Повышение автоматизации цеха: точность, гибкость и надежность

На станке, у станка, между станками — ППП (IIoT) никогда не далеко

Гибкость пришла к автоматизации, возможно, как никогда раньше. И для отраслей, требующих точной обработки, сборки и измерения, технологии автоматизации никогда не были так доступны.

Решения автоматизации варьируются от высшей точности до производственно-проверенной надежности и скорости. Почти никогда технологии не представляются как всё для всех, или более правильно все решения для всех проблем. Это не случай «выбери свой яд», а скорее выбор наиболее подходящей технологии и возможность обосновать ROI. Проверенная временем автоматизация вроде прутовых подачиков, портальных загрузчиков, упрощенных pick-and-place опций никогда не далеко от переднего плана, но они присоединяются и во многих случаях вытесняются новыми, более быстрыми роботизированными технологиями, имеющими преимущество универсальности, которую цифровая коммуникация IIoT может принести в производство.

Точность в часостроении привела к сотням роботов

По словам Рика Брукшира, группового менеджера по продуктам, роботы для Epson America Inc. (Карсон-Сити, штат Невада), когда его материнская компания Seiko Epson Corp. разработала роботов для производства своих часов около 35 лет назад, точность была всем. Сегодня Epson объединяет скорость с точностью в своем предложении более 300 роботов в размерах от 175 до 1000 мм по досягаемости, с грузоподъемностью до 20 кг и повторяемостью до 5 мкм. Типичные первые применения включали детали, помещающиеся в ладонь, для автопрома, медицины, электроники и функций включая сборку, обслуживание станков, комплектацию, инспекцию и тест, и паллетизацию практически в любой отрасли.

Новейшее дополнение к портфолио роботов Epson, начальный Synthis T3 All-in-One SCARA (selective compliance articulated robot arm), был представлен в ценовой точке и с возможностями скорости и точности, предназначенными для дальнейшего расширения применений Epson в автопроме, электронике, медицинских устройствах и потребительских товарах.

«С момента представления в конце 2017 года T3 нашел принятие рынком за пределами наших самых смелых ожиданий», — сказал Брукшир. — «T3 имеет контроллер внутри руки, подключение к ПК для программирования — всё за цену $7495. Он обладает тем же ПО, что мы используем в наших высококлассных шестиосевых роботах G-серии».

Как и другие SCARA роботы Epson, T3 — четырехосевой робот, который будет ставить с плоской поверхности на плоскую поверхность и позиционирован как альтернатива линейным слайдам в цехе. «Линейные слайды должны постоянно регулироваться для переналадок», сказал Брукшир. T3 с рукой 400 мм и максимальной грузоподъемностью 3 кг удовлетворяет эту потребность в гибкости со скоростью для эффективной работы, интеграции в компактном дизайне и ПО программирования Epson RC+.

Эффективность роботов в компактных пакетах

Erowa Technology Inc. (Арлингтон Хайтс, штат Иллинойс) имеет историю разработки систем паллетизации и роботов для обращения с инструментами и заготовками для эрозионной обработки, а также приложений обслуживания станков для чипмейкинга в тандеме или в комбинации с эрозионными станками. «Цех-заказ делает что-то другое каждый день. Это наша сильная сторона: кладем заготовку на паллет и в магазин и пусть робот двигает её внутри станка для обработки — будь то для одной, двух или пяти деталей», сказал Крис Норман, президент и COO. «Мы в нишевом рынке и наша автоматизация спроектирована для цехов-заказов, штамповочных цехов и цехов коротких серий аэрокосмического производства, чтобы назвать несколько».

