Bewerkingscentrum met geïntegreerde robot voor werkstukbelading kan zowel conventioneel als onbemand worden ingezet
In de automatisering van gereedschapmachines leiden vele wegen naar Rome. Bij het automatisch beladen van bijvoorbeeld een bewerkingscentrum kan men uit een staalkaart van oplossingen kiezen, variërend van eenvoudig en relatief goedkoop tot complex en duur. Ook de ‘fijnmechanische toeleverancier’ Deltour uit Amsterdam vond zich geplaatst tegenover dit dilemma, toen besloten werd te investeren in een bewerkingscentrum van Hyundai-Kia. Daarbij wilde men de mogelijkheid hebben ook buiten de normale werkuren, onbemand, te produceren, om grotere batches in één keer te kunnen voltooien.
Automatisering was geen onbekend terrein voor Deltour, toen het voornemen tot investering vorig jaar op tafel lag. Als sinds 2006 is bij één van de bewerkingscentra een handlingrobot in bedrijf, die de werkstukken in de machine plaatst. In dit geval gaat het echter om niet-flexibele automatisering: op de machine wordt één werkstuk in aantallen van 150.000 tot 300.000 stuks per jaar bewerkt. Een uitzondering bij Deltour, waar de seriegrootten variëren van enkelstuks tot een paar honderd. De onderneming, al vóór de Tweede Wereldoorlog begonnen als fabrikant van bloedtransfusiemachines, levert aan een aantal bedrijven in en rond Amsterdam fijnmechanische componenten en fabriceert koellichamen en behuizingen (‘alles waar geen stroom doorheen gaat’) voor de elektronica-industrie. Deze eigen producten worden ook op voorraad geproduceerd. Als toeleverancier concentreert Deltour zich op kwalitatief hoogwaardige, vaak zeer nauwkeurige verspaningsproducten voor uiteenlopende takken van industrie, van petrochemie tot medische techniek. Typische voorbeelden zijn zeer nauw getolereerde sproeiers of samenstellingen van kleine onderdelen die heel precies in elkaar passen. Naast de gebruikelijke materialen als staal en aluminium verwerkt de onderneming ook roestvast staal, hoognikkelhoudende staalsoorten, technische kunststoffen, titanium enz.
Otto Staleman, Algemeen Directeur van Deltour, schetst het probleem waar meer bedrijven mee worstelen in de aanloop naar vormen van automatisering: “De omsteltijden van onze producten zijn in het algemeen kort, de series klein tot middelgroot en de cyclustijden beperkt. We werken hier niet in ploegendienst; de totale productietijd van een serie – dus de cyclustijd maal het aantal stuks – overstijgt niet zelden de acht uren van een gewone werkdag. We wilden een bewerkingscentrum dat we handmatig op een nieuw product konden instellen, waarna de serie in één procesafloop zou kunnen worden voltooid, ook als dat bijvoorbeeld 12 uur zou duren. Een serie die voorheen over twee werkdagen verdeeld moest worden, kon dan in één keer, zonder onderbreking worden geproduceerd. Overdag zouden we het bewerkingscentrum vervolgens op de conventionele manier kunnen inzetten voor kleine series en laat in de middag instellen voor een nieuw product dat zich leent voor onbemande productie. We hebben uiteindelijke gekozen voor een combinatie van een verticaal bewerkingscentrum VX 400 van Hyundai-Kia met een robotcel van Cellro.”
Het bewerkingscentrum is het kleinste model uit de VX-serie dat in een compacte structuur een opvallend grote bewerkingsruimte (800 x 600 x 520 mm) biedt. De spil wordt direct aangedreven en kan met zijn 8000 toeren per minuut zwaar verspaningswerk aan, ook bij hogesnelheidsbewerking. Bij de ontwikkeling is veel aandacht besteed aan aspecten als een laag energieverbruik en een gemakkelijk onderhoud. Ook scoort de machine hoog qua dynamiek met een ijlgang van 32 m/min.
