CNC-robotica: 5 essentiële tips voor hogere productiviteit en veiligheid in uw werkplaats

Op een gegeven moment hebben we allemaal hulp nodig bij het zware heffen.

Voor CNC-werkplaatsen kan dat betekenen dat robots metalen gietstukken van honderden pond tillen, positioneren en verpakken. Het betekent ook minder fysieke en mentale stress voor werknemers, het meest gewaardeerde activum van elke werkplaats.

Samenwerken met een robot kan de productiviteit van de operator verbeteren door herhalende, fysiek zware werk over te nemen. CNC-robotica verhoogt de snelheid, verbetert de efficiëntie en garandeert herhaalbaarheid, wat leidt tot betere kwaliteit.

CNC-fabrieksrobots kunnen veel taken uitvoeren, waardoor de fysieke belasting op werknemers in de werkplaats afneemt.

Tip #1: Ontdek de functies die robots kunnen uitvoeren

Met robotica kunnen veel productieprocessen worden geautomatiseerd voor grootserienwerk. Wat kunnen bewerkingsrobots doen? Met het juiste ontwerp en de juiste programmering zijn ze ongelooflijk veelzijdig. Industriële robotica in een CNC-werkplaatsomgeving neemt doorgaans eenvoudige maar cruciale taken op zich.

9 taken. 1 robot.

Hier is een voorbeeld van negen taken, allemaal in deze volgorde (en elke keer hetzelfde) uitgevoerd door één robot:

1. Een gietstuk in een verpakkingsmateriaal lokaliseren en oriënteren met een visionsysteem
2. Het grijpen en optillen
3. De spandoor afblazen om eventuele spaan te verwijderen vóór het laden
4. Het laden in een CNC-machine voor bewerking
5. Na bewerking het onderdeel afblazen en koelvloeistof terug laten lopen naar de machine
6. Het bewerkte onderdeel ontladen
7. Ontgraten van het onderdeel (scherpe randen en graten verwijderen die na bewerking achterblijven)
8. Het onderdeel wassen door het te laden en ontladen in een wasinstallatie
9. Het onderdeel plaatsen op een uitgaande transportband

Hoewel dit negen afzonderlijke stappen zijn, is het een zeer eenvoudig voorbeeld. Een robot kan ook een datamatrix op een onderdeel aanbrengen voor traceerbaarheid; kan monsters nemen voor kwaliteitsaudits; en als er meerdere onderdelen zijn, houdt de robot ze apart zonder ze door elkaar te halen.

Laten we de verschillende functies van een robot verkennen:

• Onderdelen oppakken — Onderdelen kunnen worden opgepakt uit verpakkingsmaterialen, transportbanden, staanders en spandoors. Wanneer onderdelen niet herhaaldelijk worden geplaatst, zoals in verpakkingsmateriaal of op een transportband, worden visionsystemen gebruikt om ze te lokaliseren en te oriënteren voordat ze worden gegrepen en getild
• Omkeren/manipuleren/verplaatsen van onderdelen — Een robot kan een onderdeel omkeren of op een staander zetten en het van de achterkant opnieuw grijpen met een andere greep/hulpmiddel
• Laden en lossen — Robots laden en lossen onderdelen in/op veel plekken: spandoors binnen een CNC-machine, wachtstaanders, wasinstallaties, druktestinstallaties, transportbanden, containertjes voor eindproducten, operatorstaanders, coördinaatmeetmachines (CMM's), etc.
• Afblazen — Sommige robots blazen metalen spaan en koelvloeistof van een onderdeel en spandoor; spaan wordt verwijderd en gerecycled, koelvloeistof keert terug naar de tank voor hergebruik
• Ontgraten — Robots kunnen scherpe randen verwijderen die na bewerking achterblijven
• Onderdelen afwijzen — Als twee vergelijkbare onderdelen worden gemaakt, houdt de robot ze gescheiden en neemt ook elke N-de onderdeel als monster voor een kwaliteitscontrole; defecte onderdelen (bijvoorbeeld door een mislukte druktest) kunnen automatisch worden gesegregeerd voor analyse en quarantaine
• Onderdelen traceren — Robots houden een onderdeel tegen een direct part marker (DPM) om een datamatrix-markering te ontvangen en houden het tegen een lezer om de markering te verifiëren en het onderdeel te traceren
• Verpakken — Robots verpakken onderdelen en manipuleren verpakkingsmateriaal. Met zuignappen tillen en plaatsen robots kunststof tussenlagen tussen verticale lagen van onderdelen. Voor grotere onderdelen (zoals motorkappen) wordt een multiplexscheiding geplaatst met een sterker lucht-schuimgreep
• Bufferen — Robots bufferen inkomende, in-bewerking en afgeronde onderdelen, waardoor machines draaiende blijven en de noodzaak voor werknemers om één onderdeel per keer te verpakken vervalt

