Automatyczne sortowanie części blaszanych: Must-have czy grób inwestycyjny?
Typowa inwestycja w w pełni zautomatyzowaną linię sortującą wynosi od 400 000 do miliona euro. Kwota ta słusznie przykuwa uwagę przedsiębiorstw zajmujących się obróbką blachy. A jednak pojawia się pytanie: czy automatyczne sortowanie jest nieuniknioną koniecznością w obliczu niedoboru wykwalifikowanych pracowników i rosnącej konkurencji – czy też ten wielki projekt grozi przekształceniem się w studnię bez dna, jeśli warunki i oczekiwania nie będą odpowiednie?
Sytuacja początkowa jest taka sama w wielu zautomatyzowanych centrach cięcia laserowego. Wymiana arkuszy przy wycinarce laserowej jest zautomatyzowana - najlepiej w połączeniu z systemem magazynowania arkuszy - ale późniejsze sortowanie nadal pozostaje w rękach człowieka.
Nudne, brudne, niebezpieczne: rzeczywistość ręcznego sortowania
Sortowanie ręczne to wymagająca fizycznie, monotonna i brudna czynność, niosąca ze sobą niemałe ryzyko obrażeń. Pocięte części blaszane muszą być oddzielane od szkieletu złomu, sortowane i układane w stosy. Nierzadko używa się narzędzi udarowych i tnących. "Nudne, brudne, niebezpieczne" - tak robotyka opisuje te czynności, które są predestynowane do automatyzacji.
Wymagania dotyczące siły roboczej są również znaczne: im bardziej złożone są plany cięcia oraz im większe i cięższe są części z blachy, tym więcej czasu i siły mięśni potrzeba. W firmach posiadających dwie lub więcej maszyn laserowych często oznacza to, że jeden operator jest odpowiedzialny za dwa lasery, a w tym samym czasie jedna lub dwie inne osoby na zmianę zajmują się wyłącznie sortowaniem i przemieszczaniem materiału.
Zanim przejdziemy do pełnej automatyzacji, istnieją różne sposoby na ułatwienie i zwiększenie wydajności sortowania ręcznego.
Systemy przenośników taśmowych: Jedną z najpopularniejszych opcji jest zastosowanie systemu przenośników taśmowych. Automatyka laserowa umieszcza wycięty panel blachy na przenośniku taśmowym, a operator przesuwa części kawałek po kawałku. Wysokość roboczą można regulować tak, aby operator nie musiał pochylać się daleko do przodu. Ta zaleta jest szczególnie zauważalna w przypadku małych części, które są połączone ze sobą za pomocą mikropołączeń, ponieważ do ich rozdzielenia i tak potrzeba kilku ruchów ręki, a pomocne jest, gdy części są przenoszone blisko operatora.
Zdecentralizowane stacje sortujące i pojazdy AGV: Inną opcją jest przestrzenne oddzielenie maszyny tnącej i sortującej. Odpowiednio zwymiarowany magazyn blachy, w którym pocięte arkusze mogą być tymczasowo przechowywane wraz z surowymi arkuszami, jest idealny jako centralne centrum dystrybucji. Oddzielna stacja w magazynie blachy ułatwia dostęp do blachy ze wszystkich stron. Umożliwia to również prowadzenie nocnych zmian z niewielką liczbą pracowników. Oznacza to, że ręczne sortowanie może być skoncentrowane na zmianie dziennej, a czas pracy laserów może być zmaksymalizowany. W rezultacie cięcie laserowe i sortowanie można oddzielić nie tylko pod względem przestrzeni, ale także pod względem czasu. Alternatywnie, wózki widłowe lub nawet pojazdy AGV mogą elastycznie transportować pocięte arkusze przez halę - operator ma wtedy pełną swobodę wyboru miejsca sortowania.
Półautomatyczne usuwanie dużych części: Półautomatyczne sortowanie, na przykład za pomocą automatyzacji LaserFLEX, oferuje optymalne rozwiązanie pośrednie. System ten, który faktycznie ładuje i rozładowuje całe arkusze na laserze, może być używany do usuwania ciężkich i nieporęcznych arkuszy z planu cięcia. Można je ponownie przechowywać jako pozostałe arkusze lub bezpośrednio paletyzować. Zaleta: nie jest wymagana dodatkowa inwestycja, ponieważ wykorzystywana jest istniejąca automatyzacja, a ręczne sortowanie jest ograniczone do mniejszych części.
