A jövő gyárában, sejtelmes félhomályban, alig beszűrődő fényben, robotok dolgoznak serényen.
Ez az elsőre ipari utópiának tűnő elképzelés számos éppen aktuális problémára megoldást jelenthet, fog jelenteni.
Például ahol a feladat nehéz munkadarabok mozgatása, mérése, sorjázása vagy jelölése ott nem lehet, vagy rendkívül nehéz humán erőforrást találni, mert számukra a körülmények nem megfelelőek, vagy nem elég hívogatók. De ha mégis, munkájuk nehezen mérhető, kalkulálható, nem pontosan tervezhető.
Rövid írásomban érzékletes, de közel sem teljes képet próbálok mutatni a fenti problémákra megoldást jelentő, forgácsolási folyamatok automatizálásáról azoknak, akik még nem láttak effajta izgalmas műszaki kihívást közelről.
A téma sokunknak nem teljesen új, hisz világ-, európai- és hazai kiállítások is évek óta prezentálják a legkülönbözőbb automatizálási megoldásokat a forgácsológépek kiszolgálására.
A bátrak ennél tovább mentek, és komplett gyártócellák automatizálását is sikerrel megvalósították.
Már az sem új, hogy a tömeggyártott, jellemzően autóipari gyártócellák automatizálásán kívül, a közepes és visszatérő kisszériában forgácsolt alkatrészek gyártását is lehet robotizálni, sok gyártónak van erre jónak tűnő megoldása.
Mégsem mindennapos, sokan fáznak ennek megvalósításától. A sikerek mellet néhány csúfos kudarc árulkodik az esetleges nehézségekről.
Mi a félelem oka, mik a buktatók, és főleg, mi a siker kulcsa?
A CNC gépek robotos kiszolgálásának megoldásait két alapvető csoportra lehet bontani. Az egyik, az úgymond egyszerűbb, rugalmasabb közepes és kisszériás alkatrészek gyártásának automatizálása.
A másik a tömeggyártott alkatrészek automatizálása, ahol a forgácsológép kiszolgálásán túl sok esetben mérés, gravírozás, sorjázás is történik, azaz, komplett gyártócella kerül a termelésbe.
Kis és közepes szériák is automatizálhatók
Az előbbi csoportba tartozó megoldások sok gyártó, gépgyártó kínálatában megtalálhatók. Gyakorlatilag közel kész megoldásokat kínálnak, amik rugalmasan a feladatra szabhatók.
Például a robot alkatrész megfogója, a nyers és készdarab tárolója moduláris, választható, legfeljebb kis mértékben egyéni igények szerint módosítható.
A robot és közvetlen környezete a gépről leválasztható, akár más gépre is átvihető ha az eszközök közti kommunikáció megoldott.
Páratlan előnye ezeknek, hogy a paraméteresen megírt robotprogram kész van, változóknak való értékadással (alkatrész jellemzők, pozíciók) adott alkatrész gyártására optimalizálhatók.
A rendszer a biztonsági funkciókat is tartalmazza, mint az alkatrészek megfogásának, gépbe/készülékbe való berakásának pozíciója, biztonsági zónák figyelése stb.
Ha a biztonsági szabályok megszegésre kerülnek, a rendszer megáll, de az újraindítás metódusa is kidolgozott, a robot képes folytatni a munkát a megfelelő gombkombinációk megnyomásával.
Több ilyen rendszer dolgozik itthon is, noha elterjedtnek nem nevezhetők.
Óriási előnyük a rugalmasságuk. Külön képzést, külön szakembert nem feltétlenül igényelnek, de fontos elmondani, hogy a robotcellák kezelőitől jogos elvárás az odafigyelés, a rendszerszemlélet.
A forgácsolás folyamat stabil, a szerszám éltartós kell legyen, és a forgácsképpel szemben való elvárások is magasabbak. Folyó, az alkatrészre vagy szerszámra feltekeredett forgács megzavarja az automata folyamatokat.
Jól működő megoldások több hazai CNC szerszámgép forgalmazó kínálatában megtalálható. Ezek közül vannak, amit a gép gyártója fejlesztett, és vannak, amiket géptől független vállalat hozott létre. Azt, hogy egy-egy feladat megoldására melyik a megfelelő, számos tényezőtől függ, mely tényezőket érdemes feladatonként részletesen megvizsgálni.

A nagysorozatos automatizálás hatalmas kihívás
Az ipari robotokkal egyedi igények szerint épített gyártócella tervezése, telepítése, tesztelése egy merőben más folyamat. Sokkal több résztvevő, előre nem tesztelhető termelési szituációk, váratlan helyzetek emelik a kihívás szintjét.
A szerszámgép és a robot vezérlőjén túl, amik irányítják ezek mozgását, beszáll a játékba egy nagyon összetett ipari PLC is, aminek a dolga, előbbi kettő munkájának, a biztonsági eszközöknek, és az egyéb berendezések irányítása, minden előforduló helyzet kombinációjában.
