No article found
CNC automatika – pagrindai, technologijos ir ekonomiškumas
Šiuolaikiniai automatizavimo sprendimai leidžia net ir vidutinio dydžio įmonėms didinti našumą ir sėkmingai konkuruoti tarptautinėje rinkoje. Šiame straipsnyje pateikiama apžvalga apie technologijas, taikymo pavyzdžius ir sprendimų priėmimo kriterijus, susijusius su CNC automatizavimu.
Mūsų CNC robotaiKas yra CNC automatika?
CNC automatizavimas – tai automatizuotas CNC apdirbimo staklių pakrovimas ir iškrovimas be rankinio įsikišimo. Kol CNC valdymo sistema valdo įrankių judesius, automatizavimo sistema užtikrina nepertraukiamą medžiagų srautą: ruošinių padavimą, tvirtinimą, apdirbtų detalių paėmimą ir išdėstymą. Tikslas: maksimaliai padidinti suklio laiką ir sumažinti neproduktyvų laiką. Nors rankiniu būdu valdomas staklės gamina tik tada, kai prie jų yra operatorius, automatizuota įranga leidžia gaminti vėlyvosiose ir naktinėse pamainose bei savaitgaliais – be papildomų personalo išlaidų. Asortimentas svyruoja nuo paprastų konvejerinių transportuotojų identiškoms detalėms iki lanksčių, kameromis valdomų robotų sistemų, kurios gali tvarkyti įvairių geometrijų ruošinius be mechaninio perstatymo.
Kodėl CNC automatika tampa vis svarbesnė
Demografiniai pokyčiai smarkiai veikia metalo apdirbimo pramonę. Vis sunkiau rasti kvalifikuotus staklių operatorius, ypač kaimo vietovėse. Automatizavimas siūlo sprendimą: kvalifikuotas darbininkas nebeturi atlikti pasikartojančių veiksmų ir gali sutelkti dėmesį į sudėtingesnes užduotis – programavimą, kokybės užtikrinimą, procesų optimizavimą.
Darbo sąnaudos Vokietijoje yra gerokai didesnės nei šalyse, kuriose darbo užmokestis yra mažas. Automatizavimas leidžia pagaminti didesnį kiekį produkcijos, panaudojant mažiau darbo jėgos. Šis privalumas ypač akivaizdus vykdant skubius užsakymus: kol konkurentai turi pasikliauti pamaininiu darbu, automatizuotos įmonės gali gaminti per naktį ir pristatyti prekes kitą rytą.
Daugelis įmonių svarsto apie gamybos perkėlimą iš užsienio atgal į savo šalį. Priežastys: kokybės problemos, ilgi transportavimo maršrutai, tiekimo grandinės rizika. Automatizavimas padaro tokį perkėlimą ekonomiškai pagrįstą dėl mažesnių transportavimo išlaidų, trumpesnių reagavimo laikų ir artumo prie plėtros.
CNC automatizavimo technologijos
Tos pačios ruošiniai sukraunami ant konvejerio juostos arba į kasetę ir tiekiami viena po kitos.
Privalumai: nedidelės investicijos, paprastas valdymas, didelis patikimumas
Trūkumai: tinka tik identiškoms ruošiniams, didelės perkonfigūravimo sąnaudos, užima daug vietos
Taikymas: didelės serijos gamyba, kai produktai keičiami retai (automobilių pramonės tiekėjų sektorius)
Detalių laikikliai užpildomi iš išorės ir keičiami automatiškai. Nulinio taško fiksavimas užtikrina aukštą pakartojamumo tikslumą.
Privalumai: labai trumpas nustatymo laikas, išorinis padėklų pakrovimas, didelis tikslumas
Trūkumai: didelės investicijos į paletėmis, kiekvienam ruošiniui reikalinga atskira paletė
Pritaikymas: įrankių ir formų gamyba, aviacijos pramonė
Pramoniniai robotai apdoroja įvairiausios geometrijos ruošinius. Šiuolaikinėse sistemose ruošinių aptikimui naudojama kamerų technologija – mechaninės padėties nustatymo priemonės iš esmės tampa nereikalingos.
Du pagrindiniai metodai:
Tiesioginis ruošinio tvarkymas: robotas paima ruošinį tiesiogiai ir įdeda jį į tvirtinimo įtaisą. Tam reikalingas hidraulinis/pneumatinis tvirtinimo mechanizmas arba elektrinis dinamometrinis suktuvas, skirtas mechaniniams veržliaraktams.
Spaustuvų keitimas: keičiami komplektiniai spaustuvai su nulinio taško įtempimu. Greitas uždėjimas, tačiau brangus, jei yra daug skirtingų detalių.
Privalumai: didelis lankstumas, trumpas derinimo laikas su kamera, galimybė integruoti papildomas funkcijas
Trūkumai: didesnės įsigijimo išlaidos, sudėtingesnis paleidimas
Pritaikymas: užsakymų vykdytojai, dažnai keičiami produktai, gaminami mažais ir vidutinio dydžio partijos dydžiais
Kameros fiksuoja ruošinių padėtį ir orientaciją, o robotas automatiškai pritaiko griebtuvų judesius. Mechaniniai pozicionavimo elementai tampa nereikalingi.
Privalumai: derinimo laikas – mažiau nei 5 minutės, nėra mechaninių atraminių taškų, galima naudoti mišrią konfigūraciją
Ekonomiškai palankiausias variantas: partijos dydis nuo 5 iki 5 000 vienetų, dažnai keičiant gaminius
Kada verta rinktis CNC automatizavimą?
