Austrijski proizvođač sistema Vescon razvio je rešenja za proizvodnju modernih LED automobilskih svetala za fabriku poznatog dobavljača za automobilsku industriju u Slovačkoj. Fokus je bio na efikasnom rukovanju, ispravnoj obradi vremenski kritičnih koraka proizvodnje i kontinuiranoj sledljivosti. Deo tima činili su stručnjaci iz Festo tehničko-aplikacionog centra koji su se brinuli o sistemima rukovanja po principu ključ u ruke.
Mnogo toga se promenilo u oblasti rasvetne tehnike otkako su se na putu pojavile prve motorizovane „kočije“. Na početku automobilske istorije bilo je normalno postaviti svetiljke na bočnu stranu vozila ili na haubu, koje su kasnije zamenjene električnim svetlima. Kad je reč o svetiljkama, moglo bi ih nazvati doslovce „žarišnim tačkama“ i izvesti direktno iz izvora svetlosti koji je stvarno goreo – uglavnom karbidnih lampi.
Oprema za prebacivanje sa dugog na kratka svetla dizajnirana je 1908. godine pomoću Bowdenovog kabla, bilo je moguće upravljati polugom koja je prebacivala plamen gasa sa žarišne tačke reflektora. Otprilike 100 godina kasnije, svet izgleda potpuno drugačije – „i neka bude svetlost“. Sa novim tehnologijama i moćnim LED svetiljkama ovih smo dana, u punom smislu reči, „svetlosne godine“ ispred. To je, međutim, zahtevalo inovativne delimično ili potpuno automatizovane proizvodne sisteme, kako bi se garantovala preciznost potrebna za proizvodnju ovih osetljivih delova vozila. Zadatak za iskusne proizvođače sistema u Vesconu.
Vescon Systemtechnik GmbH ima sedište u Gleisdorfu, blizu Graca. Ovde se sprovodi širok opseg projekata od automatizacije i procesnog inženjeringa do elektroenergetike i razvoja softvera. Jedno od tih sofisticiranih rešenja za automatizaciju i procesno inženjerstvo koje je razvijeno posebno za slovačku fabriku dobavljača ZKW Group, koristi se za proizvodnju LED prednjih svetala. Reč je o LED svetlosnom modulu koji sprečava zaslepljivanje drugih učesnika u prometu zahvaljujući „matričnom rasporedu“ LED dioda i mogućnošću zatamnjenja pojedinačnih LED segmenata, a istovremeno osigurava optimalno osvetljenu traku.
Vizuelni senzori prepoznaju prisutnost nadolazećih vozila ili vozila ispred, a segmenti se selektivno uključuju ili isključuju, u zavisnosti od prometnih uslova. Koordinisani prelazi između scenarija osvetljenja znače da vozač uživa u homogenom i optimizovanom osvetljenju puta, bez one promene svetla na koju smo navikli pri prebacivanju sa dugog na kratka svetla. Zahvaljujući tome, vozačeve se oči mogu lakše prilagoditi novom svetlu. To je prednost u oblasti bezbednosti jer je okolina i dalje osvetljena dugim svetlima.
Tokom projektovanja morali su se uzeti u obzir procesi kao što je zahtevno nanošenje dvokomponentne termalne paste. Christoph Legat, rukovodilac projekta u Vescon Systemtechnik GmbH: „Pasta se veoma brzo stvrdnjava. Zato smo tokom projektovanja morali da pazimo da ne prekoračimo takozvani životni ciklus, odnosno vreme koliko dugo se reaktivni materijal može obrađivati, ili – u ovom slučaju – koliko dugo LED komponente mogu biti u pasti pre nego što se materijal previše stvrdne.“
Ovde se koristi termalna pasta jer snažne LED diode proizvode toplotu koju je potrebno raspršiti. Uz gotove module prednjih svetala, dodatni mali ventilatori osiguravaju preusmeravanje toplote prema prednjem delu prednjeg svetla, što doprinosi svojstvima odleđivanja i odmrzavanja prednjeg svetla. „Važno je proveriti da li je tačna količina termalne paste nanesena na sve potrebne površine jer u suprotnom u pojedinim područjima može doći do pregrevanja. To je bez sumnje jedan od glavnih izazova sa kojima smo se susreli kada je reč o ovom sistemu“, kaže rukovodilac projekta Legat.
