Pracownik Maucher Formenbau GmbH & Co KG wyjmuje półfabrykat podsufitki samochodowej z prasy. W celu wykonania obróbki wstępnej, układa go na formie zamocowanej na stole i opuszcza przestrzeń roboczą. Drzwi zamykają się, a operator uruchamia program CNC przy użyciu mobilnego panelu. Ramię robota dostaje się do przestrzeni roboczej od góry. Jego część chwytowa oraz znajdujący się pod nim stół wykonują płynne ruchy, a robot porusza się precyzyjnie wzdłuż skomplikowanych nierówności formy wycinając odpowiednie kształty przy pomocy strumienia wody.  Po zakończonym zadaniu, ramię robota wycofuje się z przestrzeni roboczej i przenosi do kolejnej, gdzie inny pracownik umieścił następny komponent do obróbki.

Coś, co wydaje się chlebem powszednim w centrum produkcyjnym Maucher Formenbau jest tak na prawdę kamieniem milowym dla robotyki i produkcji CNC. „Pracowałem w obszarze opracowywania i wdrażania zastosowań z zakresu robotyki przez wiele lat. Praca robotów ograniczała się kiedyś do logistyki, jako że sterowane były one za pomocą połączeń dwupunktowych. Wykorzystanie ich do przeprowadzania bardziej złożonych czy bardziej precyzyjnych operacji obróbczych było po prostu niemożliwe”, powiedział Dirk Brissé, dyrektor zarządzający w Maucher CNC-Robotic GmbH. Pewnego dnia skontaktował się z nim niegdysiejszy współpracownik Patrick Bartsch, który poinformował go, że chciałby stworzyć takie roboty, które mogłyby być wykorzystywane w procesach obróbczych. „Najpierw odrzuciłem jego propozycję. Ale po zastanowieniu, skontaktowałem się z nim kolejnego dnia i powiedziałem, że wchodzę w to”.

Następnie, głodni innowacji, obaj partnerzy zaczęli pukać do kolejnych drzwi producentów robotów przedstawiając swój pomysł. Niestety, niemal nikt nie dzielił ich entuzjazmu. Prawdopodobnie dlatego, że rynek robotyki przeżywał w tamtym momencie swoje najlepsze chwile, a więc producenci zarabiali wystarczająco dużo wytwarzając roboty, które zajmowały się wyłącznie logistyką. „To wtedy usłyszeliśmy pierwszy raz o Comau oraz ich integracji z SINUMERIK Run MyRobot. W ich przypadku również głównym obszarem, w którym korzystano z pomocy robota, była logistyka. Jednakże robot firmy Comau sterowany był numerycznie oraz był zsynchronizowany z obrabiarką w ten właśnie sposób. Co nas na prawdę zaskoczyło to to, że deweloperzy firmy Siemens zintegrowali kinematykę robota Comau z CNC, przez co stworzyli stałą kontrolę ścieżki robota. Poza tym, robot mógł wykorzystać wszelkie zalety SINUMERIK 840D sl, czyli cyfrowego bliźniaka, symulację procesu obróbki, zintegrowane bezpieczeństwo, programowanie z wykorzystaniem oprogramowania CAD/CAM itd. itp.” Oznacza to, że do programowania procesu obróbki nie jest już potrzebny specjalista od robotów. W przyszłości będą to mogli robić eksperci CNC wykorzystując swoją wiedzę na temat procesów produkcji oraz materiałów.

Kompleksowe rozwiązania opracowane na bazie tego pomysłu sprawdzają się w centrum produkcyjnym Maucher od miesięcy.  W pobliżu hali, w której przeprowadza się operację cięcia za pomocą strumienia wody, znajduje się centrum montażowe, w którym robot wyposażony w wielozadaniową głowicę wykorzystywany jest w procesie przyklejania taśm na rzepy do podsufitek samochodowych. Dzięki temu podsufitki będą mogły zostać przytwierdzone do karoserii. Najpierw robot rozprowadza klej za pomocą dyszy w pojedynczych punktach lub długimi liniami. Po każdej zakończonej ścieżce, głowica odwraca się i w miejscu rozprowadzonego kleju przytwierdza taśmę na rzepy zamocowaną na rolce wokół głowicy, przyciska ją do podsufitki i docina. Całą operacją steruje niezawodny SINUMERIK 840D sl. 

„Ten rodzaj pracy wymaga precyzji. Jest również niezwykle wymagający fizycznie przez to, że za każdym razem taśma musi być mocno dociśnięta do podsufitki. Kolejnym problemem było to, że nasi pracownicy nie byli w stanie sięgać wystarczająco daleko w przypadku produkcji podsufitek dla vanów i minibusów. Dziś ta praca, obejmująca produkcję wielu rodzajów podsufitek dla różnych typów pojazdów, wykonywana jest automatycznie”, powiedział Peter Strittmatter.

