Подача заготовок и захваты для робота у станка с ЧПУ: ящики, паллеты, усилие зажима

Как робот получает заготовку

Какой кобот или робот нужен станку, разобрано в материалах про загрузку станков и про выбор кобота. Здесь речь о том, что стоит перед роботом. Подача заготовок обычно оказывается слабым местом ячейки: рука повторяет движение с точностью сотых долей, а заготовки в таре лежат как попало.

Для небольшого цеха первый вариант самый близкий. FANUC описывает свой набор так: кобот берёт заготовку из фиксированной точки на верхней плите, открывает ящик, перекладывает детали и работает, пока идёт обработка. У Labot SD в комплекте лазерный сканер безопасности, питание 3 кВА и сжатый воздух 5 бар. Для работы с ним по описанию производителя не требуется программировать робота: его настраивают в шесть шагов в программе Smart EZ.

Масса важнее числа мест

Паспортное число деталей относится к самым мелким заготовкам. Возьмём Labot SD: 4 стола по 70 кг, всего 280 кг (если 70 кг относится к каждому столу, как следует из страницы производителя; уточняйте при заказе). Стальная заготовка ø100 × 120 мм имеет объём 942 см³ и весит 7,4 кг. Предел по массе наступает раньше: на стол помещается 70 ÷ 7,4 ≈ 9 штук, всего 36, и до 56 мест дело не доходит. Заготовка ø40 × 50 мм весит 0,49 кг, и 340 штук дают 168 кг, что в пределе. Массу своей заготовки считайте в калькуляторе веса металла.

Безлюдные часы получаются из числа заготовок на цикл станка, как в материале про загрузку. Если в магазине 36 заготовок, цикл 8 минут, а смена детали занимает 30 секунд, магазин даёт около 5 часов работы без человека. Дальше цифру ограничивают инструмент и стружка, а не ящик.

Нулевая точка и паллеты

Паллета ставится в станок на штифты, и положение заготовки уже определено: роботу не нужно вставлять деталь в тиски с точностью до микрон. У Schunk для модулей NSE plus заявлена повторяемость менее 0,005 мм, 6 бар давления, а силу притяжения штифта удерживает механический замок, и она сохраняется даже при потере давления воздуха. Для автоматизации это важное свойство: после сбоя воздуха паллета остаётся в станке.

Для ячейки это значит, что заготовку закрепляют на паллете вне станка, пока он работает на другой. Робот переносит паллеты целиком, захват рассчитан на паллету, а не на каждую деталь. Цена такого решения в том, что паллет нужно больше одной и каждый комплект оснастки стоит отдельных денег.

Захват: расчёт усилия

На практике захват считают по трению. Две губки прижимают деталь с силой F каждая, сила трения 2·μ·F должна удержать массу при ускорении, да ещё с запасом:

Запас S в калькуляторе Firgelli предлагают брать 1,5–2 для обычных операций и 2,5–3 для высоких скоростей. Коэффициент трения для стали по стали указан 0,1–0,2, для гладкого пластика по металлу 0,2–0,3, для рифлёных накладок 0,3–0,5. Это справочные диапазоны калькулятора, а не измерения: проверьте на своей детали.

Пример. Стальная деталь 2,2 кг, ускорение 1 g (a = 9,81 м/с²), запас S = 2, две губки.

Деталь в масле или эмульсии заставляет брать первую строку таблицы, а рифлёные накладки оставляют следы на поверхности. Поэтому для чистовых деталей ставят гладкие или мягкие губки и закладывают усилие по их коэффициенту трения, а не по рифлёному.

Один захват или два

Второй захват в комплектах для загрузки станка, например в калькуляторе интегратора Cobotron, предлагают отдельной опцией «для ускорения темпа работы». Выигрыш в том, что за один заход к станку робот снимает готовую деталь и сразу ставит заготовку, а не уходит с готовой и возвращается за новой.

Допустим, при одном захвате станок стоит открытым 28 секунд на смену детали, при двух 16 секунд (допущения автора, замерьте свои). Годовой фонд станка 4000 часов, маржа с детали 100 ₽, второй захват с монтажом и настройкой стоит 450 000 ₽ (условная сумма, возьмите свою).

Цифры верны только для принятых допущений, но тенденция от них не зависит. При восьми минутах обработки секунды перестановки теряются на фоне цикла, и деньги лучше потратить на магазин побольше. При цикле полторы минуты второй захват нужен с первого дня.

Что ещё ставят у станка

Безлюдная работа зависит и от других позиций, которые в комплекты загрузки включают отдельно: обдув сжатым воздухом для удаления стружки, привод защитного кожуха, если станок им не оборудован, световые барьеры или сканер, силомоментный датчик для установки заготовки до упора, система технического зрения. Датчик усилия нужен, когда заготовку надо дожать до упора в тисках, а не просто поставить. Зрение берут, когда заготовки лежат без ложементов.