Technologiczne Przygotowanie Produkcji
automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Automatyzacja stanowiska obróbkowego

Automatyzacja stanowiska obróbkowego to dziś nie tylko trend. Dziś to już w wielu przypadkach konieczność. Utrzymanie konkurencyjności wymaga optymalizowania kosztów produkcji. Koszty produkcji stanowią nadrzędne kryterium optymalizacyjne w procesach technologicznych. Aktualny rynek pracy uznaje się za rynek pracownika. Co to oznacza? Aktualnie, na czas powstawania tego artykułu, pracownicy są stroną mogącą stawiać warunki. W konsekwencji sytuacji gospodarczej i zawirowań wokół ogólnie pojętego szkolnictwa zawodowego trudno dziś o wysoko wykwalifikowanych operatorów obrabiarek, spawaczy czy innych specjalistów. Zrobotyzowanie stanowiska lub/i zastosowanie systemu paletowego może stanowić o podtrzymaniu statusu firmy konkurencyjnej.

Podczas minionych targów TOOLEX 2018 można zapoznać się z różnorodnymi ofertami w dziedzinie automatyzacji stanowisk obróbkowych:

  • systemy paletowe z magazynami (zintegrowane, dostawiane);
  • roboty przemysłowe z magazynami przedmiotów obrabianych (detali);

W przypadku magazynów zintegrowanych to stanowią one integralną część obrabiarki (ilustracja 1), a w przypadku dostawianych stanowią wyposażenie opcjonalne. W tym drugim przypadku obrabiarka jest dostosowana do współpracy z zewnętrznym magazynem palet.

FANUC

Podczas targów TOOLEX firma FANUC zaprezentowała kompaktowe centrum frezarskie FANUC ROBODRILL α-D21LiB5 (ilustracja 1). Obrabiarkę tę wyposażono w integralny wielofunkcyjny magazyn dla obsługi przedmiotów obrabianych oraz narzędzi. FANUC ROBODRILL α-D21LiB5 obsługuje magazyn narzędzi i magazynu przedmiotów. Dodatkowo zaimplementowano obsługę tzw. narzędzi siostrzanych. Polega to na uzbrojeniu obrabiarki w dokładnie tak samo przygotowane narzędzia co pozwala w razie konieczności kontynuowanie obróbki bez przerwy niezbędnej na wymianę narzędzia.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 1. Kompaktowe centrum frezarskie FANUC ROBODRILL αD21SiB5 z magazynem. Dodatkowo umieszczono fragment magazynu z innego zdjęcia.

Przedstawione na ilustracji 1 centrum obróbcze ROBODRILL jest największe w ofercie firmy FANUC. Dedykowany jest dla przemysłu samochodowego i lotniczego do obróbki większych podzespołów.

GF Machining Solutions
automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 2. Strefa obróbkowa centrum frezarskiego CNC GF Machining MILL P 500 UD.

Automatyzacja jest istotnym zagadnieniem w obrabiarkach firmy GF Machining Solutions. W zaprezentowanym na targach TOOLEX 2018 centrum frezarskie MILL P 500 UD (ilustracja 2) zastosowano karuzelowy magazyn palet (ilustracja 3) Systemu 3R. Ilustracja 2 przedstawia wnętrze strefy obróbkowej z uruchomionym wentylatorem usuwającym pozostałości chłodziwa i wiórów przed zabiegiem pomiaru przedmiotu z wykorzystaniem sondy przedmiotowej.

Za gniazdem palety i wrzecionem widoczna jest pokrywa do magazynu palet. Takie rozwiązanie umożliwia pełną automatyzację stanowiska obróbkowego z jednoczesnym zachowaniem swobodnego dostępu do strefy obróbkowej dla operatora od czoła obrabiarki. Takie rozwiązanie zastosowano na podstawie przyjętych założeń dla projektu centrum frezarskiego MILL P 500 UD.

Konstrukcja cechuje ogromną funkcjonalnością i skalowalnością co dodatkowo stanowi o szerokich możliwościach konfiguracyjnych pod potrzeby użytkownika.

