Robotautomatisering maakt lights-out secundaire bewerking mogelijk bij Swiss Productions

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

 

Het ideale productiescenario voor een winkel is dat één stuk apparatuur onderdelen compleet bewerkt. Ventura, California's Swiss Productions Inc. heeft bewerkingstechnologie die dat kan. Voor sommige jobs echter, vereisen onderdelen die eerst bewerkt worden op een CNC draaicentrum secundaire bewerking op een freesmachine, en met dat komt de noodzaak voor een operator om die second-op machines te tenderen. Typisch.

Echter, Swiss Productions heeft onlangs twee collaboratieve robots (cobots) toegevoegd om een paar van zijn compacte, second-op CNC frezen te tenderen. De nieuwe automatisering stelt de machines in staat om onbezocht te draaien voor lange reeksen tijd overdag en zelfs lights out voor acht uur 's avonds, wat het bedrijf 64 uur nachtelijke, onbezochte bewerking per vierdaagse werkweek oplevert.

Plus, cobots bieden voordelen in dat ze veilig naast mensen kunnen werken zonder de omheining die gewoonlijk vereist is voor industriële robots, intuïtief te programmeren zijn en vaak gemakkelijk heringerzet kunnen worden naar andere apparatuur, naar behoefte.

Dat gezegd hebbende, bieden de robots die Swiss Productions Inc. heeft geïntegreerd al die voordelen plus één. Dat is een zevende as, die, vergeleken met conventionele zes-as robots, additionele flexibiliteit biedt meer als menselijke armbeweging voor het bereiken rond obstakels zoals machine tool deuren en opereren in beperkte ruimtes. In feite, de winkel's twee robots sluiten zelfs machine deuren en drukken cycle start zelf, wat de mensen die de machines eerder tendeerden in staat stelt om meer waardevolle taken uit te voeren dan simpelweg machines laden en ontladen.

Met de OB7's veiligheidssensoren kan de robot op hoge snelheden werken wanneer geen mensen in directe nabijheid zijn en dan vertragen tot mens-veilige snelheden of stoppen wanneer mensen in de buurt zijn. (Foto credits: Swiss Productions Inc.)

Automatisering met een arm

Begonnen met slechts 12 draaibanken in 1982, is Swiss Productions' groei indrukwekkend, aangezien het nu meer dan 50 draaibanken, 30 second-op machines en 10 video inspectiestations huisvest. De precisie machine winkel's capaciteiten omvatten het bewerken van onderdelen met diameters zo klein als 0,019 inch tot zo groot als 2,5 inch in diameter. Als een hoog-volume operatie, produceert het meer dan 2 miljoen onderdelen per maand voor de medische, elektronica, luchtvaart, auto en irrigatie industrieën alsook de overheid.

Met meer dan 50 draaibanken, 30 second-op machines en 10 video inspectiestations, omvatten de precisie machine winkel's capaciteiten het bewerken van onderdelen met diameters zo klein als 0,019 inch tot zo groot als 2,5 inch in diameter.

Swiss Productions ontdekte dat handmatig tenderen van zijn second-op freesmachines een knelpunt werd, wat het verhinderde om bij te blijven met klanteneisen. In 2018 identificeerden Timo Lunceford, vice president/general manager, en zijn oom, Senior Vice President van Swiss Productions Richard Petrash, een handjevol verschillende potentiële machine-tending robot modellen tijdens het onderzoeken van automatiseringsmogelijkheden voor de twee second-op Haas VF2 Mini Mills van het bedrijf.

"We gaven de voorkeur aan Productive Robotics omdat ze lokaal waren, en ze boden een gebruiksvriendelijke robot met snelle setup," zegt Lunceford. "We testten vier robots en bleven terugkeren naar de OB7."

Lunceford's waardering voor deze robot is geworteld in zijn ontwerp en gebruiksgemak. Om de robot initieel in te stellen, rolt het gemakkelijk naar een machine en vergrendelt op zijn plaats met ingebouwde wieltjes en nivellervoeten. Dan, in plaats van te programmeren met code, "leert" een operator de robot zijn vereiste beweging, wat 15 tot 40 minuten duurt, afhankelijk van onderdeelcomplexiteit. De operator grijpt de handvat van de robot (aan het einde van de arm). De robot is op dat moment zwevend en los, en kan daarom gemakkelijk bewogen worden. Als de operator wil dat de robot onderdelen van een plaat oppakt, zal hij/zij het naar het onderdeel trekken en dan een knop op de handvat indrukken die de gripper op het onderdeel sluit. Op deze manier weet de robot dat de intentie is om dat onderdeel op te pakken. Vervolgens beweegt de operator de robot, onderdeel in hand, waar hij/zij wil dat het gaat. Eenmaal in de positie waar het moet zijn, duwt de operator een andere knop die de gripper opent om het onderdeel los te laten.

