Прямой ответ: В ячейке обслуживания станков роботом манипулятор большую часть цикла находится в режиме ожидания. Время цикла обслуживания станка определяется процессом обработки, последовательностью открытия двери и установки патрона, а также надежностью подачи деталей, а не максимальной скоростью робота. Сначала рассчитайте размеры ячейки, исходя из цикла работы станка, а затем решите, будет ли один робот обслуживать один станок или несколько. Более быстрый манипулятор лишь сократит время обработки деталей.
Для кого это: Данное руководство предназначено для инженеров-технологов и специалистов по автоматизации, занимающихся расчетом размеров роботизированной ячейки для обслуживания станков, а также для покупателей, которым был предоставлен расчет времени цикла, и которым необходимо знать, от чего оно фактически зависит.
Объем: В нем рассматривается, на что действительно уходит время в цикле обслуживания, что контролирует робот, а что нет, и как достоверно измерить результат. В нем не рассматриваются выбор параметров резки, возможности станка или конструкция оснастки внутри станка.
Куда на самом деле уходит время цикла обслуживания станка
Время цикла обслуживания станка становится понятным только после того, как цикл разбит на реальные сегменты, и картина быстро меняется, когда это происходит. Цикл включает в себя: захват детали с места подготовки, перемещение к станку, передачу загрузки и зажима, извлечение детали, период обработки детали станком, выгрузку и возвращение на место подготовки. В видеоролике, представленном в этом руководстве, робот захватывает кольцевую деталь с подготовленного лотка, помещает её в патрон токарного станка, а затем извлекает её из рабочей зоны, пока станок выполняет резку.
EVST разбивает запрос на обработку именно на эти сегменты. Из этих сегментов робот контролирует перемещения и передачу данных. Он не контролирует период обработки, а при большинстве токарных, фрезерных и шлифовальных работ период обработки представляет собой самый большой отдельный блок. Именно поэтому скорость манипулятора оказывает ограниченное влияние на производительность ячейки, и поэтому оценка производительности ячейки только по скорости манипулятора дает очень мало информации.
Это также объясняет результат, который удивляет людей при первом измерении: ускорение робота может не изменить цикл, поскольку манипулятор просто быстрее достигает своей позиции ожидания. Выигрыш проявляется только в том случае, если сегмент обработки изначально находился на критическом пути. Понимание Что такое роботизированное обслуживание станков и как оно работает? В значительной степени это сводится к пониманию того, какой сегмент является критически важным.
Ограничением является передача управления, а не сам манипулятор.
Процесс передачи — приближение, вставка, зажим, подтверждение, освобождение, отвод — вот где сосредоточена реальная изменчивость. Время закрытия патрона или тисков, открытие и закрытие дверцы, отвод охлаждающей жидкости и стружки, а также сигнал подтверждения установки детали — все это находится в этом диапазоне. Каждый из этих параметров является свойством станка или приспособления, а не робота.
EVST рассматривает процесс передачи управления как спецификацию, а не как сам манипулятор. Именно здесь решающее значение имеет надежность. Передача управления, которая работает в 99 случаях из 100, приводит к появлению необслуживаемой ячейки, требующей обслуживания. Положительное подтверждение частичного присутствия, определенный механизм восстановления при отказе одного из элементов и стратегия управления чипами имеют большее значение для реальной производительности, чем более быстрый профиль перемещения.
Сами сигналы необходимо согласовать с производителем станка на раннем этапе. То, что может отображать система управления — окончание цикла, состояние двери, состояние патрона, состояние аварийной сигнализации — определяет, насколько точно можно организовать работу ячейки. Согласно IEC 60204-1:2016, к электрическому оборудованию машин применяются общие требования, которые представляют собой основу, в рамках которой этот интерфейс определяется и подключается, а не импровизируется.
Представление части решения определяет, будет ли ячейка работать без присмотра.
Операционная ячейка работает в автоматическом режиме только до тех пор, пока может найти следующую деталь в известном положении. Лотки и поддоны обеспечивают известное положение за счет сокращения этапа сортировки на предыдущем этапе. Бункеры и конвейеры сокращают этот этап, но требуют использования датчиков и вносят вариативность. Выбор является решением, связанным с потоком материалов и имеющим последствия для автоматизации, и обычно он делается слишком поздно.
