No article found
CNC-avtomatizacija – osnove, tehnologije in stroškovna učinkovitost
Sodobne rešitve za avtomatizacijo omogočajo tudi srednje velikim podjetjem, da povečajo svojo produktivnost in se uspešno kosajo v mednarodni konkurenci. Ta članek ponuja pregled tehnologij, primerov uporabe in meril za odločanje na področju CNC-avtomatizacije.
Naši CNC-robotiKaj je CNC-avtomatizacija?
Avtomatizacija CNC pomeni avtomatizirano nakladanje in razkladanje CNC-obdelovalnih strojev brez ročnega posredovanja. Medtem ko CNC-krmiljenje prevzame gibanje orodja, avtomatizacija zagotavlja neprekinjen tok materiala: dovajanje surovih surovcev, vpenjanje, odvzem obdelanih delov in odlaganje. Cilj: maksimiranje časa vretena ob zmanjšanju stranskih časov. Medtem ko ročno upravljani stroj proizvaja le v prisotnosti operaterja, avtomatizirana naprava omogoča proizvodnjo v poznih in nočnih izmenah ter ob vikendih – brez dodatnih stroškov za osebje. Ponudba sega od preprostih zadrževalnih transporterjev za identične dele do prilagodljivih, s kamero krmiljenih robotske sistemov, ki obdelujejo različne geometrije obdelovancev brez mehanske predelave.
Zakaj je avtomatizacija CNC vedno pomembnejša
Demografske spremembe močno vplivajo na kovinsko industrijo. Usposobljene operaterje strojev je vse težje najti, zlasti na podeželju. Avtomatizacija ponuja rešitev: strokovni delavec ni več obremenjen z ponavljajočimi se dejavnostmi in se lahko osredotoči na zahtevnejše naloge – programiranje, zagotavljanje kakovosti, optimizacijo procesov.
Stroški dela v Nemčiji so znatno višji kot v državah z nizkimi plačami. Avtomatizacija omogoča večjo proizvodnjo z manj osebja. Prednost se kaže zlasti pri nujnih naročilih: medtem ko so konkurenti odvisni od delavcev v izmenah, lahko avtomatizirana podjetja proizvajajo ponoči in naslednje jutro že dostavijo izdelke.
Mnoga podjetja razmišljajo o ponovni selitvi proizvodnje iz tujine. Razlogi: težave s kakovostjo, dolge transportne poti, tveganja v dobavni verigi. Avtomatizacija omogoča, da je ta ponovna selitev ekonomsko izvedljiva zaradi nižjih transportnih stroškov, krajših odzivnih časov in bližine razvoja.
Tehnologije CNC-avtomatizacije
Enaki obdelovanci se zlagajo na transportni trak ali v magazin in se dovajajo eden za drugim.
Prednosti: Majhna naložba, enostavno upravljanje, visoka zanesljivost
Slabosti: Samo enaki deli, velik obseg predelave, velika potreba po prostoru
Uporaba: Proizvodnja v velikih serijah z redkimi menjavami izdelkov (industrija dobaviteljev avtomobilskih delov)
Nosilci obdelovancev se napolnijo zunaj stroja in se samodejno menjajo. Napetost na ničelni točki zagotavlja visoko ponovljivost.
Prednosti: zelo kratki časi nastavitve, zunanje polnjenje palet, visoka natančnost
Slabosti: Visoka naložba v palete, za vsak obdelovanec je potrebna ena paleta
Uporaba: izdelava orodij in kalupov, letalska industrija
Industrijski roboti ravnajo z najrazličnejšimi oblikami obdelovancev. Sodobni sistemi za zaznavanje obdelovancev uporabljajo kamere – mehanske naprave za pozicioniranje so tako v veliki meri odvečne.
Dva glavna pristopa:
Neposredno ravnanje z obdelovancem: robot neposredno prime surovec in ga namesti v napenjalno napravo. Za mehanske vpenjalne skobe je potrebno hidravlično/pnevmatsko napenjanje ali električni momentni izvijač.
Zamenjava vpenjal: zamenjujejo se celotni vpenjali z vpenjanjem na ničelni točki. Hitro polnjenje, vendar stroškovno zahtevno pri veliko različnih delih.
Prednosti: visoka prilagodljivost, kratki časi preureditve s kamero, možnost vgradnje dodatnih funkcij
Slabosti: višji nabavni stroški, zahtevnejši zagon
Uporaba: izdelava po naročilu, pogosto menjavanje izdelkov v majhnih do srednje velikih velikostih serij
Kamere zaznavajo položaj in lego obdelovancev, robot pa samodejno prilagodi gib prijemanja. Mehanski pozicionirni elementi niso več potrebni.
Prednosti: čas preureditve krajši od 5 minut, brez mehanskih omejevalnikov, možnost mešanega razporeda
Ekonomsko najugodnejše razmere: velikosti serije od 5 do 5.000 kosov s pogostimi menjavami izdelkov
Kdaj se splača vpeljati CNC-avtomatizacijo?
