Jak zautomatyzować prasę krawędziową?

 

Automatyzacja gięcia blach nie musi oznaczać budowy całej zrobotyzowanej linii. W wielu zakładach pierwszym krokiem jest wyposażenie istniejącej prasy krawędziowej w rozwiązania, które ograniczają ręczną pracę operatora i skracają czas przygotowania kolejnych detali.

Podobnie jak w przypadku innych maszyn, najważniejsze jest ustalenie, co najbardziej ogranicza wydajność stanowiska. Może to być ręczne podawanie blachy, odbieranie gotowych elementów, przezbrojenia, ustawianie narzędzi albo transport detali.

Dopiero na tej podstawie warto zdecydować, czy potrzebny jest robot, automatyczny magazyn, system szybkiego przezbrajania czy tylko modernizacja istniejącej prasy.

W skrócie

• prasę krawędziową można automatyzować etapami,
• najpopularniejszym rozwiązaniem jest robot do obsługi gięcia,
• automatyczny magazyn blach może ograniczyć ręczną obsługę materiału,
• szybkie przezbrojenia mają duże znaczenie przy produkcji krótkoseryjnej,
• systemy pomiarowe mogą ograniczyć liczbę błędów i braków,
• robotyzacja najlepiej sprawdza się przy powtarzalnej produkcji,
• przy dużej różnorodności detali potrzebne są bardziej elastyczne rozwiązania.

Co można zautomatyzować?

Proces gięcia blach obejmuje znacznie więcej czynności niż samo zagięcie blachy.

Operator może być odpowiedzialny za:

• pobranie arkusza,
• transport materiału do prasy,
• ustawienie detalu,
• wybór programu,
• wymianę narzędzi,
• pozycjonowanie,
• gięcie,
• obracanie elementu,
• odbiór gotowego detalu,
• kontrolę wymiarów,
• odkładanie elementów.

Jeżeli każda z tych czynności wykonywana jest ręcznie, sama prasa może przez część czasu pozostawać niewykorzystana.

Automatyzacja może więc obejmować nie tylko prasę, ale całe stanowisko.

Robot przy prasie krawędziowej

Jednym z najbardziej uniwersalnych sposobów automatyzacji jest zastosowanie robota.

Robot przemysłowy lub cobot może pobierać arkusze lub gotowe półfabrykaty, umieszczać je w odpowiedniej pozycji, obracać i podawać do kolejnych operacji.

Po zakończeniu gięcia może również odebrać element i odłożyć go na odpowiednie miejsce.

W przypadku prostych detali robot może wykonywać kolejne cykle praktycznie bez udziału operatora.

Przy bardziej skomplikowanych elementach system musi dodatkowo uwzględniać zmianę orientacji detalu i kolejne etapy gięcia.

Dlaczego robot może być lepszy od ręcznej obsługi?

Robotyzacja może przynieść kilka korzyści jednocześnie.

Przede wszystkim pozwala odciążyć operatora od powtarzalnych czynności.

Może również:

• zwiększyć liczbę wykonanych detali,
• poprawić powtarzalność,
• ograniczyć błędy wynikające ze zmęczenia,
• umożliwić dłuższą pracę stanowiska,
• ograniczyć czas potrzebny na manipulowanie ciężkimi elementami.

Ważna jest również ergonomia.

Duże arkusze blach mogą być ciężkie i nieporęczne. Ich wielokrotne podnoszenie, obracanie i ustawianie może być znacznym obciążeniem dla pracownika.

Automatyzacja może więc poprawiać nie tylko wydajność, ale również warunki pracy.

Automatyczny magazyn blach

Robot przy prasie potrzebuje materiału.

Przy większej produkcji warto więc połączyć stanowisko z magazynem automatycznym.

System może przechowywać arkusze różnych formatów i materiałów, a następnie dostarczać odpowiedni element do stanowiska.

Może to ograniczyć ręczny transport blach pomiędzy magazynem a prasą.

W bardziej rozbudowanych rozwiązaniach magazyn może być połączony również z innymi procesami, np. cięciem laserowym.

Wtedy cały przepływ materiału może zostać częściowo zautomatyzowany:

magazyn → cięcie → sortowanie → gięcie → odbiór gotowych elementów

To już znacznie więcej niż sama robotyzacja prasy.

Automatyczna zmiana narzędzi

Przy produkcji wielu różnych detali dużym problemem może być przezbrojenie.

Operator musi znaleźć odpowiednie narzędzia, wyjąć poprzednie oprzyrządowanie i przygotować prasę do kolejnego zlecenia.

Przy dużej liczbie zmian może to oznaczać wiele godzin miesięcznie.

Dlatego automatyzacja może obejmować również narzędzia.

Stosowane są rozwiązania umożliwiające szybką wymianę oprzyrządowania, a w bardziej zaawansowanych stanowiskach także automatyczną zmianę narzędzi.

Im więcej różnych detali wykonuje zakład, tym większe znaczenie ma czas przezbrojenia.

SMED również przy gięciu blach

Nie każda poprawa wymaga robota.

Metoda SMED może znacząco skrócić czas przygotowania prasy do kolejnego zlecenia.

Warto przeanalizować:

• które czynności wykonywane są podczas postoju,
• które można przygotować wcześniej,
• jak długo trwa wymiana narzędzi,
• gdzie przechowywane jest oprzyrządowanie,
• ile czasu zajmuje znalezienie odpowiednich narzędzi,
• czy programy są gotowe przed rozpoczęciem produkcji.

Jeżeli przezbrojenie trwa 30 minut, a firma wykonuje sześć zmian produkcji dziennie, daje to trzy godziny.

