Souhra robotů a CNC řídicích systémů zvyšuje produktivitu

Společnosti, které chtějí úspěšně vyrábět v zemích s vysokými mzdovými náklady, si musejí zabezpečit co nejvýhodnější podmínky – například úplnou automatizací všech činností obráběcích strojů. Plynulá manipulace s nástroji, automatizace sekundárních činností, jako je čištění obrobků a integrovaná kontrola kvality, pomáhají snižovat jednotkové náklady. Přitom je důležité, aby veškeré automatizované komponenty, jako jsou roboty, CNC systémy a systémy pohonů, dokonale spolupracovaly. Společnosti Fanuc GE a FANUC Robotics, světoví dodavatelé v sektoru automatizace, ukazují, jak může taková „kooperace“ vypadat.

Inteligentní roboty

Roboty se v současnosti používají stále častěji pro automatizaci výrobních jednotek, ale i v rámci kontinuální výroby. Vhodná a inovativní robotická řešení dnes existují nejenom pro hromadnou výrobu, ale také pro výrobu malých dávek, příkladem mohou být tzv. inteligentní roboty vybavené kamerou a speciálními chapadly. Tyto roboty jsou schopny identifikovat polohu, velikost a tvar různých obrobků, spolehlivě je uchopit a přemístit, přičemž jejich chapadla jsou vybavena servomotory, takže dokáží ovládat sílu uchopení. Takový inteligentní robot dokáže manipulovat s různými typy obrobků, které mohou být neuspořádaně umístěny na paletě nebo na dopravníkovém pásu, a tím umožňuje uživateli ekonomičtější provoz bez speciálních palet pro přesné rozmístění obrobků. Díky tomu jsou také zbytečná speciální chapadla, takže odpadá jejich předběžné seřizování.

Roboty také nabízejí přednosti z hlediska zdraví a bezpečnosti pracovníků, například během přepravy obrobků, jejich odjehlení a čištění. To jsou úkoly, které mohou vedle zakládání a odběru obrobků také vykonávat.

Vysoká spolehlivost řídicích systémů

Použití robotických řešení v oblasti obrábění kovů se v praxi osvědčilo v mnoha případech, například u německé firmy Alfing Kessler Sondermaschinen. Tento etablovaný dodavatel výrobních závodů na klíč pro automobilový průmysl již před lety zjistil, že požadované objemy výroby vykazují stále větší pokles. Výrobní závody proto musí být schopné rychlé a ekonomické změny vybavení. Byly provedeny předběžné testy, ve kterých byla obvyklá portálová řešení nahrazena všestrannějšími roboty s kloubovými rameny. Výsledky byly mimořádně pozitivní.

Zatímco plánovači firmy Alfing použití robotů vítali, někteří výrobní manažeři byli k tomuto řešení velice rezervovaní. Jejich pochybnosti pramenily zejména z potenciálních problémů při programování a provozu robotů a z jejich spolehlivosti – obavy, které společnosti FANUC Robotics a Fanuc GE již dávno rozptýlily. V konečné analýze měla ve FANUC Group nejvyšší prioritu spolehlivost jako celek. To je ověřeno statistikami, od nichž je odvozena střední doba mezi poruchami (MTBF). U CNC řídicích jednotek Fanuc GE se například MTBF pohybuje na hranici deseti let. Statisticky to znamená, že se závada způsobená řídicím systémem může vyskytnout po deseti letech běžného provozu stroje. Řídicí jednotky Fanuc GE proto ve světovém měřítku vykazují nejvyšší spolehlivost, což opakovaně potvrzují výrobci obráběcích strojů i jejich uživatelé.

Díky řešení FANUC je propojení robotů s CNC systémem velmi jednoduché. Řídicí jednotky stroje i robotů jsou propojeny jediným kabelem a pro uživatele tak představují jediný systém, který lze snadno přizpůsobit i ovládat.

Snížení výrobních nákladů na 82 %

Výrobní závod Chiron v německém Tuttlingenu je již dlouho průkopníkem v oblasti automatizace a statistiky zde potvrzují vyšší výslednou produktivitu. Propočty firmy Chiron ukázaly, že po pěti letech provozu, kdy bylo ruční zakládání výrobků nahrazeno automatickým, se výrobní náklady snížily na 82 %. Na začátku roku 2004 firma Chiron představila pokročilou flexibilní výrobní jednotku pro úplné šestistranné zpracování se zařízením Flexcell Duo, které je kombinací dvou obráběcích center Chiron FZ 08 W se šestiosým robotem FANUC M-6B. Jednotka je podporována podávacím zásobníkem součástek, z něhož odebírá díly, které poté vkládá do stroje. Posuvný stůl je nakládán souběžně v časových špičkách.