Tip #2: Begrijp robotprogrammering

Hoe weten robots hoe en wanneer al deze functies uit te voeren? Robots worden bewegingen en gedrag aangeleerd als een reeks punten en functies; ze worden geprogrammeerd. Bijvoorbeeld stuurt een CNC-operator de robotarm door een operatie, leert de punten, en de robot herhaalt het steeds weer. Operaties kunnen robots bijstellen om aanpassingen en problemen op te lossen zonder afhankelijk te zijn van engineering.

De meest uitdagende stap is het opzetten van een volledig nieuwe robotische productiecel, wat logica-expertise, veel functies en subfuncties, in- en uitgangen, onderdeeltracering en -manipulatie vereist … en veel engineering en ervaren programmeurservaring.

Al dat werk maakt de initiële implementatiekosten van bewerkingsrobotica aanzienlijk: de robot zelf, front-end ontwerp, het kiezen van de juiste greppers, het programmeren van de robot, bepalen hoe de robot past in bestaande processen, etc. Het vereist veel voorafgaand werk om die taken te verrichten.

CNC-robotica programmeren vereist logica-expertise en ervaren engineering-ervaring.

Tip #3: Beoordeel uw unieke situatie voordat u een robot toevoegt

Kijk naar uw doelstellingen om concurrentief te blijven. Om ze te bereiken, moet u productiekosten verlagen en/of productiviteit verhogen? Denk na over hoe het toevoegen van een robot — versus het aannemen van veel werknemers — dit kan realiseren.

Denk daarnaast vooruit. Omvatten uw toekomstige projecties veel herhaalbare, fysiek zware projecten (zwaar heffen, zoals laden en verplaatsen van gietstukken)?

Wees geduldig en plan goed. De levertijd voor een robot kan 8 maanden of langer bedragen. Dat is niet significant meer dan een CNC-machine, maar het kan uw plannen toch vertragen.

Een CNC-werkplaats met engineering-expertise in dienst is het best geschikt om met een robotica-distributeur samen te werken en robotica in de werkplaats te introduceren. Heldere taakverdeling — de werkplaats hanteert engineering-uitdagingen; de robotica-leverancier lost problemen direct gerelateerd aan de robot op — houdt de productie draaiende.

Ten slotte, welke andere nieuwe technologieën kunnen CNC-bewerkingsproductieprocessen verbeteren? Kunnen kunstmatige intelligentie (AI CNC-bewerking) en CNC-robotica Hand in hand gaan voor meer productiviteitswinst?

Lees meer over het belang van precisie bewerkte onderdelen in onze gids: CNC-bewerkingsindustrie gids.

Tip #4: Begrijp het verschil tussen CNC-machines en robots

Laten we CNC-bewerkingscentra en CNC-fabrieksrobots kort vergelijken.

CNC-machines zijn hooggeautomatiseerde, gestandaardiseerde snijmachines ontworpen voor precisiebewerking: frezen, boren, ahlen, wrijven, draaien, etc. met spindels die tot 15.000 toeren per minuut draaien. Een robot heeft geen spindle en kan geen exacte precisie bereiken, maar het voert herhaalbare acties efficiënt en betrouwbaar uit, meestal met greppers, ontgratgereedschappen, visie en druklood.

Robots gebruiken 6-as armen en zijn uitstekend in het verplaatsen van een onderdeel van punt A naar punt B, terwijl een CNC-machine onderdeel en werktuiggeometrie 3, 4, 5 of zelfs 6 assen gebruiken.

