Specialista na obrábění, firma Nelissen, instalovala obslužného robota, aby udržela krok s plánovaným růstem výroby

Zadání:
Tváří v tvář nedostatku zkušených operátorů poptávala firma Fijn Mekaniek Nelissen nové řešení, které by jí dovolilo udržet krok s rostoucím objemem objednávek.

Řešení:
Firma Nelissen se rozhodla tomuto problému čelit automatizací obsluhy CNC soustruhu Mazak Integrex 200-IV. Po konzultaci se systémovým integrátorem Robojob nainstalovala firma Nelissen šestiosý robot FANUC a „Integrovaný systém robotického upínání“.

Výsledek:
Roboty pracují nepřetržitě, neunaví se, neonemocní, a pokud si to kniha zakázek vyžádá, mohou pokračovat i přes víkend. Obsluha se pak může věnovat programování a nastavování CNC soustruhu a vykonávat jiné práce, pro které firma Nelissen nemohla nalézt vhodné pracovníky.


Kvůli nedostatku personálu přechází firma Nelissen k robotům

TVRDÁ PRÁCE A TROCHA ŠTĚSTÍ

Společnost Fijn Mekaniek Nelissen se specializuje na obrábění pomocí CNC strojů. Používá soustružení, frézování a elektrojiskrové řezání EDM. Její zákazníci jsou značně různorodí. Je mezi nimi několik strojařských firem, získala si však i určitou pověst v automobilovém a leteckém průmyslu. Kromě těchto sektorů firma Fijn Mekaniek Nelissen provádí i nouzové opravy, což výborně ladí s velkou flexibilitou, která je pro ni charakteristická.

Vášeň pro kov

Paul Nelissen začal samostatně podnikat v roce 1990. Předtím mnoho let pracoval jako mistr. Na počátku měl jeden stroj na soustružení a frézování ovládaný pomocí CNC. Jak říká: „Ze začátku je to 50 % tvrdé práce a 50 % štěstí.“ Štěstí při něm skutečně stálo, a tak mladý podnikatel brzy své aktivity rozšířil až do dnešní podoby. Není pochyb, že mu pomohlo i vzdělání účetního, které získal před vstupem do kovoobráběcího průmyslu. Díky němu si dokáže poradit s finanční stránkou firmy. Nejtypičtější je však pro něj i pro jeho firmu vášeň pro dokonale zpracované obrobky splňující požadavky zákazníka. „Možná to nevypadá jako něco zvláštního, nicméně vyrobit z kusu kovu hotový výrobek, který dokonale splňuje požadavky zákazníka, je něco báječného.“

Nedostatek zaměstnanců

Tuto filosofii se snaží předat i svým zaměstnancům a především obsluze CNC strojů. Obrat firmy Fijn Mekaniek Nelissen roste průměrně o 10 % ročně, takže stále potřebuje nové a nové stroje a pracovníky. Najít lidi s dostatečnou motivací k tomu, aby se naučili vše potřebné pro práci s moderní technologií, však vypadá jako nepřekonatelný problém.

OBSLUHA CNC STROJŮ JAKO NEDOSTATKOVÁ KVALIFIKACE

„Profese soustružníka nebo frézaře stále ještě vzbuzuje představu muže ve špinavých montérkách prosáklých olejem, po kolena ponořeného v kovových odřezcích,“ říká s humorem, ale zároveň i trochu cynicky. Přitom to zdaleka není pravda. Pracoviště jsou čistá, ve vzduchu není žádná olejová mlha a dokonce zde ani není hluk. Je to zkrátka vysoce moderní prostředí.

Příliš málo absolventů

Nesprávné vnímání profese obsluhy CNC strojů má nicméně katastrofální účinek na mladé lidi, kteří uvažují o práci v průmyslu. A protože se na technické obory hlásí málo studentů, málo jich je také absolvuje. Najít v tom malém množství někoho, kdo je inteligentní, má motivaci a dokáže při práci projevovat iniciativu a nezávislost, je skoro nemožné. Paul Nelissen: „Trvá dva až pět let, než mohu operátorovi CNC stroje dát práci s vědomím, že ji provede naprosto nezávisle. A to mluvím o někom s technickým vzděláním.“

Opakující se práce

Najít lidi ovšem není jediný problém. Poté je ještě důležité zajistit, aby obsluhu její práce bavila a především pro ni představovala dostatečnou výzvu. „Při obrábění spočívá potěšení v propojování teorie s praxí prostřednictvím výroby obrobku. Pro zkušeného operátora spočívá výzva i v nastavování stroje. Jakmile to máte za sebou a začne skutečná výroba, zábava je u konce.  Zbývá jen plnit do stroje materiál a odebírat výrobky.

AUTOMATIZACE

Paul Nelissen se rozhodl zabít dvě mouchy jednou ranou a plnění i odebírání u svého CNC soustruhu Mazak Integrex 200-IV automatizovat. Poradil se o tom se systémovým integrátorem, firmou Robojob. Konkrétní řešení spočívalo v instalaci šestiosého robotu FANUC a systému IRS-CW, což je zkratka z názvu „Integrovaný systém robotického upínání“.

