Роботизация дает большие преимущества, будут ли они выражены в повышении эргономичности производственных площадей, увеличении производительности или в повышении эффективности всего производственного процесса в целом. Kawasaki Motors Manufacturing Corp., США (КММ) в результате роботизации получила максимум преимуществ. Процесс роботизации на производстве квадроциклов начался пять лет назад с установки робототехнический комплекс по сгибанию труб. РТК «Bender Bot 1» был спроектирован на основе роботов Kawasaki серии R и предназначался для сгибания труб для рам мотовездеходов (квадрациклов). В настоящее время на производстве работает уже два подобных комплекса и в ближайшее будущее будет внедрен уже третий.
Главный инженер Kawasaki Motors Manufacturing Corp. (США) Скотт Гордон говорит: «Очень часто говоришь сам себе, если ты сможешь роботизировать 85% от того, что ты задумал – это будет круто. Но в этот раз была задача реализовать задуманное на все 100%».
Задачи
- Исключить риски травмирования при загрузке тяжелых труб
- Увеличить производительность участка гибки труб малого диаметра
- Оптимизировать послегибочный процесс
- Отладить процесс стыковки сварочных стыков
- Создать простую программу смены выпускаемой детали.
Эргономическая задача
“Bender Bot 1” заменил человека на операции по загрузке труб длиной более 3-х метров и весом примерно 9 кг, при четком соблюдении положения сварного шва. Эта тяжелая монотонная операция еще к тому же еще и травмоопасная. Не каждый рабочий выдержит 8-ми часовую смену.
Увеличение производительности
При планах КММ по расширению производства, требовалось решение, которое ускорило бы процесс сгибания трубок малого диаметра и малой длины без потери качества и без дополнительных трудозатрат.
Точность – решающий фактор
Рама квадроцикла состоит из 65 гнутых круглых труб. Ошибки в позиционировании круглой трубы в гибочном станке могут привести к тому, что сварной шов может растянуться или исказиться, что в свою очередь приведет к деформации трубы и увеличит процент брака. «Kawasaki известен, прежде всего своей надежностью», - говорит Гордон. У роботов высокая точность повторяемости, у установленных роботов RS020N она составляет ±0.04 мм, а у RS050N - ±0.06 мм. А лазерная система обнаружения шва обеспечила стабильность работы робота и полностью исключила брак.
Решение
Главной причиной, по которой Скотт Гордон решил спроектировать комплекс «Bender Bot 1», был высокая степень травмоопасности процесса загрузки трубогибочного станка. Для загрузки трубогибочного станка используется робот Kawasaki RS050N, который при помощи лазерной системы обнаружения сварного шва (Laser Seam Finder), идеально позиционирует трубу в трубогибочном станке, а после ее сгиба – выгружает ее на специальную стойку. Положительно оценив результаты внедрения «Bender Bot 1», компания КММ решила установить второй гибочный комплекс – для гибки мелких труб. Для второго комплекса стояла задача в повышении производительности. Для этой цели было задействовано два робота один робот загружал трубогибочный станок, найдя сварной шов системой Loader / Seam Finder, которая тоже была спроектирована Гордоном. Суть системы заключается в том, что на краю трубы делается крошечный надрез по сварному шву. Система прокручивает трубу, пока лазер не зафиксирует вырез. Погрешность системы составляет 1,5° от разреза – больший поворот трубы не приемлем, особенно для труб, имеющих фасонные концы или в которых уже просверлены отверстия под заклепки. Для труб с прямыми концами используется цветовой датчик обнаружения сварного шва. Чтобы при сгибе этих труб не было брака, смещение по окружности не должно превышать 5°. Внедрение робототехнических гибочных комплексов позволило компании КММ обеспечить стабильно высокое качество продукции, полностью исключив влияние человеческого фактора, который был причиной высокого процента брака.
Результат
- Производственный цикл по загрузке тяжелых труб в трубогибочный станок сократился на одну операцию
- Оптимизировалась эргономика за счет снижения рабочей высоты проводимых операций до метра от уровня пола
- Производительность возросла
- Стало возможно перераспределение рабочих на другие участки
- Позиционирование трубы в трубогибочном станке относительно сварочного шва не превышает 1,5°.
Внедрение трубогибочных РТК увеличило производительность в двух направлениях. Внедрение «Bender Bot 1» позволило наладить безостановочное производство в течение всей смены. До роботизации оператор многократно останавливал линию для осмотра труб, управления тележками или в обед или при завершении смены.
Робототехнические комплексы обладают универсальностью, которая была необходима. Все компоненты РТК соединены друг с другом посредством Ethernet, так что оператору нужно всего лишь выбрать программу на контроллере, чтобы и робот, и система лазерного зрения и трубогибочный станок автоматически подстроились под необходимые размеры трубы. Оператор получает дополнительное время на то, чтобы запустить вырубной пресс для производства необходимых заготовок. Раньше на трубогибочном участке трудилось двое рабочих. Теперь же всеми операциями управляет всего один. Подобную экономию КММ получила бонусом. В компании о подобном эффекте от внедрения робота даже и не подозревали.
Существующее положение дел
Производительность роботизированного трубогибочного участка, на котором трудится 3 универсальных робота Kawasaki, составляет 700 труб в час. Это составляет треть от всего объема подобных работ. В КММ задумываются о дальнейшей роботизации и планируют уже в этом году внедрить «Bender Bot 3». Полученный экономический эффект от внедрения РТК не только окупил все инвестиции в роботизацию, но и дал положительный эффект там, где и не ожидалось.