Machine Fabriek Elburg maakt gebruik van een speciale opstelling voor het verwerken, plaatsen en machinaal bewerken van onderdelen voor DAF

Taak: 
Voor het produceren van cabinebevestigingen voor DAF moesten zware gietstukken automatisch worden bewerkt met frezen, boren, tappen en ontbramen zonder menselijke tussenkomst.

Oplossing:
De FANUC R-2000iB/165F-verwerkingsrobots zijn uitgerust met een zicht- en lasersysteem voor het positioneren en plaatsen van de gietstukken, en om ze te laden en uit te laden op de machines in de cel.

Resultaat:
De bevestigingen worden in één klembevestiging verwerkt. Gestroomlijnde interactie tussen de robots en machinegereedschappen heeft de totale machinale bewerkingstijd aanzienlijk verminderd en de capaciteit van de opstelling vergroot.


Geautomatiseerd metaal gieten 

Machine Fabriek Elburg is bekend bij gebruikers van hoogwaardige metalen producten

Met name het bewerken van gietstukken is een van hun specialiteiten. Dat is geen eenvoudig karweitje voor een machinefabriek: gieten levert geen werk van hoge precisie op, en de componenten kunnen de nodige variaties in afmetingen vertonen. Daarom is het belangrijk om niet alleen goede afspraken te maken met de gieterij over de referentie-afmetingen, maar ook om over gedegen kennis te bezitten van het proces om de componenten naar genoegen te bewerken.

Cabinebevestigingen

Een van de componenten die momenteel worden vervaardigd in de werkplaats in Elburg zijn speciale cabinebevestigingen voor commerciële voertuigen van DAF. De gietstukken die beschikbaar zijn in uitvoeringen voor de linker- en rechterzijde, worden gefreesd, geboord, getapt en afgebraamd. Maarten Dijkshoorn van de Elburg Engineering Workshop legt uit dat om aan de eisen van DAF te voldoen, het nodig was om een opstelling te ontwikkelen die 24 uur per dag actief is, zeven dagen per week. Robots worden steeds meer gewild. Dit komt doordat het niet alleen kostenefficiënt is in een continu proces, het vormt ook een beter oplossing voor de gezondheid en veiligheid. De bevestigingen wegen vrij zwaar maar het beste is toch om ze op te tillen. De belasting is in zulk gevallen te groot voor de medewerkers voor een handmatige oplossing bij het werken in ploegen. Bovendien zouden we in problemen kunnen komen bij het plannen van personeel. Het machinepark en het aantal werknemers is altijd gebaseerd op een universeel programma, zodat andere projecten in de knel kunnen komen wanneer we hier mensen moet inbrengen van de vaste werkzaamheden.

Productieproces

De gietstukken worden in de opstelling gezet op een standaard europallet. De linker- en rechteruitvoeringen vormen hier tezamen een paar. De gietstukken worden vervolgens weer weggehaald door de FANUC R-2000iB/165F-robot, die ze naar een beoordelingstafel brengt. Dit wordt uitgevoerd met behulp van een magnetische grijper. Op de beoordelingstafel worden niet alleen de exacte positie en stand bepaald, maar wordt ook gecontroleerd of de twee bevestigingen daadwerkelijk aanwezig zijn. Als dat niet het geval is, wordt er ingegrepen. Als dat wel het geval is, pakt een tweede robot, eveneens een FANUC R-2000iB, die naast drie machines en een BTU (drilling tapping unit) staat, deze op van de beoordelingstafel om deze op een vrijelijke tussenpositie te plaatsen voor een van de machines. Indien een machine vrij is, plaatst dezelfde robot de stukken in de kleminrichting en wacht tot één van de machines gereed is voor de bewerking. Wanneer de machine gereed is, laad de robot het component uit en plaatst dit in het tussenstation, zodat er nieuwe components direct in de lege machine kunnen worden geplaatst. De bewerking neemt zo´n twintig minuten in beslag, waarna de pauze zo kort mogelijk dient te worden gehouden. De machine draait weer en het eerder bewerkte component wordt van het tussenstation gehaald en naar een draadtapeenheid gebracht. De servoassen van de draadtapeenheid wordt aangestuurd door de robot zelf, zodat de BTU in feite functioneert als een uitbreiding (zevende en achtste as) van de robot. Indien alle bewerkingen zijn uitgevoerd op de BTU, brengt de robot het component naar een montagetafel. De eerste robot die nu is uitgerust met een mechanische grijper (de combinatie van magnetische grijper en kleminrichting is gewoonlijk niet ideaal) brengt het component over naar het ontbraamstation. Dit is in feite niets meer dan een staalborstel met motoraandrijving, waarbij de bewegingen van de robot de slijtage van de borstel compenseren. Eenmaal afgebraamd wordt het component op een europallet geplaatst met het voltooide product en begint de hele cyclus weer opnieuw.

