Навигация
Задача:
Jansen AG е семейно предприятие в Швейцария, което произвежда стоманени и пластмасови тръби от повече от 50 години. От тази година M-900iB/700 се използва в модернизирана екструдираща линия за производство на геотермални сонди и вече времето за манипулация е съкратено на половина.

Решение:
За да се увеличи капацитетът и да се модернизират производствените процеси, Jansen автоматизират манипулацията на готовите рула тръби с помощта на робот. Роботът поставя тръбите, навити на рула, в дадена позиция, където може ръчно да се направи пълно заваряване. Операторът поставя съответните краища на тръбите в близката машина за заваряване на пластмаса, в която се заварява опората на сондата към горния и долния край на тръбата. След това роботът пренася рулото до станцията за палетизиране, където то се закрепва.

Резултат:
Най-големият робот в Швейцария вече работи в Jansen AG. След първите разговори с FANUC Switzerland беше осъществена връзка със системния интегратор Robofact, който внедри системата първо в ROBOGUIDE, а след това и в компанията. Модернизацията на завода увеличи производителността на Jansen AG и производствения капацитет. Това направи Jansen AG притежател на световен рекорд за Швейцария: никъде няма повече геотермални сонди, монтирани на квадратен километър, от тези в Швейцария.
ИЗТЕГЛИ PDF

Опаковане на руло

Jansen: 700 kg робот поема манипулациите на пластмасови тръби

Както ръководството на програмата на Швейцарското федерално управление по енергетика (SWF) съобщава на своя уеб сайт, никъде няма повече инсталирани геотермални сонди на квадратен километър, колкото в Швейцария - малко известен световен рекорд: и Jansen AG определено играе роля за това постижение. Компанията доставя необходимите геотермални сонди.

За добиване на възстановима геотермална енергия в почвата се полага затворена система от тръби. Соленият разтвор, съдържащ се в тръбопроводната система (смес от вода и антифриз), се изпомпва дълбоко под земята, където той се загрява и отвежда в обратния поток. Нагретият солен разтвор основно се използва за затопляне и охлаждане. Дължината на използваните за процеса двойни тръби с диаметър 40 mm лесно може да достигне 100 m, 250 m или повече. Навитите на рула тръби могат да достигнат тегло до 350 kg.

Jansen AG

Този завод за стоманени тръби е бил семеен бизнес за три поколения. Повече от 50 години тук се произвеждат също и пластмасови тръби. Производството на профили и тръби от стомана и пластмаса е основата на днешното предприятие, като сегментът на пластмасовите изделия заема много по-малък дял от произвежданата продукция. Но, докато и двата сегмента се разрастват, на концепцията за качество се дава приоритет в цялото производство. Профилите за строителния сектор и тръбите за автомобилния сектор са основното направление за сегмента на стоманените изделия.

Пластмасовите тръби на Jansen най-често се използват за транспортиране на работни носители, като голяма част от тях се използват като тръби за геотермална енергия. Най-важните материали са полиетилен и полипропилен. Производството се реализира на 3-сменен работен режим от понеделник сутрин до събота сутрин. 

Увеличен капацитет благодарение на автоматизацията

За да се увеличи капацитетът и да се модернизират производствените процеси, миналата година линията за екструдиране беше модернизирана и манипулацията на готовите рула тръби беше автоматизирана с помощта на робот. Основната концепция и първата планировка беше създадена от ръководителя проекти Мануел Фрай и ръководителя на инженерния отдел Урс Брюлизауер. След това Fanuc Switzerland и системният интегратор Robofact влязоха в играта и скоро след това съгласуваха концепцията и нейното внедряване. До тогава Jansen AG нямаха опит в роботизацията на производството си. Брюлизауер: „В много отношения това беше един пилотен проект за нас.  От една страна с този ориентиран към бъдещето проект направихме първата стъпка в роботизацията. От друга страна ергономичните аспекти играят все по-важна роля при планирането на нови производствени мощности.“ Също толкова важно е, че проектирането на производството „може да запази конкурентно предимство в близко бъдеще“ каза ръководителят на инженерния отдел.
Високопроизводителният робот M-900iB на Fanuc има товароносимост 700 kg и обсег 2 832 mm.

Целта на автоматизацията беше зададена просто като: „Автоматизиране на прости процеси, изпълнение на сложни ръчни задачи.“ Първоначално беше предвидена много голяма степен на автоматизация, но бързо се изясни, че: „Сто процента автоматизация би била технически много сложна и изключително скъпа.“ 

В Jansen манипулацията на тежките рула тръби е възложена на робот, съкращаващ на половина времето, което би било необходимо на един вътрешен кран за изпълнение на задачата.