Vergeleken met traditionele zes-as robots, biedt de OB7's zevende as additionele flexibiliteit voor het bereiken rond obstakels en opereren in beperkte werkplekken. Volgens Bogart is de zevende as wat de robot laat bewegen als een menselijke arm, wat het uniek maakt voor de robotmarkt.

De robot is geleerd door Swiss Productions' operators om in de Mini Mills te reiken waar ze aan werken, voltooide onderdelen te grijpen en zijwaarts met ze te bewegen. Dan blazen ze de spannen uit die gebruikt worden om de onderdelen te houden. Hun snelle draaistral laten hen de machine deur sluiten, controleren dat de deur stevig dicht zit en dan draaien om de cycle-start knop te raken die 180 graden van de vorige locatie is.

Zac Bogart, president van Productive Robotics, zegt dat zijn bedrijf operators wilde targeten die niets weten over robot programmeren. "We keken naar de ontwikkeling van de OB7 als, 'als een persoon een ander persoon kan vertellen hoe de job te doen, zou een persoon niet in staat moeten zijn om een robot te vertellen hoe de job te doen in zo dicht mogelijk bij dezelfde manier?'" zegt Bogart.

Productive Robotics probeert ook zijn robot te laten werken als een menselijke brein zoveel mogelijk. "Wanneer we onze robots bouwen, gaan ze door een proces waar elk van de zeven gewichten in de robot leert over zichzelf," zegt Bogart. Hij legt uit dat de robot leert over zijn interne specificaties, inclusief tandwielen, lagers en motoren, zodat het precies en soepel kan bewegen. Dit proces duurt ongeveer 15 tot 20 minuten voor elk gewicht.

Sinds Productive Robotics en Swiss Productions samenwerken, is hun relatie dicht geworden. Lunceford zegt dat hij Productive Robotics toestaat zijn winkel te gebruiken als een launchpad, interviews acceptrerend met andere bedrijven die suchen te investeren in een OB7. De bedrijven bezoeken Swiss Productions om zelf te zien hoe de robot geïntegreerd is in de winkel's capaciteiten.

"De zakelijke/werkrelatie met Productive Robotics gecombineerd met zijn on-time service is top notch," legt Lunceford uit. "Alles wat we gevraagd, nodig of voorgesteld hebben, heeft het bedrijf geïmplementeerd."

Mensen vrijmaken voor kritieke taken

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

"Mensen neigen ertoe om naar robots te kijken als het vervangen van mensen," zegt Lunceford. "Maar ze zijn het niet. Ze elimineren saaie, handmatige taken uit dag-naar-dag die in plaats daarvan door een robot uitgevoerd kunnen worden en dan kan die persoon dingen doen die de robot niet kan. De robot kan niet nadenken of ontwerpen. Ze kunnen alleen in-en-uit bewegingen maken en een knop drukken."

Lunceford en zijn team bij Swiss Productions hebben dit zelf ervaren na het implementeren van hun OB7 robots. De automatisering hielp de machine capaciteit op de winkel te verhogen zonder iemand in te huren of iemand te laten gaan. Toen het zijn eerste robot aankocht, had het bedrijf maar vier machines in zijn tooling afdeling. Nu heeft het 10 en twee van die draaien met de robots.

Swiss Productions Inc. bezit twee OB7s die draaien op zijn Haas VF2 Mini Mills. Een Mini Mill draait een 6.000-stuk order terwijl de andere een 2.400-stuk order draait. De winkel maakt meestal zijn eigen greppers voor de robots. Production Machining leerde over de OB7 van een Absolute Machine Tools' open huis. Het bedrijf distribueert en serviceert de robot en is momenteel een van de enkele geautoriseerde OB7 integrators voor CNC bewerkingscentra.

Deze operators draaien nu draaibanken terwijl ze ook de OB7's stations onderhouden en onderdelen inspecteren. Eén operator is toegewezen aan elk van de twee robots en is verantwoordelijk voor het verwijderen van de voltooide onderdelen van de robot's tafel elke paar uur en het inspecteren ervan terwijl de robot zijn laadtaak blijft uitvoeren. Met deze robots kunnen operators drie taken op de plaats van één doen, wat ze veel efficiënter maakt.

