Mensachtige robot automatiseert secundaire machinale bewerkingen

Deze video is een overzicht van Swiss Productions en de implementatie van de robot die voor het bedrijf light-out-bewerking mogelijk maakte. (Videokrediet:Swiss Productions Inc.)

Het ideale productiescenario voor een winkel is van één stuk uitrusting om onderdelen compleet te maken. Ventura, California's Swiss Productions Inc. beschikt over bewerkingstechnologie die dat kan. Voor sommige taken vereisen echter onderdelen die eerst op een CNC-draaicentrum worden bewerkt, secundair bewerkingswerk op een freesmachine, en daarmee komt de noodzaak voor een operator om die tweede bewerkingsmachines te verzorgen. Typisch.

Swiss Productions heeft onlangs echter twee collaboratieve robots (cobots) toegevoegd om een ​​aantal van zijn compacte, second-op CNC-freesmachines te bedienen. Dankzij de nieuwe automatisering kunnen de machines overdag lange tijd zonder toezicht draaien en 's avonds zelfs acht uur uit, waardoor het bedrijf elke vierdaagse werkweek 64 uur nachtelijke bewerking zonder toezicht wint.

Bovendien bieden cobots voordelen doordat ze veilig naast mensen kunnen werken zonder het hekwerk dat gewoonlijk vereist is voor industriële robots, intuïtief te programmeren zijn en vaak gemakkelijk opnieuw kunnen worden ingezet op andere apparatuur, indien nodig.

Dat gezegd hebbende, de robots die Swiss Productions Inc. heeft geïntegreerd, bieden al die voordelen plus één. Dat wil zeggen, een zevende as, die, vergeleken met conventionele zes-assige robots, extra flexibiliteit biedt, meer zoals menselijke armbewegingen om rond obstakels zoals machinedeuren te reiken en in krappe ruimtes te werken. De twee robots van de winkel sluiten zelfs de deuren van de machine en starten vanzelf, waardoor de mensen die voorheen de machines verzorgden, waardevollere taken konden uitvoeren dan alleen het laden en lossen van machines.

Met de veiligheidssensoren van de OB7 kan de robot werk met hoge snelheden als er geen mensen in de onmiddellijke nabijheid zijn en vertraag dan tot mensveilige snelheden of stop wanneer er mensen in de buurt zijn. (Fotocredits:Swiss Productions Inc.)

Automatisering met een arm

Begonnen met slechts 12 schroefmachines in 1982, is de groei van Swiss Productions indrukwekkend, aangezien het nu meer dan 50 schroefmachines, 30 secundaire bedieningsmachines en 10 video-inspectiestations herbergt. De mogelijkheden van de precisiemachinewerkplaats omvatten het bewerken van onderdelen met een diameter van slechts 0,019 inch tot een diameter van maximaal 2,5 inch. Als een grootvolumebedrijf produceert het meer dan 2 miljoen onderdelen per maand voor de medische, elektronica-, lucht- en ruimtevaart-, auto- en irrigatie-industrie en voor de overheid.

Met meer dan 50 schroefmachines, waarvan 30 secundair bewerkingsmachines en 10 video-inspectiestations, de mogelijkheden van de precisiemachinewerkplaats omvatten het bewerken van onderdelen met een diameter van slechts 0,019 inch tot een diameter van maximaal 2,5 inch.

Swiss Productions ontdekte dat het handmatig onderhouden van zijn second-ops-freesmachines een knelpunt werd, waardoor het niet kon voldoen aan de eisen van de klant. In 2018 identificeerden Timo Lunceford, vice-president/algemeen manager, en zijn oom, senior vice-president van Swiss Productions Richard Petrash, een handvol verschillende potentiële robotmodellen voor machinale bewerking terwijl ze automatiseringsmogelijkheden onderzochten voor de twee tweede Haas VF2 van het bedrijf. Minimolens.