Odnosząc się do wiatraka na ilustracji 2 to jest on przechowywany w gnieździe magazynu narzędziowego. Jego użycie polega na wymianie narzędzia i załączeniu określonych obrotów jako głównego parametru dla tego oprzyrządowania.

W przypadku większości obrabiarek automatyzacja, w tym robotyzacja polega na dostawieniu robota przemysłowego z magazynem przedmiotów detali i wykorzystania jedynego dostępu do strefy obróbkowej. Operator w zasadzie nie ma większych możliwości działania w strefie obróbkowej. Jednak trudno nam wymagać by użytkownicy tylko z takiego powodu zmieniali obrabiarki na inne.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 3. Karuzelowy magazyn palet przy GF Machining Solutions Mill P 500 UD.

Automatyzacja nie jest tylko trendem, lecz koniecznością w dynamicznie zmieniających się warunkach wokółprodukcyjnych. Istotną cechą rozwiązań przedstawionych w dalszej części jest możliwość wdrożenia do każdego centrum obróbkowego CNC frezarskiego jak i tokarskiego.

metalTEAM – Rexio

Firma mealTEAM zaprezentowała na targach TOOLEX 2018 zrobotyzowany kompaktowy system paletowy Rexio do obsługi przedmiotów obrabianych. Ilustracje 4 i 5 przedstawiają dwie różne aplikacje tego systemu.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 4. Kompaktowy system paletowy Rexio – metalTEAM przy centrum frezarskim.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 5. Kompaktowy system paletowy Rexio firmy metalTEAM przy centrum tokarskim CNC.

Zrobotyzowane gniazdo paletowe nie wykorzystuje palet w klasycznym rozumieniu systemów paletowych. Z reguły paleta wraz z przedmiotem obrabianym (detalem) jest ustalana i mocowana w strefie obróbkowej obrabiarki. W przypadku systemu Rexio gniazdo wyposażone jest w kilka palet (od 3 do 6) każda mogąca przechowywać kilka, kilkanaście przedmiotów.

Do zalet tego typu systemów (podsystemów) zaliczamy:

  • redukcja czasów przestojów maszyny;
  • zmniejszenie wystąpień błędów z powodu błędnego ustalenia i zamocowania przedmiotów;
  • wzrost wydajności poprzez skuteczniejszą powtarzalność ustalenia i dokładność mocowania;
  • uniwersalność – system Rexio może być wdrażany z każdą obrabiarką CNC, w której możliwe jest wykorzystanie robota przemysłowego;
  • swobodny i bezpieczny dostęp do palet bez konieczności zatrzymania pracy stanowiska;
  • zmniejszenie roli operatora – przede wszystkim do obsługi przedmiotów na paletach;
  • jeden system paletowy Rexio może obsługiwać jednocześnie kilka maszyn technologicznych;
  • krótki czas instalacji.

System paletowy Rexio może być doposażony m.in. w następujące opcje i moduły:

  • skaner bezpieczeństwa zamiast ogrodzenia strefy pracy robota przemysłowego;
  • stacja ustalania i mocowania przedmiotów obrabianych;
  • komponenty kontroli technicznej;
  • stacja gratowania (usuwania zadziorów);
  • stacja czyszczenia detali;
  • zmieniacz chwytaków wraz z ich magazynem;
  • system wizyjny.
HALTER

HALTER LoadAssistant® (ilustracja 6) to zrobotyzowany system do podawania i odbierania przedmiotów obrabianych z obrabiarki CNC. Układ CNC zrobotyzowanego systemu może być sprzęgnięty z dowolnym układem sterowania CNC obrabiarki, czy to centrum tokarskiego, czy frezarskiego. Wystarczy wózek widłowy lub paletowy do przetransportowania systemu HALTER LoadAssistant® do innej obrabiarki.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 6. Poglądowy widok na system HALTER LoadAssistant®.

W przypadku prezentowanego HALTER LoadAssistant® podczas targów TOOLEX strefa pracy robota przemysłowego była ograniczona barierą fizyczną (ogrodzenie) oraz wykorzystano skaner firmy SLICK do monitorowania wybranej strefy.