Een robot in een werkcel biedt operatorflexibiliteit. De robot kan werken vanuit een buffer van onderdelen, waardoor apparatuur draaiende blijft voor meerdere machinecycli. Goed geïmplementeerd, vereenvoudigen robots de taak van de CNC-operator, wat betekent dat operators sneller de leercurve doorlopen. Uiteindelijk verbetert dit de planningsflexibiliteit van het productieteam.

Wat betreft arbeid: noch CNC-robots, noch CNC-machines zijn op zichzelf goed; ze vereisen vakbekwame operators en programmeurs. En, zelfs met de instroom van AI, kunnen ze niet creatief denken of problemen oplossen, en voegen ze niets toe aan de cultuur van een CNC-werkplaats. Dus, hoewel CNC-robotica consistent productief is en geen ziekteverzuim kent, kan het niet alles doen.

Tip #5: Kies een CNC-werkplaats die robots gebruikt

Niet alle CNC-werkplaatsen gebruiken robots. Kleinere werkplaatsen en die gespecialiseerd zijn in kleine series, sterk gecustomiseerde onderdelen, gebruiken doorgaans geen robots. CNC-werkplaatsen die robots gebruiken, kunnen concurrentieel projecten aanbieden van hoge volume in langetermijncontracten. Een ander voordeel is hoe robots helpen uitbranding te voorkomen, zowel fysiek als mentaal. Wat kiest u: een hijskraan om langzaam een 90 pond zwaar onderdeel te tillen, of een robot die het snel en veilig verplaatst?

Zonder twijfel moet een CNC-werkplaats precieze bewerking prioriteren; dat moet de focus zijn. Pas daarna moeten robots overwogen worden om productie sneller, goedkoper en consistenter te maken.

In het algemeen worden mensen steeds meer robot-vriendelijk na verloop van tijd. Met training en opleiding zijn veel CNC-operators ook experts in CNC-fabrieksrobots geworden. Sommige zijn ingenieurs en supervisors geworden, die helpen robotische systemen te onderhouden, te trainen en te verbeteren.

Robots voeren veel herhaalbare acties uit in een werkplaats, maar ze kunnen de precisie van een CNC-machine niet nabootsen.

Eindgedachten over kosten, implementatie en Stecker

CNC-fabrieksrobots zijn niet duur, maar integratie wel, met het initiële proces vaak lang en duur. Zelfs kleine wijzigingen in een lijn betekenen herontwerp en herbestemming van robotwerkcellen.

Als voorbeeld, een project bij Stecker zag er zo uit:

• 4 CNC-bewerkingscentra = 75% van de uitgebesteelde kosten
• 2 Robots = 10% van de uitgebesteelde kosten
• Automatisering (apparatuur, programmering) = 15% van de uitgebesteelde kosten

Robots waren eigenlijk het minst dure aspect van dat project.

Hoewel ze voordelig zijn, zijn CNC-robotica onbuigzaam, met het opzetten van een nieuw systeem 3-6 maanden in beslag nemend, en de technologie is niet gemakkelijk herbruikbaar. Eenmaal de lijn klaar is, wilt u er maximaal van profiteren. Bijvoorbeeld, bij Stecker werken we aan het verbeteren van hoe robots "lights out" draaien, zonder operator tot wel acht uur per keer.

Omdat ons doel is om hoogwaardige onderdelen zo snel mogelijk te maken, moeten we onze ontwerpen vaak heroverwegen om zowel snel als robuust te zijn. Ons algemene proces is: de CNC-machines laten draaien, onderdelen maken, bewerking bewijzen, en dan automatiseren.

High-end CNC-werkplaatsen gebruiken CNC-robotica optimaal, maar hoe weet u wanneer een partnerschap past? Bekijk onze gids (en negen scenario's) om te zien wanneer samenwerken met een CNC-expert het beste is. Klik hieronder voor uw exemplaar.

Over de auteur

Matt leidt het HR- en Marketingteam van SMC. Hij heeft gewerkt aan projecten voor Stecker Machine op het gebied van CNC-fabricage, robotica, inbound marketing en leiderschap. Hij past zijn engineering-achtergrond graag toe op elke zakelijke uitdaging.