Jak zautomatyzować gięcie rur?

 

Automatyzacja gięcia rur nie kończy się na zastosowaniu robota przy giętarce.

Wydajność całego procesu zależy również od tego, jak rura trafia do maszyny, jak jest pozycjonowana, jak wykrywana jest jej orientacja, co dzieje się po gięciu i czy kolejne operacje również można połączyć w jedno gniazdo.

Dlatego nowoczesne stanowisko do automatycznego gięcia może składać się z magazynu rur, systemu podawania, układu orientowania, giętarki CNC, robota, systemu kontroli oraz urządzeń wykonujących kolejne operacje.

Właśnie takie podejście pozwala ograniczyć ręczne przenoszenie materiału i skrócić czas pomiędzy kolejnymi operacjami.

W skrócie

• robot jest tylko jednym z elementów automatyzacji gięcia rur,
• ważne są automatyczne podawanie i orientowanie rur,
• kamera lub czujnik może wykrywać szew spawalniczy, oznaczenia lub otwory,
• magazyn rur i dłuzyc pozwala przygotować materiał do dłuższej pracy bez operatora,
• po gięciu robot może przekazywać rurę do kolejnej operacji,
• można automatyzować również smarowanie, kontrolę i sortowanie,
• największy efekt daje połączenie kilku operacji w jedno gniazdo.

Magazyn rur – pierwszy krok automatyzacji

Ręczne pobieranie rur z palety lub pojemnika może wydawać się prostą czynnością, ale przy produkcji seryjnej zabiera znaczną część czasu.

Dlatego automatyzację często zaczyna się od magazynu lub podajnika.

Rury mogą być pobierane pojedynczo z przygotowanego zasobnika i przekazywane do kolejnego etapu.

W bardziej rozbudowanych systemach magazyn może obsługiwać rury o różnych długościach, a system sterowania wybiera odpowiedni materiał na podstawie zlecenia produkcyjnego.

Takie rozwiązanie pozwala również przygotować większą partię materiału przed rozpoczęciem produkcji.

Automatyczne orientowanie rury

W przypadku rur nie zawsze wystarczy podać materiał do giętarki.

Bardzo ważne jest jego właściwe ustawienie.

Rura może mieć:

• szew spawalniczy,
• otwory,
• nacięcia,
• oznaczenia,
• elementy wcześniej wykonane na końcu rury.

Ich położenie może mieć bezpośredni wpływ na późniejszą geometrię detalu.

Dlatego w zautomatyzowanych procesach stosuje się systemy orientowania materiału.

Czujniki optyczne, kamery lub inne systemy detekcji mogą określić położenie charakterystycznego elementu, a następnie obrócić rurę do wymaganej pozycji. Takie rozwiązania są stosowane m.in. do wykrywania szwu spawalniczego przed rozpoczęciem gięcia.

Kamera zamiast operatora

System wizyjny może pełnić funkcję, którą wcześniej wykonywał operator.

Kamera może rozpoznać np.:

• szew rury,
• otwór,
• nacięcie,
• oznaczenie,
• kod,
• położenie elementu.

Pozwala to automatycznie określić orientację rury.

Jest to szczególnie istotne w produkcji, w której niewłaściwe ustawienie materiału może spowodować wykonanie całej serii błędnych detali.

W jednym z zastosowań przemysłowych system laserowy wraz z kamerą wykrywa położenie szwu rury, a następnie robot pobiera element w odpowiedniej orientacji i przekazuje go do giętarki.

Robot załadowczy

Dopiero tutaj pojawia się robot przemysłowy.

Jego zadaniem może być pobranie prawidłowo zorientowanej rury i umieszczenie jej w giętarce.

Po zakończeniu procesu robot może:

1. odebrać wygiętą rurę,
2. obrócić ją,
3. przekazać do kolejnej maszyny,
4. wykonać dodatkową operację,
5. odłożyć gotowy element.

W zależności od konstrukcji stanowiska jeden robot może więc obsługiwać nie tylko giętarkę, ale również kilka urządzeń.

Giętarka CNC – automatyzacja samego procesu

Nowoczesne giętarki CNC mogą wykonywać wieloetapowe programy bez ręcznego ustawiania kolejnych pozycji.