Možnosti robotů však nejsou plně využity pouze zakládáním a vyjímáním obrobků. Mohou vykonávat také sekundární práce, například mytí obrobených součástí, identifikační označování a paletizaci. Robot vybavený vizualizačním systémem může v případě potřeby provádět odjehlování obrobků a eventuálně sloužit v systému kontroly kvality. Firma Chiron nepoužívá roboty pouze v zařízení Flexcell Duo. Quatrocell, který byl zaveden před rokem, je nabízen jako zdvojené automatizované robotické řešení se dvěma integrovanými dvouvřetenovými frézovacími konzolemi s lineárním motorem.

Použití robotů při broušení

Použití robotů se však neomezuje pouze na soustružnické a frézovací aplikace. Výrobci brusek v současné době také nabízejí tento typ řešení pro zvýšení produktivity svých zákazníků – například švýcarská firma Ewag AG a firma Walter Maschinenbau v Tübingenu v Německu, které jsou součástí skupiny Schleifring Group. Pro výrobu a broušení obráběcích nástrojů PCD a PCBN jsou v Ewag Easygrind použity přesné čtyřosé nástrojařské brusky. Zvnějšku je lze snadno doplnit robotem FANUC LR Mate 200B. V jednom případě, který již byl zaveden do praxe, robot především zajišťuje rychlé zakládání a vyjímání řezných destiček. Odebírá neobrobené díly z palety umístěné pod vstupem do pracovního prostoru, a ty pak dodává do zařízení uvnitř pracovního prostoru. Po dokončeném obrobení nahradí hotový díl další neobrobenou součástí. Předností jsou velice krátké cykly zakládání a vyjímání, které trvají v průměru šest až osm sekund. Robot kromě toho optimálně využívá prostor a vyznačuje se velkou variabilitou z hlediska tvaru obrobku.

Uvedené předosti jsou rovněž využity u brusek Helitronic firmy Walter Maschinenbau. Tato společnost navrhla variantu, ve které je robot FANUC LR Mate 200B instalován uvnitř stroje. Používá se nejenom pro výměnu obrobků, ale také pro funkce měření ve stroji a pro výměnu brusných kotoučů. Propojení se strojem je přímé – robot je ke stroji připojen jako „slave“ zařízení prostřednictvím spojení FANUC I/O link. Výhodou je existence definovaného portu mezi robotem a řídicí jednotkou stroje, kterou je CNC systém Fanuc GE 310 Series.

Řešení pro země s vysokými mzdovými náklady

Nejlepší možnosti se nabízejí při součinnosti robotů s obráběcími stroji. Mohou být koneckonců používány pro jiné úlohy, než je flexibilní manipulace s obráběcími nástroji a brusnými kotouči. Jsou ideální pro integraci do uceleného systému tvořeného výrobními stroji, měřicími zařízeními a periferními moduly nebo k propojení několika strojů do výrobní buňky. To je také názor společnosti Spinner Automation GmbH v Marktgröningenu v Německu, která je pobočkou firmy Spinner Werkzeugmaschinenfabrik, Sauerlach. Nároky na automatizaci jsou zde zcela mimořádné. Silný zájem projevují zejména malé a střední firmy, které nejsou schopné přemístit svoji výrobu do zahraničí. Objednávají nejvíce automatizovaných strojů odpovídajících jejich potřebám, které jim umožňují zvýšit produktivitu. Díky konstrukci a výrobě ve vlastní firmě může společnost Spinner Automation nabízet zákaznická řešení – od jednoduchých manipulačních systémů až po vzájemně propojené výrobní systémy.

Roboty jsou také pomocí pro složitější aplikace. Mohou být použity pro nejrůznější úlohy a nabízejí vysoký stupeň flexibility. Firma Spinner Automation již zavedla několik různých aplikací, například klasické řešení s robotem umístěným před obráběcím strojem. Kromě zakládání a vyjímání obrobků může také provádět měření, čištění a další úlohy a tímto způsobem zvyšovat svoji prospěšnost. Roboty lze v případě potřeby instalovat pro obsluhu dvou nebo více strojů, což dále snižuje náklady. Často jsou používány při provozu shora, kdy lze například kombinovat výhody portálového zakladače (přístup ke stroji zůstává nezměněn) s flexibilitou kloubového robotického ramena. Integrované řešení má výhodu minimálních prostorových nároků. Robot je umístěn uvnitř konstrukce stroje. To však znamená, že je nutno splnit určité požadavky: dostatek místa, dávky malého objemu a malou tvorbu třísek. Díky krátkým drahám pohybu jsou časy cyklu robotů velice krátké.

Tyto příklady ukazují, jak lze vhodnou automatizací ve všech aspektech činnosti obráběcích strojů dosáhnout ekonomičtější výroby v zemích s vysokými mzdovými náklady. Robotické technologie se staly osvědčenými prostředky pro odolání ekonomickému tlaku zemí s nízkými mzdovými náklady.

-fg-

Fanuc GE CNC CZ

www.fanucge.cz

infoCNC@fanucge.com