naar top
Menu
Logo Print

EFFICIENTE HANDLING NA HET LASERSNIJDEN

Vastgehaakte onderdelen niet langer een probleem bij automatische picking & sorting

Kleine onderdelen die kantelen en vasthaken na het snijden, of een laserkop die staat te wachten omdat het picken en uitsorteren van de stukken trager verloopt dan het snijden zelf: het zijn gekende problemen bij het lasersnijden. De machinefabrikanten proberen hieraan tegemoet te komen met eigen oplossingen, die nogal kunnen verschillen in concept en opbouw. Ofwel gaat het om een systeem dat gekoppeld wordt aan een lasersnijmachine, ofwel maakt de automatisering integraal deel uit van de machine. We overlopen de verscheidene picking- en sortingsystemen en leggen hun verschilpunten bloot.

PROBLEEMSTELLING

Door de hoge loonkosten, de opgedreven snelheid en het fysiek belastende werk voor de operatoren, probeert men de verdere handling na het snijproces tegenwoordig in hoge mate geautomatiseerd te laten verlopen. Ook de productkwaliteit verbetert hiermee overigens, doordat er geen overblijfsels zijn van losgebroken microjoints. Met name bij het lasersnijden (fiber of CO2) levert dat automatiseren echter wel eens problemen op.

Kantelen en vasthaken

Anders dan bij een ponsmachine, waarbij er een contour is van 5 mm, bedraagt de laserstraal bij een fiberlaser slechts enkele tienden van een millimeter. Bij complexe contouren in dikke platen (20-25 mm) kan het stuk door die geringe snijspleet soms moeilijk loskomen uit de plaat. Ook spanningen in het materiaal, die vrijkomen bij het snijden, kunnen ertoe leiden dat de werkstukken klemmen of zelfs gaan vastlassen door de overgebleven restwarmte. Het stuk kan ook vast komen te zitten in het skelet, wanneer dit na het snijden gedeeltelijk tussen de pinnen van de snijtafel valt en kantelt. In die positie is het natuurlijk heel moeilijk voor een voorgeprogrammeerde grijper om dit onderdeel alsnog te kunnen vastgrijpen en los te trekken. Bovendien kan de laserkop tegen het gekantelde werkstuk aan bewegen, met alle gevolgen van dien. Ook bij combimachines van ponsen en fiberlasersnijden stelt dit probleem zich. Alsook bij CO2-lasersnijden (en combimachines), zij het doorgaans in mindere mate. Daar is de laserstraal immers breder en is er door de lagere snijsnelheid meer tijd voor het picken.

Bottleneck

Een tweede probleem is dat de snelheid van het snijproces dikwijls hoger is dan die vande handling. Vooral bij dunne platen (enkele mm) staat de laserkop wel eens te wachten, waardoor er dan dus een bottleneck ontstaat.

OPLOSSINGEN

Machinefabrikanten proberen die problemen te counteren met elk hun eigen oplossingen.

Kantelen

Om het probleem van het kantelen van kleine stukken tegen te gaan, wordt dikwijls een (gedeeltelijke) borsteltafel met een groter contactoppervlak ingezet. Andere machinefabrikanten gebruiken dan weer een borsteltool met de lengte van de volledige snijtafel, die eventuele achtergebleven onderdelen na het snijden en het verwijderen van het skelet van de tafel afveegt. Er kan ook een ondersteunend mechanisme onder de plaat worden ingezet tijdens het snijden. Dat bestaat uit twee onderdelen die na het snijden uit elkaar gaan, zodat het stuk dan gecontroleerd door de ontstane opening kan vallen. Nog een andere oplossing bestaat erin het stuk al vast te grijpen nog voor de snijcontour vervolledigd is. Andere fabrikanten voorkomen het kantelen niet, maar zoeken wel naar oplossingen voor het verdere productieverloop. Het handlingsysteem zal dan bijvoorbeeld een drietal pogingen ondernemen en na de laatste mislukte poging een waarschuwing uitsturen, zodat een operator kan ingrijpen, waarna het proces opnieuw wordt opgestart.

