Автоматизирана обработка на листов материал

Начало > Машини > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 9/2022 > 04.01.2023

  • Изборът на решение за автоматизация при обработката на листов материал зависи от продуктовия микс

  • Спецификациите на робота трябва да са такива, че да позволяват той да манипулира с големите метални листове, което прави товароносимостта и обсега параметри от ключово значение

  • Машините с автоматична смяна на инструмента редуцират времето за настройка почти до 0, а по принцип този процес може да отнеме часове в зависимост от сложността на детайла

 

Процесите на огъване, щанцоване или рязане на листов материал често са свързани с голям обем повторяеми дейности. Това налага използването на роботи и други решения за автоматизация. В зависимост от типа на процесите и продуктите, с които се работи, са възможни различни конфигурации.

 

Възможности в зависимост от обема

Изборът на решение за автоматизация при обработката на листов материал зависи от продуктовия микс. Като цяло решаващи фактори за това дали едно решение е подходящо за дадена компания са обемът и вариациите в производството.

В предприятия, където производствените обеми са големи, а вариациите в продукцията са малки, tехнологичните линии или клетки често са автоматизирани. Това се реализира чрез специализирани машини с интегрирани функции за зареждане и отнемане, които елиминират напълно взаимодействието с човешкия персонал. Операторите не могат да работят в същото пространство заедно с автоматизираните машини и затова техните задачи са съсредоточени върху мониторинга и управлението на качеството.

При средни обеми и средни нива на вариация трябва да се отчетат времената за смяна, за подмяна на инструментите и позициониране. Когато е налице вариращ продуктов микс, е възможно да се използват многофункционални машини, подходящи за различни продукти. За да се увеличи производителността допълнително, може да се помисли за автоматизирано зареждане и отнемане на продуктите, например чрез шарнирен робот.

Производствата с ниски обеми и високи нива на вариация имат някои предимства пред масовото производство – гъвкавост, по-бързо пускане на продуктите на пазара и повече възможности за персонализиране. Обемите може да не са достатъчно големи, за да бъдат автоматизираните производствени линии целесъобразни. Затова по-доброто решение може да бъде зареждането и отнемането например да се запазят като процедури, извършвани на ръка.

 

Кога и защо да се автоматизира обработката на листов материал

Преминаването към роботизирана обработка изисква висока първоначална инвестиция в сравнение с ръчния труд. Въпреки това, този преход би могъл да е целесъобразен за малки и средни предприятия (МСП), които са се разраснали и се нуждаят от допълнителен капацитет, за да се справят с увеличаващото се търсене.

Към автоматизация може да прибегне и МСП, което планира ръст чрез започване на обработка на листов материал на място, вместо да закупува съответните готови компоненти от доставчици. Собственото производство осигурява и повече контрол върху качеството. Това е нужно, когато например продуктите се нуждаят от висококачествен финиш, без надрасквания и грапави ръбове. Преминаването към обработка на листовия материал на място, разбира се, изисква финансови средства, не само за оборудването, но и за интегрирането му, експлоатацията, екипировката (крайни изпълнителни устройства за роботите), поддръжката и откриването на потенциални грешки преди машината да се повреди. Затова е нужно да се гарантира, че се закупува правилното оборудване за конкретната цел. Спецификациите на робота трябва да са такива, че да позволяват той да манипулира с големите метални листове, което прави товароносимостта и обсега параметри от ключово значение.

 

Роботите подпомагат служителите и понижават разходите за единица продукт

Рязането, заваряването и огъването са сред основните дейности в обработката на листов материал. Автоматизирането им, както и роботизираното манипулиране с детайлите, елиминиращо ръчните, монотонни и податливи на грешка процедури, водят до повишена производителност и конкурентоспособност. На пазара се предлагат например машини за изравняване и премахване на мустаци, оборудвани с роботизирани ръце.

От служителите се изисква единствено да позиционират палета със заготовки до машината, след което автономният процес на механична обработка започва. Роботизираната ръка използва камера, за да засече височината и позицията на палетата, както и ориентацията на детайлите от листов материал в пространството. Тя избира хващач, подходящ за теглото и размера на заготовките и ги поставя на конвейера на съответната машина. След процеса на механична обработка роботизираната ръка връща детайлите отново върху палета. Преимуществото на този подход е, че служителите вече не се налага да изпълняват рутинни задачи и могат да се съсредоточат върху други дейности, като същевременно производителността на компанията се увеличава.

