Úkol: 
Společně se svými systémovými partnery, firmou Robotec Engineering, společnost Rau AG v Bülachu realizovala automatizaci dvou obráběcích strojů ve velmi stísněných prostorách, a proti zajistila, aby i automatizace sama o sobě zabírala co nejméně místa.

Řešení: 
Robot se systémem vizualizace v chapadle, upevněném pod úhlem 90° na rameni o délce 7,5 m nad stroji tak, aby nedocházelo k omezování rozsahu pohybu a aby automatizace byla co nejinovativnější a nejúčinnější.

Výsledek: 
Během bezobslužných nočních směn robot M-20iB/25 přebírá úkoly dělníků a je schopen dosáhnout 1,5násobku množství práce, a to prakticky ve spánku.

STÁHNOUT PDF

RAU AG Bülach

Herbert Wagner je výrobním ředitelem ve společnosti Rau AG, Bülach, s 80 zaměstnanci a vysokým podílem stážistů. Společnost má jen skromný počet 50 CNC strojů, které vyrábějí komponenty pro zákazníky z různých průmyslových odvětví. Jejich výrobní program je rozsáhlý, a proto, jak zdůrazňuje Herbert Wagner, kromě kvality a přesnosti zde existuje ještě jeden požadavek: „S výjimkou povrchové technologie děláme vše vlastními silami interně. Proto je pro mě důležité mít bezproblémové komponenty, jako jsou např. roboty.

Ve vztahu k vybavení svého vlastního výrobního závodu Herbert Wagner hovoří s přístupem jako Oscar Wilde: „Mám velmi jednoduchý vkus. Spokojím se vždy s tím nejlepším.“ 

Dvě komplexní soustružnická centra sdílejí stejnou automatizaci.

Ve společnosti Rau nyní zprovoznili další zařízení. Jeho vývoj je velmi typický pro úzké až důvěrné vztahy mezi Wagnerem a Adrianem Albiezem, generálním ředitelem jejich systémového partnera Robotec Engineering. Tito dva spolupracují již více než 20 let, když Robotec Engineering ve společnosti Rau instalovali první roboty. Vybrali si systém FANUC, a to již tehdy.

Plán byl na stole již tehdy, na samotném začátku projektu - v zásadě platilo, že s přihlédnutím ke všem záměrům a cílům byl hlavním zaměřením úkol a jeho řešení. Namísto komplexních a technických specifikací hodlají Wagner a Albiez svůj čas a kreativitu vložit do nalezení optimálního návrhu pro požadované řešení. 
Albiez: „Systémy rozvíjíme již během diskusí. Obvykle je to proces.“ Wagner ví, do čeho se pustil: „Bez Robotec Engineering jako našeho systémového partnera bychom to nedokázali.“ Zařízení bylo vyvinuto za podpory firmy Roth Technik se sídlem v Sulgenu. Majitel Markus Roth říká: „Nabízíme veškeré dílčí disciplíny automatizace a také budujeme řešení na klíč. Malá strojírenská společnost se prosadila především vývojem chapadla. „Začínáme standardními součástmi, které přizpůsobujeme konkrétnímu úkolu, a pak je dále rozvíjíme. Například vestavěním kamery jako v případě firmy Rau.“
Robot používaný pro novou automatizaci, model M-20iB/25, má nyní svůj vlastní příběh. Ve svém prvním „životě“ robot hnětl těsto. 
Výsledkem tohoto společného projektu byl systém se dvěma dvouvřetenovými stroji, propojenými robotem s dosahem 1835 mm a nosností 25 kg. S cílem zajištění snadného přístupu ke strojům byla nad nimi vybudována dráha o délce 7,5, ke které byl upevněn robot pod úhlem 90°. V důsledku poměrně nízkého stropu nebylo možné roboty zavěsit. 

Umístění robotů nad stroje bylo důsledkem požadavku udržet neomezený přístup do prostoru mezi stroji. Za účelem zachování této dostupnosti během provozu strojů byl nainstalován bezpečnostní software Dual Check Safety, zkráceně DCS. Software je schopen definovat rozsah pohybu robotů a v případě potřeby také zajistit jeho aretaci. Má-li obsluha v buňce přístup ke stroji, tato oblast je pro roboty označena jako „nepřístupná“. Mohou pokračovat v práci na druhém stroji.   

Vytváření silné hodnoty

U obou dvojitých vřeten lze realizovat plně variabilní zpracování od průměru 20 mm pro tyčové materiály a od průměru 65 mm pro tyčové profily.