Drugi, tehnički posebno izazovan deo sistema sklopa prednjih svetala je vruće zakivanje. Plastična kupola se deformiše pomoću precizno podešene temperature tako da se stvara glava zakovice. Christoph Legat: „Ta glava zakovice nalazi se na reflektoru i mora održavati njega i ploču na rashladnom elementu apsolutno stabilnim i sigurnim. Zakivanje mora biti toliko precizno da ne može nastati razmak koji bi mogao uzrokovati ljuljanje komponenti tokom naknadnog ispitivanja vibracija ili u stvarnoj upotrebi, jer bi to u najgorem slučaju moglo uticati na osvetljenje tokom vožnje.“
Kupac se odlučio za delimično automatizovano rešenje u kojem još uvek pomaže nekoliko operatera. U ovom slučaju, to je s jedne strane omogućilo veću fleksibilnost uz manja ulaganja, a s druge strane, proizvođaču je olakšalo uzimanje u obzir različitih komponenti ili verzija proizvoda. Uprkos ručnoj manipulaciji, ceo sistem na svakom koraku prati kontroler. Baza podataka višeg nivoa upravlja svim podacima o proizvodu i informacijama o proizvodnom procesu svakog prednjeg svetla. Zato se svaki far može precizno pratiti na kraju proizvodnog procesa.
U prvom koraku operater uklanja kućište prednjeg svetla i postavlja ga u prvu stanicu za obradu. Zatim odabira vrstu ili varijantu koju je potrebno proizvesti. „Dobar primer je prednje svetlo koje je namenjeno vozilu koje se izvozi na druga, neevropska tržišta. U nekim slučajevima se ovde koriste i drugi moduli pokazivača smera, jer lokalni zakonski propisi podrazumevaju da je potrebno prebacivanje između pokazivača smera i dnevnih svetala“, objašnjava Legat.
Svaki operater radi na dve do tri različite montažne stanice, dok cilindri za zaključavanje osiguravaju sigurno držanje radnih komada. Oni ih fiksiraju na mestu, ali i oslobađaju komponentu kako bi se mogla ukloniti tek nakon što su svi potrebni koraci obrade pravilno izvedeni. Operater postavlja različite komponente i prati prednje svetlo do prve potpuno automatizovane stanice za obradu – nanošenje termalne paste. Nakon što dostigne ovaj položaj, prednje svetlo je već u potpunosti ožičeno i opremljeno sistemom za podešavanje i modulom dugog svetla. Sada se postavlja sistem rukovanja sa tri osovine spreman za ugradnju koji su stručnjaci iz tehničko-aplikacionog centra Festo isporučili u sistem kompanije Vescon.
Osnovne ose su dve ose zupčastog remena tipa EGC-120 sa hodom od 250 mm, sinhronizovane preko spojne osovine i sa ugaonim pogonom koji štedi prostor. Y-osa je osa tipa EGC-HD-160-TB za teške uslove rada sa čvrstom dvostrukom vođicom. U smeru z tu je električni klizač EGSL-BS-75 sa hodom od 100 mm (pogon vretena sa preciznom vođicom kugličnog ležaja). Sve su osovine opremljene paketima servo pogona. Kao kontroleri deluju tri vrhunska kontrolera motora tipa CMMP-M3 s Profibus interfejsom i sigurnosnim modulom. Festo je projektovao i izradio sve kao podsistem i isporučio sa garancijom izvedbe i dokumentacijom.
