ההתפתחות באוטומציה פסחה לרוב על מערכות דפוס הטמפון. גישה חדשה מעודדת אוטומציה מלאה, גם בהזנה וגם בפריקה מהמכונה.
עלות יחידה רובוטית גבוהה ועומדת על פי 2-3 ממזין ויברציוני. גם אופן העבודה איתה מצריך מיומנות. לדפוס טמפון קיימת "הילה" של טכנולוגיה ירודה ולא חשובה יחסית לתהליכי הייצור האחרים של מוצר. לכן, מקבלי ההחלטות מקבלים בהבנה את השימוש הגדול בכוח אדם.מכונות טמפון אינן יכולות לעבוד שעות רבות ברצף ללא הפסקה. הסיבה לכך היא אי יציבות של צמיגות הדיו. יש להוסיף מדלל/משהה כל 2-3 שעות. ניתן לפתור בעיה זו על ידי הוספה של מערכת AVC (בקרת צמיגות אוטומטית) למכונה של חברת kent. מזין ויברציוני אינו האפשרות היחידה להזנה אוטומטית למכונות טמפון. רובוט מצויד במצלמת CCD לקביעת מיקום, מהווה פתרון גמיש המאפשר הזנת חלקים בעלי גאומטריה שונה. אולם, למרות ששימוש ברובוטים אלו נפוץ בתעשייה השילוב שלהם בדפוס טמפון מצומצם מאוד.
כל מכונות הטמפון מונעות על ידי מנוע חשמלי או בוכנות פניאומטיות. חלקן עובדות ברמת אוטומציה גבוה ומשתמשות במנועי סרוו ולעיתים אף במנועים ליניאריים. למרות זאת, 95% מהמכונות מופעלות ידנית על ידי עובדים כאשר הם מזינים ופורקים את החלקים המודפסים מהמכונה. בשונה ממכונות הזרקה או מכונות הרכבה אחרות, למכונות הטמפון מורכבות גדולה יותר. על התהליך משפיעים גורמים כגון צמיגות הדיו וגלופות, אשר משתנים במהלך הייצור. צמיגות הדיו רגישה במיוחד ודורשת כיוון כל שעה/שעתיים. בזמן זה יש לעצור את המכונה ולדלל את הצבע. כמו כן, צורות וגדלים שונים של החלקים המודפסים באותו המפעל דורשים התאמה שונה של מערך ההדפסה ומכאן נוצר הקושי בהעברת המערך לפעילות אוטומטית.
דפוס טמפון באוטומציה מלאה
קיימות מכונות דפוס טמפון אוטומטיות למעט ההזנה והפריקה. על הצורך באוטומציה גם של שלבים אלו ניתן ללמוד ממקרה הלקוח הבא:
לקוח גרמני בשם גרשהיימר רכש לאחרונה מכונת 5 צבעים להדפסת שנתות על גבי מזרקי אינסולין. המכונה שסופקה הנה אוטומטית באופן מלא. ההדפסה מורכבת מסולם בין 10 ספרות על גבי היקף טבעת בקוטר 15 מילימטר. הדיוק הנדרש הנו גבוה במיוחד, משום שמיקום הספרה קובע את כמות האינסולין שתוזרק. כל התהליך אוטומטי ויציב לחלוטין, כאשר ההזנה עדיין מתבצעת ידנית על ידי מפעיל. לאחר שימוש של כחודשיים הזמין הלקוח שלוש מכונות נוספות להדפסה של שנתות דומות על גבי מוצרים נוספים.
ההפעלה של ארבעת המכונות שרכש הלקוח דורשת כוח אדם של ארבעה מפעילים. בנוסף, יש צורך בעובד נוסף להזנת חומרים למכונה וראש צוות המפקח על המחלקה. על מנת לחסוך עלויות כוח אם, פנה הלקוח לחברת KENT וביקש פתרון אוטומטי להזנת מוצרים. ההצעה הראשונה, הייתה שימוש במזין ויברציוני אולם היא נדחתה על ידי הלקוח מפאת חוסר גמישות של השיטה. שימוש במזינים ויברציונים מחייב החלפה של המזין ומסילות ההזנה בכל שינוי של חלק מודפס. אורך חיי המוצר של הלקוח הנו בין שנה לשנה וחצי ולכן על מנת לקבל פתרון ארוך טווח, יש צורך באוטומציה גמישה שבאותה עת לא הייתה בנמצא.
