CNC-Robotik:5 wichtige Tipps zur Steigerung der Produktivität und Sicherheit in Ihrer Werkstatt

Irgendwann brauchen wir alle Hilfe beim schweren Heben .

Für CNC-Maschinenfabriken kann das Roboter bedeuten zum Heben, Positionieren und Verpacken von Metallgussteilen, von denen einige Hunderte von Pfund wiegen. Es bedeutet auch weniger körperliche und geistige Belastung für die Mitarbeiter, das wertvollste Gut jeder Maschinenwerkstatt.

Die Zusammenarbeit mit einem Roboter kann die Produktivität des Bedieners steigern, indem er sich wiederholende, körperlich anstrengende Arbeiten übernimmt. CNC-Robotik erhöht die Geschwindigkeit, erhöht die Effizienz und sorgt für Wiederholgenauigkeit, was zu einer besseren Qualität führt.

CNC-Fertigungsroboter können viele Aufgaben ausführen und so die körperliche Belastung der Werkstattmitarbeiter verringern.

Tipp Nr. 1:Entdecken Sie die von Robotern ausgeführten Funktionen

Mithilfe von Robotik können viele Fertigungsprozesse modernisiert werden um hochvolumige Arbeiten zu automatisieren. Was können Bearbeitungsroboter? Mit dem richtigen Design und der richtigen Programmierung sind sie unglaublich vielseitig . Industrierobotik übernimmt in einer CNC-Maschinenwerkstatt normalerweise einfache, aber wichtige Aufgaben.

9 Aufgaben. 1 Roboter.

Hier ist ein Beispiel für neun Aufgaben, die alle in dieser Reihenfolge (und jedes Mal gleich) von einem einzelnen Roboter ausgeführt werden:

1. Lokalisieren und richten Sie ein Gussstück in einem Stauholz mithilfe eines Bildverarbeitungssystems aus
2. Nimm es und hebe es auf
3. Vor dem Laden die Vorrichtung abblasen, um eventuelle Späne zu entfernen
4. Laden Sie es zum Schneiden in eine CNC-Maschine
5. Nach der Bearbeitung das Teil abblasen und das Kühlmittel zurück zur Maschine ablassen
6. Entladen Sie das bearbeitete Teil
7. Entgraten Sie das Teil (entfernen Sie scharfe Kanten und Grate, die von der Bearbeitung übrig geblieben sind)
8. Waschen Sie das Teil durch Be- und Entladen in einer Waschmaschine
9. Legen Sie das Teil auf ein Ausgangsförderband

Obwohl es sich um neun einzelne Schritte handelt, handelt es sich um ein sehr einfaches Beispiel. Ein Roboter kann auch eine Datenmatrix anwenden auf einem Teil zur Nachverfolgung; können Teile bemustern für Qualitätsaudits; und wenn es mehrere Teile gibt, behält der Roboter den Überblick ohne sie zu verwechseln.

Lassen Sie uns die verschiedenen Funktionen eines Roboters erkunden:

• Teile abholen — Teile können aus Staufächern, Förderbändern, Ständern und Vorrichtungen entnommen werden. Wenn Teile nicht wiederholt platziert werden, wie etwa in einem Stauholz oder auf einem Förderband, werden Bildverarbeitungssysteme verwendet, um Teile zu lokalisieren und auszurichten, bevor sie ergriffen und angehoben werden
• Teile umdrehen/manipulieren/bewegen — Ein Roboter kann ein Teil umdrehen oder auf einen Ständer stellen und es von der Rückseite mit einem anderen Griff/Werkzeug erneut greifen
• Be- und Entladen — Roboter laden und entladen Teile an vielen Orten:Vorrichtungen innerhalb einer CNC-Maschine, Warteschlangenständer, Waschmaschinen, Drucktester, Förderbänder, Fertigwarenbehälter, Bedienerstände, Koordinatenmessgeräte (KMGs) usw.
• Abblasen — Einige Roboter blasen Metallspäne und Kühlmittel von einem Teil und einer Vorrichtung; Späne werden entfernt und recycelt, das Kühlmittel kehrt zur Wiederverwendung in den Tank zurück.
• Entgraten — Roboter können scharfe Kanten entfernen, die nach der Bearbeitung verbleiben
• Teile umleiten — Wenn zwei ähnliche Teile hergestellt werden, hält der Roboter sie getrennt und prüft außerdem das N-te Teil zur Qualitätsprüfung; Defekte Teile (z. B. aufgrund eines fehlgeschlagenen Drucktests) können automatisch ausgesondert und zur Analyse und Quarantäne entfernt werden
• Teile verfolgen – Roboter halten ein Teil an einen Direct Part Marker (DPM), um eine Data-Matrix-Markierung zu empfangen, und halten es an ein Lesegerät, um die Markierung zu überprüfen und das Teil zu verfolgen
• Verpackung — Roboter verpacken Teile und manipulieren Verpackungsmaterialien. Mithilfe von Luftsaugern nehmen Roboter Kunststoffzwischenlagen auf und platzieren sie zwischen vertikalen Teileschichten. Bei größeren Teilen (z. B. Motorabdeckungen) wird eine Sperrholztrennwand mit einem stärkeren Luftschaumgriff angebracht
• Warteschlange — Roboter stellen Eingabe-, in Bearbeitung befindliche und fertige Teile in die Warteschlange, halten die Maschinen am Laufen und machen es den Arbeitern überflüssig, jeweils nur ein Teil zu verpacken.

