Machinale bewerkingsspecialist Nelissen installeert een beladingsrobot om te voldoen aan de groeiende productiedoelen

Taak:
Toen Fijn Mekaniek Nelissen te maken kreeg met een tekort aan kundige operators, moesten ze op zoek naar een nieuwe oplossing om het toenemende aantal orders te kunnen afhandelen.

Oplossing:
Om dit probleem aan te pakken besloot Nelissen om de machinebelading op de Mazak Integrex 200-IV CNC-draaibank te automatiseren. Na raadpleging van systeemintegrator Robojob installeerde de machinale bewerkingsspecialist een 6-assige FANUC-robot en een 'geïntegreerd robotsysteem voor klauwplaatwerk'.

Resultaat:
De robots werken 24/7, worden niet ziek of moe, en gaan het hele weekend door als een order dat vereist. Dit maakt voor de operator tijd vrij om de CNC-draaibank te programmeren en in te stellen en andere taken uit te voeren, waarvoor Nelissen anders moeilijk personeel had kunnen vinden.


Tekort aan personeel doet Nelissen overstappen op robots

HARD WERK EN EEN BEETJE GELUK

Fijn Mekaniek Nelissen is een bedrijf dat is gespecialiseerd in machinebewerkingen op CNC-machines. De technieken die worden gebruikt, zijn draaien, frezen en draaderoderen. Het klantenbestand is zeer gevarieerd. Het bedrijf heeft niet alleen verschillende machinefabrikanten onder zijn klanten, maar heeft ook een reputatie opgebouwd in de auto- en vliegtuigindustrie. Naast deze sectoren verzorgt Fijn Mekaniek Nelissen spoedreparaties, iets dat perfect aansluit bij de grote mate aan flexibiliteit dat het bedrijf kenmerkt.

Passie voor metaal

Paul Nelissen is in 1990 voor zichzelf begonnen, nadat hij een aantal jaren als voorman had gewerkt. Hij begon met één CNC-draai- en freesmachine. Zoals hij zelf zegt: "In het begin is het 50% hard werk en 50% geluk." En het geluk was aan zijn kant. De jonge onderneming breidde al snel uit tot de huidige omvang. Ongetwijfeld heeft de opleiding tot accountant die de zakenman volgde voordat hij de metaalindustrie inging, ook voor een gedegen financiële attitude gezorgd. Maar wat hem en zijn bedrijf het best kenmerken, zijn de liefde en de passie voor een perfect werkstuk, dat voldoet aan de specificaties van de klant. "Het lijkt misschien niet speciaal, maar het maken van een eindproduct uit een blok metaal dat perfect voldoet aan de vereisten van de klant is iets moois."

Tekort aan personeel

Hij wil deze filosofie ook delen met zijn medewerkers en met name de operators van de CNC-machines. De omzet van Fijn Mekaniek Nelissen groeit gemiddeld met 10% per jaar, en dus heeft het altijd meer en meer machines en medewerkers nodig. Het vinden van personeel dat voldoende gemotiveerd is om dit high-tech werk te doen, lijkt echter een onoverkomelijk probleem.

CNC-OPERATORS ALS KNELPUNT

"Vandaag de dag worden een draaier en een frezer nog steeds gezien als mannen in een door olie doordrenkte overall die tot zijn knieën in de metaalsplinters staat," zegt hij lacherig, maar ietwat cynisch. Niets is echter minder waar. De werkplek is schoon. Er hangen geen oliedampen in de lucht en er is ook geen lawaai. Kortom, dit is een high-tech werkomgeving.

Uitstroom te laag

De misvatting over het beroep van CNC-operator is echter desastreus voor jonge mensen die graag een baan willen in de industrie. En de lage instroom van studenten bij de technische opleiding leidt tot een geringe uitstroom. Het werven van iemand, die gemotiveerd én intelligent is en proactief en zelfstandig kan werken, is bijna een onmogelijke taak. Paul Nelissen: "Het kost twee tot vijf jaar voordat ik werk aan een CNC-operator kan geven van wie ik weet dat hij zijn werkzaamheden zelfstandig uit kan voeren. En dan heb ik het over iemand met een technische opleiding."

Repetitief werk

Het vinden van mensen is niet het enige probleem. Later is het belangrijk om het werk van de operator leuk te houden en, boven alles, uitdagend. "Bij machinebewerkingen ligt het plezier in het koppelen van de theorie aan de praktijk via het maken van een stuk. Voor een doorgewinterde operator ligt de uitdaging ook in het instellen van de machine. Als dat achter de rug is en de daadwerkelijke productie begint, is het niet leuk meer.  Wat volgt, is het laden en uitladen van de machine.

AUTOMATISERING

Om beide problemen aan te pakken, besloot Nelissen om zijn Mazak Integrex 200-IV CNC-draaibank automatisch te gaan laden/ontladen. Hij vroeg om advies aan systeemintegrator Robojob. Concreet bestond de oplossing uit een 6-assige FANUC-robot en een IRS-CW-systeem (geïntegreerd robotsysteem voor klauwplaatwerk).