Zapewnienie jakości jako argument na korzyść procesów ręcznych
Jednak postrzeganie ręcznego sortowania wyłącznie jako czynnika kosztowego byłoby zbyt krótkowzroczne. Ręczna kontrola wizualna jest prawdziwą wartością dodaną, zwłaszcza w przypadku przetwarzania materiałów wysokiej jakości, takich jak stal nierdzewna, ponieważ można bezpośrednio ocenić powierzchnię cięcia i powierzchnię materiału. Jeśli chcesz w pełni zautomatyzować sortowanie, ten aspekt zapewnienia jakości musi być uwzględniony w całym procesie.
Prawie wszyscy główni producenci maszyn do cięcia laserowego i niezależni specjaliści, tacy jak Remmert, Starmatik i Isochronic , oferują obecnie rozwiązania do automatyzacji części. Roboty kartezjańskie (znane również jako roboty bramowe) ugruntowały swoją pozycję w tym zastosowaniu. Wykorzystując osie liniowe, od jednej do czterech głowic narzędziowych porusza się nad ciętą blachą i pobiera jedną część blachy po drugiej z planu cięcia za pomocą podciśnieniowych lub magnetycznych chwytaków. Wiele głowic umożliwia z jednej strony szybsze sortowanie małych części, a z drugiej wspomaga pobieranie dużych i ciężkich części poprzez "pracę grupową", w której kilka głowic jest zsynchronizowanych. Systemy z jedną głowicą, takie jak te od Amada lub Remmert, wykorzystują pojedynczą głowicę z matrycą ssącą. Astes4 od Mitsubishi lub Isochronic wykorzystują do 2 x 2 głowic, z których każda może pobierać pojedyncze małe części lub zsynchronizowane większe części.
Części mogą być pobierane bezpośrednio ze stołu zewnętrznego maszyny laserowej lub z oddzielnej stacji sortującej - w zależności od dostępnej przestrzeni, prędkości maszyny i ilości części. Posortowane części są zazwyczaj umieszczane na europaletach zgodnie z zamówieniem lub identycznymi częściami, które mogą być następnie tymczasowo przechowywane bezpośrednio w magazynie blach, jeśli jest to wymagane.
Oprócz sprzętu, kluczową rolę odgrywa specjalistyczne oprogramowanie: analizuje ono plan cięcia, przekazuje współrzędne do robotyki i oblicza optymalne położenie narzędzia odbierającego oraz najlepszą lokalizację przechowywania dla każdej części. Z reguły nesting musi być również dostosowany do wymagań automatycznego podbieracza - nawet specyfikacje projektowe dla poszczególnych części mogą stać się istotne. Na przykład, sensowne może być zaokrąglenie narożników, aby części były łatwiejsze do usunięcia z blachy.
Wybór odpowiedniego systemu sortowania jest złożony. Odpowiednie kryteria można podzielić na trzy obszary:
Kryteria techniczne
Zakres części jest głównym punktem wyjścia. Rozmiar i waga części wpływają na wybór robotyki, liczbę i konstrukcję głowic oraz rodzaj narzędzi. Dostępna powierzchnia do umieszczenia ssawki jest również kluczowa, ponieważ wiele otworów może znacznie utrudnić automatyczne pobieranie. Ogólnie zaleca się, aby przed zakupem dostawca rozwiązania automatyzacji przeanalizował plany cięcia pod kątem wykonalności.
Ogólna analiza procesu
Integracja robota sortującego z całym procesem wymaga starannego planowania. Jak szybko działa maszyna laserowa - i czy robotyka musi absorbować z taką samą prędkością bez opóźniania zmiany płyty? Czy plany cięcia są odpowiednie do automatycznego sortowania, czy też w razie potrzeby należy je ponownie pogrupować? Wszystkie te kwestie związane z przepływem materiałów muszą być przemyślane z wyprzedzeniem. Ilość i pozycja dostarczonych nośników ładunku jest również decydująca dla ogólnej konfiguracji, ponieważ robot ma tylko ograniczony promień działania do odkładania części.
