Elektromotorok száraztisztítása a gépjárműiparban
A messzemenően automatizált tisztítósor kimagasló tisztaságot garantál rövid ütemidő alatt
2021. február 02., kedd, 06:00
Címkék: alkatrész tisztítás autóipar autóipari beszállító automatizálás Dürr Ecoclean EcoClean elektromobilitás elektromos autó elektromos hajtás elektromos jármű elektromotor felület felülettisztítás tisztítás tisztítástechnológia
A komplex elektromos gépcsoportok összeszerelésekor elkerülhetetlenek a szennyeződések. Az egyik neves gépjárműipari beszállító vállalatnál egy az Ecoclean cég által a specifikus felhasználói igényeknek megfelelően megtervezett száraztisztító berendezés gondoskodik arról, hogy a szennyrészecskék ne okozhassanak működési zavarokat a szervokormányok későbbi üzemeltetésekor. A messzemenően automatizált folyamat egyúttal igen rövid ütemidőket is lehetővé tesz.
Az energiahatékony hajtások alkalmazásával – akár hibrid, akár színtisztán elektromos vagy optimalizált belső égésű motorokról legyen is szó – egyre nő a gépjárművek vezetéstámogató rendszerekkel való felszerelése – ilyenek a parkolássegítő rendszerek, sávtartó segédek, autópálya-pilóta, automatikus kitérés, egészen az önvezető gépjárművekig. Az ezen funkciókat vezérlő és végrehajtó gépkomponenseknek kimagasló biztonsági és megbízhatósági követelményeknek kell eleget tenniük. Ezek közé tartoznak a szervokormányok elektromotorjai is, amelyeket a gyártók folyamatosan továbbfejlesztenek, hogy azok megfeleljenek a legújabb követelményeknek.
Komponensek, amelyek vezérlik és végrehajtják a járművezető-segítő rendszerek funkcióit, biztosítania kell a maximális biztonságot és megbízhatóságot. Idetartoznak a szervokormány villamos motorjai is (Forrás: Shutterstock)
Az összeszerelési folyamatok mint az újraszennyeződés forrásai
A szigorúbb specifikációk ennek során nem csupán az egyes alkatrészek műszaki tisztaságára vonatkoznak, hanem az összeszerelő gyártósorokra is. Hiszen az összeszerelési folyamatok során gyakran keletkeznek szennyrészecskék. S itt nem csak a fémrészecskék állnak a fókuszban, amelyek a későbbi üzemelés során ronthatják az elektromotorok teljesítményét, és rövidzárlatokat okozhatnak. Ugyanígy kockázatot jelentenek a nemfém szennyeződések és a szálas anyagok is, hiszen ezek nedvesség felszívásakor elektromosan vezetővé válhatnak.
Az egyik neves gépjárműipari beszállító cégnél azt mutatták a végső ellenőrzés eredményei, hogy a már az összeszerelő gyártósorba integrált levegős száraztisztító berendezéssel nem sikerül eleget tenni a tisztasági követelményeknek. A Tier-1 projektfelelősei éppen ezért az Ecoclean GmbH vállalathoz fordultak. A monschaui székhelyű vállalat széles körű tapasztalatokkal rendelkezik a sűrített levegővel és vákuumtechnológiával történő száraztisztítás terén, amelyeket az elektromobilitás különböző feladatköreinek megfelelően továbbfejlesztettek.
Az elektromotorok száraztisztításához tervezett folyamatok és berendezés kialakítása széles körű tesztelések során történt, amelyek során áramlási szimulációt alkalmaztak az alkalmazandó szerszámok megállapításához és a leválasztott szennyrészecskék megbízható kihordásának kialakításához (Forrás: Ecoclean GmbH)
A berendezés és a folyamatok tervezése szimulációk és tesztelések segítségével történik
Mivel a tisztítási feladatoknál nem „konfekciótermékről” van szó, ezért a folyamatok megtervezésekor tesztberendezést alkalmaztunk. Az alkalmazandó eszközöket áramlási szimuláció segítségével fejlesztettük ki. Ezzel egyfelől garantálható, hogy a tisztítás maximális közeghatékonysággal történjen, másfelől pedig, hogy a leoldott szennyrészecskék megbízhatóan eltávolításra kerüljenek a kezelőkamrából. Ennek során azt is figyelembe kellett venni, hogy minél kisebb a szennyrészecskék mérete, annál inkább csökken annak valószínűsége, hogy a tisztítóközeggel érintkezve spontán leváljanak a felületről. A szimulációknak köszönhetően pontosan hozzá tudtuk igazítani a fúvókanyílásokat az összesen hét különböző motor és motorvariáns alkatrészeinek geometriai sajátosságaihoz. Ez lehetővé teszi az optimális injektálást, s ennek köszönhetően minimális üzemi költségekkel maximális tisztítóhatékonyság garantálható. A fúvókarendszerek gyártása 3D-nyomtatással történt.