Skrócenie każdej zmiany nawet o kilka minut może więc przynieść zauważalny efekt w skali miesiąca.

Automatyczny pomiar kąta gięcia

Kolejnym elementem automatyzacji może być kontrola procesu.

Przy ręcznym gięciu operator musi kontrolować, czy uzyskany kąt odpowiada wymaganiom.

W przypadku bardziej zaawansowanych pras możliwe jest wykorzystanie systemów pomiarowych kontrolujących kąt gięcia w trakcie procesu.

Jeżeli pomiar wykryje odchyłkę, sterowanie może odpowiednio skorygować parametry.

Ogranicza to ryzyko wykonywania kolejnych elementów z błędnym kątem.

Jest to szczególnie ważne w produkcji seryjnej, gdzie nawet niewielki błąd powtarzany na wielu detalach może oznaczać dużą liczbę braków.

Automatyzacja nie kończy się na prasie

Warto patrzeć na stanowisko szerzej.

Gotowy detal po gięciu musi jeszcze zostać:

• odłożony,
• oznakowany,
• skontrolowany,
• przetransportowany,
• czasami przekazany do spawania lub montażu.

Jeżeli robot wykonuje tylko załadunek prasy, ale pracownik nadal ręcznie przenosi wszystkie gotowe elementy, część potencjalnych korzyści pozostaje niewykorzystana.

Dlatego coraz częściej automatyzuje się cały przepływ materiału.

Czy każdą prasę można zrobotyzować?

Nie w takim samym zakresie.

Znaczenie mają m.in.:

• konstrukcja prasy,
• jej sterowanie,
• przestrzeń wokół maszyny,
• masa i wymiary detali,
• liczba operacji,
• sposób podawania materiału,
• rodzaj oprzyrządowania,
• wymagany poziom bezpieczeństwa.

W przypadku starszych maszyn możliwa jest modernizacja, ale trzeba sprawdzić, czy jej koszt ma ekonomiczne uzasadnienie.

Czasami bardziej opłacalna będzie robotyzacja istniejącej prasy, a czasami zakup nowej maszyny przygotowanej do współpracy z automatyzacją.

Produkcja seryjna czy krótkie serie?

To jedno z najważniejszych pytań przed inwestycją.

Jeżeli firma produkuje 5000 identycznych elementów, automatyzacja jest stosunkowo łatwa do uzasadnienia.

Robot może przez wiele godzin wykonywać ten sam cykl.

Inaczej wygląda sytuacja w zakładzie, który wykonuje kilkadziesiąt różnych detali dziennie.

Wtedy system musi być znacznie bardziej elastyczny.

Znaczenie mają:

• szybka zmiana narzędzi,
• automatyczne rozpoznawanie zlecenia,
• odpowiednie programowanie,
• łatwa zmiana chwytaków,
• szybkie przygotowanie materiału.

Dlatego przy produkcji krótkoseryjnej często ważniejsza od samego robota jest elastyczność całego stanowiska.

Ile można zyskać?

Załóżmy, że operator wykonuje ręcznie 300 detali podczas zmiany.

Część czasu przeznacza na:

• pobieranie blach,
• obracanie elementów,
• odkładanie gotowych detali,
• oczekiwanie,
• przezbrojenia.

Po automatyzacji część tych czynności przejmuje robot.

Nie oznacza to automatycznie, że produkcja wzrośnie o określony procent. Efekt zależy od czasu cyklu, geometrii elementów i organizacji całego procesu.

Możliwe jest jednak zwiększenie wykorzystania samej prasy oraz przesunięcie operatora do innych zadań.

Czy robot zastąpi operatora?

W wielu przypadkach nie.

Zmienia się natomiast charakter jego pracy.

Zamiast ręcznego podawania każdej blachy operator może zajmować się:

• przygotowaniem produkcji,
• kontrolą procesu,
• uzupełnianiem materiału,
• obsługą kilku stanowisk,
• kontrolą jakości,
• reagowaniem na sytuacje wymagające decyzji.

Przy niedoborze pracowników może to być jeden z argumentów przemawiających za automatyzacją.

Najpierw SMED, potem robot?

Nie zawsze trzeba wybierać jedno albo drugie.

Najlepszy efekt może dać połączenie kilku rozwiązań.

Przykładowo:

SMED skraca przezbrojenie.

↓

Szybkomocujące narzędzia ograniczają czas ich wymiany.

↓

Robot automatyzuje obsługę detalu.

↓

Magazyn dostarcza materiał.

↓

System pomiarowy kontroluje proces.

↓

System produkcyjny przekazuje informacje o kolejnych zleceniach.

W ten sposób powstaje zautomatyzowane gniazdo gięcia, a nie tylko pojedyncza zrobotyzowana prasa.

Od czego zacząć?

Przed inwestycją warto przeanalizować jedno konkretne stanowisko.

Sprawdź:

• ile godzin dziennie pracuje prasa,
• ile czasu zajmuje ręczna obsługa,
• ile trwają przezbrojenia,
• ile różnych detali jest produkowanych,
• ile osób obsługuje stanowisko,
• gdzie powstają braki,
• ile czasu zajmuje transport materiału.

Dopiero na tej podstawie można wybrać odpowiednią technologię.

W jednym zakładzie największy efekt przyniesie robot. W innym wystarczy szybkie przezbrojenie i lepsza organizacja materiału.

 

Automatyzacja prasy krawędziowej nie powinna zaczynać się od pytania „jakiego robota kupić?”. Powinna zaczynać się od pytania „ile czasu tracimy na czynności, które nie wymagają pracy samej prasy?”