Гибкость роботизированной сварки агропромышленной техники, Case New Holland (США)
У компании Case New Holland возникла потребность в гибкой роботизированной сварке, которая могла бы постоянно адаптироваться к меняющимся требованиям рынка.
Компания вкладывает в производство миллионы долларов на протяжении уже многих лет, но до сих пор не могла купить достаточное количество роботов или нанять достаточное количество людей. Таким образом, помимо трудной работы, компании пришлось научиться работать намного умнее. В центре внимания на CNH Fargo является гибкость, компания должна реагировать на рынок как можно более эффективно.
На производстве CNH Fargo имеется почти 30 робототехнических систем для сварки, многие из них большие и сложные, для сварки таких компонентов, как рамы полноприводных тракторов с 535-тью лошадиными силами.
По традиции, на протяжении многих лет каждая сварочная система производила свою определенную деталь. Но эта тенденция меняется. С увеличением объемов производства и необходимости в гибкости, CNH в настоящее время рассматривает автоматизированные сварочные системы с одной очень важной оговоркой. Они должны быть в состоянии сварить любую часть выпускаемой строительной техники или агропромышленного оборудования, на любом роботе, в любое время, чтобы без потерь встретить любые колебания потребностей рынка.
Одновременное перемещение 11-ти осей сварочной системы с гарантированно точной скоростью сваркиТочные скорости сварки при одновременном движении 11-ти осей системы
Производство Case New Holland оснащено огромными роботизированными сварочными комплексами. Позиционеры рассчитаны на детали более чем 5 000 кг и в состоянии обеспечить правильную координацию движений. Они двигаются в сочетании с роботом, который крепится на трехосевом портале. Вся система поддерживает точные скорости сварки, даже если для одновременного движения задействованы все 11 осей - шесть осей робота, три оси портала, и две оси позиционера. Из-за значительных нагрузок, позиционеры фактически приварены к двутавровым балкам залитым в бетонный пол.
Для обеспечения необходимой гибкости, эти огромные системы должны быть настроены так, что робот можно свободно перемещать с одной станции сварки на другую. CNH на данный момент имеет пять таких систем, каждая с двумя станциями сварки и двумя позиционерами – в общей сложности это 10 массивных позиционеров.
Ранее роботизированные комплексы были полностью разделены на 2 ведомства: агропромышленное производство и строительное производство. Теперь они работают на оба этих ведомства параллельно. Как только производство агропромышленного оборудования увеличивается, оно производится также и в ячейках для производства строительного оборудования.
Новая задача компании: любая из 22 различных рам должна быть в состоянии свариваться на любой имеющейся роботизированной ячейке с минимальной переналадкой.
Гибкость роботизированной сварки агропромышленной техникиНо это сделать было не легко. Трактора и большие колесные погрузчики имеют шарнирные рамы. Эти транспортные средства имеют стержень посередине, так что каждый тип имеет переднюю и заднюю рамы. В прошлом рамное производство было разделено - сварочный цех делился на четыре области, по типу сварных рам: передняя рама агропромышленной техники (АТ), задняя рама агропромышленной техники (АТ), передняя рама строительной техники (СТ) и задняя рама строительной техники (СТ).
Эти большие рамы должны быть прихвачены перед загрузкой в фиксирующее устройство позиционера. У каждой из этих четырех областей также была своя станция окончательной доварки. На ней сварщик вручную заканчивал швы, которые робот не мог должным образом осуществить, а также приваривал мелкие детали, такие как скобки и шпильки, которые были бы на пути робота и мешали бы ему, если их добавить перед роботизированной сваркой.
Нужен был способ изготовления, при котором на сварочных системах могли бы обеспечиваться операции прихватки и окончательной доварки, при этом эффективно функционировать, и быть достаточно гибкими. Чтобы на них была возможность производить части рамы в любой комбинации, что востребовано на рынке.
Путь к гибкому производству
В то время как ячейки для прихватывания все еще обрабатывают только один определенный из четырех семейств рамы (АТ передняя, АТ задняя, СТ передняя, СТ задняя), новые, гибкие роботизированные сварочные системы теперь справляются с любой рамой.