Друга възможност за по-добра ефективност е съчетаването на технологичните етапи. Днес е възможно да се отстраняват мустаци и да се заоблят ъгли на части от листов материал в една-единствена операция заедно с изравняването например. Предимството тук е, че служителите вече не се налага няколкократно да зареждат и разтоварват детайлите. По този начин се спестяват над 50% от работното време. Това съответно води до понижаване на разходите за производството на единица продукт под нивото, което може да се постигне чрез други процеси или ръчна обработка.

 

Как влияе дигитализацията

Досега процесите по обработка на листов материал често се провеждаха чрез изолирани решения, които не са свързани помежду си в мрежа. В такива случаи служителите трябва да координират отделните работни станции. Тази тежка работа не създава добавена стойност и оказва все по-отрицателно въздействие върху производителността в ерата на Индустрия 4.0, където се изискват по-високи скорости и повече гъвкавост от всякога. Следователно автоматизацията на производството на детайли от листов материал е от съществено значение. Също толкова важни обаче са дигитализацията и свързването на машините и системите в мрежа с цел осигуряване на по-голяма оперативна прозрачност и разкриване на потенциални възможности за оптимизация.

Тук идва ролята на дигиталните спомагателни системи. Използвайки тези системи, компаниите могат да събират данни в реално време за състоянието на всички видове оборудване, да провеждат проактивна поддръжка, да анализират оползотворяването на капацитета и да оптимизират енергийните разходи. По този начин служителите също са по-ефективни. Поради тази причина все повече и повече компании предприемат стъпки за дигитализиране на производствените си процеси.

Служителите получават на монитори информация, благодарение на която може да се постигне ускоряване на работните потоци.
Проучване потвърждава, че 35% от компаниите възнамеряват да използват тези системи в бъдеще. Ползите от дигитализацията са неоспорими. 85% от компаниите, участвали в проучването, заявяват, че централизираната администрация, управление и мониторинг на свързаните в мрежа машини и системи са довели до оптимизация на разходите.

 

Какви са ползите от автоматизацията

Автоматизирането на дейностите по обработка на листов материал позволява бързи смени между различни детайли – нещо, което може да е особено полезно в зависимост от продуктовия микс. Машините с автоматична смяна на инструмента редуцират времето за настройка почти до 0, а по принцип този процес може да отнеме часове в зависимост от сложността на детайла.

Дизайните, които могат да се реализират при автоматизирана обработка на листов материал, са безброй. Подходът е силно динамичен и позволява високо ниво на персонализация. Това е така, тъй като листовият материал се предлага в редица размери с различни спецификации.
Друга полза от автоматизацията и роботизацията позволява на производителите на продукти от листов материал да мащабират процесите си спрямо настоящите нива на търсене. С правилните решения за автоматизация и роботизация компаниите бързо могат да променят производствените си програми, без да се стига до увеличение на труда, което спомага за ускорено преминаване от протип към производство.

Автоматизацията може да подобри скоростта на производство. Автоматичните зареждащи устройства непрекъснато подават материал на машината, без да е нужно служител ръчно да товари и разтоварва големите детайли от листов материал. За обслужване на преси, pick-and-place операции и асемблиране могат да се използват колаборативни роботи.

Чрез автоматизиране на обработката на листов материал производителите могат да избегнат рисковете от допускане на грешки вследствие на умора, разсеяност или невнимание от страна на служителите. Съвременните машини могат да предоставят по-добри нива на прецизност, тъй като могат да режат, огъват или формоват листове материал с различни размери. В допълнение те могат да предложат обработка под много малки ъгли, които не биха могли да се реализират само с човешка ръка.

Друга полза, свързана с автоматизацията в сектора, е редуцирането на отпадъчните материали. Когато производството се извършва на ръка и служителите допускат грешки по-често, производителят може да се изправи пред проблем с големи количества отпадъци. При внедряване на решения за автоматизация металните листове се оползотворяват в оптимална степен.

Автоматизираните процеси предоставят продуктите по-бързо – един робот може да се справи с няколко задачи, чието изпълнение иначе би изисквало усилието на няколко служители. Това включва манипулиране е тежки детайли при зареждане и отнемане, както и плавен и безпроблемен преход от рязане към огъване и заглаждане на ръбовете например.


Вижте още от Машини


Ключови думи: листов материал, металорежещи машини, огъващи машини, роботи, роботизация, автоматизация



Редактор на статията:

Диляна Йорданова

Диляна Йорданова

Отговорен редактор

  • Завършва специалност "Инженерна екология" в Химикотехнологичен и металургичен университет;

  • Заема длъжността "Отговорен редактор" в издателство TLL Media от 2020 г.;

  • Разполага с над 10 години опит в създаването на съдържание и писането на научни статии.

    Диляна Йорданова в LinkedIn





Top