Automobilový systém pro mezistupňové čištění hlav válců

Průmyslový systém středního čištění hlavy válce Big Bird je vyvinut pro čištění hlav válců po obrábění v průmyslu výroby těžkých vznětových motorů. Systém odstraňuje obráběcí zbytky před následnými procesy a umožňuje plně automatickou výrobu různých modelů bez manuální přestavby.

Zařízení je dodáváno jako kompletní řešení včetně návrhu, výroby, instalace a uvedení do provozu.

Aplikace na obrobky

Systém zpracovává více variant hlav válců pro výrobu těžkých vznětových motorů:

Všechny obrobky jsou dílčí sestavy hlav válců určené pro těžké vznětové motory. Systém umožňuje plně automatickou výrobu různých modelů bez manuální přestavby.

Automatická výroba smíšeného modelu

Systém podporuje plně automatickou výrobu smíšeného modelu s následujícími funkcemi:

Rozpoznání QR kódu

Zařízení pro čtení QR kódů automaticky načtou identifikaci obrobku po jeho umístění. Systém na základě informací z QR kódu vybere příslušný program čištění. Kapacita úložiště umožňuje uchovat až 256 různých čísel dílů. Pro sledovatelnost výroby je navíc nakonfigurováno dva automatické tiskárny čárových kódů.

Zpracování dvou obrobků současně

Systém je vybaven dvěma šesti-osými roboty, které jsou schopny zpracovávat současně dva válcové bloky hlav, čímž se zdvojnásobí výrobní účinnost; doba cyklu činí 76 sekund na dvě kusy (38 sekund na kus).

Automatická výměna modelu

Upínací kleště, trysky a polohovací komponenty jsou navrženy tak, aby bylo možné zpracovávat všechny varianty válcových bloků hlav bez manuálního zásahu. Povrchy upínacích kleští určené pro polohování obrobků jsou vybaveny automatickým čištěním, aby se zabránilo poškození obrobků způsobenému třískami.

Komunikace MES

Systém je propojen s MES pro sledování výroby, sběr dat a aktualizace stavu podle obecných technických požadavků automobilového OEM.

Vícestupňový proces čištění

Systém kombinuje několik technologií čištění v devítistupňové automatické sekvenci se zpracováním dvou obrobků současně:

Stupeň 1: Naložení (1ST)

Horní dopravník přenáší polotovar do dopravníku s válečky pro naskladnění do čisticího systému. Dopravník přepravuje polotovar ke vstupu stroje. Skener QR kódů (COGNEX) identifikuje model polotovaru.

Vstup je vybaven dvěma body pro polohování polotovaru. Mechanismus zvedání a otáčení zvedne a otočí dva polotovary o 180°, čímž umožní robotovi současně sevřít oba válcové hlavy a vložit je do čisticí komory. Naskladňovací dopravník má válečkový design PZR.

Na místě naskladnění je k dispozici pracoviště pro kontrolu operátorem.

Fáze 2: Turbulentní čištění (2ST) – 1,5 MPa

Robot č. 1 sevře dva polotovary a přemístí je do nádrže pro turbulentní čištění, která byla předem naplněna čisticí kapalinou. Robot pružně mění orientaci polotovarů, zatímco trysky umístěné kolem polotovarů směřují turbulentní proud k čištění všech povrchů.

Fáze 3: Čištění zátky vodní pláště (3ST) – 1,5 MPa

Po turbulentním čištění se otevře vypouštěcí ventil nádrže pro rychlé vypuštění. Robot umístí součástky před trysky velkého průměru pro čištění zátky vodní pláště, čímž se zajistí důkladné vyčištění chladicích kanálů.

Krok 4: Čištění na pevném místě (4ST) – 1,5 MPa

Po čištění zátky vodní pláště robot umístí součástky před panely trysk na pevných místech. Každá tryska je přesně zarovnána s odpovídajícími otvory na hlavě válce, čímž se zajistí cílené čištění všech kanálů. Robot změní orientaci součástky, aby zarovnal každý povrch s odpovídajícími panely trysk, a čisticí čerpadlo během toho pokračuje v naplňování turbulentní nádrže pro další cyklus.