"We kozen voor Productive Robotics omdat ze lokaal waren, en ze boden een gebruiksvriendelijke robot met een snelle installatie", zegt Lunceford. "We hebben vier robots getest en kwamen steeds terug bij de OB7."

Lunceford's waardering voor deze robot is geworteld in het ontwerp en het gebruiksgemak. Om de robot in eerste instantie in te stellen, rolt hij gemakkelijk naar een machine en wordt hij op zijn plaats vergrendeld met ingebouwde zwenkwielen en stelvoeten. Vervolgens, in plaats van te programmeren met code, "leert" een operator de robot de vereiste beweging, wat 15 tot 40 minuten duurt, afhankelijk van de complexiteit van het onderdeel. De operator grijpt de handgreep van de robot (aan het uiteinde van de arm). De robot zweeft op dat moment los en is daardoor makkelijk te verplaatsen. Als de operator wil dat de robot bijvoorbeeld onderdelen van een plaat oppakt, trekt hij/zij deze naar het onderdeel toe en drukt vervolgens op een knop op de hendel die de grijper op het onderdeel sluit. Zo weet de robot dat het de bedoeling is dat onderdeel op te pakken. Vervolgens verplaatst de operator de robot, deels in de hand, waar hij/zij hem wil hebben. Zodra het in de positie is waar het zou moeten zijn, drukt de operator op een andere knop die de grijper opent om het onderdeel los te laten.

Vergeleken met traditionele zesassige robots, biedt de zevende as van de OB7 extra flexibiliteit om rond obstakels te reiken en op krappe werkplekken te werken. Volgens Bogart zorgt de zevende as ervoor dat de robot als een menselijke arm beweegt, wat hem uniek maakt voor de robotmarkt.

De robot is door de operators van Swiss Productions geleerd om in de minimolens te reiken waaraan ze werken, voltooide onderdelen vast te pakken en zijwaarts met hen mee te bewegen. Vervolgens blazen ze de spantangen uit die worden gebruikt om de onderdelen vast te houden. Dankzij hun snelle draaicirkels kunnen ze de machinedeur sluiten, controleren of de deur goed gesloten is en vervolgens draaien om de cyclusstartknop in te drukken die zich 180 graden van de vorige locatie bevindt.

Zac Bogart, president van Productive Robotics, zegt dat zijn bedrijf zich wilde richten op operators die niets weten over robotprogrammering. "We keken naar de ontwikkeling van de OB7 als:'als een persoon een andere persoon kan vertellen hoe hij het werk moet doen, zou een persoon dan niet in staat moeten zijn om een ​​robot te vertellen hoe het werk moet worden gedaan op zo dicht mogelijk dezelfde manier ?'” zegt Bogart.

Productive Robotics probeert zijn robot ook zoveel mogelijk te laten werken als een menselijk brein. "Als we onze robots bouwen, doorlopen ze een proces waarbij elk van de zeven gewrichten in de robot zichzelf leert kennen", zegt Bogart. Hij legt uit dat de robot zijn interne bijzonderheden leert kennen, inclusief tandwielen, lagers en motoren, zodat hij nauwkeurig en soepel kan bewegen. Dit proces duurt ongeveer 15 tot 20 minuten per joint.

Sinds Productive Robotics en Swiss Productions samenwerken, is hun relatie hecht geworden. Lunceford zegt dat hij Productive Robotics toestaat zijn winkel als lanceerplatform te gebruiken en interviews aanneemt met andere bedrijven die willen investeren in een OB7. De bedrijven bezoeken Swiss Productions om met eigen ogen te zien hoe de robot is geïntegreerd in de mogelijkheden van de winkel.

"De zakelijke/werkrelatie met Productive Robotics in combinatie met de tijdige service was top", legt Lunceford uit. "Alles wat we hebben gevraagd, nodig hadden of voorgesteld, heeft het bedrijf geïmplementeerd."

