Precyzyjna maszyna do montażu przekładni zębatej mechanizmu wodomierzy mieszkaniowych

Apator Powogaz SA lider w produkcji wodomierzy stanął w obliczu wyzwań związanych z precyzyjnym montażem przekładni zębatej mechanizmu wodomierzy mieszkaniowych. Manualny proces składania tych części był czasochłonny, pracochłonny, podatny na błędy oraz ograniczał wydajność produkcji.

Firma potrzebowała innowacyjnego rozwiązania, które umożliwiłoby automatyzację montażu, skrócenie czasu produkcji, zwiększenie wydajności, eliminację błędów i zachowanie najwyższej jakości wodomierzy.

Apator Powogaz to czołowy producent wodomierzy na świecie. Posiada ponad 100-letnie doświadczenie w produkcji wodomierzy, ciepłomierzy i podzielników kosztów ogrzewania. Firma specjalizuje się w zdalnym odczycie zużycia, rozliczeniach i zarządzaniu systemami dystrybucji wody i ciepła. Dzięki swojej nowoczesnej fabryce i zespołowi 400 pracowników, Apator Powogaz działa na ponad 60 rynkach eksportowych, z planowanym przychodem na ten rok na poziomie 350 mln złotych. W samym tylko segmencie wodomierzy posiada aż 50% udziału na polskim rynku oraz 7% udziału na rynku europejskim.

Sytuacja zastana

Proces montażu przekładni zębatej mechanizmu wodomierzy wiązał się z koniecznością zmontowania wielu różnych, drobnych układów mechanicznych, współpracujących ze sobą – łącznie występuje ponad 20 typów kół zębatych, w tym niektóre wyposażone w magnesy neodeymowe. Każdy z tych mechanizmów składał się z górnej białej tarczy oraz dolnej czarnej, które także występowały w różnych wariantach i wykonaniach, co jeszcze bardziej komplikowało cały proces. Tak zróżnicowane elementy wymagały precyzji i dokładności w monitorowaniu przepływu wody przepływającej przez wodomierz, a firma potrzebowała efektywnego rozwiązania, które sprostałoby temu wymagającemu wyzwaniu.

Przed rozpoczęciem automatyzacji montażu przekładni zębatej mechanizmu wodomierzy proces ten odbywał się w sposób manualny, powodując wiele problemów. Składanie wodomierzy wymagało ręcznego montażu, co nie tylko sprawiało, że proces był mało efektywny, ale także narażony na błędy i wady produkcyjne. Stwarzało to trudności w zapewnieniu ciągłości produkcji i precyzji montażu. Reklamacje były częstością, a koszty ręcznej pracy znacznie obciążały budżet firmy.

Problem

Apator Powogaz postanowił zoptymalizować produkcję, pozbyć się nieefektywnej pracy ręcznej, ograniczyć liczbę reklamacji oraz obniżyć koszty wytworzenia. Była to ogromna inwestycja i wyzwanie, ponieważ konieczne było stworzenie kompleksowego i innowacyjnego rozwiązania do automatycznego montażu mechanizmu przekładni zębatej wodomierzy mieszkaniowych.

W ramach tego skomplikowanego mechanizmu istnieje oszałamiająca różnorodność konfiguracji (ponad 70!), z których każda jest dostosowana do określonych wymagań, natężenia przepływu wody czy warunków środowiskowych.

Wymagane było uwzględnienie szerokiego wachlarzu konfiguracji i elementów składowych, które musiały być składane z ogromną precyzją.

Rozwiązanie

W odpowiedzi na potrzeby producenta Dział Robotyzacji i Automatyzacji Grupy Apator opracował zaawansowaną maszynę do automatycznego montażu mechanizmu przekładni zębatej wodomierzy mieszkaniowych. Maszyna została zaprojektowana z myślą o zapewnieniu maksymalnej precyzji, wydajności i jakości montażu.

Inżynierowie Działu Robotyzacji i Automatyzacji zaproponowali autorskie rozwiązanie, bazujące na indeksującym stole obrotowym i obsługującym go robotach przemysłowych montażowych. Automatyczna linia montażowa miała wykorzystać najnowocześniejszą robotykę i systemy wizyjne, aby sprostać specyficznym wymaganiom montażu mechanizmu przekładni zębatej wodomierzy mieszkaniowych.

Stół obrotowy indeksujący umożliwia obsługę uniwersalnych gniazd, dzięki czemu różne wykonania produktów mogą trafiać do tego samego gniazda. Każde gniazdo jest precyzyjnie zaprojektowane, aby idealnie pasowało do odpowiednich elementów. Dzięki temu możliwe jest zachowanie wysokiej powtarzalności i dokładności montażu.

