Опыт использования роботов для обслуживания станков с ЧПУ

Германская компания Schwab CNC-Metallbearbeitung изготавливает магниевый корпус привода для рулевых механизмов автомобилей, годовой объем производства составляет до 250 000 единиц. Это очень сложная в обработке деталь и достичь такого объема производства удалось только за счет использования роботов для обслуживания станков с ЧПУ.

Обе стороны заготовки обрабатываются одна за другой на двух станках: четыре раза на первом обрабатывающем центре и вторая сторона на другом станке. При этом обрабатывающая зона станков доступна для выполнения процедур настройки и смены деталей. После обработки деталь подвергается маркировке. Автоматизация с роботами была разработана и внедрена компанией EGS Automatisierungstechnik.

Роботы автоматизируют процесс механической обработки

Начали с обрабатывающего центра Brother Speedio S1000, в котором одна сторона заготовки обрабатывается четыре раза со сменой зажима. Существующее зажимное устройство, в которое ранее компоненты вставлялись вручную, должно было автоматически загружаться. Общее время обработки и смены заготовки составляет около 6 минут для четырех деталей, что также было временем цикла, определяющим спецификацию для автоматизации. На машине был установлен боковой загрузочный люк, который был интегрирован как в схему безопасности машины, так и в схему безопасности роботизированной ячейки.

Досягаемость сыграла решающую роль в выборе робота. Чтобы получить доступ ко всем позициям на приспособлении, робот должен проникнуть в машину относительно далеко. В сочетании с требуемой точностью в обращении и вставке деталей и необходимой высокой скоростью перемещения выбор пал на промышленный робот Yaskawa GP25 с контроллером YRC1000. Вторым важным требованием была автономность системы автоматизации. Система должна работать автономно в течение 12 часов. Это требует емкости для хранения 480 необработанных деталей и 480 готовых деталей. Размеры компонентов геометрически сложной заготовки составляют примерно 145 мм х 135 мм х 50 мм, вес – около 200 г. Для хранения и поставки этой детали использовался погрузчик заготовок Sumo Ecoplex2 от EGS. Это система паллетирования для носителей заготовок размером до 600 х 400 мм.

Носители заготовок хранятся в штабелях и предоставляются роботу для готовых деталей, а затем снова укладываются на поддон после их заполнения. В версии с поясами подачи и выгрузки емкость составляет шесть штабелей носителей заготовок для необработанных и готовых деталей. В качестве носителей заготовок были выбраны недорогие и хорошо штабелируемые пластиковые контейнеры. Специальные вставки для заготовок, в которых компоненты подбираются точно в нужном положении, были разработаны компанией EGS и изготовлены компанией Schwab с использованием собственных производственных мощностей. Правильная конструкция носителей заготовок имеет важное значение для надежности последующей автоматизации.

Захваты для оптимального позиционирования

Еще одним важным ключевым компонентом является технология захвата. Здесь используются захватные модули Zimmer. Например, для каждой из систем использовался пневматический трехщековой захват серии GD300-C. Трехщековые захваты состоят из прочного корпуса, изготовленного из твердого алюминиевого сплава. Они приводятся в движение пневматическим цилиндром двойного действия с круглым поршнем. Характерной особенностью является передача мощности через синхронизированную управляемую клиновую крюковую передачу: это обеспечивает надежный захват за счет оптимального отклонения движущей силы. Наведение Т-образного паза захватов GD300-C обеспечивает высокую абсорбцию усилия и вращающего момента. Он обеспечивает высокую жесткость.

Вторая сторона заготовки обрабатывается на втором станке Brother Speedio S700. Здесь тоже автоматическая загрузка осуществляется сбоку через специальный загрузочный люк. Обработка второй стороны гораздо менее обширна и поэтому занимает гораздо меньше времени и выполняется здесь индивидуально. Поскольку первый станок имеет решающее значение для системного цикла, четыре обработанные заготовки всегда должны быть удалены из него сразу после окончания обработки и вставлены четыре новые заготовки. Для промежуточного хранения полуфабрикатов используется комбинированная депонирующая и токарная станция с четырьмя держателями заготовок. Здесь робот размещает компоненты и поднимает их снова, повернув, для загрузки второй машины.

В обеих машинах компоненты в значительной степени освобождаются от охлаждающей смазки после обработки и перед удалением с помощью выдувного сопла, прикрепленного к манипулятору робота.

Защитное устройство на захватном инструменте

После завершения механической обработки детали поступают на лазерный маркер. Во время процесса маркировки заготовка надежно удерживается роботом в нужном положении, и все образующиеся пары металла удаляются. После завершения операции робот помещает готовую деталь обратно в контейнер для заготовок, который после заполнения переносит в секцию готовой детали в системе паллетирования. Контейнеры необработанных и готовых деталей устанавливаются и снимаются с одной рабочей стороны секции. Система безопасности контролирует, чтобы лазер включался только в том случае, если защитный барьер надежно покрывает область маркировки. 

Что в итоге?

Все процессы управляются роботом-контроллером YRC1000, а вся система управляется с помощью портативного устройства робота. Profinet служит интерфейсом для этих двух машин. Время производственного цикла изготовления детали удалось сократить за счет уменьшения простоев на смену деталей. А объем производства увеличился на 40% за счет круглосуточной загрузки оборудования.

На фото: погрузчик заготовок