Krok 5: Precizní čištění vodního pláště (5ST) – 0,6 MPa

Robot č. 1 umisťuje dvě polotovary současně na pozicionovací palety na této stanici. Válcové pohony vysouvají trysky, které čistí zátky vodních plášťů, a zároveň provádějí přesné čištění celého polotovaru. Tato stanice má dvě pozice, aby se prodloužil čas přesného čištění. Robot č. 1 umisťuje polotovary do jedné pozice, zatímco robot č. 2 odebírá dříve vyčištěné polotovary z druhé pozice. Tato stanice je vybavena samostatnou nádrží na vodu, čerpadlem a filtračním systémem.

Etapa 6: Suché foukání na pevném místě (6ST) — 0,2–0,4 MPa

Robot č. 2 uchopí polotovary a přemístí je na stanici pro sušení proudem vzduchu. Během přepravy robot změní orientaci polotovarů pro odtek kapalin pod úhlem. Poté robot umístí polotovary do pevných tryskových skříní, aby bylo možné cíleně usušit všechny otvory a průchody. Každá povrchová strana má odpovídající tryskové panely. Po sušení v pevných bodech provede robot skenovací sušení po celém povrchu polotovarů. Po dokončení sušení robot č. 2 umístí polotovary na gravitační válečkový dopravník na výstupu stroje a přepravní tyče současně posunou oba polotovary na další pracovní stanici.

Krok 7: Sekundární sušení proudem vzduchu (7ST)

Přepravní tyče dopraví dva polotovary do komory pro sekundární sušení proudem vzduchu pomocí gravitačního válečkového dopravníku. Horní válce vyvysují tryskové skříně pro sušení proudem vzduchu v pevných bodech po celém polotovaru. Po dokončení sekundárního sušení proudem vzduchu přepravní tyče současně posunou oba polotovary na další pracovní stanici.

Krok 8: Vakuové sušení (8ST)

Přepravní tyče dopravují dvě polotovary do vakuové komory pomocí gravitačního válečkového dopravníku. Horní pohyblivý kryt se spojí s dolním pevným krytem a vytvoří tak utěsněnou komoru. Vakuové čerpadlo vyčerpává komoru, čímž snižuje teplotu nasycené páry pro odpaření zbytkové vlhkosti z povrchů součástí. Po vakuovém sušení se komora odvzdušní, kryt se vrátí do výchozí polohy a přepravní tyče posunou oba polotovary na další pracovní stanici.

Krok 9: Vykládka (9ST)

Přepravní tyče dopravují dva polotovary na gravitační válečkový dopravník pro vykládku. Po příjezdu gravitační dopravník klesne a předá polotovary motorovému dopravníku, který je dále přepravuje jednotlivě ke stanicím následného zpracování. Je k dispozici kontrolní stanoviště pro obsluhu. Vykládací dopravník je vybaven válečky typu PZR s detekcí přítomnosti polotovaru.

Kontrola technické čistoty

U výroby těžkých dieselových motorů má čistota vnitřních průchodů přímý vliv na spolehlivost a výkon motoru.

Systém je navržen tak, aby splňoval přísné požadavky na čistotu každého průchodu hlavy válců:

Pokročilá správa filtrace

Systém využívá třístupňový filtr pro čisticí okruh a dvoustupňový filtr pro přesný čisticí okruh:

Filtrace čisticího okruhu (třístupňová):

• Fáze 1: Bubnový filtr — 1 500 L/min, 50 μm, síť z nerezové oceli, s automatickým zpětným promýváním a vozíkem na třísky

• Fáze 2: Automatický filtr se zpětným promýváním — 30 μm, se zpětným promývacím magnetickým separátorem

• Etapa 3: Tobolkový filtr — 900 L/min, 10 μm, netkaná textilie (1 záložní + 1 provozní), s alarmem upozorňujícím na ucpaní

Filtrace přesného čisticího okruhu (dvoustupňová):

• Fáze 1: Košíkový filtr — 300 L/min, 40 mesh, nylonová síť, s alarmem upozorňujícím na ucpaní

• Fáze 2: Tobolkový filtr — 300 L/min, 10 μm, netkaná textilie (1 záložní + 2 provozní), s alarmem upozorňujícím na ucpaní

Vlastnosti filtru:

