Productes de CNC (Control Numèric), accionaments i robots en el processament avançat del metall

L'alfa i l'omega de la fabricació moderna a Alemanya són l'automatització i l'optimització de màquines i processos. Comencen en el sistema de control CNC, inclouen l'entorn de la màquina eina i abasten, depenent del tipus i grandària de la producció, tot el trajecte fins a l'articulació de la totalitat dels mitjans de producció.

Les màquines eina modernes i eficaces requereixen del seu sistema de control de CNC funcions complexes i extraordinàriament ràpides, capacitat de múltiples canals i de control simultani de nombrosos eixos. Imatges: GE Fanuc

La fabricació industrial es pot estructurar en diferents nivells d'automatització: el primer nivell el constitueix la mateixa màquina eina, del control automàtic és responsable el CNC (Control Numèric per Computadora). El segon nivell està integrat en el sistema de control del CNC, es tracta del PMC (de l'anglès Programmable Machine Control) o autòmat programable, que possibilita el funcionament fluid de l'equip perifèric de la màquina eina. El tercer nivell abasta tot l'entorn automatitzat de la màquina, la càrrega i descàrrega de la mateixa, així com tasques adjacents, com el desbarbat, polit o neteja dels components. En el quart nivell d'automatització, les màquines eina, dispositius de mesura i altres equipaments són coordinats i monitoritzats de manera centralitzada. Les dades de producció són recollits i analitzats, permetent així optimitzar la producció.

Els components essencials en la indústria del processament del metall són les màquines eina i els centres de processament que, avui dia, són pràcticament en la seva totalitat controlats per CNC. Un entorn clàssic en què el moviment d'avanç se segueix realitzant mitjançant volant té cert caràcter nostàlgic. Aquest tipus de màquines s'utilitza ocasionalment amb fins didàctics, perquè el futur operador desenvolupi una "sensibilitat" per a la mecanització. D'altra banda, fins i tot les màquines més simples estan equipades amb productes de CNC per a facilitar el seu maneig i aconseguir una alta precisió de manera constant.

Concretament per a aquest tipus d'aplicacions bàsiques, GE Fanuc Automation ha desenvolupat els productes de CNC de nivell bàsic de la Sèrie 0i. Aquests sistemes de control de CNC són idonis per aconseguir una utilització especialment eficaç de torns, trepants, màquines fresadores i rectificadores de mida petita, així com centres de mecanitzat de fins a tres o quatre eixos. Leopold Schenk, director gerent de GE Fanuc CNC Germany, coneix les necessitats dels usuaris finals: "Els productors alemanys d'ajustar extremadament els costos. Per a moltes tasques, només es poden emprar màquines eina amb un preu per hora avantatjós. No obstant això, el usuari demanda precisió, fiabilitat i facilitat de maneig. Aquestes característiques són típiques dels productes de GE Fanuc, inclosos els CNCS de la Sèrie 0i. "

Per descomptat, "fiabilitat, qualitat i productivitat" són les qualitats principals en els més moderns sistemes de control de la gamma superior de GE Fanuc, les Sèries 30i/31i/32i. Aquests productes de CNC han estat dissenyats per satisfer els requisits de màquines d'altes prestacions, com les màquines transfer giratòries, centres complexos de tornejat / fresat i màquines multifuncionals, que requereixen funcions complexes i extraordinàriament ràpides, capacitat de canals múltiples i de control simultani de nombrosos eixos. Sense els eficaços productes de CNC no seria possible l'operació d'aquestes màquines, utilitzades per exemple per a la fabricació de motlles i eines, així com en les indústries automobilística i aeroespacial. Aquests sistemes de control de CNC d'alta tecnologia contenen un processador d'ultra alta velocitat, així com un bus intern d'alta velocitat. A més, es troben integrats un controlador de corrent molt ràpid i un encoder amb 16.000.000 impulsos per revolució, juntament amb la interpolació en nanòmetres, que s'aplica a tot el contornejat.

