Video:Machinewerkplaats maakt robotbewerkingscel voordat er werk voor was

Deze robotbewerkingscel produceert buizen voor een autobrandstofsysteem. Ontdek wat deze cel omvat bij Custom Tool in Cookeville, Tennessee, inclusief werkstukopspanning, onderdeeldispenser, veiligheidsscanner en een onderdelenverzamelaar.

Heeft u apparatuur gekocht in de wetenschap dat deze uiteindelijk goed zou worden gebruikt, maar had u op dat moment geen andere reden om deze te kopen dan dat u er naar op zoek was? Ik heb de kans gehad om een ​​machinewerkplaats te bezoeken die deze vraag met ja kan beantwoorden en die de investering absoluut niet betreurt. Het heeft zelfs een toename van de doorvoer gezien voor één grote bewerkingstaak, en het automatiseringsteam heeft een nieuwe vaardigheid geleerd waarvan het denkt dat het voordelig zal zijn voor veel toekomstige projecten voor geautomatiseerd machineonderhoud.

In 2018 was het management van Custom Tool Inc. (Cookeville, Tennessee) nieuwsgierig naar een technologie die de teamleden vreemd was. Hoewel de werkplaats geen onbekende was in automatisering met een geautomatiseerde lascel, had ze geen ervaring met zelfintegratie van een machinebesturende robot. Daarom kocht het team, met de enige bedoeling om meer te weten te komen over robotintegratie voor toekomstige banen waar automatisering nuttig kan zijn, een robotarm en nam de tijd om vertrouwd te raken met het programmeren, het toevoegen van eindeffectorcomponenten en het koppelen met een machine. gereedschap.

De projectie van het team bleek niet alleen wijs, maar ook actueel. Kort na de investering in de robot ontving de machinewerkplaats een bestelling waarvan het team dacht dat deze baat zou hebben bij automatisering. De visie van het management werd uiteindelijk gevalideerd toen dit automatiseringsproject meer dan efficiënt presteerde, wat meer consistentie, tijdbesparing, een toename van de doorvoer en de mogelijkheid bood om operators in te zetten bij andere werktuigmachines op de werkvloer waar het menselijk brein nodig is.

Was het geluk of het lot?

Sommigen zullen misschien zeggen dat de details van dit verhaal zo mooi op hun plaats vielen dat de winkel 'geluk' moet hebben. Het citaat "je maakt je eigen geluk" resoneert hier echter. Bob Young, vice-president van Custom Tool, en zijn broer en president van het bedrijf, Gillen Young, houden hun ogen open voor automatiseringsmogelijkheden. Daarom, om dit verhaal te zeggen dat ik ga vertellen, was geluk een rek. Maar je zou kunnen concluderen dat de sterren voor de winkel waren uitgelijnd, ook al wachtten er enkele obstakels op het team op zijn reis naar zelfintegratie van robots.

Deze robotbewerkingscel bestaat uit een FANUC M-10 zesassige robot die een Hardinge Bridgeport V480 VMC verzorgt. Automatisering neemt de meeste elementen van menselijke interactie weg, hoewel enige controle door de operator noodzakelijk is. Deze opstelling maakt operators vrij om andere noodzakelijke taken op de werkvloer bij Custom Tool uit te voeren.

Hoewel Custom Tool vóór 2018 geen robot zelf had geïntegreerd, begon het bedrijf, dat voornamelijk de lucht- en ruimtevaart-, defensie-, medische en automobielmarkten bedient, te automatiseren toen het in 2008 een staafaanvoer toevoegde aan een bestaand CNC-draaicentrum op de werkvloer. Sindsdien is het een groot voorstander van 'light-out'-bewerking op veel van zijn machines. Bovendien is het

