Mon Oct 21 2019

10 21

Robots en vision voor speciaalmachinebouw

31/03/2017

Door Liam van Koert

Het Belgische Van Hoecke Automation (VHA) is niet zomaar een robotintegrator. Hun specialiteit? Speciaalmachinebouw. Het is een tak van sport met eigen dynamiek: enkelstuksproductie die in één keer goed moet. Uiteraard voor niet al te veel geld, en zo snel mogelijk geleverd. Robotica en vision blijken in zo’n geval een goede match.


     

“Ik denk dat wij een van de eerste automatiseerders waren die een Flexpicker installeerden. Dat was 1999 als ik het me goed herinner”, zegt oprichter Karel Van Hoecke. “En na bijna 20 jaar draait hij nog steeds. Zeventig picks per minuut, onafgebroken.” De Flexpicker waar Van Hoecke het over heeft was onderdeel van een machine die schokbrekers uit vier onderdelen samenstelde. Vijf seconde per schokbreker en - afgezien van enkele geometrische minima en maxima - geschikt voor elke gewenste schokbrekervariatie. “Die flexibiliteit is sinds onze de oprichting in 1987 een belangrijk credo”, vult Managing Director en echtgenote Linda Van den Berghe aan. “Wordt het moeilijk? Dan weten ze ons te vinden.”


Speciaalmachinebouw

De opdrachten die de automatiseerder uit Gavere krijgt zijn zeer uiteenlopend, maar komen voornamelijk uit de maak- en voedselverwerkende industrie. “We hebben heel erg veel software en testsystemen voor Atlas Copco gemaakt. Ook hun bovenliggende software om tot 8 compressoren te laten samenwerken komt van ons. Perslucht kent voor ons dus geen geheimen. Verder doen we hier met 17 engineers de mechanica, elektronica en software voor de diverse machines. Zo’n 70 procent is echt maakindustrie, met veel automotive, maar ook vooraanstaande internationaal leverende machinebouwers als Picanol en Van De Wiele. De resterende dertig procent is voornamelijk food. Vroeger zat hier een aardige portie proces bij - dus ook zaken als MES en het managen van recepturen, maar dit is in de loop der jaren wat meer richting de discrete onderdelen en end-of line opgeschoven.”

 

First-time-right

Het lijkt misschien wat tegenstrijdig, maar ondanks de grote verschillen in type projecten en sectoren hebben alle machines van VHA één ding gemeen: er wordt er altijd maar één van gemaakt. Dit brengt volgens Van Hoecke aan aantal unieke uitdagingen voor het businessmodel met zich mee. “Voor ons is eigenlijk elk project een prototype dat het meteen moet doen. Dat betekent enerzijds dat je alles heel goed moet voorbereiden en simuleren. Dit geldt voor de mechanica en kinematica, maar ook voor de processen en besturingssoftware, die we allemaal eerst in de virtuele wereld testen. Een ander belangrijk punt is dat je goed moet weten waar je goed en minder goed in bent. Wat doe ik zelf en wat besteed ik uit? Commodity’s? Die moet je niet zelf willen maken, maar koop je veel sneller en goedkoper in. Een vergelijkbare vlieger gaat op voor incidenteel specialistenwerk. Je die materie eigen maken is duur en risicovol, dus ook dat besteed je uit.” Als voorbeeld noemt hij robotlassen. “We kunnen veel met robots. Producthandling, lijmen, assembleren en zelfs frezen. Maar ik zeg altijd maar zo: als je het proces - lassen in dit geval - niet in de vingers hebt, dan wordt het met een robot ook niks.”

 