Най-големият робот в Швейцария

За подбора на робота имаше само няколко спецификации. Необходимата товароносимост беше определена от задачата и приблизителният обсег беше определен от планировката на завода. Мануел Фрай: „Ние искахме също да използваме стандартно оборудване, за да отговорим на изискванията за финансирането на проекта.“ С този профил на изискванията ние се свързахме с Fanuc Switzerland. Михаел Шюпбах, търговски директор, отговорен за роботизацията, се свърза със системния интегратор Robofact, който след това внедри системата. Фактът, че двете компании Jansen и Robofact са само на 40 минути път една от друга улесни сътрудничеството, особено в предварителния етап и етапа на окончателно одобрение на проекта.

В завода беше инсталиран робот за тежък режим на работа M-900iB на Fanuc с товароносимост 700 kg и обсег 2 832 mm. Грайферът, проектиран и изработен от Robofact, е изработен така, че да има резерв, дори ако максималния товар от 350 kg не е центриран. В това има смисъл, тъй като в завода освен продукцията в стандартни дължини се опаковат и продукти, произведени по заявка на клиента, поради което е важно да се осигури гъвкавост. 

Адаптира се по време на операциите. Но терминът „адаптира“ не е съвсем коректен. Например, за навиването на тръби с диаметър 40 mm и с различни дължини между 50 и 400 m е необходимо единствено да се избере подходяща програма на добре организирания контролен панел на системата. Всичко друго е запаметено в програмата. Поради това, ако се изискват тръби с друг диаметър, е необходимо само да се промени от 40 mm на 32 mm, за да бъде преустроена системата от линия за екструдиране в машина за навиване. Продължителност: два до два и половина часа, като преустройването на системата за екструдиране отнема по-голямата част от времето. Самата машина за навиване и автоматизацията създават различни диаметри без модификация.

Времето за манипулация е съкратено на половина

Без направляваща ролка пластмасовите тръби, излизащи от линията за екструдиране, се навиват двулентово и се отрязват спрямо поръчката. Началото на новата тръба се насочва към втората станция за навиване. Когато достигне станцията за навиване, рулото навита тръба се фиксира с уплътняващи подложки и след това се търкаля от станцията за навиване до робота в предварително зададена позиция. Роботът захваща рулото и го завърта в позиция, в която ръчно се извършва заваряването. В съседна заваръчна машина опората на сондата, която по същество е U-образен детайл, се заварява към долния край и на горния, водещ край на тръбата. За тази цел операторът вкарва съответните краища на тръбата в машината за заваряване на пластмаси. Макар и в самия заваръчен процес нищо да не се е променило, роботизацията е намалила времето за манипулация в тази точка от 15 на около седем минути. Обичайното транспортиране с вътрешен кран е било много по-сложно. След като опората на сондата се завари, краят на двойната тръба се захваща повторно от робота и готовото руло се пренася в станцията за палетизиране, където се пакетира с термосвиваемо фолио.

Роланд Егли, изпълнителен директор и собственик на Robofact AG, Gossau: „В завода на Jansen инсталирахме първия робот в Швейцария с толкова голяма товароносимост.”  

Но конструирането и програмирането на съоръжението беше сравнимо с по-малките съоръжения. Профил на цялостното движение на робота беше симулиран от Roboguide. „Необходимостта от достъп за ръчни операции беше голям проблем в процеса на проектирането“ казва Егли. За да се предотврати „студена деформация“ на предпазните средства, специалистите по роботи в Robofact отделиха голямо внимание на темата „безопастност“. Кабината е защитена със светлинни бариери и скенер за под. Бял светлинен индикатор показва на служителите, че достъпът до работната зона е свободен. „С избраното от нас решение можем да използваме персонала си много по-ефективно“, заключава Брюлизауер. „Станахме по-бързи и по-ефективни.“ Само с въвеждането на двулентова система беше постигната по-висока производителност. Освен това производителността в секцията за екструдиране значително се увеличи с новото оборудване. Скоростта на робота обаче е ограничена до 60% след първоначалните изпитания на максимална скорост, тъй като времената за манипулация силно се отразяват, така или иначе, на времето на целия производствен цикъл.

Пълната автоматизация намалява също и разходите за персонал. Потенциал за икономии има основно при по-малките дължини, тъй като тук делът на ръчните операции е по-голям.

Амортизацията ще продължи от три до четири години. Едно нещо вече е ясно: „С цялостното технологично оборудване ние успяхме да направим една голяма стъпка напред в развитието на това производство“, казва Мануел Фрай. Преди всичко това се отнася до производствения капацитет и ефективността на завода. „Правилните продукти, ефективното оборудване, високото качество и близостта до пазара“ са градивните елементи на успеха според Брюлизауер.
Грайферът, проектиран и изработен от Robofact, е направен по такъв начин, че има резерв, дори ако максимален товар от 350 kg не е центриран.