После прихватывания, отправляются в одну из роботизированных систем для сварки. Компания сразу поняла, что роботы должны быть установлены так, чтобы критические размеры системы – в том числе расстояние от портала до позиционеров, их параллельное расположение и перпендикулярность – одинаковы с точностью до нескольких сотых долей миллиметра. Это стало самым важным вопросом в обеспечении гибкости производства.
Гибкие устройства фиксации для различных типов деталейИдентичность каждой из сварочных систем
Некоторые могут подумать, что это не столь большая проблема - создать несколько идентичных систем. Ведь автомобильная промышленность делает это постоянно. Но это не легкая задача с таким крупными оборудованием, состоящим из мощных компонентов, которые независимо друг от друга установлены на бетонный пол.
Тележка для трех осевого портала робота имеет 15 метровый рельсовый путь для перемещения. Основная ось каждого из двухосевых позиционеров рассчитана на нагрузку в 50 000 ньютонов. Несмотря на то, что работы по заливке бетонного пола выполнялись профессионально и с высоким качеством, поверхность его не совершенна. Каждая из больших компонентов системы независимо крепится к полу без соединительной рамки между ними.
Все это делает сложным операцию создания нескольких одинаковых систем с высокой точностью. Фирма поставщик роботов – CLOOS, Германия, осуществляемая высокоточную лазерную центровку инструмента в процессе сборки и установки, убедилась, что все робототехнические системы были установлены идентично, с повышенной точностью. Правда, были и другие параметры системы, которые не выровнены одинаково - такие как тактильный сенсор, слежение по шву, и другое программное обеспечение, такое как альтернативные системы координат. Тем не менее, за счет устранения многих переменных, насколько это возможно во время установки, результаты были более последовательны и сделали работу проще в долгосрочной перспективе.
Имея каждую из систем роботизированной сварки полностью идентичной – это позволяет компании направлять определенную рамы в любой из нескольких установок. Программа для сварки может быть скопирована из одной системы в другую. Без трудоемкой операции программирования нескольких тысяч новых строк кода. Такая гибкость гарантирует, что объем флуктуации будет иметь незначительное влияние на производственную линию. Если будет заказ на большое количество тракторов одного типа, это не будет проблемой для планирования производства чтобы его разместить.
Последние 20 процентов приносят успех мирового уровня
Считается, что не трудно достичь 80 процентов успеха с любой технологией. Но принцип Парето утверждает, что именно те, кто используют остальные 20% – становятся производителями мирового уровня. Компания Case New Holland стремится выжать последние 20 процентов за счет значительных инвестиций. Ниже приводятся некоторые из способов, которыми компания оперирует для достижения этой цели.
Для дополнительной гибкости, каждая робот система оснащена традиционной горелкой для сварки одной проволокой, а также горелку для тандем сварки, через сопло которой проходит 2 сварочные проволоки для увеличения скорости сварки и наплавки. Смены инструмента автоматически происходит между двумя горелками во время роботы одной программы. Это позволяет роботу сваривать любые детали во всех пространственных положениях, будь то толстый металл (более 25 мм на некоторых рамах), либо тонкий листовой металл, такой как на крыльях.
Офлайн программирование сварочного робота при помощи программы моделированияОфлайн программирование ускоряет производственные процессы
Так как программирование сварочного робота является процессом длительным и сложным, требуется несколько недель, чтобы запрограммировать процесс для новых деталей. Компания ускоряет этот процесс, посредством офлайн программирования.
На большинстве новых систем, техники программируют в режиме офлайн при помощи программы моделирования, характерной для марки используемого робота. Программы могут быть полностью написаны, введены сварочные параметры – всё это возможно даже до завершения установки робота. После установки робота – происходит просто загрузка программы и пошаговый процесс тестирования, чтобы убедиться, что все готово к производству.
"Частью нашей цели является инвестирование в оборудование, что позволяет нам иметь дополнительные производственные станции, где мы делаем сборку, подготовку перед сваркой и прихватки", - говорят специалисты CNH, - "чтобы свести к минимуму настолько, насколько это возможно погрузочно-разгрузочные работы, а также попытаться быть столь же эффективными с нашими ручными процессами".
Каждая роботизированная система состоит из двух сварочных постов с большими мощными позиционерами. Это позволяет оператору работать на одном посту, в то время как робот сваривает на другом. Так как сварочный цикл колеблется от 2 до 5 часов, оператор имеет время для выполнения ряда важных задач.
