Roboter-Automation ermöglicht Lights-Out-Nachbearbeitung bei Swiss Productions

Dieses Video gibt einen Überblick über Swiss Productions und die Implementierung des Roboters, der Lights-Out-Bearbeitung für das Unternehmen ermöglichte. (Video-Credit: Swiss Productions Inc.)

 

Das ideale Produktionsszenario für einen Betrieb ist, dass ein Stück Ausrüstung Teile komplett bearbeitet. Venturas Swiss Productions Inc. verfügt über Bearbeitungstechnologie, die das kann. Bei manchen Aufträgen benötigen jedoch Teile, die zuerst auf einem CNC-Drehzentrum bearbeitet wurden, sekundäre Bearbeitungsarbeit auf einer Fräsmaschine, und damit kommt die Notwendigkeit eines Bedieners, der diese Zweit-Op-Maschinen betreut. Normalerweise.

Swiss Productions hat jedoch kürzlich zwei kollaborative Roboter (Cobots) hinzugefügt, um ein paar seiner kompakten, zweit-op CNC-Fräsmaschinen zu betreuen. Die neue Automation ermöglicht es den Maschinen, lange Zeiträume tagsüber unbeaufsichtigt zu laufen und sogar acht Stunden nachts lights-out, wodurch dem Unternehmen 64 Stunden nächtliche, unbeaufsichtigte Bearbeitung pro viertägiger Arbeitswoche gewonnen werden.

Zudem bieten Cobots Vorteile, da sie sicher neben Menschen ohne die bei Industrierobotern üblichen Zäune arbeiten können, intuitiv zu programmieren sind und oft einfach auf andere Ausrüstung umgesetzt werden können, falls nötig.

Doch die Roboter, die Swiss Productions Inc. integriert hat, bieten all diese Vorteile plus einen. Das ist eine siebte Achse, die im Vergleich zu konventionellen Sechs-Achsen-Robotern zusätzliche Flexibilität bietet, ähnlich menschlicher Armbewegung, um Hindernisse wie Werkzeugmaschinentüren zu umgreifen und in beengten Räumen zu operieren. Tatsächlich schließen die beiden Roboter des Betriebs sogar Maschinentüren und drücken selbstständig den Zyklusstart, wodurch die Personen, die zuvor die Maschinen betreuten, wertvollere Aufgaben als bloßes Be- und Entladen übernehmen können.

Mit den Sicherheits-Sensoren des OB7 kann der Roboter bei Abwesenheit von Personen in unmittelbarer Nähe mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und dann auf menschen-sichere Geschwindigkeiten verlangsamen oder anhalten, wenn Personen in der Nähe sind. (Bildnachweis: Swiss Productions Inc.)

Automation mit einem Arm

Ausgehend von nur 12 Drehautomaten 1982 ist das Wachstum von Swiss Productions beeindruckend, da es nun mehr als 50 Drehautomaten, 30 Zweit-Op-Maschinen und 10 Video-Inspektionsstationen beherbergt. Die Fähigkeiten des Präzisionsfertigungsbetriebs umfassen die Bearbeitung von Teilen mit Durchmessern von nur 0,019 Zoll bis zu 2,5 Zoll. Als Hochleistungsbetrieb produziert er mehr als 2 Millionen Teile pro Monat für die Medizintechnik, Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Automobil und Bewässerungsindustrie sowie für die Regierung.

Mit mehr als 50 Drehautomaten, 30 Zweit-Op-Maschinen und 10 Video-Inspektionsstationen umfassen die Fähigkeiten des Präzisionsfertigungsbetriebs die Bearbeitung von Teilen mit Durchmessern von nur 0,019 Zoll bis zu 2,5 Zoll.

