Menschenähnlicher Roboter automatisiert sekundäre Bearbeitungsvorgänge

Dieses Video gibt einen Überblick über Swiss Productions und die Implementierung des Roboters, der dem Unternehmen die Lights-out-Bearbeitung ermöglichte. (Videocredit:Swiss Productions Inc.)

Das ideale Produktionsszenario für eine Werkstatt besteht darin, dass ein Gerät Teile fertig bearbeitet. Die Swiss Productions Inc. aus Ventura, Kalifornien, verfügt über Bearbeitungstechnologie, die dazu in der Lage ist. Bei einigen Aufträgen erfordern Teile, die zuerst auf einem CNC-Drehzentrum bearbeitet werden, jedoch eine sekundäre Bearbeitung auf einer Fräsmaschine, und damit kommt die Notwendigkeit, dass ein Bediener diese Nachbearbeitungsmaschinen bedient. Normalerweise.

Swiss Productions hat jedoch kürzlich zwei kollaborative Roboter (Cobots) hinzugefügt, um einige seiner kompakten CNC-Fräsmaschinen für den zweiten Betrieb zu bedienen. Die neue Automatisierung ermöglicht es, dass die Maschinen tagsüber über lange Zeiträume unbeaufsichtigt laufen und abends sogar acht Stunden lang das Licht ausgeht, wodurch das Unternehmen jede viertägige Arbeitswoche 64 Stunden unbeaufsichtigte Nachtarbeit einbringt.

Darüber hinaus bieten Cobots Vorteile, da sie ohne die für Industrieroboter üblicherweise erforderliche Umzäunung sicher neben Menschen arbeiten können, intuitiv zu programmieren sind und bei Bedarf oft problemlos an anderen Geräten eingesetzt werden können.

Allerdings bieten die Roboter, die Swiss Productions Inc. integriert hat, all diese Vorteile plus einen. Das heißt, eine siebte Achse, die im Vergleich zu herkömmlichen sechsachsigen Robotern zusätzliche Flexibilität bietet, die eher der menschlichen Armbewegung ähnelt, um Hindernisse wie Werkzeugmaschinentüren zu umgehen und auf engstem Raum zu arbeiten. Tatsächlich schließen die beiden Roboter der Werkstatt sogar Maschinentüren und starten den Zyklus von selbst, sodass die Mitarbeiter, die zuvor die Maschinen bedient haben, wertvollere Aufgaben erledigen können, als nur Maschinen zu be- und entladen.

Mit den Sicherheitssensoren des OB7 kann der Roboter Arbeiten Sie mit hoher Geschwindigkeit, wenn sich keine Personen in unmittelbarer Nähe befinden, und verlangsamen Sie dann auf für Menschen sichere Geschwindigkeiten oder halten Sie an, wenn sich Personen in der Nähe befinden. (Bildnachweis:Swiss Productions Inc.)

Automatisierung mit einem Arm

Angefangen mit nur 12 Schneckenmaschinen im Jahr 1982, ist das Wachstum von Swiss Productions beeindruckend, da es heute mehr als 50 Schneckenmaschinen, 30 Sekundäroperationsmaschinen und 10 Videoinspektionsstationen beherbergt. Die Fähigkeiten der Präzisionsmaschinenwerkstatt umfassen die Bearbeitung von Teilen mit Durchmessern von nur 0,019 Zoll bis zu einem Durchmesser von 2,5 Zoll. Als Massenbetrieb produziert es mehr als 2 Millionen Teile pro Monat für die Medizin-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Bewässerungsindustrie sowie die Regierung.

Mit mehr als 50 Schraubenmaschinen, 30 sekundär Arbeitsmaschinen und 10 Videoinspektionsstationen umfassen die Fähigkeiten der Präzisionsmaschinenwerkstatt die Bearbeitung von Teilen mit Durchmessern von 0,019 Zoll bis zu 2,5 Zoll im Durchmesser.

Swiss Productions stellte fest, dass die manuelle Bedienung seiner Fräsmaschinen für den zweiten Betrieb zu einem Engpass wurde, der es daran hinderte, mit den Kundenanforderungen Schritt zu halten. Im Jahr 2018 identifizierten Timo Lunceford, Vice President/General Manager, und sein Onkel, Senior Vice President von Swiss Productions Richard Petrash, eine Handvoll verschiedener potenzieller Robotermodelle für die Maschinenbeschickung, während sie Automatisierungsmöglichkeiten für die beiden zweiten Haas VF2 des Unternehmens untersuchten Mini-Mühlen.