דרישה זו, בנוסף לדרישות מלקוחות אחרים, דחפו את KENT לפתח פתרון רובוטי מותאם למכונות טמפון, וכולל אוטומציה גם של ההזנה והפריקה. לאחר פיתוח הקימה החברה קו ייעודי ליצור רובוטים מיוחדים המשמשים לאוטומציה בדפוס טמפון ועובדים לצד המזין הויברציוני.
מזין ויברציוני
מזינים ויברציונים הנם מערך הזנה אוטומטי פשוט יחסית ובהתאם ההשקעה בו גם היא נמוכה. רוב המזינים הויברציונים יכולים להזין בין 200-300 חלקים לדקה. ניתן לחלק את מהלך עבודה של המזין לשלושה:
- הזנת חלקים לקערה/צלחת מרכזית.
- רטט של המזין המעלה את החלקים בכיוון הנכון של ההזנה.
- החלקים שעלו מוזנים אוטומטית לתוך קביע ההדפסה של המכונה.
אולם, לצד הפשטות של המזין קיימים גם חסרונות. ראשית, כל מזין מתוכנן בצורה ייחודית המתאימה לחלק אותו הוא אמור להזין. לכן, עם החלפת החלק יש להחליף גם את המזין, את צלחת ההזנה ואת המסילות. ההחלפה אינה פשוטה. בניה של מסילות האוריינטציה ומסילות ההזנה הנה סוג של אמנות וביצועי המזין ויעילותו תלויים בכישורי הטכנאי הבונה וניסיונו. בניית מזין אורכת בין 7-8 שבועות ונדרשים עוד כשבועיים של כוונון ופתרון תקלות לפני תחילת עבודה רציפה. מכאן משך זמן האספקה מזין ויברציוני עומד על כשלושה חודשים מיום ההזמנה. מבחינת עליות, העלות נמוכה יחסית ועשויה לנוע בין 8000$ – 12,000$.
האם רובוט יכול להחליף מזין ויברציוני?
מזין ויברציוני אינו האפשרות היחידה להזנה אוטומטית למכונות טמפון. רובוט מצויד במצלמת CCD לקביעת מיקום, מהווה פתרון גמיש המאפשר הזנת חלקים בעלי גאומטריה שונה. אולם, למרות ששימוש ברובוטים אלו נפוץ בתעשייה, השילוב שלהם בדפוס טמפון מצומצם מאוד מכמה סיבות.
- עלות גבוהה – עלות יחידה רובוטית גבוהה ועומדת על פי 2-3 ממזין ויברציוני. גם אופן העבודה אתה מצריך מיומנות. לדפוס טמפון קיימת "הילה" של טכנולוגיה ירודה ולא חשובה יחסית לתהליכי הייצור האחרים של מוצר. לכן, מקבלי ההחלטות מקבלים בהבנה את השימוש הגדול בכוח אדם. הון רב מושקע במכונות ההזרקה מתקדמות ובתבניות הייצור איכותיות אך בפתרונות אוטומציה לדפוס טמפון יש חוסר השקעה. לעתים קרובות ירכשו מכונות הדפסה זולות ואיכות העבודה הנמוכה תיחשב כמקובלת. עליית מחירי כוח האדם והמחסור בעובדי כפיים צפויים לגרום לשינוי בגישה זו בתקופה הקרובה.