Flexibele technologie

Dat brengt ons op een derde punt: de prijs en levertijden. Ook in de speciaalmachinebouw staan die onder druk. Machines mogen niet te duur en moeten snel geleverd. Normaal gesproken komen dan de woorden ‘standaardisatie’ en ‘modulariteit’ om de hoek kijken. Maar hoe doe je dat als machines in de verste verte niet op elkaar lijken? Toch kijken of er wat te standaardiseren valt door het toepassen van zeer flexibele technologie. Een robot. Een visionsysteem. Het inzetten van 3d printers voor het maken van hele specifieke grijpers. En zelfs kijken of je op functioneel niveau geen modules kan definiëren waarvoor je bijvoorbeeld deels automatisch de PLC-code kunt genereren.” Al deze dingen doet VHA volop. “Zoals gezegd passen we heel vaak robots toe. Dit kunnen deltarobots zijn, cartesiaanse robots of 6-assige robotarmen. Soms in combinatie met multifunctionele grijpers en tools, soms als assistent voor een machine. Voor die grijpers werken we al 15 jaar samen met Materialize, die ze voor ons print. Hierdoor kunnen we bijvoorbeeld vingercombinaties en/of persluchtkanalen helemaal op de applicatie toespitsen. Voor de kwaliteitscontrole van processen of om de robot ogen te geven, maken we ook vaak gebruik van vision. Dit kunnen 3D-systemen zijn, smartcamera’s, of camera’s met framegrabber, waarbij we de beeldverwerking in Halcon doen. Ook hier zijn de applicaties heel divers. In het geval van assemblage wil je natuurlijk weten wat de oriëntatie van de onderdelen is zodat de robot ze goed kan oppakken. Maar we hebben ook systemen geleverd voor het kijken naar pannenkoeken. Met het variëren van de receptuur kan het nog best lastig zijn om te bepalen of die vlek een aanbrandplek is of niet.”

Wijze lessen

Gezien het feit dat VHA van alle robotvisionmarkten thuis moet zijn: doen ze ook aan binpicking? “Het kan, maar in veel gevallen zijn de verwachtingen toch wat te hoog gespannen. Tien picks per minuut halen is al lastig, laat staan zestig. En meestal hoeft het helemaal niet omdat de producten of halffabrikaten gestructureerd uit de voorgaande processtap kwamen. Waarom dan chaos scheppen door ze in een bin te kieperen en vervolgens weer te ontwarren?” Het vermijden van chaos en complexiteit is voor VHA sowieso een groot goed. Misschien zelfs het geheim van de smid. ”Wie ‘first-time-right machines bouwt, doet er goed aan de complexiteit van het proces terug te brengen, bijvoorbeeld door te kijken of de snelheid niet omlaag kan. Een goede ontwerper? Die maakt de dingen gemakkelijker. Helaas liggen goede ontwerpers niet voor het oprapen.”

Praktijkvoorbeeld: bobijnrekken maken

Het West-Vlaamse Michel Van de Wiele NV is een wereldspeler als producent van textielmachines. Van Hoecke Automation integreerde er onlangs twee ABB-robots in een lijn voor het maken van de bobijnrekken van een weefgetouw.

Een bobijnrek is een rek waar klossen met garen kunnen worden ingehangen. Het maken van een dergelijk rek is een complex proces. Metalen kaders worden op maat gesneden, vervolgens aangeboden aan een lasinstallatie en dan gelakt. De kaders worden daarna voorzien van roosters en uiteindelijk gewikkeld en gestapeld op pallets. Ook de losse onderdelen van een bobijnrek worden op maat gesneden, gelakt, gestapeld en verpakt in KIT-vorm. Tot enkele jaren geleden was dit een manuele productielijn, verspreid over verschillende locaties bij Van de Wiele.

In het project zijn zes machinetypes geïntegreerd: twee buislasers, een lasrobot met automatisch laskaliber, een poederlaklijn, een assemblagelijn, een automatisch magazijn en een verpakkingsmachine. Hiermee maakt Van de Wiele kant-en-klare kits met bijna 2.000 perfect passende onderdelen. Door de nieuwe manier van werken is de doorlooptijd verkort van twee weken naar één dag. Ook zijn door minder handenarbeid de belasting voor de operators en de productiekosten gedaald.

Een van de uitdagingen in het project was het plaatsen van roosters in de kaders. Om dit millimeterwerk te kunnen robotiseren, waren een aantal veranderingen aan het product noodzakelijk. Je zou het Design for Automation kunnen noemen.

De communicatie om de workflow te coördineren vereiste ook heel wat denkwerk. Voor de interface tussen de robots en de verschillende productie-eenheden moest maatgemaakte software worden geschreven. Ook is er een generiek model ontwikkeld, waarmee middels parameters automatisch snij-, las- of lakprogramma’s worden gegenereerd en de workflow wordt bepaald. Dit omdat er dagelijks nieuwe producten bijkomen en Van de Wiele zelf zo weinig mogelijk zelf aanpassingen wil doen. 

Voor wat betreft veiligheid staan de twee robots afgeschermd in een kooi, met elk een toegangsdeur, voorzien van een elektrische vergrendeling en een bedieningsmodule. Ook is SafeMove toegepast voor het begrenzen van het werkgebied van robot én grijper.