Elburg Engineering używa specjalnej celi do przemieszczania, orientowania i obrabiania podzespołów przeznaczonych dla firmy DAF

Zadanie: 
W produkcji mocowań kabin do ciężarówek DAF ciężkie odlewy muszą być prowadzone automatycznie przez procesy frezowania, wiercenia, gwintowania na sztywno i gratowania, bez udziału człowieka.

Rozwiązanie:
Roboty obsługujące FANUC R-2000iB/165F wyposażone odpowiednio w układ wizyjny i laserowy oglądają, pozycjonują, orientują odlewy oraz ładują je i rozładowują pomiędzy maszynami w celi.

Wynik:
Cała obróbka mocowań odbywa się w jednym zacisku. Zoptymalizowane interakcje między robotami i obrabiarkami pozwoliły wyraźnie skrócić łączny czas obróbki oraz poprawić wydajność produkcji samej celi.


Warsztat inżynierski w Elburgu jest dobrze znany użytkownikom wysokiej klasy produktów metalowych

W szczególności jedną ze specjalności warsztatu są przeróbki odlewów. Nie jest to łatwe zadanie dla warsztatu inżynierskiego: odlewy nie są wykonane zbyt precyzyjnie i elementy mogą mieć znaczne odchylenia wymiarów. Dlatego ważne są nie tylko dokładne ustalenia z odlewnią dotyczące wymiarów referencyjnych, ale również własna znajomość procesu pozwalająca na odpowiednią obróbkę komponentów.

Mocowania kabin

Jednym z komponentów aktualnie wytwarzanych w warsztacie w Elburgu są specjalne mocowania kabin do samochodów użytkowych firmy DAF. Odlewy dostępne w wersji lewostronnej i prawostronnej poddawane są frezowaniu, wierceniu, opukiwaniu i wygładzaniu ostrych krawędzi. Maarten Dijkshoorn z warsztatu inżynierskiego w Elburgu wyjaśnia, że aby sprostać wymaganiom firmy DAF, konieczne było utworzenie komórki aktywnej przez 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu. Roboty są coraz bardziej poszukiwane. Nie tylko dlatego, że jest to efektywne rozwiązanie w ciągłym procesie, ale również ponieważ sprzyja ono zdrowiu i bezpieczeństwu. Mocowania mają dużą masę i roboty są najlepszym rozwiązaniem do podnoszenia. Obciążenie w takich wypadkach jest zbyt duże, aby ręczne rozwiązanie zdało egzamin. Ponadto planowanie personelu mogłoby być problematyczne. Park maszynowy i liczba pracowników są określane zawsze w oparciu o program uniwersalny, więc oderwanie ludzi od ich stałych zajęć mogłoby się odbić na wykonaniu innych projektów.

Proces produkcyjny

Odlewy są dostarczane do cel zrobotyzowanych na standardowych europaletach. Lewa i prawa wersja formy tworzą tutaj parę. Następnie odlewy są wyjmowane przez robota FANUC R-2000iB/165F. Przenosi on je na stół poglądowy. Czynność ta jest wykonywana przez chwytak magnetyczny. Na stole definiuje się nie tylko dokładną pozycję i ustawienie, ale również sprawdza się, czy oba uchwyty są na swoim miejscu. Jeśli nie, konieczna jest interwencja. Jeśli uchwyty są na swoim miejscu, drugi robot — umiejscowiony między trzema maszynami a BTU (jednostka wiercąco-gwintująca), podnosi je ze stołu poglądowego i umieszcza w wolnym położeniu pośrednim przed jedną z maszyn. Jeżeli urządzenie jest wolne, ten sam robot umieszcza obrabiany przedmiot w uchwycie mocującym i czeka, aż jedna z maszyn będzie gotowa do obróbki skrawaniem. Jeżeli urządzenie jest gotowe, robot wyjmuje element i umieszcza go na stanowisku środkowym, aby mieć możliwość umieszczenia nowego elementu w pustym urządzeniu. Obróbka skrawaniem zajmuje około 20 minut , następnie powinna nastąpić jak najkrótsza przerwa. Urządzenie jest uruchamiane ponownie, a komponenty poddane obróbce przez wcześniejsze urządzenie są pobierane ze stanowiska pośredniego i przenoszone do jednostki wiercąco-gwintującej. Serwoosie jednostki wiercąco-gwintującej są kontrolowane przez samego robota, zatem BTU działa tak naprawdę jak przedłużenie (siódma i ósma oś) robota. Jeżeli cały proces przetwarzania jest wykonywany na BTU, robot przenosi element na stół montażowy. Pierwszy robot, który ma teraz zamontowany mechaniczny chwytak (generalnie połączenie chwytaka magnetycznego i mocowania nie jest idealne) przenosi element do stanowiska gratowania. Jest to po prostu napędzana silnikiem stalowa szczotka, ruchy robota kompensują zatem zużycie szczotki. Po wygładzeniu element jest umieszczany na europalecie z innymi gotowymi produktami i cały cykl rozpoczyna się na nowo.

