Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Automatizace a robotizace mění obráběcí provozy

Tuzemská strojírenská firma Profika už 30 let dodává na český a slovenský trh obráběcí stroje CNC dvou jihokorejských výrobců: Hyundai Wia a Hanwha Precision Machinery. Pružně reaguje na nové požadavky oboru. Svým zákazníkům odborníci firmy Profika navrhnou automatická pracoviště s použitím robotů a robotických buněk. Automatizací a robotizací se ve firmě již pět let zabývá Jakub Kaufman, syn jednoho ze zakladatelů společnosti. V rozhovoru přibližuje, jak automatizace a robotizace proměňují provozy s moderními obráběcími stroji CNC.

 

Profika je výhradním zástupcem dvou jihokorejských výrobců obráběcích strojů CNC: Hyundai Wia a Hanwha Precision Machinery. Bylo by možné charakterizovat, čím se stroje těchto firem vyznačují?

Tyto obráběcí stroje mají výborný poměr mezi cenou a výkonem. Nejsou tak drahé jako třeba německé stroje a zároveň jejich kvalita dosahuje vyšší úrovně než například stroje jiných asijských výrobců, třeba čínských nebo vietnamských. Přitom Hyundai Wia dodává celé portfolio obráběcích strojů, když do toho nebudeme počítat brusky. Společnost Hanwha Precision Machinery zase dodává dlouhotočné automaty pro zpracování tyčového mate­riálu. Takto jsme schopni pokrýt veškeré portfolio třískového obrábění.

 

V jakých odvětvích má Profika zákazníky?

Máme zákazníky v automobilovém průmyslu, významným klientem je také Meopta, výrobce optických přístrojů. Dodáváme stroje například výrobcům prvků a přístrojů do zdravotnictví, jako jsou třeba výrobci šroubů do kolen, dílů do nemocničních postelí, dílů pro rentgeny nebo pro zařízení ke skenování zubů a podobně. Nespecializujeme se na žádný určitý obor, ale dodáváme podle požadavků zákazníků. Výrobcům dílů pro letectví jsme schopni dodat extrémně přesný stroj, ale máme také stroje přímo pro formaře, které jsou velmi tuhé a disponují řízením s rychlými výpočty. Mají i funkci pro zrcadlový povrch, kdy se obrábí s pomalým posuvem.

Působíme v Česku a na Slovensku. Velký zájem o naše stroje je hlavně na Moravě, ale máme i velkého zákazníka ve Stráži pod Ralskem. Dodávky nám zrychluje mezisklad v Německu.

 

Jaké řídicí systémy používají stoje dodávané společností Profika?

Podobně jako dodavatelé ostatních obráběcích strojů nabízíme stroje ve třech variantách, s řídicími a programovacími systémy Fanuc, Siemens a Heidenhain. Jen u pěti­osých strojů nepoužíváme řídicí systém Fanuc, protože systémy Heidenhain a Siemens dokážou pracovat rychleji a zpracovat kód v předstihu a dosahují lepších povrchů.

Zákazník si řídicí systém často vybírá podle toho, jaké stroje již má, aby nemusel školit pracovníky na nový způsob programování. Každý dodavatel řídicích systémů, které jsou dodávány ke strojům takzvaně na klíč, poskytuje nadstavby, aby programování bylo co nejjednodušší. Ke klasickým soustruhům je třeba dialogová nadstavba, která klikáním na obrázky usnadňuje sestavit jednoduchý program na stroji.

Dále je možné stroje propojit se systémy CAD, takže pomocí modelů lze udělat program CAM a nahrát ho do stroje.

 

Využívají vaši zákazníci běžně data ze systémů CAD k programování obráběcích strojů?

To záleží na velikosti firmy. Firmy se třemi, čtyřmi stroji, které vyrábějí spíše jednodušší díly, programují přímo na stroji. Ve velkých firmách vytvářejí CNC programy technologové na počítačích podle výkresů v CAD importovaných do systému CAM. Na strojích se programy pouze dolaďují.

 

Není tedy třeba mít další software, který by umožňoval konektivitu stroje se systémy CAD/CAM?

Pouze v případě velmi složitých dílů. Systém CAM pracuje tak, že součást rozdělí do známých křivek a pro ně zpracuje G-kód, tedy program, který již řídí obráběcí stroj. Takto se postupuje u většiny dílů. Pouze ojediněle, v případě složitých, zborcených ploch, nelze zpracovat G-kod tímto způsobem a je potřeba speciální software.

 

Jak snadno lze dodávané obráběcí stroje zapojit do již zavedeného automatického systému řízení provozu či podniku?

