2021

Роботизация малой серии: загружаем заготовки 22 кг в два станка DMG

Когда несколько предприятий, занимающиеся схожей деятельностью, в буквальном смысле находятся под крышей одного завода, градус конкуренции зашкаливает.
Наш заказчик оказался в таких условиях и нашел выход из сложившейся ситуации.

С чего все начиналось: исходные данные

Компания располагалась на одной производственной площадке с другими предприятиями, которые тоже занимались металлообработкой. По мере роста они конкурировали между собой. Это вызывало постоянную текучку квалифицированных кадров. Как только на каком-то из заводов поднимали заработную плату, часть сотрудников уходили к конкурентам.

Собственник, побывав на выставке в Ганновере, увидел элегантное технологическое роботизированное решение от LANG по обработке мелкосерийных деталей. Директору понравилось, и он захотел увидеть у себя такое же.

Для предприятия купили 2 станка DMG со всеми функциями роботизации и заказали к ним у нас роботизацию производства.

Стандартная партия деталей у заказчика — 5-15 штук. Большой объем из 20-50 заготовок — редкая серия на производстве. Среднее время обработки деталей — от 5 минут до 3 часов.
Не хватает времени на изучение кейса? Получите PDF-версию на почту

1

Производственные процессы

Вцелом на производствах существуют разные технологии установки деталей в станок, вот одни из самых популярных:
Зажим заготовки в тисках
Вариант 1
Зажим ручной силой заготовки в тисках или в приспособлениях.
Загрузка заготовки в пневмо-, гидроприспособление
Вариант 2
Загрузка в пневмо-, гидроприспособление, которое обычно не снимается со станка из-за сложности замены.
Выбор заказчика
Каждая деталь вставляется в тиски, а эти тиски с деталью уже загружаются в станок в систему нулевого базирования. На каждую заготовку наносятся насечки и после этого она устанавливается в мини тиски. На этих тисках используются специальные губки, которые удерживают деталь в разы мощнее при минимальной площади контакта. Лучше удерживается деталь — быстрее время обработки.

P.S. Соотнесите площадь контакта тисков с размером заготовки ↓
деталь вставляется в тиски
деталь вставляется в тиски
Выбор заказчика
Каждая деталь вставляется в тиски, а эти тиски с деталью уже загружаются в станок в систему нулевого базирования. На каждую заготовку наносятся насечки и после этого она устанавливается в мини тиски. На этих тисках используются специальные губки, которые удерживают деталь в разы мощнее при минимальной площади контакта. Лучше удерживается деталь — быстрее время обработки. Смотрите видео работы тисков.

P.S. Соотнесите площадь контакта тисков с размером заготовки ↓
контакт тисков и заготовки

2

Какую задачу поставил заказчик?

Наша задача — автоматизировать процесс загрузки детали в станок роботом. При этом робот со специальной тележки берет тиски, которые предварительно установил оператор.

В станке нет автоматического зажима, робот делает все вручную. Он устанавливает тиски в систему нулевого базирования и поворачивает рычаг для зажатия.

3

Как мы решали задачу заказчика

В данной ситуации требовалась грузоподъемность в 20 кг. Обычно подобные решения автоматизируют методом "один робот - один станок". У нас же два станка и один робот, поэтому наш профессиональный вызов – правильное размещение всего оборудования и соединение его в единую систему безопасности. Например, размещая станки слишко близко друг к другу, пульты станков блокируют доступ оператора в рабочую зону и робот ударяется в загрузочную дверцу. Поставив робота на 100 мм ниже, он не дотягивается до крайних тисков на тележке. И так далее.

Мы подобрали робот известного бренда KUKA. Он оснащен потрясающими элементами для визуального 3D-проектирования и программирования. Поэтому фактически 80% пусконаладки и создания программ для робота было сделано на компьютере и претерпело минимальное количество изменений в процессе запуска. Запуск занял 10 рабочих дней и еще столько же программирование.
программирование робота KUKA со станком DMG
Фактически 80% пусконаладки и создания программ для робота было сделано на компьютере и претерпело минимальное количество изменений в процессе запуска.