„Wir haben uns für Productive Robotics entschieden, weil sie vor Ort waren und einen benutzerfreundlichen Roboter mit schneller Einrichtung anboten“, sagt Lunceford. „Wir haben vier Roboter getestet und sind immer wieder auf den OB7 zurückgekommen.“

Luncefords Wertschätzung dieses Roboters wurzelt in seinem Design und seiner Benutzerfreundlichkeit. Um den Roboter anfänglich einzurichten, rollt er einfach zu einer Maschine und rastet mit eingebauten Rollen und Nivellierfüßen ein. Anstatt mit Code zu programmieren, „lehrt“ ein Bediener dem Roboter dann die erforderliche Bewegung, was je nach Komplexität des Teils 15 bis 40 Minuten dauert. Der Bediener greift nach dem Griff des Roboters (am Ende des Arms). Der Roboter schwebt an dieser Stelle lose und kann daher leicht bewegt werden. Wenn der Bediener beispielsweise möchte, dass der Roboter Teile von einer Platte aufnimmt, zieht er ihn zu dem Teil und drückt dann einen Knopf am Griff, der den Greifer am Teil schließt. Auf diese Weise weiß der Roboter, dass die Absicht darin besteht, dieses Teil aufzunehmen. Als nächstes bewegt der Bediener den Roboter mit einem Teil in der Hand dorthin, wo er/sie ihn haben möchte. Sobald es sich in der richtigen Position befindet, drückt der Bediener einen weiteren Knopf, der den Greifer öffnet, um das Teil loszulassen.

Im Vergleich zu herkömmlichen sechsachsigen Robotern bietet die siebte Achse des OB7 zusätzliche Flexibilität, um Hindernisse zu umgehen und an beengten Arbeitsplätzen zu arbeiten. Laut Bogart ist es die siebte Achse, die den Roboter dazu bringt, sich wie ein menschlicher Arm zu bewegen, was ihn als einzigartig auf dem Robotermarkt bezeichnet.

Dem Roboter wurde von den Bedienern von Swiss Productions beigebracht, in die Mini Mills zu greifen, an denen sie arbeiten, fertige Teile zu greifen und sich mit ihnen seitwärts zu bewegen. Dann blasen sie die Spannzangen aus, die zum Halten der Teile verwendet werden. Ihre schnellen Wenderadien ermöglichen es ihnen, die Maschinentür zu schließen, zu prüfen, ob die Tür fest geschlossen ist, und dann zu schwenken, um den Zyklusstartknopf zu drücken, der 180 Grad von der vorherigen Position entfernt ist.

Zac Bogart, Präsident von Productive Robotics, sagt, sein Unternehmen wolle Bediener ansprechen, die nichts über Roboterprogrammierung wissen. „Wir haben die Entwicklung des OB7 wie folgt betrachtet:‚Wenn eine Person einer anderen Person sagen kann, wie sie die Arbeit zu erledigen hat, sollte eine Person nicht in der Lage sein, einem Roboter so ähnlich wie möglich zu sagen, wie sie die Arbeit zu erledigen hat ?'“, sagt Bogart.

Productive Robotics versucht auch, seinen Roboter so weit wie möglich wie ein menschliches Gehirn funktionieren zu lassen. „Wenn wir unsere Roboter bauen, durchlaufen sie einen Prozess, bei dem jedes der sieben Gelenke des Roboters etwas über sich selbst lernt“, sagt Bogart. Er erklärt, dass der Roboter seine internen Besonderheiten lernt, einschließlich Zahnräder, Lager und Motoren, damit er sich präzise und reibungslos bewegen kann. Dieser Vorgang dauert etwa 15 bis 20 Minuten pro Gelenk.

Seit Productive Robotics und Swiss Productions zusammenarbeiten, ist ihre Beziehung eng geworden. Lunceford sagt, er erlaube Productive Robotics, seinen Laden als Startrampe zu nutzen und Interviews mit anderen Unternehmen anzunehmen, die in einen OB7 investieren möchten. Die Unternehmen besuchen Swiss Productions, um sich selbst davon zu überzeugen, wie sich der Roboter in die Möglichkeiten des Shops integriert hat.

„Die Geschäfts-/Arbeitsbeziehung mit Productive Robotics in Kombination mit seinem pünktlichen Service war erstklassig“, erklärt Lunceford. „Alles, was wir gefragt, benötigt oder vorgeschlagen haben, hat das Unternehmen umgesetzt.“

Befreiung von Menschen für kritische Aufgaben

Obwohl Menschen meistens aus einer Operation entfernt werden, wenn Roboter dazu kommen, werden diese Menschen freigestellt, um Aufgaben zu erledigen, bei denen ihre Intelligenz, die Roboter nicht besitzen, benötigt wird.

