Wyścig robotów : Sterowanie numeryczne CNC...

[Master]

Przyjęło się, że roboty tradycyjnie służyły układom jak i programom użytkowym CNC poprzez podawanie oraz odbieranie narzędzi bądź materiału obrabianego. Zadania te są równie ważne dla współpracy robotyki oraz systemów CNC po dziś dzień, jednakże coraz częściej spotykamy się z zastępowaniem kosztownych i wielkich platform CNC pewnymi nowymi rozwiązaniami .

Roboty od lat wspomagają wielkie systemy CNC, cztero-, sześcio-, a nawet siedmio osiowe roboty ciągle są udoskonalane, posiadanie jednego lub kilku robotów w układzie sterowanym CNC przynosi ogromne zyski np. poprzez zwiększenie produkcji, ograniczenie kosztów robocizny a nawet zwiększenie bezpieczeństwa w miejscu pracy. W wielu przypadkach możliwości robotów są wykorzystywane w nowszych platformach CNC, David Arceneaux Przedstawiciel ds. Rozwoju i Marketingu firmy Staubli wskazuje wielu klientów swojej firmy wykorzystujących robotykę w swoich systemach, kompaniami tymi są m.in. Index-Werke jak i Technika Ltd.

Niemiecka firma Index-Werke jest producentem niewielkich rozmiarów tokarek współpracującymi ze zrobotyzowanymi podajnikami i odbiornikami, zdolnych do wykonywania skomplikowanych metalowych części z prętów przeznaczonych do obróbki. Otwarty design tych maszyn pozwala na wykorzystywanie robotów przemysłowych, uwzględniając roboty odporne na czynnik chłodzący, jak i te wielowrzecionowe, które zwiększają wydajność dzięki automatycznemu podawaniu i odbieraniu narzędzi i materiałów. Szwajcarska firma Technika Ltd. stworzyła innowacyjną obrabiarkę zespołową ze stołem obrotowym, uwzględniającą 14 oddzielnie pracujących jednostek CNC, w standardowym modelu materiały do obróbki dostarczane są przez sześcio-osiowego robota Staubli, maszyna wyposażona jest również w powietrzną kurtynę chroniącą ją przed zanieczyszczeniami. Zintegrowana robotyka poprawia wydajność platform CNC, ale co z systemami CNC które zostały zaprojektowane bez programów obsługujących. John Clark, Narodowy Przedstawiciel Sprzedaży Epson Robots przedstawia następujący scenariusz :

- "Załóżmy że mówimy o małym zakładzie obróbki skrawaniem posiadającym maszyny CNC które to są sterowane ręcznie, klient chce zwiększyć wydajność swojego zakładu ale nie chce zwiększyć kosztów robocizny. Dlatego zamierza on zautomatyzować sterowanie poprzez dodanie robota, dzięki czemu maszyna będzie w stanie pracować przez trzy zmiany i wszystkiego czego będzie się wymagało od operatora to załadowanie odpowiednich części do obróbki."

- "Zastosowanie robota pomaga naszemu klientowi pozostać konkurencyjnym na rynku gdzie mamy limit siły roboczej, takim przykładem rynku jest małe miasto, wtedy też zmniejszenie kosztów robocizny i kosztów sterowania jest dla naszego klienta sprawą kluczową. Dzięki współpracy robota oraz maszyn CNC klient czuje pełną wartość swojej inwestycji, ponieważ teraz cały układ może pracować przez trzy zmiany zamiast jednej jak poprzednio. Zwrócenie się inwestycji nastąpi szybko dzięki zwiększonej produktywności jak i lepszemu użytkowaniu maszyny co pozwoli przyciągnąć naszemu klientowi więcej odbiorców bez zwiększania swoich cen."- Dodał Clark.