Tipp #2:Roboterprogrammierung kennen

Woher wissen Roboter, wie und wann sie all diese Funktionen ausführen müssen? Robotern werden Bewegungen und Verhalten als Abfolge von Punkten und Funktionen „gelernt“. Sie sind programmiert. Beispielsweise bewegt ein CNC-Bediener den Arm eines Roboters während eines Vorgangs, um die Punkte einzulernen, und dann wiederholt der Roboter dies immer wieder . Betriebe können Roboter aktualisieren, um sie anzupassen auf Änderungen und Probleme reagieren, ohne sich auf die Technik verlassen zu müssen.

Die größte Herausforderung besteht darin, ein völlig neues einzurichten Roboter-Fertigungszelle, die Logik-Know-how, viele Funktionen und Unterfunktionen, Ein- und Ausgabe, Teileverfolgung und -manipulation … und viel Erfahrung im Ingenieurwesen und als erfahrener Programmierer erfordert.

All diese Arbeit verursacht die ersten Implementierungskosten Der Einsatz von Bearbeitungsrobotik ist ziemlich hoch:der Roboter selbst, Front-End-Design, Auswahl der richtigen Greifer, Programmierung des Roboters, Bestimmung, wie der Roboter in etablierte Prozesse passt usw. Es erfordert erhebliche Vorarbeit, um diese Aufgaben zu erfüllen.

Die CNC-Robotikprogrammierung erfordert Logikkenntnisse und Expertenerfahrung im Ingenieurwesen.

Tipp #3:Überprüfen Sie Ihre individuelle Situation, bevor Sie einen Roboter hinzufügen

Sehen Sie sich Ihre Ziele an, um wettbewerbsfähig zu bleiben . Um diese Ziele zu erreichen, müssen Sie die Produktionskosten senken und/oder die Produktivität steigern? Denken Sie darüber nach, wie der Einsatz eines Roboters – im Gegensatz zum Einsatz zahlreicher Mitarbeiter – diese Ziele erreichen kann.

Als nächstes denken Sie voraus . Umfassen Ihre bevorstehenden Planungen viele wiederholbare, körperlich anspruchsvolle Projekte (schweres Heben, wie das Laden und Bewegen von Gussteilen)?

Seien Sie geduldig und planen Sie richtig . Die Vorlaufzeit für die Lieferung eines Roboters kann 8 Monate oder länger betragen. Das ist zwar nicht wesentlich mehr als eine CNC-Maschine, könnte Ihre Pläne aber trotzdem durchkreuzen.

Eine CNC-Maschinenwerkstatt mit technischem Fachwissen eignet sich am besten für die Zusammenarbeit mit einem Robotik-Händler und die Einführung von Robotik in der Werkstatt. Da die Aufgaben klar definiert sind, bewältigt die Werkstatt technische Herausforderungen. Der Robotiklieferant kümmert sich um Probleme, die direkt mit dem Roboter zusammenhängen – und hält die Produktion am Laufen.

Zum Schluss, welche anderen neuen Technologien Kann CNC-Bearbeitungsproduktionsprozesse verbessert werden? Kann künstliche Intelligenz (KI-CNC-Bearbeitung) Hand in Hand mit CNC-Robotik arbeiten, um die Produktivität zu steigern?

Erfahren Sie mehr über die Bedeutung präzisionsgefertigter Teile in unserer Ressource:CNC Machining Industry Guide.

Tipp #4:Verstehen Sie den Unterschied zwischen CNC-Maschinen und Robotern

Vergleichen wir kurz CNC-Bearbeitungszentren mit CNC-Fertigungsrobotern.

CNC-Maschinen sind hochautomatisierte, standardisierte Schneidmaschinen, die für präzise Bearbeitungen konzipiert sind:Fräsen, Bohren, Bohren, Reiben, Gewindeschneiden usw. mithilfe von Spindeln die bis zu 15.000 U/min drehen. Ein Roboter hat keine Spindel und kann keine exakte Präzision erreichen, aber er führt durchaus wiederholbare Aktionen aus effizient und zuverlässig, typischerweise unter Verwendung von Spannzeugen, Entgratungswerkzeugen, Bildverarbeitung und Luft.

Roboter verwenden 6-Achsen-Arme und eignen sich hervorragend zum Bewegen eines Teils von Punkt A nach Punkt B, während ein CNC-Maschinenteil und die Werkzeuggeometrie 3, 4, 5 oder sogar 6 Achsen verwenden.