Het Custom Tool-automatiseringsteam moet flexibel blijven, omdat het leert dat de specificaties van de onderdeelbestelling snel kunnen veranderen. De robotmachinecel produceerde oorspronkelijk 27" lange buizen met een gat van 5,5 mm aan één kant, maar toen wijzigde de klant zijn bestelling naar een 34" buis. Ook kreeg de winkel te horen dat de gaten geen bramen mochten hebben nadat ze al begonnen waren met de productie van de bestelling.

heeft enkele meetroutines geautomatiseerd voor meerdere onderdelen die 's nachts zijn bewerkt, evenals gegevensverzameling (zie zijbalk) voor zijn eigen planningsstrategie voor productielogboeken. Hoewel het grootste deel van het werk van de winkel onderdelen met een diameter van 2 inch en kleiner omvat, vertakt het zich soms om aan de behoefte van een klant te voldoen. Het bezit bijvoorbeeld ook een robotlascel die eenmaal is aangeschaft om een ​​specifieke reparatietaak voor een klant uit te voeren.

Het volgende automatiseringsproject diende zich aan toen de winkel in 2018 een opdracht ontving van een leverancier aan een tier 1-autobedrijf om roestvrijstalen buizen te boren voor een autobrandstofsysteem. Bob Young en het automatiseringsteam, geleid door de productiemanager van het bedrijf en een 2020 Productiebewerking Opkomend leider Clay Adcock besloot dat de robot die ze eerder dat jaar kochten, uitsluitend om te leren hoe deze te integreren, kon worden gekoppeld aan een verticaal bewerkingscentrum om een ​​cel te creëren die perfect zou zijn voor de grote order die ze hadden ontvangen. Het team bestelde een Hardinge Bridgeport V480 APC VMC met een palletwisselaar om te koppelen aan de vooraf aangeschafte FANUC M-10-robot. Ze dachten dat de robot geschikt zou zijn voor het laden en lossen van de werkstukken voor deze toepassing die consistentie vereist.

Hoewel het idee van deze automatiseringscel de oplossing leek, was het leren van de ins en outs van de cel geen snel of eenvoudig proces. De leercurve was nog maar net begonnen voor het team, gevolgd door vallen en opstaan. Het resultaat was echter de moeite waard; het management zou het niet anders hebben gedaan.

Zelfintegratieproces en uitdagingen

Nadat de VMC was geleverd, kostte het het automatiseringsteam van Custom Tool ongeveer acht maanden om het integratieproces met de FANUC-robot te doorgronden en de cel te laten werken zoals het nodig was om aan de onderdeelvereisten van de klant te voldoen. Maar tijdens de leerperiode moest het bedrijf nog steeds de opdracht uitvoeren die bestond uit het boren van een gat van 5,5 mm aan één kant van roestvrijstalen buizen met een diameter van 3/8 inch die 27 en 34 inch lang zijn, met volumes variërend tot 250.000 onderdelen per jaar.

Het systeem heeft een nauwkeurige onderdeelpresentatie nodig van de " tandenstoker dispenser” die Custom Tool heeft ontworpen en gemaakt. De bak heeft sensoren die de bediening laten weten wanneer de bak bijna leeg is.

Daarom laadden operators de VMC in die tijd handmatig in en uit, wat de klus geklaard heeft, maar niet zo efficiënt was als de automatisering later bleek te zijn. Nadat het zelfintegratieproject was voltooid en de automatiseringscel operationeel was, realiseerde het management een toename in consistentie en een toename van 20% in doorvoer.

"We doen veel aan nummertracking, niet omdat we Big Brother proberen te spelen, maar we proberen gewoon van dat standpunt te leren", legt Young uit. “En we waarderen het harde werk dat de machinist doet aan de voorkant van deze machines, maar het is fysiek werk. Zelfs bij hun beste inspanningen konden we nog steeds niet de consistentie zien die we konden halen uit het automatiseringsaspect ervan.” Hij beschrijft de hernieuwde consistentie die automatisering biedt "als een uurwerk".