Względy komercyjne
Inwestycja w pełni zautomatyzowane rozwiązanie do sortowania wynosi zazwyczaj od 400 000 do miliona euro za technologię i wdrożenie, plus koszty operacyjne. Jest to równoważone przez oszczędności w kosztach pracy. Lepszy punkt wyjścia dla wyższego wykorzystania maszyn dzięki pracy wielozmianowej z wyłączonymi światłami jest również argumentem przemawiającym za inwestycją.
Należy jednak pamiętać, że w pełni zautomatyzowane systemy znacznie zmniejszają zapotrzebowanie na personel, ale nie zastępują go całkowicie. Zawsze będą występować problemy - wyzwania technologiczne, części, które się przechylają lub przechylają na stole wymiennym - które wymagają ręcznej interwencji. Jest to ważny czynnik przy obliczaniu rentowności.
Patrząc w przyszłość: dynamiczny rynek i nowe technologie
Rynek wycinarek laserowych i rozwiązań automatyzacji znajduje się w bardzo dynamicznej fazie. Od lat coraz więcej producentów wycinarek laserowych wchodzi na rynek z tanimi alternatywami - zwłaszcza z Azji. Otwiera to również drzwi dla małych i średnich firm do wejścia w świat prefabrykacji z własnymi maszynami laserowymi. Portale internetowe, takie jak Laserhub, poszerzają rynek zarówno dla dostawców, jak i klientów. Zwiększa to presję konkurencyjną na producentów kontraktowych: muszą oni rozszerzyć swoją ofertę, pozostać atrakcyjni cenowo i zdobywać punkty dzięki krótkim terminom dostaw i wysokiej jakości.
Jednocześnie konkurencja napędza innowacje. Lasery o dużej mocy 20, 30 kW i więcej są coraz częściej używane i tną blachę z prędkością, która wywiera presję czasową na dalsze procesy. Sortowanie bezpośrednio ze stołu wymiennego może stać się wąskim gardłem i ograniczyć potencjał szybkich laserów. Bardziej elastyczne koncepcje z oddzielną stacją sortowania mają tutaj przewagę.
Wycinarki laserowe z technologią cięcia ukośnego oferują szereg zalet konstrukcyjnych, również w odniesieniu do redukcji dalszych etapów przetwarzania. Cięcia fazowe mogą jednak stanowić przeszkodę dla zautomatyzowanego sortowania części.
W tym miejscu pojawiają się przyszłe koncepcje niektórych producentów, takich jak Trumpf lub Eagle , które przewidują mechaniczne usuwanie pozostałości siatki przed sortowaniem. Automatyczne sortowanie części blaszanych nie jest już wtedy oparte na współrzędnych planu cięcia, ale roboty są kierowane przez wizję 3D.
Roboty humanoidalne jako opcja przyszłości
Perspektywa robotów humanoidalnych jest szczególnie ekscytująca. Postęp technologiczny w tej dziedzinie jest ogromny, a systemy humanoidalne mogą stanowić prawdziwą alternatywę dla zainstalowanych na stałe robotów bramowych dla MŚP w tym sektorze w ciągu zaledwie dwóch do trzech lat. Mogłyby one być wykorzystywane znacznie bardziej elastycznie do różnych zadań, a także byłyby stosunkowo łatwe do zintegrowania z istniejącymi środowiskami produkcyjnymi. W połączeniu na przykład z usuwaniem dużych części za pomocą automatyzacji laserowej, mogłyby one pewnego dnia być w stanie podnosić łatwe w obsłudze części z blachy - nawet we współpracy z ich ludzkimi kolegami.
Podsumowanie
Automatyczne sortowanie części blaszanych pozostaje jednym z najbardziej złożonych wyzwań w obróbce blachy. Nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania, ponieważ wymagania różnią się zbytnio w zależności od zakresu części, maszyn i strategii działania. Rozsądny początek często zaczyna się od dobrze przemyślanego przepływu materiału, ulepszeń ergonomicznych lub rozwiązań półautomatycznych. Każdy, kto podejmuje krok w kierunku pełnej automatyzacji, powinien dokładnie rozważyć kryteria techniczne, procesowe i komercyjne.
Innym ważnym aspektem jest to, że w większości przypadków maszyna laserowa jest wymieniana wcześniej niż otaczająca ją automatyzacja. Użytkownikom zaleca się zatem zwrócenie uwagi na elastyczność przy wyborze rozwiązania automatyzacji, aby móc zintegrować przyszłe generacje maszyn lub wykorzystać swobodę zmiany dostawcy.