Beschrijving van de uitlijning

De geavanceerde draaibank en freesmachine heeft twee klauwplaten. De FANUC-robot staat links van de machineopening en de hellende opstelling zorgt dat de robot de operator niet in de weg zit. Naast de robot staat de IRS-CW-unit die de invoer afhandelt van de onbewerkte stukken die moeten worden gedraaid en de stukken die gereed zijn, opvangt. De robot pakt bijvoorbeeld een onbewerkt stuk uit het rek en brengt dit (nadat de deuren al automatisch zijn geopend) naar de eerste klauwplaat. Wanneer de werkzaamheden zijn uitgevoerd in beide klauwplaten, neemt de robotarm het voltooide stuk uit de tweede klauwplaat en plaatst dit op de IRS-CW. Vervolgens herhaalt de cyclus zichzelf.

Robotarm

De robot is een FANUC M-120 iA, een industrieel model met zes assen, met een geïntegreerde constructie. Dit betekent dat alle besturingskabels zijn ingebouwd in de arm om de beweging mogelijk te maken en te zorgen dat de kabels steeds zijn beschermd. De pneumatische leidingen worden op deze manier ook beschermd. De arm wordt bestuurd door een R-30A-besturing met het bedieningspaneel (I-pendant) binnen het bereik van de operator. Omdat een CNC-operator geen robotprogrammeur is, heeft Robojob een interface ontwikkeld die specifiek is voor het laden en ontladen van CNC-machines. Deze besturing maakt deel uit van het IRS-CW-systeem en vormt de verbinding tussen de invoer en uitvoer van stukken, de robot en de CNC-machine. De insteltijd van een nieuwe cyclus is verrassend kort. Gemiddeld genomen kost het instellen van het laden/ontladen van een nieuw stuk ongeveer 5 minuten. Uiteraard kunnen nieuw gemaakte programma's worden opgeslagen voor later gebruik, waarmee de insteltijd voor terugkerend werk nog verder wordt verkort. Door de korte insteltijd wordt automatische verwerking zelfs mogelijk voor kleine reeksen.

IRS-CW-systeem

Dit systeem handelt de invoer van onbewerkte componenten en het verzamelen van de voltooide stukken af. Componenten met verschillende afmetingen (diameter: 23 to 250 mm) kunnen worden geplaatst zonder de noodzaak tot specifieke locaties met roosters. Afhankelijk van de robot bedraagt het maximale stukgewicht 50 kg. De stukken worden geplaatst op servogestuurde hellende platen en blijven overeind staan met verstelbare stuksteunen. Ook wordt standaard een opvangbak geleverd voor vloeistoflekkage, met terugwinning van gelekte vloeistoffen voor de machine. De robot is standaard uitgerust met twee grijpers (een grijper voor het onbewerkte product en een grijper voor het voltooide product), die zijn voorzien van het snelle wisselsysteem voor grijperklauwen, dat is ontwikkeld door Robojob. Het wisselen van de grijperklauwen kost maar een paar seconden.

Uitbreiding

Het systeem kan verder worden voorzien van een grijpermagazijn en een automatisch snel wisselsysteem voor complete grijpers. De IRS-CW kan ook worden uitgebreid met een eenvoudig instelsysteem voor het automatisch belasten en ontlasten van assen. Het is belangrijk te weten dat de IRS-CW met FANUC kan worden aangepast voor vrijwel alle oude en nieuwe CNC-machines.

Plaatsing

De plaatsing van dit systeem neemt twee dagen in beslag en wordt gevolgd door een training van één dag, die wordt besteed aan het leren van de robotbesturingen. In de praktijk duurt het leren niet zo lang. De operator leert de besturingen meestal na een paar uur met de robot te hebben gewerkt.

Veiligheid

Op het moment wordt de beschreven opstelling beschermd door een transparante Troax-behuizing met twee veilige schuifdeuren. Het nadeel is dat deze oplossing veel ruimte in beslag neemt. Het is echter heel goed mogelijk, en misschien zelfs in overeenstemming met de nieuwe robotnorm, om deze behuizing weg te laten als er een laserscanner als randapparatuur op de robot wordt geïnstalleerd. Deze scanner scant continu het omringende gebied af en bepaalt of een gedetecteerde beweging binnen het geprogrammeerde pad van de robotarm komt. Als dit zo is, wordt de beweging door het systeem uitgesteld, en indien nodig, gestopt. De plaatsing van de robot en de stapelaar hoeven trouwens niet definitief te zijn. Bij Fijn Mekaniek Nelissen onderzoekt Robojob momenteel de mogelijkheid om de robot en de stapels mobiel te maken, zodat de opstelling ook voor andere machines kan worden gebruikt.

EVALUATIE

Er hangt een hoog prijskaartje aan. Afhankelijk van het gekozen type robot en beveiliging, ligt de investering tussen 50.000 en 120.000 euro. De vraag is dus of de kosten van de automatisering opwegen tegen het rendement. We trekken dan gemiddelde loonkosten van 38 euro af. Ter vergelijking, de kostprijs van een vergelijkbare opstelling varieert tussen 3 en 8 euro per uur, ten minste zolang de robot niet is afgeschreven. Daarna zijn er alleen kosten voor het energieverbruik. Paul Nelissen: "Als de robot eenmaal is ingesteld, doet hij altijd zijn werk: hij is nooit moe of ziek en werkt door in de weekenden. En als het automatiseringsproces is gestart, kan de operator doen wat hij eigenlijk moet doen: de CNC-machine programmeren en instellen." De bedrijfsmanager is duidelijk overtuigd door dit systeem. "Binnenkort komt er een nieuwe machine, met een robot, dat is een ding dat zeker is. Het kan niet anders, want nu is het een kwestie van automatiseren of verhuizen. En het laatste wil ik niet."

Gebruikte FANUC-producten