Mini kolaboratívny robot UR3 odihluje kusy a obsluhuje CNC obrábacie centrum | Stimba

Integrátor kobotov s vlastnými CNC strojmi a nepoužíva ich vo výrobe? Opak je pravdou! Máme nášho drobca, ktorý už 2 roky maká.

Problém: Zakladať do CNC centra viacero veľkostí hydraulických klapiek vrátane odihlenia vytlačeného materiálu po delení.

Universal robots integrujeme v Stimba od roku 2014. Z rozličných akcií nám počas rokov zostali komponenty, mali sme demo robota UR3 s 500mm dosahom a vhodnú zákazkovú výrobu. Tak sme v roku 2018 zamestnali kobota aj u nás.

Prepojili sme staršie CNC a využili skladové komponenty

Použili sme málo využité staré dvoj-paletové centrum. Osadili sme ho na jednej palete so Schunk zverákom. Kolaboratívny robot sme kvôli dosahu osadili na stojan namiesto dverí. Vytvorili sme previazanie s riadiacim systémom CNC stroja ateraz sa už pekne rozprávajú.

obsluha CNC centra s kolaboratívnym robotom Universal robots UR3
obsluha CNC centra s kolaboratívnym robotom Universal robots UR3

Jeden program vládne všetkým

Obrábame hlinníkové klapky do hydraulických systémov. V princípe z rovnakého polotovaru nadeleného na rôzne dĺžky. Všetko robíme s jediným programom bez nutnosti prestavovania. Využívame gravitáciu. Aj pre odihlenie. Súčiastky následne pokračujú na ďalšie CNC operácie.

Gravitačné prechytenie kobotom v zásobníku a následné odihlenie
Gravitačné prechytenie kobotom v zásobníku a následné odihlenie

Zásobník a gripper spolupracujú

Poskladali sme preto jednoduchý spádový / gravitačný zásobník. Postačuje na cca 45 min autonómnej práce. Robot používa dvojitý pneumatický gripper Schunk s integrovanými snímačmi. Ľahko tak vieme identifikovať, či dráha zásobníku je prázdna a má pokračovať na ďalšiu. Prípadne celý zásobník sa vyprázdnil a má ukončiť činnosť / privolať obsluhu.

Odihlenie mäkkého hlinníku

Po delení materiálu na píle však zostával vytlačený materiál, ktorý vyúsťoval do nepresného založenia v CNC. Tento typ hlinníku je pomerne „lepivý“ a „tvárny“ – nástroj pri nesprávnych parametroch namiesto odobratia materiál vytláča.

Väčšina aktívnych brúsnych materiálov a nástrojov sa rýchlo zanášala. Tak postupne sme prešli na odihlovanie frézami s niekoľkými málo hranami pomocou vysokootáčkovej fortuny – bežného ručného nástroja – tentokrát Metabo. Ovládame ho jednoducho výstupmi robota pomocou relé.

Jej nevýhodou je relatívne väčšie rozfúkanie odobratého materiálu s nie jednoducho/efektívne aplikovateľným odsávaním. Nakoniec sme proces ustálili použitím jednoduchého 3Dtlačeného krytu a pravidelným čistením priestoru.

odihlovací nástroj Metabo s jednoduchým krytom
odihlovací nástroj Metabo s jednoduchým 3D tlačeným krytom

Ľudská vs. robotická obsluha: človek je rýchlejší

Táto súčiastka bola predtým vyrábaná pri dvoj-strojovej obsluhe. Jeden cyklus s výmenou trval cca 50 sekúnd. Vznikalo však mnoho mini-prestojov, keďže druhá výroba bola kusová až malosériová. Počet vyrobených súčiastok osciloval niekde okolo 220-260 kusov/zmena

Robot pracuje dokedy má čo robiť. Neprestáva. Je o 50% produktívnejší.

Po nasadení robota sa cyklový čas predĺžil niekde na úroveň 70-80 sekúnd. V prekrytom čase sa venoval odihleniu. Za zmenu vyrobí cca 360 súčiastok.

Nárast produktivity, resp. prietoku

Predstavuje to 50% nárast produktivity práce na pracovisku, resp. zvýšenie prietoku pracoviskom. Zároveň odbúral monotónnu prácu a kolegovia sa môžu viac venovať nastavovaniu výrob, či doplnkovým a kontrolným operáciám.

Demo robot v agresívnom prostredí

Kolaboratívny robot UR3 vyrobený v roku 2015 už zhruba 2 roky týmto spôsobom pomáha vyrábať niekoľko tisíc súčiastok mesačne. Nesie pritom 2,5kg gripper. Pravidelne na neho strieka agresívna emulzia a hlinníkové špony. Už pred svojím nasadením absolvoval niekoľko vážnejších „demo nehôd“ a panovali obavy o životnosť. Na svoju prácu si však zvykol a nerepce.