Podobnie jak w powyższych przykładach operator ma swobodny dostęp do magazynu przedmiotów i na części z nich może dokonywać działań bez konieczności przerywania pracy stanowiska. Firma HALTER oferuje na dzień dzisiejszy trzy wersje: uniwersalną (stanowiska toczenia i frezowania), S-180 (stanowisko frezowania) i S-230 (stanowisko toczenia). Podstawowa różnica to wymiary gabarytowe obsługiwanych detali, a także rodzaj stanowiska.

D&H Innovations – Harry H-1200

Harry H-1200 (ilustracja 7) konstrukcyjnie jest bardzo zbliżony do konstrukcji firmy HALTER.

automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 7. Automatyzacja stanowisko tokarskiego z wykorzystaniem Harry H-1200 firmy H&D Innovatios.

Układ sterowania systemu Harry H-1200 komunikuje się z układem sterowania obrabiarki z wykorzystaniem portu ETHERNET. Harry H-1200 wyposażony jest w system wizyjny do pozycjonowania przedmiotów. Po wykonaniu zdjęcia jest ono porównywanie ze obrazem wzorcowym. System wizyjny może być także wykorzystywany do monitorowania stanowiska poprzez przekazywanie obrazu w czasie rzeczywistym do dedykowanego stanowiska. Zarówno zastosowanie systemu wizyjnego oraz łącza ethernetowego stanowi wyróżnik tej konstrukcji. W przypadku systemu wizyjnego wyzwaniem jest zapewnienie stabilnego oświetlenia.

EROWA
automatyzacja stanowiska obróbkowego - robotyzacja

Ilustracja 8. Robot Compact 80 firmy EROWA.

Automatyzacja kojarzy się bezsprzecznie z firmą EROWA. Na targach TOOLEX 2018 nie mogło jej zabraknąć. Oferta firmy EROWA jest rozbudowana i kompleksowa od systemów ustalania i mocowania do automatyzacji.

W zakresie automatyzacji firma EROWA oferuje Robot Compact 80 (ilustracja 8). Duży o elastycznej pojemności magazyn zajmuje powierzchnię 2 m2 co stanowi jego istotną zaletę. W wielu przypadkach automatyzacja wymaga większych zmian ustawienia maszyn technologicznych. Magazyn jednocześnie może obsługiwać małe oprawki ITS i duże palety UPC 320. Jednocześnie system ten może obsługiwać dwie obrabiarki.

Automatyzacja ma zapewnić nie tylko skrócenie czasów w ramach normy czasów technologicznych ale także zdolność zastosowania zróżnicowanych strategii w ramach procesów produkcyjnych. Robot Compact 80 może stanowić magazyn narzędzi (np. elektrod do elektrodrążenia wgłębnego EDM oraz przedmiotów obrabianych). Pojemność i skalowalność tego magazynu powoduje, że może on być nie tylko uzbrojony pod kątem obsługi dwóch maszyn technologicznych. Możliwość uzbrojenia tego systemu pod kątem różnych obrabiarek i jednocześnie wielu różnych procesów technologicznych wpisuje się w strategię optymalizowania procesów produkcyjnych.

Takie systemy jak Rexio, Halter czy D&H Innovations muszą cechować się skalowalnością i szeroką możliwością konfiguracji. Masa przedmiotów decyduje o wyborze robota by zapewnić żądany udźwig. Zróżnicowanie detali wymaga dostępności do szerokiej gamy chwytaków (2 lub 3 palcowe; regulacja wymiarowa; kontrola otwarcia/zamknięcia; układ pneumatyczny do usuwania wiórów i chłodziwa z oprzyrządowania technologicznego). Każdorazowe wdrożenie wymaga indywidualnego podejścia i projektu. W większości przypadków producenci i dostawcy przekonują, że konfiguracja ich stanowisk zajmuje nie więcej niż 5 minut.

Automatyzacja procesów produkcyjnych jest koniecznością.  Choć z technologicznego punktu widzenia, dostępność wysokowykwalifikowanych kadr nie mam wątpliwości to jednak przewidywanie rozwoju automatyzacji, szczególnie w kontekście idei autonomicznych Fabryk 4.0 nie jest jednoznaczne.

 

 

 

 

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004. Doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

YouTube

Kategorie