• Všechny filtry jsou vybaveny alarmy upozorňujícími na ucpaní, zobrazenými na HMI

• Výměna filtru nemá vliv na běžný provoz zařízení

• Automatické oddělení čisticí kapaliny od třísek a odpadních zbytků

• Pohyblivý vozík na třísky pro snadné odstranění

Robotový systém

Systém využívá dvě roboty FANUC pro efektivní manipulaci se dvěma součástkami současně:

Inteligentní integrace výroby

Systém splňuje požadavky Industry 4.0 díky komplexnímu propojení dat:

Komunikace MES

• Podpora protokolu OPC UA

• Sledování polotovarů pomocí QR kódů

• Aktualizace stavu výroby

Sběr dat

• Monitorování poruch zařízení (čas, četnost)

• Záznam počtu vyrobených kusů a doby cyklu

• Sledování dostupnosti zařízení

• Monitorování spotřeby energie (chytrý měřič SIEMENS)

Operátorské rozhraní

• 15" barevný dotykový TFT displej (minimální)

• Rozhraní v čínštině

• Zobrazení informací o obrobku

• Výběr programu čištění

• Sledování průběhu čištění

• Zobrazení teploty a tlaku

• Diagnostika poruch a zobrazení poplachů s návody pro odstraňování závad

• Sledování hladiny kapaliny v nádrži a poplach

Chytré funkce

• Automatické mazání v naplánovaných intervalech

• Automatické připomínky údržby na HMI

• Možnost dálkové diagnostiky

Případ aplikace

Komplexní řešení pro čištění

Big Bird Industrial poskytuje komplexní inženýrská řešení, mezi něž patří:

Vývoj procesu

• Analýza součástí pro hlavy válců

• Návrhu procesu čištění

• Hodnocení požadavků na čistotu

Integrace zařízení

• Robotické čistící systémy s manipulací dvou součástí současně

• Technologie turbulentního čištění

• Systémy pro čištění zátky vodní pláště

• Čištění vysoce tlakovým proudem na přesně určeném místě

• Vakuová sušicí technologie

• Vícestupňové řízení filtrace

• Automatizované manipulace s materiálem

Chytré výrobní připojení

• Rozhraní MES (OPC UA)

• Sledovatelnost pomocí QR kódu

• Získávání výrobních dat

Proč si vybrat Big Bird Industrial

Zkušenosti s těžkými součástmi motorů

Big Bird Industrial se specializuje na přesné řešení pro čištění automobilových pohonných jednotek a má ověřené zkušenosti s čištěním hlav válců pro aplikace těžkých vznětových motorů.

Robotická manipulace dvou součástí současně

Systém je vybaven dvěma roboty FANUC, které jsou schopny manipulovat se dvěma hlavami válců současně; dosahuje rychlých taktových dob 38 sekund na kus a OEE ≥95 % pro výrobu vysokého objemu.

Čistící technologie více stupňů

Systém kombinuje turbulentní čištění, čištění zátky vodního pláště, bodové čištění, precizní čištění vodního pláště, odvádění vody proudem vzduchu a vakuové sušení pro komplexní odstranění kontaminantů z komplikovaných geometrií hlavy válců.

Inženýrská schopnost na úrovni systému

Společnost poskytuje kompletní řešení od vývoje čistícího procesu až po integraci do výroby, včetně robotické manipulace, čištění vysokým tlakem, vakuového sušení a připojení k systému MES.

Přizpůsobené nestandardní inženýrské řešení

Každá součást i každá výrobní linka má své specifické požadavky. Big Bird Industrial poskytuje přizpůsobená inženýrská řešení na základě:

• Analýza struktury a materiálu komponentů

• Vývoj procesu čištění

• Návrh přizpůsobeného uchycení a automatizace

• Integrace uspořádání výrobního závodu a výrobního toku

Nestandardní inženýrské schopnosti společnosti umožňují přizpůsobit každý čisticí systém konkrétní geometrii komponentů, požadavkům na dobu cyklu, normám čistoty a úrovni automatizace.

Dodržování standardů

Veškeré zařízení splňuje normy ISO 13849, IEC 62061 (SIL3), GB 5226.1 a platné čínské i mezinárodní bezpečnostní standardy. Tlakové nádoby jsou certifikovány nezávislými inspekčními orgány.