Tato konektivita je dneska trend. Námi dodávané stroje mají standardní výstupy pro připojení k nadřazenému systému. Mohou data posílat po klasické sběrnici nebo přes Ethernet podle toho, co zákazník používá. Zákazník má k dispozici data o tom, jestli stroj běží, jaké má prostoje a tak dále. Má možnost data ve svém řídicím systému zpracovat a řešit efektivitu, manipulační časy a podobně. Pokud nemá žádný takový systém zaveden, může používat systémy strojů Hyundai Wia a Hanwha Precision Machinery. Tyto systémy mu umožní sledovat provoz strojů i na mobilu – upozorní, zda stroj běží, nebo ne. Kdo si s tím pohraje, tak může mít 3D model provozu, takže vidí, který stroj běží, který stojí.

Řídicí systém Fanuc, o který mají zákazníci největší zájem, má funkci, která umí sbírat data ze všech řídicích systémů, ať už je to robot, obráběcí stroj, nebo jiné zařízení, třeba i z kamery vybavené vlastní komunikací.

 

Jak postupujete, když se na vás zákazník obrátí s požadavkem na obráběcí stroj?

Někteří zákazníci již mají vyhlédnutý konkrétní stroj, který pro svůj provoz potřebují. Jiní nám přinesou díl nebo výkres. Buď už ten díl vyrábějí, nebo se na to chystají. Hodně záleží na tom, zdali mají s technologií obrábění zkušenosti. Můžeme jim pomoci i se samotným začátkem – ukážou nám, co plánují vyrábět, a my pro ně zjistíme, kolik času obrábění dílu zabere. Díky tomu vypočítáme návratnost. Pak dodáme stroj a můžeme ho na požádání také rozběhnout a navrhnout technologii pro první díl. Zkoušky obrábění prvního dílu můžeme provést i u nás ve firmě.

 

Jak postupujete, když zákazník požaduje robot na zakládání dílů a jiné operace?

Někdy už má zákazník zavedenou výrobu a chce nyní využívat robot. Jindy s výrobou daného dílu začíná a ví, že se mu to bez automatizace nevyplatí. Oba případy mají svá specifika. Ten, kdo již vyrábí, má zkušenosti s tím, jak odvádět špony, ví, jak dlouho operace trvá. Tito zákazníci většinou chtějí, aby se proces s použitím robotu zrychlil.

Zákazníci, kteří výrobou začínají, naopak nejsou tak nároční na čas. Zato musíme hodně promýšlet vlastní technologii. Je třeba například zajistit, aby při robotickém odebírání obrobků nepřekážely špony, dále je třeba vyřešit následné měření, značení a další operace.

Většinou nedostaneme kompletní zadání, ale musíme zákazníky vést, a to jak při výběru stroje, tak při řešení automatizace.

 

Jak často si zákazníci objednají se strojem i robotické pracoviště?

Dnes je o robotizaci stále větší zájem, protože firmy těžko shánějí pracovníky, kteří by chtěli pracovat u strojů. Loni jsme dodali dvě robotická pracoviště na míru a jednu univerzální buňku.

Často mají zákazníci o automatizaci zájem, ale vzhledem ke zvýšeným nákladům se pro ni těžko rozhodují. Musí dbát na návratnost. My jsme dělali analýzy návratnosti. Koupíte si třeba stroj za tři miliony a k tomu za dva miliony robotizaci. Může se stát, že návratnost stroje s robotizací bude rychlejší než návratnost samotného stroje. Investice je ale o hodně vyšší, což je hlavně pro menší firmy problém.

 

Mohou zákazníci instalovat pro automatické zakládání také manipulátor místo dražšího robotu?

Občas se zákazník rozhodne pro manipulátor, protože je levnější. Ale není možné ho znovu použít při změně výroby. Manipulátor velmi dobře poslouží v případě, kdy třeba dlouhotočný automat vyrábí každých dvacet sekund stejný kus a výrobce ví, že to tak poběží dalších pět let. Ale roboty a robotické buňky jsou vhodné třeba k soustruhům, kde se výroba často mění a stroje se třeba každý týden přestavují.

 

Robotické buňky dodáváte v různých nosnostech?

Máme čtyři typy univerzálních buněk a používáme pro ně roboty Fanuc řady M10 o nosnosti do 16 kg a řady M20, kde je nosnost maximálně 35 kg. Máme i buňky s robotem řady LRMate o nosnosti 7 kg. Ale roboty instalované napevno před strojem mohou mít nosnost, jakou zákazník potřebuje. Roboty s velkou nosností potřebují třeba zákazníci, kteří chtějí zakládat do stroje celou věž s obrobky.

