Роботи за обслужване на металорежещи машини

• Роботите могат да манипулират различни детайли и бързо да бъдат адаптирани към промените в производството
  
  
• За обслужването на металорежещи машини с ЦПУ могат да се използват и традиционни, и колаборативни роботи
  
  
• Монтирането на кобота на релса може да разшири обсега му и да му позволи да обслужва няколко металорежещи машини

Обслужването на машини е жизненоважно за производствените компании, защото осигурява безпроблемен поток на материали към различни видове индустриално оборудване, включително металорежещи машини с ЦПУ. Неправилното зареждане на материали обаче може да доведе до проблеми с машината, в резултат на които да се стигне до неизправни продукти, повишени нива на скрап, повреда на оборудването и престой, неочаквани разходи и дори до рискове по отношение на безопасността.

Изпълнението на свързани с обслужването на металорежещи машини задачи час след час може да доведе до умора и в крайна сметка до грешки и нарушаване на производствения процес. Макар конвенционалното роботизирано обслужване на машини да е решение, то често създава рискове за работниците и не предлага нивото на гъвкавост, необходимо за извършването на различни операции. Колаборативните роботи, от друга страна, могат лесно да бъдат интегрирани във вече функциониращи конфигурации, да работят редом с хора и да бъдат адаптирани за широка гама от приложения. С времето служителите могат да се фокусират върху задачи с по-висока стойност, които ограничават монотонността и риска от нараняване, допринасят за редуциране на текучеството на персонал и повишават удовлетвореността на работниците.

Автоматизирани машини или роботизирано обслужване

Автоматизираните системи с ЦПУ разполагат с компоненти като подаващи устройства и товарачи на палети, които подобряват експлоатационната достъпност и производителността с минимална човешка намеса. Този тип системи обаче невинаги са най-доброто решение за приложения с променливи параметри. Товарачите на палети например изискват много време за закрепване, особено в случаи на производство на множество продукти с различни спецификации. Макар да повишават ефективността на металорежещите машини с ЦПУ, те могат да понижат производителността на оператора и да повишат разходите за труд.

Роботизираното обслужване на металорежещи машини също автоматизира процеса, но предлага по-високо ниво на гъвкавост. Роботите могат да манипулират с различни детайли и бързо да бъдат адаптирани към промените в производството. Те могат да бъдат програмирани за задачи, извършвани преди или след механична обработка, и да бъдат препрограмирани, когато възникне необходимост. Роботите са значително по-подходящи за динамично производство или такова с множество продукти и малки партиди, отколкото решенията за автоматизирано подаване на детайли.

Колаборативен или индустриален робот

За обслужването на металорежещи машини с ЦПУ могат да се използват и традиционни, и колаборативни роботи. Коботите обаче имат редица преимущества в това направление. Например, те могат да функционират заедно с оператори в общо работно пространство. Коботите също са много по-гъвкави, отколкото традиционните индустриални модели, тъй като обикновено те могат да бъдат препрограмирани много по-бързо.

Много от брандовете коботи използват прости пултове за обучение с графичен интерфейс, които не изискват кодиране за програмиране. За разлика от това, индустриалните роботи обикновено изискват работа с по-сложен софтуер и кодиране.

За колаборативните роботи в повечето случаи не са необходими предпазни ограждения. След провеждането на оценка на риска, един прост скенер е достатъчен за поддържането на безопасността на оператора. Това елиминира необходимостта от заграждане на голяма зона около металорежещата машина с ЦПУ, което е критично важно за спестяването на място в цехове, разполагащи с минимално пространство.

Начин на монтаж

Коботите за обслужване на металорежещи машини с ЦПУ могат да бъдат инсталирани по четири начина. Първата възможност е фиксиран монтаж на стойка или на пода, което осигурява на колаборативния робот обсег навсякъде около него.

Друга опция е монтажът на подвижна платформа, което дава възможност за придвижване на кобота до машината, която трябва да обслужи. Необходимо е да се гарантира, че локациите, откъдето се подават заготовките и където се разтоварват вече формованите от металорежещата машина детайли, се намират на една и съща позиция спрямо кобота.

Таванният или релсов монтаж спестява подово пространство и улеснява достъпа на оператора до предната част на машината, когато това е необходимо. Монтирането на кобота на релса може да разшири обсега му и да му позволи да обслужва няколко металорежещи машини с ЦПУ.
Монтажът директно върху машината също спестява място и позволява реализирането на процедурите по обслужване в ограничено пространство.