Спрос на продукты автоматизации Erowa был сильным. «Есть большее принятие цехами решений автоматизации сегодня. Мы пережили рост продаж автоматизации 10–20% над 2017 годом, который был выше на 30% над 2016 годом», сказал Норман. «Мы не просто парни по эрозионке уже, хотя мы всё еще делаем много в производстве и обращении с электродами. Наша инструментальная система используется во многих разных аспектах производства. Наша система быстрой смены между нашими паллетами и нашими патронами и сменщиками режущих инструментов и сменщиками электродов на эрозионке — форма автоматизации, о которой многие компании не думают».

Программирование для его роботов было упрощено, согласно Норману. «Наши роботы не сложны для программирования. Есть разные уровни интеграции. Самый базовый — робот раб станка. Мы сделали всю работу по интерфейсу и имеем интерфейсы со всеми основными OEM. Когда мы приходим устанавливать, мы вызываем паллет в станок тем же способом, как вызываете шпиндель в станок. Это в основном одна строка кода. У нас есть ПО управления ячейкой, которое управляет станком и роботом вместо управления станка. Обычно нам нужно около дня обучения с клиентами», сказал Норман.

Цех — занятое место

Новейшие эрозионные станки от Makino Inc. (Мейсон, штат Огайо) включают автоматизацию для беспилотной операции. Поддержка идет от HyperConnect, набора приложений Makino Industrial Internet of Things (IIoT) для эрозионных станков, улучшающего пользовательский опыт и эффективность, и сокращающего простой станков. Доступно на всех эрозионных станках Makino, оснащенных системами управления Hyper-i, HyperConnect позволяет менеджерам цеха и операторам мониторить и контролировать эрозионные процессы с любого ПК, умного устройства или других систем управления Hyper-i в сети.

Операторы эрозионных станков уже сталкиваются с слишком большим на цехе. Последнее, чего кто-то хочет — это они бегают туда-сюда между станками и офисными пространствами. HyperConnect дает этим операторам доступность к тому, что им нужно для максимизации эффективности, будь они у станка, в офисе или работают удаленно.

Набор HyperConnect имеет четыре основные функции koneктивности для персонала цеха для мониторинга, планирования и устранения неисправностей их эрозионных операций. Из четырех функций, EDM Mail и PC Viewer функции наиболее часто используются. EDM Mail передает информацию о статусе станка операторам через email во время беспилотной операции для помощи в сокращении простоя и поддержки мультизадачности. Он может доставлять периодические обновления интервалов условий работы станка или оповещать операторов об остановке станка в любой час.

Связывание процессов — лишь идея вдали

Когда технология, предлагаемая станкостроителем, переходит в иные не связанные процессы, автоматизация может дать неожиданную продуктивную связь. Methods Machine Tools Inc. (Садбери, штат Массачусетс), поставщик станков, 3D-печати и автоматизации, сделал «квантовый скачок», комбинируя процессы для увеличения производства в 3D-производстве. Автоматизированная ячейка объединяет аддитивное производство с робототехникой и вычитательными процессами с целью предоставления пост-обработки для быстрого, высокоэффективного производства готовых 3D-деталей.

20-футовая (6 м) ячейка Methods включает станцию ввода 3D-напечатанного продукта, которая перемещает 3D-детали на строительных плитах в эрозионный станок FANUC C600, делающий рез для частичного отделения деталей от строительных плит. На следующей станции робот FANUC срывает плиты с напечатанных деталей и переносит детали к FANUC RoboDrill для финальных операций обработки. Robodrills особенно популярны в средах цеха за их самодостаточный и компактный автоматизационный отпечаток. Спроектированная для lights-out производства, ячейка сокращает общее время завершения деталей от 3D-печати до финальной пост-обработки, по сообщениям увеличивая общий выход деталей в 4 раза при устранении ручного труда. Партнер Methods Machine по 3D-печати — 3D Systems Corp. (Рок Хилл, штат Южная Каролина), создатель 3D-печати.

