EasyGrinder maakt eind aan manueel slijpen

EasyGrinder maakt eind aan handmatig slijpen

Wereldwijd worden ieder jaar miljoenen slijptollen verkocht om laser-, plasma- en brandsnijwerk met de hand te slijpen. Er zijn dus ook miljoenen mensen handmatig aan het slijpen. Dat veel ondernemers hier van af willen heeft Teqram onlangs al mogen ervaren op de Nederlandse Metaaldagen. Daar presenteerde het Zwolse bedrijf de EasyGrinder, die het manuele slijpwerk en de bijbehorende handeling van gesneden onderdelen robotiseert. Op de Blechexpo in Stuttgart wil Teqram ook het internationale publiek overtuigen van deze op 3D vision gebaseerde oplossing, die is genomineerd voor de Blechexpo award in de categorie oppervlaktetechniek.

Een vision-systeem dient samen met software en intelligente grippers als de ‘ogen en het brein’ van de robot. Op de Metaaldagen kon Teqram de EasyGrinder eindelijk voor het eerst presenteren aan een groot publiek. De belangstelling was groot en heeft directeur Frans Tollenaar gesterkt in zijn overtuiging dat veel ondernemers in gerobotiseerd slijpen zullen gaan investeren.

Steeds meer slijpwerk

Dat verbaast hem niks. Want manueel slijpen is fysiek zwaar en het risico op lichamelijk letsel is groot. Ook het handelen van de vaak zware onderdelen is een veel voorkomende oorzaak van ongevallen. Bovendien ervaren de meeste mensen het werk als onaantrekkelijk, waardoor een nijpend tekort is ontstaan aan medewerkers die willen slijpen. En dat terwijl er steeds meer manueel slijpwerk is. Door toegenomen eisen aan oppervlaktebehandeling én de invoering van lasnormen voor staalconstructies (zoals EN1090) moet er steeds meer worden nabewerkt. Ook de opkomst van de fiberlasersnijmachines, die een ‘fiberbraam’ opleveren, zorgt voor meer slijpwerk. Het aanbrengen van radii (R2, R3, en soms zelfs R4) en lasnaadvoorbereidingen wordt veelvuldig handmatig uitgevoerd. “Maar manueel slijpwerk schiet steeds vaker tekort”, weet Tollenaar. “Wegens de toegenomen vereisten vanuit normeringen eisen (eind)klanten een steeds hogere kwaliteit van het slijpwerk. Bij het kantenbreken en het aanbrengen van een radius wordt ook gecontroleerd of deze (overal) constant is aangebracht. Handmatig werk is simpelweg minder constant dan gerobotiseerd bewerken met onze EasyGrinder.”

Toepassingsgebieden

De EasyGrinder kent twee toepassingsgebieden. Allereerst robotiseert het systeem manueel slijpwerk en de bijbehorende handeling van laser-, plasma- en autogeen gesneden onderdelen. Daarnaast robotiseert de EasyGrinder alle werkzaamheden van een

Dankzij vision-technologie, slimme software, intelligente grippers en een groot assortiment aan bewerkingstools robotiseert de EasyGrinder het slijpproces bij stalen onderdelen met lage volumes en een hoge productvariatie.

medewerker die een ontbraammachine belaadt. Ook daar waar de medewerkers als onderdeel van dat werk producten voor- of na- moeten bewerken met een beitel, haakse slijper of handfrees. Tollenaar verklaart: “Voor een bepaalde categorie onderdelen bestaan ontbraammachines die de productiviteit en de kwaliteit van het ontbramen verhogen. Deze machines worden beladen en ontladen door een medewerker, die vaak ook grove slak en bramen verwijdert of schuine kanten aanbrengt. De EasyGrinder kan het manuele slijpwerk dat complementair is aan het werk bij een ontbraammachine vervangen. Minstens zo belangrijk: hij kan de ontbraammachine volledig gerobotiseerd beladen en ontladen.”

Veel vragen van klanten

Teqram is gespecialiseerd in vision-gestuurde robotica. Voor klanten in de metaalbranche levert het bedrijf onder andere robotsystemen die niet geprogrammeerd hoeven worden, dankzij software en visionsystemen die de robot zelfsturend maken. De EasyGrinder werd ontwikkeld omdat er veel vragen van klanten kwamen: Wij kunnen niemand meer vinden voor het manueel slijpen, kan dat gerobotiseerd worden? Wij kunnen geen ontbraammachine gebruiken omdat onze klanten eisen stellen aan de snijrand die wij alleen met manueel slijpen kunnen realiseren. Kan dat met een robot? Onze onderdelen zijn te groot voor de ontbraammachine, en we willen dat automatiseren. Kan dat met een robot? Wij willen niet alleen ontbramen, maar ook onze klanten een radius van 3 mm garanderen. Dat doen wij nu met handfreesmachines. Kan dat met een robot? Onze onderdelen zijn te zwaar, en/of hebben een te complexe geometrie voor een ontbraammachine. Hebben jullie daarvoor een oplossing? We slijpen/frezen vaak laskantvoorbereidingen. Hoe zou dat met een robot kunnen? Wij willen gerobotiseerd slijpen, maar geen robotprogrammeur aannemen. Hebben jullie een passende oplossing? De kwaliteit van handmatig slijpwerk is niet constant genoeg. Kan robotisering onze kwaliteit verhogen?

