La sezione Factory Automation di Yamaha Robotics ha aiutato con successo un cliente ad aumentare la produttività e la qualità inserendo un sistema di traslazione flessibile dei gruppi elettronici all’interno delle procedure di produzione.
La costruzione di unità elettroniche con processi automatizzati è in grado di mantenere la linea di produzione a una velocità costante durante le procedure di assemblaggio, ispezione e collaudo prima dell’imballaggio e della spedizione. Quando si rende necessario aumentare la produzione, l’approccio abituale è quello di installare attrezzature più veloci o aumentare le linee di assemblaggio, ma queste misure possono comportare significativi investimenti finanziari e l’ampliamento delle aree di produzione.
Un cliente Yamaha ha scoperto che è possibile adottare un altro approccio, incentrato sul modo in cui vengono presentate le unità assemblate alla stazione di ispezione di fine linea. In una situazione come questa, il reparto di produzione del cliente ha installato due tavole di indicizzazione circolari: una soluzione collaudata e precisa per il trasporto dei pezzi, e nota a intere generazioni di ingegneri di produzione, per spostare gli assemblaggi elettronici attraverso una sequenza di controlli di qualità a fine linea. Questi controlli includono un collaudo elettrico che richiede l’accensione delle schede, ma ciò allunga il tempo di ciclo rispetto a quello degli altri processi nella sequenza.
La Figura 1 mostra come gli ingegneri hanno organizzato la gestione dei collaudi elettrici offline per evitare di rallentare la produzione, con uno SCARA posizionato tra le due tavole di indicizzazione. Lo SCARA carica le schede una alla volta dalla prima tavola nelle stazioni di prova offline e sposta le schede testate sulla seconda tavola per completare la sequenza di ispezione.
sono complesse e difficili da adattare ai volumi di produzione.
Colli di bottiglia nella produzione
Come mostra la Figura 1, tre stazioni offline operano in parallelo per garantire che il tempo del ciclo aggregato delle prove corrisponda alla velocità delle tavole di indicizzazione. La natura fissa e sequenziale dell’indicizzazione non consente l’esecuzione di prove in parallelo direttamente sulle tavole. D’altra parte, lo scarico, il collaudo e il ricarico espongono le unità al rischio di danni durante la movimentazione comportando ingenti rischi per la qualità.
Quando il team di produzione ha cercato di aumentare la produzione per soddisfare la crescente domanda del mercato per i prodotti dell’azienda, questo collaudo offline è diventato un collo di bottiglia da affrontare. Inizialmente, gli ingegneri hanno pensato di adottare la soluzione più ovvia, ossia aumentare la capacità utilizzando tavole di indicizzazione più grandi in grado di gestire pallet più grandi contenenti più schede anziché una. Nella pratica, l’indicizzazione con pallet multi-unità è difficile da regolare e le unità devono comunque essere spostate per i collaudi offline. Gli ingegneri hanno quindi deciso che era necessario trovare una soluzione che aumentasse la produzione e migliorasse la qualità senza rischiare di danneggiare le schede, ad esempio i graffi che possono subire durante il carico e lo scarico dalle stazioni di prova offline.
La ricerca di una soluzione
Tatsuro Katakura, Direttore generale delle vendite della sezione FA di Yamaha Robotics, racconta: “Il team di ingegneri si è rivolto a Yamaha in occasione di una fiera, dopo aver visto la dimostrazione presso il nostro stand del sistema di trasferimento flessibile LCMR200 che comprende l’unità di traslazione per la creazione di diramazioni all’interno delle linee di produzione. Gli ingegneri hanno notato la velocità e la flessibilità di cui avevano bisogno, soprattutto grazie all’unità di traslazione che consente di eseguire l’intero collaudo elettrico in linea. Erano entusiasti dell’opportunità di aumentare la produttività e di superare le difficoltà di movimentazione, tutto in un’unica soluzione”.
Il sistema LCMR200 (Figura 2) è alimentato da motori lineari veloci, silenziosi ed estremamente flessibili. I moduli consentono ai progettisti dello stabilimento di costruire linee di produzione configurando fino a 64 carrelli gestibili e identificabili individualmente. Ogni modulo ha un proprio driver integrato che semplifica l’installazione e riduce al minimo il cablaggio. I pezzi rimangono sistemati in pallet, vassoi o altri equipaggiamenti fissati ai carrelli, mentre è possibile continuare a eseguire i processi di produzione senza scaricare i pezzi, poiché i carrelli hanno un carico utile massimo di 30 kg e la ripetibilità di posizionamento è di ±5 µm. In questo modo si alleggerisce la movimentazione, si risparmia tempo e si riducono i costi di progettazione e realizzazione della linea.
I carrelli si spostano bidirezionalmente, con accelerazione, decelerazione e posizioni di avvio/arresto programmabili senza sensori o fermi meccanici, offrendo così la flessibilità necessaria a garantire una velocità e un’efficienza di produzione ottimali. La velocità di ciascun carrello può essere impostata in modo indipendente fino a 2.500 mm al secondo con controllo di velocità variabile tra le postazioni di lavoro. Tutti i carrelli, così come gli eventuali robot periferici, come le macchine SCARA eventualmente utilizzate per eseguire le operazioni di assemblaggio, sono controllabili tramite un PLC da un’unica centralina Yamaha YHX utilizzando profili standard che eliminano la necessità di scrittura della logica ladder. Un sistema di unità di circolazione verticale e orizzontale consente ai carrelli di tornare rapidamente all’inizio della linea di produzione.
Modulo di traslazione
grandi dimensioni e ramificazioni, aumenta la produttività e la qualità.
Con il modulo di traslazione, i progettisti possono aggiungere diramazioni nella linea di produzione o ritrarre singole unità senza interrompere l’automazione né rallentare la velocità della linea. Ciò consente di escludere operazioni non necessarie, di personalizzare o adattare i singoli articoli in modo efficiente, di affrontare i colli di bottiglia eseguendo i processi in parallelo, di isolare le unità per il campionamento o deviarle verso un’area di attesa per la correzione o la rilavorazione. “L’unità di traslazione è una parte potente del sistema LCMR200 che combina praticità e modularità con efficienza e adattabilità”, conferma Tatsuro Katakura. In questa applicazione, l’unità di traslazione consente ai progettisti di creare tre rami per eseguire i collaudi elettrici in linea (Figura 3), eliminando il collo di bottiglia della produttività ed evitando i rischi tipici della movimentazione associati allo scarico e al ricarico delle unità per le prove. Inoltre, i carrelli LCMR200 offrono spazio sufficiente per trasportare pallet contenenti quattro articoli da ispezionare e testare contemporaneamente.
Rispetto al sistema delle tavole di indicizzazione che gestisce ogni unità in un tempo di ciclo di 4,5 secondi, la linea LCMR200 ispeziona e testa quattro articoli contemporaneamente in 3 secondi. Ciò ha permesso allo stabilimento di raddoppiare la produzione in un terzo del tempo, raggiungendo l’obiettivo di ampliare la produzione in un unico turno diurno di otto ore. Al contrario, la produzione con tavole indicizzate operava ininterrottamente per 24 ore al giorno.