- "Inwestowanie w robotykę wspomagającą systemy CNC pomaga w budowaniu zaufania, nasi klienci są w stanie zdobyć zaufanie swoich odbiorców poprzez wdrażanie nowych technologii , gdyż odbiorcy mają świadomość, że mają do czynienia z dostawcą , który będzie na rynku za 5 czy też 10 lat ."- Komentuje Clark.

Choć poprzedni scenariusz dotyczący robotyki współpracującej z CNC przy produkcjach o wysokim natężeniu, Tom Sipple Lider Działu Obsługi Technologicznej w firmie Motoman uważa:

- "Widzimy następujące zmiany, klienci zaczynają zauważać małe roboty które mogą pracować w zakładach o mniejszym natężeniu pracy, a także przy tworzeniu prototypów systemów CNC Poprzez procesy okresowe możliwe się stało sterowanie ręczne maszyną na pierwszej zmianie oraz zaprogramowania jej na pozostałej"

Sipple konkuruje z Epson Robots John'a Clarka głównie w dobieraniu robotów do odpowiednich systemów CNC. Sipple kontynuuje:

- "Klienci próbują kłaść nacisk na swoje zasoby, w środowisku CNC ważne jest by wykorzystać jak najwięcej się da, skoro więc sterujesz swoją produkcją tylko na jedną zmianę, możliwe jest podwojenie produkcji poprzez dodanie robota."

Sipple wyjaśnia jak dużo czynników może wpłynąć na decyzje o dołączeniu robota do procesu produkcyjnego, od czasów cyklów obrabiania po koszty robocizny:

- "Załóżmy, że mamy klienta który wymaga by każdy robot w jednostce pracował około 8 godzin bez nadzoru, oglądanie robota podczas długiego czasu obróbki pojedynczego cyklu nie jest zbyt ekscytujące, ale wrażenie robi na nas jego wielogodzinna praca bez nadzoru . Dodanie robota nie zawsze może być uzasadnionym rozwiązaniem przy długich cyklach obróbki jednak na pewno pomoże w dwukrotnym zwiększeniu narzędzi w maszynie. Dla tych którzy potrzebują krótszych cyklów obróbki zastosowanie robota może być uzasadnione zmniejszeniem kosztów robocizny i innymi czynnikami. Motoman posiada klientów z bardzo krótkimi cyklami obróbki , którzy przyjęli roboty jako bardzo użyteczne rozwiązanie w ich procesach technologicznych. "-dodał Sipple "Jeden z tych klientów stosuje procesy okresowe natomiast średni czas cyklu to od 4 do 5 sekund na jeden element , dodanie robota pozwoliło na zwiększenie wydajności produkcyjnej na każdego operatora. Tenże klient posiada układy składające się pras , dodanie robotów pozwoliło mu o połowę zmniejszyć koszty robocizny jak i ulepszyć bezpieczeństwo swoich operatorów."

Według Toma Sipple zarząd każdej z firm powinien na nowo ocenić stosowanie robotów w oparciu o współczynnik ROI , czyli czasu pozwalającego na zwrócenie się kosztów inwestycji. Dla naszych robotów czas ten jest równy około 2 lat bądź mniej .Żywotność robota jest oceniana na 15 lat , natomiast jego eksploatacja wliczając w to instalację , konserwację , pobieraną energię jak i szkolenia dla operatorów kosztowałaby około 3.5$ za godzinę w skali 15 lat jego życia.

FANUC Robotics jest od lat zaangażowana w różne aspekty stosowania i automatyzacji procesów CNC, Główny Manager firmy Dick Johnson objaśnia , że nowo produkowane roboty jeszcze bardziej pasują do systemów CNC .:

- "W przeszłości aby robot mógł znaleźć narzędzie i podać je do maszyny należało to narzędzie umieścić w specjalnym uchwycie , dziś jesteśmy w stanie wyeliminować precyzyjne a drogie uchwyty a zastąpić je czymś tak prostym jak taśma przenośnikowa , pozwala to na znacznie łatwiejszą pracę , oszczędność pieniędzy oraz zwiększenie produkcji."

