Automatizace se musí zaplatit, jinak nedává smysl

Všichni uživatelé, s nimiž se při tvorbě reportáží setkáváme, se shodují na vysoké kvalitě produktů, které – ve spojení s odbornými znalostmi zástupců firmy SCHUNK – tvoří pilíře jejich vlastních automatizovaných výrobních procesů. Velká spokojenost uživatelů panuje především v oblasti chapadel, jež se dle jejich zkušeností vyznačují extrémní silou a stabilitou. Skutečnost, že SCHUNK chce být svým zákazníkům kompetentním partnerem v oblasti automatizace, doložila i zajímavá přednáška týkající se právě automatizace obráběcích procesů. Tu na čtvrtém ročníku odborné konference Brno Industry 4.0 prezentoval Adam Kabourek, vedoucí týmu automatizace v brněnské společnosti SCHUNK Intec. To nezajímavější z ní vám přinášíme na následujících řádcích, které budou patřit představení různých skupin a úrovní automatizace.

Dobře přemýšlejte!

Pokud uvažujete o automatizaci, ať již stávajícího procesu, nebo pořízení aplikace zcela nové, automatické, je třeba předem pečlivě zvážit, s jakou úrovní automatizace budete pracovat, a jaké řešení pro vás bude tím nejlepším, a to jak ekonomicky, tak i technicky. V první řadě je třeba uvážit, kolik procesních kroků a operací v dané výrobě probíhá, a kterých by se potenciální automatizace týkala.

K zásadním otázkám, jež by si zákazník uvažující o automatizaci měl primárně položit, patří dle Adama Kabourka následující: „Máme jeden díl, který vyrábíme na jednom stroji ve velkých sériích? Máme více dílů, více operací s nutností mezi nimi přechytávat a přeupínat? Budu celou automatizaci schopen udělat jedním zařízením? Bude případně nutné při změně výrobní dávky přestavit stroj, případně i robot/zakladač? Mimo tyto zásadní otázky je důležité zvážit rozmanitost a složitost obrobků, a v neposlední řadě i velikost investice a její návratnost. Žádná automatizace nebude dávat smysl, pokud se nezaplatí,“ – tuto skutečnost ve svojí přednášce Adam Kabourek zmínil hned několikrát.

Automatizace výrobních linek

Automatizací výrobních linek je myšleno zařízení skládající se typicky z více než jednoho stroje, které jsou vzájemně spřaženy manipulátory, případně robotickými rameny. Dalo by se trochu nadneseně říct, že jejich smyslem je proces, při němž je na jedné straně vložen kus surového železa a ze strany druhé vypadne hotový díl. Tento druh samostatných výrobních systémů dává smysl převážně tam, kde je potřeba řešit opravdu velké série stejných kusů v co nejmenším čase.

Spolupráce s kooperativním robotem

Druhá skupina automatizací jsou robotické platformy, případně stanice s koboty. Valná většina výrobců či prodejců obráběcích strojů dnes již nabízí možnosti v oblasti automatizace jejich procesu. Převážně se pak jedná o robotické buňky neboli pracoviště přistavěné k obráběcímu stroji, zajišťující zakládání a vykládání obrobků. Dnes jsou i v tomto odvětví populární aplikace s kooperativními roboty, a to zejména pro jednoduchost jejich integrace, kdy i méně automatizačně zdatný pracovník je schopen naprogramovat kobota tak, aby mu spolehlivě obsluhoval stroj. Dalším aspektem je jistě i zajímavá pořizovací cena a nižší nároky na integraci kobotu do výroby. Průmyslové roboty v uzavřených buňkách, ale i menší kooperativní roboty (povětšinou ne v kooperativních aplikacích) nabízí mnoha uživatelům velice zajímavé řešení v poměru univerzálnosti a výše investic.

Štíhlá a bezpečná automatizace

Poslední část představuje štíhlá automatizace, kde je možné provést základní automatizaci obráběcího stroje přímo strojem samotným. Jedná se o použití koncových efektorů, zejména chapadel upnutých v upínačích nástrojů samotného stroje. Jednoduše řečeno, místo vrtáku je přímo umístěno chapadlo. Tato chapadla jsou poháněna tlakem chladicí emulze procházející středem vřetena a zajistí základní úroveň automatizace. Oblast, o níž nyní hovoříme, je obzvláště zajímavá v případě vstupu do světa automatizace, nebo jako částečná automatizace, jež jednomu pracovníkovi umožní obsluhovat více strojů. Příkladem může být CNC centrum obrábějící první operaci na dílci, kdy po dokončení obrábění je patřičným nástrojem díl odebrán a umístěn do zásobníku v rámci obráběcího prostoru. Díky takovému řešení může být obrobeno výrazně větší množství dílů. Teprve až po naplnění zásobníku ve stroji je nutné vyjmutí dílů obsluhou a založení dalších polotovarů. Dalším, v tomto případě výhodným detailem, je samostatně vyřešená bezpečnost, neboť vše probíhá uvnitř samotného stroje za zavřenými dveřmi.

Výbava samotného robotu/manipulátoru

Nejjednodušším řešením tam, kde to rozmanitost výroby umožní, je mít jedno chapadlo na robotu, které zvládne obstarat veškerou práci. Takové řešení představuje nejmenší investici s velmi omezenou univerzálností. Pokud ve svém stroji potřebujete manipulovat s díly o různých rozměrech, je potřeba do chapadla nějak zasáhnout a zajistit jeho přestavbu mezi jednotlivými dávkami. Tedy vyměnit prsty a pokračovat ve výrobním procesu. Dalo by se říct, že i samostatné chapadlo může být při výměně prstů relativně univerzální, avšak cenou za takové řešení je efektivita, neboť vždy musí někdo přijít, odšroubovat několik šroubů, vyměnit prsty a zase je přišroubovat. Někde to vadit nemusí, jinde je takový přístup nepřijatelný.

Systém rychlé výměny prstů

Zůstaneme-li u samostatného chapadla a potřeby navýšení zmíněné efektivity, lze použít systémy rychlé výměny prstů BSWS, případně mezičelisti pro jejich rychlé přestavování UZB. Toto řešení vás bude stát další menší investici, avšak univerzálnost zůstane stejná, jako když jsou prsty šroubovány ručně. Větší efektivity se pak dosáhne díky úspoře času na výměnu. Pokud ani toto nestačí, je potřeba začít měnit celá chapadla. Prvním stupněm bude rychlovýměnný manuální systém SHS, umožňující velice jednoduché odpojení jednoho celého efektoru (chapadla) a nasazení jiného. Díky tomuto řešení je operátor schopen robot, či manipulátor přestavit na zcela jinou výrobní dávku v řádu několika sekund. Výhodou je pak i integrovaný průchod, a to jak pneumatických, tak elektrických signálů, případně i vyšší komunikační sběrnice.

Automatický rychlovýměnný systém

V případě potřeby zcela autonomního systému, tedy takového, který si chapadlo samostatně vybere dle toho, čím zrovna potřebuje manipulovat, lze využít automatický rychlovýměnný systém SWS, jenž nepotřebuje vidět člověka celý den (v ideálním případě). Tehdy však již hovoříme o nejvyšší možné úrovni výbavy robotu. V prostoru manipulace jsou k dispozici odkládací plochy na jednotlivé typy efektorů, což nemusí být jen chapadla, a robot si dle zadaného programu sám mění nástroje. Takové řešení může být spojeno i s dokončovací operací, kdy na jednom adaptéru lze mít například odjehlovací vřeteno, případně kamerovou kontrolu.