Rakouský výrobce Vescon vyvinul zařízení pro výrobu moderních automobilových světlometů LED pro závod známého automobilového dodavatele na Slovensku. Důraz byl kladen na efektivní manipulaci, správné zpracování časově náročných výrobních kroků a nepřetržitou sledovatelnost. Také v týmu: specialisté z Technic and Application Center společnosti Festo, kteří se postarali o manipulaci připravenou k instalaci.
Od doby, kdy první motorové „kočáry“ jezdily ulicemi a cestami, se toho v osvětlovací technice stalo hodně. Na začátku automobilové historie byly běžné na boku nebo na kapotě upevněny lucerny, které byly později nahrazeny elektrickými světly. V případě luceren lze termín „ohnisko“ brát doslovně, protože je vlastně odvozen ze skutečně hořícího zdroje světla - většinou karbidových lamp.
V roce 1908 bylo zkonstruováno další zařízení proti oslnění: K ovládání páky, která posouvala plamen plynu mimo ohnisko reflektoru, byl použit bowden. Asi o 100 let později vypadá svět úplně jinak - slova "budiž světlo" se naplnila. S novými technologiemi a výkonným LED osvětlení jsme dnes doslova „světelné roky“ napřed. To však vyžaduje inovativní částečně nebo plně automatizovaná výrobní zařízení, aby byla zaručena nezbytná přesnost pro výrobu těchto citlivých částí vozidla. Úkol pro zkušené výrobce ve Vesconu.
Společnost Vescon Systemtechnik GmbH sídlí v Gleisdorfu poblíž Grazu. Zde je implementována široká škála projektů od automatizace a procesního inženýrství až po energetické technologie a vývoj softwaru. Jedno z těchto dobře promyšlených řešení automatizace a procesní technologie, které bylo speciálně postaveno pro slovenský závod automobilového dodavatele ZKW Group, se používá k výrobě hlavního LED světlometu. Jedná se o světelný modul LED, který zabraňuje oslnění ostatních účastníků silničního provozu takzvaným „maticovým uspořádáním“ LED a možností stmívání jednotlivých segmentů, přičemž stále zajišťuje optimálně osvětlený pruh.
Protijedoucí vozidla nebo vozidla jedoucí vpředu jsou detekována pomocí vizuálních čidel a segmenty se selektivně zapínají a vypínají v závislosti na provozu. Koordinované přechody mezi světelnými scénáři vedou k homogennímu a optimalizovanému osvětlení vozovky pro řidiče bez náhlé změny světla, jako při přepnutí dálkových světel na potkávací. To také usnadňuje očím řidiče přizpůsobit se novému nastavení světel. Zvýšila se aktivní bezpečnost, protože ostatní prostor zůstává jasně osvětlen dálkovým světlem.
Při konstrukci musely být brány v úvahu procesy, jako je obtížné nanášení dvousložkové tepelně vodivé pasty. Pan Christoph Legat, vedoucí projektu ve společnosti Vescon Systemtechnik GmbH, říká: „Pasta velmi rychle tuhne. Museli jsme tedy dávat pozor, abychom během konstrukce nepřekročili dobu zpracovatelnosti. Ta udává, jak dlouho může být reaktivní materiál zpracováván, nebo - v tomto případě - jak dlouho mohou být komponenty LED umístěny v pastě, než materiál příliš vytvrdne.“
Tepelně vodivá pasta je nutní, protože výkonná světla s LED vytvářejí teplo, které se musí odvádět. Malé ventilátory v hotovém modulu světlometů odvádí teplo do přední části světlometu, což pomáhá světlometům při odmrazování a odtávání. „Je důležité kontrolovat, aby byla na všechny požadované povrchy skutečně aplikována správná dávka tepelně vodivé pasty, protože by v někde mohlo docházet k přehřátí. To je nepochybně jeden z konkrétních problémů, kterým toto zařízení čelí,“ říká projektový manažer Legat.
Druhou, technicky obzvlášť náročnou oblastí při montáži světlometů je nýtování za tepla. Plastová kopule se tvaruje přesně nastavenou teplotou, takže se vytvoří nýtovací hlava. Christoph Legat: „Tato nýtovací hlava sedí na reflektoru a musí být držena, spolu s deskou s obvody, na chladicím tělese naprosto stabilně a jistě. Nýtování musí být tak přesné, aby nemohla vzniknout mezera, která by způsobila viklání součástí během závěrečné zkoušky vibracemi nebo při skutečném použití, protože v nejhorším případě by to mohlo ovlivnit světelný obraz během jízdy.“
Zákazník se rozhodl pro částečně automatizované řešení, ve kterém stále pomáhá několik operátorů. V tomto případě to na jedné straně umožnilo větší přizpůsobivost s menší investicí a na druhé straně může výrobce snadněji zohlednit různé komponenty nebo varianty výrobku. Navzdory ruční manipulaci je celý systém krok za krokem sledován řízením. Databáze vyšší úrovně spravuje všechna výrobní data a informace o výrobním procesu každého světlometu. Každý světlomet lze proto na konci linky přesně vysledovat.