„To kolejna rzecz, która odróżnia nas od zwykłych producentów robotów. Nie rozpoczynamy żadnych czasochłonnych i ryzykownych projektów w obszarze robotyki. My po prostu oferujemy kompleksowe rozwiązania po łatwych do oszacowania kosztach. Wykorzystując własne centrum produkcyjne jako przestrzeń testową, opracowujemy rozwiązania, które możemy dostarczyć jako skończony produkt obejmujący standardowe stanowisko pracy, standardowego robota, sterowanie SINUMERIK oraz certyfikat CE dla całej jednostki. Łatwo zdać sobie sprawę, jak bardzo ważne jest doświadczenie praktyczne, gdy zwrócimy uwagę na fakt, że ci dwaj projektanci jedynie wpadli na pomysł umieszczenia robota nie wewnątrz stanowiska pracy, a nad nim - na konstrukcji usytuowanej z boku. To oszczędność miejsca zarówno w hali produkcyjnej, jak i na każdym ze stanowisk roboczych. Pozwala to również na pracę tego samego robota na kilku stacjach, przez co optymalizuje się czas potrzebny do przygotowania procesu produkcji.

Nawet największe w pełni zmontowane stanowisko mieści się na ciężarówce. Po przetransportowaniu do miejsca docelowego, można je włączyć do procesu produkcji już po kilku godzinach. Nawet w przypadku takich operacji jak cięcie strumieniem wody, roboty i stacje robocze wymagają jedynie montażu. Nie potrzebna jest budowa fundamentów. Z punktu widzenia inżynierii procesowej, jednostka taka funkcjonuje jak klasyczna obrabiarka CNC. Tworzenie i symulacje programów dla stanowiska przeprowadza się przy użyciu programów CAD/CAM. Narzędzia i uchwyty są testowane automatycznie, a funkcje SINUMERIK  „Integrated Safety” są również gotowe do pracy. 

Do tego momentu to dobrze znany teren. Jednakże stanowiska wykorzystujące roboty otwierają mnóstwo nowych możliwości. Osiem osi pozwala na wykorzystanie nowych, bardziej efektywnych strategii obróbki oraz skrócenie czasu pracy. W przypadku niektórych procesów są one do 30% lepsze od klasycznych obrabiarek 5-osiowych. Roboty i stacje robocze mogą być wykorzystywane do różnorodnych zadań, w zależności od zastosowanej głowicy. Ochrona inwestycji również robi wrażenie: „Jeśli produkcja się zakończy lub maszyna nie jest już przydatna ze względu na zmiany w zamówieniach, mogę dostosować robota do innych zadań”, powiedział Peter Strittmatter.

Od kilku miesięcy Maucher nie tylko konstruuje systemy angażujące roboty do produkcji wewnętrznej, ale również dla innych klientów, bazując na projekcie Comau Run MyRobot wdrożonym wraz z SINUMERIK 840D sl. Stanowiska wykorzystujące pracę robotów w zastosowaniach, które są od pewnego czasu realizowane przez Maucher Formenbau są aktualnie w centrum zainteresowania. Jednakże w tym samym czasie rozwijane są inne zastosowania w innowacyjnym obszarze robotyki wykorzystującej CNC. „Aktualnie najbardziej interesującymi dla nas zastosowaniami są te związane z obróbką skrawaniem, które nie obejmują zbyt wielu komponentów. Testujemy teraz stanowiska korzystające z robotów dla operacji takich jak szlifowanie czy gratowanie. Zapotrzebowanie na to zastosowanie zwiększa się, w szczególności w przypadku materiałów kompozytowych. Można je również wdrożyć w przypadku małych i średnich ilości komponentów”, wyjaśnia Dirk Brissé.

• Sterowanie numeryczne pozwala na precyzyjną kontrolę ścieżki robotów.
• W zależności od zastosowanej głowicy, roboty mogą być wykorzystywane do różnorodnych operacji obróbczych.
• Programuje się je z wykorzystaniem G-code, co jest bardzo efektywne ze względu na fakt, że programowanie może bazować na narzędziach i procesach, które są już wykorzystywane na obrabiarkach. Nie wymagana jest znajomość narzędzi programistycznych tworzonych przez producentów poszczególnych robotów. Procesy zintegrowane są w taki sam sposób, jak w przypadku standardowej obrabiarki.
• CNC z rodziny SINUMERIK wykorzystywany jest do integracji wielu funkcji z obszaru robotyki, które są już znane: sprawdzanie narzędzia/głowicy, sprawdzanie komponentu, kompensacja, zintegrowane bezpieczeństwo, monitorowanie kolizji, symulacje, cyfrowy bliźniak i wiele więcej.
• W rozwiązaniach wybranych przez Maucher CNC Robotik GmbH ramię robota zlokalizowane jest obok stanowiska roboczego i dostaje się do przestrzeni roboczej od góry. Pozwala to na oszczędność miejsca, a także na wykorzystanie robota do zadań przeprowadzanych w tym samym czasie na różnych stanowiskach. Zasięg robota wynoszący 310 cm pozwala na obróbkę komponentów o dużych rozmiarach.