13 прессов, 14 роботов и ни одного человека в опасной зоне
На одном из производственных участков Ижевского завода тепловой техники в Киржаче стояла задача, знакомая многим предприятиям: есть линия штамповки, есть стабильный спрос на детали, есть оборудование, но всё упирается в ручной труд.
Рабочие должны были постоянно подавать и перекладывать металлические заготовки между прессами. Операции монотонные, но при этом опасные: штамповочный пресс не прощает невнимательности.
Один неверный жест, потеря концентрации, усталость к концу смены — и возникает риск травмы, брака или остановки линии.
Поэтому задача была поставлена жёстко: убрать человека из опасной зоны и сделать так, чтобы линия могла работать стабильно, предсказуемо и практически круглосуточно.
Новостной выпуск России 1 о данном проекте: Рекорд по промышленной роботизации: в Киржаче роботы осваивают новые специальности
Что нужно было автоматизировать
На заводе изготавливают заднюю панель конвектора. Для её производства используется длинная линия из 13 кривошипных прессов.
Деталь проходит через все прессы последовательно. На каждом этапе с ней происходит новая операция: где-то обрезаются края, где-то пробиваются отверстия, где-то формируется геометрия, где-то загибаются элементы.
То есть это не один пресс, к которому нужно поставить робота.
Это целая цепочка оборудования, где заготовку нужно правильно взять, перенести, сориентировать, иногда повернуть, иногда перевернуть, подать в следующий пресс и не сбить общий ритм линии.
И таких операций — много.
Почему это было сложно
На первый взгляд может показаться: поставили роботов вместо людей — и всё заработало.
На практике всё сложнее.
Линия состояла из 13 прессов разного размера. Часть штампов была рассчитана на ручную работу. А ручная работа и роботизированная подача — это разные требования к оснастке.
Человек может немного поправить заготовку рукой, почувствовать смещение, подстроиться по ситуации.
Робот так не работает. Ему нужна повторяемость, понятная геометрия, стабильное положение детали и правильно подготовленная зона захвата.
Поэтому в проекте пришлось не только поставить роботов, но и доработать прессы, штампы, оснастку, систему подачи и логику управления.
Какое решение применили
Для автоматизации линии был спроектирован робототехнический комплекс из 14 промышленных роботов RH18-20.
Почему роботов больше, чем прессов?
Потому что линия длинная, операции идут последовательно, а между прессами нужно не просто передавать деталь, но и выполнять промежуточные действия: ориентировать, переворачивать, перемещать заготовку в нужном положении.
В состав комплекса вошли:
— 14 роботов RH18-20;
— центральный пульт управления всей линией;
— вводной накопитель для металлических заготовок;
— гравитационные ориентаторы;
— станции переворота заготовок;
— универсальные вакуумные захваты;
— комплект подключения ручных прессов;
— выводной конвейер для готовых изделий;
— конвейер удаления отходов;
— система безопасности с контролем доступа в рабочую зону.
Фактически был создан не просто набор роботов, а единая автоматизированная линия обслуживания штамповочных прессов.
Как работает линия
Оператор подаёт на вход комплекса заранее размотанные из рулона и нарезанные металлические заготовки.
Дальше в работу вступают роботы.
Первый робот берёт заготовку вакуумным захватом и подаёт её в пресс. После операции заготовка передаётся дальше. Между этапами она проходит через ориентаторы и станции переворота, чтобы к следующему прессу подойти уже в правильном положении.
Первые 5 операций — это обрезка краёв и пробивка отверстий.
Отходы после штамповки не остаются в зоне пресса. Они сдуваются из-под штампов на отдельный конвейер удаления отходов.
Следующие 8 операций — это загибание краёв и формирование детали. В процессе деталь несколько раз меняет ориентацию, поворачивается и переворачивается.
В конце робот укладывает готовую заднюю панель конвектора на выводной конвейер. Дальше изделие поступает к рабочему, который проверяет качество и выполняет контактную сварку.
То есть человек полностью выведен из самой опасной части процесса — зоны работы штамповочных прессов.
Почему использовали вакуумные захваты
Для таких задач вакуумный захват часто оказывается оптимальным решением.
Заготовки плоские, металлические, при этом на разных этапах их форма постепенно меняется. Механический захват мог бы требовать отдельной конструкции под каждый типоразмер или каждую стадию обработки.
Вакуумный захват позволяет аккуратно брать заготовку, не повреждая поверхность, и работать с разными вариантами детали.
Но у такого решения есть важное условие: захваты нужно регулярно обслуживать.