Stroje jsou v současné době kapacitně plně využity na další dva měsíce. V tomto období mají být vyrobeny projekční optické komponenty s rozlišením 4K, s nimiž společnost Rau dosahuje celosvětového úspěchu. Působivá část úspěchu rodinné firmy v Bülachu je spojena také s rolí dodavatele pro výrobce manipulačních strojů v polovodičovém průmyslu. Společnost dosáhla třetiny svého celkového obratu v Asii.  Herbert Wagner k tomu dodává: „Nemáme žádný problém s náklady.“ Společnost Rau AG, založená v roce 1955, si postupně tuto silnou pozici upevnila. Znovu a znovu se soustředili na komponenty se silnou příležitostí k tvorbě hodnoty. 
Hlavním bodem zájmu jsou materiály s nízkými nároky na obrábění. Obecně se však Herbert Wagner podrobně zabývá tím, zda nový komponent zapadá do jeho „vzorce“. A proč je společnost Rau tak zvláštní? Wagner: „Chcete-li kvalitní služby za přijatelnou cenu, pak jsme partnerem pro vás. Jsme poskytovatelem komplexních služeb souvisejících s díly a komponenty a naše zkušenosti jsme schopni využít i k podpoře zákazníků při vývoji jejich dílů.
Jedním z parametrů pro vývoj systému byl požadavek, aby bylo možné vyrábět celý sortiment dílů. Nepružná automatizace proto byla mimo hru. To je také důvod, proč byl do robotů vestavěn systém vizualizace. Nebo přesněji: systém vizualizace byl vestavěn do chapadla. Úkol: automaticky rozpoznat polohu a orientaci polotovaru v kontejneru. „Kontejnerem“ se zde rozumí kartonová krabice s odkládacími přihrádkami, ve kterých jsou umístěny polotovary a ukládají se zde i hotové součásti. Orientace dílů v těchto přihrádkách má toleranci plus/minus 20 mm. Použití kartonové krabice k přepravě zboží je jedním z požadavků zákazníka, jedná se v podstatě o přepravní obal. „V tomto scénáři neexistuje nic takového, jako je předepsaná poloha úchopu“, říká Albiez. 
Místo toho, řešení přináší kamera. Vzhledem k tomu, že poloha úchopu a potřebná dopravní zařízení jsou umístěna mezi stroji, kameru bylo možné umístit vysoko nahoru, pod pojezdovou dráhu robotu. Případně je zde i možnost nainstalovat kameru po stranách. První možnost by však nepřinesla uspokojivé výsledky a druhá možnost by byla vzhledem k potřebě další kamery příliš nákladná. Vzhledem k tomu, že chapadlo zasahuje také do stroje se všemi čipy a chladícím mazivem, kamera může rychle „oslepnout“. Kamera proto nebyla instalována v chapadle, ale v krabici, která se otevírá pneumatickým válcem. Adrian Albiez o výhodách tohoto řešení říká: „Kameru lze nastavit na optimální dosah, nepřekáží a je vždy chráněna.“ A experti z Robotec Engineering zde přispěli dalšími konstrukčními zkušenostmi: všechny kabely a hadice jsou vedeny uvnitř chapadla. „Zabrání se tím předčasnému opotřebení přívodů energie a médií.“ 
Četnost a časové nároky na dodatečné úpravy systému budou záviset, stejně jako vše ostatní, na výrobních příkazech. V každém případě musí být případné změny rychlé. Od samého začátku stály na samém vrcholu seznamu priorit rychlé přechodové časy mezi různými dílci. Wagner: „Pro jednu známou položku je přechodový čas u tohoto systému kratší než 15 minut.“ Je tomu tak zejména z důvodu potenciálně nezbytného mechanického seřízení čelisti vůči chapadlu. U nové, i když podobné položky, to stále netrvá déle než hodinu. 
Přijde-li výrobní příkaz s novým obrobkem, program obrábění se vytvoří ve vlastní programovací stanici. Albiez: „Upouštíme od učení robotů, neboť je to časově náročné a náchylné k chybám.“ Namísto toho jsou roboty tzv. parametrizovány. To funguje poměrně dobře u soustružení. Již existující programy lze načíst přímo do stroje a zadávání případně požadovaných údajů lze provádět přímo na dotykové obrazovce.

Jak vydělávat peníze na směnách bez lidské obsluhy 

Cílem je vždy nastavit výrobní příkazy tak, aby mohly běžet v automatizovaných směnách bez lidské obsluhy. Vzhledem k tomu, že doba od 17:00 do 7:00 ráno činí více než 1,5 násobek délky denní směny s lidskou obsluhou, nese to s sebou odpovídající nárůst personálních nákladů. Může proto mít ekonomický smysl realizovat jednu dodatečnou úpravu systému tak, aby noční směna mohla proběhnout automaticky. 

Aby to však fungovalo v praxi, musí se Wagner spoléhat na stroje i na automatizaci. Vyžaduje se vysoká dostupnost a spolehlivost strojů – jedná se o kritéria, která velmi usnadní rozhodnutí o volbě ve prospěch řešení robotů a CNC automatů FANUC. Herbert Wagner, který je také zodpovědný za kvalitu, k tomu dodává: „Je možné, že tyto komponenty nebude snazší integrovat, my však známe a oceňujeme spolehlivost společnosti FANUC.“ Například zmiňuje 35leté ovládání stroje, které potřebovalo novou desku plošných spojů. Získat odpovídající náhradní díl od společnosti FANUC nebyl vůbec žádný problém: „I po desetiletích jsem dostal náhradní díl, který jsem potřeboval.

Strojní zařízení se zároveň pravidelně rozšiřuje a aktualizuje. To však neznamená, že se roboty po dokončení jejich práce vyřazují do šrotu. Vždy se najde skromný úkol, dokonce i pro starý robot.

Flexibilita společnosti Rau je taková, že jednou šli až tak daleko, že prostě prodali systém, který vlastně dobře fungoval pro předchozího klienta. Ve společnosti Rau tento systém provozovali „docela ziskově“, jak to prezentuje Wagner, po dobu tří let. Poté byl projekt dodávek pro automobilový průmysl ukončen ve prospěch nových tržních příležitostí. Zjevně ke vzájemné spokojenosti.