Австрийският производител на системи Vescon разработи решения за производство на модерни LED автомобилни фарове за завода на известен автомобилен доставчик в Словакия. Акцентът беше поставен върху ефективното манипулиране, правилната обработка на критичните по отношение на времето производствени етапи и непрекъснатата проследимост. На борда бяха и специалистите от Центъра за техника и приложения на Festo, които се погрижиха за готови за инсталиране манипулатори.
Много неща са се случили в областта на светлинната техника, откакто първите моторизирани "каруци" са се движили по пътищата и пътеките. В зората на историята на автомобила е било обичайно отстрани или на капака на автомобила са бъдат поставяни фенери, които по-късно са заменени от електрически лампи. При фенерите терминът "точка на горене" все още може да бъде възприета буквално и изведена директно от действително горящ източник на светлина – най-често карбидни лампи.
През 1908 г. е изградено допълнително устройство за намаляване на заслепяването: с помощта на жило на Боуден е можело да бъде задействан лост, който измества пламъка на газта извън точката на горене на отражателя. Около 100 години по-късно светът изглежда съвсем различно - той е "станал" светлина. Благодарение на новите технологии и мощните LED източници на светлина днес вече сме буквално "на светлинни години" по-напред. Това обаче изисква иновативни частично или напълно автоматизирани производствени системи, за да се осигури прецизността, необходима за производството на тези чувствителни части на автомобила. Задача за опитните производители на системи от Vescon.
Vescon Systemtechnik GmbH е със седалище в Глайсдорф, близо до Грац. Тук реализираме голямо разнообразие от проекти, от техника за автоматизация и производствена технология до енергийна техника и софтуерни разработки. Едно от тези усъвършенствани решения в техниката за автоматизация и производствената технология, създадено специално за словашки завод на автомобилния доставчик ZKW Group, се използва за производството на изцяло светодиоден основен фар. Става въпрос за LED светлинен модул, който предотвратява заслепяването на другите участници в движението с помощта на така наречената "матрична подредба" на светодиодите и възможността за затъмняване на отделни LED сегменти, като същевременно осигурява оптимално осветяване на пътното платно.
Пътуващите в насрещното платно или движещи се отпред превозни средства се регистрират посредством визуални сензорни елементи и сегментите се включват или изключват избирателно в зависимост от трафика. Съгласуваните преходи между светлинните сценарии водят до хомогенно и оптимизирано осветяване на пътя за водача, без рязка промяна на светлината, както е познато при превключване от дълги на къси светлини. Това също така улеснява приспособяването на очите на шофиращия към новата настройка на светлината. Това е предимство на активната безопасност, тъй като останалата околна среда остава ярко осветена от дългите светлини.
При конструирането трябваше да се вземат предвид процеси като трудното за обработка нанасяне на двукомпонентна топлопроводима паста. Кристоф Легат, ръководител на проекта във Vescon Systemtechnik GmbH: "Пастата се втвърдява твърде бързо. Така че още по време на конструирането трябваше да се уверим, че така времето за втвърдяване няма да бъде надвишено по време на процеса. Това показва колко дълго може да бъде обработван даден реактивен материал, или – в този случай – колко дълго можете да поставите LED компонентите в пастата, преди материалът да се е втвърдил твърде много."
Топлопроводимата паста е необходима тук, тъй като мощните LED произвеждат топлина, която трябва да бъде отвеждана. В готовия модул на фара малки вентилатори допълнително осигуряват отвеждането на топлината към предната част на фара, което също подпомага размразяването и разтопяването на фара. "Важно е да се провери дали топлопроводимата паста действително е нанесена върху всички желани повърхности в правилната доза, тъй като в противен случай може да се получи прегряване в някои части от диапазона. Това несъмнено беше едно от специалните предизвикателства при тази система", казва ръководителят на проекта Легат.
Втората, особено предизвикателна от техническа гледна точка част от системата за сглобяване на фаровете е горещото занитване. При това пластмасовият купол се деформира посредством точно съгласувана температура, така че да се образува нитована глава. Кристоф Легат: "Тази нитована глава се намира върху отражателя и трябва да държи него и пластината върху охлаждащия елемент абсолютно стабилно и сигурно. Занитването трябва да е толкова прецизно, че да няма пролуки, които да предизвикат клатене на компонентите по време на крайния тест с разклащане или при реална употреба, тъй като в най-лошия случай това може да повлияе на светлинното изображение по време на шофиране."
Тук клиентът е избрал полуавтоматично решение, като му помагат няколко оператора. В този случай от една страна това позволява по-голяма гъвкавост с по-ниска инвестиция, а от друга страна производителят може по-лесно да вземе предвид различни компоненти или варианти на продукта. Въпреки ръчната манипулация цялостната система се контролира стъпка по стъпка от управлението. В базата данни се съхраняват всички данни за продукта и информация за производствения процес на всеки фар. В края на производствения процес всеки фар може да бъде точно проследен.