Sprendimo priėmimo kriterijai
Apdorojimo laikas: automatizavimas tampa įdomus, kai pagrindinis kiekvienos detalės apdorojimo laikas yra maždaug 8 minutės partijos dydis:
- Mažos serijos (5–50 vnt.): kameromis valdomi robotai
- Vidutinio dydžio serijos (50–1 000 vnt.): robotų sistemos
- Didelių serijų gamyba (>1 000 vnt.): taip pat konvejeriai arba padėklų sistemos
Kiti veiksniai
Darbas pamainomis: ypač ekonomiškas, kai mašina dirba be personalo (savaitgaliais, naktį)
Darbuotojų prieinamumas: esant kvalifikuotų darbuotojų trūkumui, dažnai tai vienintelė galimybė išnaudoti gamybos pajėgumus
Kokybė: pastovus, pakartojamas darbas be nuovargio sukeltų klaidų
CNC automatizavimo diegimas
Planavimo etapas
Esamos padėties analizė:
- Kokias mašinas automatizuoti?
- Gaminamų detalių asortimentas ir partijų dydžiai?
- Ar yra sąsajų?
- Kambario išplanavimas?
Tvirtinimo schema: ar yra rotacinė įvorė? Jei ne, reikės elektrinio dinamometrinio suktuvo.
Techninė integracija
Sąsajos: Šiuolaikinės mašinos: „Profibus“, „Profinet“, „EtherNet/IP“. Senesnės mašinos: M funkcija ir bevielės kontaktai.
Saugumas: šviesos užtvaros, saugos lazeriai, žmonėms saugus durų pavarų mechanizmas, atitinkantis mašinų direktyvą.
Griebtuvai: priklausomai nuo ruošinio: žandų griebtuvai, spaustuvai, vakuuminiai griebtuvai.
Paleidimas ir mokymai
Profesionalus paleidimas apima judesių nustatymą, ryšio patikrinimą ir operatoriaus apmokymą. Šiuolaikinės sistemos su grafinėmis sąsajomis: naujus užsakymus galima sukonfigūruoti per kelias minutes, programavimo žinių nereikia.
Iššūkiai ir sprendimų būdai
Mašinų prijungimas be rotacinių įvorių
Problema: Daugelis esamų staklių neturi rotacinių įvorių. Papildomas įrengimas vėliau dažnai kainuoja penkiaženklę sumą.
Sprendimas: Dinamometriniai suktuvai automatizuoja mechaninius veržliarakčius. Kaina: tik nedidelė dalis to, ką kainuotų mašinų modernizavimas.
Detalių įvairovė ir lankstumas
Problema: užsakymų vykdytojas, gaminantis platų detalių asortimentą – mechaninių sistemų perderinimo laikas užtrunka ilgai.
Sprendimas: kameros valdymo sistema automatiškai atpažįsta ruošinius. Perderinimo laikas – mažiau nei 5 minutės, pritaikant griebtuvo suspaudimo matmenis.
Ribotas autonominis veikimo laikas
Sprendimai:
- „SpaceBox“ sistemos: daugiau nei 1 500 smulkių detalių viename „SpaceBox“ bloke
- Paletų sandėliai: vidutinio dydžio partijos dydis
- Stalinis vežimėlis: dideli ruošiniai
- Galima papildyti eksploatacijos metu
kokybės užtikrinimas
Galimi sprendimai:
- Integruota matavimo technika
- Kameromis pagrįstas gedimų nustatymas
- CNC valdymo proceso stebėjimas
- Nuotolinė diagnostika su pranešimais SMS žinutėmis ir el. paštu
Dažnai užduodami klausimai apie CNC automatizavimą
Nuo 5–10 vienetų, jei produktai keičiami dažnai. Optimalus kiekis, nustatytas naudojant kamerą: 5–5 000 vienetų.
Paprastai 1–3 metai. Greičiau, jei dirbama naktinėmis pamainomis ir savaitgaliais.
Taip. Galima prijungti per M funkciją. Dinamometriniai suktuvai pakeičia trūkstamą rotacinę įvorę.
Šiuolaikinėse sistemose: 3–5 minutės naujam užsakymui, programavimo žinių nereikia.
Nuotolinė diagnostika ir pranešimai SMS žinutėmis ar el. paštu. Daugelis problemų gali būti išspręstos nuotolinėmis priežiūros priemonėmis.
Kameromis valdomos sistemos: perkonfigūravimas per kelias minutes.
Kompaktiškos roboto celės: apie 4–6 m² papildomai prie staklių.
Po mokymų sistemą valdo įprasti mašinų operatoriai.
Praktiniai pavyzdžiai iš pramonės
Įmonės praneša apie žymius patobulinimus: tiksliųjų detalių gamintojas pagerino tiekimo patikimumą be papildomų kvalifikuotų darbuotojų – reagavimo į skubius užsakymus laikas sutrumpėjo nuo kelių dienų iki mažiau nei 24 valandų. Korpusų gamintojas optimizavo darbo procesus, o personalas sutelkė dėmesį į kokybės užtikrinimą. Kaimo vietovėje įsikūręs užsakomųjų gaminių gamintojas užtikrino gamybą nepaisant kvalifikuotų darbuotojų trūkumo, dirbdamas savaitgaliais ir naktimis.
Daugiau atvejų analizės mūsų klientų ataskaitose