Elburg Engineering používa na manipuláciu, orientáciu a strojové dielce pre DAF špeciálnu bunku

Úloha: 
Na výrobu puzdier na uloženie kabín pre DAF je potrebné manipulovať ťažké zliatiny pri frézovaní, vŕtaní, závitovaní a odhrotovaní bez ľudského zásahu.

Riešenie:
Manipulačné roboty Fanuc R-2000iB/165F vybavené vizuálnou funkciou a laserovým systémom zobrazujú, umiestňujú a orientujú zliatiny, nakladajú a vykladajú ich zo zariadení v bunke.

Výsledok:
Puzdrá uloženia kabín sa obrábajú v jednom upnutí. Zjednodušená interakcia medzi robotmi a obrábacími nástrojmi výrazne znížila celkový čas obrábania a zvýšila kapacitu bunky.


Automatizácia odlievania kovu 

Strojárenský závod v Elburgu je známym pojmom pre používateľov špičkových výrobkov z kovu

Zameriavajú sa najmä na prepracovanie odliatkov. Pre strojárenský závod je to veľmi náročná úloha: pri odliatku nejde o vysokopresný obrobok a na komponentoch to môže zanechať zodpovedajúce odchýlky v rozmeroch. Preto nie je dôležitá iba efektívna komunikácia so zlievarňou o referenčných rozmeroch, ale aj dôkladná znalosť samotného procesu, ktorá zaručí kvalitné obrobenie komponentov.

Puzdrá uloženia kabín

Jedným z dielov, ktoré sa práve obrábajú v závode v Elburgu, sú špeciálne ložiskové puzdrá na kabíny úžitkových vozidiel značky DAF. Odliatky dostupné v ľavostrannej aj pravostrannej verzii sa frézujú, vŕtajú, režú sa na ne závity a odihľujú. Maarten Dijkshoorn zo strojárskeho závodu v Elburgu vysvetľuje, že na splnenie požiadaviek spoločnosti DAF bolo potrebné vytvoriť výrobnú jednotku s non-stop prevádzkou 24 hodín denne, sedem dní v týždni. Ako nikdy predtým narastá potreba využívania robotov. Dôvodom nie je len úspora nákladov pri neprerušovanom výrobnom procese, ale aj účinnejšia ochrana zdravia a vyššia bezpečnosť pri práci. Puzdrá uloženia majú dosť veľkú hmotnosť a pri procese je ich potrebné dvíhať. Záťaž je v takých prípadoch priveľká pre ručnú manipuláciu personálom v zmenovej prevádzke. Navyše môžu nastať problémy s plánovaním personálneho obsadenia. Strojový park a počet zamestnancov je vždy založený na univerzálnom výrobnom programe, takže ak by sme presunuli ľudí z pevne zabehnutých zákaziek, mohlo by dôjsť k časovým sklzom dodávok pri iných projektoch.

Výrobný proces

Odliatky sa do výrobnej jednotky dodajú na štandardnej europalete. Ľavostranná a pravostranná verzia tu tvoria spoločný pár. Odliatky potom vyzdvihne robot FANUC R-2000iB/165F, ktorý ich presunie na inšpekčný stôl. Na tento úkon sa použije magnetické chápadlo. Na inšpekčnom stole sa okrem zadefinovania presnej polohy a orientácie zároveň skontroluje, či sú prítomné dve puzdrá uloženia. Ak nie, vykoná sa zásah. Ak sú, druhý robot – tiež model FANUC R-2000iB – nachádzajúci sa medzi tromi strojmi a jednotkou BTU (vŕtacia a závitovacia jednotka) ich zdvihne z inšpekčného stola a umiestni do voľnej medzipolohy pred jedným zo strojov. Ak je niektorý zo strojov voľný, ten istý robot vloží obrobok do upínacieho držiaka a počká, kým nebude jeden zo strojov pripravený na obrábanie. Keď je stroj pripravený, robot ho vyloží a umiestni diel do prechodnej stanice, aby mohol medzitým vložiť nový diel priamo do prázdneho stroja. Obrábanie trvá asi dvadsať minúť a prestávka medzi nimi by mala byť čo možno najkratšia. Stroj sa spustí znova a predtým obrobený diel sa vyberie z prechodnej stanice a umiestni späť do vŕtacej a závitovacej jednotky. Servo osi vŕtacej a závitovacej jednotky ovláda samotný robot, takže jednotka BTU v podstate funguje ako rozšírenie (siedna a ôsma os) robota. Po dokončení celého procesu obrábania na jednotke BTU premiestni robot daný diel na montážny stôl. Prvý robot, ktorý je teraz vybavený mechanickým chápadlom (vo všeobecnosti platí, že nie je vhodné kombinovať magnetické chápadlo s mechanickým upínaním), presunie diel do odihľovacej stanice. V podstate ide o bežnú oceľovú kefu upevnenú na el. motore, takže pohybom robota sa kompenzuje prípadné opotrebovanie kefy. Po odihlení sa diel položí späť na europaletu ako hotový výrobok a celý cyklus sa začne odznova.