Типът монтаж може да повлияе върху ефективността и производителността на цялата система. Изборът на най-подходящия вид монтаж за конкретно производство изисква отчитането на фактори като тип и размер на детайлите, размер на работното пространство, дали операторът трябва да има достъп до металорежещата машина и как роботът трябва да подходи към детайла.

Крайни изпълнителни устройства

Крайните изпълнителни устройства за роботи в приложения по обслужване на металорежещи машини обикновено са под формата на хващачи, които могат да бъдат електрически или пневматични. Когато се избира хващач за конкретната задача, следва да се имат предвид някои съображения. На първо място са видът на детайлите, с които ще манипулира роботът, и материалите, от които са изработени те.

След това трябва да се отчете теглото на крайното изпълнително устройство, защото то се брои към максималната товароносимост на робота. Това включва и всякакви допълнителни кабели или присъединявания, необходими за захранване или задвижване. В повечето случаи крайното изпълнително устройство се захранва отделно от манипулатора.

За по-интензивно обслужване на металорежещи машини трябва да се избере хващач, способен да издържи на многократна употреба и взаимодействие с оборудването. Повдигането на тежки детайли може бързо да износи хващачите с по-ниско ниво на надеждност.

При избора на крайно изпълнително устройство следва да се обмисли и дали са необходими други полезни функции, например сензори за детекция на детайли, системи за зрение за регистриране на дефекти или интегрирано автоматично почистване на частите.

Използването на най-подходящия тип хващач може значително да ускори процеса. Конфигурация с два хващача например може да увеличи достъпността и да редуцира времето на престой. Този подход позволява разтоварване на готовия детайл и едновременно зареждане на заготовка, без да е необходимо роботът да прави допълнителни ходове за стартиране на обработката на следващата част.

Комуникация между робота и машината

Коботът трябва да може да комуникира с ЦПУ на машината, за да може да извършва действия като стартиране на процеса на механична обработка и отваряне и затваряне на вратата на оборудването.

За максимална автономност и ефективност вратата на машината трябва да се отваря и затваря автоматично при получаване на сигнал от робота. Някои системи за обслужване на машини използват колаборативен робот за ръчно отваряне на вратата чрез захващане на дръжката й, но това е изключително неефективно и може да доведе до неизправност на кобота.

Не е желателно също да се налага роботът да натиска бутони, тъй като това ще понижи ефективността на системата и оставя място за грешки. Някои решения за интеграция на коботи използват входно-изходни устройства за управление на системата. Има и системи с програмируеми логически контролери, както и такива, които се интегрират директно в ЦПУ на машината. Това обаче е по-сложно и зависи от бранда на ЦПУ.

Предимства

Роботизираното обслужване на машини допринася за повишаване на безопасността в производственото пространство. Използването на робот за зареждане на машината значително намалява риска от наранявания на работници. Роботът може да бъде програмиран да забави работата си или да спре, ако се регистрира приближаване на служител.

Внедряването на роботи за обслужване на металорежещи машини увеличава скоростта и съкращава циклите за производство на детайли. Обикновено в сравнение с човек разликата е само няколко секунди, но с изминаването на седмици и месеци, това може да доведе до голям ръст на производителността като цяло, особено като се има предвид, че роботът може да работи непрекъснато.

В допълнение, роботът може да има и други приложения, освен зареждане и разтоварване на машината, особено ако се използва кобот. Колаборативните роботи предоставят ниво на гъвкавост, позволяващо им да извършват дори задачи по финишна обработка. В зависимост от характеристиките на продукта, задачи, като полиране, отстраняване на мустаци и др., се извършват много по-качествено и бързо от робот, отколкото от човек.

Стига монтажът на робота да го позволява, той може да обслужва няколко металорежещи машини едновременно. Роботът може да бъде стратегически позициониран между две машини или над тях и да зарежда заготовки и да разтоварва готови детайли и от двете. Ако машината е достатъчно голяма, роботът може да бъде монтиран и вътре в нея. При всички случаи тези опции могат да доведат до спестяване на пространство и редуциране на ходовете между отделните процеси.

Имплементирането на робот за обслужване на металорежещи машини е свързано с висока първоначална инвестиция, разходи за поддръжка и понякога с необходимост от скъпоструваща система за зрение. Ако роботът повдига детайли, които са във фиксирана позиция, системата за зрение е опционална, тъй като некачествените части могат да бъдат регистрирани и отстранени преди да се подложат на по-нататъшна обработка. Ако обаче се налага роботът да взима детайли, които са безразборно разбъркани, внедряването на система за зрение е от съществено значение, а това може значително да увеличи размера на инвестицията.