Az osztrák Vescon berendezésgyártó egy ismert szlovákiai autóipari beszállító üzemének fejlesztett ki megoldásokat modern LED-es autófényszórók gyártására. A berendezésnél a hatékony handlingen, az időkritikus gyártási lépések helyes feldolgozásán és a folyamatos nyomon követhetőségen volt a hangsúly. A munkában részt vettek a Festo Technic and Application Center szakemberei is a telepítésre kész handling rendszerrel.
A világítástechnika hatalmas fejlődésen ment keresztül azóta, hogy megjelentek az első motorizált „hintók”. Az autózás kezdetén oldalt vagy a motorháztetőre szerelt lámpásokkal világítottak, amelyeket később az elektromos üzemű lámpák váltották fel. A lámpásoknál még beszélhettünk a szó szoros értelemben vett gyújtópontról, mivel azokban egy ténylegesen égő fényforrás, általában egy karbidlámpa világított.
1908-ban egy újszerű fényerőszabályozó készüléket szabadalmaztattak: Egy huzallal egy kart lehetett működtetni, amely elmozdította a gázlángot a reflektor fókuszpontjából. Körülbelül 100 évvel később a világítástechnika nem ismerne régi önmagára. Az új technológiákkal és a nagy teljesítményű LED fényforrásokkal most már szó szerint „fényévekkel” előrébb járunk. Ehhez azonban innovatív, részben vagy teljesen automatizált gyártóberendezésekre van szükség, amelyek biztosítják a járművek érzékeny alkatrészeinek gyártásához szükséges pontosságot. A Vescon tapasztalt üzemmérnökei is az ilyen feladatokat szeretik igazán.
A Vescon Systemtechnik GmbH székhelye Gleisdorfban, Graz közelében található. Itt igen sokféle projekten dolgoznak párhuzamosan az automatizálástól és a folyamattechnikától kezdve az energetikán át a szoftverfejlesztésig. Az egyik ilyen jól átgondolt automatizálási és folyamattechnikai megoldás, amelyet kifejezetten a ZKW csoport autóipari beszállító szlovákiai üzeme számára építettek, LED-es fényszórók gyártására szolgál. A LED-es fénymodul úgynevezett „mátrix elrendezésű”, ami lehetővé teszi az egyes LED-szegmensek külön be- és kikapcsolását, így nem vakítja el a szembejövőket, mégis optimálisan világítja meg az úttestet.
A szembejövő vagy előző járműveket vizuális érzékelők érzékelik, majd a vezérlő az információk alapján be- vagy kikapcsolja az egyes szegmenseket. A fényviszonyok közötti finom átmenet mindig homogén és optimális megvilágítást biztosít a sofőrnek, anélkül, hogy a világítás hirtelen megváltozna, ahogyan az a távolsági fényről a tompított fényre való átkapcsolásnál megszokott. Így a sofőr szemei is könnyebben alkalmazkodhatnak az új fényviszonyokhoz. Ez a biztonságot is növeli, mivel a távolsági fényszóró továbbra is jól megvilágítja a környezet többi részét.
A tervezés során olyan folyamatokat is figyelembe kellett venni, mint a kétkomponensű hőpaszta nehezen kezelhető felhordása. „A paszta nagyon gyorsan keményedik. Így már a tervezés során ügyelnünk kellett arra, hogy a folyamat közben ne lépjük túl az úgynevezett fazékidőt. A fazékidő azt adja meg, hogy mennyi ideig lehet feldolgozni egy anyagot, vagy ebben az esetben, mennyi ideig lehet a LED-elemeket a pasztába helyezni, mielőtt az anyag túlságosan megkeményedne.”
Hőpasztára azért van szükség, mert a fényes LED-ek sok hőt termelnek, amelyet el kell vezetni. A kész fényszórómodulban kis ventilátorok gondoskodnak a hő még jobb elvezetéséről a fényszóró elejéhez, ami a fényszóró jégtelenítését és leolvasztását is elősegíti. „Ellenőrizni kell, hogy a hőpaszta valóban az összes kívánt felületre a megfelelő mennyiségben került-e fel, mivel ellenkező esetben túlmelegedés léphet fel egyes helyeken. Ennek megoldása volt a berendezés megtervezésének egyik legnehezebb kihívása” – mondja a projektvezető.