На линии ежедневно проводится осмотр креплений, присосок и состояния вакуумных элементов. Проверяется, нет ли повреждений, ослабленных соединений или износа.
Это простая процедура, но именно она помогает избежать остановок, брака и потери детали в процессе переноса.
Что сделали с управлением
Все роботы объединили в одну сеть.
Управление вынесли на центральный пульт, установленный у входа в рабочую зону. С него оператор может выбрать программу, запустить или остановить линию, задать количество изделий и контролировать работу комплекса.
На этом же пульте собирается статистика по работе системы.
Это важный момент: когда на участке 14 роботов, управлять каждым отдельно неудобно и рискованно. Централизованное управление снижает вероятность ошибок и делает работу комплекса понятной для оператора.
Что пришлось доработать при пусконаладке
Один из самых важных этапов проекта — пусконаладка.
На бумаге всё может выглядеть идеально: траектории построены, роботы расставлены, прессы подключены. Но реальное производство почти всегда вносит свои поправки.
В этом проекте пришлось дорабатывать прессы и штампы для стабильной работы с роботами.
Особенно сложной была адаптация старых ручных штампов. Они изначально проектировались под человека, а не под автоматическую подачу. Поэтому нужно было добиться того, чтобы робот мог стабильно подавать и забирать деталь без микроподстройки руками.
Также важно было сохранить возможность ручной работы и удобной наладки оснастки. Это нужно для обслуживания, перенастройки и технологической гибкости участка.
Отдельно проверили большое количество возможных ошибок со стороны оператора и наладчика: неправильный выбор программы, неверный запуск, ошибочные действия при переналадке.
Чем больше таких сценариев исключено заранее, тем стабильнее линия работает потом.
Какой результат получили
Линию смонтировали, запустили и отработали.
В процессе наладки удалось добиться цикла 14 секунд для самого сложного изделия.
Производительность составила до 2400 изделий за смену.
При этом комплекс может работать ежедневно и в круглосуточном режиме.
На первый взгляд может показаться, что робот не всегда быстрее человека в одном отдельном движении. И это правда.
Но преимущество робота проявляется не в одном движении, а на дистанции смены, недели и месяца.
Робот не устаёт, не теряет концентрацию, не снижает темп к концу смены и выполняет операцию одинаково каждый раз.
Именно поэтому в рамках реального производства автоматизированная линия оказалась более предсказуемой и производительной.
Что изменилось на участке
После внедрения РТК предприятие получило сразу несколько эффектов.
Во-первых, снизилась травмоопасность. Людей вывели из зоны штамповочных прессов.
Во-вторых, повысилась стабильность выпуска. Производительность стала меньше зависеть от усталости, опыта и доступности персонала.
В-третьих, был решён острый вопрос с нехваткой кадров на этом участке.
Теперь повседневную работу комплекса поддерживает один оператор. А техническое сопровождение всех роботов на заводе — 18 единиц — выполняет один инженер.
Для производства это серьёзное изменение: вместо постоянной ручной работы люди переходят к контролю, обслуживанию и управлению автоматизированной системой.
Почему такие проекты становятся всё актуальнее
Штамповочные участки — одни из самых логичных кандидатов на роботизацию.
Здесь много повторяющихся операций. Высокие требования к безопасности. Большая зависимость от дисциплины и концентрации персонала. И при этом часто используются прессы, которые ещё могут работать много лет, но уже требуют модернизации процесса вокруг них.
Роботизация позволяет не обязательно менять всю линию целиком.
Иногда достаточно грамотно доработать существующие прессы, штампы, захваты, систему подачи и управление — и производство получает совершенно другой уровень стабильности.
Этот проект как раз показывает, что автоматизировать можно не только новые современные линии, но и существующее оборудование, если правильно подойти к инженерной части.
Главный вывод
В этом проекте роботизация решила не одну задачу, а сразу несколько.
Она убрала людей из опасной зоны, стабилизировала выпуск, снизила зависимость от ручного труда, помогла решить кадровую проблему и дала возможность работать в длительном режиме.
13 прессов, 14 роботов, цикл 14 секунд и до 2400 изделий за смену — это пример того, как промышленная роботизация перестаёт быть экспериментом и становится рабочим инструментом модернизации производства.
Если на предприятии есть участок, где люди каждый день выполняют однотипные операции рядом с опасным оборудованием, скорее всего, этот участок уже можно рассматривать как кандидат на автоматизацию.
Подробное описание реализованного проекта можете посмотреть на нашем сайте crp-robot.ru