Bram de Koning (Cellro) over de hardware van automatisering: “Het gaat vooral om continuïteit”

Bij automatiseren gaat het niet alleen om snelheid. Belangrijker is de continuïteit. Dat zegt Bram de Koning van Cellro. “Een robotcel zal overdag de hele dag doorgaan, maar kan dit ook in de nacht? Dat verhoogt de productie immers aanzienlijk.” 

Bram de Koning is product manager bij Cellro. Hij merkt dat de vraag naar automatisering toeneemt. Enerzijds komt dit door de coronapandemie die de afhankelijkheid van kwetsbare logistieke ketens duidelijk heeft blootgelegd. Anderzijds zijn er concurrentie- en kwaliteitsoverwegingen. Dankzij automatisering is het mogelijk om een betere planning en een consistente kwaliteit te leveren.

Zustertool

De Koning benoemt twee belangrijke aspecten bij het automatiseren van een machine: het proces en de machine zelf. Bij het proces is het aantal gereedschappen in de machine erg bepalend voor het aantal jobs dat je kunt draaien, stelt hij. “Elke job die je draait, heeft een aantal tools nodig. Op het moment dat je wisselt van job één naar job twee is daar een aantal gereedschappen voor nodig. Het is belangrijk dat het toolmagazijn voldoende capaciteit heeft om deze gereedschappen op te slaan.” 

Een tweede punt is de standtijd. Sommige machines hebben de mogelijkheid om bij te houden wat de standtijd van de gereedschappen is. Het kan zijn dat de machine uitvalt of het proces stopt omdat een gereedschap versleten is. Een goede manier om dit op te lossen, is om een zogenoemde zustertool te plaatsen. Dit is een gereedschap dat dezelfde afmetingen heeft als het versleten gereedschap. Dit gereedschap kan worden ingezet als het eerste gereedschap is versleten. Het proces kan hierdoor gewoon doorgaan, ook ’s nachts. 

Een veelgehoorde vraag van klanten van Cellro is hoe het zit met het reinigen in de machine. De Koning: “Bij verspanen komen een hoop spanen vrij. Per machine verschilt het hoe deze spanen terechtkomen. Bij een 5-assige machine of een draaibank zullen de spanen automatisch al meer naar beneden vallen. Het is erg belangrijk dat de spanentransporteur voldoende capaciteit heeft om de spanen af te voeren. En zorg ervoor dat de spanenbak groot genoeg is.”

Bij een vlakke tafel zullen de spanen meer bij het product en de klem blijven liggen. Er zijn verschillende mogelijkheden om deze spanen daar weg te halen. Een eerste mogelijkheid is om een schoonmaakcyclus aan het einde van het programma te programmeren. De machine zal een bepaald contour maken en ondertussen schoonblazen en vloeistof spuiten, waardoor de klem en het product worden schoongemaakt. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een propeller. De propeller is standaard opgeslagen in het gereedschapsmagazijn. Aan het einde van het produceren van het onderdeel zal de machine de propeller ophalen. Door de draaiende beweging van de propeller zal het vuil opzij worden geblazen, zodat het product en de klem weer schoon zijn. 

“De robotcellen van Cellro hebben een afblaasmogelijkheid op de gripper. Met de gripper kan boven het product een contour worden geprogrammeerd. Hij zal dit contour maken om het resterende vuil weg te blazen, en zal het product uitnemen en terugleggen op de lade”, zegt De Koning. 

Ook kun je een reinigingsunit gebruiken. De robot heeft een product vast in zijn gripper, maakt een beweging bij de reinigingsunit en vervolgens wordt het product gereinigd, waarna het kan worden teruggelegd op de lade of tray van het systeem. 

Cyclustijden

Houd er bij het opspannen rekening mee dat een robot met een tolerantie/herhaalnauwkeurigheid van ongeveer 1 millimeter werkt. De Koning: “Dit is vaak niet zo’n probleem, want het ruwe materiaal is vaak groter dan het uiteindelijke product. Het uiteindelijke product zal dus binnen het ruwe materiaal vallen. Of gebruik vormgesloten bekken. De robot zal het product plaatsen, maar omdat de bekken vormgesloten zijn, zal het product op de uiteindelijke positie terechtkomen.”

Een andere oplossing die kan worden gebruikt is een taster. De robot plaatst het product in de machine, meet met de taster de positie van het product na en het programma zal gecorrigeerd worden op de uiteindelijke positie. “Dit is bijvoorbeeld ook een heel handige werkmethode als u het product 6-zijdig wilt bewerken”, legt De Koning uit. “Dankzij de taster kan het product opnieuw worden uitgemeten en kan de tweede bewerking erg nauwkeurig worden uitgevoerd.”

Belangrijke vraag is hoe het zit met korte cyclustijden. Is het dan wel de moeite om te automatiseren? “Dit is zeker de moeite”, zegt De Koning. “Wij maken vaak gebruik van een dubbelgrijper. Dit betekent dat aan de ene zijde het ruwe product in de gripper zit en de andere zijde kan worden gebruikt om het product dat gereed is, uit de machine te halen. Bij automatiseren gaat het echter niet alleen om snelheid, het gaat vooral om continuïteit. De robotcel zal overdag de hele dag doorgaan, maar kan dit ook in de nacht? Dat verhoogt de productie immers aanzienlijk.”

Veiligheidsopties

Als het gaat om de machine zelf, is bijvoorbeeld de machine-interface erg belangrijk. Deze interface regelt de communicatie tussen de robotcel en de CNC-machine. Er zijn verschillende signalen die over en weer gaan. Denk hierbij bijvoorbeeld aan ‘de deur open’, of ‘de deur dicht’, ‘het proces starten’ of andere zaken die belangrijk zijn in de communicatie tussen de robot en de machine. 

Een robotcel kan op verschillende posities staan. De Koning: “Soms is dat aan de zijkant van de machine, maar dat is afhankelijk van de CNC-machine. Het is eigenlijk altijd mogelijk om de robotcel aan de voorzijde van de machine te plaatsen. De robotcellen van Cellro kennen een open lay-out. Dit houdt in dat we door verschillende veiligheidsopties een open toegang tot de machine hebben.”

Om de robot toegang te geven tot de machine, is een automatische deur benodigd. Die kan zowel aan de voorzijde als de zijkant zitten, de machine moet hier dan wel voor geschikt zijn. Aan de voorzijde is het vaak een deur die horizontaal beweegt. Deze kan op twee manieren worden aangedreven: door middel van lucht of elektrisch. Aan de zijkant is het vaak een luik, dit wordt vaak met lucht aangedreven. Als het gaat om wie de deur aanstuurt, heeft het de voorkeur dat de machine dit zelf doet. De reden hiervoor is dat de machine makkelijker los kan worden gebruikt als de robotcel niet in bedrijf is. 

“Bij automatisering verdient ook de opspanning aandacht”, vertelt De Koning tot slot. “Neem een draaibank. Daar zijn verschillende mogelijkheden. Zo is er de mogelijkheid om een collethouder of drieklauw te gebruiken. Bij een freesbank zijn er andere mogelijkheden. Denk aan een nulpuntspansysteem, maar daarbij heb je wel met een belangrijk aandachtspunt te maken. Het is afhankelijk van de machine of het nulpuntspansysteem goed kan worden aangestuurd. Om een voorbeeld te noemen: het kan zijn dat een 5-assige machine geen doorvoer door de tafel heeft. Omdat bij een 5-assige machine vaak het machinebed draait is het complex om daar luchtslangen op aan te brengen. Hierdoor is het moeilijk om het nulpuntspansysteem goed aan te sturen.”