W przypadku bardziej zaawansowanych maszyn wieloosiowych możliwe jest wykonywanie złożonych geometrii w jednym cyklu.

Ma to szczególne znaczenie przy elementach, które wymagają wielu gięć w różnych płaszczyznach.

W materiale Staleo dotyczącym zrobotyzowanego gniazda zastosowano sześcioosiową giętarkę do rur, robota oraz prasę wykonującą kolejne operacje. Rura jest automatycznie pobierana, gięta, odbierana przez robota i przekazywana do dalszego formowania.

Co zrobić z rurą po gięciu?

To jeden z najważniejszych elementów całej automatyzacji.

Jeżeli robot tylko wkłada rurę do giętarki, ale po zakończeniu procesu operator musi ją odebrać, przenieść do kolejnego stanowiska i ręcznie ustawić, część potencjalnej korzyści zostaje utracona.

Dlatego robot może po gięciu przekazywać element bezpośrednio do kolejnego procesu.

Może to być:

• prasa,
• urządzenie do formowania końców,
• wykrawarka,
• stanowisko wiercenia,
• urządzenie do gratowania,
• stanowisko znakowania,
• kontrola jakości,
• transporter lub magazyn.

W zautomatyzowanych gniazdach spotyka się właśnie takie połączenie: gięcie, a następnie kolejne operacje wykonywane bez ręcznego transportu detalu.

Gięcie i formowanie w jednym gnieździe

Ciekawym rozwiązaniem jest połączenie giętarki z prasą.

Wygięta rura może zostać automatycznie przekazana do prasy, gdzie wykonywane są np.:

• otwory,
• przetłoczenia,
• formowanie końców,
• inne operacje plastyczne.

W materiale Staleo robot po odebraniu wygiętej rury przekazuje ją do prasy, gdzie wykonywane są operacje formowania i perforacji. Następnie gotowy detal trafia do pojemnika lub na transporter.

To pokazuje ważną zasadę: największy potencjał automatyzacji często znajduje się nie w jednej maszynie, ale pomiędzy maszynami.

Automatyczne smarowanie

W bardziej rozbudowanych liniach można zautomatyzować również przygotowanie rury do procesu.

Jednym z przykładów jest automatyczne nakładanie odpowiedniej warstwy środka smarnego wewnątrz rury przed gięciem.

Takie rozwiązania są stosowane w zautomatyzowanych celach gięcia, gdzie smarowanie jest wykonywane jeszcze na etapie przygotowania materiału.

Pozwala to ograniczyć kolejną ręczną czynność i zapewnić bardziej powtarzalne przygotowanie materiału.

Kontrola po gięciu

Automatyzacja może obejmować również kontrolę gotowego elementu.

W zależności od wymagań można kontrolować:

• długość,
• kąty gięcia,
• położenie poszczególnych odcinków,
• średnicę,
• obecność otworów,
• położenie końców,
• geometrię całego elementu.

W prostszym rozwiązaniu robot odkłada detal do odpowiedniego pojemnika.

W bardziej zaawansowanym systemie może przekazać go do automatycznej kontroli.

Dzięki temu nieprawidłowy detal może zostać wykryty przed przejściem do następnego procesu.

Bin picking – kiedy rury leżą bezładnie

Nie zawsze materiał musi być przygotowany w uporządkowanym magazynie.

Przy zastosowaniu systemów wizyjnych 3D robot może pobierać elementy z pojemnika, w którym znajdują się one w różnych pozycjach.

Takie rozwiązania są już wykorzystywane przy automatyzacji załadunku rur do giętarek. System 3D rozpoznaje położenie elementów, a robot pobiera odpowiednią rurę i przekazuje ją do dalszego procesu.

To zwiększa elastyczność stanowiska, szczególnie przy dużej liczbie różnych komponentów.

Jeden robot czy dwa?

Nie zawsze potrzebny jest jeden robot.

W prostym stanowisku jeden robot może:

pobrać → załadować → odebrać → odłożyć

Przy większej wydajności można rozdzielić te zadania.

