Dávkovací systémy pro optimální dávkování maziva

Čtyři klíčové faktory pro úspěšný návrh systému

Během výrobního procesu je do automobilu montováno přibližně 1 000 různých komponent. Proběhne více než 150 běžných aplikací maziv a olejů, i když to může být i mnohem více v závislosti na typu vozidla. To umožní pohyb oken a posuvných střech, usnadní otáčení knoflíků a zajistí spolehlivou funkci motoru a převodovky. Aplikace pro dávkování maziva je proto vždy přímo spojena s konečným produktem a jeho předpokládaným použitím. To vše definuje funkční požadavky na použitá maziva a oleje:

  • Snadnost pohybu, snížené tření
  • Prevence poruch
  • Nepřetržitý provoz a životnost
  • Redukce a prevence hluku (Anti-Squeak)
  • Kompenzace tolerance (Anti-Rattle)

Požadavky na proces dávkování maziva se téměř vždy liší a závisí na prováděné aplikaci. Důležité je: Bude dávkování probíhat bodově, formou housenky nebo se bude jednat o nanášení sprejem? V jakém časovém rámci by měl být materál nanesen? Jaká je možná odchylka aplikovaného množství materiálu? Jak bude dávkovací systém integrován do výrobní linky? Odpovědi na tyto základní otázky specifikují daný výrobní proces v automobilovém průmyslu. Mezi příklady použití dávkovací technologie patří:

  • Krátké cykly, vysoká rychlost opakování
  • Definované odchylky
  • Sledování způsobilosti procesu
  • Potvrzení opakovatelnosti
  • Použití komplexních médií (separace: vysvětlení níže)
  • Od 0,003 ml po časově řízené dávkování (plnění po objem)
  • Přímé nebo nepřímé monitorování (pohyb pístu, měření průtoku, světelná brána) v závislosti na vybraném produktu

Upřesnění požadavků na dávkování
Tyto charakteristiky tvoří základ pro konfiguraci vhodného systému dávkování a stanovení požadavků na proces. Pro zajištění optimálních výsledků s maximální přesností a opakovatelností lze identifikovat čtyři klíčové faktory:

  1. O jaký materiál se jedná
  2. Jak lze popsat proces dávkování?
  3. Jakou teploty místnosti a okolí je třeba vzít v úvahu?
  4. Jaké jsou požadavky na kontrolu a dokumentaci procesu?

Tyto klíčové faktory nejsou zpočátku vždy jasně definované, a proto je potřeba zjistit co nejvíce podrobností, aby byla zajištěna úspěšnost celého projektu.

Materiál: definování vlastností
Nejprve by měly být určeny podrobné údaje o mazivu, protože znalost specifických fyzikálních a chemických vlastností materiálu je nezbytná pro dosažení správného posouzení aplikace a je podkladem pro stanovení výsledného návrhu systému. Důležitá je viskozita, specifické chování materiálu - ať už je mazivo abrazivní nebo obsahuje plniva - separace materiálu.

V zásadě lze většinu maziv zpracovat z hlediska dávkování bez jakýchkoli problémů. Je ale třeba věnovat pozornost následujícím otázkám: Jaká je chemická snášenlivost s těsnicími materiály? Při dávkování maziv a olejů je třeba v závislosti na základním materiálu a charakteristice plniv kontrolovat odolnost těsnění na čerpadlech a dávkovacích komponentech. Zejména oleje na minerálním základě s vysokým obsahem aroma často vykazují zvýšenou nekompatibilitu s těsněním. Například některé druhy maziv mají tendenci snadno "krvácet", když jsou vystaveny vysokému tlaku. K této separaci může dojít, když se mýdlové, kapalné složky a pevné složky média oddělí, například v důsledku vysokého tlaku v zásobníku nebo v čerpadle. To může vést k poruše, protože olej vytéká z netěsných částí systému a zahušťovadlo maziva zůstává uvnitř ve stlačené formě. V takovém případě není účinek mazání optimální a tlak v systému musí být regulován.

Třídy viskozity a konzistence
Svou roli hraje také viskozita neboli tokové chování materiálu. Ta má obrovský účinek ve vztahu k olejům. Viskozita se pohybuje od řídké - jako voda, až po „jen tekutou“. Například silikonové oleje používané v tlumičích vibrací jsou tak viskózní, že jen stěží vytékají z misky obrácené dnem vzhůru. Ve srovnání s oleji mají maziva významnou výhodu díky své konzistenci: mohou zůstat na místě tření. Plastická maziva se obecně skládají ze dvou základních materiálů: olejů a zahušťovadel. Maziva určují v zásadě tři vlastnosti: typ základního oleje, typ zahušťovadla a konzistence.