Robots met hand-oog coördinatie

Tot dusverre is het manuele slijpproces niet succesvol gerobotiseerd omdat het programmeren van een robot complex en tijdrovend is. Tollenaar: “Bij het slijpen is veelal de exacte locatie van het werkstuk onbekend en toont het oppervlak van het werkstuk onregelmatigheden. Het automatiseren van dit soort werkzaamheden vraagt om een robotsysteem dat dynamisch reageert op productvariatie. Het aansturen van een robotsysteem voor het slijpen van metalen onderdelen is een technische uitdaging die alleen opgelost kan worden met geavanceerde vision-technologie, specifieke kennis van slijp- en freesprocessen en complexe meet- en regeltechniek. Juist hierin zag onze R&D-afdeling een fundamentele uitdaging, die precies past in de toekomstvisie van Teqram: robots van hand-oog coördinatie voorzien om zwaar fysiek werk te robotiseren. De EasyGrinder robotiseert het slijpproces omdat het tijdrovende programmeren, zoals dat bij conventionele robots nodig is, door onze vision-technologie vervalt. En – even belangrijk – wij zijn de eerste ter wereld die het vraagstuk rondom de meet- en regeltechniek heeft opgelost voor deze toepassing. Deze oplossing hebben we gepatenteerd.”

EasyGrinder lost kernproblemen op

De EasyGrinder onderscheidt zich van andere oplossingen omdat het systeem twee kernproblemen bij het gerobotiseerd slijpen oplost. Conventionele robots zijn blind, star, hebben maar zes assen en het kost veel tijd om ze te programmeren. Vooral bij kleine en wisselende series is dit de bottleneck. Om dit op te lossen heeft Teqram - volledig volgens de denkwijze van Industrie 4.0 - software, vision-systemen en intelligente grippers ontwikkeld die dienen als de ‘ogen en het brein’ van de robot. Op die manier krijgt de EasyGrinder elementen van de

Bij het manueel slijpen keert een medewerker het onderdeel. Bij het gerobotiseerd slijpen gebeurt dit binnen enkele seconden door de EasyFlipper, die als manipulator is geïntegreerd met de EasyGrinder.

hand-oog coördinatie van de mens. Met als resultaat dat hij zonder menselijke tussenkomst zelf snijdelen kan herkennen, handelen en zonder handmatige programmering repeteerbaar bewerken. Dankzij het vision-systeem kunnen onderdelen aan de robot worden aangeboden zoals dat ook gebeurt aan een bemande werkplek. Het is dus niet nodig om speciale bakken of producthouders te gebruiken ten behoeve van de robot-handling. Omdat de contouren van het product met vision worden herkend, zijn specifieke mallen of opspanmiddelen niet nodig.

Uniek kantelmechanisme

Het tweede kernprobleem is dat het aansturen van een slijprobot een complex en dynamisch meet- en regelprobleem is. Pogingen van anderen om het slijpen te robotiseren, bouwen vaak op forcecontrol systemen. Deze bieden bij stalen onderdelen onvoldoende antwoord op de ruis die ontstaat bij trillingen, slak op het onderdeel en de snelheid van reageren op het onderdeel. Teqram lost dit op door onder andere gebruik te maken van een uniek kantelmechanisme. Dit zorgt ervoor dat het systeem te allen tijde weet wat de hoek van het slijpgereedschap is ten opzichte van het werkstuk. Met behulp van onder andere een draai-pulsgever (rotary encoder) in de kop van het gereedschap, in combinatie met data die gegenereerd wordt door het vision-systeem, kan de hoekpositie van het slijpgereedschap ten opzichte van het werkstuk worden bepaald en aangestuurd. Zo kan de EasyGrinder, ongeacht de positie of de contour van het werkstuk, volledig zelfstandig het gereedschap onder de perfecte hoek manoeuvreren. “Dit is een cruciaal onderdeel om het geautomatiseerd ontbramen van snijdelen mogelijk te maken”, zegt Tollenaar.

Snelle gereedschapswissel

Naast de oplossing van deze twee kernproblemen, zijn er nog enkele factoren die de EasyGrinder onderscheiden. Door het robuuste en snelle gereedschapswisselsysteem kan een grote selectie aan gereedschappen worden ingezet voor verschillende toepassingen en eisen, zoals beitel-tools, staalborstels, concave slijpschijven, vlakke slijpschijven, radius-frees gereedschappen, hardmetalen stift-frezen, lasnaad-gereedschappen en oxide-laag slaghamers. Om een hoge mate van autonomie te bereiken moet een slijprobot ook onderdelen kunnen handelen. Zo moet het systeem bijvoorbeeld het onderdeel kunnen keren. Bij het manueel slijpen doet de medewerker dat. Bij het gerobotiseerd slijpen heeft Teqram daarvoor de EasyFlipper ontwikkeld, die als manipulator geïntegreerd is met de EasyGrinder en binnen enkele seconden het onderdeel ‘flipt’.

Eenvoudige bediening

Daarnaast is er een extreem eenvoudige userinterface. De bediener is verantwoordelijk voor het aan- en afvoeren van onderdelen (dat kan ook met AGV’s gebeuren), het preventief vervangen van de slijtdelen van de gereedschappen en het monitoren van het proces. De EasyGrinder behoeft geen complexe PLC/CAD-CAM/CNC besturing of een robotprogrammeur. Elke machinebediener kan hem operationeel houden. Tot slot is er bij de EasyGrinder sprake van one-piece-flow. Tollenaar legt uit: “Er zijn slijprobots die ingezet worden in de automotive industrie. Dat zijn klassieke robotsystemen die ‘star en blind’ zijn. Ze zijn geschikt voor grote series en vergen veel programmeertijd. Het robotiseren van het manuele slijpproces bij stalen onderdelen vraagt om systemen die om kunnen gaan met lage volumes en een hoge productvariatie. Dat vereist vision-technologie, slimme software, intelligente grippers en een groot assortiment aan bewerkingstools.”

Teqram

Hal 5, stand 5303 www.teqram.nl