W zakładzie przemysłu drzewnego transport desek realizowano przy użyciu podciśnieniowych mat ssących. Dla zachowania niezawodnej i płynnej pracy układu konieczne było ograniczenie obecności pyłu, trocin i innych zanieczyszczeń na powierzchni przenoszonych elementów.
Problem klienta
Podczas cięcia, szlifowania i pozostałych etapów obróbki drewna nieuniknione jest powstawanie pyłu, trocin oraz drobnych pozostałości materiału. Jeżeli zanieczyszczenia nie zostaną usunięte przed kolejnym etapem procesu, mogą negatywnie wpływać na pracę urządzeń transportowych, szczególnie systemów wykorzystujących podciśnienie. W opisywanej aplikacji deski były przenoszone do kolejnego stanowiska za pomocą mat ssących. Na powierzchni obrabianych elementów pozostawały m.in.:
- pył drzewny,
- drobne trociny,
- resztki powstałe podczas cięcia i obróbki,
- luźne fragmenty materiału.
W momencie chwytania deski część tych zanieczyszczeń trafiała bezpośrednio na powierzchnię roboczą mat próżniowych. Ich stopniowe osadzanie pogarszało szczelność kontaktu pomiędzy matą a transportowanym elementem, a tym samym ograniczało skuteczność chwytu podciśnieniowego. W praktyce prowadziło to do:
- obniżenia skuteczności działania układu podciśnienia,
- słabszego i mniej stabilnego chwytania desek,
- zwiększenia ryzyka przesunięcia lub upuszczenia elementu,
- zakłóceń w płynnym przebiegu transportu,
- nieplanowanych przestojów maszyny,
- konieczności częstszego czyszczenia i kontroli stanowiska,
- szybszego zanieczyszczania komponentów instalacji próżniowej.
Zabrudzone maty ssące nie zapewniały więc odpowiednio pewnego chwytu. W skrajnych przypadkach mogło dochodzić do utraty przyczepności i „puszczania” desek, co wpływało zarówno na ciągłość procesu produkcyjnego, jak i bezpieczeństwo obsługi.
Proces przed modernizacją
Przed modernizacją linia nie była wyposażona w system automatycznego oczyszczania desek przed ich transportem podciśnieniowym. Elementy trafiały bezpośrednio do strefy chwytania, mimo że na ich powierzchni pozostawały pył drzewny, trociny i drobne pozostałości po obróbce. W efekcie maty ssące podczas kolejnych cykli przejmowały coraz więcej zanieczyszczeń. Osadzający się materiał pogarszał szczelność styku pomiędzy matą a deską, co stopniowo obniżało skuteczność chwytu próżniowego. Transport stawał się mniej stabilny, a ryzyko problemów z podnoszeniem elementów rosło. Obsługa zakładu była zmuszona do:
- częstej kontroli poprawności chwytania desek,
- okresowego zatrzymywania maszyny w celu czyszczenia mat,
- wykonywania dodatkowych prac konserwacyjnych,
- demontażu silnie zabrudzonych elementów,
- przekazywania zużytych lub niesprawnych mat do serwisu.
Utrzymanie sprawności systemu miało więc głównie charakter reakcyjny – interwencję podejmowano dopiero wtedy, gdy nagromadzone zanieczyszczenia zaczynały zakłócać pracę układu podciśnieniowego. Sprawdź, jakie rozwiązanie poprawiło niezawodność transportu desek.
Zastosowane rozwiązanie
Aby ograniczyć przedostawanie się pyłu i trocin do strefy chwytania próżniowego, przed matami ssącymi zastosowano automatyczny układ oczyszczania desek sprężonym powietrzem. Zadaniem instalacji było usunięcie luźnych zanieczyszczeń z powierzchni elementu jeszcze przed jego podniesieniem. W układzie wykorzystano:
Prostą jednostronną dyszę pneumatyczną, odpowiedzialną za wytworzenie ukierunkowanego strumienia powietrza oczyszczającego powierzchnię deski:
- długość: 50 mm,
- przyłącze: gwint wewnętrzny G1/4″,
- szerokość szczeliny: 0,08 mm,
- materiał: aluminium anodowane,
- model: DJPN-AL-E-0800.
Sterowanie dopływem sprężonego powietrza zrealizowano za pomocą mechanicznego zaworu pneumatycznego 3/2, G1/8, w wykonaniu NC, monostabilnego, wyposażonego w antenkę. Zastosowano model 321MN. Tak skonfigurowany układ pozwolił zautomatyzować oczyszczanie desek bezpośrednio przed etapem transportu podciśnieniowego i ograniczyć ilość zabrudzeń trafiających na powierzchnię mat ssących.
Dysza pneumatyczna generuje ukierunkowany strumień sprężonego powietrza, którego zadaniem jest usuwanie z powierzchni desek pyłu drzewnego, trocin oraz innych luźnych pozostałości po obróbce. Z kolei zawór mechaniczny steruje uruchomieniem odmuchu wyłącznie w chwili przejazdu elementu przez stanowisko. Dzięki temu instalacja pneumatyczna wykorzystuje sprężone powietrze tylko wtedy, gdy jest ono potrzebne, co ogranicza jego niepotrzebne zużycie.
