Робототехника на ЧПУ: 5 ключевых советов для повышения производительности и безопасности в цехе

В какой-то момент нам всем нужна помощь с подъемом тяжестей.

Для цехов с ЧПУ это может означать использование роботов для подъема, позиционирования и упаковки металлических отливок весом в сотни килограммов. Это также означает меньшее физическое и психческое напряжение у сотрудников — самого ценного актива любого цеха.

Работа рядом с роботом повышает производительность оператора, беря на себя повторяющуюся, физически тяжелую работу. Робототехника на ЧПУ увеличивает скорость, повышает эффективность и обеспечивает повторяемость, что ведет к лучшему качеству.

Роботы в ЧПУ-производстве могут выполнять множество задач, снижая физическую нагрузку на работников цеха.

Совет №1: Изучите функции, выполняемые роботами

С помощью робототехники многие производственные процессы можно автоматизировать для выполнения больших объемов работы. Что могут делать станочные роботы? При правильном проектировании и программировании они невероятно универсальны. Промышленная робототехника в среде цеха с ЧПУ обычно берет на себя простые, но важные задачи.

9 задач. 1 робот.

Пример девяти задач, выполняемых одним роботом в этом порядке (и так каждый раз):

1. Локализация и ориентация отливки в таре с помощью системы машинного зрения
2. Захват и подъем
3. Продувка приспособления для удаления стружки перед загрузкой
4. Загрузка в станок с ЧПУ для обработки
5. После обработки: продувка детали и слив СОЖ обратно в станок
6. Выгрузка обработанной детали
7. Снятие заусенцев (удаление острых кромок и заусенцев после обработки)
8. Промывка детали загрузкой и выгрузкой в мойку
9. Установка детали на исходящий конвейер

Хотя это девять отдельных шагов, это очень простой пример. Робот также может наносить матричный код на деталь для отслеживания; может отбирать пробы для аудита качества; и если деталей несколько, робот следит за ними без путаницы.

Рассмотрим различные функции робота:

• Подбор деталей — Детали можно брать из тар, конвейеров, стойки и приспособлений. Когда детали не размещаются повторяемо (в таре или на конвейере), системы зрения используются для локализации и ориентации перед захватом и подъемом
• Переворот/манипулирование/перемещение деталей — Робот может перевернуть деталь, установить на стойку и захватить с обратной стороны другим захватом/инструментом
• Загрузка и выгрузка — Роботы загружают и выгружают детали в/на множество мест: приспособления в станке с ЧПУ, очереди стойки, мойки, стенды для испытаний под давлением, конвейеры, контейнеры готовой продукции, стойки оператора, КИМ (КММ) и т.д.
• Продувка — Некоторые роботы сдувают металлическую стружку и СОЖ с детали и приспособления; стружка утилизируется и перерабатывается, СОЖ возвращается в бак для повторного использования
• Снятие заусенцев — Роботы могут удалять острые кромки, оставшиеся после обработки
• Разделение деталей — Если изготавливаются две похожие детали, робот держит их раздельно и также отбирает каждую N-ю деталь для контроля качества; бракованные детали (например, не прошедшие испытание под давлением) автоматически выделяются для анализа и карантина
• Отслеживание деталей — Роботы удерживают деталь у маркера прямого нанесения (DPM) для получения матричного кода и удерживают у считывателя для проверки маркировки и отслеживания детали
• Упаковка — Роботы упаковывают детали и манипулируют упаковочными материалами. С помощью вакуумных присосок роботы берут и укладывают пластиковые прокладки между вертикальными слоями деталей. Для крупных деталей (например, крышки двигателей) фанерный разделитель устанавливается с помощью более мощного пневмопенного захвата
• Очереди — Роботы формируют очереди входных, в процессе и готовых деталей, обеспечивая непрерывную работу станков и устраняя необходимость для рабочих упаковывать детали по одной

Совет №2: Понимайте программирование роботов

Откуда роботы знают, как и когда выполнять все эти функции? Роботов «учат» движениям и поведению как последовательности точек и функций; их программируют. Например, оператор ЧПУ водит рукой робота по всей операции, обучая точки, а затем робот повторяет это снова и снова. Операции могут обновлять роботов для адаптации к изменениям и проблемам без привлечения инженеров.

Самая сложная часть — настройка полностью новой роботизированной производственной ячейки, что требует экспертизы в логике, множества функций и подфункций, входов и выходов, отслеживания и манипулирования деталями… и огромного инженерного опыта и опыта экспертных программистов.

Вся эта работа делает начальные затраты на внедрение роботизированной обработки довольно высокими: сам робот, предварительное проектирование, выбор правильных захватов, программирование робота, определение того, как робот впишется в установленные процессы и т.д. Это требует значительной предварительной работы для выполнения этих задач.

Программирование робототехники ЧПУ требует экспертизы в логике и опыта экспертных инженеров.

Совет №3: Оцените свою уникальную ситуацию перед внедрением робота

Посмотрите на свои цели по сохранению конкурентоспособности. Для их достижения нужно ли снизить производственные затраты и/или повысить производительность? Подумайте, как добавление робота — в отличие от найма множества сотрудников — может это обеспечить.

Далее, подумайте наперед. Включают ли ваши предстоящие проекты много повторяющихся, физически тяжелых задач (тяжелый подъем, например, загрузка и перемещение отливок)?