A fényszóró-szerelő sor másik, jelentős műszaki kihívásokat tartogató része a forró szegecselés. Ennél az eljárásnál egy műanyag kupolát pontosan beállított hőmérséklet segítségével úgy kell alakítani, hogy egy szegecsfej jöjjön létre. „Ez a szegecsfej a reflektoron ül, és abszolút stabilan és biztonságosan kell tartania azt és a NYÁK-ot a hűtőbordán. A szegecselésnek olyan precíznek kell lennie, hogy ne legyen olyan rés, amely a végső rázópróba során vagy a valós használat közben az alkatrészek kilazulásához vezet, mert ez legrosszabb esetben kedvezőtlenül befolyásolhatja a megvilágítást vezetés közben.”
Az ügyfél itt egy félautomata megoldást választott, amelynél több gépkezelő közreműködése szükséges. Ez egyrészt nagyobb rugalmasságot tett lehetővé alacsonyabb beruházási költségek mellett, másrészt a gyártó könnyebben alkalmazkodhat a különböző alkatrészekhez vagy termékváltozatokhoz. A kézi beavatkozás ellenére az egész rendszert egy vezérlő felügyeli. Egy fölérendelt adatbázis kezeli az összes termékadatot és az egyes fényszórók gyártási folyamatához tartozó információkat. Így minden fényszóró pontosan visszakövethető a gyártási folyamat végén.
Az első lépésben a kezelő eltávolít egy fényszóróházat, és behelyezi az első feldolgozóállomásba. Ezután kiválasztja a gyártandó típust vagy változatot. „Jó példa erre egy olyan fényszóró, amelyet külső, azaz nem európai piacokhoz készült járműhöz tartozik. A fényszóróhoz bizonyos esetekben más irányjelző modulok szükségesek, mert a helyi jogszabályok előírják az irányjelzők és a nappali menetfények közötti váltást” – magyarázza Legat.
Minden kezelő két-három különböző szerelőállomáson dolgozik, míg a munkadarabok rögzítését reteszelőhengerek biztosítják. Ezek azonban nem csupán rögzítik az alkatrészt, hanem csak akkor engedik annak kivételét, ha minden szükséges megmunkálási lépés megfelelően lefutott. A kezelő tehát különböző alkatrészeket helyez be, majd elmegy az első teljesen automatizált feldolgozó állomáshoz, ahol a hővezető paszta felvitele történik. A fényszóró ide megérkezve már rendelkezik az összes vezetékkel, az állítórendszerrel és a távolsági fényszóró modullal. Ennél az állomásnál egy háromtengelyes handling rendszer van beépítve, amelyet a Festo Technic and Application Center szakemberei telepítésre kész módon közvetlenül a Vescon berendezésébe integráltak.
Az alaptengelyeket két EGC-120 típusú, 250 mm-es löketű fogasszíjas tengely alkotja, amelyek egy összekötő tengelyen keresztül vannak szinkronizálva, és helytakarékos szöghajtóművel rendelkeznek. Az Y tengely egy nagy teherbírású tengely, strapabíró EGC-HD-160-TB típusú kettős vezetékkel. Z irányban egy 100 mm-es lökettel rendelkező EGSL-BS-75 elektromos szánegység (golyósorsós hajtású precíz csapágyvezetéssel) végzi a dolgát. Minden tengely egy szervohajtás csomaggal rendelkezik. Vezérlőként három CMMP-M3 típusú, Profibus interfésszel és biztonsági egységgel ellátott prémium motorvezérlő szolgál. A Festo mindezeket alrendszerként tervezte és építette meg, amelyhez működési garanciát és dokumentációt is adott.
A telepítésre kész handling egység biztosítja a 2 komponensű hővezető paszta egyenletes felhordását.
