ROBODRILL- en FANUC-robots zijn van essentieel belang voor flexibele automatisering
De machines in de werkplaatsen van Vullings Metaalbewerking in Horst (Nederland) draaien 24 uur per dag. Bij de keuze van machines, productieorganisatie en CNC-programma's, draait alles om automatisering. En met name flexibele automatisering, omdat zelfs kleine series en eenheidsproducten worden gefabriceerd in deze sterk geautomatiseerde werkomgeving.
Op de locatie van Vullings in Horst zijn twee bedrijven gehuisvest. Vullings Systemen BV produceert traditionele sproeisystemen voor de tuinbouwsector, maar ze ontwerpen en produceren ook apparatuur op maat. Vullings Metaalbewerking BV is een dochteronderneming die producten produceert voor draai- en freeswerk, die gewoonlijk worden vervaardigd uit roestvrijstaal en andere complexe staalsoorten. De bewerking van kunststoffen behoort ook tot de mogelijkheden. "De twee bedrijven vullen elkaar goed aan," verklaart directeur Jeroen Evers. “Machineonderdelen worden vervaardigd door de divisie Metaalbewerking en Systemen BV Vullings in aanvulling op machines voor derden, systemen die worden gebruikt voor de automatisering van de divisie Metaalbewerking.”
Zeven dagen per week, 24 uur per dag in bedrijf
Dit automatiseringsconcept werd tien jaar geleden geïntroduceerd en wordt nu geïntegreerd in alle bedrijfsaspecten waarbij vijf robots worden ingezet.
De machinale bewerkingscentra draaien zeven dagen per week en 24 uur per dag. Tijdens ons bezoek was een ROBODRILL-machine bezig met de vervaardiging van armen voor Champion-sproeisystemen. Een FANUC-robot pakt de gietstukken één voor één op van de toevoerband en geeft die door aan de machine. Het optische systeem dat boven de band is geplaatst, vertelt de robot waar de stukken zich bevinden en hoe ze moeten te worden opgepakt. Wanneer de machinale bewerking van de sproeiarm is voltooid, pakt de robot het stuk op en plaatst dit op een afvoerband, waarbij het optische systeem een vrije ruimte zoekt en aan de transportband doorgeeft om plaats te maken. Operators controleren aan het einde van de dag of er voldoende gietstukken gereed zijn zodat de productie de hele nacht kan doorgaan.
Palletverwerking
"We begonnen met het automatiseren van twee grote machinale bewerkingscentra," verklaart Frank Gijsen, manager voor de automatisering van de productieprocessen. “Rondom de machines bouwden we robotcellen met FANUC R-2000iB-robots en zo'n 80 plaatsen voor de producten. De operators zijn verantwoordelijk voor de voorbereiding van de producten en het plaatsen van de onderdelen op pallets. Robots brengen de pallets naar de machines en verwijderen ze weer. Kleinere producten worden rechtstreeks door de robots verzameld via een optisch systeem van FANUC, en worden vervolgens op een transportband geplaatst.”
Twintig jaar zonder storing
"Omdat betrekkelijk kleine producten vaak worden geproduceerd op bestaande cellen, zochten we een nieuwe, snelle machine die deze kleine onderdelen kon verwerken," vervolgt Jeroen Evers. "We kozen voor de ROBODRILL. We kwamen in contact met bedrijven die met deze machine werkten, en hoorden dat een van deze machines al 20 jaar dienst deed en dat ze nog nooit een monteur van FANUC hadden gebeld. Dit overtuigde ons echt, want wanneer je continu wilt produceren, zijn betrouwbare machines van essentieel belang. Wanneer je alle beschikbare tijd voor de geplande productie gebruikt, heb je geen tijd meer over om een productievertraging door uitval in te halen.”
Bewaking van de machinestatus
Vullings besteedt veel aandacht aan preventief onderhoud zodat maximale machinebeschikbaarheid wordt gewaarborgd.
