielkości do 2 m przy masie do 100 kg.

System Transept TRM, tego samego producenta, bazuje na konstrukcji podwójnych łańcuchów rolkowych, po której porusza się paletka transportująca. Ma ona wymiary od 500x500 mm do 1000x1000 mm i jest w stanie przenosić elementy o masie do 110 kg. W konstrukcji paletek przewidziano podkładki, które przesuwają się wzdłuż sekcji po łańcuchach rolkowych. Wzdłuż sekcji umiejscowione są moduły zatrzymujące z tłumieniem. Naciąg łańcucha jest zapewniany przez automatyczne urządzenia napinające. Przejście paletki, z jednej sekcji na drugą jest możliwe dzięki specjalnemu urządzeniu podnosząco-ześlizgującemu. Pozycjonowanie paletki odbywa się z dokładnością do 0,5 mm. Jako zalety tego rozwiązania podkreśla się prostą konstrukcję, a także ergonomię. Istotną rolę odgrywa szerokie spektrum zastosowań oraz łatwa konserwacja.

Manipulator MX firmy Dalmec został zaprojektowany z myślą o transporcie bliskim masywnych ładunków, których masa osiąga 900 kg. Urządzenie to pozwala operatorowi na pracę z minimalnym wysiłkiem na ergonomicznym i bezpiecznym stanowisku pracy. Istotną rolę odgrywa zwarta, a zarazem silna konstrukcja, która eliminuje efekt dryfowania manipulatora z ciężkim ładunkiem.

Linia firmy FlexLink, przeznaczona do transportu płytek obwodów drukowanych, składa się z oddzielnych zespołów modułowych, które pracują całkowicie niezależnie w stosunku do innych elementów systemu. Istotne jest, że każdy moduł cechuje się własnym systemem sterowania. Tym sposobem zyskuje się w pełni niezależną pracę modułu. Dodatkowo każdy moduł może być połączony z innymi elementami należącymi do systemu. Wymiana danych w takim przypadku odbywa się przy użyciu standardu SMEMA. Moduły mogą być również połączone z nadrzędnymi systemami monitoringu i sterowania, także przy zastosowaniu komputera. W każdym z modułów przewidziano zabezpieczenia przed wyładowaniami atmosferycznymi.

Obrotnice firmy Promag-Systemy stanowią urządzenia przeznaczone do zmiany kierunku ruchu transportowanego ładunku. W zależności od modelu urządzenia tego typu bazują na napędzie rolek łańcuchów lub pasków. Istnieje możliwość wykonania obrotnic, które pracują w trybie automatycznym lub ręcznym. Obrotnice przeznaczone do pracy w liniach produkcyjnych wyposaża się w czujniki odpowiedzialne za wykrywanie ładunków na transporterze obrotnicy. W obrotnicach z napędem ręcznym przewidziano blokadę obrotu oraz układ specjalnych rolek hamulcowych, które zapewniają bezpieczeństwo pracy.

Autor: Damian Żabicki