Job Shop automatisiert mit Cobot Arm

Die Automatisierung der Maschinenbeschickung wird immer häufiger in Werkstätten in den Vereinigten Staaten eingesetzt und nimmt eine Vielzahl von Formen an, von einfach bis komplex. Für viele dieser Betriebe kann das Automatisierungssystem zunehmend etwas sein, das nicht viel Platz in der Produktionshalle einnimmt, keine groß angelegte Integration erfordert und die Flexibilität hat, leicht für zukünftige Jobs umfunktioniert zu werden. B.I.C. Ein Beispiel ist Precision Machine Co. Inc.:Die Automatisierung nahm hier die Form eines Cobot-Arms an.

Im vergangenen Februar beschloss der in Blanchester, Ohio, ansässige Job Shop, einen wiederkehrenden Vertragsauftrag zu automatisieren, der sehr arbeitsintensiv war. In der Vergangenheit hat ein Mitarbeiter Teile von zwei Doosan-Drehmaschinen geladen und entladen, die senkrecht zueinander standen, um Siliziumeisenkerne herzustellen, die in Eisenbahnsicherheitsvorrichtungen verwendet werden. Durch die schnelle Zykluszeit drehten sich die Mitarbeiter den ganzen Tag im Kreis, während sie die Maschinen bedienten.

Um die körperliche Belastung durch diese Arbeit zu verringern, rüstete die Werkstatt zunächst die Maschinentüren auf automatisches Öffnen um und installierte dann ein Fußpedal und einen Handballenknopf zum Öffnen und Schließen des Spannfutters, aber die sich wiederholende Natur der Arbeit war immer noch hart für die Mitarbeiter. Um die Sache noch schlimmer zu machen, hatte das Geschäft Qualitätsprobleme, als es Mitarbeiter in einwöchigen Einsätzen in diese Position versetzte und wieder aus dieser Position entfernte.

„Wir haben diese Teile rund um die Uhr in zwei Schichten bearbeitet, und wir bekamen Beschwerden“, sagt Foreman Shawn Allen. „Mitarbeiter hassten das Be- und Entladen der beiden Maschinen.“

Bewaffnet mit Automatisierung

Um dieses Problem zu lösen, hat B.I.C. investierte in den kollaborativen Roboterarm OB7 von Productive Robotics, der von Absolute Machine Tools geliefert wurde. Der OB7 ist ein unabhängiger siebenachsiger Cobot mit einer Reichweite von 1.000 mm und einer Nutzlast von 11 Pfund mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,1 mm.

Die Fähigkeit des Cobot-Arms, sicher neben den Mitarbeitern von B.I.C. zu arbeiten, ohne dass ein Sicherheitszaun erforderlich war, war für das Unternehmen sehr wichtig, da es nicht wollte, dass die Automatisierung eine menschliche Arbeit ersetzt. Anstatt dass die Mitarbeiter ihre Woche damit verbringen, sich wiederholende Be- und Entladeaufgaben durchzuführen, können sie jetzt Teile für den Cobot-Arm bereitstellen und auch interessantere Arbeiten erledigen, wie z. B. Qualitätsprüfungen der eng tolerierten Teile.

Um den Roboter in die Drehbank zu integrieren, arbeitete Absolute mit B.I.C. die Maschinen parallel zueinander zu platzieren, damit der Cobot-Arm zwischen den Maschinen platziert werden kann. Unter Verwendung eines kundenspezifischen pneumatischen Greifers, der von Absolute entwickelt wurde, entlädt der Cobot den Kern von der ersten Drehmaschine und platziert ihn in der unteren Spezialbereitstellungsstation, die sich in der Nähe der Tür der zweiten Drehmaschine befindet. Der Cobot-Arm kehrt dann zur ersten Drehmaschine zurück und greift und lädt einen unbearbeiteten Kern, der in der einzelnen Bereitstellungsstation der Drehmaschine bereitsteht. Der Cobot-Arm bewegt sich zurück zu Drehmaschine zwei, wo der Greifer das fertige Teil entnimmt und in der oberen Bereitstellungsstation ablegt, bevor er die Maschine mit dem auf der unteren Station wartenden Kern belädt. Schließlich nimmt der Cobot-Arm das fertige Teil von der oberen Bereitstellungsstation und legt es auf ein Tablett mit fertigen Kernen. Dieser Prozess ermöglicht es dem Cobot-Arm, auf bis zu 20 Kerne in einem Prozess zuzugreifen, der etwa eine halbe Stunde dauert, bevor ein Mitarbeiter benötigt wird, um neue Kerne zum Drehen bereitzustellen und die fertigen Kerne zu einem endgültigen Fräsvorgang zu transportieren.

Während B.I.C. ist mit dem Endergebnis der Cobot-Integration zufrieden, die anfängliche Installation hat einige Mühe gekostet. Die erste Herausforderung bestand darin, das Teil konstant zu greifen. Da der Silizium-Eisenkern als Schmiedestück beginnt, haben die Teile eine ungleichmäßige Form. Um dies zu beheben, hat Absolute einen kundenspezifischen pneumatischen Greifer entwickelt, der den ursprünglichen elektronischen Greifer des Cobot-Arms ersetzt. Die zweite Herausforderung war die schiere Anzahl von Standorten – insgesamt 10 –, die das Geschäft benötigte, um dem Cobot-Arm beizubringen, die oben beschriebenen Aktionen auszuführen. Glücklicherweise ist der OB7 nicht wie herkömmliche Roboter programmiert. Stattdessen wird für die Programmierung ein Samsung-Tablet verwendet, auf dem eine Anwendung im Lernmodus ausgeführt wird, die den Weg des Cobot-Arms verfolgt und nachahmt.

Laut Burns brauchte es Zeit, um die richtige Programmierung und den richtigen Greifer zu finden – selbst eine „einfache“ Automatisierung wie ein Cobot war nicht sofort ein Erfolg. Die Vermeidung von Wiederholungsermüdung und das Einhalten der engen Toleranzanforderungen haben die Automatisierung jedoch lohnenswert gemacht, sagt sie.