A tisztítási tesztekhez szabvány szennyrészecskéket vittünk fel emulzióval az elektromos gépcsoportok komplex felületeire, majd azokat nagyjából egy órán keresztül kemencében szárítottuk, hogy a szennyeződés erősen rátapadjon a felszínre. Az ezt követő tisztítási folyamat azt mutatta, hogy már az első tesztelések során is lényegesen jobb eredményeket sikerült elérni az előírt tisztasági specifikációknál.
Biztonságos, automatizált tisztítás rövid ütemidőkkel
A kidolgozott folyamat berendezéstervezetté történő átültetése során azt is figyelembe kellett venni, hogy a tisztításnak munkadarabonként mindössze 7,8 másodperc alatt kell történnie. Az Ecoclean vállalat egy messzemenően automatizált berendezés révén tett eleget ennek a követelménynek, amely két kezelőállomással és két duplamegfogós mozgatókarral van felszerelve. Az egyes elektromotorokhoz igazított fúvókarendszerek egy szerszámpolcon találhatók. Minden egyes elektromotor el van látva egy RFID csippel, amely a tisztítóberendezésbe történő beérkezéskor leolvasásra kerül, a mozgatókarok pedig ezen az RFID csipen keresztül kapják azt az információt, hogy melyik szerszámot alkalmazzák. A szerszámcsere gyorscserélő rendszerrel történik.
A száraztisztító berendezés két mozgatókarral van felszerelve. Ez lehetővé teszi, hogy a munkadarabok mozgatása során a szennyezett és a megtisztított munkadarabok külön legyenek választva, kiküszöbölve így a visszaszennyeződés lehetőségét (Forrás: Ecoclean GmbH)
Az első mozgatókar felvesz két munkadarabot az alkatrészeket a berendezésbe szállító munkadarabartóról, majd az első állomáson megfelelően pozicionálja őket. Itt történik a mély menetes furatok állandó felügyelet alatti tűfúvókákkal való injektálása. A beállított tisztítási idő leteltével az 1-es mozgatókar a 2-es kezelőállomásra helyezi a munkadarabokat, majd visszamegy, és két új munkadarabot hoz.
A fúvóboxként kivitelezett második állomáson történik az elektromotorok speciálisan a formájukhoz igazított fúvókarendszerekkel való lefúvatása. Ennek során forog a fúvókés, hogy a folyamat során ne tudjanak úgynevezett holtterek képződni, ahol gyengébb a lefúvató sugár. Ez a folyamat a lehető legkisebb hálózati nyomással történik. A tisztítási idő leteltével a 2-es mozgatókar elveszi a munkadarabokat, és a tiszta munkadarabok tartóállványára helyezi őket.
Az újraszennyeződés megakadályozása
Az egyenletesen jó tisztítási végeredményhez az is fontos a szennyeződések megbízható eltávolítása mellett, hogy azok ne keringjenek a környezetben. Ezt a fúvóbox zárt kialakításával sikerült elérni. A fúvóbox falainak speciális kialakítása lehetővé teszi, hogy az elszívóberendezés folyamatosan kihordja az eltávolított szennyrészecskéket. Az ehhez használt levegő szűrőn keresztül kerül be a gyártótérbe.
Mivel a munkadarabtartó állványokon is lehetnek visszaszennyeződési kockázatot jelentő szennyrészecskék, ezért az állványokat külön fúvatási folyamat tisztítja meg, miközben a munkadarabok az 1-es és 2-es állomáson találhatók. Ennek során ugyanazon szennyrészecskenormák a mérvadóak, akárcsak maguknak az elektromotoroknak a tisztítása során.
A száraztisztítás előkészített sűrített levegővel történik, a lehető legkisebb hálózati nyomáson (Forrás: Ecoclean GmbH)
A termelésirányító rendszerbe való bekötés és a folyamatadatok átvitele
A berendezés egy új fejlesztésű, ipar 4.0 kompatibilis vezérléssel van ellátva, amely be van kötve a Tier-1 termelésirányító rendszerébe (MES – Manufacturing Execution System). Annak érdekében, hogy megvalósítható legyen a tisztítási folyamatok ügyfél által kívánt utánkövethetősége, mindkét állomás folyamatparamétereit – mint például a folyamat nyomást – folyamatosan felügyelik, az adatokat pedig a termelésirányító rendszerbe továbbítják.
Annak köszönhetően, hogy a tisztítási folyamatok optimálisan hozzá lettek igazítva a tisztítandó alkatrészekhez, a sorozatgyártás során is tartósan sikerül fenntartani a tisztítási tesztekkel elért eredményeket. A vállalat időközben már három ugyanilyen berendezést is alkalmaz két különböző gyártási helyszínen.
Doris Schulz
