Tlak na ekonomiku výroby, zvyšování produktivity a maximalizaci doby bezobslužného provozu zvyšuje poptávku po hledání pokročilých řešení automatizace vyvíjených a zdokonalovaných na míru potřeb konkrétních firem.
Dovozce japonských obráběcích strojů společnost Misan, podobně jako každý jiný subjekt zabývající se podobnou činností, zprvu pro své zákazníky zajišťoval jen nezbytná školení obsluhy, technické poradenství a potřebný servis. Postupem doby si však vytvořil kádr kvalifikovaných a kompetentních spolupracovníků a vybudoval novou montážní halu, čímž vytvořil podmínky pro převedení všech obslužných činností na podstatně vyšší úroveň. V současné době může na základě vyhodnocení provedených analýz nabídnout zákazníkům nejen přizpůsobení stroje konkrétním úkolům, pro něž byl zakoupen, ale také zvýšení jeho ekonomické efektivnosti cestou zvyšování produktivity nebo prodlužováním doby možného bezobslužného provozu. Pro plnění těchto cílů je Misan schopen provést potřebné ekonomické rozbory, které vedou k návrhu optimálního řešení automatizace, zajistit konstrukci a výrobu nezbytných přípravků, kompletovat navržená pracoviště s využitím dodávek třetích stran (např. roboty, kontrolní a měřicí stanoviště), hotové pracoviště sestavit, uvést do provozu, odzkoušet, prokázat splnění požadovaných parametrů a předat je zákazníkovi.
Pojďme se společně podívat na vybraná řešení, které dnes může Misan zákazníkům nabídnout.
SOFISTIKOVANÉ PŘÍPRAVKY
Za zvláštní typ přípravku, který je zhotovován na míru potřeb zákazníka, lze považovat vícepolohová chapadla (koncové efektory) ramene robotu, navržená pro konkrétní výrobek a typ použitého průmyslového robotu. Vícepolohové uchopovače mohou vyjmout dílec z upínače stroje po jeho obrobení z jedné strany, otočit jej a upnout znova pro opracování z druhé strany. Šetří tím čas operace a jinak potřebný mezisklad částečně obrobených dílců (obr. 1). Podle potřeby je lze vybavit i jednoduchými přídavnými funkcemi, jako např. ofukem pro očištění dílce nebo dotlakem pro jeho správné usazení v přípravku. Zobrazené chapadlo pracuje v jednoduché robotické buňce, tvořené CNC soustruhem a jedním robotem.
Sofistikované přípravky, které výrazně zvyšují produktivitu strojního pracoviště, představují v podstatě přidanou další řízenou osu stroje. Mohou být v jedno- i vícemístném provedení. Mimo bezpečné upnutí obráběného dílce zajišťují řadu dalších funkcí, např. oplach dílce po provedené třískové operaci, kontrolu provedených operací nebo změnu způsobu upnutí dílce tak, aby bylo možno jej opracovat z více stran (obr. 2). V uvedeném případě jde o jednomístný upínací přípravek na paletě umístěné na sklopném stole v pracovním prostoru CNC centra Brother. Přípravky mohou být upínány na křížový stůl stroje, využívat sklopný otočný stůl nebo být montovány na vyměnitelné paletě — např. u CNC obráběcích center Brother v provedení QT (s dvoupolohovým otočným stolem). Ovládány jsou řídicím systémem stroje.
ROBOTIZOVANÉ VÝROBNÍ BUŇKY
Pro zakládání a odebírání obrobku využívají vhodný typ průmyslového robotu, který může též sloužit jako propojení několika souvisejících obslužných pracovišť, jako jsou např. oplach, kontrola, změna polohy dílce apod., s CNC strojem. Nejjednodušší případ představuje jeden stroj, obsluhovaný jedním robotem (např. oblíbená buňka tvořená obráběcím centrem Brother a robotickým systémem Halter Load Assistant s jedním robotem, který zakládá a odebírá dílce).
Ve složitějších případech může jednu buňku tvořit více strojů včetně obslužných pracovišť, úložné regály a místa pro ukládání neshodných dílců. Všechna místa lze také obsluhovat podle potřeby více roboty. Z realizovaných buněk osazených jedním strojem lze uvést buňku sestávající se z obráběcího centra Brother S700X1 s jedním robotem, buňku tvořenou centrem Brother R450X1, robotem a zásuvkovým zásobníkem, buňku sestavenou ze soustruhu Okuma L200e-M, robotu a využívající 2D kameru nebo robotizované pracoviště pětiosého svislého centra MU-4000V, které zakládá robot osazenými paletami z regálového zásobníku.