Swiss Productions stellte fest, dass das manuelle Betreuen seiner Zweit-Op-Fräsmaschinen zu einem Flaschenhals wurde, der verhinderte, mit Kundenanforderungen Schritt zu halten. 2018 identifizierten Timo Lunceford, Vice President/General Manager, und sein Onkel, Senior Vice President von Swiss Productions Richard Petrash, eine Handvoll verschiedener potenzieller Maschinenbeladeroboter-Modelle, während sie Automation-Möglichkeiten für die zwei Zweit-Op Haas VF2 Mini Mills des Unternehmens recherchierten.

„Wir entschieden uns für Productive Robotics, weil sie lokal waren und einen benutzerfreundlichen Roboter mit schneller Einrichtung anboten“, sagt Lunceford. „Wir testeten vier Roboter und kamen immer wieder zum OB7 zurück.“

Luncefords Wertschätzung für diesen Roboter wurzelt in seinem Design und der Benutzerfreundlichkeit. Für die Ersteinrichtung rollt der Roboter einfach zu einer Maschine und verriegelt sich mit eingebauten Rollen und Nivellierfüßen. Dann, anstatt mit Code zu programmieren, „lehrt“ ein Bediener dem Roboter seine erforderliche Bewegung, was 15 bis 40 Minuten dauert, je nach Teilekomplexität. Der Bediener greift den Griff des Roboters (am Ende des Arms). Der Roboter schwebt und ist locker, und kann daher leicht bewegt werden. Wenn der Bediener möchte, dass der Roboter Teile von einer Platte aufnimmt, zieht er ihn zum Teil und drückt einen Knopf am Griff, der den Greifer am Teil schließt. So weiß der Roboter, dass die Absicht ist, dieses Teil aufzunehmen. Als Nächstes bewegt der Bediener den Roboter, Teil in der Hand, dorthin, wo er ihn haben möchte. Einmal in der Position, wo er sein sollte, drückt der Bediener einen weiteren Knopf, der den Greifer öffnet, um das Teil loszulassen.

Im Vergleich zu traditionellen Sechs-Achsen-Robotern bietet die siebte Achse des OB7 zusätzliche Flexibilität, um Hindernisse zu umgreifen und in beengten Arbeitsbereichen zu operieren. Laut Bogart ist die siebte Achse das, was den Roboter wie einen menschlichen Arm bewegen lässt, was ihn für den Robotermarkt einzigartig macht.

Der Roboter wurde von Swiss Productions' Bedienern gelehrt, in die Mini Mills einzureichen, an denen sie arbeiten, fertige Teile zu greifen und sie seitlich zu bewegen. Dann blasen sie die Spannzangen aus, die die Teile halten. Ihre schnellen Wendekreise ermöglichen es ihnen, die Maschinentür zu schließen, zu prüfen, ob sie fest geschlossen ist, und dann zu pivotieren, um den Zyklusstart-Knopf zu drücken, der 180 Grad von der vorherigen Position entfernt ist.

Zac Bogart, Präsident von Productive Robotics, sagt, sein Unternehmen wollte Bediener ansprechen, die nichts über Roboterprogrammierung wissen. „Wir betrachteten die Entwicklung des OB7 als: ‚Wenn eine Person einer anderen Person sagen kann, wie man den Job macht, sollte eine Person nicht in der Lage sein, einem Roboter zu sagen, wie man den Job auf möglichst ähnliche Weise macht?‘“, sagt Bogart.

Productive Robotics versucht auch, seinen Roboter so arbeiten zu lassen wie ein menschliches Gehirn. „Wenn wir unsere Roboter bauen, durchlaufen sie einen Prozess, bei dem jedes der sieben Gelenke im Roboter sich selbst kennenlernt“, sagt Bogart. Er erklärt, dass der Roboter seine internen Spezifika lernt, einschließlich Getriebe, Lager und Motoren, damit er präzise und geschmeidig bewegen kann. Dieser Prozess 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 Betrieb als Startrampe zu nutzen, indem er Interviews mit anderen Unternehmen akzeptiert, die in einen OB7 investieren möchten. Die Unternehmen besuchen Swiss Productions, um selbst zu sehen, wie der Roboter in die Fähigkeiten des Betriebs integriert wurde.

