Elburg Engineering använder en särskild cell för att hantera, rikta och bearbeta komponenter till DAF

Uppgift: 
För att producera hyttfästena till DAF måste tunga gjutningar hanteras automatiskt genom fräsning, borrning, gängning och avgradning utan mänsklig inblandning.

Lösning:
FANUC R-2000iB/165F-hanteringsrobotar, utrustade med visions- och lasersystem, detekterar, positionerar och riktar gjutningar samt hanterar i- och urladdning mellan maskinerna i cellen.

Resultat:
Fästena processas i en enda inspänning. Den strömlinjeformade interaktionen mellan robotarna och verktygsmaskinerna har avsevärt minskat den totala maskintiden och ökat cellkapaciteten.


Automatiserad metallgjutning 

Elburgs mekaniska verkstad är välkänd bland användare av avancerade metallprodukter.

En av deras främsta specialiteter är omarbetning av gjutgods. Det är ingen lätt uppgift för en mekanisk verkstad: gjutning är inget högprecisionsarbete och komponenternas mått kan variera. Därför är det viktigt att inte bara ha goda förbindelser med gjuteriet angående referensmått, utan också egna kunskaper om processerna för att kunna tillverka komponenter med hög kvalitet.

Hyttfästen

En av komponenterna som just nu tillverkas i verkstaden i Elburg är särskilda hyttfästen för nyttofordon från DAF. Gjutgodsstyckena, som är tillgängliga i vänster- och högersidiga versioner, fräses, borras, gängas och gradas. För att uppfylla DAF:s krav behövde man utveckla en cell som är aktiv dygnet runt, alla dagar i veckan, berättar Maarten Dijkshoorn vid Elburgs mekaniska verkstad. Robotar blir allt mer populära. Det beror på att det inte bara är kostnadseffektivt i kontinuerliga processer, utan också en bättre lösning ur hälso- och säkerhetssynpunkt. Fästena är ganska tunga, men trots att de är lämpligast att lyfta, blir lasten för tung för att personal ska kunna hantera den med en skiftarbeteslösning. Dessutom kan det medföra problem med personalplaneringen. Maskinparken och antalet anställda utgår alltid från ett universalprogram, vilket innebär att andra projekt skulle påverkas om vi flyttade hit personal från fasta jobb.

Produktionsprocess

Gjutstyckena förs in i cellen på en vanlig europapall. Här bildar vänster- och högerversionerna ett par. Gjutstyckena tas sedan bort med hjälp av en FANUC R-2000iB/165F-robot som placerar dem på ett granskningsbord. Arbetet utförs av ett magnetiskt gripdon. På granskningsbordet fastställs exakt position och orientering. Det görs också en kontroll av att det faktiskt finns två fästen. Om så inte är fallet vidtas en åtgärd. Om så är fallet plockar en annan robot – även den en FANUC R-2000iB, som står mellan tre andra maskiner och en borrnings- och gängskärningsenhet – upp dem från granskningsbordet och placerar dem i en ledig mellanposition framför en av maskinerna. Om en maskin är ledig, placerar samma robot arbetsstycket i inspänningsfixturen och väntar tills en av maskinerna är redo för bearbetning. Roboten tömmer maskinen om den är redo och placerar komponenten i mellanstationen, för att kunna placera nya komponenter direkt i den tomma maskinen. Bearbetningen tar ungefär tjugo minuter. Pausen som följer bör vara så kort som möjligt. Maskinen körs igen och de tidigare bearbetade komponenterna tas bort från mellanstationen och förs tillbaka till en enhet för borrning och gängskärning. Borrnings- och gängskärningsenheten styrs av roboten. Den fungerar alltså som en förlängning (en sjunde och åttonde axel) av roboten. När all bearbetning i borrnings- och gängskärningsenheten är utförd flyttar roboten komponenterna till ett montagebord. Den första roboten, som nu har utrustats med ett mekaniskt gripdon (kombinationen av magnetiskt gripdon och spännelement är i allmänhet inte idealisk), för över komponenten till avgradningsstationen. Den är i själva verket inget annat än en motormonterad stålborste, där robotens rörelser kompenserar borstens nötning. När komponenten har avgradats placeras den på en europapall med den färdiga produkten och därefter börjar hela cykeln om.

