No article found
CNC-automaatika – põhitõed, tehnoloogiad ja majanduslik tasuvus
Kaasaegsed automatiseerimislahendused võimaldavad ka keskmise suurusega ettevõtetel suurendada oma tootlikkust ja konkureerida rahvusvahelisel turul. Käesolev artikkel annab ülevaate CNC-automaatika tehnoloogiatest, rakendusvõimalustest ja otsustamiskriteeriumidest.
Meie CNC-robotidMis on CNC-automaatika?
CNC-automaatika tähendab CNC-töötlemismasinate automatiseeritud laadimist ja tühjendamist ilma käsitsi sekkumiseta. Kui CNC-juhtimissüsteem juhib tööriistade liikumist, tagab automaatika pideva materjalivooga: toorikute etteandmine, kinnitamine, töödeldud detailide eemaldamine ja paigutamine. Eesmärk: spindliaega maksimeerimine ja kõrvalkulude vähendamine. Kui käsitsi juhitav masin toodab ainult operaatori kohaloleku ajal, võimaldab automatiseeritud süsteem tootmist hilis- ja öövahetustes ning nädalavahetustel – ilma täiendavate personalikuludeta. Valik ulatub lihtsatest konveieritest identseid detaile jaoks kuni paindlike, kaamerajuhitavate robotisüsteemideni, mis töötlevad erineva geomeetriaga töödeldavaid detaile ilma mehaanilise ümberkorralduseta.
Miks CNC-automaatika muutub üha olulisemaks
Demograafiline muutus mõjutab metallitöötlevat tööstust rängalt. Kvalifitseeritud masinaoperaatoreid on üha raskem leida, eriti maapiirkondades. Automaatika pakub lahendust: oskustöötaja vabastatakse korduvatest tegevustest ja saab keskenduda keerulisematele ülesannetele – programmeerimisele, kvaliteedi tagamisele, protsesside optimeerimisele.
Palgakulud on Saksamaal märkimisväärselt kõrgemad kui madalapalgalistes riikides. Automaatika võimaldab toota suuremaid koguseid väiksema tööjõuga. Eelised tulevad eriti hästi esile kiirtellimuste puhul: kui konkurendid sõltuvad vahetustega töötavatest töötajatest, saavad automatiseeritud ettevõtted toota öösel ja tarnida tooted järgmisel hommikul.
Paljud ettevõtted kaaluvad tootmise tagasitoomist välismaalt. Põhjused: kvaliteediprobleemid, pikad transporditeed, tarneahela riskid. Automaatika muudab selle tagasitoomise majanduslikult otstarbekaks tänu madalamatele transpordikuludele, lühematele reageerimisaegadele ja arendustegevuse lähedusele.
CNC-automaatika tehnoloogiad
Identsed toorikud paigutatakse konveierile või magasini ja juhitakse masinasse järjestikku.
Eelised: väike investeering, lihtne kasutamine, suur töökindlus
Puudused: sobivad ainult identsed toorikud, suur ümberseadistamise vaev, suur ruumivajadus
Kasutamine: suuremahuline seeriatootmine, kus tootevaliku vahetamine on haruldane (autotööstuse tarnijad)
Töödetailide kandurid laaditakse väliselt ja vahetatakse automaatselt. Nullpunkti kinnitus tagab suure korratavuse.
Eelised: väga lühikesed seadistamisaegad, väliselt laaditavad kaubaalused, kõrge täpsus
Puudused: suur investeering alusetesse, iga tooriku jaoks on vaja eraldi alust
Kasutusalad: tööriistade ja vormide tootmine, lennundustööstus
Tööstusrobotid töötlevad väga erineva kujuga töödeldavaid detaile. Kaasaegsed süsteemid kasutavad toorikute tuvastamiseks kaameratehnoloogiat – mehaanilised positsioneerimisabivahendid on suures osas kadunud.
Kaks peamist lähenemisviisi:
Töödetaili otsene käitlemine: robot haarab tooriku otse ja asetab selle kinnitusseadmesse. Nõuab hüdraulilist/pneumaatilist pingutust või elektrilist momentvõti mehaaniliste pingutusklambrite puhul.
Tingimuste vahetamine: vahetatakse terviklikke tingimusi nullpunkti pingutusega. Kiire laadimine, kuid kulukas, kui on palju erinevaid detaile.
Eelised: suur paindlikkus, lühikesed ümberseadistamisaegad kaameraga, integreeritavad lisafunktsioonid
Puudused: kõrgemad soetuskulud, keerulisem käikuandmine
Kasutusalad: tellimuspõhine tootmine, sageli vahelduvad tooted väikeste ja keskmise suurusega partii suurustega
Kaamerad registreerivad toorikute asukoha ja asendi, robot kohandab haaramisliigutust automaatselt. Mehaanilised positsioneerimiselemendid jäävad ära.
Eelised: ümberseadistamisaeg alla 5 minuti, puuduvad mehaanilised piire, võimalik segatud paigutus
Majanduslikult optimaalne valik: partii suurus 5–5000 tükki koos sagedaste tootevahetustega
Millal tasub CNC-automaatikat kasutusele võtta?
