Automatizácia nočnej zmeny pomocou Cobota

Každý výrobca potrebuje pre udržanie svojej spoločnosti zákazníkov, vďaka ktorým je dopyt po jeho produktoch. Nedostatok zákazníkov spôsobuje problémy, ktoré si musí každá spoločnosť vyriešiť svojim spôsobom, či už úpravou marketingu, zamerania, alebo expandovaním. Ale čo v prípade, keď je zákazníkov veľa? Mnoho firiem by odpovedalo „kiežby bolo“, no v určitých zameraniach, bez ktorých sa priemysel nezaobíde, či to už je automotive, alebo spracovávanie kovov, polotovarov, alebo potravín tento problém môže veľmi reálne nastať.

Pre príklad spracovávanie kovov, výroba súčiastok pomocou CNC – tieto spoločnosti majú zaručene dostatok práce, keďže ich výrobky sa používajú naprieč celým spektrom priemyslu. V prípade, že dopyt po produktoch vzrastie do takej miery, že prevyšuje kapacity produkcie, je nutné rozšíriť svoju produktu, alebo navýšiť objemy. No problém nastáva pokiaľ bottleneck nie sú výrobné zariadenia

Personálny nedostatok

Najväčším problémom v poslednej dobe v mnohých závodoch je absencia personálu. Či už sa jedná o vysoko, alebo menej kvalifikovaných ľudí, nájsť kvalitných zamestnancov býva obtiažne. O to väčší problém to začína byť, keď kvôli nedostatočnému personálnemu obsadeniu nie je možné spĺňať existujúce zákazky načas, alebo prijímať ďalšie, väčšie a tým nechať spoločnosť rozrastať.

Automatizácia

Práve horeuvedené problémy vedú veľa spoločností k hľadaniu riešení pokročilými metódami, ako napríklad automatizovaním výrobného procesu. V prvom kroku je nutné analyzovať výrobný proces. V prípade, že sa jedná o obsluhu CNC, je to zvolenie si vhodného produktu, často toho, ktorý sa vyrába opakovane, či už malosériovo, alebo hromadne. V druhom prípade, to môže byť produkt, ktorý často spôsobuje prestoje, prípadne iné komplikácie tak, aby bolo možné tento najkritickejší produkt výroby zefektívniť.

Automatizácia obsluhy CNC v Ekom
Automatizácia obsluhy CNC v Ekom

Cobot dokáže veľmi efektívne, presne a spoľahlivo odoberať kusy a upínať do CNC. V závislosti od zvoleného produktu je navrhnutý veľmi presný gripper, vďaka ktorému sa zabezpečí 100%-ná opakovateľnosť. Práve tá býva požiadavkou výrobných riaditeľov, aby mali istotu, že ku Cobotovi nebude musieť niekto „neustále chodiť“ a spúšťať, upravovať a podobne.

Prepojiteľnosť s výrobným zariadením

Komunikácia je veľmi dôležitý element celého výrobného procesu na to, aby sa zabezpečila jeho spoľahlivosť. Prepojenie môže byť riešené buď priamo, kde pomocou PLC komunikujeme s I/O rozhraním oboch strojov a čakáme na pokyny vloženia, odobratia a podobne, kde pomocou kontrolných mechanizmov je možné zabezpečiť, že vštky pohyby budú 100%-ne bezpečné a vykonávané len vtedy, keď na ne príde pokyn.

Druhým spôsobom je neprepojenie robotického pracoviska s výrobným zariadením, ale riešiť ho ako samostatnú bunku. V tomto prípade bude zabezpečené len základné prepojenie na výzvy ako ukončenie cyklu, no aj toto je možné nastaviť časovačom bez akéhokoľvek prepojenia so strojom. Robot následne stláča tlačidlá pomocou grippera rovnako ako človek. Výhodou tohto riešenia je, že robotická bunka bude bež akéhokoľvek káblového spojenia a je možné ho veľmi rýchlo presunúť napríklad k inému zariadeniu.

Tento typ realizácie sme už v minulosti aplikovali, viac o tom si môžete prečítať v sekcii Riešenia.

Automatizácia obsluhy CNC

Spoľahlivosť

V dnešnej dobe sú Coboty, programy a rozhrania veľmi pokrokové a sofistikované dostatočne, aby neslúžili len ako „šou pre manažérov“, ale aby dokázali dokazovať stanované výsledky a prekonávať očakávania. V prípade, že by nejaký problém aj nastal, integrátori často ponúkajú možnosť vzdialeného sledovania a manažmentu zariadenia, čo zahŕňa ovládanie robota prepisovanie jeho programu, preto je možné zmeny vykonať veľmi rýchlo aj na diaľku.

Nočná zmena automatizovane

V prípadovej štúdii americkej spoločnosti ZAGO publikovali svoju aplikáciu Cobota do výroby, vďaka ktorej bolo možné zvýšiť produktivitu, kde pracuje 18 hodín denne, vďaka čomu je jeho návratnosť približne 1 rok.