Helhetslösningar

”Det finns många anordningar i systemet som gör cellen unik”, säger Stefaan Poppe på Gibas. I egenskap av robotintegratör och leverantör av CNC-maskiner är han djupt involverad i cellens slutliga utformning. ”Först görs individuella justeringar av maskinerna, så att de ändå kan hantera en rimlig komponentstorlek i kombination med smarta formar med en relativt liten maskin. Det görs i samband med projektets ekonomiska genomförbarhet. Kvaliteten spelar också roll: Vi ville bearbeta hyttfästena i en enda inspänning. I förlängningen är det viktigt hur robotarna och maskinerna samarbetar med varandra. Genom att låta borrnings- och gängskärningsarbetet ske utanför maskinerna med en särskild enhet kunde Elburgs mekaniska verkstad göra sig av med den fyraxlade CNC-maskinen, vilket naturligtvis gav ekonomiska fördelar. Det har också haft en positiv inverkan på cellens totala bearbetningstid och kapacitet. Vi kunde minska produktionstiden från 37 till 20 minuter genom att optimera hela processen. Dessutom har vi lyckats uppnå flera viktiga verksamhetsmål. Så trots en komplicerad industrimiljö och en tung, svårarbetad produkt med många variationer har vi lyckats få robotarna att samarbeta utan problem. Vi utrustade den första roboten med synfunktion och den andra med en lasergivare, så att ett arbetsstycke upptäcks även om synsystemet inte skulle fungera.

Partnersamarbete

Ibland är det viktigt att minimera hanteringstiden. I det här fallet låg fokus framför allt på kontinuitet, kvalitet och tillförlitlighet. Fordonsindustrin ställer alltid höga krav på sina leverantörer. I och med att Elburgs mekaniska verkstad uppfyller kraven, är man mycket nöjd med den höga graden av samarbete med Gibas. Dijkshoorn berättar: Vi såg till att involvera Gibas i ett tidigt skede för att bygga upp projektet från grunden. Det är en metod som redan har visat sig framgångsrik i flera fall. Den stora fördelen är att vi har processkunskap internt, vi kan komplext gjutningsarbete och deltar i utvecklingen av de rätta formarna, och att Gibas inte bara är robotintegratör utan också en helhetsleverantör av CNC-maskiner. De kan anpassa dem till våra krav och se till att alla kommunicerar inbördes utan problem. Poppe fortsätter: ”I vår bransch, där vi ofta stöter på liknande projekt, går det inte att arbeta med ett traditionellt kund-leverantörsförhållande. Vi måste utveckla nya koncept och förutse förändringar på marknaden. Så vi utvecklade först en mindre cell för produktion av ett mindre antal hyttfästen. Men eftersom vi fortfarande höll på att expandera, restes frågan från DAF:s håll så att vi bestämde oss för att anpassa cellen. Den ursprungliga konstruktionen utgjordes av två maskiner och en robot. Nu består den av tre maskiner med två robotar. För att kunna implementera sådana snabba förändringar krävs ett välfungerande samarbete. Dijkschoorn betonar avslutningsvis att tidig involvering i branschen är viktigt för att få in beställningar. ”Ibland utvecklar vi tillsammans och bygger vidare på vissa koncept så att om en förfrågan kommer, kan vi snabbt komma med ett erbjudande. Det ger en fördel gentemot konkurrenterna. Flexibilitet är nyckeln till att inte missa båten. Det kräver dock att du handlar med utgångspunkt i partnersamarbetet och delar på riskerna med den investerade tiden.

Styv robotisering

När han får frågan om huruvida användningen av robotar också gör processen mer flexibel, verkar Poppe tveka. ”En robot är naturligtvis flexibel, men när det gäller nyckelfärdiga massproduktionsprojekt investerar vi mycket tid och pengar i att konstruera en lösning för en specifik produkt. Den främsta fördelen är att lösningen kan fås att arbeta helt automatiskt. Den måste fungera utan problem och vara enkel för operatören. Det är förresten en av anledningarna till att vi oftast väljer robotar från FANUC. De är välkända på marknaden för att vara tillförlitliga och användarvänliga. Men det förändrar inte det faktum, att om du vill tillverka en annan produkt i cellen tillkommer nya konstruktionskostnader. Jag skulle vilja kalla det för en sorts strikt robotisering, där samma robot kan användas i ett nytt projekt, om en produkt ska tas ur produktion. De har inte använts tillräckligt och har många drifttimmar kvar.

BILDER OCH BILDTEXTER

Borrnings- och gängskärningsenhetens servoaxlar styrs som robotens sjunde och åttonde axel.
Hyttfästena är placerade i par på europapallar. Paren (vänster och höger) hålls ihop under produktionen.
Robotens avgradningsposition anpassas till stålborstens nötning.
Produktionscellen för DAF:s hyttfästen består av tre fyraxlade CNC-maskiner och två R-2000iB/165F-robotar från FANUC.

Använda FANUC-produkter