Jak działa układ po modernizacji?
Praca systemu oczyszczania została zsynchronizowana z ruchem transportowanej deski. Podczas przejazdu element mechanicznie naciska antenkę zaworu rozdzielającego. Następuje jego przesterowanie, a sprężone powietrze zostaje skierowane do dyszy. Dysza pneumatyczna tworzy płaski i precyzyjnie ukierunkowany strumień powietrza, który oczyszcza powierzchnię przemieszczającej się deski z:
- pyłu drzewnego,
- trocin,
- drobnych fragmentów materiału,
- pozostałości powstałych podczas wcześniejszych etapów obróbki.
Po opuszczeniu stanowiska przez deskę antenka zaworu wraca do pozycji początkowej. Monostabilny zawór odcina wówczas dopływ sprężonego powietrza, dzięki czemu odmuch nie pracuje bez przerwy, lecz uruchamia się tylko na czas rzeczywistego oczyszczania elementu. Do strefy transportu podciśnieniowego trafia więc deska z istotnie mniejszą ilością luźnych zanieczyszczeń. Ogranicza to zabrudzanie mat ssących, pomaga utrzymać stabilny chwyt próżniowy i wydłuża czas ich prawidłowej pracy pomiędzy kolejnymi czynnościami serwisowymi.
Gdzie można zastosować podobny układ?
Mechanicznie uruchamiany odmuch sprężonym powietrzem sprawdzi się w wielu procesach, w których przed dalszą obróbką, montażem lub transportem konieczne jest usunięcie z powierzchni detalu pyłu, wiórów, trocin albo innych luźnych zanieczyszczeń.
Takie rozwiązanie może być wykorzystywane m.in. w:
- przemyśle drzewnym i produkcji mebli,
- zakładach przetwarzających płyty drewnopochodne,
- tartakach i zakładach obróbki drewna,
- liniach do produkcji paneli oraz podłóg,
- przemyśle metalowym,
- produkcji komponentów z tworzyw sztucznych,
- liniach pakujących i kompletacyjnych,
- sortowniach,
- zakładach branży automotive,
- procesach przygotowania powierzchni przed dalszą obróbką,
- systemach transportu i manipulacji podciśnieniowej.
Największą zaletą takiego układu jest możliwość automatycznego oczyszczania detalu bez konieczności ciągłego podawania sprężonego powietrza. Odmuch uruchamia się tylko podczas przejazdu elementu, dzięki czemu proces może być zarówno skuteczny, jak i bardziej ekonomiczny. Odmuch sprężonym powietrzem może służyć do usuwania z powierzchni detali nie tylko pyłu i trocin, ale także:
- opiłków i drobnych cząstek metalu,
- wiórów po obróbce,
- pozostałości tworzyw sztucznych,
- kropel wody,
- niewielkiej ilości wilgoci powierzchniowej,
- nadmiaru oleju lub cieczy procesowej,
- luźnych resztek powstających w trakcie produkcji.
Okiem specjalisty
W systemach wykorzystujących chwytaki próżniowe lub maty ssące duże znaczenie ma odpowiednie przygotowanie powierzchni transportowanego detalu. Nawet właściwie zaprojektowany układ podciśnieniowy może tracić stabilność pracy, jeżeli pomiędzy elementem ssącym a detalem znajdują się pył, trociny lub inne luźne zanieczyszczenia. Pogarszają one szczelność styku, a w konsekwencji mogą ograniczać skuteczność chwytu.
W przedstawionej aplikacji proces oczyszczania został całkowicie zautomatyzowany i nie wymaga ingerencji operatora. Zastosowano sterowanie mechaniczne – przejeżdżająca deska uruchamia zawór, który doprowadza sprężone powietrze do dyszy dokładnie na czas potrzebny do wykonania odmuchu.
Podobny układ można również zrealizować z wykorzystaniem sterowania optoelektronicznego. W takim wariancie obecność detalu wykrywa czujnik optyczny, który inicjuje pracę zaworu i uruchamia odmuch w odpowiednim momencie procesu.
Istotną zaletą zastosowanej dyszy jest również ograniczone zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Odpowiednia geometria kanału oraz uporządkowany, laminarny przepływ powietrza pozwalają uzyskać skuteczny strumień czyszczący przy stosunkowo niewielkim zużyciu medium. Przy ciśnieniu roboczym 4 bar zastosowana dysza zużywa około 140 l/min, czyli ponad 2–3 razy mniej sprężonego powietrza niż klasyczna dysza grzebieniowa realizująca podobne zadanie.
W praktyce oznacza to nie tylko skuteczne oczyszczanie powierzchni desek, ale również mniejsze koszty związane z wytwarzaniem sprężonego powietrza.
Nowoczesny, energooszczędny układ z odpowiednio dobranym sterowaniem łączy prostą konstrukcję z racjonalnym wykorzystaniem sprężonego powietrza. Odmuch uruchamia się tylko wtedy, gdy jest potrzebny, co ogranicza zużycie kosztownego medium i jednocześnie chroni maty ssące przed nadmiernym zabrudzeniem oraz przedostawaniem się zanieczyszczeń do instalacji próżniowej.