Оператор использует это время, чтобы сделать доварку некоторых швов, после сварки роботом. Это делается в то время как деталь все еще находится зафиксированной в позиционере, исключая дополнительную обработку материала. В то время как робот сваривает деталь в другой станции, оператор может манипулировать своим позиционером вручную для ручной дуговой сварки. Другие задачи включают в себя разгрузку позиционера, смену фиксирующих устройств, если это необходимо, а также загрузку новой детали и её крепление в устройстве. Оператор также может выполнять незначительное профилактическое обслуживание, которое может включать очистку или замену горелки или расходных частей (сварочного наконечника, сопла и т.п.)
"С таким продуктом, как наш и особенностями его производства, 100 процентов автоматизации не реально", - говорят специалисты CNH, - "Таким образом, мы стремимся найти ту тонкую грань, где мы можем применять ручные процессы совместно с автоматизацией".
Компания тщательно балансирует работу оператора и робота. В некоторых случаях, например, сварные швы на самом деле могут быть вынуты из работы робота и передаются для выполнения оператору вручную. Это делается с целью сбалансировать рабочую нагрузку и уменьшить количество сварных швов, недоступных роботу или с какими либо ограничениями для него.
Важность опыта - условие в быстроменяющемся мире
Case New Holland не забывает и о человеческом факторе. Обе сварочные смены обеспечиваются опытными программистами роботов и специалистами по техническому обслуживанию, а операторы квалифицированы, чтобы справиться с любыми проблемами, которые могут возникнуть во время производственного процесса. Только обученные и сертифицированные сварщики могут стать операторами роботов на CNH.
Стратегическое мышление о том, как такие инструменты, как робототехника и другие формы автоматизации могут быть лучше всего использованы для оптимизации производственной линии и увеличения качества продукции - помогло сохранить CNH компанией мирового уровня, конкурентоспособной и продолжающей развиваться.
"Этот мир быстро меняется. В конце каждого дня, если мы говорим о гибкости в производстве, мы должны быть в состоянии изменить свой курс"
Оригинал:
Смарт Техникс
www.Smart2Tech.r
Компания вкладывает в производство миллионы долларов на протяжении уже многих лет, но до сих пор не могла купить достаточное количество роботов или нанять достаточное количество людей. Таким образом, помимо трудной работы, компании пришлось научиться работать намного умнее. В центре внимания на CNH Fargo является гибкость, компания должна реагировать на рынок как можно более эффективно.
На производстве CNH Fargo имеется почти 30 робототехнических систем для сварки, многие из них большие и сложные, для сварки таких компонентов, как рамы полноприводных тракторов с 535-тью лошадиными силами.
По традиции, на протяжении многих лет каждая сварочная система производила свою определенную деталь. Но эта тенденция меняется. С увеличением объемов производства и необходимости в гибкости, CNH в настоящее время рассматривает автоматизированные сварочные системы с одной очень важной оговоркой. Они должны быть в состоянии сварить любую часть выпускаемой строительной техники или агропромышленного оборудования, на любом роботе, в любое время, чтобы без потерь встретить любые колебания потребностей рынка.
Одновременное перемещение 11-ти осей сварочной системы с гарантированно точной скоростью сваркиТочные скорости сварки при одновременном движении 11-ти осей системы
Производство Case New Holland оснащено огромными роботизированными сварочными комплексами. Позиционеры рассчитаны на детали более чем 5 000 кг и в состоянии обеспечить правильную координацию движений. Они двигаются в сочетании с роботом, который крепится на трехосевом портале. Вся система поддерживает точные скорости сварки, даже если для одновременного движения задействованы все 11 осей - шесть осей робота, три оси портала, и две оси позиционера. Из-за значительных нагрузок, позиционеры фактически приварены к двутавровым балкам залитым в бетонный пол.
Для обеспечения необходимой гибкости, эти огромные системы должны быть настроены так, что робот можно свободно перемещать с одной станции сварки на другую. CNH на данный момент имеет пять таких систем, каждая с двумя станциями сварки и двумя позиционерами – в общей сложности это 10 массивных позиционеров.