Otsustamiskriteeriumid
Töötlemisaeg: alates umbes 8 minutist põhitöötlemisaega ühe detaili kohta muutub automatiseerimine huvipakkuvaks partii suurus:
- Väikesed seeriad (5–50 tükki): kaamerajuhitavad robotid
- Keskmise suurusega seeriad (50–1 000 tükki): robotisüsteemid
- Suurtellimused (>1 000 tükki): ka konveierid või kaubaaluste süsteemid
Muud mõjutavad tegurid
Vahetustega töö: eriti majanduslikult tasuv, kui masin töötab ilma personalita (nädalavahetustel, öösel)
Tööjõu kättesaadavus: kvalifitseeritud tööjõu puuduse korral sageli ainus võimalus tootmisvõimsuse täielikuks ärakasutamiseks
Kvaliteet: püsiv ja korratav töö ilma väsimusest tingitud vigadeta
CNC-automaatika rakendamine
Projekteerimisetapp
Olukorra analüüs:
- Milliseid masinaid automatiseerida?
- Tootevalik ja partii suurused?
- Kas on olemas liideseid?
- Ruumiolukord?
Kinnituskontseptsioon: kas pöördläbiviik on olemas? Muidu on vaja elektrilist momentvõti.
Tehniline integreerimine
Liidesed: Uued masinad: Profibus, Profinet, EtherNet/IP. Vanemad masinad: M-funktsioonid ja potentsiaalivabad kontaktid.
Ohutus: valgusvõre, ohutuslaser, inimeste suhtes ohutu ukseajam vastavalt masinadirektiivile.
Haardid: sõltuvalt toorikust: lõuahaardid, pingutustangid, vaakumhaardid.
Käikuandmine ja koolitus
Professionaalne käikuandmine hõlmab liikumiste seadistamist, sideühenduse testimist ja operaatorite koolitust. Kaasaegsed graafilise kasutajaliidesega süsteemid: uued töökorraldused on seadistatavad mõne minutiga, programmeerimisoskusi ei ole vaja.
Väljakutsed ja lahendusvõimalused
Masina ühendamine ilma pöördläbiviikuta
Probleem: Paljudel olemasolevatel masinatel puudub pöördläbiviik. Järelpaigaldamine on sageli seotud viiekohaliste kuludega.
Lahendus: Elektrilised momentvõtmed automatiseerivad mehaanilised kruvikeerajad. Kulud: vaid murdosa masinate ümbervarustamise kuludest.
Osade mitmekesisus ja paindlikkus
Probleem: Tellimuspõhine tootja, kelle tootevalik on lai – mehaaniliste süsteemide ümberseadistamisaeg on pikk.
Lahendus: kaamerajuhtimissüsteem tuvastab toorikud automaatselt. Umberseadistamisaeg on alla 5 minuti, kuna tooriku kinnitussuurust saab kohandada.
Piiratud autonoomne tööaeg
Lahendused:
- SpaceBox-süsteemid: üle 1500 väikese osa ühe SpaceBoxi kohta
- Kaubaaluste hoidlad: keskmise suurusega partii suurus
- Lauakäru: suured toorikud
- Täitmine on võimalik töötamise ajal
kvaliteedi tagamine
Lahendusettepanekud:
- Integreeritud mõõtetehnika
- Kaamerapõhine vea tuvastamine
- CNC-juhtimise protsesside jälgimine
- Kaugdiagnoos koos teavitamisega SMS-i või e-posti teel
Korduma kippuvad küsimused CNC-automaatika kohta
Alates 5–10 tükist, kui tooted vahetuvad sageli. Optimaalne kogus (sweet spot) kaamerajuhitava tootmise puhul: 5–5 000 tükki.
Tavaliselt 1–3 aastat. Öövahetuste ja nädalavahetuste tootmise korral kiiremini.
Jah. Ühendus on võimalik M-funktsioonide kaudu. Elektrilised momentvõtmed asendavad puuduvat pöördläbiviiku.
Kaasaegsete süsteemide puhul: 3–5 minutit uue töö jaoks, programmeerimisoskusi pole vaja.
Kaugdiagnoos ja häirete saatmine SMS-i või e-posti teel. Paljud probleemid on lahendatavad kaughoolduse abil.
Kaamerapõhised süsteemid: ümberkorraldamine mõne minutiga.
Kompaktne robotrakk: umbes 4–6 m² lisaks masinale.
Pärast koolitust saavad süsteemi kasutada tavalised masinaoperaatorid.
Tööstuse praktilised näited
Ettevõtted teatavad märkimisväärsetest edusammudest: üks täppisdetailide tootja parandas tarnekindlust ilma täiendavate oskustöölisteta – reageerimisaeg kiirtellimustele lühenes päevadelt alla 24 tunnini. Üks korpuste tootja optimeeris tööprotsesse, personal keskendub kvaliteedi tagamisele. Üks maapiirkonnas asuv alltöövõtja tagas tootmise hoolimata oskustöötajate puudusest nädalavahetuste ja öösel toimuva tootmise abil.
Veel juhtumiuuringuid meie klientide aruannetes