Prijenos u proizvodnju i automatizacija visokodinamičkih usporedivih mjerenja za kontrolu obradaka u srednje i visokoserijskoj proizvodnji
01.12.2017
Optimiranje proizvodnih procesa, sa ciljem podizanja konkurentnosti i dobivanja novih kvalitetnijih kupaca, vodi ulaganju u razvoj i tehnološku nadogradnju procesa te tehnologija. Partnerske veze između proizvodnih i tehnoloških tvrtki donose iznimne razvojne rezultate, koji u potpunosti služe svojoj svrsi. Nove tehnologije otvaraju potpuno nove spoznaje i ideje, kako dodatno nadograditi procese i pratiti ostvarivanje scenarija Industrije 4.0.
U svijetu suvremenih proizvodnih procesa sve više se daje naglasak na višeslojno optimiranje unutar pojedinih ćelija, koje sastavljaju čitav proces proizvodnje. Na temelju dugogodišnjih iskustava i veza s partnerima iz različitih proizvodnih tvrtki i sektora razvila se tehnologija, koja tvrtkama omogućuje optimiranje i kontrolu svojih proizvodnih procesa na jednom mjestu.
Pri srednjoj i visokoserijskoj proizvodnji važno je redovito pratiti obratke i vrijeme procesa izrade, stoga tvrtke ulažu mnogo svog znanja i kapitala u optimiranje proizvodnih procesa.
Kako bi proizvodni proces načinili autonomnim, razvijena je mjerna tehnologija, koja omogućuje povezivost i komunikaciju s robotom i obradnim strojem. Ta zaokružena jedinica može osigurati neometanu/autonomnu obradu obratka, robotsku manipulacija, konačnu kontrolu te povratnu informaciju obradnom stroju, ukoliko su potrebne korekcije stroja za postizanje postavljenih tolerancija obratka.
Razvoj tehnologije automatskog mjerenja u proizvodnji (Equator) slijedi ostvarivanje scenarija industrije 4.0, gdje se rutinske procese, potpuno automatizira i s time upravlja kvalitetom sa ciljem troškovnog i vremenskog optimiranja.
U našem članku želimo približiti koncept i tehnologiju automatizacije te mjerenja u proizvodnji. Tu smjernicu ćemo s pomoću prikaza primjera dobre prakse s globalnih tržišta samo potkrijepiti.
2 RAZVOJ NOVE TEHNOLOGIJE I PROCESA
2.1 Svrha razvoja
Sa ciljem kontrole obradaka u proizvodnji, već se desetljećima služimo različitim mjernim pomagalima, kao što su: kljunasta mjerila, kontrolna mjerila i mjerila za provrte. Uz neprekidni razvoj i optimiranje proizvodnih procesa, sve više naglaska se daje razvoju novih podupornih tehnologija, koje pomažu optimiranju procesa.
Svrha razvoja u tvrtki Renishaw se temeljila na vezi s proizvodnim tvrtkama, koje su i već dulje vrijeme tražile način, kako optimirati kontrolu obradaka u obradnom procesu. Rezultat dugogodišnjeg razvojnog procesa je mjerni sustav, nazvan Equator.
Equator je iznimno prilagodljivo mjerilo, razvijeno za brzinu, ponovljivost te jednostavnu primjenu pri ručnim ili automatiziranim aplikacijama.
Equator je jedinstven po svojoj konstrukciji i načinu djelovanja, jer omogućuje konfiguriranje za potrebe aplikacija i proizvodnih procesa, s pomoću strojne ili programske opreme te priborom za ručne i automatizirane operacije.
Na slici 1 je prikazan osnovni sastav Equatora.
Slika 1: Sastav Equatora
1. Nosiva konstrukcija sustava
2. Mjerna glava s izmjenjivim tipkama
3. Pomični sustav za pozicioniranje mjerne glave
4. Nosivi stupići
5. Gornji dio kućišta
6. Pomična vodilica
7. Sustav za uravnoteženje
8. Hookovi zglobovi
9. Poduporna ruka za paralelni kinematički mehanizam
10. CE oznaka i serijske brojke
11. Aktuator za vodilice
12. Paralelni kinematički mehanizam
13. Ploča za pričvršćivanje
14. Mjerni objekt
15. Pričvrsni gumb
2.2 Cilj razvoja
Razvoj nove tehnologije je temeljen na očekivanjima i zahtjevima korisnika u industriji.
Glavni ciljevi su:
smanjenje otpada,
uklanjanje uskih grla,
optimiranje troškova investicije,
mogućnost automatizacije,
temperaturna kompenzacija i
programibilnost te visoki stupanj prilagodbe.
Smanjenje otpada
Uz pravilno i učinkovito uvođenje kontrolnih procesa, možemo izbjeći dodatne troškove, koji se javljaju radi otpada. Pravilna instalacija Equatora u proizvodni proces kao dio automatiziranog dijela proizvodne linije ili kao samostalnog uređaja, na temelju njegove brzine može se osigurati 100-postotna kontrola proizvoda i tako važno poboljšati učinkovitost proizvodnog procesa.
U tu svrhu bila je razvijena funkcija »Process Monitor«, koja operaterima omogućuje trenutačni prikaz grafikona i dijagrama s mjernim podacima, na temelju kojih mogu poduzeti zahvate u procesu i prije nego li se pojave loši proizvodi.