Komplexné riešenie

„Systém obsahuje množstvo dômyselných riešení, vďaka ktorým je výrobná jednotka jedinečná“, hovorí Stefaan Poppe z firmy Gibas. Ako odborník na integráciu robotov a dodávateľ CNC strojov sa výraznou mierou podieľal na konečnom dizajne výrobnej jednotky. „V prvom rade bolo potrebné vykonať na stroji individuálne úpravy, aby bolo možné pracovať s dostatočne veľkými dielmi, a to v kombinácii s dômyselnými formami a s relatívne malým strojom. Tento postup súvisí aj s ekonomickou realizovateľnosťou projektu. Svoju úlohu tu zohrávala aj kvalita: Chceli sme puzdrá uloženia kabín obrábať v jednom upnutí. Navyše je tiež veľmi dôležité, ako vzájomne spolupracujú roboty a stroje. Tým, že sa vŕtanie a rezanie závitov pomocou jednotky BTU vykonávalo mimo strojov, mohol strojárenský závod v Elburgu upustiť od používania štvorosového CNC stroja, čo so sebou prirodzene prináša ekonomické výhody. Pozitívne sa to prejavilo aj na celkovom čase obrábania a kapacite výrobnej jednotky, keďže sa nám podarilo skrátiť výrobný čas z 37 na 20 minút optimalizáciou celého procesu. A v neposlednom rade sa dosiahli aj ďalšie výrazné viditeľné úspechy. Takže aj napriek neľahkým priemyselným podmienkam a náročnému produktu s množstvom drobných detailov sa nám podarilo dosiahnuť plynulú spoluprácu robotov. Prvý robot sme vybavili vizuálnym systémom a druhý bol vybavený laserovým snímačom, takže aj pri nefunkčnosti vizuálneho systému sa dala zistiť prítomnosť obrobku.

Partnerstvo

Niekedy je dôležité dosiahnuť čo najkratší čas spracovania. V tomto prípade sa kládol dôraz najmä na plynulosť, kvalitu a spoľahlivosť. Automobilový sektor vždy kladie na svojich dodávateľov vysoké požiadavky. Vďaka schopnosti uspokojiť tieto požiadavky je strojárenský závod v Elburgu veľmi spokojný so vzájomnou spoluprácou so spoločnosťou Gibas, ktorá dosahuje vysokú úroveň. Dijkshoorn: Spoločnosť Gibas sme zapojili už do úvodných fáz projektu, aby nám pomohli s jeho vytváraním od úplného začiatku. Tento spôsob priniesol v minulosti už viackrát svoje ovocie. Veľkou výhodou je, že náš podnik disponuje znalosťou celého procesu, ovládame komplexné procesy odlievania a dokážeme vyvinúť správne formy, zatiaľ čo sa firma Gibas postará o integráciu robotov, no zároveň dodá komplexné riešenia CNC strojov. Dokážu ich prispôsobiť našim požiadavkám a zabezpečiť pritom ich bezchybnú vzájomnú komunikáciu. Poppe dodáva: „V našom odvetví, kde sa často stretávame s podobnými projektami, nie je možné pracovať na základe tradičných zákaznícko-dodávateľských vzťahov. Musíte vyvíjať nové koncepcie a predvídať zmeny na trhu. Takže najskôr bola vyvinutá menšia výrobná jednotka na výrobu menšieho počtu puzdier uložení kabín. No keďže sme sa naďalej snažili rozširovať výrobu, požiadavky spoločnosti DAF sa postupne zvýšili, takže sme sa rozhodli výrobnú jednotku prispôsobiť. Pôvodná koncepcia zahŕňala dva stroje a jeden robot, teraz sme prešli na tri stroje s dvomi robotmi. Tak rýchle zmeny sa dajú dosiahnuť iba v prípade bezchybnej spolupráce a komunikácie. Na záver Dijkschoorn zdrôraznil, že na získanie zákaziek je dôležité včasné zapojenie všetkých zdrojov v danom odvetví. „Niekedy spolupracujeme na vývoji na základe určitých konceptov, takže keď príde dopyt, dokážeme k nemu promptne vytvoriť ponuku. Vďaka tomu získate výhodu oproti konkurencii – rýchle preorientovanie sa je kľúčovým prvkom, ak nechcete zmeškať rozbehnutý vlak. Na to je však potrebná spolupráca založená na partnerstve a spoločné zdieľanie rizika investovaného času.

Trvalá robotizácia

Pri otázke, či používanie robotov zvyšuje flexibilnosť procesov má Poppe zdanlivo určité výhrady. „Samozrejme, robot je flexibilný, no v prípade komplexných projektov určených pre masovú výrobu sa investuje veľa času aj peňazí do navrhovania a vytvárania riešenia určeného pre jeden špecifický produkt. Hlavnou výhodou je pritom dosiahnutie plne automatického chodu výroby. Prevádzka musí byť plynulá a ľahko ovládateľná. Toto je, mimochodom, jeden z dôvodov, prečo väčšinou používame roboty značky FANUC. Na trhu sú známe svojou spoľahlivosťou a jednoduchým používaním. Tým však nie je možné vyvrátiť fakt, že keď chcete vo výrobnej jednotke prejsť na výrobu iného produktu, musíte počítať s ďalšími nákladmi na jej technické prispôsobenie. Preto radšej pre tento koncept používam výraz presná robotizácia, pri ktorej môžete po ukončení výroby jedného produktu použiť (ten istý) robot aj pri novom projekte. Ich výrobné zaťaženie nebolo vysoké a poskytujú ešte dostatočnú prevádzkovú životnosť.

OBRÁZKY A POPISKY

Servo osi vŕtacej a závitovacej jednotky sú ovládané ako siedma a ôsma os robota.
Puzdrá uložení kabín sú rozložené v pároch na europalete. Počas výroby zostávajú páry (ľavé a pravé) spolu.
Poloha robota pri odihľovaní sa upravuje podľa opotrebovania oceľovej kefy.
Jednotka na výrobu puzdier uložení pre kabíny vozidiel DAF pozostáva z troch štvorosových CNC strojov a dvoch robotov typu FANUC R-2000iB/165F.

Použité produkty spoločnosti FANUC