Operator Andy Paul ontbraamt gaten in roestvrijstalen buizen na het verlaten van de robotbewerkingscel. Het onderdeel zal worden gebruikt in een brandstofsysteem voor auto's.

Het systeem heeft een nauwkeurige onderdeelpresentatie nodig van wat Young liefkozend de 'tandenstokerdispenser' heeft genoemd. Deze aluminium bak die het Custom Tool-team heeft ontworpen en gemaakt, lijnt de buizen uit om het oppakken voor de robot gemakkelijk te maken. De robot laadt vervolgens buizen op een opspanning op de pallet buiten de bewerkingszone van de VMC, terwijl de VMC op de andere pallet opgespannen buizen boort.

Zodra alle buizen op de pallet in de machine zijn geboord, draait de palletwisselaar om voltooide onderdelen buiten de machine te brengen en nieuwe werkstukken in de machine. De robot pakt vervolgens elk voltooid onderdeel, verwijdert het uit de opspanning en plaatst het in een materiaalbak terwijl de machine de verse werkstukken begint te boren. Van daaruit wordt elk voltooid onderdeel geïnspecteerd en ontbraamd en vervolgens verplaatst om in te pakken.

Hoewel de taken van de robot eenvoudig klinken, zegt Young dat zijn team verschillende grote hindernissen heeft gevonden voor een goede integratie:opspanning, presentatie van onderdelen aan de robot en het programmeren van de PLC van de cel.

Deze hindernissen kunnen en werden overwonnen, maar het van tevoren kennen van de uitdagingen kan helpen. Hij zegt dat de kleinste beweging van een armatuur ervoor kan zorgen dat de robot een onderdeel niet goed vastpakt. Ook de presentatie van onderdelen voor de robot is belangrijk, maar niet eenvoudig om precies te doen, zoals de robot vraagt. Elk klein detail van het proces moet worden overwogen, legt hij uit. Bijvoorbeeld hoe de robot het materiaal krijgt en wat de robot er vervolgens mee doet als het klaar is.

Voor de PLC legt Young uit dat het kopen van de software en begrijpen hoe het werkt ook een enorme onderneming is.

De juiste uitrusting kiezen

Toen Young op jacht ging naar het gereedschap aan het uiteinde van de arm, besloten hij en zijn team voor een elektrisch aangedreven grijpsysteem van Schunk Inc. te gaan.

Custom Tool gebruikt een elektrisch aangedreven grijpsysteem van Schunk Inc. versus een pneumatisch grijpsysteem. Hoewel er aan elk type voor- en nadelen zijn, gelooft Bob Young dat de elektrische versie de slimmere keuze was voor de winkel.

versus een pneumatische. Hoewel er aan elk type voor- en nadelen zijn, is hij van mening dat de elektrische versie de slimmere keuze was voor Custom Tool. Het feit dat een elektrisch aangedreven systeem minder accessoires nodig heeft, was aantrekkelijk omdat het zijn doel was om de configuratie zo eenvoudig mogelijk te houden. De FANUC M-10 met elektrisch bediende grijper beschrijft hij bijvoorbeeld als "schoon" met slechts een paar kabels, terwijl een pneumatisch systeem een ​​luchtleiding nodig heeft, wat de configuratie bemoeilijkt.

De M-10 is een robot met zes assen die speciaal is ontworpen voor kleine werkcellen en tot 12 kg kan heffen. Young kocht de robot met een krachtsensor, die hij ten zeerste aanbeveelt. Krachtsensoren stellen robots in staat om kracht en koppel te detecteren die op de eindeffector worden uitgeoefend. Dit geeft het een bijna menselijke tastzin. Verrassend voor Young en zijn team was de krachtsensor niet moeilijk te installeren en te gebruiken.

"We dachten dat de krachtsensor een van de meer uitdagende aspecten zou zijn, maar het was vrij eenvoudig", zegt hij. "Soms moeten we over de drempel stappen van wat we denken dat niet gaat werken."