Mensen vrijmaken voor kritieke taken

Hoewel mensen meestal uit een operatie worden verwijderd wanneer robots erin komen, worden die mensen vrijgemaakt om taken uit te voeren waar hun intelligentie, die robots niet hebben, nodig is.

"Mensen hebben de neiging om robots te zien als vervanging van mensen", zegt Lunceford. “Maar dat zijn ze niet. Ze elimineren vervelende, handmatige taken van dag tot dag die in plaats daarvan door een robot kunnen worden uitgevoerd en dan kan die persoon dingen doen die de robot niet kan doen. De robot kan niet denken of ontwerpen. Ze kunnen alleen in- en uitgaande bewegingen maken en op een knop drukken.”

Lunceford en zijn team bij Swiss Productions hebben dit ervaren voor

Swiss Productions Inc. bezit twee OB7's die draaien op zijn Haas VF2 Mini Mills. De ene minimolen voert een bestelling van 6.000 stuks uit, terwijl de andere een bestelling van 2.400 stuks uitvoert. De winkel bewerkt meestal zijn eigen grijpers voor de robots. Productiebewerking hoorde over de OB7 tijdens een open huis van Absolute Machine Tools. Het bedrijf distribueert en onderhoudt de robot en is momenteel een van de weinige geautoriseerde OB7-integrators voor CNC-bewerkingscentra.

zichzelf na de implementatie van zijn OB7-robots. De automatisering hielp bij het vergroten van de machinecapaciteit in de winkel zonder iemand aan te nemen of te laten gaan. Toen het zijn eerste robot kocht, had het bedrijf slechts vier machines in zijn gereedschapsafdeling. Nu heeft het er 10 en twee ervan draaien met de robots.

Deze operators draaien nu draaibanken terwijl ze ook de stations van de OB7's onderhouden en onderdelen inspecteren. Aan elk van de twee robots wordt één operator toegewezen die om de paar uur de voltooide onderdelen van de tafel van de robot verwijdert en inspecteert terwijl de robot zijn laadtaak blijft uitvoeren. Met deze robots kunnen operators drie taken uitvoeren in plaats van één, waardoor ze veel efficiënter zijn.

Hoewel de robot niet is omheind, is het veilig voor mensen om in de buurt van de robot te zijn. Er is dus geen reden om de robot de productie te laten stoppen. "In tegenstelling tot industriële robots die niet over de krachtdetectie beschikken die nodig is om veilig tussen mensen te kunnen werken, hebben collaboratieve robots krachtdetectie die nodig is om de robot te laten stoppen wanneer hij tegen een object of persoon botst", zegt Bogart. “OB7 is veilig omdat het kan voelen of het onverwachts ergens tegenaan loopt. Als hij ergens tegenaan loopt, stopt hij automatisch.”

Andere automatiseringsmiddelen

Swiss Productions heeft zijn investering in automatisering goed benut door de verlichting van bewerkingen te integreren voor zijn second-ops-machines, waardoor de doorlooptijd van de winkel aanzienlijk is toegenomen. Een typische batchgrootte voor de minimolens van de winkel die de robots gebruiken, bestaat uit een bestelling van 6.000 stuks op een van de machines en een bestelling van 2.400 stuks op de andere machine. "Als ik iemand had die de bestelling van 2.400 onderdelen zou uitvoeren, zou het ons waarschijnlijk acht weken kosten om die klus te klaren", legt Lunceford uit. "We hebben die tijd gehalveerd omdat we die machine nu kunnen laten branden met de robot."

Het niet hoeven programmeren van robots is een andere tijdsbesparing. Omdat de OB7's slechts 15 tot 20 minuten nodig hebben om een ​​eenvoudig onderdeel in te stellen, bespaart elke opstelling volgens Lunceford zoveel tijd. "Dus, laten we zeggen dat je 30 tot 40 setups per jaar doet, dat is een ongelooflijke hoeveelheid tijd die je bespaart", zegt hij.