Конструкция захватного устройства также зависит от его внешнего вида. Для детали, которая всегда поступает в одном и том же положении, можно использовать простой двухкулачковый захват; для детали, которая поступает в неустойчивом положении, требуется либо станция повторного захвата, либо гибкий подход, либо система машинного зрения. Каждый из этих вариантов является существенным дополнением к сегменту обработки, который является единственным сегментом, фактически управляемым роботом.
Готовая деталь требует такой же тщательности. На видеозаписи робот возвращает обработанную деталь на подготовленный лоток, что является простейшим и надежным алгоритмом: одно и то же семейство положений для входа и выхода, поэтому единая схема обучения охватывает оба варианта.
Таблица решений: какие доказательства оправдывают ту или иную конфигурацию тенденции?
Каждую строку здесь можно заполнить данными, которые у вас уже есть или которые вы можете измерить за один день. При этом робот не требуется предварительно выбирать.
| Доказательства, полученные с помощью станка и детали. | Конфигурация, которую она оправдывает | Доказательства, которые вы все еще должны. |
|---|---|---|
| Длительное время обработки, одна машина | Один робот обслуживает несколько машин. | Наихудший сценарий ожидания, когда две машины заканчивают работу одновременно, время в пути пешком или на поезде, обработка сигналов тревоги. |
| Короткое время обработки, одна машина | Один робот, специально предназначенный для этой машины, с упором на передачу управления. | Анализ времени передачи, последовательность открытия двери и открытия патрона, надежность сигнала подтверждения. |
| Детали поставляются в ненадлежащем положении. | Перед загрузкой необходимо установить датчик или станцию повторного захвата. | Добавлены время обработки, режим отказа при неопределении ориентации, процедура восстановления. |
| Работа в автоматическом режиме в течение смены. | Производственная мощность рассчитана на оптимальные параметры смены, а также на управление подачей стружки и охлаждающей жидкости. | Фактическое необходимое количество буфера, интервал очистки чипа, что безопасно останавливает ячейку. |
| Разные детали на одном станке | Управляемая программа и набор захватов с точной идентификацией. | Процедура и время переналадки, предотвращение неправильной программы, правило первого запуска. |
Один робот, несколько машин
Использование одного робота для обслуживания нескольких машин — стандартный способ преобразования длительного времени обработки в коэффициент использования. Однако это также приводит к появлению нового режима отказов: конкуренции. Когда две машины завершают работу в течение одного и того же временного окна, одна из них ожидает, и эффективная производительность ячейки определяется частотой таких событий, а не средним значением.
В модели EVST конфликтные ситуации учитываются до утверждения схемы размещения нескольких станков. Наиболее объективный способ оценки — моделирование наихудшего сценария, а не среднего, с учетом перемещений между станками, обработки сигналов тревоги и фактических действий оператора. Если станки имеют схожие циклы работы и запускаются одновременно, конфликтные ситуации возникают часто; если же их циклы различаются, то реже. Ни один из этих случаев не является основанием для отказа от обслуживания нескольких станков, но оба должны быть указаны до утверждения схемы размещения.
Планировка вытекает из этого решения. Линейная компоновка на рельсах, центральный робот, обслуживающий окружающие его машины, и мобильная компоновка — каждая из них жертвует временем перемещения ради площади пола и сложности обеспечения безопасности, и каждая из них должна быть включена в сравнение, а не предполагаться.
Обеспечение безопасности взаимосвязанных машин и роботов.
Зона обслуживания — это два станка, которые делят пространство и работают в одной последовательности. Оценка рисков должна охватывать всю комбинацию, включая то, что происходит, когда дверца станка открывается во время движения робота, и в каком состоянии остается каждый станок при срабатывании защитной остановки. Согласно ISO 12100: 2010Общие принципы проектирования охватывают оценку и снижение рисков, и в соответствии с ISO-10218 2: 2025К применению промышленных роботов и роботизированных ячеек применяются требования безопасности.
Практическим результатом такой оценки обычно является определенный набор блокировок и определенное безопасное состояние для каждого из двух элементов управления, которые записываются и проверяются при приемке, а не обнаруживаются во время неисправности. Восстановление — как оператор удаляет деталь, застрявшую в патроне, не отключая защитный кожух — должно быть описано в том же документе.
Это также та часть спецификации, которая сохраняется дольше всего. Ячейки перепрограммируются и модернизируются; концепция защиты и договор о блокировке, как правило, остаются неизменными.