Умное производство означает IIoT koneктивность

Два станкостроителя, Mazak Corp. (Флоренс, штат Кентукки) и Murata Machinery USA Inc. (Шарлотт, штат Северная Каролина), сотрудничали для разработки умной производственной системы, комбинируя обработку Mazak, автоматизацию и умные технологии с автоматизированной системой высокой плотности хранения и извлечения Muratec. Результирующая Mazatec SMS (умная производственная система) обеспечивает беспилотное, lights-out производство и высокий выход, а также IIoT koneктивность.

Mazatec SMS паряет множественные горизонтальные центры обработки Mazak и/или многофункциональные станки с вертикально-ориентированным накопительным системой типа Muratec, имеющей паллеты, материальный бакет и высокоскоростной накопительный кран. Для соответствия специфическим производственным и пространственным нуждам каждого производителя, модульная система может иметь до 150 накопителей (в разных размерах) в шестиуровневой конфигурации, значительно увеличивающей пространственную эффективность.

Технология Mazak SmartBox IIoT и ПО управления производством Smooth PMC — ключевые компоненты SMS. Автоматизированная система Muratec контролирует все взаимосвязи и синхронизируется с ERP/MRP хостом и MES производителя. В результате, Mazatec SMS спроектирована стать умным заводским решением для контроля процессов, мониторинга и оптимизации для производства разнообразия заготовок — даже в малых партиях — с высокой эффективностью. Mazatec SMS может включать различные размеры и типы станков в одну автоматизированную производственную систему. Периферийное оборудование для Mazatec SMS включает индивидуальные станции для загрузки и центрирования, наклонной загрузки, подъема и опускания загрузки, настройки работы и мойки деталей. Помимо снабжения станков работой, кран накопителя системы обрабатывает общий ввод сырой заготовки и вывод готовых деталей Mazatec SMS.

Автоматизация зависит от ПО, фокуса IIoT

Shop Floor Automations (SFA; Ла Меса, штат Калифорния) специализируется на ПО производственной автоматизации, снабжающем цехи мониторингом станков, ЧПУ-сетями (DNC ПО), отслеживанием инструментов и управлением производственными данными. «Наши передовые технологии работают с протоколами такими как MTConnect, OPC UA, Okuma Thinc, Modbus и FANUC FOCAS», сказал Гай Барроу, аккаунт-менеджер. «Наши решения успешны для ЧПУ-цехов, цехов фабровки, штамповочных цехов и любого цеха, имеющего отношение к производственному процессу. Цехи включают те, что делают [высокие объемы аэрокосмических деталей, медицинских деталей, огнестрельного оружия и автодеталей, а также комбинированное производство/цехи-заказы».

По словам Барроу, клиенты SFA хотят устранить старые носители на цехе без замены станков. Они уходят на беспроводку и заменяют флоппи-дисководы. «Пока передачи программ и ревизионный контроль ЧПУ нужны, я бы сказал, мониторинг станков популярен для нас сейчас. Эффективность станка очень важна для клиентов. У нас есть инженеры под рукой для кастомизации решений под производственные заботы клиента. Цехи хотят инвестировать в стандарты Индустрии 4.0 и IIoT, так что это положительно влияет на наш продуктовый микс. Мы всегда тестируем новые решения для решения проблем клиентов альтернативных методов передачи программ/управления коммуникацией, увеличения утилизации станков, ревизионного контроля, безбумажности и лучшей подготовки к аудиту. Это также помогает им брать другие цели, такие как ISO сертификация, lights-out производство и интеграция с другими решениями, как ERP ПО».

Малое автоматизация с большими возможностями

Комбинация центров обработки с системами обращения паллетами оказалась хорошей для системы автоматизации для малых серий до размеров партии в одну деталь. По этой причине Liebherr Automation Systems Co. (Кемптен, Германия; и Салайн, штат Мичиган) расширила свое предложение автоматизации с PHS Allround. Цели интеллектуальной системы автоматизации — более высокая эффективность и простая операция независимо от размера и веса детали. Система смещает наладку заготовок со станка на отдельную станцию наладки и хранит пред-настроенные заготовки в промежуточной зоне хранения. Пред-настроенные заготовки, хранящиеся в системе, компенсируют короткие и длинные времена работы станка, и позволяют смены с очень малым или даже нулевым персоналом, что в свою очередь позволяет оптимизировать единичные цены до 20%.

