Auteur: Karl D’haveloose

Een robotarm kan de productiviteit verhogen voor productie van grotere volumes/high series. Bovendien ontlast die de operator van het lastig en repetitieve laden en lossen, zodat die beschikbaar is voor complexere taken. Maar dat zou u ondertussen al moeten geweten hebben. Indien niet, kan u volgende jaar eens binnenwippen op D2M in Kortrijk Xpo.

Draaien, frezen en slijpen zijn allemaal standaardbewerkingen, maar het transformeren van materiaal in de gewenste afgewerkte component – met precieze afmetingen – is meestal tijdrovend en arbeidsintensief. Vandaag de dag hebben geavanceerde roterende vlakslijpmachines dat probleem voldoende opgelost om de productie te versnellen. Voor het (ont)laden van het werkstuk is meestal echter nog steeds intensieve tussenkomst van een operator nodig.

Om dit ontbrekende deel van het automatiseringsproces op te vullen, zijn veel roterende vlakslijpmachines nu beschikbaar in ‘robotklare’ versies, voor eenvoudige aansluiting en integratie met robotarmen van derden. Door robotica toe te voegen voor het laden en ontladen van werkstukken, en het opspannen, kunnen machinewerkplaatsen en OEM's met hogere productie-eisen nu de cyclustijden aanzienlijk verhogen en tegelijkertijd de precisie verbeteren op onbemande machines.

"Er zijn veel scenario's waarin een bedrijf kan profiteren van het gebruik van robotica in het slijpproces," aldus Erik Lawson, engineering manager bij DCM Tech, een ontwerper en bouwer van industriële roterende vlakslijpmachines. "Een robotarm kan de productiviteit verhogen en een hoger productievolume mogelijk maken, maar ook de operator verlossen van het repetitieve laden en ontladen zodat ze complexere taken kunnen uitvoeren. Het kan ook het hanteren van scherpe, gevaarlijke of delicate onderdelen minimaliseren."

Om het laden en ontladen van de roterende vlakslijpmachines te automatiseren, voorzien de meeste merken CNC-machines met discrete digitale I/O in- en uitgangen voor eenvoudige aansluiting op vrijwel elke robotarm van derden. Industriële robotarmen bootsen de bewegingen van een menselijke arm na met behulp van meerdere roterende gewrichten die fungeren als aspunten. Het uiteinde van de robotarm is uitgerust met een vingervormige grijper, ontworpen om veilig onderdelen te manipuleren en te hanteren. Deze apparaten omvatten een controller, actuatoren, sensoren, software en visiesystemen, indien nodig.

Eenmaal geprogrammeerd door de integrator laadt en verwijdert de robotarm het onderdeel en ruimt hij alle afval op voordat hij het proces herhaalt. Het programmeren an sich vereist later geen tussenkomst meer van programmeurs van de OEM of integrator. "De toevoeging van robotica aan onze geautomatiseerde vlakslijpmachines is een belangrijke stap die onze industrie dichter bij volledig geautomatiseerde oplossingen brengt", aldus Lawson.

Bij vlakslijpmachines met een verticale as en draaitafel, draait de tafel met het werkstuk stevig op zijn plaats onder een verticale as. Het slijpen gebeurt niet langs de rand van de schijf, maar langs de volledige diameter van het slijpoppervlak, wat de slijpprestaties en consistentie vergemakkelijkt. De vlakslijpmachines zijn ontworpen met geavanceerde sensoren en regelaars die automatisch zeer nauwe toleranties handhaven en materiaal verwijderen tot op een tienduizendste van een cm van de uiteindelijke dikte.

Volgens Lawson bieden slijpmachines al geavanceerde functies die interventie door de operator na het instellen minimaliseren of elimineren. Een voorbeeld is het werkstukdetectiesysteem, dat het eerste contact tussen de slijpschijf en het werkstuk automatiseert. Vroeger moest dit door de operator gedaan worden. Met deze vernieuwde optie detecteert geavanceerde sensortechnologie trillingen en kan niet alleen de druk van de spindelmotor automatisch afgesteld worden, maar ook de snelheid waarmee de schijf het werkstuk raakt. Wanneer de machine detecteert dat de slijpschijf contact heeft gemaakt met het werkstuk, begint deze automatisch met de slijpcyclus.

