Автоматизация обслуживания станков с ЧПУ с помощью коботов: повышение эффективности и точности

Как коботы берут на себя рутину: загрузка, запуск и выгрузка деталей

Автоматизация — одно из самых обсуждаемых слов в современном производстве, и не зря. Внедрение роботов, коботов (коллаборативных роботов) и другого автоматизированного оборудования кардинально меняет правила игры. Они экономят время, увеличивают объемы выпуска и даже повышают качество деталей и сборок благодаря своей повторяемости и точности.

Если вы видели целые ряды промышленных роботов на конвейерах, идея внедрения автоматизации в свой цех может показаться слишком сложной и затратной. Однако всё может быть проще. Лучший способ начать — найти «низко висящие плоды»: самые простые, повторяющиеся задачи, которые создают узкие места или замедляют производство.

Обслуживание станков с ЧПУ (machine tending) — идеальный кандидат для старта. С помощью кобота можно быстро и без лишних сложностей автоматизировать загрузку заготовок, запуск станка и выгрузку готовых деталей. Это снижает количество ошибок при загрузке, ускоряет производство и помогает компенсировать нехватку кадров. Читайте дальше, чтобы узнать, с чего начать.

Обслуживание станков с ЧПУ на практике

Большинство операций на станках с ЧПУ — это процессы субтрактивного производства, где материал удаляется с заготовки. В традиционном ручном процессе оператор устанавливает заготовку в приспособление, фиксирует её. Приспособление удерживает деталь неподвижной или вращает её, а режущие инструменты удаляют материал. Все движения станка задаются компьютерной программой, что гарантирует высокую точность и повторяемость каждого цикла. Затем оператор снимает готовую деталь и устанавливает новую.

Эту работу — обслуживание станка — может выполнять кобот, например OB7 от Productive Robotics. Наиболее часто автоматизируют:

• Фрезерные станки. Заготовка статично закреплена в приспособлении, вращающиеся многозубные резаки формируют деталь.
• Токарные станки. Заготовка зажимается в один или два приспособления и вращается. Режущий инструмент неподвижен. При двух приспособлениях их обычно регулируют под длину детали для надежного зажима.
• Станки электроэрозионной обработки (ЭЭО). Разрезание происходит искровым эрозионным разрядом между проводящей заготовкой и электродом в ванне с деионизированной водой. Метод бесконтактной резки подходит для сложных или труднобрабатываемых деталей.
• Лазерные станки с ЧПУ. Высокотемпературный лазер плавит и режет материал. Тепло локализовано в минимальной зоне, что исключает термическое искривление, оставляет гладкие кромки и практически не требует доводки.

С чего начать автоматизацию обслуживания станков с ЧПУ

Движения кобота при обслуживании станка просты (взять заготовку, загрузить, закрыть дверцу, запустить станок, выгрузить деталь), поэтому сборка и настройка обычно не вызывают трудностей. Однако есть важные нюансы:

1. Создание строго структурированного, предсказуемого рабочего места

Заготовки должны всегда находиться в одной и той же точке. Используйте позиционирующие поддосы, дозаторы или лотки для их выравнивания. Расстояние от рабочего стола до станка должно быть постоянным, чтобы кобот дотягивался до зоны загрузки. В зоне работы не должно быть случайных препятствий: чашка кофе на траектории руки или сдвинутая стопка заготовок вызовут сбой.

Примечание: рабочую зону можно перестраивать, но тогда придется скорректировать инструкции и траектории кобота.

2. Выбор подходящего гриппера

Хотя можно использовать несколько типов грипперов и менять их, это увеличивает время цикла. Многие грипперы адаптируются под разные размеры, формы и материалы. Детали с двумя параллельными гранями (прямоугольные, цилиндрические) удобнее захватывать клещевым гриппером. Вакуумные присоски лучше подходят для тонких, хрупких или плоских изделий.

3. Расчет грузоподъемности

Грузоподъемность — максимальный вес, который может поднять манипулятор, включая вес самого гриппера и заготовку до обработки. Вес влияет на скорость движения и тормозной путь руки.

4. Планирование зоны досягаемости и осей движения

Дальность досягаемости определяет, на каком расстоянии от станка можно поставить кобот. Оси движения (аналог суставов человеческой руки) позволяют обходить препятствия: заходить за, под, между, сквозь. Стандарт — 6 осей, но у OB7 их 7. Это дает дополнительную маневренность для загрузки, выгрузки и работы с лючками станка в самых разных конфигурациях рабочих мест.

5. Кросс-обучение для гибкости производства

Компактность и быстрая переустановка позволяют переключать кобот между разными рабочими местами. Это делает график производства эффективнее и дает возможность оперативно реагировать:

• Увеличивать объемы выпуска для выполнения плана или опережения графика.
• Принимать новые крупные заказы.
• Замещать отсутствующих операторов (болезнь, отгулы) без отвлечения других рабочих.
• Закрывать вакансии, которые не удается заполнить из-за кадрового дефицита.

6. Работа «в темноте» (lights-out manufacturing)

Кобот на одном или нескольких станках позволяет запускать производство без присмотра оператора — ночью, в выходные. Многие цеха используют это для накопления запасов, выполнения крупных заказов или расширения номенклатуры изделий.

DIY-автоматизация с Productive Robotics

Лучшее в OB7 — простота установки и настройки. Система поставляется с интуитивным drag-and-drop интерфейсом: оператор физически водит рукой манипулятора и гриппера по нужной траектории, «уча» его каждому шагу. Обновить программу или перенастроить кобот под другой станок можно за пару часов.

Вместо крупных капитальных вложений в интегратора и кастомное оборудование вы получаете мощь робототехники в свои руки. А эксперты Productive Robotics помогут стартовать в кратчайшие сроки. Свяжитесь с нами!