Zadanie: 
Wraz z partnerami systemowymi, Robotec Engineering, firma Rau AG w Bülach zautomatyzowała dwie obrabiarki na malutkich przestrzeniach, jednocześnie zapewniając, aby sama automatyzacja zajmowała jak najmniej miejsca.

Rozwiązanie: 
Robot z systemem wizyjnym w chwytaku, zamontowany pod kątem 90° na 7,5- metrowej belce umieszczonej nad urządzeniami, aby nie ograniczać zakresu ruchu i aby automatyzacja była jak najbardziej innowacyjna i wydajna.

Wynik: 
Podczas bezzałogowych nocnych zmian, robot M-20iB/25 przejmuje zadania pracowników i jest w stanie osiągnąć o półtora raza lepszą wydajność.

POBIERZ PLIK PDF

RAU AG Bülach

Herbert Wagner jest kierownikiem produkcji w Rau AG w Bülach, firmie produkcyjnej zatrudniającej 80 pracowników i liczną grupę praktykantów. Firma ma zaledwie 50 urządzeń CNC, które produkują części składowe dla klientów z różnych branż. Jej zakres produkcji jest szeroki i dlatego, jak podkreśla Herbert Wagner, oprócz jakości i precyzji, było jeszcze jedno istotne wymaganie: „Robimy wszystko w naszym zakładzie, z wyjątkiem technologii powierzchniowej. Dlatego ważne dla mnie było posiadanie bezawaryjnych części składowych, takich jak roboty.”

Jeżeli chodzi o wyposażenie swojego zakładu produkcyjnego, Herbert Wagner stosuje podejście Oscara Wilde'a: „Mam całkiem prosty gust. Zadowalam się zawsze tym, co najlepsze.” 

Dwa kompleksowe centra tokarskie posiadające taką samą automatyzację.

Firma Rau zleciła teraz opracowanie kolejnego obiektu. Jego opracowanie jest dość typowe dla bliskich, opartych na zaufaniu relacjach łączących Wagnera i Adriana Albiez, dyrektora generalnego ich partnera systemowego - firmy Robotec Engineering. Obaj pracowali razem przez ponad 20 lat, od kiedy Robotec Engineering zainstalował pierwsze roboty w Rau. Już wtedy FANUC był wybieranym przez nich systemem.

Plan został opracowany już na początku projektu. Praktycznie rzecz biorąc, zawsze koncentrowano się na zadaniu i rozwiązaniu. Zamiast obszernej i technicznej specyfikacji, Wagner i Albiez poświęcają swój czas i kreatywność na opracowanie optymalnego projektu dla wymaganego rozwiązania. 
Albiez: „Opracowujemy systemy podczas dyskusji. Zwykle jest to proces.” Wagner zdaje sobie sprawę na co się decyduje: „Bez Robotec Engineering jako naszego partnera systemowego, nie bylibyśmy w stanie tego robić.” Obiekt został opracowany przy wsparciu Roth Technik, Sulgen. Właściciel, Markus Roth: „Oferujemy wszystkie podkategorie automatyzacji, a także budujemy rozwiązania „pod klucz”. Mała firma zajmująca się inżynierią mechaniczną wyróżnia się przede wszystkim opracowaniem chwytaka. „Zaczynamy od standardowych części składowych, które dostosowujemy do konkretnego zadania, a następnie rozwijamy je dalej. Na przykład integrując kamerę, tak jak to zrobiliśmy dla firmy Rau.”
Robot zastosowany w nowej automatyzacji, M-20iB/25, ma własną historię. Jego pierwszym przeznaczeniem było wyrabianie ciasta. 
Rezultatem tego wspólnego projektu był system z dwiema dwuwrzecionowymi obrabiarkami połączonymi robotem o zasięgu 1 835 mm i ładowności 25 kg. Aby zapewnić łatwy dostęp do urządzeń zamontowano nad nimi tor o długości 7,5 m, zaś do niego, pod kątem 90° przymocowano robota. W związku z niskim stropem podwieszenie robotów nie było możliwe. 