Hij geeft ook commentaar op het eenvoudige plug-and-play-systeem dat de robot biedt en zegt dat het niet nodig is om cijfers in de CNC's van de machines in te voeren, een extra tijdsbesparing oplevert.

Hier is een kijkje in de twee OB7's die bij Swiss Productions draaien. (Videokrediet:Swiss Productions Inc.)

Robots na verhuizing

Omdat Swiss Productions veel succes heeft geboekt met de implementatie van zijn twee OB7-robots, is het van plan om meer aan te schaffen nadat het in de herfst van 2022 naar een grotere faciliteit in Liberty Lake, Washington verhuist.

Lunceford legt uit dat de 37 werknemers van het bedrijf niet allemaal mee verhuizen met het bedrijf. In feite zijn er slechts 14 van plan om mee te verhuizen. Hoewel hij zegt dat het bedrijf waarschijnlijk 10 mensen zal aannemen, zal de winkel innovatief moeten zijn en meer robots moeten integreren. Hij zegt dat de Haas Mini Mills tegenover elkaar zullen staan ​​op de nieuwe locatie, dus hij is van plan robots te kopen die twee machines tegelijk kunnen bedienen.

In de tussentijd zal Productive Robotics zijn technologie blijven ontwikkelen om robots te ontwikkelen die door gebruikers eenvoudiger en sneller kunnen worden geïmplementeerd door ze slimmer te maken. Bogart zegt dat de industrie in het algemeen slimmere technologie eist, niet alleen voor robots.

Hij verwijst ook naar een trend die het idee omarmt dat een derde partij accessoires maakt voor specifieke taken, zoals lassen of inspectie, op een generieke robot.

Productieve robotica | 805-244-9300 | productionrobotics.com

Swiss Productions Inc. | 805-654-8525 | swissproductions.com

OB7's zevende as en een digitale printer

Met een focus op het ontwerpen van zijn robots voor de beste pasvorm voor de meeste taken, creëerde Productive Robotics de OB7 met een zevende as of zevende gewricht. Deze zevende as is het kenmerk dat de robot in staat stelt om rond obstakels te reiken, zoals een menselijke arm dat kan. Zonder de zevende as is deze beweging onmogelijk, volgens Zac Bogart, president van Productive Robotics.

"De zevende as is de beweging die je gebruikt als je armworstelt - met behulp van de beweging van je bovenarm", legt Bogart uit. "Dat is de beweging die machinefabrieken de flexibiliteit geeft om de robot ergens anders dan een schar in het midden van het werkgebied te plaatsen, dus het is veel gebruiksvriendelijker."

Hoewel OB7 van Productive Robotics relatief nieuw op de markt is, is de technologie geëvolueerd sinds de jaren tachtig toen Bogart robots ontwikkelde in de special effects-business van films. Deze baan stelde hem in staat om robotgestuurde camerasystemen te ontwerpen die cameramensen zelf konden programmeren. Dit betekende voor hem dat hij een systeem moest maken waarvoor geen programmering nodig was, wat hij deed.

“Vroeger vloog je ermee rond met joysticks als een modelvliegtuig”, legt hij uit. "Vervolgens zou de computer al deze bewegingen leren en vervolgens in staat zijn om de bewegingen op film na te bootsen."

Zo'n acht jaar geleden startte Bogart een nieuw bedrijf dat zich uitsluitend richtte op robots; zo werd Productive Robotics geboren, en toen kwam wat nu de OB7 wordt genoemd in 2017. Deze keer erkende Bogart echter dat computers geavanceerder zijn geworden, waardoor het maken van robots minder uitdagend en meer lonend is.

Bogart's begrip van robottechnologie komt van de vergelijkbare technologie die hij leerde bij het andere bedrijf dat hij bezit dat hoogwaardige digitale printsystemen maakt. Hoewel ze volgens hem niet op elkaar lijken, zijn digitale printers ontworpen om veel elementen met een computer te besturen, net als robots.

"De technologie is door en door geëvolueerd, en dat is de rode draad", legt hij uit.