- משך עבודה קצר – מכונות טמפון אינן יכולות לעבוד שעות רבות ברצף ללא הפסקה. הסיבה לכך היא אי יציבות של צמיגות הדיו. יש להוסיף מדלל/משהה כל 2-3 שעות. ניתן לפתור בעיה זו על ידי הוספה של מערכת AVC (בקרת צמיגות אוטומטית) למכונה. מערכת זו היא חלק מטכנולוגית ההדפסה הירוקה של KENT.
- קצב גבוה ואינטגרציה למערכות נוספות – דרושה מערכת חזקה, יציבה ופשוטה המותאמת לקצבי העבודה של דפוס הטמפון. מערכת שכזו, עם יכולת להשתמש במצלמת CCD, מסועים ייחודיים או לחלופין מזינים/עורמים של ארגזים שבהם החלקים יהיו מסודרים מהתהליך הקודם עשויים לתת פתרון הזנה אוטומטית כלכלי.
שילוב הרובוטים עם דפוס טמפון
מיקומה המצוין של KENT באספקה של מערכים אוטומטיים נובע מניסיונה בבניה של מכונות ומערכי הדפסה אוטומטים. ניסיון זה הוביל את KENT לפתח רובוטים חופשיים, ורובוטי SCARA, המותאמים לצורכי דפוס הטמפון.
- רובוט 6 צירים: בנוי מ-6 מפרקים כאשר כל מפרק קשור למפרק הקודם ותומך במפרק הבא. המערכת גמישה ובנויה לשימוש כללי.
- רובוט גשר גנטרי: 3 צירים קשיחים: X,Y,Z. רובוטים אלה מיועדים בדרך כלל לטיפול בחלקים גדולים (תמונה 4). למעשה רוב מכונות הטמפון פועלות ב-3 צירים X,Y,Z ולכן כולן, באופן תאורטי, בנויות כגשר גנטרי.
- SCARA : רובוטים אלה בנויים מ-4 צירים נעים: שניים מקבילים X, Y, ציר אנכי וציר סיבובי (תמונה 5). לרובוטים אלה יתרון בהתאמה והנחה של מוצרים. לכן אלה אידיאלים לשימוש במערכים אוטומטיים של מכונות טמפון. רובוט ה-SCARA אינו חדש אבל אין הוא נפוץ. הסיבה לכך הנה מחירו היקר (ROI של 3-4 שנים). סיבה נוספת הנה הקושי בתכנות הרובוט. למרות זאת, אנו מאמינים שבעתיד הקרוב רובוטי ה-SCARA, יתקדמו למחירים נוחים יותר ובשילוב מערכת ההדפסה הירוקה של KENT יהוו הפתרון לאוטומציה בדפוס טמפון.
דוגמה למערכת אוטומציה שכזו היא שילוב של רובוט SCARA, מצלמת CCD ומסוע. המצלמה מאתרת את החלק על גבי המסוע, מזינה את המיקום לרובוט וזה מרים ומניח את החלק בכיוון הנכון על גבי קביע ההדפסה במכונה. כאשר החלקים כבר סודרו בארגזים בסוף תהליך הייצור הקודם מתייתר הצורך במצלמה. סידור זה נפוץ בחלקים קטנים כגון: מכוניות צעצוע, טלפונים ניידים, כפתורי כיוון ומסגרות משקפיים.
לסיכום,
למרות האוטומציה בכל העולם התעשייתי, טכנולוגית דפוס הטמפון נשאר קצת מאחור. בעתיד נראה שימוש הולך וגובר באוטומציה ורובוטיקה גם בתעשייה זו, דבר שישפר את ביצועיה ואת רמת האיכות המתקבלת.
על הכותב:
דוב נוימן, מנכ"ל חברת מולטיפק פלסטיק המתמחה במתן פתרון הנדסי מקצה לקצה לתעשיית הפלסטיק והדפוס בישראל למעלה מ-30 שנים. ייצוג חברות מחו"ל הן מתחום מכונות ההזרקה, הציוד הנלווה (דפוס טמפון ומשי, רובוטים וציוד היקפי) והן בתחום הכימיקלים.
ליצירת קשר: ehud@multiplast.co.il 08-942-7325