Uklanjanje uskih grla
Sve proizvodne tvrtke imaju u okviru kvalitete uspostavljene mjerne postaje s koordinatnim mjernim strojevima. Većina tvrtki se susreće s otežanim pristupom i redovima pri mjerenju komponenata, što uzrokuje kašnjenje informacija o mjerenjima iz kontrole. Ta kašnjenja mogu dovesti do povremenih prekida u proizvodnji, ili do odluke o nastavku uz prihvaćeni rizik, da dijelovi više nisu unutar tolerancija. Equatorova svestranost i brzina djelovanja omogućuju brze izmjene mjernih objekata i ciklusa mjerenja. Njegova neosjetljivost na promjene u temperaturama i jednostavna primjena omogućuju operaterima da uštede vrijeme s mjerenjem komponenata izravno u proizvodnji.
Optimiranje troškova investicije
Zamjena ručnih mjerenja s automatiziranim mjernim sustavom Equator može snažno povećati produktivnost i ujedno smanjiti troškove rada. Kako Equator ima mogućnost reprogramiranja, otpada potreba za skupim prerađivanjima mjerila po mjeri za mjerenje promijenjenih ili novih komponenata.
Jednostavna automatizacija
Obzirom na sve češću potražnju za automatiziranim procesima u proizvodnjama (pametne tvornice), Equator je sa svojom mogućnošću povezivanja iznimno primjeren za integraciju u automatizirane ćelije. S tom svrhom je bilo razvijeno komunikacijsko I/O sučelje, koje omogućuje komunikaciju Equatora s raznom opremom za automatizaciju (roboti, manipulatori, kolica itd.).
Neosjetljivost na temperaturne promjene
Pri mnogim aplikacijama se pokazalo, da je Equatorova prednost u brzom i točnom mjerenju u radnom prostoru, gdje nije potrebno održavati temperaturno regulirano okruženje.
Equatorova inovativna mjerna tehnologija je razvijena na tradicionalnoj usporedbi proizvedenih dijelova s referentnim (zlatnim) dijelom, kojeg se mjeri u mjernoj postaji. Ponovno mjerenje zlatnog dijela je jednostavno kao mjerenje proizvedene komponente i odmah kompenzira sve toplinske utjecaje.
REZULTATI UVOĐENJA NOVE TEHNOLOGIJE U TVRTKE
Čitav koncept Equatora je bio od samog začetka osmišljen sa ciljem automatske primjene sustava u sklopu automatizacije proizvodnih procesa. Equator je tako moguće primijeniti kao dio linije serijske proizvodnje između tokarskih centara, obradnih centara, brusilica i drugih namjenskih obradnih strojeva. Kako njegova modularnost omogućuje iznimno brzu zamjenu mjernih objekata i samih programa, Equator može mjeriti proizvode koji dolaze sa više strojeva u proizvodnoj ćeliji. Primjenom Equatorovih mjernih podataka, moguća je izravna veza s upravljanjem obradnog stroja, što omogućuje automatsko popravljanje alata na strojevima i s time nadzor procesa u zatvorenoj petlji.
[Robot FANUC vstavlja izdelek v Equator v avtomatski celici]
Slika 2: Primjer povezivanja robotske ćelije s Equatorom
Slika 3: Prikaz potpuno automatizirane proizvodne ćelije zatvorene petlje
Sa slike: Nastavljanje orodja – Podešavanje alata, Merilni rezultati – Rezultati mjerenja, vmesnik – sučelje, celica - ćelija
Na slici 3 je prikazan primjer autonomne proizvodne ćelije, gdje je čitav proces u tvrtki automatiziran, što omogućuje neometano djelovanje automatske obradne ćelije, bez prisutnosti ljudskog operatera, 24 sata na dan. U ćeliji je integriran robot s mjernim sustavom Equator, koji je opremljen s programskom opremom Renishaw EZ-IO za jednostavnu komunikaciju. Kontrola proizvoda je 100-postotna, a kompenzacija alata tokarilice je automatska. Dvostruki revolver tokarilice u praksi napune s približno 300 sirovih obradaka. Dvostruki portalni manipulatori tokarilice dodaju obratke na vretena, a konačne proizvode odlažu na tračnice. Zatim slijedi treći korak, odakle ih sakuplja robot. Robot zatim proizvod postavlja na mjerno mjesto Equatora. Ukoliko je proizvod prihvatljiv, premješta ga do stroja za graviranje, a zatim konačne proizvode slaže u kutije tj. na palete. Tokarska ćelija se prema navođenjima tvrtke isplatila već u iznimno kratkih 18 dana.
Za uspješnost na globalnim tržištima potrebna je učinkovitija i cjenovno konkurentnija proizvodnja, koju možemo postići s uvođenjem najsuvremenijih tehnologija.
Povezivanje tehnoloških i proizvodnih tvrtki se pokazuje u razvoju najsuvremenijih tehnologija, koje mogu pomoći u najnovijim proizvodnim procesima.
Povezivanje tehnoloških i proizvodnih tvrtki daje iznimne rezultate, koji snažno utječu, da se razvijaju tehnologije, koje su stvarno pomoć suvremenim proizvodnim procesima. U našoj regiji se posljednjih godina proizvodne tvrtke razvijaju i fokusiraju u izradu proizvoda s višom dodanom vrijednošću. Kako bi se udovoljilo visokim zahtjevima kupaca, potrebno je osiguravanje kvalitete, koja uz uvođenje dodatnih procesa ne smije utjecati na produljenje proizvodnih ciklusa
Internetska stranica Renishaw.com
Interni dokumenti tvrtke Renishaw