Будьте терпеливы и планируйте тщательно. Срок поставки робота может составлять 8 месяцев или дольше. Это не намного больше, чем у станка с ЧПУ, но все равно может стать узким местом в ваших планах.

Цех с ЧПУ, имеющий инженерную экспертизу в штате, лучше всего подходит для работы с дистрибьютором робототехники и внедрения робототехники в цех. Четкое определение задач — цех решает инженерные задачи; поставщик робототехники решает вопросы, напрямую связанные с роботом — позволяет поддерживать производство в движении.

Наконец, какие еще новые технологии могут улучшить процессы ЧПУ-обработки? Может ли искусственный интеллект (ИИ на ЧПУ) работать в связке с робототехникой ЧПУ для дополнительных приростов производительности?

Узнайте больше о значении высокоточных деталей из нашего ресурса: Руководство по отрасли ЧПУ-обработки.

Совет №4: Понимайте разницу между станками с ЧПУ и роботами

Кратко сравним центры ЧПУ-обработки и производственные роботы ЧПУ.

Станки с ЧПУ — это высокоавтоматизированные стандартизированные режущие станки, предназначенные для точной обработки: фрезерование, сверление, растачивание, резьбование и т.д. с использованием шпинделей, вращающихся до 15 000 об/мин. У робота нет шпинделя, и он не может достичь точной точности, но он определенно выполняет повторяющиеся действия эффективно и надежно, обычно используя захваты, инструменты для снятия заусенцев, системы зрения и пневматику.

Роботы используют 6-осевые манипуляторы и отлично подходят для перемещения детали из точки А в точку Б, в то время как геометрия детали и режущего инструмента станка с ЧПУ использует 3, 4, 5 или даже 6 осей.

Наличие робота в рабочей ячейке обеспечивает гибкость оператора. Робот может работать из очереди деталей, поддерживая оборудование в работе на протяжении нескольких циклов станка. При правильной настройке роботы упрощают работу оператора ЧПУ, что означает, что операторы быстрее проходят кривую обучения. В конечном счете это улучшает гибкость планирования производственного персонала.

Говоря о труде, ни роботы ЧПУ, ни станки с ЧПУ сами по себе не хороши; им нужны квалифицированные операторы и программисты. И даже с приходом ИИ они не могут мыслить творчески или решать проблемы, и они ничего не добавляют в культуру цеха с ЧПУ. Так что, хотя робототехника ЧПУ стабильно продуктивна и не требует больничных, она не может делать всё.

Совет №5: Выбирайте цех с ЧПУ, использующий роботов

Не все цехи с ЧПУ используют роботов. Меньшие цехи и те, что специализируются на малых сериях, высоко кастомизированных деталях, обычно не используют роботов. Цехи с ЧПУ, использующие роботов, могут конкурентно котировать проекты большого объема в долгосрочных контрактах. Еще одно преимущество — роботы помогают устранить выгорание персонала, как физическое, так и ментальное. Что бы вы предпочли: использовать талреп для медленного подъема детали весом 40 кг или робота для быстрого и безопасного перемещения?

Безусловно, цех с ЧПУ должен ставить во главу угла выполнение точной обработки; это должно быть фокусом. Только тогда роботам следует рассматриваться как средство сделать производство быстрее, дешевле и более стабильным.

В целом, люди со временем становятся все более дружелюбными к роботам. Благодаря обучению и образованию многие операторы ЧПУ также стали экспертами в производственных роботах ЧПУ. Некоторые стали инженерами и руководителями, помогая обслуживать, обучать и улучшать роботизированные системы.

Роботы выполняют множество повторяющихся действий в цехе, но они не могут воспроизвести точность станка с ЧПУ.

Итоговые мысли о затратах, внедрении и Stecker

Роботы ЧПУ-производства не дороги, но интеграция стоит дорого, причем начальный процесс часто бывает долгим и затратным. Даже небольшие изменения в линии означают перепроектирование и перепрофилирование роботизированных рабочих ячеек.

В качестве пример один проект в Stecker выглядел так:

• 4 центра ЧПУ-обработки = 75% затрат на аутсорсинг
• 2 робота = 10% затрат на аутсорсинг
• Автоматизация (оборудование, программирование) = 15% затрат на аутсорсинг

Роботы на самом деле были наименее затратным аспектом этого проекта.

Настолько полезны они ни были, робототехника ЧПУ негибка, настройка новой системы занимает 3-6 месяцев, а технология не легко перепрофилируется. Как только линия готова, вы хотите использовать её в полной мере. Например, в Stecker мы работаем над улучшением того, как роботы работают «без присмотра», без оператора до 8 часов подряд.

Поскольку наша цель — изготавливать высококачественные детали максимально быстро, нам часто приходится пересматривать наши проекты, чтобы они были и быстрыми, и надежными. Наш общий процесс: запустить станки с ЧПУ, производить детали, отработать обработку, а затем автоматизировать.

Высококлассные цехи с ЧПУ используют робототехнику ЧПУ на полную мощность, но как узнать, когда партнерство подходит? Изучите наше руководство (и девять сценариев), чтобы увидеть, когда лучше всего работать с экспертом ЧПУ. Нажмите ниже, чтобы получить свою копию.

Об авторе

Мэтт возглавляет команду HR и маркетинга SMC. Он работал в Stecker Machine над проектами, охватывающими ЧПУ-производство, робототехнику, входящий маркетинг и лидерство. Он любит применять свой инженерный бэкграунд к любым бизнес-вызовам.