Alles inbegrepen

"Er zitten vele slimmigheden in het systeem die de opstelling uniek maken", zegt Stefaan Poppe van Gibas. Als robotintegrator en leverancier van de CNC-machines is hij nogal betrokken bij de uiteindelijke opstelling ervan. "Eerst moeten er afzonderlijk afstellingen worden verricht aan de machines, om toch in staat te zijn om redelijke componentgrootte te kunnen hanteren, in combinatie met slimme gietvormen met een betrekkelijk kleine machine. Dit wordt gedaan in verband met de economische haalbaarheid van het project. De kwaliteit speelde ook een rol: We wilden de cabinebevestiging in één klemsessie uitvoeren. In het verlengde hiervan is het van belang hoe de robots en de machines op elkaar reageren. Door de draadtapbewerkingen uit te voeren met een BTU-unit buiten de machines; kon de Elburg Engineering Workshop afzien van de vierassige CNC, wat uiteraard een economisch voordeel oplevert. Dit heeft ook een positieve invloed op de totale bewerkingsduur en de capaciteit van de opstelling; we konden de doorlooptijd terugbrengen van 37 naar 20 minuten, door het gehele proces te optimiseren. Uiteindelijk werd er ook aanzienlijk visueel succes geboekt. Dus ondanks een lastig, industriële omgeving en een moeilijk, saai product, met vele nuances, zijn we er toch in geslaagd om de robots soepel met elkaar te laten samenwerken. We voorzagen de eerste robot met zicht en de tweede met een lasersensor, zodat zelfs wanneer het zichtsysteem niets ziet, een stuk toch wordt gedetecteerd.

Partnership

Het is soms van belang de verwerkingsduur zo kort mogelijk te houden. In dit geval lag de nadruk vooral op continuïteit, kwaliteit en betrouwbaarheid. De automobielsector stelt altijd hoge eisen aan de leveranciers. Doordat de Elburg Engineering Workshop aan deze vereisten kan voldoen, zijn ze ingenomen met de hoge mate van samenwerking die er is tussen Gibas en hunzelf. Dijkshoorn: We haalden Gibas al in een vroeg stadium erbij om dit project vanaf de grond op te stellen. Dit is een methode die al verschillende keren z´n vruchten heeft afgeworpen. Het grote voordeel is dat we de proceskennis in huis hebben; we kennen de complexe gietstukken en zijn betrokken bij het ontwikkelen van de juiste gietvormen, terwijl Gibas niet alleen een robotintegrator is, maar ook een complete leverancier is van CNC-machines. Ze kunnen die aanpassen aan onze eisen en ze kunnen ze probleemloos met elkaar laten communiceren. Poppe voegt eraan toe: "In onze sector, waar we vaak te maken hebben met dergelijke projecten, kan je niet werken met een traditionele klant-leverancier relatie. Je moet nieuwe concepten ontwikkelen en inspelen op veranderingen in de markt. Dus werd er eerst een kleinere opstelling ontwikkeld voor de productie van een kleiner aantal cabinebevestigingen. Maar omdat we nog druk bezig zijn met de uitbreiding, nam de vraag van DAF dusdanig toe dat we besloten om de opstelling aan te passen. Terwijl het eerste ontwerp uitging van twee machines en één robot, zijn dit nu drie machines met twee robots geworden. Zulke veranderingen kun je alleen doorvoeren wanneer je goed op elkaar bent ingespeeld. Dijkschoorn benadrukt tot slot dat vroegtijdige betrokkenheid in de sector van belang is om de orders in de wacht te slepen. "Soms ontwikkelen we samen iets, waarbij we bouwen op bepaalde concepten zodat wanneer er een aanvraag komt, we er meteen een aanbod voor kunnen bieden. Op die manier heb je een voordeel ten opzicht van de concurrentie; snel schakelen is essentieel om niet de boot te missen. Dit vereist echter wel dat je handelt uitgaande van de partnership en de risico´s van de geïnvesteerde tijd met elkaar deelt.

Rigoreuze robotisering

Op de vraag of het gebruik van robots het proces ook flexibeler maakt, lijkt Poppe bedenkingen te hebben. "Uiteraard is de robot flexibel, maar bij belangrijke projecten met massaproductie, wordt er veel tijd en geld gestoken in het komen tot een oplossing voor één specifiek product. Het grote voordeel is dat u dit geheel automatisch kan laten uitvoeren. Het moet soepel en gemakkelijk verlopen voor de operator. Dat is trouwens een van de redenen waarom we vooral kiezen voor de robots van FANUC. Ze staan bekend om hun betrouwbaarheid en gebruiksvriendelijkheid. Maar dat doet niets af aan het feit dat wanneer je een ander product in de opstelling wilt vervaardigen, je opnieuw de techniekkosten moet ophoesten. Ik ben daarom geneigd dit een soort van strikte robotisering te noemen, waarbij - wanneer het product wordt uitgefaseerd - je de(zelfde) robot voor een nieuw project kunt gebruiken. Ze hadden nog niet veel gedaan en ze zijn goed voor nog vele draaiuren.

CIJFERS EN BIJSCHRIFTEN

De servoassen van de boor- en draadtapeenheid wordt aangestuurd door de zevende en achtste as van de robot.
De cabinebevestigingen worden in paren aangeboden op een europallet. De paren (linker en rechter) blijven tijdens de productie bij elkaar.
De afbraampositie van de robot wordt aangepast aan de slijtage van de staalborstel.
De productieopstelling voor de cabinebevestigingen voor DAF bestaat uit drie vierassige CNC-machines en twee FANUC R-2000iB/165F-robots.