Frank Gijsen: "De FANUC-besturingen omvatten een bewakingsfunctie voor de machinestatus die we gebruiken voor het plannen van onderhoudsacties. Elke waarschuwing van de machine wordt serieus genomen om te zorgen dat de machine niet onverwacht defect raakt. De olie en de gereedschappen worden ook periodiek gecontroleerd."
Frezen op 5 assen tegelijk
Voor de α-ROBODRILL D21LiA5 werd een robot (de M-20iA) geïnstalleerd met het optische FANUC-systeem geïntegreerd in de robotcontroller. In deze cel, waarin kleinere producten worden verwerkt, zijn de machine en de robot geheel geïntegreerd.
"De machinebesturingen hebben voldoende rekenkracht om de cel te laten draaien. De gerobotiseerde cel heeft niet langer een afzonderlijke PLC nodig,” legt Frank Gijsen uit.
Bij levering werd de ROBODRILL voorzien van een kanteltafel en een roteertafel van FANUC zodat de machine in staat is om 5-assige bewerkingen uit te voeren. De machinebesturingen zorgen dat de 5 assen tegelijk actief zijn.
De implementatie van deze vijf assen is een gevolg van productie zonder menselijke tussenkomst. Er is ´s nachts geen operator om de onderdelen in verschillende standen vast te draaien tussen de bewerkingsstadia door.
Series met één stuk
Frank Gijsen: "FANUC hielp ons ook bij het opstellen van de machine voor het offline programmeren met een CAM-systeem.”
Voor het welslagen van een dergelijke flexibele automatisering, en dat is de les die Vullings leerde, moeten alle aspecten van de productie op elkaar zijn afgestemd.
Jeroen Evers: "Wanneer we een order ontvangen voor de productie van één stuk, zien we dit als een serie van één product. Dit houdt in dat wanneer hetzelfde product opnieuw moet worden vervaardigd voor een serie met meer dan één eenheid, dit automatisch kan worden gereproduceerd.
CAM-programma's bevatten niet alleen de productieparameters voor de machine, maar ook de robotverwerkingsgegevens. We passen de automatisering vanaf het begin toe, waardoor productiecellen in complete autonomie werken."
Een steeds flexibeler productiemiddel
Omdat automatiseringsconcepten voornamelijk intern worden geïmplementeerd, kan het bedrijf in verregaande mate het ontwerp bepalen, wat een nog flexibeler productiemiddel oplevert.
Frank Gijsen: "Het doel is om zelfregulerende cellen te krijgen die over voldoende informatie beschikken om beslissingen te nemen. Omdat we in de CAM-programma's ook gegevens opslaan als de afmetingen van het basismateriaal, kan de productiecel vaststellen welke de producten moeten worden gefabriceerd uitgaande van de blokjes die op de transportband worden geplaatst. Natuurlijk begin je vanuit een productieschema, maar wanneer een operator onbedoeld te veel van een product op de band plaatst, moet de machine in staat zijn te bepalen welk product het eerst moet worden gefreesd voordat met de volgende reeks wordt gestart die al iets verderop op de band staat.”
Daarnaast maken we maximaal gebruik van de mogelijkheden van het optische systeem en de rekenkracht van de FANUC-controllers.
Geavanceerde technologische machines
Vullings wil zijn kennis over flexibele automatisering zo breed mogelijk verspreiden. Hiertoe worden bedrijfsbezoeken georganiseerd, speciaal gericht op studenten.
Jeroen Evers: "We denken soms wel dat automatisering banen kost, maar het tegenovergestelde is ook waar. We willen dat ons bedrijf en onze manier van werken bekend worden, juist omdat het lastig is deskundig personeel te krijgen. Metaalbewerking roept vaak negatieve beelden op van zwaar en vuil werk, maar de operators werken hier met geavanceerde technologische machines. Dankzij de grotere volumes die we behalen door automatisering, moeten we meer personeel aannemen. We zitten te springen om mensen met ervaring in frezen en draaien, omdat zo'n 20% van onze productie gerelateerd is aan zeer specifieke producten waarvoor taken moeten worden uitgevoerd die niet kunnen worden geautomatiseerd.”