Často kladené otázky

Jaké komponenty tento čisticí systém zpracovává?

Tento systém je navržen pro podsestavy hlav válců u těžkých dieselových motorů.

Jaké kontaminanty lze odstranit?

Odstraňuje kovové třísky, obráběcí částice, zbytky řezné kapaliny a vnitřní kontaminaci z olejových kanálků, palivových průchodů, sacích/výfukových otvorů a chladicích plášťů.

Je možné čistit vodní pláště a olejové kanálky?

Ano. Systém kombinuje turbulentní čištění, čištění zátky vodního pláště a bodové čištění, aby dosáhl všech vnitřních průchodů, včetně olejových kanálků pro vačkové hřídele, zpětných palivových kanálků, zpětných olejových kanálků, sacích/výfukových otvorů a chladicích vodních plášťů.

Jaké úrovně čistoty lze dosáhnout?

Olejový kanál páky ventilu ≤0,4 mg; kanál pro návrat paliva ≤1,5 mg; kanál pro návrat oleje ≤7,3 mg; sací/výfukové otvory ≤14,5 mg; chladicí plášť ≤56 mg.

Podporuje automatizovanou výrobu s míchanými modely?

Ano. Rozpoznání QR kódu vybere vhodný čisticí program. Upínací zařízení a trysky jsou navrženy pro všechny varianty. Není vyžadována žádná ruční výměna.

Jaká je doba cyklu?

Systém zajišťuje ≤38 sekund na kus (76 s / 2 kusy) a umožňuje výrobu ≥719 kvalifikovaných kusů za 8hodinovou směnu.

Podporuje integraci s MES?

Ano. Komunikace přes OPC UA, sledovatelnost pomocí QR kódu, získávání výrobních dat a rozhraní s MES jsou plně podporovány.

Mezistupeň čištění hlavy válce při výrobě výkonných vznětových motorů

Prostřední čištění hlavy válce je kritický proces mezi obráběním a následnými operacemi výroby výkonných dieselových motorů. Složitá geometrie hlav válců – včetně více olejových kanálů, palivových průchodů, sacích a výfukových portů a chladicích vodních plášťů – vyžaduje pokročilé technologie čištění k odstranění zbytků po obrábění, kovových třísek a kontaminantů z řezných kapalin. Moderní výrobci motorů vyžadují přísné úrovně čistoty vnitřních průchodů, aby byla zajištěna spolehlivá provozní výkonnost motoru, spotřební účinnost a soulad s emisními předpisy.

Turbulentní čištění pro složité geometrie hlav válců

Turbulentní čištění zajišťuje vynikající odstranění kontaminantů z komplexních geometrií hlav válců. Ponořením obrobku do ohřáté čisticí kapaliny a vytvořením turbulentního toku umožňuje tato technologie dosáhnout vnitřních průchodů a slepých otvorů, ke kterým nedokáže proniknout běžné stříkací čištění. V kombinaci s čištěním závěsných vodních plášťů a bodovým čištěním turbulenty zajišťuje důkladné odstranění obráběcích zbytků ze všech povrchů i vnitřních průchodů.

Robotické dvouobrobkové manipulační systémy pro výrobu vysokého objemu

Robotické dvouobrobkové manipulační systémy umožňují výrobu vysokého objemu s krátkými cykly. Dva roboti zpracovávající současně dva obrobky dosahují času cyklu 38 sekund na kus při zachování stálé kvality čištění. V kombinaci s rozpoznáváním QR kódů a automatickou výměnou modelu podporují tyto systémy plně automatickou výrobu různých modelů bez manuálního zásahu.

Filtration Technology in Cylinder Head Cleaning

Účinné filtrační systémy jsou základním předpokladem pro udržení stálé kvality čištění u čištění hlav válců. Třístupňové filtrační konfigurace – kombinující bubnové filtry, automatické zpětně promývané filtry a taškové filtry – umožňují nepřetržitý provoz se současnou výměnou filtrů bez nutnosti zastavení. Filtrační přesnost až do 10 μm zajišťuje udržení kvality čistící kapaliny, snižuje riziko opětovného znečištění a prodlužuje životnost kapaliny.

Technické specifikace