Nadat de robotaankoop en de bestelling binnen waren, was het tijd om op zoek te gaan naar de juiste bewerkingsmachine voor de klus. De Hardinge Bridgeport V480 APC VMC was aantrekkelijk voor Young vanwege het palletwisselsysteem dat de uptime van de spindel maximaliseert.

"Het was niet de grootte van de machine die de drijvende kracht was, omdat we meestal onderdelen maken die je in de palm van je hand kunt houden", legt Young uit. “Het was het vermogen van de machine om te blijven fietsen, indexeren en verwerken. Het is een zeer voorspelbaar proces en ideaal voor planning en planning.”

De Keyence SZ-V-serie gebiedsscanner biedt een 27,56-ft. beschermingszone rond de robotbewerkingscel bij Custom Tool. Het levert een indrukwekkende gevoeligheid waarvan bekend is dat het een mot detecteert die door het gebied vliegt waardoor de robot werd uitgeschakeld.

Nadat de robot/werktuigmachinecel was geïntegreerd, werd de robot aanvankelijk in een kooi geplaatst. Maar toen het automatiseringsteam zich realiseerde dat er betere opties waren voor gebruiksgemak en machinetoegang, besloot het te investeren in een Keyence SZ-V-serie gebiedsscanner als alternatief, na ongeveer een jaar gebruik van de kooi.

Young legt uit dat de scanner een van hun beste aankopen was omdat het ruimte en tijd bespaart die nodig was om de robot uit te schakelen, de kooideur te openen en te sluiten, en het over het algemeen de bewerkingsomgeving verbetert.

Ook de gevoeligheid van de scanner is indrukwekkend voor het team. Young was verbaasd toen hij getuige was van het uitschakelen van de robot op een dag nadat een mot in de zone van de scanner was gevlogen.

De gebroeders Young begrijpen ook het belang van het verzamelen van gegevens van hun werktuigmachines. Dus toen ze deze cel implementeerden, implementeerden ze ook MT Connect als de interface voor het verzamelen van informatie uit deze cel in hun productielogboekplanningssysteem.

Voordelen van zelfintegratie

Vanwege de tijd, vaardigheden en arbeid die nodig zijn om een ​​robotcel zelf te integreren, kan men zich afvragen waarom Custom Tool ervoor koos om de "harde" weg te gaan in plaats van een integrator in te huren om dit uitdagende werk te doen. Young beschrijft de toewijding om de integratie intern uit te voeren als een investering in toekomstige projecten en een manier om verspaningsintelligentie te verkrijgen. Hij streeft er niet alleen naar dat het team in staat is om meer robots zelf te integreren voor toekomstige banen op de werkvloer, maar hij zegt dat hun doe-het-zelf-aanpak hen heeft gedwongen om zeer vertrouwd te raken met de machines en robots, en te begrijpen wat bevindt zich in het bedieningspaneel, inclusief M-codes en hoe alle componenten samen werken.

Hoewel sommige apparatuur van Custom Tool niet werkt, gaat het licht uit , Young heeft besloten om de lampen van deze robotbewerkingscel niet uit te doen. Dat komt omdat de bestelling wordt uitgevoerd met het materiaal van de klant. Daarom loopt het bedrijf het risico materiaal van de klant te verspillen als er een fout optreedt tijdens het uitvallen van de lichten die schroot veroorzaakt.

Als het bedrijf ervoor kiest om met een robotintegrator te werken, is er echter nog steeds een leercurve, legt Young uit. Naast de overwegingen voor integratie waar het management deel van uitmaakt, en de pijn en uitdagingen van het leren over de apparatuur, is het de taak van de winkel om de cel draaiende te houden zodra de integratie is ondertekend. Daarom dachten ze dat het hun energie waard was om de tijd te nemen en zichzelf te integreren om alle systemen van binnen en van buiten te kennen. Deze optie bespaart geld bij het inhuren van een externe integrator.