Jeden robot zajmuje się załadunkiem, a drugi odbiorem gotowego elementu.

Takie rozwiązanie pozwala ograniczyć czas oczekiwania giętarki i zwiększyć przepustowość całego gniazda. W jednym z wdrożeń automatycznego gięcia rur zastosowano dwa roboty właśnie po to, aby zwiększyć wydajność: jeden odpowiadał za załadunek, drugi za odbiór gotowych rur.

Automatyzacja krótkich serii

Największe wyzwanie pojawia się wtedy, gdy firma produkuje wiele różnych rur w małych seriach.

W takim przypadku automatyzacja musi być elastyczna.

Szczególnie ważne stają się:

• szybka zmiana programu,
• automatyczna identyfikacja materiału,
• szybkie przezbrojenie,
• łatwa zmiana chwytaka,
• automatyczne ustawianie orientacji,
• odpowiednie zarządzanie magazynem.

Przy produkcji wielkoseryjnej łatwiej uzasadnić bardzo wyspecjalizowane stanowisko.

Przy krótkich seriach większą wartość może mieć system, który obsłuży wiele różnych produktów.

Co jeszcze można połączyć z giętarką?

Zautomatyzowane gniazdo gięcia może zostać rozszerzone o kolejne procesy.

Przykładowy przepływ może wyglądać tak:

Magazyn rur
↓
Automatyczne podanie
↓
Wykrycie orientacji / szwu
↓
Gięcie CNC
↓
Robot
↓
Formowanie końca / perforacja
↓
Kontrola
↓
Sortowanie
↓
Magazyn gotowych detali

W bardziej rozbudowanym zakładzie informacje o zleceniu mogą być przekazywane bezpośrednio z systemu produkcyjnego do poszczególnych urządzeń.

Wtedy operator nie musi ręcznie ustawiać każdego etapu procesu.

Czy trzeba kupować nową giętarkę?

Niekoniecznie.

To ważna kwestia dla firm posiadających już park maszynowy.

W niektórych przypadkach robot, podajnik, system orientowania lub inne urządzenia można zintegrować z istniejącą giętarką.

Możliwość takiej modernizacji zależy jednak od konstrukcji maszyny, jej sterowania, komunikacji oraz dostępnej przestrzeni.

W materiale wskazano właśnie możliwość integracji robotyzacji z istniejącymi maszynami jako sposób na zwiększenie wydajności bez konieczności wymiany całej giętarki.

Od czego zacząć automatyzację gięcia rur?

Najlepiej nie zaczynać od wyboru robota przemysłowego.

Najpierw trzeba przeanalizować cały przepływ materiału.

Warto odpowiedzieć na kilka pytań:

• Skąd operator pobiera rurę?
• Ile czasu zajmuje jej przygotowanie?
• Czy trzeba określać położenie szwu?
• Jak długo trwa załadunek?
• Ile trwa samo gięcie?
• Co dzieje się z rurą po gięciu?
• Czy kolejna operacja wymaga ręcznego transportu?
• Ile czasu zajmuje kontrola?
• Ile różnych typów rur produkuje firma?
• Gdzie znajduje się największe wąskie gardło?

Dopiero wtedy można zdecydować, czy potrzebny jest podajnik, robot, system wizyjny, magazyn, automatyczne smarowanie, kontrola czy kompletne zrobotyzowane gniazdo.

Robot to dopiero początek

Automatyzacja gięcia rur pokazuje szerszą zmianę zachodzącą w produkcji.

Robot sam w sobie nie rozwiązuje problemu.

Dopiero połączenie magazynu, podawania, orientowania, giętarki CNC, robota, kolejnych operacji i kontroli pozwala stworzyć stanowisko, które może pracować przez długi czas przy ograniczonej obsłudze człowieka.

Dlatego przy planowaniu inwestycji warto patrzeć nie na pytanie:

„Jakiego robota zastosować?”

ale:

„Które czynności od pobrania rury do odebrania gotowego detalu możemy wyeliminować z ręcznej obsługi?”

To właśnie odpowiedź na to pytanie może zdecydować o rzeczywistym efekcie automatyzacji.