Честная оценка результата
После запуска производственной ячейки возникает соблазн указать время цикла обслуживания оборудования одним числом. Более полезный отчет разделяет время обработки, время выполнения операций и время ожидания, и отображает их за период, достаточно длительный для учета действительно происходящих перерывов. Согласно ISO-22400 2: 2014Определены ключевые показатели эффективности управления производственными операциями, что обеспечивает единый словарь для отчетности, вместо того чтобы создавать собственный, разработанный на местном уровне.
Что касается самого робота, то, по словам... ISO 9283: 1998Критерии производительности и соответствующие методы испытаний для манипулирующих промышленных роботов включают условия, при которых устанавливаются показатели точности позиционирования и повторяемости. Важно знать, что эти показатели измеряются при определенных условиях нагрузки и скорости, поскольку указанный в техническом описании номер детали вне этих условий не является гарантией ее надежности.
В данном руководстве не приводятся данные о времени цикла, производительности или коэффициенте использования для какой-либо ячейки. Видеоматериалы, используемые в качестве основы, показывают процесс захвата, загрузки в патрон, извлечения и выгрузки; они не демонстрируют скорость, и здесь она не заявлена. Если вы сравниваете решения для автоматизированных сварочных систем И именно это различие, применительно к клеткам растения, делает сравнение осмысленным.
Что отправить на исследование по уходу за растениями
Полезное исследование начинается с машины, а не с робота. Отправьте чертеж детали с указанием массы и поверхностей захвата, времени обработки на станке, последовательности открытия дверцы и зажима, способа поступления деталей в настоящее время, количества станков, которые необходимо охватить, и сигналов блокировки, которые может обеспечить система управления станком. На основе этих данных можно оценить этап обработки и рассчитать этап ожидания, а не гадать.
Полученные результаты должны показать, какой сегмент является критически важным и что нужно изменить, чтобы его продвинуть. Если ответ заключается в том, что машина доминирует, честной рекомендацией может быть более простой робот и более совершенная система позиционирования, а не более быстрая манипуляторная рука.
Часто задаваемые вопросы
Сможет ли более быстрый робот сократить время цикла обслуживания наших станков?
Только если участок обработки находится на критическом пути. Когда время обработки машины преобладает, более быстрый манипулятор прибывает в исходное положение раньше, и цикл остается неизменным. Измерьте параметры участков, прежде чем платить за скорость.
Может ли один робот обслуживать несколько машин?
Часто да, и это обычный способ использования длительного времени обработки. Важно оценить конкуренцию: как часто две машины завершают работу в одном и том же временном окне и каковы затраты в худшем случае. Моделируйте худший случай, а не средний.
Что чаще всего останавливает работу оставленной без присмотра клетки для ухода за животными?
Сбои при представлении деталей и управлении стружкой или охлаждающей жидкостью, а также подтверждение передачи заказа — ни один из этих факторов не связан со скоростью работы робота, и все они дешевле решаются на этапе проектирования, чем после установки.
Как следует указывать время цикла при приемке?
Отдельно по сегментам — обработка, переработка, ожидание — за период, достаточно длительный для учета реальных перебоев. ISO 22400-2:2014 определяет ключевые показатели эффективности управления производственными операциями и предоставляет общий словарь для такой отчетности.
Исходные данные проекта для рассмотрения заявки.
Отправьте следующие данные, и цикл обслуживания будет сопоставлен с показаниями вашего оборудования, а не с общим значением:
- Чертеж детали с указанием массы, поверхностей захвата и требований к ориентации.
- Цикл работы станка: время обработки, время последовательности открытия дверцы и установки заготовки, а также любые измерения в процессе цикла.
- текущий способ подготовки деталей к погрузке — лоток, контейнер, конвейер или поддон — и способ доставки деталей.
- количество станков, которые должен обслуживать один робот, с указанием их расположения.
- сигналы блокировки, которые уже может обеспечить ваша система управления машиной.
Отправьте чертеж детали с указанием массы и поверхностей захвата, время обработки на станке с указанием последовательности открытия дверцы и установки патрона, способ доставки деталей сегодня, количество станков, которые должен обслуживать один робот, и сигналы блокировки, которые может обеспечить ваша система управления станком. Этого набора данных достаточно, чтобы разбить цикл на сегменты и определить, какой из них фактически ограничивает производительность. Дополнительная информация: варианты коллаборативных роботов.