Projekt pod klucz

„W systemie zastosowano wiele mechanizmów, które sprawiają, że nasza komórka jest unikalna”, mówi Stefan Poppe z Gibas. Jako integrator robotów i dostawca urządzeń CNC, jest mocno zangażowany w końcowy projekt celi. „Po pierwsze należy dokonać pewnych zmian w samych maszynach, aby używając stosunkowo niewielkiej maszyny, można było zarządzać sporymi komponentami w połączeniu z inteligentnymi odlewami”. Zmiany te są dokonane w połączeniu z oszacowaniem ekonomicznej opłacalności projektu. Jakość też ma duże znaczenie: Chcieliśmy przetwarzać mocowania kabin, korzystając z jednego zacisku. W związku z tym ważna jest interakcja robotów i urządzeń. Dzięki umożliwieniu wykonywania działań wiercąco-gwintujących za pomocą jednostki BTU poza maszynami warsztat inżynierski w Elburgu mógł zrezygnować z czteroosiowej maszyny CNC, co oczywiście zapewniło przewagę ekonomiczną. Ma to także pozytywny wpływ na całkowity czas obróbki i wydajność celi. Optymalizując cały proces, zmniejszyliśmy przepustowość z 37 minut do 20 minut. Udało się również odnieść widoczne sukcesy w zakresie wizji. Zatem pomimo trudnego otoczenia przemysłowego i wymagającego produktu z wieloma szczegółami, które należało wziąć pod uwagę, udało się nam uzyskać płynną współpracę robotów. Wyposażyliśmy pierwszego robota w funkcje wizyjne, a drugiego w czujniki laserowe, czyli nawet w sytuacji, gdy system wizyjny nie zlokalizujue detali, obrabiane przedmioty będą wykrywane.

Współpraca

Czasami skrócenie czasu przetwarzania jest kluczowym zagadnieniem. W takim wypadku należy położyć nacisk na ciągłość, jakość i niezawodność. Sektor motoryzacyjny ma zawsze wysokie wymagania w stosunku do dostawców. Dzięki możliwości spełnienia tych wymagań warsztat inżynierski w Elburgu docenia bliską współpracę z firmą Gibas. Dijkshoorn: Zaangażowaliśmy firmę Gibas już na początkowym etapie, aby tworzyła ten projekt od podstaw. To metoda, która już wiele razy przynosiła efekty. Duża przewaga polega na tym, że posiadamy wiedzę na temat procesów, znamy się na złożonych odlewach i jesteśmy zaangażowani w procesy projektowania i tworzenia form, a firma Gibas to nie tylko integrator w zakresie robotów, ale również kompleksowy dostawca maszyn CNC. Mogą dostosować się do naszych wymagań i porozumiewamy się bez najmniejszych problemów. Poppe dodaje: „W naszym sektorze, w którym często zdarzają się podobne projekty, nie można bazować na tradycyjnej relacji klient-dostawca. Należy rozwijać nowe koncepcje i przewidywać zmiany na rynku. Dlatego najpierw zaprojektowano mniejszą celę przystosowaną do produkcji mniejszej liczby mocowań kabin. Ale ponieważ wciąż intensywnie się rozwijaliśmy, firma DAF podniosła tę kwestię i zdecydowaliśmy się na dostosowanie celi. Początkowe projekty były wykonywane za pomocą dwóch urządzeń i jednego robota, obecnie wykonywane są za pomocą trzech urządzeń i dwóch robotów. Takie szybkie zmiany można wprowadzić jedynie wtedy, gdy są dobrze dopasowane. Dijkschoorn podkreśla, że ważne jest wcześniejsze zaangażowanie w branży, pomagające uzyskać zamówienia.” Czasami rozwijamy pewne koncepcje i gdy pojawia się zapytanie, możemy szybko złożyć ofertę. W ten sposób uzyskujemy przewagę nad konkurencją. Szybkie przełączanie to klucz do tego, aby nie przegapić swojej szansy. Aby to osiągnąć, trzeba działać na bazie partnerstwa i dzielić się ryzykiem związanym z koniecznością inwestowania czasu”.

Sztywna robotyzacja

Zapytany, czy wykorzystanie robotów sprawia, że proces jest bardziej elastyczny, Poppe wydaje się mieć obiekcje. „Robot jest oczywiście elastyczny, ale w przypadku projektów pod klucz związanych z masową produkcją, inwestuje się dużo pieniędzy i czasu w opracowanie rozwiązania dla jednego, konkretnego produktu. Główna korzyść to możliwość wprowadzenia pełnej automatyzacji. Proces musi przebiegać bezproblemowo i w sposób łatwy dla operatora. Właśnie dlatego wybieramy roboty FANUC. Są one znane na rynku z niezawodności i przyjazności dla użytkownika. Ale to nie zmienia faktu, że jeżeli chcesz produkować za pomocą celi kolejny produkt, musisz ponownie ponosić koszty inżynierskie. Zatem skłaniam się do tego, żeby nazwać to pewnego rodzaju ścisłą robotyzacją — gdy produkt ma być wycofany, można użyć tego samego robota w nowym projekcie. Miały za mało do zrobienia i ciągle pozostało im wiele niezagospodarowanych godzin pracy”.

RYSUNKI I PODPISY

Serwoosie jednostki wiercąco-gwintującej są sterowane, jako siódma i ósma oś robota.
Mocowania kabin są oferowane w parach umieszczonych na europalecie. Pary (lewa i prawa) pozostają razem w czasie produkcji.
Pozycja gratująca robota jest dopasowywana do użycia stalowej szczotki.
Cela produkcyjna mocowań kabin dla firmy DAF składa się z trzech czteroosiowych maszyn CNC i dwóch robotów FANUC R-2000iB/165F.