Johnson odnosi się do robotów współpracującymi z systemami CNC jak do ubogiej obrabiarki , zdolnej do zgrubnej obróbki lecz która nie jest w stanie go wykończyć. FANUC oferuje linię robotów wyposażonych w oprogramowanie obróbkowe bazujące na sterowaniu sześcioma równoległymi śrubami o nakrętkach kulkowych , które pomagają w obrabianiu dokładnym

Kevin Kozuszek jest Dyrektorem ds. Marketingu w firmie KUKA Robotics , uważa on że istnieją pewne układy gdzie roboty będą mogły zastąpić maszyny CNC.

- "Widzimy zapotrzebowanie na nasze roboty przy takich procesach np. jak frezowanie bądź szybkie makietowanie, jesteśmy pytani o pracę w drewnie tworzenie tralek i opasek drzwiowych oraz wiele innych. Ze strony robotów widzimy ciągłą potrzebę zwiększania dokładności wykonania , sytuacja dokładności w ciągu paru ostatnich lat bardzo się poprawiła . Wciąż jednak nie możemy dokonywać operacji na twardszych materiałach jak maszyny CNC ,roboty sześcio-osiowe są za mało stabilne by osiągnąć doskonałą dokładność."

Z powodu przewagi cenowej robotów nad maszynami CNC Kozuszek zauważa znaczny wzrost udziału robotyki w procesach produkcyjnych.:

-"Nowy przemysł używa nowszych rozwiązań w swoich procesach technologicznych , cena robotów przemysłowych jest obecnie niższa niż maszyn CNC , przedsiębiorcy zaczęli dostrzegać korzyści płynące z automatyzacji."

Tom Sipple zauważa panujący trend który objawia się wypieraniem maszyn CNC przez roboty, szczególnie tam gdzie nie jest wymagana zbyt duża dokładność wykonania .:

- "Robot nie jest tak dokładny jak obrabiarka jednak widzimy roboty drążące w gorących rurach, pianie, gumie, materiały te zazwyczaj nie są stalą."

Greg Garmann Lider Działu Oprogramowania i Kontroli firmy Motoman, tłumaczy iż firma dostarcza oprogramowanie pozwalające na przejście z programów maszyny CNC na gotowe do użytku programy dla robotów. Garmann mówi :

-"Mamy możliwość konwersji języka maszyn CNC, a mianowicie G-kod na program gotowy do użycia dla robota, jest to bardzo proste dla użytkowników jedyne co muszą zrobić to rozmieścić roboty. Oprogramowanie potrafi interpretować wiele formatów G-kodu i tłumaczyć je na wiele podprogramów w języku robotów."

Garmann znajduje wielu klientów nie mogących się zdecydować pomiędzy robotami a maszynami CNC , zadania których wymagają mogą wykonywać maszyny CNC , lecz klienci nie wymagają tak dużej dokładności dlatego mogliby zdecydować się na zautomatyzowane rozwiązanie , oszczędzając sobie przy tym sporą część kapitału . Dokładność maszyn CNC nie może być jeszcze porównywana z robotami , jednak w dziedzinie robotyki widzimy znaczne postępy co do tolerancji wykonania , parę lat temu było to około 25 albo 30 tysięcy na cal , był to bardzo dobry wynik. Dzisiejsze roboty osiągają tolerancję 10 albo 15 tysięcy na cal , są to głównie sześcio-osiowe roboty z przegubowymi ramionami . Podsumowując Sipple uważa , że automatyka i robotyka może pomóc najmniejszym zakładom bazującym na CNC :

- "Małe zakłady bazujące na CNC mogą nauczyć się konkurować z narodami gdzie koszt robocizny jest bardzo mały , ale mogą to zrobić tylko poprzez wprowadzenie automatyzacji swoich zakładów."

Tłumaczenie: Dawid Babula

Źródło: Robotyka