Umieszczenie robotów nad urządzeniami było spowodowane koniecznością zachowania nieograniczonego dostępu do przestrzeni między urządzeniami. Oprogramowanie bezpieczeństwa Dual Check Safety (w skrócie DCS) zostało zainstalowane, aby utrzymać tę dostępność podczas pracy urządzeń. Oprogramowanie jest w stanie zdefiniować zakres ruchu robotów i, jeżeli to konieczne, również zablokować je. W przypadku, gdy operator potrzebuje dostępu do urządzenia, obszar ten jest oznaczony jako „niedostępny” dla robotów. Mogą one pracować na drugim urządzeniu.   

Tworzenie solidnej wartości

Na obu podwójnych wrzecionach możliwy jest pełny zakres obróbki od średnicy 20 mm dla materiałów prętowych i od 65 mm dla sekcji prętów.

Urządzenia są obecnie w pełni wykorzystywane, a zadania dla nich przewidziane na kolejne dwa miesiące. W tym okresie mają być produkowane części składowe optycznego projektora 4K, dzięki którym firma Rau osiąga globalny sukces. Znaczną część sukcesu rodzinnej firmy Bülach stanowi również zapewnianie dostaw producentom urządzeń typu pick-and-place z branży półprzewodników. Firma uzyskała jedną trzecią swoich obrotów w Azji.  Herbert Wagner: „Nie mamy żadnego problemu z kosztami.” Firma Rau AG, założona w 1955 roku stopniowo budowała tę silną pozycję. Od czasu do czasu koncentrowali się na częściach składowych z dużym potencjałem na tworzenie wartości. 
Głównym przedmiotem zainteresowania firmy są materiały wymagające niewielkiej obróbki. Jednakże Herbert Wagner uważnie przygląda się, czy nowy komponent pasuje do jego „formuły”. A co sprawia, że firma Rau jest tak wyjątkowa? Wagner: „Jeżeli chcesz dobrej usługi w godziwej cenie, jesteśmy partnerem dla Ciebie. Jesteśmy kompletnym dostawcą usług dla części i komponentów i jesteśmy w stanie wykorzystać nasze doświadczenie, aby również wspierać klientów w rozwoju części.
Jedną ze specyfikacji dla opracowania systemu było umożliwienie produkcji szerokiej gamy części. Sztywna automatyzacja nie wchodzi więc w rachubę. Dlatego też oprócz robota zintegrowany został system wizyjny. Lub dokładniej: system wizyjny został zintegrowany z chwytakiem. Zadanie: automatyczne rozpoznanie położenia i orientacji pustych miejsc w pojemniku. „Pojemnik” to kartonowe pudełko z przegrodami, w których znajdują się puste miejsca oraz w których przechowywane są gotowe części. Orientacja części w tych przegrodach ma tolerancję plus/minus 20 mm. Korzystanie z tekturowego pudełka do przewozu towarów jest jedną ze specyfikacji klienta, zwaną również opakowaniem transportowym. „W tym scenariuszu nie ma czegoś takiego, jak określona pozycja uchwytu”, mówi Albiez. 
Zamiast tego to kamera zapewnia rozwiązanie. W związku z faktem, że między urządzeniami znajdują się pozycje chwytające i wymagane urządzenia przenośnikowe, kamera mogłaby być umieszczona bardzo wysoko, pod torem robota. Ewentualnie konieczne byłoby zainstalowanie kamery po obu stronach. Pierwsza opcja nie przyniosłaby jednak satysfakcjonujących rezultatów, a druga opcja byłaby zbyt kosztowna, gdyż wymagałaby dodatkowej kamery. Chwytak dociera również do urządzenia ze wszystkimi wiórami i chłodziwem, dlatego też kamera szybko zostałaby „oślepiona”. W rezultacie kamera została zainstalowana na chwytaku, lecz w pojemniku, który jest otwierany za pomocą siłownika pneumatycznego. Adrian Albiez mówi o zaletach tego rozwiązania: „Kamera może zostać ustawiona na optymalny zakres, nie przeszkadza i jest zawsze osłaniana.” Robotec Engineering uzupełnia: wniosło to jeszcze jedno konstruktywne rozwiązanie: wszystkie przewody i węże są prowadzone wewnątrz chwytaka. „Zapobiega to przedwczesnemu zużyciu energii i przewodów doprowadzających media.” 
Częstotliwość oraz terminy modyfikacji systemów zależą, tak jak wszystko, od zamówień. W każdym razie zmiany muszą być dokonywane szybko. Od samego początku szybkie zmiany stały na samym szczycie listy naszych priorytetów. Wagner: „Dla jednego znanego elementu czas przejścia dla tego systemu wynosi mniej niż 15 minut.” Związane jest to głównie z potencjalnie wymaganą mechaniczną regulacją szczęk chwytaka. W przypadku nowego, ale podobnego elementu, nie trwa to dłużej niż godzinę. 
W przypadku, gdy zamówienie jest dostarczane z nowym elementem, program obróbki jest tworzony we własnej stacji programowania. Albiez: „Odchodzimy od nauczania robotów, ponieważ wymaga to czasu i jest obarczone ryzykiem błędu.” Zamiast tego roboty są sparametryzowane. Działa to całkiem dobrze w przypadku toczenia. Istniejące już programy mogą być pobierane bezpośrednio przez urządzenie, zaś wszelkie potencjalnie wymagane wpisy mogą być wykonane bezpośrednio na czytelnym ekranie dotykowym.