Picking en sorting

Ook voor het handlen zelf zijn er sterk uiteenlopende opbouwen,die van elkaar verschillen qua snelheid, capaciteit en nauwkeurigheid, en dus in efficiëntie. Niet alleen de maximale, maar ook de minimale stukafmetingen en -gewichten kunnen hier van groot belang zijn, afhankelijk van het beschouwde productieproces. In ieder geval worden de stukken uit de plaat getild met zuignappen of magneten, of een combinatie hiervan. Dit kan nog worden aangevuld met een mechanische beweging van een of meerdere dikke of net heel dunne stangen, die de stukken naar boven of naar onderen duwen, aangepast aan de stukgeometrie. Afhankelijk van de vorm en het gewicht van de werkstukken kan er telkens een toolwissel plaatsvinden met het optimale liftgereedschap, dat dan verschilt in het aantal zuignappen of magneten, en de grootte hiervan. Dergelijke toolwissels nemen tijd in beslag en worden dan ook vermeden door de programmering.

Het tijdverlies wordt ook tegengewerkt door verschillende grijpers tegelijk en onafhankelijk van elkaar in te zetten. Zelfs de aanvoer van de platen en de afvoer van het skelet kan met diezelfde grijpers gebeuren, die dus grote gewichten kunnen verplaatsen. Ofwel kunnen er zuignappen met vaste afmetingen op vaste plaatsen in tafels boven het skelet zijn ingebouwd, en worden dan net die zuignappen die nodig zijn voor het beschouwde stuk geactiveerd. Voor een snelle werking behandelen deze systemen niet stuk voor stuk, maar mogelijk diverse stukken tegelijk. Ofwel gaat het om een systeem met uitschuifbare elementen, dat dan het midden houdt tussen deze flexibele en starre concepten. De handlingsystemen kunnen op cartesische grijpers zijn gemonteerd die onafhankelijk van elkaar bewegen op een bovenliggende brug, of als een vrij te bewegen robotarm zijn opgevat.

Meestal worden de stukken verticaal geliften vervolgens horizontaal getransporteerd.Naast de X-, Y- en Z-bewegingen kan er ook nog een roterende beweging van de kop zijn.

Sommige fabrikanten maken een wezenlijk onderscheid tussen grote en kleine stukken, waarvoor dan op eenzelfde snijtafel totaal andere handlingsystemen worden ingezet. Ook het uitsorteren kan sterk verschillen, van heel nauwkeurig stapelen op een pallet tot gewoon uitkieperen in een kist. Ook hiervoor wordt vaak een onderscheid gemaakt tussen grote en kleine stukken.

Geautomatiseerde magazijnen

Om nog meer tijdwinst te realiseren en een 24-uursproductie mogelijk te maken, kan de picking en sorting worden uitgebreid met een geautomatiseerde aanvoer van platen uit de stock, en de afvoer van het skelet naar de schroothoop. Het spreekt voor zich dat het hier om constructies gaat die behoorlijk veel plaats innemen, zowel in de breedte als in de hoogte. De minimumafmetingen van het totale bewerkingscentrum hangen uiteraard af van de afmetingen van de platen waarmee gestart wordt.

Software

Uiteraard is er bij deze 'full service'-centra dan een link tussen de handling- en de nesting-, de snij- en de magazijnsoftware, waarvoor iedere machinefabrikant zijn geprefereerde communicatieprotocol inzet. Men probeert die software zo intuïtief mogelijk te houden, door bijvoorbeeld alleen op te vragen wat er gesneden moet worden, en waar dit stuk uiteindelijk moet terechtkomen. Na enkele klikken wordt dan een automatisch programma met de snijvolgorde, de toolkeuze, de stapelhoogte enzovoort aangemaakt, waarin weliswaar kan worden ingegrepen indien nodig.

BLIJFT COMPLEX

Conclusie? De investering in een automatisch handlingsysteem is een goed idee voor wie op regelmatige basis dezelfde stukken moet snijden, en daarbij wil besparen op manuren en de productkwaliteit wil opkrikken. Voor subcontractors die geen twee gelijke nestings hebben, is dit moeilijk te realiseren, gezien de complexiteit van partpicking bij lasers. Er zijn dan wel al grote verbeterstappen gezet op het vlak van snelheid en nauwkeurigheid, maar toch erkent elke gecontacteerde fabrikant dat er veel beperkingen en moeilijkheden zijn, waardoor de automatische handling niet voor de volle 100% feilloos te krijgen is. Zo vormt het picken van onderdelen waarvan het zwaartepunt buiten het stuk zelf ligt een grote uitdaging, waarvoor vandaag nog wat menselijke hulp nodig is. Werk aan de winkel voor de engineers!