Deltour beschikte al over een tweetal grotere machines uit de VX-serie en een draaicentrum met veelzijdige bewerkingsmogelijkheden van Hyundai-Kia. Hoewel daarmee goede ervaringen zijn opgedaan was de keuze voor de Koreaan geen automatisme. De goede prijs/kwaliteitverhouding en de professionele begeleiding en service van importeur Dymato BV uit Veenendaal gaven, aldus Staleman, de doorslag. Ook de beschikbaarheid van een kleiner model uit het VX-programma en de wens het aantal merken op de werkvloer beperkt te houden speelden bij de beslissing mee. Een belangrijk punt was dat de machine direct geleverd kon worden. Chris van der Velden van Dymato voegt daar nog aan toe dat reserveonderdelen voor de Hyundai-Kia machines rechtstreeks vanuit het magazijn in Duitsland geleverd worden zodat het tijdverlies door storingen beperkt blijft.
Het VX 400 bewerkingscentrum is geïntegreerd met een Compact 1250 robotcel van Cellro, die zich goed leent voor automatisering in kleine ruimtes. De kleine robot kan werkstukken tot 10 kg (optioneel 20 kg) verplaatsen. Bert den Ouden van Cellro: “Een conventionele oplossing zou in dit geval neerkomen op een visionsysteem met aan- en afvoerbanden voor de producten. Probleem is dan dat de lengte daarvan enorm kan oplopen vanwege de korte cyclustijden van de producten. Om het ruimtebeslag beperkt te houden, hebben we de robotcel met een ladensysteem uitgerust; elk van de zeven laden heeft een productspecifieke, verwisselbare vakverdeling. Het plaatsen van de onbewerkte producten en het uitnemen na de bewerking gebeurt handmatig. De laden schuiven uit en in op commando van de robot. Deze oplossing is mede ingegeven doordat de producten in het algemeen laag zijn, maximaal 100 mm. Als je bijvoorbeeld 160 producten met een cyclustijd van 5 minuten hebt kun je ruim 13 uur continu onbemand produceren.”
De robotcel is modulair opgebouwd en daarmee in hoge mate flexibel. Is handling op dit moment nog de enige actie die is geautomatiseerd, later kunnen daar andere werkzaamheden zoals ontbramen, reinigen en wellicht ook het meten van de werkstukken bijkomen. Dat gebeurt allemaal in hoofdtijd, d.w.z. tijdens de bewerking van een ander werkstuk, zodat hier geen extra tijd voor moet worden gereserveerd.
De gekozen combinatie is aanzienlijk goedkoper dan een andere optie die in beeld kwam, namelijk een horizontaal bewerkingscentrum met meervoudige opspanning en een handlingrobot. Buiten de machine worden dan, op pallets, zuilen met 30 à 40 producten voor bewerking klaargezet.
Staleman: “Dit heeft voor- én nadelen. Het is gunstig dat je dan alle bewerkingen – bijvoorbeeld het boren van een gat – achter elkaar kunt uitvoeren aan alle producten die op de zuil zijn gespannen. Deze oplossing met een palletsysteem leent zich beter voor volledig onbemande productie. Een nadeel is dat je een tijd bezig bent om de producten op te spannen. Het veel grotere, te verplaatsen gewicht maakt de robot duurder en minder dynamisch. Verder neemt een dergelijk systeem veel meer ruimte in. Ook is een horizontaal bewerkingscentrum aanzienlijk duurder dan een vergelijkbare verticale machine. In totaal ben je dan, inclusief robot, spanzuilen en pallets, zo’n 330.000 euro kwijt. Wij hebben in dít systeem nog geen anderhalve ton geïnvesteerd. Waar je uiteindelijk voor kiest wordt sterk bepaald door de seriegrootten, de cyclustijden en de omvang van de producten. Er is een omslagpunt waarbij een palletsysteem de voorkeur verdient. In onze situatie, zo hebben we onderzocht, blijven we daar ver onder.”
Voor Deltour is de gekozen oplossing ook het startpunt van een leerproces. Staleman: “Met deze in wezen eenvoudige samenstelling van machine plus robot willen we de komende jaren automatiseringservaring opdoen door steeds complexere taken uit te voeren. We zullen voortdurend nagaan of we producten beter op deze combinatie dan wel op een stand alone machine kunnen bewerken.”