Paquets d'automatització d'una única signatura: per la seva alta qualitat i fiabilitat, els sistemes de control de CNC i servomotors de GE Fanuc són altament apreciats.

El PMC és també fonamental per mantenir els temps de producció reduïts i, en conseqüència, la productivitat elevada. Aquesta unitat de control de PLC integrada en el CNC s'ocupa de controlar l'equip perifèric al voltant de la màquina eina com, per exemple, el canvi d'eines, subministrament de lubricant de refrigeració, etc. Els sistemes de control de GE Fanuc disposen d'un PMC integrat a fi de no carregar al CNC amb tasques addicionals. També augmenta la velocitat: per executar els programes de PLC, el PMC només requereix 25 nanosegons per instrucció, de manera que es redueixen els temps dels processos auxiliars i s'accelera el cicle de fabricació. Es poden executar simultàniament fins a tres programes de PLC completament independents. I estan disponibles fins 4096 entrades i sortides digitals.

Les cada vegada més ràpides i complexes operacions de mecanitzat representen al seu torn unes condicions de creixent exigència per als operadors. També els aspectes relatius a la seguretat adquireixen més importància. La funció "Seguretat amb Doble Comprovació" integrada s'ocupa de "vigilar" les portes protectores, defenses, cobertes i altres mecanismes perifèrics que contribueixen a la seguretat. Aquesta funció de seguretat integrada i programable monitoritza l'accés a la màquina i tots els moviments que aquesta executa. Compara les velocitats i posicions actuals dels components en moviment de la màquina (eixos i capçals) amb les dades de velocitat i posició guardats en els paràmetres de seguretat, que estan protegits contra l'accés no autoritzat. En cas necessari i en situacions d'emergència, el CNC per la màquina.

Durant l'EMO de Hannover 2005 va poder observar una clara tendència cap a l'automatització de l'entorn de la màquina. En nombroses àrees, els visitants van poder constatar els avenços en automatització per mitjà de sistemes de manipulació i robots. Especial interès va causar el nou "Robot Cell" de Fanuc, un innovador sistema de producció, que consta de robots intel ligents, diverses màquines eina i un magatzem de peces automatitzat. Un robot, equipat amb un sistema de visió i pinces accionades per un servomotor, pren les peces proveïdes pel magatzem i les posa en palets que, a continuació, es carreguen a la màquina eina. Després del processament, el robot retira les peces acabades i les torna a dipositar al magatzem. Tota l'operació té lloc de forma completament automatitzada.

En els últims temps s'han desenvolupat projectes de sistemes de processament consistents en màquines eina i robots, en què a més de Fanuc han participat altres empreses. Es tracta de solucions ja utilitzades durant temps en la producció i que han estat desenvolupades en col·laboració amb diferents fabricants de màquines com, per exemple, DMG, Chiron i empreses del Grup Schleifring.

Per Klaus Wagner, director gerent de tecnologia de Fanuc Robotics Germany, la tendència cap a l'automatització de les màquines mitjançant robots és deguda a diferents factors: "L'extrema importància d'una alta disponibilitat i utilització de la màquina, juntament amb una qualitat el més uniforme possible, quan les màquines eina s'utilitzen en països on els salaris són alts. A més, la fabricació sense intervenció humana és essencial per mantenir la producció durant períodes prolongats, per exemple, durant els caps de setmana. La utilització de robots suposa un gran avanç per l'assoliment d'aquests objectius, especialment si es té en compte que el cost dels robots va disminuint any rere any. Igual que els sistemes de control de CNC, es convertiran progressivament en components estàndard d'automatització en el procés de producció. "

El gran avantatge dels robots és la seva flexibilitat. Poden utilitzar per a la càrrega i descàrrega de màquines i, a més, per a tasques com el desbarbat, polit o neteja dels components. Els sensors i sistemes de visió, que poden integrar-se al robot, li proporcionen 'ulls', de manera que pot agafar peces amb precisió i fins i tot eliminar aquelles que són defectuoses.