Merila za odločanje
Čas obdelave: avtomatizacija postane zanimiva že pri približno 8 minutah glavnega časa na kos velikost serije:
- Majhne serije (5–50 kosov): roboti z nadzorom kamere
- Srednje serije (50–1.000 kosov): robotske sisteme
- Velike serije (>1.000 kosov): tudi transportni trakovi ali paletni sistemi
Drugi dejavniki
Delovanje v izmenah: še posebej ekonomično, če stroj deluje brez osebja (vikend, ponoči)
Razpoložljivost osebja: ob pomanjkanju usposobljenih delavcev pogosto edina možnost za izkoriščanje zmogljivosti
Kakovost: konstantno, ponovljivo delo brez napak zaradi utrujenosti
Uvedba avtomatizacije CNC
Faza načrtovanja
Analiza trenutnega stanja:
- Kateri stroji se avtomatizirajo?
- Ponudba izdelkov in velikosti serije?
- Ali so na voljo vmesniki?
- Prostorska ureditev?
Način napenjanja: Ali je na voljo rotacijski prehod? V nasprotnem primeru je potreben električni momentni izvijač.
Tehnična integracija
Vmesniki: Sodobni stroji: Profibus, Profinet, EtherNet/IP. Starejši stroji: M funkcije in brezpotencialni kontakti.
Varnost: svetlobna zapora, varnostni laser, pogon vrat z zaščito pred dotikom v skladu z direktivo o strojih.
Prijemala: odvisno od obdelovanca: čeljustna prijemala, vpenjalne klešče, vakuumska prijemala.
Zagon in usposabljanje
Strokovni zagon vključuje prilagajanje gibov, preizkušanje komunikacije in usposabljanje uporabnikov. Sodobni sistemi z grafičnimi vmesniki: nove naloge je mogoče nastaviti v nekaj minutah, znanje programiranja ni potrebno.
Izzivi in možne rešitve
Povezava stroja brez rotacijskega prehoda
Problem: Veliko obstoječih strojev nima rotacijskega prehoda. Naknadna vgradnja pogosto stane več deset tisoč evrov.
Rešitev: Električni momentni izvijači avtomatizirajo mehanske vijačne stiskalnice. Stroški: le delček stroškov naknadne opreme strojev.
Raznolikost delov in prilagodljivost
Problem: Proizvajalec po naročilu s široko paleto izdelkov – pri mehanskih sistemih je čas preureditve opreme dolg.
Rešitev: Sistem za krmiljenje kamere samodejno prepozna obdelovance. Čas preureditve je krajši od 5 minut zaradi prilagoditve vpenjalne mere prijemala.
Omejena avtonomna avtonomija
Rešitve:
- Sistemi SpaceBox: več kot 1.500 majhnih delov na enoto SpaceBox
- Skladišča palet: srednje velikosti serije
- Mizni voziček: veliki obdelovanci
- Dopolnjevanje je mogoče med delovanjem
zagotavljanje kakovosti
Predlogi rešitev:
- Integrirana merilna tehnika
- Prepoznavanje napak s pomočjo kamere
- Nadzor procesa CNC-krmiljenja
- Diagnostika na daljavo z obvestilom prek SMS-a/e-pošte
Pogosta vprašanja o CNC-avtomatizaciji
Od 5 do 10 kosov pri pogostih menjavah izdelkov. Optimalno območje pri avtomatskem upravljanju: 5–5.000 kosov.
Običajno 1–3 leta. Pri nočnih izmenah in proizvodnji ob vikendih pa hitreje.
Da. Povezava je mogoča prek M funkcije. Električni momentni izvijači nadomeščajo manjkajoči rotacijski prehod.
Pri sodobnih sistemih: 3–5 minut za novo naročilo, znanje programiranja ni potrebno.
Diagnostika na daljavo in obveščanje prek SMS-sporočil/e-pošte. Veliko težav je mogoče rešiti z vzdrževanjem na daljavo.
Sistemi z upravljanjem prek kamere: predelava v nekaj minutah.
Kompaktne robotske celice: približno 4–6 m² poleg stroja.
Po usposabljanju sistem upravljajo običajni operaterji strojev.
Praktični primeri iz industrije
Podjetja poročajo o znatnih izboljšavah: proizvajalec preciznih delov je izboljšal zanesljivost dobave brez dodatnih kvalificiranih delavcev – odzivni čas na nujna naročila se je skrajšal z več dni na manj kot 24 ur. Proizvajalec ohišij je optimiziral delovne procese, osebje pa se osredotoča na zagotavljanje kakovosti. Podizvajalec na podeželju je kljub pomanjkanju kvalificirane delovne sile zagotovil proizvodnjo z delom ob vikendih in ponoči.
Druge študije primerov v naših poročilih o strankah