Zaťaženie hlavy valcov robota je stabilné iba vtedy, keď sa lokalizácia vzťažného bodu, poloha chápadla, prístup k stroju, čistenie triesok, čas taktu a abnormálny návrat považujú za jednu uzavretú slučku. Robot dokáže zdvihnúť ťažký odliatok, ale stabilita výroby závisí od toho, či každý diel dorazí, lokalizuje, vyloží a obnoví sa v rámci rovnakého rytmu obrábania.
Rýchla odpoveď
V prípade hláv valcov, krytov a iných nepravidelných automobilových odliatkov by sa nakladanie robotom malo hodnotiť skôr ako slučka obsluhy stroja než ako akcia „uchop a umiestni“. Kupujúci by mal pred posúdením pripravenosti bunky potvrdiť vstupnú orientáciu, opakovateľnosť vzťažných bodov, podporu chápadla, načasovanie CNC dverí, stav triesok a chladiacej kvapaliny, potvrdenie vyloženia, kontrolné body a spracovanie výnimiek.
Táto príručka sa zameriava na robotické nakladanie a vykladanie v okolí obrábacích zariadení. Nezahŕňa návrh procesu odlievania, parametre CNC rezania ani každý typ upínacieho prípravku. Cieľom je pomôcť výrobným tímom definovať praktický rozsah automatizácie pred cenovou ponukou, skúšobnou prevádzkou alebo spustením linky.
Prečo je zaťaženie hlavy valcov odlišné
Polotovary hláv valcov nie sú jednoduché krabice. Sú ťažké, nepravidelné a citlivé na obrábanie. Odliatok môže mať rebrá, otvory, drsné povrchy, zvyšky oleja alebo odchýlky medzi jednotlivými dávkami. Ak chápadlo uchopí iba najľahšie uchopiteľný povrch, diel sa môže stále posúvať pri vstupe do obrábacieho stroja alebo keď sa okolo upínacieho prípravku nahromadia triesky a chladiaca kvapalina.
V praxi mnoho projektov zameraných na obsluhu nestabilných strojov nezlyhá preto, že by robot nedokázal preniesť diel. Zlyhávajú preto, že proces nakladania bol plánovaný ako jeden pohyb namiesto kompletnej výrobnej slučky. Dielok prichádza v jednej orientácii, chápadlo sa približuje z inej, dvere stroja majú vlastné načasovanie a obsluha potrebuje jasný spôsob, ako sa zotaviť z chýbajúceho alebo zošikmeného dielu.
| Plánovacia oblasť | Čo potvrdiť | Riziko výroby, ak sa ignoruje |
|---|---|---|
| Prichádzajúca orientácia | Smer zásobníka, dopravníka, zásobníka alebo manuálneho pristavovania | Chápadlo sa približuje k dielu, ktorý je otočený alebo nie je usadený |
| Stratégia údajov | Ktorý povrch alebo prvok definuje miesto obrábania | Súčiastka sa opakuje v dráhe robota, ale nie v nulovom bode upínacieho prípravku |
| Podpora chápadla | Kontaktná plocha, zdvih čeľuste, podpora proti pádu a vôľa | Ťažké odliatky sa šmýkajú, nakláňajú alebo zrážajú v blízkosti stroja |
| Rozhranie stroja | Časovanie dverí, skľučovadla, upínania, chladiacej kvapaliny a signálu | Robot čaká, manipuluje dvakrát alebo vchádza skôr, ako je stroj pripravený |
| Abnormálny návrat | Chýbajúca časť, zlyhanie uchopenia, skreslené nakladanie alebo nesúlad pri vykladaní | Linka sa zastaví bez čistej cesty na zotavenie |
Začnite od vzťažného bodu, nie od užitočného zaťaženia robota
Užitočné zaťaženie je nevyhnutné, ale nie je to prvé riešenie návrhu. Robot s dostatočným užitočným zaťažením môže stále vytvárať nestabilné zaťaženie, ak je vzťažný bod nejasný. V prípade hlavy valcov potrebuje obrábací prípravok opakovateľnú referenciu. Chápadlo by malo niesť diel spôsobom, ktorý túto referenciu chráni, nielen spôsobom, ktorý zabraňuje jeho pádu.