Aangezien Custom Tool blijft groeien en investeren in kapitaalgoederen, koopt Young alleen werktuigmachines die worden geleverd met een robotinterface om het gemakkelijker te maken om een ​​robot te integreren wanneer de kans zich opnieuw voordoet.

Voorbereid op groei

Met de volle intentie om het automatiseringssegment van Custom Tool te laten groeien, voelt Young nu dat zijn bedrijf bereid is om meer van deze taken op zich te nemen vanwege zijn recente investeringen in machines met robotinterfaces. "Als de machine klaar is, hoeven we alleen de robot te programmeren en de materiaalbehandeling uit te zoeken", zegt Young. “We zijn al klaar om een ​​integratie te maken.” Hij voegt eraan toe dat hij in zijn winkel nooit weet welke baan er komen gaat.

Het hebben van een automatiseringsmindset betekent dat het bedrijf altijd naar automatisering kijkt als een mogelijkheid voor elke bestelling. Young zegt zelfs dat hij volledig verwacht dat als de banentrends die hij nu ziet aanhouden, hij over 12 maanden zal praten over een ander integratieproject.

Nu de zelfgeïntegreerde cel goed ingeburgerd is, kan het bedrijf deze 14 tot 16 uur per dag, vijf dagen per week laten draaien, terwijl alleen een lichte operator de taak in de gaten houdt. Zal het team zijn doel bereiken om de cel 18 tot 20 uur per dag te laten draaien? Dat is afhankelijk van de materiaalbeschikbaarheid van de klant.

Custom Tool Inc. | 931-432-6609 | customtoolinc.com

Harding Inc. | 800-843-8801 | hardinge.com

FANUC Amerika | 800-477-6268 | fanucamerica.com

Geautomatiseerd gegevensverzamelingssysteem verzamelt elke 20 minuten informatie

Het geautomatiseerde gegevensverzamelings- en rapportagesysteem van Custom Tool, ontwikkeld door de president van het bedrijf, Gillen Young, maakt gebruik van een webgebaseerd, Industrial Internet of Things (IIoT)-platform om gegevens te halen uit machines die agenten hebben voor het open-source MTConnect-communicatieprotocol en de de JobBoss enterprise resource planning (ERP)-software van het bedrijf. Het platform is Devicewise for Factory van Telit, een bedrijf dat IIoT-modules, software en connectiviteitsdiensten en software aanbiedt.

Gillen zegt dat de voordelen van dit systeem zijn dat het kan worden gekoppeld aan een verscheidenheid aan controllers en dat er geen aangepaste programmering nodig is voor het verzamelen van gegevens. Het is geconfigureerd om automatisch alle gegevens op te halen die eerder handmatig van de machine werden verzameld (aantal onderdelen, machinecode en meer) evenals ERP-gegevens (taaknummer, taakbeschrijving, besteldatum, bestelhoeveelheid, leveringsdatum enzovoort) en slaat het op in de cloud. Gegevens zijn toegankelijk via een webdashboard. Rapporten kunnen vervolgens worden gemaakt om meer grafisch weer te geven wat eerder beschikbaar was in de spreadsheet met productielogboeken.

Het systeem verzamelt sinds begin juni 2018 elke 20 minuten gegevens zonder een vermelding te missen voor een draaiende machine. Momenteel zijn er drie draaicentra en één frees aangesloten. Bij een andere mill moet nog een MTConnect-agent worden geïnstalleerd voordat deze kan worden aangesloten. Gillen zegt dat er veel goede producten voor machinebewaking beschikbaar zijn. Zijn technische achtergrond bood echter de mogelijkheid om een ​​interne oplossing te verkennen die de bedrijfsinformatie adresseert die de winkel het meest wil weten. Hij is ook van mening dat deze mogelijkheid om gegevens te verzamelen ook kan leiden tot nog geavanceerdere analyses, zoals het koppelen van snijtijd aan specifieke soorten snijgereedschappen of wisselplaten.