— Виталий, инженер-конструктор kobotek

Работа робота: общий вид на двух станках
Работа робота: крупный план захвата заготовок

4

Трудности, с которыми мы столкнулись при внедрении робота

Идеальные ситуации для роботизации бывают редко, так как у каждого производства есть свои особенности. В данном случае тоже не обошлось без сложностей.

1. Захват

В первую очередь мы сделали захват для тисков, так как готовый у LANG оказался дорогой и не вошел в бюджет. Поскольку документации на деталь у производителя нет, нам пришлось исследовать его устройство самостоятельно. В итоге сделали отличный захват, который работал не хуже оригинального. В процессе работы пришлось добавить датчики для контроля прилегания тисков к захвату робота.

2. Планировка

Из-за кинематики робота было сложно определится с расстановкой станков. В одном положении робот не доставал до места загрузки детали в станок и нам приходилось ставить их близко друг от друга. Но после сближения пульт мешал оператору и сильно уменьшал его рабочую зону.

Поэтому у нас была задача максимально раздвинуть станки и сделать работу удобной для оператора. После точных испытаний мы нашли положение, в котором робот до всего дотягивался и проходил в дверь станка с просветом в 10 мм.

3. Обход европейских санкций

В процессе нашей работы заказчик решил купить второго робота на два таких же станка, пока он есть в наличии. Но продукция LANG попала в санкционный список и перестала поставляться, поэтому клиент не смог получить тележки и специальные парковочники.

Ничего не осталось, как сделать реверс-инжиниринг. Разобрали, изучили тележку и парковочник, чтобы сделать их самостоятельно.

4. Обдув витой стружки

Клиент купил специальный вентилятор, который вставляется в магазин инструментов и после обработки обдувает деталь. Но оказалось, что этого не всегда достаточно. Витая стружка остается, если есть глубокие отверстия в деталях, оттуда не сдувается вода.

Мы сделали обдув на роботе, чтобы он очищал места захвата тисков и нулевые метки (отверстия, в которые вставляются тиски) перед разгрузкой. Еще, перед тем как достать деталь, робот переворачивал ее и сливал воду внутрь станка.

Как итог, вместо двух операторов в три смены — один оператор/наладчик. Его работа исключительно наладка станков, установка и привязка инструмента, программирование в Mastercam. Заготовки подготавливают на заготовительном участке.

— Андрей Карцев, директор kobotek

У вас похожий случай? С удовольствием предложим роботизированное решение для загрузки вашего станка.

5

Как происходило обучение персонала

Персонал на предприятии молодой: средний возраст 25–35 лет. Обучили его в течение нескольких дней:
Демонстрация
Демонстрация
Прочитали лекцию по основам роботизации
Совместная работа
Совместная работа
Продемонстрировали, как работать с роботом
Проверка
Проверка
Отработали навыки на практике
Самостоятельное программирование
Вопросы
Большинство вопросов решаются по телефону
Сейчас ещё заказчик и работники привыкают и осваивают новый процесс работы. Но уже сейчас видно, что при такой серийности робот повышает производительность.

На таких станках настройка инструмента на новую деталь и первый прогон детали может занимать часы и даже рабочую смену. И в этот момент человек не должен отвлекаться на "тупую" работу. Уже в первые часы работы робота мы наблюдали как наладчик около станков моделировал на компе другую обработку и даже не замечал, что станок завершил работать. Робот реагирует мгновенно, человек нет, даже если подвести к нему электрический ток.

6

Итоги и перспективы: что дальше

На 4 станках работает 1 человек, который занимается и другими задачами. Поскольку партии деталей небольшие, а оператор квалифицированный, он не только загружает детали, но и пишет новые программы обработки, корректирует текущие.

Монотонную работу выполняет робот, а квалифицированный специалист использует свои навыки максимально эффективно для бизнеса.

Результаты роботизации станков

У сотрудников есть время уделять внимание моделированию и технологии обработки. В итоге предприятие получило операторов и технологов в одном лице.
Уже сейчас такая организация производственных процессов увеличила производительность компании на 15%. После внедрения второго робота результаты будут еще более впечатляющими.

Заказчик остался доволен

Уже сейчас идет обсуждение технологии обработки (дублера инструментов, контроль поломки инструментов) для работы в третью смену без человека.
Остались вопросы? Хотите подробностей? Свяжитесь с нашим специалистом