Hoewel de robot niet omheind is, is het veilig voor mensen om in de buurt van de robot te zijn. Daarom is er geen reden om de robot productie te laten stoppen. "In tegenstelling tot industriële robots die de krachtsensing missen die vereist is om ze veilig te laten opereren onder mensen, hebben collaboratieve robots krachtsensing nodig om de robot te laten stoppen wanneer het tegen een object of persoon botst," zegt Bogart. "OB7 is veilig omdat het kan voelen als het onverwacht tegen iets botst. Als het tegen iets botst, stopt het automatisch."

Overige automatiseringsactiva

Swiss Productions heeft zijn investering in automatisering goed benut door lights-out bewerking voor zijn second-op machines te integreren, wat de winkel's doorlooptijd significant heeft verhoogd. Een typische batch grootte voor de winkel's Mini Mills die de robots tenderen bestaat uit een 6.000-stuk order op een van de machines en een 2.400-stuk order op de andere machine. "Als ik een persoon had die de 2.400-onderdeel order draaide, zou het ons waarschijnlijk acht weken kosten om die job te voltooien," legt Lunceford uit. "We hebben die tijd gehalveerd omdat we die machine nu lights out met de robot kunnen draaien."

Niet hoeven te programmeren robots is een andere tijdbesparing. Omdat de OB7s slechts 15 tot 20 minuten nodig hebben om in te stellen voor een eenvoudig onderdeel, bespaart elke setup zoveel tijd, volgens Lunceford. "Dus, laten we zeggen dat je 30 tot 40 setups per jaar doet, dat is een ongelooflijk hoeveelheid tijd die je bespaart," zegt hij.

Hij commenteert ook op het simpele plug-and-play systeem dat de robot biedt en zegt dat niet hoeven in te typen nummers in de machines' CNCs een additionele tijdbesparing is.

Hier is een kijkje naar de twee OB7's die draaien bij Swiss Productions. (Video credit: Swiss Productions Inc.)

 

Robots na verhuizing

Omdat Swiss Productions groot succes heeft ervaren door zijn twee OB7 robots te implementeren, plannet het er meer aan te schaffen na verhuizing naar een grotere faciliteit in Liberty Lake, Washington, in de herfst van 2022.

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

In de tussentijd zal Productive Robotics doorgaan met het verbeteren van zijn technologie om robots te ontwikkelen die makkelijker en sneller voor gebruikers te implementeren zijn door ze slimmer te maken. Bogart zegt dat de industrie slimmere technologie in het algemeen eist - niet alleen voor robots.

Hij hint ook over een trend die het idee omarmt van een derde partij die accessoires creëert voor specifieke jobs, zoals lassen of inspectie, op een generieke robot.

Productive Robotics | 805-244-9300 | productiverobotics.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 fit voor de meeste jobs, creëerde Productive Robotics de OB7 met een zevende as of zevende gewicht. Deze zevende as is het kenmerk dat de robot in staat stelt om rond obstakels te bereiken, zoals een menselijke arm 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 arm worstelt - gebruikmakend van de beweging van je bovenarm," legt Bogart uit. "Dat is de beweging die machine winkels de flexibiliteit geeft om de robot ergens anders te plaatsen dan klonker in het midden van het werkgebied, dus het is veel meer gebruiksvriendelijk."

Hoewel Productive Robotics' OB7 relatief nieuw is op de markt, heeft de technologie zich ontwikkeld sinds de jaren 80 toen Bogart robots ontwikkelde in de film special effects business. Deze job stelde hem in staat om robotisch gestuurde camera systemen te ontwerpen die camera operators zelf konden programmeren. Dit betekende, voor hem, dat hij een systeem moest creëren dat geen programmering vereiste, wat hij deed.

"In die dagen zou je het rondvliegen met joysticks als een modelvliegtuig," legt hij uit. "Dan zou de computer al die bewegingen leren en dan in staat zijn om de bewegingen op film te recreëren."

Ongeveer acht jaar geleden startte Bogart een nieuw bedrijf dat zich uitsluitend op robots focuste; dus werd Productive Robotics geboren, en kwam wat nu de OB7 heet in 2017. Deze keer, echter, erkende Bogart dat computers meer gesofisticeerd geworden waren, wat minder uitdagende en meer belonende robot creatie toeliet.

Bogart's begrip van robot technologie komt van de vergelijkbare technologie die hij leerde bij het andere bedrijf dat hij bezit dat high-end digitale printsystemen maakt. Volgens hem, hoewel ze niet vergelijkbaar lijken, zijn digitale printers ontworpen om veel elementen met een computer te controleren, net zoals robots.

"De technologie heeft zich doorheen ontwikkeld, en dat is de gemeenschappelijke draad," legt hij uit.