Konzistence plastického maziva je pro aplikaci zásadní a měla by se při různých teplotách měnit co nejméně. Celková konzistence maziva závisí na viskozitě základního oleje a použití příslušného typu zahušťovadla a jeho fyzikálních vlastnostech, které zase závisí na požadavcích aplikace.

Pouze přesné stanovení viskozity a chování toku materiálu může určit, zda je mazivo vhodné pro konkrétní aplikaci, do jaké míry je možné jej bez problémů aplikovat a jakou dávkovací technologií lze zajistit spolehlivéý proces aplikace maziva nebo oleje.

Popis procesu
V nejjednodušší situaci zahrnuje aplikace dávkovací čerpadlo, ventil a regulaci tlaku. Ve skutečnosti jsou však mazací mechanismy integrovány do složitých, plně automatizovaných výrobních linek. Při návrhu dávkovacího systému je proto nezbytný podrobný popis procesu a uspořádání výroby. Konkrétní popis aplikace zahrnuje následující otázky:

  • O jaký typ aplikace se jedná?
  • Jak probíhá aplikace?
  • Jaký objem se vyrábí?
  • Jaká je doba cyklu, tj. doba, během které je třeba mazivo odměřit a nanést?
  • Jak je materiál dodáván?
  • Jaká je vzdálenost mezi dodávkou a aplikací maziva?
  • Jaký tlak je nutný pro zpracování?

Obvykle existují pouze dvě možnosti umístění dávkovacího systému: buď se umístí součástka, která má být mazána, do určené polohy, nebo se musí dávkovací ventil pohybovat směrem k součástce. Určená doba cyklu, tj. čas vymezený pro proces dávkování, je také rozhodující pro konstrukci systému. Doba aplikace maziva musí být vždy brána v úvahu ve vztahu k cyklu systému. Za tímto účelem by měl být předem proveden výpočet a přesně stanoveny doby cyklů, aby bylo možné efektivně konfigurovat systém na základě daných specifikací.

Teplota aplikace
Jak již ukázala úvaha o třídách konzistence tuků, měla by konzistence zůstat při různých teplotách pokud možno konstantní, aby bylo dosaženo optimálního výsledku dávkování. Teplota zpracování se odvíjí i od teploty okolí. Příklad: je-li například okolní teplota při předpokládaných 40 stupních Celsia zhruba konstantní, měl by být materiál trvale zahříván na vyšší teplotu, tj. zde na 42 stupňů Celsia. V tomto případě by však mělo být také zajištěno, aby se vlastnosti materiálu při zvýšení teploty nezměnily, a pokud ano, aby se nezhoršila jeho kvalita. Reprodukovatelnost lze zajistit pouze sledováním teploty okolí a teploty zpracování, jakož i případnou teplotní kompenzací a kontrolou kvality materiálu.

Kontrola a dokumentace procesu 
Krátké cykly a vysoké rychlosti opakování ve výrobním procesu také kladou vysoké požadavky na řízení a kontrolu procesu a opakovatelnosti. Existují různé způsoby detekce úspěšného nanesení dávky. Jedním ze způsobů je indikace, že došlo k nanesení tuku nebo maziva. Tato nepřímá kontrola se obvykle provádí prostřednictvím dokumentace Ano / Ne nebo 1/0. Senzorový systém a ovládání kontrolní jednotkou lze proto použít k dokumentaci, zda k nanesení materiálu došlo. To umožňuje konzistentní zobrazení i těch nejmenších množství. Nepřímou kontrolu lze provádět například pomocí kamery nebo světelné brány. Požadavky na kontrolu a dokumentaci jsou obvykle předem definovány a měly by být sděleny v procesu plánování dávkovacího systému. Podle toho, jaký doklad o provedené aplikaci je požadován, musí být tento zahrnut do plánování odpovídajícím způsobem.

Závěr
Vlastnosti materiálu, popis procesu, teplota i požadavky na kontrolu a dokumentaci - pokud budou tyto čtyři klíčové faktory analyzovány a zahrnuty do návrhu systému, lze splnit hlavní požadavky na dávkovací systém: přesné a reprodukovatelné dávkování maziva a oleje. Pouze tímto způsobem potom plní pomocná maziva a oleje pro opotřebení ve vozidlech své hlavní funkce: zajištění plynulého  chodu a snižování tření, vyhýbání se chybám, nepřetržitý provoz a životnost, snižování a vyhýbání se hluku (Anti-Squeak) a také kompenzace tolerance (Anti-Rattle).