Popis uspořádání

Tento moderní stroj kombinující soustruh a frézku má dvě sklíčidla. Robot FANUC se nachází vlevo od otvoru stroje a jeho skloněný tvar zajišťuje, že pro obsluhu nepředstavuje překážku. Vedle robotu stojí jednotka IRS-CW, která se stará o vkládání materiálu k soustružení a o odebírání hotových obrobků. Robot například vezme z regálu nezpracovaný obrobek a (po automatickém otevření dveří) jej vloží do prvního sklíčidla. Po dokončení obrábění v obou sklíčidlech robotické rameno vyjme dokončený obrobek ze druhého sklíčidla a vloží ho do IRS-CW. Poté se celý cyklus opakuje.

Robotické rameno

Tímto robotem je FANUC M-120 iA, šestiosý průmyslový model s integrovanou konstrukcí. To znamená, že všechny řídicí kabely jsou vestavěny do ramene, což usnadňuje pohyb a zajišťuje neustálou ochranu kabelů. Stejně jsou chráněny i pneumatické hadice. Rameno je ovládáno řídicí jednotkou R-30A s řídicím panelem (I-pendant) umístěným na dosah obsluhy. Protože obsluha CNC strojů není programátorem robotů, navrhla firma Robojob rozhraní určené speciálně pro nakládání a vykládání z CNC strojů. Toto ovládání je součástí systému IRS-CW a představuje propojení mezi vkládáním a odebíráním obrobků, robotem a CNC strojem. Doba potřebná k nastavení nového cyklu je překvapivě krátká. Nastavení nakládání a vykládání nového obrobku trvá průměrně asi 5 minut. Nově vytvořené programy lze samozřejmě uložit pro pozdější využití, což ještě více zkracuje čas potřebný k nastavení u opakujících se činností. Díky rychlému nastavování je automatická manipulace možná dokonce i u malých sérií.

Systém IRS-CW

Tento systém se stará o vkládání nezpracovaných součástí a odebírání hotových obrobků. Lze vkládat součásti různých rozměrů (o průměru 23 až 250 mm), aniž by bylo třeba speciálního umístění mřížky. Podle použitého robotu je maximální hmotnost obrobku 50 kg. Obrobky jsou pokládány na servomotorem ovládané skloněné desky a díky nastavitelným oporám zůstávají svislé. Standardně je navíc dodávána sběrná nádrž na vytékající kapalinu, přičemž kapalina se vrací do stroje. Robot je standardně opatřen dvěma úchopovými prvky (jedním pro nezpracovaný obrobek a druhým pro hotový výrobek), které jsou vybaveny systémem rychlé výměny úchopových nástavců vyvinutým firmou Robojob. Změna úchopových nástavců trvá jen několik sekund.

Rozšiřitelnost

Systém lze dále vybavit zásobníkem úchopových prvků a automatickým systémem rychlé výměny celých úchopových prvků. Rozšířit lze i systém IRS-CW, který lze doplnit jednoduchým systémem nastavení automatického nakládání a vykládání os. Je důležité podotknout, že IRS-CW s robotem FANUC lze přizpůsobit pro téměř všechny CNC stroje, staré i nové.

Instalace

Instalace tohoto systému trvá dva dny. Po ní následuje jednodenní školení, na němž se obsluha učí ovládat robot. V praxi však školení zdaleka tak dlouho netrvá. Obsluha se obvykle ovládání naučí po několika hodinách práce.

Bezpečnost

V současnosti je popsaná konfigurace chráněna průhlednými stěnami Troax se dvěma bezpečnostními posuvnými dveřmi. Nevýhodou tohoto řešení je jeho velká prostorová náročnost. V případě doplnění robotu o periferní laserový skener však lze tyto stěny bez problémů vynechat – a co je důležitější, vyhovuje to standardu nového robotu. Tento skener průběžně sleduje okolní prostor a v případě zjištění pohybu určí, zda bude kolidovat s naprogramovanou drahou ramene robotu. Pokud ano, systém pohyb zpozdí a v případě potřeby i zastaví. Umístění robotu a ukládacího zařízení mimochodem nemusí být konečné. Ve firmě Fijn Mekaniek Nelissen společnost Robojob v současnosti zkoumá možnost mobilního uspořádání robotu a odkládacího prostoru, takže by konfiguraci bylo možno použít i pro jiné stroje.

VYHODNOCENÍ

Cena není právě nejnižší. Podle vybraného typu robotu a způsobu zabezpečení vyžaduje toto zařízení investici 50 až 120 tisíc eur. Je tedy třeba zvážit náklady na automatizaci a její přínos. Ušetříme tím náklady na mzdu v průměrné výši 38 eur. Pro porovnání, náklady na srovnatelnou konfiguraci se pohybují od 3 do 8 eur na hodinu, alespoň dokud není robot amortizován. Pak už platíte jen za spotřebovanou elektrickou energii. Paul Nelissen: „Po instalaci robot prostě dělá svou práci; nikdy se neunaví, neonemocní a pracuje i o víkendech... A je-li třeba automatizaci restartovat, vrátí se obsluha k tomu, co je základem její práce: k programování a nastavování CNC stroje.“ Obchodního manažera si tento systém evidentně získal. „Brzy pořídíme nový stroj a jeho součástí bude robot, to je jisté. Jinak to ani nelze, protože dnes se musíte rozhodovat jen mezi tím, zda automatizovat, nebo odejít jinam. A já nikam odcházet nehodlám.“

Použité produkty FANUC