EVST zvyčajne rozdeľuje návrh na okno s údajmi o súčiastke a okno s údajmi o pohybe robota. Okno s údajmi definuje, ako má odliatok prísť, usadiť, upnúť a odísť. Okno s pohybom definuje, ako môže robot uchopiť, otáčať, vkladať, vyberať a vyberať bez narušenia tohto údaja o údajoch.
| okno | Typické vstupy | Čo musí bunka chrániť |
|---|---|---|
| Okno s referenčným bodom | Referencia obrábania, limit upínacieho prípravku, variácia dielu | Opakovateľné umiestnenie pred začiatkom rezania |
| Okno úchopu | Kontaktná plocha, zdvih čeľuste, ťažisko, logika proti pádu | Stabilná manipulácia bez nadmerného upnutia hrubého odliatku |
| Okno stroja | Časovanie dvierok, signál skľučovadla alebo upínacieho prípravku, chladiaca kvapalina, stav triesky | Vstup a výstup robota zosúladený s pripravenosťou stroja |
| Kontrolné okienko | Potvrdenie sedenia, potvrdenie vykládky, odmietnutie trasy | Chyby a premeškania sú zachytené pred ďalším cyklom |
Poloha chápadla musí zodpovedať skutočnému odliatku
Chápadlo by sa malo vybrať až po tom, ako tím pochopí geometriu odliatku, nie skôr. Ploché paralelné chápadlo môže vyzerať jednoducho, ale môže byť nespoľahlivé, ak je povrch dielu drsný, zúžený alebo pokrytý zvyškami po obrábaní. Na udržanie stability dielu počas približovania a otáčania môže byť potrebná tvarovaná čeľusť, oporná doska, polohovací kolík alebo pomocná podpera.
Ťažisko tiež záleží. Hlava valca sa dá ľahko zdvihnúť, ale ťažko sa čiste otáča v blízkosti CNC stroja. Ak sa poloha zápästia v blízkosti dverí alebo upínacieho prípravku stiahne, robot môže musieť spomaliť, pozastaviť sa alebo prejsť dlhšiu dráhu. To ovplyvňuje čas taktu a môže z úspešnej demo urobiť úzke hrdlo.
Signály strojov sú súčasťou riešenia nakladania
Nakladanie robota by sa nemalo spoliehať na vizuálne pozorovanie alebo úsudok operátora po každom cykle. Stroj a robot potrebujú jasné signály pre otvorenie dverí, pripravenosť upínacieho prípravku, dokončenie upnutia, dokončenie obrábania, povolenie na vyloženie a stav alarmu. Logika nadväzovania komunikácie by mala tiež definovať, čo sa stane, keď je sekvencia signálov neúplná.
Podľa bezpečnostných požiadaviek normy ISO 10218 na robotické systémy sa znižovanie rizika vzťahuje na celý robotický systém, nielen na rameno robota. V nakladacej bunke pre obrábanie tento systém zahŕňa robota, chápadlo, dvere stroja, upínací prípravok, ochranné kryty, blokovania, manuálne vyťahovanie a prístup pre údržbu. Spoľahlivý návrh bunky by mal tieto procesy považovať za jeden riadený proces.