„Die Geschäfts-/Arbeitsbeziehung mit Productive Robotics kombiniert mit ihrem pünktlichen Service war erstklassig“, erklärt Lunceford. „Alles, worum wir gebeten, gebraucht oder vorgeschlagen haben, hat das Unternehmen umgesetzt.“

Menschen für kritische Aufgaben freisetzen

Obwohl Menschen weitgehend aus einem Betrieb entfernt werden, wenn Roboter hineinkommen, werden diese Menschen freigesetzt, um Aufgaben zu erledigen, wo ihre Intelligenz, die Roboter nicht besitzen, benötigt wird.

„Menschen neigen dazu, Roboter als Ersatz für Menschen zu sehen“, sagt Lunceford. „Aber sie sind es nicht. Sie eliminieren 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 kann. Der Roboter kann nicht denken oder designen. Er kann nur Ein- und Ausbewegungen machen und einen Knopf drücken.“

Lunceford und sein Team bei Swiss Productions haben dies selbst erfahren nach Implementierung ihrer OB7 Roboter. Die Automation half, die Maschinenkapazität im Betrieb zu erhöhen, ohne jemanden einstellen oder entlassen zu müssen. Als der erste Roboter gekauft wurde, hatte das Unternehmen nur vier Maschinen in seiner Werkzeugabteilung. Jetzt hat es 10 und zwei davon laufen mit den Robotern.

Swiss Productions Inc. besitzt zwei OB7s, die auf seinen Haas VF2 Mini Mills laufen. Eine Mini Mill fährt einen 6.000-Teile-Auftrag, die andere einen 2.400-Teile-Auftrag. Der Betrieb fertigt meist seine eigenen Greifer für die Roboter. Production Machining erfuhr vom OB7 von einem Absolute Machine Tools Open House. Das Unternehmen vertreibt und wartet den Roboter und ist derzeit einer der wenigen autorisierten OB7-Integratoren für CNC-Bearbeitungszentren.

Diese Bediener führen jetzt Drehautomaten, während sie auch die OB7-Stationen betreuen und Teile prüfen. Ein Bediener ist jedem der beiden Roboter zugewiesen und verantwortlich für das Entfernen der fertigen Teile vom Roboter-Tisch alle paar Stunden und deren Prüfung, während der Roboter seine Beladeaufgabe fortsetzt. Mit diesen Robotern können Bediener drei Aufgaben anstelle einer erledigen, was sie viel effizienter macht.

Obwohl der Roboter nicht eingezäunt ist, ist es sicher für Menschen, in der Nähe des Roboters zu sein. Daher gibt es keinen Grund, den Roboter die Produktion anhalten zu lassen. „Im Gegensatz zu Industrierobotern, die die Kraftsensorik fehlt, um sie sicher unter Menschen arbeiten zu lassen, haben kollaborative Roboter die notwendige Kraftsensorik, um den Roboter anzuhalten, wenn er gegen ein Objekt oder eine Person stößt“, sagt Bogart. „OB7 ist sicher, weil er spürt, wenn er unerwartet gegen etwas stößt. Wenn er gegen etwas stößt, hält er automatisch an.“

Weitere Automations-Assets

Swiss Productions nutzte seine Investition in Automation gut, indem es Lights-Out-Bearbeitung für seine Zweit-Op-Maschinen integrierte, was die Durchlaufzeiten des Betriebs signifikant erhöhte. Eine typische Losgröße für die Mini Mills des Betriebs, die die Roboter betreuen, besteht aus einem 6.000-Teile-Auftrag auf einer Maschine und einem 2.400-Teile-Auftrag auf der anderen. „Wenn ich eine Person den 2.400-Teile-Auftrag fahren lassen würde, würde es wahrscheinlich acht Wochen dauern, diesen Job abzuschließen“, erklärt Lunceford. „Wir haben diese Zeit halbiert, weil wir die Maschine jetzt lights-out mit dem Roboter fahren können.“

Nicht Roboter programmieren zu müssen, ist ein weiterer Zeitsparer. Da die OB7s nur 15 bis 20 Minuten für die Einrichtung eines einfachen Teils benötigen, spart jede Einrichtung diese Zeit, laut Lunceford. „Nehmen wir an, Sie machen 30 bis 40 Einrichtungen pro Jahr, das ist eine unglaubliche Menge an Zeit, die Sie sparen“, sagt er.