V prvním kroku operátor odebere těleso světlometu a umístí jej do první pracovní stanice. Poté vybere typ nebo variantu, která má být vyrobena. „Dobrým příkladem je světlomet pro vozidlo, které je určeno pro jiné, tj. mimoevropské trhy. V některých případech se zde používají částečně jiné moduly směrových světel, protože místní právní předpisy vyžadují možnost přepínání mezi směrovými světly a světly pro denní svícení,“ vysvětluje pan Legat.
Každý operátor pracuje na dvou až třech různých montážních stanicích, aretační válce mezitím zajišťují dobré uchycení výrobků. Nejenže výrobek aretují, ale také jej uvolní k dalšímu odebrání, až po správném průběhu požadovaných operací. Obsluha umístí různé komponenty a doprovází světlomet do první plně automatizované stanice - aplikace tepelně vodivé pasty. Světlomet již obsahuje veškeré kabely, systém pro nastavení a modul dálkových světel. Na řadu přichází manipulátor se třemi pohony, který připravili a kompletně smontovali k přímé instalaci do zařízení Vescon specialisté z Festo Technic and Application Center.
Základ tvoří dva pohony s ozubeným řemenem EGC-120 se zdvihem 250 mm, synchronizované spojovací hřídelí a prostorově úspornou úhlovou převodovkou. V ose y je pohon pro velké zátěže s robustním dvojitým vedením, EGC-HD-160-TB. Ve směru z pracují elektrické saně EGSL-BS-75 se zdvihem 100 mm (vřetenový pohon s přesným vedením v kuličkových oběžných pouzdrech). Všechny pohony jsou vybaveny sadami servopohonu. Motory řídí tři prémiové ovladače motoru CMMP-M3 s rozhraním Profibus a bezpečnostním modulem. Všechno dohromady navrhla a vyrobila společnost Festo jako subsystém a dodala se zárukou funkcí - včetně dokumentace.
Manipulátor připravený k přímé instalaci rovnoměrné nanáší dvousložkovou tepelně vodivou pastu.
Operátor umístí chladicí těleso (s otvory pro umístění reflektorů) do stanice a manipulace Festo plně automaticky nanese tepelně vodivou pastu na obě strany. Dávkovací systém 2K jej pak dopraví správnou cestou přesně na správné místo. V dalším kroku se do pasty na chladicím tělese vloží destička s pěti LED diodami. Následuje montáž reflektorů, na kterých jsou vodicí kolíky pro optimální umístění. Jakmile je hotovo, operátor odejme celé chladicí těleso a přepraví jej do následující stanice, kde další manipulátor Festo pohybuje nástroji nýtovací hlavy.
Dva pohony s ozubeným řemenem EGC-80 s vodicími saněmi jsou synchronizovány spojovací hřídelí, s prostorově úspornou úhlovou převodovkou (pohon v ose x). Kromě toho je zde pohon pro velké zátěže s robustním dvojitým vedením EGC-HD-160-BS (pohon v ose y) a planetovou převodovkou PLFN. Všechny pohony jsou vybaveny sadami servopohonu s víceotáčkovými enkodéry.
Projektový manažer Legat je nadšen z manipulátorů připravených k instalaci: „Zadali jsme pouze charakteristické údaje, definovali zatížení a dráhy, po kterých se má přesouvat, a už jsme nemuseli na tuto část zařízení myslet. Díky tomu je práce mnohem jednodušší a také použití modelu manipulátoru pro CAD, který nám poskytla společnost Festo pro návrh celého zařízení.“
Nástroje nýtovací hlavy namontované na manipulační jednotce jsou dodávány jako poslední část válců ADN ovládaných ventilovým terminálem VTUG. Délka kolíku na reflektorech před nýtováním a správná koncová poloha se kontrolují pomocí vysílačů polohy SMAT na válcích. Pokud délka kolíku vyhovuje, je jeho vyčnívající konec tepelně vytvarován pomocí nástrojů nýtovací hlavy na hlavu nýtu. Vznikne trvalé spojení, které udrží jednotlivé citlivé části na místě po celou dobu životnosti vozidla. Hotový díl, který se skládá z chladicího tělesa, desky a nýtovaných reflektorů, pak operátor odebere. Následně se nainstaluje do světlometu.
Pevné usazení komponent se kontroluje tak, že se světlomet dopraví do testovací stanice, kde se pod modulem, pomocí pneumatických otočných a zdvižných pohonů, vysunou háky a poté se zatažením zkontroluje, zda je pevně usazen. Poté jde do stanice pro nastavení světla. Operátor umístí světlomet na otočný talíř. Světlomet se upne a talíř se otočí do pracovní polohy. Poté lze světlometu připojit a pomocí kamer zkontrolovat nejrůznější světelné obrazce a modul směrových světel. Kromě toho se kontroluje správná poloha světelného modulu a - stejně jako v autoservisu - se nastavuje na ideální úroveň.
Poté se nainstalují designové panely, které zakrývají celou techniku, a vnější průhledná čočka (přední část světlometu) se nalepí tavným lepidlem bez silikonu. Časově kritický proces, protože díly lze optimálně lepit pouze v určitém časovém rozmezí. Po předehřátí ke snížení povrchového pnutí a nanesení lepidla robot přitlačí čočku k tělesu světlometu. Světlomet je poté testován na těsnost. Pokud je zkouška úspěšná, další inovativní světelný zdroj může na svoji cestu po světě.