| Signál alebo kontrola | Praktická požiadavka | Prečo je to dôležité |
|---|---|---|
| Dvere otvorené | Robot vstúpi až po potvrdení otvoreného a bezpečného stavu | Zabraňuje kolízii a nebezpečnému vstupu |
| Upínacie zariadenie pripravené | Pred vložením sa overí upínanie, lokátor alebo skľučovadlo | Zabraňuje umiestneniu odliatku do nedostupného upínacieho prípravku |
| Čiastočne sediaci | Snímač, zrak alebo logika polohy potvrdzujú umiestnenie | Znižuje šikmé obrábanie a dodatočné opracovanie |
| Vyloženie dokončené | Robot potvrdí odstránenie dielu pred resetovaním cyklu | Zabraňuje dvojitému vkladaniu alebo zachyteniu dielov |
| Obnova alarmu | Bunka definuje, kam robot a súčiastka smerujú po poruche | Zabraňuje manuálnemu dohadovaniu počas zastávok vo výrobe |
Podmienky pre triesky, chladiacu kvapalinu a nečistoty by mali byť navrhnuté v
Obrábacie bunky vytvárajú triesky, hmlu chladiacej kvapaliny, olej a zvyšky. Tieto podmienky ovplyvňujú chápadlo, upínací prípravok, senzor a kameru. Ak sa skúšobná prevádzka vykoná na čistom upínacom prípravku, nemusí predstavovať bežnú výrobnú zmenu. Koncept nakladania by mal zahŕňať únik triesok, smer striekania chladiacej kvapaliny, čistenie čeľustí a ochranu senzora.
Pri hrubých odliatkoch sa kontaktné plochy môžu tiež líšiť. Čeľusť, ktorá dobre uchopí jednu dávku, sa môže stať nestabilnou, keď otrepy, olej alebo odchýlky odliatku zmenia skutočný kontakt. Praktickým riešením nie je vždy zložitejší chápadlo. Niekedy je to jasnejšia metóda prípravy, lepší referenčný povrch alebo jednoduchý krok čistenia pred vstupom dielu do stroja.
Takt Time je uzavretá slučka, nie číslo rýchlosti robota
Rýchlosť robota je len jednou časťou taktu. Skutočný cyklus zahŕňa príchod dielu, potvrdenie výberu, rotáciu, načasovanie dverí stroja, nakladanie, potvrdenie upnutia, obrábanie, vykladanie, kontrolu a abnormálnu manipuláciu. Ak je ktorýkoľvek krok nejasný, priemerný takt sa môže odchýliť, aj keď je naprogramovaná dráha robota rýchla.
Výrobné tímy by sa mali pýtať, ako sa bunka správa po bežnom narušení. Čo sa stane, ak jeden odliatok chýba? Čo ak je diel v zásobníku zošikmený? Čo ak chápadlo nedosiahne tlak? Čo ak sa alarm stroja objaví po tom, čo robot už vybral ďalší polotovar? Tieto otázky definujú, či je bunka pripravená na výrobu.
| Taktový prvok | Rýchle ukážkové zobrazenie | Zobrazenie produkcie |
|---|---|---|
| Výber | Robot rýchlo uchopí diel | Súčiastka je potvrdená predtým, ako robot opustí pracovisko |
| Load | Robot vchádza do stroja hladko | Kontroly dverí, upínacích prvkov, svoriek a usadení sa vykonávajú postupne |
| Čakanie stroja | Považované za mimo rozsahu pôsobnosti robota | Zahrnuté v skutočnom bunkovom rytme |
| vyložiť | Robot odoberá hotový diel | Hotový diel je frézovaný, skontrolovaný a vyčistený |
| Zotavenie | Obsluha zasahuje manuálne | Cesta poruchy je definovaná pred uvoľnením |
Skúšobné testy by mali zahŕňať okrajové podmienky
Jedna čistá skúška nestačí na zaťaženie hlavy valcov robotom. Skúška by mala zahŕňať minimálnu a maximálnu odchýlku dielu, očakávané zvyšky povrchu, rôzne polohy prípravy, normálny stav triesok a chladiacej kvapaliny a aspoň niekoľko abnormálnych scenárov. Cieľom je potvrdiť, že proces robota, chápadla, stroja a operátora sa dokáže obnoviť bez zmeny základného plánu.
V praxi EVST počas kontroly hľadá tri výsledky. Po prvé, diel musí vstúpiť do upínacieho prípravku bez toho, aby musel byť vystavený nulovému bodu. Po druhé, dráha robota musí počas celého cyklu zostať mimo stroja, chápadla a dielu. Po tretie, obnova musí byť zrozumiteľná pre výrobný tím, nielen pre programátora, ktorý vytvoril demoverziu.