Er kommentiert auch das einfache Plug-and-Play-System, das der Roboter bietet, und sagt, dass das Nicht-Eintippen von Zahlen in die Maschinen-CNCs ein zusätzlicher Zeitsparer ist.

Hier ist ein Blick auf die zwei OB7s, die bei Swiss Productions laufen. (Video-Credit: Swiss Productions Inc.)

 

Roboter nach Umzug

Weil Swiss Productions großen Erfolg mit der Implementierung seiner zwei OB7 Roboter hatte, plant es, 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, mit ihm umzuziehen. Obwohl er sagt, das Unternehmen werde wahrscheinlich 10 Personen einstellen, muss der Betrieb innovativ sein und mehr Roboter integrieren. Er sagt, die Haas Mini Mills werden sich am neuen Standort gegenüberstehen, also plant er, Roboter zu kaufen, die zwei Maschinen gleichzeitig bedienen können.

In der Zwischenzeit wird Productive Robotics seine Technologie weiterentwickeln, um Roboter zu entwickeln, die für Nutzer einfacher und schneller zu implementieren sind, indem sie sie intelligenter machen. Bogart sagt, die Industrie fordere generell intelligentere Technologie – nicht nur für Roboter.

Er deutet auch auf einen Trend hin, der die Idee umarmt, dass Dritte Zubehör für spezifische Jobs wie Schweißen oder Inspektion auf einem generischen Roboter erstellen.

Productive Robotics | 805-244-9300 | productiverobotics.com

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

OB7s siebte Achse und ein Digitaldrucker

Mit Fokus auf das Design seiner Roboter für die beste Passform für die meisten Jobs schuf Productive Robotics den OB7 mit einer siebten Achse oder siebtem Gelenk. Diese siebte Achse ist das Merkmal, das den Roboter befähigt, Hindernisse zu umgreifen, wie ein menschlicher Arm. Ohne die siebte Achse ist diese Bewegung unmöglich, laut Zac Bogart, Präsident von Productive Robotics.

„Die siebte Achse ist die Bewegung, die du beim Armdrücken nutzt – die Bewegung deines Oberarms“, erklärt Bogart. „Das ist die Bewegung, die Maschinenbaubetrieben die Flexibilität gibt, den Roboter irgendwo anders zu platzieren als mitten im Arbeitsbereich, was ihn viel benutzerfreundlicher macht.“

Obwohl Productive Robotics' OB7 relativ neu am Markt ist, entwickelt sich die Technologie seit den 1980er Jahren, als Roboter im Motion Picture Special Effects Business entwickelt wurden. Dieser Job ermöglichte ihm, roboter-gesteuerte Kamerasysteme zu designen, die Kamerabediener selbst programmieren konnten. Das bedeutete für ihn, er musste ein System schaffen, das keine Programmierung erforderte, was er tat.

„Damals flog man sie mit Joysticks wie ein Modellflugzeug herum“, erklärt er. „Dann lernte der Computer all diese Bewegungen und konnte sie auf Film reproduzieren.“

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

Bogarts Verständnis von Robotertechnologie kommt von der ähnlichen Technologie, die er bei dem anderen Unternehmen lernte, das er besitzt und das High-End-Digitaldrucksysteme herstellt. Laut ihm erscheinen sie zwar nicht ähnlich, aber Digitaldrucker sind darauf ausgelegt, viele Elemente mit einem Computer zu steuern, wie es Roboter tun.

„Die Technologie hat sich den ganzen Weg durch entwickelt, und das ist der gemeinsame Nenner“, erklärt er.