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

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.

Вцелом на производствах существуют разные технологии установки деталей в станок, вот одни из самых популярных:

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

Персонал на предприятии молодой: средний возраст 25–35 лет. Обучили его в течение нескольких дней:

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.

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.

Уже сейчас идет обсуждение технологии обработки (дублера инструментов, контроль поломки инструментов) для работы в третью смену без человека.