My máme vlastní vývoj a vlastní konstrukci, a proto můžeme univerzální buňky upravovat podle požadavků zákazníka. Tak třeba v loňském roce chtěl zákazník robotizaci na míru, protože mu nevyhovovala žádná z našich univerzálních buněk. Chtěl totiž manuálně ovládané zásuvky a jiné úpravy a zároveň požadoval větší robot, než jaký jsme pro buňky dosud nabízeli. Podle tohoto řešení jsme zpracovali novou univerzální buňku, abychom ji mohli nabízet dalším zákazníkům.

(Pozn. redakce: Popis robotických buněk najdete zde: https://www.profika.cz/cnc-stroje-kategorie/robotizace).

 

Kterým zákazníkům se hodí spíše robot na míru a kterým univerzální robotická buňka?

Když zákazník už vyrábí dlouhou dobu stejný díl, tak se mu univerzální buňka nemusí hodit, protože pohyby jsou pomalejší. Pak je lepší zhotovit robotické pracoviště na míru. Univerzální buňky mají tu výhodu, že zákazník, který vyrábí různé typy výrobků, může robotickou buňku použít na různé typy zakládání. Máme u svých zákazníků přibližně stejný zájem o robotické buňky jako o robotizaci na míru.

 

Kolik strojů může robotická buňka obsluhovat?

To je dáno dosahem robotu. Nejčastěji používané buňky s robotem M10 obsluhují jeden stroj a k tomu ještě třeba navrtávačku nebo jiné podobné zařízení. Buňky s robotem M20 zvládnou i dva stroje, a když jsou sestaveny do písmene L, tak třeba i tři. Je tam trošku problém s prostorem. Každý stroj má panel, kam musí chodit obsluha. Další manipulační prostor zabírá odvod třísek. Takže ideálně robot obsluhuje dva stroje a jednu periferii.

Naším prvním projektem robotizace byly dva stroje obsluhované jedním člověkem. Ten vždy upnul díl do jednoho stroje a pak se otočil a upnul do druhého. Na jeho místo jsme dali robot se zásobníkem.

 

Robot tedy vkládá a vyjímá výrobky, nebo ho lze využít i na jiné operace?

To závisí na taktu stroje. Je potřeba se vyhnout tomu, aby robot stál. Když například trvá obrobení dílu jednu minutu a manipulace s dílem trvá dvacet sekund, tak navrhneme zákazníkovi, aby, pokud to jde, využil robot na další operace, například navrtání nebo značení obrobku. K tomu mu navrhneme a vyrobíme periferii, aby robot mohl ve volném čase navrtávat nebo značit.

 

Můžete uvést příklad takové zakázky?

Nedávno jsme pracovali se zákazníkem, který vyráběl díly a robot je po obrobení vkládal do palety a obsluha díly vyjímala a dávala do blistru, aby mohly být značeny laserem, a pak je vracela zpátky. Díly se během procesu musely dvakrát mýt – před vložením do laseru a po značení. My jsme to vyřešili tak, že robot v době obrábění vkládal díl rovnou do laseru. Tím se ušetřily náklady na obsluhu a odpadlo jedno mytí. Návratnost takového řešení je velmi rychlá.

 

Jak je řešena bezpečnost obsluhy při po­užití robotu? Jsou roboty uzavřeny v kleci s obráběcími stroji?

Jak kdy. U našich univerzálních buněk je bezpečnost zajištěna 2D laserovým skenerem, který zjišťuje, jestli se v blízkosti nevyskytuje nějaká osoba. Laserový skener se točí a měří vzdálenost, skenuje prostor, a jakmile tam někdo šlápne nebo tam spadne čepice, on pozná, že v určité zóně něco je. Zóny se nastavují podle bezpečnosti a nosnosti robotu. Když hrozí od robotu nějaké nebezpečí, tak se robot zpomalí nebo zastaví. Někteří zákazníci však chtějí mít pracoviště celé oplocené.

 

Jak se zajistí stabilita mobilní robotické buňky?

Robotická buňka má tuhý rám a pohybuje se na kolečkách, aby bylo možné ji převážet mezi stroji. V místě, kde má robot pracovat, jsou v zemi kovové patky, na které se buňka pomocí středicích šroubů připevní. V případě potřeby je možné ji snadno odšroubovat a převézt jinam. To lze používat jednak k převážení robotu k různým strojům, ale jednak také na vystěhování stroje. Robot odšroubujete, na rámu převezete stroj, nastěhujete nový a pak tam robot zase vrátíte.