Sistem rukovanja spreman za ugradnju osigurava ravnomerno nanošenje dvokomponentne toplotne termalne paste.
Operater postavlja rashladni element (sa rupama za umetanje reflektora) u stanicu, a termalna pasta se obostrano nanosi potpuno automatski uz pomoć Festo sistema rukovanja. Uvek dovodi 2K sistem doziranja pravom trakom na tačno pravo mesto. U sledećem koraku, štampana ploča sa pet LED svetala se postavlja u pastu na rashladni element. Zatim se postavljaju reflektori koji imaju vođice kako bi se osiguralo optimalno pozicioniranje. Nakon što je to obavljeno, operater uklanja ceo rashladni element i odvodi ga do sledeće stanice, gde drugi sistem za rukovanje Festo pomera alate za zakovice.
Ovde se koriste dve ose zupčastog remena, tip EGC-80, sa vođicama, sinhronizovane preko spojne osovine, sa ugaonim pogonom koji štedi prostor (x-osa). Tu je i osa tip EGC-HD-160-BS za teške uslove rada sa čvrstom dvostrukim vođicom (y-osa) i prirubničkim zupčanikom tipa PLFN. Sve su osovine opremljene paketima servo pogona sa višeokretnim enkoderima.
Rukovodilac projekta Legat oduševljen je rešenjima sistema rukovanja spremnim za ugradnju: „Dali smo samo detalje o potrebnim karakteristikama, definisali opterećenja i puteve ili staze kojima treba proći i više nismo morali razmišljati o ovom delu sistema. To nam je znatno olakšalo rad, kao i mogućnost korišćenja CAD podataka sistema rukovanja koje nam je Festo stavio na raspolaganje za dizajn celog sistema.“
Alati za zakovice montirani na sistemu rukovanja pomeraju ADN cilindre kojima upravlja VTUG. Dužina klinova na reflektorima pre zakivanja i ispravan krajnji položaj proveravaju se pomoću SMAT odašiljača položaja na cilindrima. Ako dužina klina odgovara, njegov izbočeni kraj se termički oblikuje u glave zakovice pomoću alata za zakovice. To stvara trajne veze koje drže osetljive sastavne delove na mestu tokom celog radnog veka automobila. Sada gotovu komponentu, koja se sastoji od rashladnog elementa, sklopne ploče i zakovanih reflektora, operater uklanja i ugrađuje u prednje svetlo.
Kako bi se proverilo čvrsto sedište komponenti, prednje svetlo dolazi u ispitnu stanicu za vučno ispitivanje, gde se kuke pomeraju ispod modula pomoću pneumatskih rotaciono-podiznih pogona, a zatim se povlače kako bi se proverilo da li su čvrsto postavljene. Zatim odlazi na stanicu za podešavanje svetla. Operater postavlja prednje svetlo na okretnu ploču. Prednje svetlo je zategnuto, a okretna ploča je zakrenuta u radni položaj. Zatim se prednja svetla spajaju i razni scenariji osvetljenja i modul pokazivača se testiraju pomoću kamera. Osim toga, ovde se proverava ispravan položaj modula svetla i – kao u autoservisu – podešava se na idealni nivo.
Zatim se postavljaju dizajnerske ploče koje skrivaju svu tehnologiju, a spoljašnje, providno sočivo (prednji deo prednjeg svetla) lepi se u lepljivoj ćeliji pomoću vrućeg lepka bez silikona. Ovo je vremenski kritičan proces jer se delovi mogu optimalno zalepiti samo tokom određenog vremenskog perioda. Nakon predgrevanja radi smanjenja površinske napetosti i nanošenja lepka, robot utiskuje sočivo zajedno sa kućištem prednjeg svetla. Zatim se na prednjem svetlu sprovodi ispitivanje nepropusnosti. Ako svetlo prođe ovaj završni test, još jedan inovativni „svetlonoša“ spreman je krenuti na svoje putovanje oko sveta.