Door de automatische detectie van het onderdeel hoeft de operator geen tijdrovende, foutgevoelige 'handmatige touch-offs' meer uit te voeren, waarbij hij de slijpmachine handmatig moet voeden totdat deze net het oppervlak van het onderdeel raakt, voordat hij terugtrekt en opnieuw start.

Moderne versies bieden 3 slijpmodi: conventioneel, incrementeel en slijpen op hoogte, dat agressief begint en dan steeds nauwkeuriger wordt wanneer het gewenste resultaat nadert", legt Lawson uit. "Voor meer automatisering is er ook een continue draaistand beschikbaar, waarbij de machine automatisch alle drie de draaistanden doorloopt."

Voor hoog volume productie is het ook noodzakelijk om de slijpschijf periodiek te dresseren en profileren. Het is van vitaal belang om korrels, verstoppingen en overtollig bindmateriaal te verwijderen, zodat de schijf zijn oorspronkelijke oppervlakteafwerking en scherpte terugkrijgt. Dresseren is ook nodig om de vorm van de schijf, die verandert door slijtage, te herstellen. Nieuwe series worden geleverd met een programmeerbare auto-dress functie met instelbare dressfrequentie. "Dit elimineert de noodzaak voor tijdrovende handmatige dressing en verbetert de productie-uptime”, merkte Lawson op.

De geavanceerde roterende vlakslijpmachines zijn al veel sneller dan conventionele heen-en-weer gaande slijpmachines omdat de machines veel dichter bij de vereiste afmetingen kunnen komen voordat er nabewerkingsstappen worden uitgevoerd. Deze mogelijkheid kan sommige tap- en polijststappen verminderen of zelfs elimineren.

Bij een conventionele vlakslijpmachine, als er materiaal met een standaarddikte moest worden afgeslepen, stopte de operator bij de vereiste afname en bleef er een deels ongepolijst oppervlak over. Vaak was een andere machine nodig om het resterende materiaal te verwijderen, maar dit kon veel tijd en arbeid kosten. Volgens Lawson kan een roterende vlakslijpmachine het werk van een heen-en-weergaande slijpmachine meestal in een fractie van deze tijd afmaken. Voor de productie van hardmetalen blokken kon een OEM een verbetering van 14 x de cyclustijd aantonen door een heen-en-weergaande slijpmachine te vervangen door een roterende vlakslijpmachine.

Bovendien kunnen operatoren met de (her)programmeerbare human machine interface (HMI) bedieningselementen vrijwel elke vereiste invoeren op een touchscreen tijdens het instellen. Dit vergroot de bewerkingsflexibiliteit, zodat het eenvoudig is om elke slijpfactor aan te passen om te voorkomen dat een probleem zich opnieuw voordoet.

Voor routineprocessen kunnen verschillende slijpmenu’s, met sets van parameters voor specifieke onderdelen de productie verder versnellen, de kwaliteit verbeteren en helpen bij een snelle omschakeling. Er kunnen verschillende slijprecepten worden ingesteld voor verschillende klanten, materiaalsoorten of zelfs onderdeelnummers, zodat complexe programmering of gegevens niet aan het begin van elke taak hoeven te worden ingevoerd. Er kan een nieuw slijpmenu worden aangemaakt voor taakvariaties, zoals een andere afwerking of een ander aantal onderdelen.

Volgens Lawson zorgt de automatisering, die een geavanceerde roterende slijpmachine in combinatie met een robotarm biedt, ervoor dat de operator de machine kan instellen en zich vervolgens met andere taken kan bezighouden. De machine hoeft niet constant bewaakt te worden, omdat hij een ingebouwde belastingsmonitor heeft. "Met lastbewaking kan de gebruiker grenzen instellen, zodat de machine het te slijpen onderdeel niet overbelast of de spindel overbelast. Als er iets ongebruikelijks gebeurt, kan de machine doorgaan zonder onderbreking of uitschakeling", aldus Lawson.

Omdat fabrikanten en subcontractors productiever en concurrerender willen worden, zal het gebruik van robotarmen in combinatie met geautomatiseerde slijpsystemen steeds meer een best practice-techniek worden voor workshops met hoge volumes.