 

Plánujete uvést na trh také zjednodušenou buňku. Jak bude vypadat?

Máme pocit, že se robotizace lidé dost bojí, hlavně tam, kde si pořizují první robot nebo poprvé používají automatizaci. Nevědí, co od robotu mají čekat a zda jej budou schopni programovat. Naše buňky mají výsuvné zásuvky a otočné věže kvůli tomu, aby byly pro výrobu co nejefektivnější. Zjednodušená buňka tyto vymoženosti postrádá, disponuje jimi deska a na ní položené díly, které si robot odebírá. Bude odstupňovaná podle velikosti robotu, můžeme ji vybavit i kolaborativním robotem. Tato buňka již byla vyvinuta pro jednoho zákazníka na Slovensku na míru a my jsme z ní zpracovali novou univerzální buňku, kterou budeme nabízet.

 

Ve firmě jste pět let. Vysledoval jste, kam obor třískového obrábění spěje?

Pracoviště se automatizují, hodně podniků požaduje sledování strojů, zda jsou v provozu, nebo stojí. Chtějí stroje využívat co nejefektivněji. Často ale neumějí získaná data zpracovávat. Mnohdy je to požadováno při čerpání dotací na Industry 4.0. V těch případech se řeší také spotřeba energie.

 

V čem se obráběcí stroje v poslední době nejvíce zlepšují?

Zlepšuje se jejich přesnost a také řízení, zjednodušuje se ovladatelnost pro obsluhu. Zdokonaluje se konektivita strojů pro sběr dat nebo pro připojení k nadřazeným řídicím systémům. Zvětšují se displeje. Dříve byly displeje malé a vše se nastavovalo pomocí číslic na klávesnici, ale teď jsou dotykové displeje, kde se nastavuje a programuje pomocí obrázků. To je podobné jako u chytrých mobilů.

 

Využívají se na obráběcích strojích simulace? Lze vytvořit také digitální dvojče technologie?

Stroj je možné simulovat, je možné vytvořit si digitální dvojče celé technologie. Spolupracujeme s firmou, která dokáže digitální dvojčata vytvářet, my jí k tomu poskytujeme data. K vytvoření digitálního dvojčete jsou třeba veškerá data CAD o stroji, podrobnosti o rozjezdech, kinematice a tak dále. Digitální dvojčata se využívají ve třech fázích. Když máte digitální dvojče s nastavenou kinematikou, můžete si ověřit, jestli se do prostoru stroje vejdou nástroje, které tam musí být, jestli na sebe nenarážejí. To se hodně využívá u dlouhotočných automatů, které obrábějí relativně malé díly. Mají složitou kinematiku a na rozdíl od klasického tříosého obrábění, kde se díl dostane k nástroji a pak se obrobí, v dlouhotočných automatech se nástroje často mění, jedou spolu v závěsu. To je dobré si vyzkoušet na digitálním dvojčeti.

Digitální dvojče se dále uplatní ve fázi, kdy je zpracován program v systému CAM. Když si k němu nahrajete kinematiku stroje, máte možnost ověřit na digitálním dvojčeti, jestli na sebe součásti nebo nástroje nenarážejí. Nakonec lze digitální dvojče použít ve stroji s vygenerovaným G-kódem a zkontrolovat, jestli při obrábění nedojde ke kolizi.

Digitální dvojčata využívají větší firmy, kde technologové programují ve zvláštních odděleních mimo provoz s obráběcími stroji. Výhodou je, že je možné celou technologii vyzkoušet předem a potom s minimálním rizikem ji rozjet na stroji.

 

Rozhovor vedla Eva Vaculíková.

 

Obr. 1. Jakub Kaufman, odborník na automatizaci a robotizaci ve společnosti Profika

Obr. 2. Robotická buňka společnosti Profika

 

Nabídka společnosti Profika v kostce

Soustruhy CNC

  • dvouosé revolverové soustruhy CNC,
  • soustružnická centra,
  • multiprocesní soustružnická centra,
  • produkční speciální soustruhy,
  • dlouhotočné automaty (Swiss Type),
  • karusely,
  • soustruhy na kola z hliníku,
  • soustruhy CNC s lineární lavicí.

 

Obráběcí centra

  • vertikální obráběcí centra: jednostolová, dvoustolová, mostová, pětiosá, centra na grafit,
  • horizontální obráběcí centra: vysokorychlostní, na těžké obrábění, horizontální vyvrtávačky.

 

Robotizace

  • univerzální robotické buňky,
  • projektová robotizace (na míru).

 

Příslušenství

  • podavače,
  • otočné stoly.