W procesie wykorzystano pięć podajników wibracyjnych, które umożliwiają precyzyjne podawanie kolejnych komponentów do montażu. Pięć zaawansowanych robotów montażowych zostało odpowiednio zaprogramowanych, aby wykonywać różne operacje montażowe. Roboty zapewniają dokładne położenie i nacisk, aby elementy były składane w sposób powtarzalny i zgodny z założeniami projektowymi.

Dodatkowo, zastosowano szereg czujników Balluffa (w sumie 560 różnych części), które są odpowiedzialne za ciągłą kontrolę jakości podczas montażu. Systemy te dokładnie analizują pozycję i kolor elementów, aby wykryć nawet najmniejsze odchylenia, co pozwala na natychmiastowe reagowanie w przypadku potencjalnych problemów.

Jak to działa?

Proces rozpoczyna się od pobrania półfabrykatów z autorskich paletek transportowych, znajdujących się na przenośnikach płytkowych. Następnie system wizyjny Balluffa weryfikuje poprawność funkcjonowania zębników i bębenków, poprzez odczyt wskazania na określonych pozycjach kątowych. Po pozytywnej weryfikacji, półfabrykat trafia na stół obrotowy, gdzie podawany jest kolejny komponent. Dzięki precyzyjnie zaprojektowanym gniazdom, elementy są dokładnie pozycjonowane, podawane pod roboty i montowane z dużą dokładnością, eliminując ewentualne luzy, co pozwala na zapewnienie szczelności wodomierza. Cały proces montażu trwa jedynie 8 sekund, a roboty pracują w harmonii, zapewniając płynny przepływ półfabrykatów przez linię produkcyjną. Ostateczny produkt jest oznaczany indywidualnym numerem za pomocą znakowarki laserowej, co pozwala na śledzenie każdego wodomierza przez cały okres eksploatacji. To również ułatwia identyfikację w razie jakichkolwiek problemów, co ma kluczowe znaczenie dla zachowania doskonałej jakości produktów.

Dokładne działanie maszyny:

• Proces rozpoczyna się od pobrania półfabrykatu (zespołu białej tarczy) z dedykowanych paletek transportowych i umieszczenia go na specjalnym, dwupozycyjnym stole obrotowym.

• Kamera wizyjna skanuje półfabrykat identyfikując właściwe położenie zębników i bębenków względem siebie, aby zapewnić precyzyjny i dokładny pomiar przepływu wody przez wodomierz.

• Zespół białej tarczy jest stabilnie zamontowany w gnieździe produktowym na stole obrotowym, aby zapewnić precyzyjne i powtarzalne umiejscowienie.

• Roboty przemysłowe montażowe na kolejnych stacjach montują odpowiednie kółka zębate, ostrożnie wprowadzając trzpień o średnicy 1,7 milimetra w otwór białej tarczy o średnicy 1,8 milimetra.

• Kamera wizyjna skanuje wstępnie złożony mechanizm przekładni zębatej identyfikując właściwe zazębienie i położenie elementów składowych.

• Czarna tarcza jest bezpiecznie osadzona w mechanizmie przekładni zębatej, a dedykowany autorski układ symuluje przepływ czynnika i czuwa nad poprawnością montażu.

• Gotowy wyrób zamykany jest w szczelnej obudowie, gdzie odbywa się znakowanie laserowe celem zachowania pełnego traceability.

• Cały proces trwa zaledwie kilka sekund, co oznacza, że co 8-9 sekund schodzi z maszyny kolejny kompletny i precyzyjnie zamontowany wodomierz.
  
  

Korzyści dla klienta

Dzięki wdrożeniu innowacyjnego rozwiązania automatyzacji montażu mechanizmu przekładni zębatej wodomierzy Apator Powogaz SA odnotował szereg kluczowych korzyści:

Zaprojektowana przez Dział Robotyzacji i Automatyzacji Grupy Apator precyzyjna maszyna do montażu mechanizmu przekładni zębatej wodomierzy to innowacyjne rozwiązanie, które kompletnie zmieniło proces produkcyjny w firmie. Wdrożenie nowej automatycznej maszyny stanowiło kamień milowy dla firmy, ponieważ doprowadziło do niezwykłego osiągnięcia w zakresie wysokiej precyzji. To pozwoliło producentowi skrócić czas produkcji, zwiększyć wydajność, eliminować błędy montażowe i dostarczać klientom produkty o najwyższej jakości. Automatyzacja tego procesu stanowi przykład, jak zaawansowane technologie mogą znacząco przyczynić się do sukcesu przedsiębiorstwa na konkurencyjnym rynku.

O firmie

Grupa Apator to ceniony producent zaawansowanych rozwiązań technicznych z siedzibą w Polsce, który specjalizuje się w produkcji wodomierzy, mierników energii elektrycznej, a także w oferowaniu kompleksowych systemów automatyki przemysłowej. Jego dział R&D to zespół wykwalifikowanych inżynierów i specjalistów, którzy stale poszukują innowacyjnych rozwiązań i doskonalą produkty, aby sprostać wymaganiom dynamicznego rynku.