Ранее роботизированные комплексы были полностью разделены на 2 ведомства: агропромышленное производство и строительное производство. Теперь они работают на оба этих ведомства параллельно. Как только производство агропромышленного оборудования увеличивается, оно производится также и в ячейках для производства строительного оборудования.
Новая задача компании: любая из 22 различных рам должна быть в состоянии свариваться на любой имеющейся роботизированной ячейке с минимальной переналадкой.
Гибкость роботизированной сварки агропромышленной техникиНо это сделать было не легко. Трактора и большие колесные погрузчики имеют шарнирные рамы. Эти транспортные средства имеют стержень посередине, так что каждый тип имеет переднюю и заднюю рамы. В прошлом рамное производство было разделено - сварочный цех делился на четыре области, по типу сварных рам: передняя рама агропромышленной техники (АТ), задняя рама агропромышленной техники (АТ), передняя рама строительной техники (СТ) и задняя рама строительной техники (СТ).
Эти большие рамы должны быть прихвачены перед загрузкой в фиксирующее устройство позиционера. У каждой из этих четырех областей также была своя станция окончательной доварки. На ней сварщик вручную заканчивал швы, которые робот не мог должным образом осуществить, а также приваривал мелкие детали, такие как скобки и шпильки, которые были бы на пути робота и мешали бы ему, если их добавить перед роботизированной сваркой.
Нужен был способ изготовления, при котором на сварочных системах могли бы обеспечиваться операции прихватки и окончательной доварки, при этом эффективно функционировать, и быть достаточно гибкими. Чтобы на них была возможность производить части рамы в любой комбинации, что востребовано на рынке.
Путь к гибкому производству
В то время как ячейки для прихватывания все еще обрабатывают только один определенный из четырех семейств рамы (АТ передняя, АТ задняя, СТ передняя, СТ задняя), новые, гибкие роботизированные сварочные системы теперь справляются с любой рамой.
После прихватывания, отправляются в одну из роботизированных систем для сварки. Компания сразу поняла, что роботы должны быть установлены так, чтобы критические размеры системы – в том числе расстояние от портала до позиционеров, их параллельное расположение и перпендикулярность – одинаковы с точностью до нескольких сотых долей миллиметра. Это стало самым важным вопросом в обеспечении гибкости производства.
Гибкие устройства фиксации для различных типов деталейИдентичность каждой из сварочных систем
Некоторые могут подумать, что это не столь большая проблема - создать несколько идентичных систем. Ведь автомобильная промышленность делает это постоянно. Но это не легкая задача с таким крупными оборудованием, состоящим из мощных компонентов, которые независимо друг от друга установлены на бетонный пол.
Тележка для трех осевого портала робота имеет 15 метровый рельсовый путь для перемещения. Основная ось каждого из двухосевых позиционеров рассчитана на нагрузку в 50 000 ньютонов. Несмотря на то, что работы по заливке бетонного пола выполнялись профессионально и с высоким качеством, поверхность его не совершенна. Каждая из больших компонентов системы независимо крепится к полу без соединительной рамки между ними.
Все это делает сложным операцию создания нескольких одинаковых систем с высокой точностью. Фирма поставщик роботов – CLOOS, Германия, осуществляемая высокоточную лазерную центровку инструмента в процессе сборки и установки, убедилась, что все робототехнические системы были установлены идентично, с повышенной точностью. Правда, были и другие параметры системы, которые не выровнены одинаково - такие как тактильный сенсор, слежение по шву, и другое программное обеспечение, такое как альтернативные системы координат. Тем не менее, за счет устранения многих переменных, насколько это возможно во время установки, результаты были более последовательны и сделали работу проще в долгосрочной перспективе.
Имея каждую из систем роботизированной сварки полностью идентичной – это позволяет компании направлять определенную рамы в любой из нескольких установок. Программа для сварки может быть скопирована из одной системы в другую. Без трудоемкой операции программирования нескольких тысяч новых строк кода. Такая гибкость гарантирует, что объем флуктуации будет иметь незначительное влияние на производственную линию. Если будет заказ на большое количество тракторов одного типа, это не будет проблемой для планирования производства чтобы его разместить.