„Menschen neigen dazu, Roboter als Ersatz für Menschen zu betrachten“, sagt Lunceford. „Aber das sind sie nicht. Sie beseitigen lästige, manuelle Aufgaben aus dem Alltag, die stattdessen von einem Roboter ausgeführt werden können, und dann kann diese Person Dinge tun, die der Roboter nicht tun kann. Der Roboter kann nicht denken oder entwerfen. Sie können nur ein- und ausfahren und einen Knopf drücken.“

Lunceford und sein Team bei Swiss Productions haben diese Erfahrung seit

gemacht

Swiss Productions Inc. besitzt zwei OB7s, die laufen auf seinen Haas VF2 Mini Mills. Eine Mini Mill führt eine Bestellung von 6.000 Stück aus, während die andere eine Bestellung von 2.400 Stück ausführt. Die Werkstatt fertigt in der Regel eigene Greifer für die Roboter. Produktionsbearbeitung lernte den OB7 bei einem Tag der offenen Tür von Absolute Machine Tools kennen. Das Unternehmen vertreibt und wartet den Roboter und ist derzeit einer der wenigen autorisierten OB7-Integratoren für CNC-Bearbeitungszentren.

sich nach der Implementierung seiner OB7-Roboter. Die Automatisierung trug dazu bei, die Maschinenkapazität im Geschäft zu erhöhen, ohne jemanden einstellen oder entlassen zu müssen. Als es seinen ersten Roboter kaufte, hatte das Unternehmen nur vier Maschinen in seiner Werkzeugabteilung. Jetzt hat es 10 und zwei von ihnen laufen mit den Robotern.

Diese Bediener betreiben jetzt Drehmaschinen, während sie gleichzeitig die Stationen der OB7 warten und Teile inspizieren. Jedem der beiden Roboter ist ein Bediener zugeordnet, der dafür verantwortlich ist, alle paar Stunden die fertigen Teile vom Tisch des Roboters zu entnehmen und zu inspizieren, während der Roboter seine Ladeaufgabe weiter ausführt. Mit diesen Robotern können Bediener drei Aufgaben statt einer erledigen, was sie viel effizienter macht.

Obwohl der Roboter nicht eingezäunt ist, ist es für Menschen sicher, sich in der Nähe des Roboters aufzuhalten. Daher gibt es keinen Grund, den Roboter dazu zu bringen, die Produktion einzustellen. „Im Gegensatz zu Industrierobotern, denen die Krafterfassung fehlt, die für einen sicheren Betrieb zwischen Menschen erforderlich ist, verfügen kollaborative Roboter über eine Krafterfassung, die erforderlich ist, damit der Roboter anhalten kann, wenn er auf ein Objekt oder eine Person stößt“, sagt Bogart. „OB7 ist sicher, weil es spüren kann, wenn es unerwartet auf etwas stößt. Wenn es irgendwo anstößt, stoppt es automatisch.“

Andere Automatisierungsressourcen

Swiss Productions hat seine Investition in die Automatisierung sinnvoll genutzt, indem es Lights-Out-Bearbeitung für seine Second-Ops-Maschinen integriert hat, was die Vorlaufzeit der Werkstatt erheblich verlängert hat. Eine typische Chargengröße für die Mini Mills der Werkstatt, die von den Robotern bedient wird, besteht aus einem 6.000-Stück-Auftrag auf einer der Maschinen und einem 2.400-Stück-Auftrag auf der anderen Maschine. „Wenn ich jemanden hätte, der den 2.400-Teile-Auftrag bearbeitet, würden wir wahrscheinlich acht Wochen brauchen, um diesen Job abzuschließen“, erklärt Lunceford. „Wir haben diese Zeit halbiert, weil wir jetzt mit dem Roboter die Lichter der Maschine ausschalten können.“

Der Wegfall der Roboterprogrammierung ist eine weitere Zeitersparnis. Da die OB7s nur 15 bis 20 Minuten für die Einrichtung eines einfachen Teils benötigen, spart laut Lunceford jede Einrichtung so viel Zeit. „Nehmen wir also an, Sie führen 30 bis 40 Setups pro Jahr durch, das ist eine unglaubliche Zeitersparnis“, sagt er.