En contrast amb les solucions d'automatització que utilitzen dissenys de pòrtic o altres sistemes lineals, un robot amb braços articulats pot iniciar el moviment des de qualsevol posició en l'espai. Això redueix la quantitat d'enginyeria i instal lació necessària, ja que no cal alinear entre si amb precisió la màquina i el sistema d'automatització. La programació es realitza, tenint en consideració la posició corresponent, pel procediment d'Aprenentatge.

Segons Klaus Wagner, la programació del robot i la seva interacció amb la màquina són molt senzilles, almenys amb components complementaris de GE Fanuc / Fanuc: "El robot té el seu propi sistema de control, però es comunica amb el CNC de la màquina de processament a través d'una simple connexió de bus de camp. Utilitzant un cable i habilitant el programari, l'usuari pot construir una connexió directa, que també pot implementar després de la posada en funcionament de la màquina. A més, no cal fer extensos canvis en el programari, ni per a la màquina, ni per al robot. "

Una alta disponibilitat i utilització de la màquina, juntament amb una qualitat el més uniforme possible, són d'especial importància quan les màquines eina s'utilitzen en països on els salaris són alts. A més, un robot integrat pot dur a terme un bon servei.

Els sistemes de control de gamma superior de les Sèries 30i/31i/32i de GE Fanuc han estat dissenyats per satisfer els requisits de les màquines d'altes prestacions, com les màquines transfer giratòries, centres complexos de tornejat / fresat i màquines multifuncionals, i possibilitar seu funcionament automatitzat.

Els robots no només s'utilitzen per operar automàticament les màquines eina, sinó també per fer-se càrrec de gran diversitat de tasques com, per exemple, en els diferents departaments de producció dels fabricants d'automòbils i les seves empreses proveïdores. La seva ocupació en les seccions d'acoblament i de pintura és àmpliament conegut. Però els robots també són apropiats per connectar màquines eina amb dispositius de mesura i amb altres màquines.

A les instal·lacions de producció en què es fabriquen acoblaments complets, són necessaris eficaços sistemes de control, així com màquines diferents i equips de transport. Causa de la seva extensa línia de productes i al seu fiabilitat i força innovadora, Fanuc / GE Fanuc és des de fa temps col·laborador de diferents fabricants d'automòbils per a l'àrea d'equipament de producció automatitzada.

Amb el seu recent concepte per a l'automatització de línies transfer i cèl·lules de processament, basat en la tecnologia de CNC estàndard de Fanuc CNC i que redueix al mínim la tecnologia basada en PC, GE Fanuc pretén sobretot oferir la màxima fiabilitat, simple manteniment, ràpid servei i un funcionament el més econòmic possible. Permet equipar les màquines individuals d'una línia transfer o d'una cèl lula de processament amb un modern sistema de control de CNC i una simple pantalla LCD en color de 10.4 ". Un PC s'utilitza com a sistema HMI / SCADA (línia transfer o PC cèl lula), per tal de registrar les dades de producció, comprovar-los i avaluar-los. A més, serveix d'interfície amb sistemes d'informació (IT) de nivell superior. La separació del CNC i el PC fa possible que la línia transfer o la cèl lula de processament romanguin completament operatives, encara que es produeixin problemes en el PC. El principal avantatge d'aquest concepte, que està sent ja utilitzat per alguns fabricants d'automòbils i proveïdors de components, és la major disponibilitat i major facilitat de manteniment del sistema de control, que no està exposat als riscos de la tecnologia del PC, ni d'altres components auxiliars.

Una altra tendència en alça: els usuaris volen obtenir tots els components d'automatització d'una única font: el sistema de control, els accionaments i, si és possible, els robots. GE Fanuc i FANUC Robotics responen a aquesta demanda, ja que tots els productes de Fanuc s'han concebut com un sistema des del seu començament i estan òptimament coordinats entre si, oferint un paquet d'automatització. Això evita problemes d'interconnexió, accelera la posada en marxa i garanteix un procés de producció fiable.