A kezelő behelyezi a hűtőbordát (a reflektorok rögzítésére szolgáló furatokkal) az állomásba, és az a Festo handling rendszerének közreműködésével teljesen automatikusan felviszi a hőpasztát mindkét oldalra. A handling rendszer gondoskodik, hogy a 2K adagolórendszer a megfelelő úton a megfelelő helyre mozogjon. A következő lépésben történik az öt LED-et tartalmazó nyomtatott áramköri lap elhelyezése a hűtőbordán a pasztában. Ezután kerülnek fel a reflektorok, amelyek optimális pozícionálását vezetőcsapok biztosítják. Ha ez megtörtént, a kezelő kiveszi a teljes hűtőbordát, majd a következő állomásra viszi, ahol egy másik Festo handling rendszer biztosítja a szegecsfej szerszámának mozgatását.
Itt két EGC-80 fogasszíjas tengely található vezetőszánokkal, amelyek egy összekötő tengelyen keresztül és egy helytakarékos, szöghajtómű egységgel (x-tengely) vannak szinkronizálva. A rendszer része még egy EGC-HD-160-BS nagy teherbírású tengely strapabíró kettős vezetékkel (Y tengely), valamint egy PLFN karimás hajtómű. Minden tengely multi-turn enkóderekkel ellátott szervohajtás csomaggal rendelkezik.
A projektmenedzser Legat elégedett a telepítésre kész handling megoldásokkal: „Csak a paramétereket kellett megadnunk, illetve definiálnunk kellett a terhelést és a mozgatási utakat vagy pályákat, és több gondunk már nem volt a berendezésnek ezzel a részével. Ez sokat könnyített a munkánkon, ahogyan a handling CAD-adatainak felhasználása is, amelyeket a Festo bocsátott rendelkezésünkre a komplett berendezés tervezéséhez.”
A handling rendszerre szerelt szegecselő szerszámokat a VTUG vezérlésű ADN hengerek mozgatják végső pozíciójukba. A szegecselés előtt a reflektorok csaphosszának, valamint a helyes végállásnak az ellenőrzése a hengereken elhelyezett SMAT pozíció jeladókkal történik. Ha a csaphossz megfelelő, a kiálló végét a szegecselő szerszámok szegecsfejjé alakítják. Ez olyan tartós kapcsolatokat hoz létre, amelyek a jármű teljes élettartama alatt a helyén tartják az érzékeny alkatrészeket. A kész alkatrészt, amely a hűtőbordából, a nyomtatott áramköri lapból és a szegecselt reflektorokból áll, a kezelő kiveszi, majd beszereli a fényszóróba.
A komponensek rögzítettségének ellenőrzése érdekében a fényszóró a húzáspróba állomásba kerül, ahol pneumatikus, forgató és lineáris hajtású kampókat mozgatnak az egység alá, hogy húzással ellenőrizzék a rögzítettséget. Ezután a fénybeállító állomás következik. A kezelő egy forgótányérra helyezi a fényszórót. Az állomás rögzíti a fényszórót, és munkapozícióba forgatja a tányért. Ezután a gép elektromosan csatlakoztatja a fényszórót, és kamerák segítségével ellenőrzi a különböző világításképeket, valamint az irányjelző modult. Ugyanitt történik a fénymodul helyes pozíciójának ellenőrzése és ideális szintre való beállítása. Pont úgy, mint egy autószerelő műhelyben.
Ezután szerelik fel a technikát eltakaró díszléceket, majd szilikonmentes olvasztott ragasztóval felragasztják a külső, átlátszó burát (a fényszóró elejét). Ez egy időkritikus művelet, mivel az alkatrészek csak adott időablakon belül ragaszthatók össze a ragasztóval. A felületi feszültséget csökkentő előmelegítés és a ragasztó felhordása után egy robot préseli a burát a fényszóróházhoz. Ezután következik a fényszóró szivárgásvizsgálata. Ha ezen átmegy, akkor egy újabb innovatív "fényhozó" indulhat útjára a világban.