Elburg Engineering utilizza una cella speciale per manipolare, orientare e lavorare i componenti per DAF

Obiettivo: 
Per produrre i componenti di supporto della cabina per DAF, pesanti pezzi fusi devono essere gestiti automaticamente tramite processi di fresatura, foratura, maschiatura e sbavatura senza l'intervento di un operatore.

Soluzione:
I robot per manipolazione FANUC R-2000iB/165F dotati rispettivamente di un sistema di visione e di un sistema laser visualizzano, posizionano e orientano i pezzi fusi e li caricano e li scaricano tra le macchine nella cella.

Risultato:
I componenti di supporto vengono lavorati con un unico attrezzo di serraggio. L'interazione ottimizzata tra robot e macchine utensili ha ridotto in modo significativo il tempo di lavorazione meccanica totale, aumentando al contempo la capacità delle celle.


Automazione della fusione di metalli 

L'officina meccanica di Elburg è nota a tutti coloro che utilizzano prodotti di metallo di fascia alta

L'officina si distingue soprattutto nelle lavorazioni meccaniche dei pezzi di fusione. Per un'officina meccanica, questa non è un'attività semplice dal momento che la fusione non è un processo di precisione e che i componenti possono presentare variazioni dimensionali non trascurabili. È importante pertanto non solo definire con la fonderia le dimensioni di riferimento, ma anche disporre di una conoscenza approfondita del processo per lavorare i componenti in modo soddisfacente.

Componenti di supporto della cabina

Uno dei componenti attualmente in lavorazione nell'officina a Elburg è un componente di supporto speciale della cabina per veicoli commerciali DAF. I pezzi di fusione, nelle varianti destra e sinistra, vengono fresati, forati, maschiati e sbavati. Maarten Dijkshoorn, dell'officina meccanica di Elburg, spiega che per soddisfare i requisiti di DAF, è stato necessario realizzare una cella attiva 24 ore su 24, 7 giorni su 7. I robot sono stati un'ulteriore richiesta non solo per la convenienza in termini di costo in un processo continuo, ma anche perché rappresentano una soluzione migliore per la salute e la sicurezza. Il peso dei componenti di supporto è elevato e di conseguenza i robot sono la soluzione migliore per il sollevamento. In tali casi, il carico è troppo pesante perché il personale adotti una soluzione manuale in un lavoro a turni. Si sarebbero potuti verificare inoltre problemi con la pianificazione del personale, Il parco macchine e il numero degli operatori sono sempre basati su una pianificazione generica cosicché altri progetti possono diventare ingestibili se vengono coinvolte risorse già assegnate.

Processo di produzione

I pezzi di fusione vengono portati nella cella su un euro-pallet standard. Le varianti destra e sinistra in questo caso formano una coppia. I pezzi vengono quindi rimossi da un robot FANUC R-2000iB/165F, che li porta a un tavolo per la visualizzazione tramite un organo di presa magnetico. Sul tavolo non solo vengono definiti la posizione e l'orientamento precisi, ma viene verificata anche la presenza di due componenti. In caso negativo, si interviene. In caso positivo, un secondo robot FANUC R-2000iB, situato tra tre macchine e un'unità di foratura e maschiatura (BTU), preleva i componenti dal tavolo e li colloca in una posizione intermedia libera di fronte a una delle macchine. Se una macchina è libera, lo stesso robot posiziona il pezzo nell'attrezzatura di serraggio e attende fino a quando una delle macchine non è pronta per la lavorazione meccanica. Se la macchina è pronta, il robot scarica il pezzo e colloca il componente nella stazione intermedia per essere in grado di posizionare un nuovo componente direttamente nella macchina vuota. La lavorazione dura circa venti minuti e in seguito si suppone che la pausa duri il più brevemente possibile. La macchina viene di nuovo messa in esecuzione e il primo componente lavorato viene rimosso dalla stazione intermedia e riportato a un'unità BTU. I servo assi dell'unità di foratura e maschiatura sono controllati dal robot stesso, pertanto l'unità BTU funziona in effetti come un'estensione del robot (settimo e ottavo asse). Se tutta la lavorazione viene eseguita sull'unità BTU, il robot porta il componente su un tavolo di montaggio. Il primo robot, dotato ora di un organo di presa meccanico (la combinazione di un organo di presa magnetico e di un attrezzo di blocco non è in genere ideale) porta il componente alla stazione di sbavatura. Tale stazione non è altro che una spazzola di acciaio motorizzata, pertanto il movimento del robot compensa l'usura della spazzola. Una volta eseguita la sbavatura, il componente viene posizionato su un euro-pallet con il prodotto pronto e l'intero ciclo inizia nuovamente.