Er kommentiert auch das einfache Plug-and-Play-System, das der Roboter bietet, und sagt, dass es eine zusätzliche Zeitersparnis ist, keine Zahlen in die CNCs der Maschinen eingeben zu müssen.

Hier ist ein Blick auf die beiden OB7, die bei Swiss Productions laufen. (Videocredit:Swiss Productions Inc.)

Roboter nach dem Umzug

Da Swiss Productions mit der Implementierung seiner beiden OB7-Roboter großen Erfolg hatte, plant das Unternehmen, nach dem Umzug in eine größere Anlage in Liberty Lake, Washington, im Herbst 2022 weitere zu kaufen.

Lunceford erklärt, dass die 37 Mitarbeiter des Unternehmens nicht alle mit dem Unternehmen umziehen. Tatsächlich planen nur 14, damit umzuziehen. Obwohl er sagt, dass das Unternehmen wahrscheinlich 10 Mitarbeiter einstellen wird, muss das Geschäft innovativ sein und mehr Roboter integrieren. Er sagt, dass die Haas Mini Mills am neuen Standort einander gegenüberstehen werden, also plant er die Anschaffung von Robotern, die zwei Maschinen gleichzeitig bedienen können.

In der Zwischenzeit wird Productive Robotics seine Technologie weiter vorantreiben, um Roboter zu entwickeln, die für Benutzer einfacher und schneller zu implementieren sind, indem sie intelligenter gemacht werden. Bogart sagt, dass die Industrie im Allgemeinen intelligentere Technologien fordert – nicht nur für Roboter.

Er weist auch auf einen Trend hin, der die Idee umfasst, dass ein Drittanbieter Zubehör für bestimmte Aufgaben, wie Schweißen oder Inspektion, auf einem generischen Roboter herstellt.

Produktive Robotik | 805-244-9300 | produktivrobotics.com

Schweizer Produktionen AG | 805-654-8525 | swissproductions.com

Die siebte Achse von OB7 und ein Digitaldrucker

Productive Robotics konzentrierte sich darauf, seine Roboter so zu gestalten, dass sie für die meisten Aufgaben am besten geeignet sind, und entwickelte den OB7 mit einer siebten Achse oder einem siebten Gelenk. Diese siebte Achse ist die Eigenschaft, die es dem Roboter ermöglicht, Hindernisse zu umgehen, wie es ein menschlicher Arm kann. Ohne die siebte Achse ist diese Bewegung laut Zac Bogart, Präsident von Productive Robotics, unmöglich.

„Die siebte Achse ist die Bewegung, die Sie beim Armdrücken verwenden – indem Sie die Bewegung Ihres Oberarms verwenden“, erklärt Bogart. „Das ist die Bewegung, die Maschinenwerkstätten die Flexibilität gibt, den Roboter an einer anderen Stelle als genau in der Mitte des Arbeitsbereichs zu platzieren, sodass er viel benutzerfreundlicher ist.“

Obwohl der OB7 von Productive Robotics relativ neu auf dem Markt ist, hat sich die Technologie seit den 1980er Jahren weiterentwickelt, als Bogart Roboter für das Geschäft mit Spezialeffekten für Kinofilme entwickelte. Dieser Job ermöglichte es ihm, robotergesteuerte Kamerasysteme zu entwerfen, die Kameraleute selbst programmieren konnten. Das bedeutete für ihn, dass er ein System erstellen musste, das keine Programmierung erforderte, was er auch tat.

„Damals flog man damit wie ein Modellflugzeug mit Joysticks herum“, erklärt er. „Dann würde der Computer all diese Bewegungen lernen und dann in der Lage sein, die Bewegungen auf Film nachzubilden.“

Vor etwa acht Jahren gründete Bogart ein neues Unternehmen, das sich ausschließlich auf Roboter konzentrierte; So wurde Productive Robotics geboren, und dann kam 2017 das, was heute OB7 heißt. Dieses Mal erkannte Bogart jedoch, dass Computer immer ausgefeilter geworden sind, was eine weniger herausfordernde und lohnendere Robotererstellung ermöglicht.

Bogarts Verständnis für Robotertechnologie stammt von der ähnlichen Technologie, die er bei dem anderen Unternehmen, das er besitzt und das High-End-Digitaldrucksysteme herstellt, erlernt hat. Seiner Meinung nach sind Digitaldrucker, obwohl sie nicht ähnlich erscheinen, so konzipiert, dass sie viele Elemente mit einem Computer steuern, ebenso wie Roboter.

„Die Technologie hat sich ständig weiterentwickelt, und das ist der rote Faden“, erklärt er.