Zarabianie pieniędzy na bezzałogowych zmianach 

Naszym celem jest zawsze takie ustawienie zamówień, aby mogły one od razu działać na automatycznych bezzałogowych zmianach. Ponieważ czas między godziną 17-tą a 7 rano następnego dnia jest dłuższy niż 1,5-krotność zmiany, a ponadto wiąże się z odpowiednio wyższymi kosztami zatrudnienia. W związku z tym posiadanie jednej dodatkowej modyfikacji, pozwalającej na automatyczny przebieg nocnej zmiany może być uzasadnione ekonomicznie. 

Aby to jednak zadziałało, Wagner musi być w stanie polegać zarówno na urządzeniach, jak i na automatyzacji. Wymaga to wysokiej dostępności i niezawodnego działania - te kryteria sprawiły, że podjęcie decyzji o wyborze robotów i CNC firmy FANUC było łatwe. Herbert Wagner, który jest również odpowiedzialny za jakość, mówi: „Możliwe, że te elementy nie są łatwiejsze do zintegrowania, ale znamy i cenimy niezawodność FANUC.” Jako przykład wskazuje 35-letni sterownik urządzenia, który potrzebował jedynie wymiany płytki drukowanej. Uzyskanie odpowiedniej części zamiennej od FANUC nie stanowiło najmniejszego problemu: „Nawet po dziesiątkach lat dostałem część zamienną, której potrzebowałem.

Przez cały ten okres urządzenie było regularnie rozbudowywane i aktualizowane. Nie oznacza to jednak, że roboty są oddawane na złom po zakończeniu pracy. Zawsze istnieje niewielkie zadanie do wykonania, nawet dla starego robota.

Elastyczność firmy Rau jest taka, że kiedyś sprzedali dobrze działający system, który wcześniej z powodzeniem pracował u poprzedniego klienta. Firma Rau korzystała z tego systemu w sposób „całkiem opłacalny”, jak twierdzi Wagner, przez trzy lata. Następnie projekt dla przemysłu motoryzacyjnego został porzucony na rzecz nowych możliwości rynkowych. Oczywiście ku obopólnemu zadowoleniu.