Sistema chiavi in mano

"Sono presenti molte apparecchiature nel sistema che rendono la cella unica", afferma Stefaan Poppe di Gibas. In qualità di integratore di sistemi robotici e di fornitore delle macchine CNC, è abbastanza coinvolto nella progettazione finale della cella. "Innanzitutto, sono state apportate modifiche alle macchine per essere in grado di gestire anche componenti di una certa dimensione su una macchina relativamente piccola in combinazione con stampi intelligenti, tenendo conto anche della fattibilità del progetto. È stata presa in considerazione anche la qualità, perché desideravamo lavorare i componenti di supporto della cabina in un unico attrezzo di serraggio. In questo contesto, è importante valutare il modo in cui i robot e le macchine interagiscono. Consentendo l'esecuzione delle operazioni di foratura e maschiatura tramite l'unità BTU all'esterno delle macchine, l'officina di Elburg ha potuto evitare di utilizzare una macchina CNC a quattro assi, con un notevole vantaggio in termini economici e con un impatto positivo anche sul tempo totale di lavorazione meccanica e sulla capacità della cella. È stato possibile infatti diminuire il tempo di rotazione da 37 a 20 minuti, ottimizzando l'intero processo. Sono stati raggiunti infine notevoli risultati anche nel sistema di visione. Nonostante un ambiente industriale difficile e un prodotto dalla lavorazione onerosa e difficoltosa con numerose sfumature, siamo riusciti a realizzare una perfetta collaborazione tra i robot. Abbiamo dotato il primo robot di un sistema di visione e il secondo di un sensore laser, pertanto anche nel caso di malfunzionamento del sistema di visione, è sempre possibile rilevare un pezzo".

Collaborazione

Talvolta è importante mantenere il tempo di gestione il più breve possibile. In questo caso, l'interesse era concentrato principalmente sulla continuità, la qualità e l'affidabilità. Il settore automobilistico ha sempre richiesto il rispetto di requisiti elevati ai propri fornitori. Con l'esigenza di soddisfare tali requisiti, l'officina meccanica di Elburg si è avvalsa dell'alto livello di collaborazione esistente con Gibas. Dijkshoorn dichiara: "Abbiamo coinvolto Gibas già a una prima fase per impostare il progetto fin dall'inizio. Questo metodo è già stato fruttuoso numerose volte. Il vantaggio maggiore consiste nel mantenere propria la conoscenza del processo, nel conoscere i pezzi di fusione complessi e nell'essere coinvolti nello sviluppo di stampi corretti, mentre Gibas non è solo un integratore di sistemi robotici, ma anche un fornitore di macchine CNC pronte all'uso. Gibas è in grado di adeguare i propri prodotti ai nostri requisiti e di farli interagire reciprocamente senza alcun problema. Poppe aggiunge: "Nel nostro settore, in cui spesso ci imbattiamo in progetti analoghi, non è possibile lavorare secondo uno schema di relazioni tra cliente e fornitore tradizionale. È necessario sviluppare nuovi concetti e anticipare i cambiamenti del mercato. Di conseguenza, una cella di dimensioni minori è stata dapprima sviluppata per la produzione di un numero inferiore di componenti di supporto della cabina. Poiché eravamo ancora occupati con l'espansione, tuttavia, la questione è stata inoltrata da DAF e abbiamo deciso di adeguare la cella. Mentre il progetto iniziale prevedeva l'utilizzo di due macchine e di un robot, ora vengono utilizzati tre macchine e due robot. È possibile implementare modifiche così rapide solo se esiste una buona sintonia reciproca". Dijkschoorn sottolinea in conclusione che un coinvolgimento tempestivo nel settore è importante per ricevere gli ordini. "Talvolta affrontiamo insieme la fase di sviluppo e lavoriamo su determinati concetti, in modo che se si presenta una richiesta, siamo pronti a rispondere molto rapidamente con un'offerta. In questo modo abbiamo sempre un vantaggio sulla concorrenza. La capacità di cambiare con prontezza è la chiave per non perdere le occasioni. Per raggiungere questo risultato, è necessario tuttavia operare sulla base di una stretta collaborazione e condividere i rischi del tempo investito.

Rigidezza dell'utilizzo dei robot

Interrogato sulla maggiore flessibilità eventualmente determinata dall'utilizzo dei robot, Poppe sembra avere riserve. "Naturalmente il robot è flessibile, ma nel caso di progetti di produzione di massa pronti all'uso, una notevole quantità di tempo e denaro vengono investiti nella realizzazione di una soluzione per un prodotto specifico. Il vantaggio principale consiste nella possibilità di funzionamento completamente automatica. Il robot deve funzionare agevolmente ed essere di facile utilizzo per l'operatore. Questo è uno dei motivi per cui abbiamo scelto principalmente i robot di FANUC, conosciuti sul mercato per l'affidabilità e l'intuitività. Questo aspetto tuttavia non attenua il fatto che quando si desidera realizzare un altro prodotto nella cella, è necessario sostenere nuovamente costi di ingegnerizzazione. Di conseguenza, sono incline a dare una definizione di rigidezza nell'utilizzo dei robot nel caso in cui si debba impiegare un robot (lo stesso) per un nuovo progetto, ad esempio quando il prodotto da realizzare viene ritirato dalla produzione. In questo caso i robot non sono poi così produttivi e le ore di funzionamento non utilizzate sono troppo numerose".

IMMAGINI E DIDASCALIE

I servo assi dell'unità di foratura e maschiatura sono controllati come settimo e ottavo asse del robot.
I componenti di supporto della cabina vengono presentati in coppia su un euro-pallet. Le coppie (sinistra e destra) rimangono abbinate durante la produzione.
La posizione di sbavatura del robot è regolata in base all'usura della spazzola di acciaio.
La cella di produzione per i componenti di supporto della cabina per DAF è costituita da macchine CNC a quattro assi e da due robot FANUC R-2000iB/165F.