Plasty | vstrekolis | ukladanie výliskov do boxu s Universal robots UR10e a Pickit3D

Zadanie: Vstrekolis s dopravníkom a pracovným stolom. 2 výrobky každých 35 sekúnd. Dodať kolaboratívneho robota, ktorý po prisunutí k dopravníku presne zakladá kusy do KLT balení. Je vhodný na pristavenie k rôznym vstrekolisom.

Problém: Dopravník a stôl sú určené pre manuálnu obsluhu. Odstrániť potrebu kalibrácie robota, či kamery. Zakladať kusy pomerne presne do boxov. Jednoduchá obsluha, spustenie a inštalácia.

Riešenie a popis aplikácie: Stimba aplikácia. Kolaboratívna robotika dokáže otvoriť nové možnosti pri obsluhe vstrekolisov. V tomto, u automotive zákazníka, realizovanom riešení (zábery z odlaďovania) je Universal robots UR10e upevnený na na voľne prisunutej pri existujúcom dopravníku so stolom. Robota stačí umiestniť blízko pásu a zapnúť. 3D kamerový systém Pickit3D netreba kalibrovať a sám nájde výrobky v 3D priestore.

Takt výroby s kolaboratívnym robotom

Universal robots UR10e ukladá nepohľadové diely do prepravných boxov. Takt výroby je 2ks naraz každých 35 sekúnd.Takt zakladanie sme nastavili na cca 16 sekúnd / kus. Diely sú uložené v prepravke tesne pri sebe, zapadajú do seba a vytvárajú oblúkový komín pri ukladaní. Pri nepresnom ukladaní dochádza k vzpriečeniu dielov a nedostatku miesta v boxe.

Presunuteľný robot Universal robots UR10e s 3D kamerou Pickit3D
Presunuteľný robot Universal robots UR10e s 3D kamerou Pickit3D

Rozpoznávanie dielov zo vstrekolisu s 3D kamerou

Používame 3D kamerový systém Pickit 3D. Pickit3D mimo iné umožňuje odoberanie dielov bez kalibrácie systému. Sníma polohu a orientáciu objektov v priestore, vie ich oddeliť od pozadia a podobne. Jednoducho nahráme CAD model, alebo si diel 3D „odfotíme“. Po pár klikoch funguje. Super zážitok a intuitívna funkcionalita.

To znamená – podstavu s kolaboratívnym robotom môžeme prisunúť voľne k stolu, či dopravníku. Systém rozpozná po spustení v priestore výrobok a vykoná paletizačný / zakladací program bez kalibrácie prostredia.

3D kamera Pickit3D
3D kamera Pickit3D

Kolaboratívny uchopovač OnRobot RG2

Gripper OnRobot RG2 umožňuje citlivé nastavenie upínacích síl tak, aby bol bezpečný pre obsluhu. Má integrované odmeriavania šírky upnutia, takže je možná kontrola, či má kus upnutý, alebo nie. Je ho zároveň možné použiť buď pre odoberanie iných dielov, či pomocné úkony.

kolaboratívny gripper OnRobot RG2 (1. generácia)
kolaboratívny gripper OnRobot RG2 (1. generácia)

Voľne presunuteľná robotická bunka

V priebehu pár chvíľ je tak možné zmeniť manuálnu obsluhu za obsluhu robotom pri ktoromkoľvek vstrekolise. Samozrejme s vopred zoradenou výrobou.

V tejto aplikácii už prediktívne riešime elimináciu viacerých možných chýb.

Napríklad odoberanie viacerých kusov zo stola, ak došlo k nezhodnej situácii. Prepolohovanie kusu pre presné zakladanie v oranžovom slidery, ak by došlo k nie presnému vyhodnoteniu miesta odobratia kamerou a podobe.

kolaboratívny gripper OnRobot RG2 (1. generácia)
kolaboratívny gripper OnRobot RG2 (1. generácia)

Ďalšie možnosti aplikácie kobotov v plastikárskom priemysle

Medzi ďalšie oblasti vhodné pre daný typ cobota v plastikárskom priemysle patria:

  • vyberanie dielov zo vstrekolisu
  • kontrola kvality s 2D kamerou, alebo 3D líniovým laserovým skenerom
  • vkladanie pinov, odihlovanie, leštenie, zrážanie prestrekov, vŕtanie, skrutkovanie
  • zakladanie do štruktúrovaných boxov
  • ukladanie celých balení na paletu

Viac info: [email protected] +421 907 414 389

ďalšie videá: https://www.stimba.sk/video-universal-robots/