Gép és technológia
Az első, ami nélkül nincs gyártás, az egy nagyon stabil forgácsolási folyamat. Ehhez biztosan szükség van egy megbízható és pontos gépre, aminek a tervezésénél kiemelt figyelmet fordítottak a pontosságra, akár változó körülmények között is.
A szerszámkezelésének rugalmassága is nélkülözhetetlen, a szerszám kopásának figyelése, testvérszerszám kezelés nélkül nincs hosszú beavatkozás nélküli gyártás. Jó, ha a vezérlő képes az ütközésvédelemre, mert ezzel nagyban növeli a biztonsági faktort.
És komoly előnyt jelent, ha képes a technológiába is beavatkozni olyan módon, hogy vagy gyorsítsa a gyártást (pl kevesebb a leválasztandó anyag), vagy növelje a biztonságot (nagyobb ráhagyás az előgyártmányon).
Amennyiben képes a gyártás közbeni rezgések kezelésére, újabb segítséget jelent a folyamatbiztos működéshez.
És ma talán már nem elrugaszkodott kívánalom, hogy hűtővízkezelésében is kiemelkedőt nyújtson, a nagy nyomás mellett, ha szükséges növelt térfogat áramot, esetleg a hűtővíz temperálást is végezzen.
Szerszámozás
Az elvárás a szerszámot biztosító cég felé sem kicsi.
A cél minden esetben a leghosszabb emberi beavatkozás nélküli működési idő, amihez éltartós szerszámokra van szükség, amik képesek az elvárt ciklusidő elérésére. A leválasztott forgácsnak el kell tűnni a robot megfogási helyeiről, mert ez itt is megzavarhatja a folyamatot. Mindez elsőre nehezen elérhető, tehát nagy tapasztalatú, rugalmas kollégára van szükség alkalmazás-technológiai oldalról.
Készülékezés
A forgácsolás során használt készülék meghatározhatja a sikert. Azon túl, hogy merevnek, stabilnak kell lenni, miközben biztosítja a hozzáférést az automata gépeknek, információval is kell szolgáljon.
Ha van benne alkatrész, vagy ha nincs, ha létrejött a szorító erő, ha megfelelő a lefogó karok pozíciója, megfelelő vagy sem a behelyezett darab pozíciója, ezt mind jeleznie kell. Hiba esetén a folyamat megáll. És a végcél, hogy ne legyen hiba.
Ezért amit lehet, online térben szimulálni kell. A robot mozgását, és CNC gép mozgásait is.
Vezérlés
A PLC vezérlés összefogja mind ezeket az információkat. Tulajdonképpen ő az agy. A hozzá beérkezett jelek, adatok határoznak meg minden további történést. Általában PLC-n történik a gyártani kívánt alkatrész kiválasztása. Ez indítja a robotot, és kezeli a tőle visszaérkező jeleket. Amennyiben van, és általában van alkatrészvizsgálat, annak eredménye is ide fut be. A robot sikeres alkatrész készülékbe illesztését követően indítja a szerszámgépet, amin előzőleg kiválasztotta a programot. Természetesen hiba a szerszámgépen is lehet, akár a készülékből, akár a vezérlőből, ami előfordulása esetén a folyamat megáll.
És a leghosszadalmasabb, hogy a rendszert tesztelni kell minden elképzelhető helyzetben. Minden gyártandó típus variációban. A rendszerben szereplő tényezők számával, a feladat nehézsége növekszik.

A siker fontos tényezője a hatékony kommunikáció
A sok résztvevőn átívelő folyamat sikerének kulcsa, nagyrészt a kommunikáció. Persze sokat jelent a tapasztalat, a szakmai tudás az egyes területeken, a mérnökök rugalmassága, szakmai alázata, de a köztük létrejött kommunikáció minősége alapjaiban meghatározza a sikert. A siker pedig a határidőre lezárt projekt.
A tervezés itt sem mechanikus vagy elektromos, esetleg informatikai elemek tervezésével indul. Sokkal inkábba a feladat egzakt definiálásával, a folyamatok leírásával, blokk diagramm létrehozásával. Az ügyfél igényei szerint kialakított műszaki elvárások tisztázásával, amire a mérnökök a saját területükön kidolgozzák a megoldást, a határterületeken pedig sűrűn egyeztetve küzdik le a kihívást lépésről lépésre.
Több, prémium CNC géppel véghez vitt, küzdelmes, de diadalmas automatizálási projekt után úgy látom, hogy a Darwin-i szabály itt is érvényes. A változáshoz legjobban alkalmazkodni képes csapat aratja a legnagyobb sikert.
Mert változás, váratlan helyzet lesz, és a beletett küzdelmek mértékét, a végső siker mélységét vagy magasságát az határozza meg, hogy ezeket mennyire kezelik rugalmasan, együttműködve a feladaton dolgozó szakemberek.
Szerző: Sipos Ádám