Ze složitějších řešení, využívajících větší počet pracovišť, resp. robotů, slouží za příklad buňka skládající se z jednoho obráběcího centra Brother TC-32BNQT, jedné myčky a dvou obslužných robotů (obr. 3) nebo robotická buňka, sestávající z CNC soustruhu Okuma LT2000EXII, dvou obráběcích center Brother, dvou průmyslových robotů a dvou zásuvkových zásobníků, které lze zakládat z prostoru vně buňky (obr. 4). Použitím vhodného softwaru a hardwaru lze provádět i výměnu chapadla, která je podmínkou změny opracovávaného dílce bez zásahu obsluhy, a tím prodloužit režim práce bez obsluhy.
Nejčastěji jsou používány roboty značek ABB, FANUC či Yaskawa s nosností vesměs okolo 20 kg. Podle potřeby je lze opatřit 2D nebo 3D kamerou pro rozpoznání tvaru a polohy (resp. správného založení správného obrobku). V současné době představují robotické buňky nejběžnější řešení automatizace.
ROBOTIZOVANÉ VÝROBNÍ LINKY
Robotizované linky propojují několik obráběcích strojů a eventuálně další související pracoviště (např. popis, kontrola, oplach) prostřednictvím jednoho nebo více průmyslových robotů a vhodného dopravního systému. K nim jsou přičleněna příslušná zakládací místa polotovarů, mezioperační úložiště rozpracovaných dílců a zakládací či odebírací místa hotových obrobených dílců nebo dílců neshodných. Největší v Misanu realizovanou zakázkou tohoto typu je robotická linka ML10 (obr. 5) s půdorysnou plochou 12,3 × 21,2 m, tvořená čtyřmi identickými robotickými buňkami RC10R-MSN s vlastním řídicím systémem a myčkou hotových dílců. Ta tvoří univerzální komorový odmašťovací stroj s příslušenstvím a válečkovými dopravníky propojujícími jednotlivá pracoviště linky. Linka je jako celek řízena nadřazeným řídicím systémem, využívajícím výstupy řídicích systémů robotických buněk. Buňky a myčka jsou samostatně ovládanými celky, integrovanými do společného prostoru linky pomocí dopravních válečkových modulů, vzájemně spolupracují prostřednictvím zmíněného nadřazeného řídicího systému zajišťujícího funkci linky jako celku včetně vybraných bezpečnostních funkcí.
Linka je koncipována pro automatickou výrobu rozličných přesných prizmatických dílců, vyráběných z lehké slitiny. Charakterizuje ji vysoká míra univerzality a hodinový výkon cca 240 kusů podle typu zhotovovaného dílce. Vstup dílců do linky je realizován ručně, orientovaným zakládáním ve čtyřech řadách vedle sebe do gravitačního skluzu každé buňky, odkud je po čtyřech odebírá robot vybavený čtyřmístným chapadlem a funkcí čištění dílců ofukem.
Manipulační jednotku tvoří identifikovatelné koše, v nichž jsou dílce uloženy v rastru, aby je mohl zakládat i odebírat čtyřmístným chapadlem opatřený robot každé buňky. Dle typu zhotovovaného dílce je lze vyhotovit v jedné buňce a v tom případě po dokončení obráběcích operací s nimi koš pokračuje přímo k myčce. Pokud pro kompletní obrobení dílce nestačí jedna buňka, koše probíhají i dalšími buňkami tak, aby bylo možno doplnit chybějící operace. Z každé buňky jsou dílce odebírány ke kontrolnímu měření podle předem stanoveného plánu, posouzení obsluhy nebo na základě strojem automaticky indikované poruchy řezného nástroje.
Buňky se skládají ze dvou sousedících CNC center Brother R450X1 vybavených otočnými dvoupolohovými zakladači palet se čtyřmístnými upínacími přípravky, jedním univerzálním robotem ArcMate 120iC, skluzem vybraných dílců k měřicímu místu, skluzem neshodných obrobků, otáčecí stanicí a dopravníky, které buňku propojují s páteřním dopravníkem (obr. 6). Každá buňka je vybavena vlastním ovládacím panelem a ovládacím panelem dráhy. Robot očistí dílce stlačeným vzduchem, ukládá je do čtyřmístného přípravku, kde provede kontrolu správného dosednutí dílce. Po obrobení dílce z jedné strany je čtveřice dílců přesunuta z přípravku do otáčecí stanice a otočena o 180°, založena do přípravku a po kontrole upnutí obrobena z druhé strany. Po obrobení z druhé strany jsou dílce robotem uloženy do přepravního koše a ten přemístěn na páteřní dopravník. Poté koš pokračuje k obrábění v další buňce nebo přímo k myčce a po očištění a odmaštění je koš s hotovými dílci přesunut k vykládacímu místu.
Obr. 6: Dispozice robotické buňky RC10R-MSN
1/ ovládací panel buňky
2/ vstupní dveře
3/ světelná závora — vysílač
4/ Brother 1
5/ skluz měření
6/ Brother 2
7/ NG skluz
8/ ovládací panel dráhy
9/ vstupní skluz
10/ ochranné oplocení
11/ robot
12/ otáčecí stanice
13/ vstupní dveře
14/ světelná závora — přijímač