Kde sa EVST hodí do projektu
Spoločnosť EVST podporuje projekty nakladania hláv valcov a odliatkov spoločným preskúmaním hmotnosti dielov, ťažiska, koncepcie chápadla, vzťažného bodu upínacieho prípravku, rozloženia stroja, bezpečnostných hraníc a nadväzovania signálov. Cieľom nie je predať robotické rameno samostatne, ale zabezpečiť, aby bola nakladacia bunka dostatočne opakovateľná pre každodennú obrábaciu výrobu.
V prípade automobilových dielov je tento prístup užitočný, keď jeden závod potrebuje stabilizovať zaťaženie hláv valcov, puzdier, krytov alebo podobných odliatkov v rámci viacerých obrábacích operácií. EVST môže pomôcť definovať modelový rad robotov, štruktúru chápadla, prístup k upínacím prípravkom, riadiace rozhranie a proces schvaľovania podľa skutočného dielu a rozloženia stroja.
| Fáza projektu | Zameranie recenzie EVST | Výstup pre kupujúceho |
|---|---|---|
| uskutočniteľnosť | Hmotnosť obrobku, vzťažný bod, cieľový cyklus, rozloženie stroja | Či je nakladanie robotom praktické pre obrobok |
| Koncepčný dizajn | Dosah robota, chápadlo, prístup k upínacím zariadeniam, bezpečnostná hranica | Koncept bunky, ktorý zodpovedá rytmu obrábania |
| Skúšobná prevádzka | Umiestnenie, odľahčenie, signálna sekvencia, zotavenie z poruchy | Opakovateľné okno pred vydaním do produkcie |
| odovzdanie | Prístup pre údržbu, opotrebovanie čeľustí, čistenie, zotavenie operátora | Proces, ktorý môže závod spustiť po integrácii |
Často kladené otázky
Čo je potrebné skontrolovať ako prvé pred automatizáciou plnenia hlavy valcov?
Začnite s obrábaním a orientáciou vstupného dielu. Ak sa diel nemôže vrátiť do stabilného vzťažného bodu, užitočné zaťaženie a rýchlosť robota nevyriešia výrobný problém.
Je pre každú mernú komoru hlavy valcov potrebný zrak?
Nie vždy. Vision je užitočný, keď sa orientácia súčiastky mení alebo je príprava na prácu voľná. Ak súčiastka prichádza v kontrolovanom upínacom prípravku alebo zásobníku, môže stačiť mechanické umiestnenie a jednoduché potvrdzovacie senzory.
Prečo bunka prejde skúškou, ale zlyhá vo výrobe?
Najčastejším dôvodom je, že skúšobná verzia nezahŕňa bežné triesky, chladiacu kvapalinu, variácie dielov, zotavenie operátora ani hraničné diely. Demo verzia dokazuje pohyb, ale výroba potrebuje stabilnú slučku.
Čo by malo byť zahrnuté v akceptačných testoch?
Prijatie by malo zahŕňať potvrdenie výberu, uloženie zaťaženia, potvrdenie upnutia, potvrdenie vyloženia, čas cyklu, abnormálny návrat a bezpečné manuálne vytiahnutie za reálnych podmienok stroja.
Záver
Nakladanie robotom s hlavou valca sa stáva spoľahlivým, keď je projekt navrhnutý okolo uzavretej slučky: lokalizácia polotovaru, jeho uchopenie bez narušenia vzťažného bodu, synchronizácia so strojom, potvrdenie usadenia, čisté vyloženie a obnova po bežných chybách. Zaobchádzanie s týmito krokmi ako s jedným systémom je to, čo odlišuje demonštráciu pohybu od výrobnej nakladacej bunky.
Spoločnosť EVST plánuje riešenia nakladania robotov s ohľadom na hmotnosť obrobku, vzťažný bod upínacieho prípravku, rozloženie stroja, konštrukciu chápadla, bezpečnosť a logiku signálov, aby tímy obrábajúce automobilový priemysel mohli prejsť od skúšobného pohybu k opakovateľnej výrobe.