Automatyzacja procesów wykończeniowych jako fundament wydajności i bezpieczeństwa w nowoczesnej produkcji elementów złącznych: Studium wdrożenia śrutownicy bębnowej TZB 1

Wyzwania masowej produkcji: Kiedy operator staje się „wąskim gardłem”

W produkcji elementów złącznych i systemów zamykających, gdzie wolumeny liczone są w dziesiątkach milionów sztuk rocznie, nawet pozornie prosty etap procesu może stać się realnym ograniczeniem wydajności. Jednym z kluczowych wyzwań w takich zakładach pozostaje obróbka wykończeniowa drobnych detali obrabianych luzem. Wielu producentów mierzy się z powtarzalnym problemem: ogromna liczba drobnych elementów drastycznie obciąża operatorów maszyn. Konieczność nieustannego ładowania rozładowywania urządzenia sprawia, że przy wysokiej wydajności linii produkcyjnej praca ta wydaje się nie mieć końca. Takie obciążenie fizyczne nie tylko obniża ergonomię pracy, ale staje się realną barierą dla dalszego wzrostu skali produkcji. Przed takim wyzwaniem stanął jden z liderów rynku systemów zamykających, dostarczający precyzyjne rozwiązania dla branży motoryzacyjnej, meblarskiej i energetycznej. Wytyczne dla projektu były jasne: proces wymaga automatyzacji, pełnej powtarzalności i zredukowania ingerencji człowieka do absolutnego minimum. Urządzenie miało przejąć najbardziej obciążające operacje związane z załadunkiem, rozładunkiem i transportem detali w obrębie procesu.

Specyfika techniczna: Precyzja w cieniu zagrożenia wybuchowego

Projekt dotyczył obróbki detali wykonanych ze stopów cynku i aluminium (ZnAl), co od początku narzucało dodatkowe wymagania dotyczące zarówno jakości obróbki, jak i bezpieczeństwa procesu.

1. Ochrona delikatnej geometrii i gwintów
ZnAl jest materiałem stosunkowo miękkim i plastycznym. W przypadku elementów zamków, które często posiadają drobne gwinty i skomplikowane pasowania, standardowe śrutowanie mogłoby doprowadzić do nieodwracalnych deformacji. Konieczne było dobranie koncepcji wykorzystującej bardzo drobne ścierniwo, które skutecznie dociera do trudno dostępnych miejsc i gwintów, a jednocześnie nie uszkadza geometrii detalu.
2. Bezpieczeństwo ATEX
Zastosowanie stopów ZnAl w procesie śrutowania wiąże się z powstawaniem pyłów metalicznych o charakterze palnym i wybuchowym. Odlewnia, w której zainstalowano system, wymagała zastosowania komponentów minimalizujących zagrożenie wybuchowe zgodnie z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa.

Rozwiązanie: Śrutownica wirnikowa bębnowa TZB 1 w wersji High-Performance

Odpowiedzią na te wymagania było wdrożenie śrutownicy bębnowej TZB 1, przeznaczonej do masowej obróbki detali sypanych. Aby jednak spełnić wszystkie wytyczne klienta, maszyna została wyposażona w szereg zaawansowanych modułów.

Kontrola energii procesu
Sercem maszyny jest turbina o mocy 7,5 kW (zwiększona z wersji standardowej 5,5 kW). Kluczowym elementem jest zastosowanie falownika, który umożliwia płynne zarządzanie obrotami koła rzutowego. Przy obróbce miękkich i delikatnych detali możliwość obniżenia energii oddziaływania ścierniwa ma kluczowe znaczenie dla zachowania geometrii i jakości powierzchni.

Rozwiązania ograniczające udział pracy ręcznej
1. Sito rotacyjne: Standardowe separatory wymagają manualnej weryfikacji i czyszczenia sit co kilka godzin lub zmian. W tym wdrożeniu zastosowano sito rotacyjne, które automatycznie przeprowadza proces separacji zaniec
zyszczeń od użytecznego ścierniwa. Eliminuje to konieczność częstych przestojów i ingerencji personelu.
2. Customizowana taśma gumowa: Pas gumowy, w którym przewracane są detale, posiada indywidualnie dobrany rozmiar perforacji (dziur). Został on zaprojektowany tak, aby ścierniwo mogło efektywnie spadać do ukladu recyrkulacji, podczas gdy drobne elementy złączne nie klinują się w otworach taśmy. Prędkość pasa również jest regulowana falownikiem, co zapobiega obijaniu się części o siebie.
3. Inteligentne sterowanie i diagnostyka: Cały proces zarządzany jest z dotykowego panelu zintegrowanego z komputerem PLC Omron. System pozwala na zapisanie do 50 programów technologicznych oraz oferuje funkcję zdalnej diagnostyki. W praktyce oznacza to, że serwis może zweryfikować parametry pracy maszyny przez internet, co drastycznie skraca czas reakcji i podnosi dostępność urządzenia.

Infrastruktura i Bezpieczeństwo 360°

• Wdrożenie w środowisku obróbki ZnAl wymagało bardzo restrykcyjnego podejścia do bezpieczeństwa procesu, ochrony ludzi i ochrony infrastruktury.
• Zabezpieczenia przeciwwybuchowe: Maszynę wyposażono w certyfikowane komponenty ATEX, w tym zawory zwrotne B-Flap oraz panele odciążające wybuch Flex C1 na jednostce filtrującej.
• Monitoring wizyjny: W obszarze pracy śrutownicy zainstalowano specjalną kamerę śledzącą otoczenie maszyny. Rozwiązanie to ma na celu jeszcze większe zwiększenie bezpieczenstwa operatorów i kontrolę nad procesem w czasie rzeczywistym.
• Konstrukcja bezfundamentowa: Jedną z największych zalet operacyjnych TZB 1 jest brak konieczności tworzenia zagłębienia fundamentowego. Maszyna spoczywa bezpośrednio na posadzce hali. Daje to producentowi ogromną elastyczność –  jeśli w przyszłości zajdzie potrzeba reorganizacji hali, maszynę można przestawić w inne miejsce bez konieczności prowadzenia kosztownych prac budowlanych.

Podsumowanie efektów wdrożenia

Projekt pokazał, że odpowiednio skonfigurowana automatyzacja może istotnie poprawić stabilność jakości, ergonomię pracy i bezpieczeństwo procesu w produkcji masowej. Dzięki śrutownicy TZB 1 producent elementów złącznych osiągnął:

• Pełną powtarzalność procesu: Niezależną od zmęczenia czy stażu pracy operatora.
• Wzrost ergonomii: Maszyna wykonuje najbardziej uciążliwe prace za człowieka, w tym automatyczne ładowanie i rozładowywanie kabiny.
• Bezpieczeństwo procesowe: Pełna ochrona przed wybuchem pyłów metalicznych.
• Mobilność infrastruktury: Możliwość relokacji maszyny bez betonowania fundamentów.

To wdrożenie pokazuje, że współczesna obróbka strumieniowo-ścierna nie sprowadza się wyłącznie do oczyszczania powierzchni. Coraz częściej decyduje o stabilności procesu, bezpieczeństwie pracy i możliwościach dalszego skalowania produkcji.