Последние 20 процентов приносят успех мирового уровня
Считается, что не трудно достичь 80 процентов успеха с любой технологией. Но принцип Парето утверждает, что именно те, кто используют остальные 20% – становятся производителями мирового уровня. Компания Case New Holland стремится выжать последние 20 процентов за счет значительных инвестиций. Ниже приводятся некоторые из способов, которыми компания оперирует для достижения этой цели.
Для дополнительной гибкости, каждая робот система оснащена традиционной горелкой для сварки одной проволокой, а также горелку для тандем сварки, через сопло которой проходит 2 сварочные проволоки для увеличения скорости сварки и наплавки. Смены инструмента автоматически происходит между двумя горелками во время роботы одной программы. Это позволяет роботу сваривать любые детали во всех пространственных положениях, будь то толстый металл (более 25 мм на некоторых рамах), либо тонкий листовой металл, такой как на крыльях.
Офлайн программирование сварочного робота при помощи программы моделированияОфлайн программирование ускоряет производственные процессы
Так как программирование сварочного робота является процессом длительным и сложным, требуется несколько недель, чтобы запрограммировать процесс для новых деталей. Компания ускоряет этот процесс, посредством офлайн программирования.
На большинстве новых систем, техники программируют в режиме офлайн при помощи программы моделирования, характерной для марки используемого робота. Программы могут быть полностью написаны, введены сварочные параметры – всё это возможно даже до завершения установки робота. После установки робота – происходит просто загрузка программы и пошаговый процесс тестирования, чтобы убедиться, что все готово к производству.
"Частью нашей цели является инвестирование в оборудование, что позволяет нам иметь дополнительные производственные станции, где мы делаем сборку, подготовку перед сваркой и прихватки", - говорят специалисты CNH, - "чтобы свести к минимуму настолько, насколько это возможно погрузочно-разгрузочные работы, а также попытаться быть столь же эффективными с нашими ручными процессами".
Каждая роботизированная система состоит из двух сварочных постов с большими мощными позиционерами. Это позволяет оператору работать на одном посту, в то время как робот сваривает на другом. Так как сварочный цикл колеблется от 2 до 5 часов, оператор имеет время для выполнения ряда важных задач.
Оператор использует это время, чтобы сделать доварку некоторых швов, после сварки роботом. Это делается в то время как деталь все еще находится зафиксированной в позиционере, исключая дополнительную обработку материала. В то время как робот сваривает деталь в другой станции, оператор может манипулировать своим позиционером вручную для ручной дуговой сварки. Другие задачи включают в себя разгрузку позиционера, смену фиксирующих устройств, если это необходимо, а также загрузку новой детали и её крепление в устройстве. Оператор также может выполнять незначительное профилактическое обслуживание, которое может включать очистку или замену горелки или расходных частей (сварочного наконечника, сопла и т.п.)
"С таким продуктом, как наш и особенностями его производства, 100 процентов автоматизации не реально", - говорят специалисты CNH, - "Таким образом, мы стремимся найти ту тонкую грань, где мы можем применять ручные процессы совместно с автоматизацией".
Компания тщательно балансирует работу оператора и робота. В некоторых случаях, например, сварные швы на самом деле могут быть вынуты из работы робота и передаются для выполнения оператору вручную. Это делается с целью сбалансировать рабочую нагрузку и уменьшить количество сварных швов, недоступных роботу или с какими либо ограничениями для него.
Важность опыта - условие в быстроменяющемся мире
Case New Holland не забывает и о человеческом факторе. Обе сварочные смены обеспечиваются опытными программистами роботов и специалистами по техническому обслуживанию, а операторы квалифицированы, чтобы справиться с любыми проблемами, которые могут возникнуть во время производственного процесса. Только обученные и сертифицированные сварщики могут стать операторами роботов на CNH.
Стратегическое мышление о том, как такие инструменты, как робототехника и другие формы автоматизации могут быть лучше всего использованы для оптимизации производственной линии и увеличения качества продукции - помогло сохранить CNH компанией мирового уровня, конкурентоспособной и продолжающей развиваться.
"Этот мир быстро меняется. В конце каждого дня, если мы говорим о гибкости в производстве, мы должны быть в состоянии изменить свой курс"
Оригинал:
Смарт Техникс
www.Smart2Tech.r