В първата стъпка операторът сваля тялото на фара и го поставя в първата станция за обработка. След това той избира типа или варианта, който да бъде произведен. "Показателен пример е фар предназначен за автомобил, който се предлага на други, т.е. неевропейски пазари. В някои случаи тук се използват други мигащи модули, тъй като местните законови разпоредби изискват превключване между мигащи светлини и дневните светлини", обяснява Легат.
Всеки оператор работи на две до три различни монтажни работни места, а заключващите цилиндри гарантират доброто закрепване на заготовките. Те обаче не само фиксират компонента на място, но и го освобождават за демонтиране, едва след като всички необходими стъпки на обработка са изпълнени правилно. По този начин операторът разполага различни компоненти и придружава фара до първото изцяло автоматизирано място за обработване – нанасянето на топлопроводима паста. След като е поставен тук, фарът вече разполага с цялостно окабеляване, система за регулиране и модул за дълги светлини. Сега се използва триосна система за манипулиране, която е доставена готова за инсталиране директно към системата Vescon от специалистите на Festo Technic and Application Center.
Основните оси образуват две оси със зъбни ремъци тип EGC-120 с ход 250 mm, синхронизирани посредством свързващ вал и с компактна ъглова предавка. Оста y е ос за големи натоварвания със здрава двойна направляваща тип EGC-HD-160-TB. В посока z работата си върши електрическа шейна EGSL-BS-75 с ход 100 mm (задвижване на шпиндела с прецизна клеткова сферична направляваща). Всички оси са оборудвани със серво задвижващи пакети. Три първокласни контролери за мотори от типа CMMP-M3 с интерфейс Profibus и модул за безопасност действат като контролери. Всичко това е проектирано, изградено и доставено с функционална гаранция като подсистема на Festo – включително документация.
Манипулаторът, който се доставя готов за инсталиране, осигурява равномерно нанасяне на 2-компонентна топлопроводима паста.
Операторът поставя охлаждащия елемент (с отвори за поставяне на отражателите) в станцията и термопроводимата паста се нанася напълно автоматично от двете страни с помощта на манипулатора на Festo. Той винаги поставя 2-компонентната система за дозиране в правилната лента на правилното място. В следващата стъпка пластината се разполага с петте LED до охлаждащия елемент в пастата. Следва нанасянето на отражателите, върху които има направляващи щифтове за оптимално позициониране. След като това бъде изпълнено, операторът поема целия охлаждащ елемент и го пренася на следващата станция, където друг манипулатор на Festo осигурява движението на инструментите за нитовани глави.
Тук се използват две оси със зъбни ремъци тип EGC-80 с направляващи плъзгачи, синхронизирани посредством свързващ вал, с компактна ъглова предавка (ос x). Освен това една ос за големи натоварвания със стабилна двойна направляваща тип EGC-HD-160-BS (ос y), както и фланцова предавка тип PLFN. Всички оси са оборудвани със серво задвижващи пакети с Multiturn енкодери.
Ръководителят на проекта Legat е ентусиазиран от готовите за инсталиране решения за манипулатори: "Всичко, което трябваше да направим, беше да обявим характеристиките, да определим натоварванията и пътищата или лентите, които трябва да бъдат преминати, и изобщо не трябваше да мислим за тази част от системата. Значително улесняване на работата, както и използването на CAD данните на манипулатори, които ни бяха предоставени от Festo за проектирането на цялата система."
Монтираните на манипулатора инструменти за нитовани глави подават последния детайл на VTUG на задействани цилиндри ADN. Контролът на дължината на щифта на отражателите преди занитване, както и на правилната крайна позиция, се извършва с помощта на позициониращи трансмитери SMAT, разположени върху цилиндрите. Ако дължината на щифта е подходяща, стърчащият му край се оформя термично в нитовани глави от инструментите за нитовани глави. По този начин се създават постоянни свръзки, които задържат чувствителните отделни части на мястото им по време на целия жизнен цикъл на автомобила. Сега готовият компонент, състоящ се от охлаждащ елемент, пластина и занитени отражатели, се изважда от оператора и се монтира във фара.
За да се провери плътното прилягане на компонентите, фарът влиза в тестовата станция за изтегляне, където пневматични куки с ротационно-подемно задвижване се придвижват под модула, за да бъде проверено плътното му прилягане последством изтегляне. След това се отправя към станцията за настройка на светлината. Операторът поставя фара върху въртяща се подложка. Фарът се затяга и тарелката се завърта в работно положение. След това фарът може да се свърже и с помощта на камери да бъдат проверени най-различните светлинни изображения, както и мигащият модул. Освен това тук се проверява правилната позиция на светлинния модул и - подобно на автомобилен сервиз - се настройва на идеалното ниво.
След това се монтират дизайнерските бленди, които покриват цялата техника, а външната прозрачна леща (предната част на фара) се залепва в лепилна клетка, като се използва термо лепило без съдържание на силикон. Критичен по отношение на времето процес, тъй като частите могат да бъдат оптимално свързани с лепилото само в рамките на определен период от време. След предварително нагряване за намаляване на повърхностното напрежение и нанасяне на лепилото един робот притиска лещата към тялото на фара. След това се прави тест за херметичност на фара. Ако той бъде преминат, още един иновативен носител на светлина е готов за своето пътуване по света.