Liebherr разработала компактный класс PHS Allround для универсальных пользователей. По словам компании, PHS Allround закрывает пробел между входным решением RLS rotary loading system Liebherr и индивидуально конфигурируемой системой обращения паллетами PHS Pro. Система обращения паллетами PHS Allround позволяет большой группе пользователей перейти в гибкое производство в комбинации с четырехосевыми и пятиосевыми центрами обработки. Новая модульная концепция в трех весовых классах для нагрузок до трех тонн гибка и может быть индивидуально конфигурирована и расширена. Это соответствует размерам паллетов 500×500 мм до 1000×1000 мм.

Кастомная автоматизация нацеливается на вторичные операции для производственной ячейки детали ствола AR-15

Hydromat, имя, синоним высокообъемного производства на цехе, спроектировала и построила кастомную в-процесс ячейку для устранения дополнительного обращения и вторичных операций для детали ствола популярного AR-15 стиля винтовки. Ранее эта деталь производилась на множественных станках.

Решение предоставлено с технологией станка Hydromat EPIC с добавленной автоматизацией и процессами обработки. Инженерная команда Hydromat придумала процесс, который сделает работу без каких-либо операций вне ячейки — от сырой прутковой заготовки до готовой детали.

Инженеры Hydromat предложили процесс производственной ячейки Barrel Extension OP 10 / 20 /30. Это решение включает выход из станка Hydromat EPIC в кастомно-интегрированный процесс передачи Op 20 broach/coin/de-burr четырехстанционный перед возвратом к станку Hydromat для Op 30 завершения детали. Во время процесса обработки деталь извлекается из станка, бродится в отдельной ячейке, и затем возвращается к ротационному передаточному процессу для финиша. Станок EPIC 32/45-16 rotary transfer включает полную интеграцию с робототехникой и ячейку Op 20.

OP 10 начинается с пучкового пруткового подачика, который подает пруток в коллет и отрезку на станции один. Заготовка детали перемещается от станций два через восемь с конкретными процессами обработки на каждой для особенностей первой стороны детали. На станции девять станка EPIC деталь извлекается первым роботом FANUC из коллета и помещается в открытую позицию на подносе подачи в ячейке процесса Op 20. Второй робот подбирает деталь с одной из двойных челюстей Schunk и помещает её в челюсть на позиции один стола внутри ячейки.

После лазерной верификации позиции деталь передается на вторую станцию. Деталь извлекается из челюсти пневматической системой передачи и помещается в позицию бродильного процесса, где бродильный станок делает свою работу.

Ty Miles Inc. (Вестчестер, штат Иллинойс) поставлял бродильный станок и оснастку для операции. После завершения бродилки, пневматическая система передачи перемещает деталь в челюсти перед тем, как она уносится на третью позицию для коинга.

Деталь затем передается на четвертую позицию для финального шага дебюрринга бродилки перед возвратом к позиции один для разгрузки и размещения в открытую позицию в подносе разгрузки. С этой позиции деталь возвращается к станку Hydromat EPIC для Op 30 на станциях 9H до 16H для обработки особенностей второй стороны детали. После завершения еще один робот FANUC извлекает завершенную деталь ствола из коллета и помещает её на конвейер для удаления. С временем цикла 15,0 секунд процесс дает 240 деталей в час производства от прутковой заготовки до завершения требуемой обработки детали. После термической обработки процесс шлифовки готовит деталь для рынка.

DP Tool & Machine Inc.: Повышение производства передовыми решениями обработки и станочного дела Methods Machine Tools отмечает 60 лет с новыми назначениями руководства