Der Einsatz eines Roboters in einer Arbeitszelle bietet Bedienerflexibilität . Der Roboter kann aus einer Teileschlange arbeiten und so die Ausrüstung über mehrere Maschinenzyklen hinweg am Laufen halten. Wenn es richtig gemacht wird, können Roboter vereinfachen die Arbeit des CNC-Bedieners, was bedeutet, dass die Bediener die Lernkurve schneller durchlaufen. Letztendlich verbessert dies die Planungsflexibilität des Produktionsteams.

Apropos Arbeit:Weder CNC-Roboter noch CNC-Maschinen sind für sich genommen gut; Sie erfordern qualifizierte Bediener und Programmierer. Und trotz des Zustroms von KI können sie nicht kreativ denken oder Probleme lösen , und sie tragen nichts zur Kultur einer CNC-Maschinenwerkstatt bei. Obwohl CNC-Roboter durchweg produktiv sind und keine Krankheitszeiten erfordern, können sie nicht alles.

Tipp #5:Wählen Sie eine CNC-Maschinenwerkstatt, die Roboter verwendet

Nicht alle CNC-Maschinenwerkstätten verwenden Roboter. Kleinere Werkstätten und solche, die sich auf hochgradig kundenspezifische Teile in kleinen Stückzahlen spezialisiert haben, verwenden normalerweise keine Roboter. CNC-Maschinenbetriebe, die Roboter einsetzen, können konkurrenzfähige Angebote für Projekte erstellen von großem Volumen in einem langfristigen Vertrag. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Roboter dazu beitragen, den Burnout bei Mitarbeitern zu verhindern , sowohl körperlich als auch geistig. Möchten Sie lieber ein Hebezeug verwenden, um ein 90-Pfund-Teil langsam anzuheben, oder einen Roboter verwenden, um es schnell und sicher zu bewegen?

Zweifellos muss eine CNC-Maschinenwerkstatt der präzisen Bearbeitung Priorität einräumen; das muss im Mittelpunkt stehen. Nur dann sollten Roboter in Betracht gezogen werden, um die Fertigung schneller, kostengünstiger und konsistenter zu machen.

Generell werden die Menschen zunehmend roboterfreundlicher im Laufe der Zeit. Durch Schulung und Ausbildung sind viele CNC-Bediener auch zu Experten für CNC-Fertigungsroboter geworden. Einige sind Ingenieure und Vorgesetzte geworden und helfen bei der Wartung, Schulung und Verbesserung von Robotersystemen.

Roboter führen in einer Maschinenwerkstatt viele wiederholbare Aktionen aus, können jedoch nicht die Präzision einer CNC-Maschine reproduzieren.

Abschließende Gedanken zu Kosten, Implementierung und Stecker

CNC-Fertigungsroboter sind nicht teuer, aber Integration ist, dass der anfängliche Prozess oft langwierig und teuer ist. Schon kleine Änderungen an einer Linie bedeuten eine Neugestaltung und Umnutzung Roboter-Arbeitszellen.

Ein Projekt bei Stecker verlief beispielsweise so:

• 4 CNC-Bearbeitungszentren =75 % der ausgelagerten Kosten
• 2 Roboter =10 % der ausgelagerten Kosten
• Automatisierung (Ausrüstung, Programmierung) =15 % der ausgelagerten Kosten

Roboter waren tatsächlich am am günstigsten Aspekt dieses Projekts.

So vorteilhaft sie auch sind, CNC-Robotik ist unflexibel Da die Einrichtung eines neuen Systems drei bis sechs Monate in Anspruch nimmt und die Technologie nicht einfach für einen anderen Zweck verwendet werden kann. Sobald eine Linie fertig ist, möchten Sie alle Vorteile nutzen. Bei Stecker arbeiten wir beispielsweise daran, die Art und Weise zu verbessern, wie Roboter „Licht aus“ ausführen „, ohne Bediener für bis zu acht Stunden am Stück.

Da es unser Ziel ist, qualitativ hochwertige Teile so schnell wie möglich herzustellen, müssen wir unsere Designs oft überdenken, um sowohl schnell als auch robust zu sein . Unser allgemeiner Prozess besteht darin, die CNC-Maschinen in Betrieb zu nehmen, Teile herzustellen, die Bearbeitung zu testen und dann zu automatisieren .

High-End-CNC-Maschinenwerkstätten nutzen CNC-Robotik in vollem Umfang, aber woher wissen Sie, wann eine Partnerschaft richtig ist? Sehen Sie sich unseren Leitfaden (und neun Szenarien) an, um herauszufinden, wann die Zusammenarbeit mit einem CNC-Experten am besten ist. Klicken Sie unten für Ihr Exemplar.

Über den Autor

Matt leitet das Personal- und Marketingteam von SMC. Er hat für Stecker Machine an Projekten in den Bereichen CNC-Fertigung, Robotik, Inbound-Marketing und Führung gearbeitet. Er genießt es, seinen technischen Hintergrund auf jede geschäftliche Herausforderung anzuwenden.