„Keď už bola robotická bunka vo výrobe, cieľom bolo zabezpečiť jej úplnú spoľahlivosť, aby sa konečne mohla uskutočniť nočná zmena bez obsluhy, ktorú si želali mať už nejaký čas. „Spočiatku sa obávali, že to bude naozaj komplikované, ale vďaka monitorovaciemu softvéru Insights od spoločnosti Robotiq mohli buď zamestnanci spoločnosti, alebo integrátori získať prístup k robotovi na diaľku a priebežne vykonávať zmeny v programe.“

Na záver prikladáme video z našej ďalšej realizácie, ako dôkaz toho, že vždy je možné sa posúvať v možnostiach aplikácií ďalej – v tomto prípade to je obsluha CNC a zároveň odihlovanie. Ani toto nemusí byť všetko, všetko závisí len od možností, požiadaviek a procesu, najbližšie to môže byť práve u Vás, kde bude okrem iného Cobot s Vašimi zamestnancami debatovať 🙂

Cobot UR3e pri obsluhe cnc a odihlovaní

Ready-made robotická bunka pre vstrekolisy a ukladanie plastových dielov s UR10e a Pickit3D

Moico je cobot určený pre injection molding. V Stimba nasadzujeme coboty s 3D kamerami Pickit3D k vstrekolisom od roku 2018. Každú aplikáciu pripravíme na vybranú rodinu výliskov a spôsob ukladania.

Premiestniteľné riešenie pri vstrekolisy | kolaboratívna obsluha

Väčšina vstrekolisov vo firmách má síce implementovaného jednoduchého robota, avšak ten ukladá diely len na dopravníkový pás.

Moico by Stimba | Ukážka aplikácie s Universal robots UR10e, Pickit 3D, plochými a tvarovanými plastovými dielmi | pre vstrekolisy

Obsluha musí diely často označiť, skontrolovať, niekedy ešte osadiť pinmi a podobne. Mnoho dielov je však určených na intralogistiku a ďalšie úkony ako lakovanie, či montáž. Tieto diely môže pohodlne odoberať a ukladať do balenia kolaboratívny robot s 3D kamerou.

Robotické odoberanie lesklých plochých čiernych dielov v 3D priestore s Pickit3D | vstrekolisy | obsluha plastikárenských strojov
Robotické odoberanie lesklých plochých čiernych dielov v 3D priestore s Pickit3D | vstrekolisy | obsluha plastikárenských strojov

Bunky sú presunuteľné od jedného pásu k druhému a fungujú autonómne bez kalibrácie, prepájania so vstrekolismi.

Integrované riešenie mnohých prevádzkových situácii

Mnoho prevádzkových situácii ako sú odlesky zo svetiel a svetlíkov sú vyriešené rôznymi uhlami snímania, či kontrastnými podložkami na stoloch.

Ukladanie plastových dielov kolaboratívnym robotom UR10e s Pickit 3D a OnRobot RG2 gripprom do KLT

Moico sa po nechcenom náraze do predmetov, či obsluhy hneď zastaví a sám zreferuje. V prípade nutnosti reštartu sa sám zorientuje v priestore a automaticky zaujme východziu polohu.

Ukladanie dielov do 4 KLT, Eco Pack, prípadne do stojanov

Bunku štandardne dodávame vo vyhotovení pre 4 KLT, takže poskytne zásobu pre ľavé aj pravé diely.

Moico je presunuteľná robotická bunka. Jednoducho prisuniete k stolu za dopravníkovým pásom a Moico zakladá diely do KLT.

Výlisky je možné ukladať do prázdnych KLT alebo s pevnými textilnými vložkami ako na videu. V Stimba máme skúsenosti s pokročilou paletizáciou krabíc s naším Palco cobotom. https://www.stimba.sk/paletizacny-cobot-palco-v-hopi-skusobna-prevadzka/

Preto ponúkame aj vyhotovenie pre EcoPack alebo neštandardné balenia (napríklad stojany), vrátane ukladania preložiek.

Riešenie ďalších procesov a kontrola dielov s AI

Ako doplnkové technológie môžu byť použité rôzne spôsoby označovania dielov razítkami, laserom, či nálepkami.

Pokročilejšie a komplexné aplikácie môžu použiť pokročilé technológie kontroly kvality s podporou umelej inteligencie. V tomto prípade pooužíva dodatočnú kameru. Softvéru ukážete niekoľko desiatok OK a NG produktov. AI sa naučí identifikovať chyby, stále sa učí a čoraz spoľahlivejšie rozpoznáva nedostreky, prestreky, pomaranče, škrabance, prachové častice a podobne.

Konečné riešenie závisí aj od miery potrebného detailu, veľkosti a typu plochy, či cyklového času k dispozícii. Pre veľmi detailnú kontrolu používame okrem AI softvéru aj kamery s vysokým rozlíšením štruktúrované osvetlenie, či vysokovýkonné priemyselné počítače. T.j. môžeme pripraviť riešenia s 2 Mpx kamerou aj 20Mpx kamerou.

Využitie umelej inteligencie s Pekat Vision pre detekciu OK a NG dielov

Leštenie, brúsenie, odihlovanie cobotom

Pre post procesing využívame technológie pre odstránenie zvyšného materiálu po vtokoch, či brúsenie a leštenie plôch a skrutkovanie. Tieto môže kvôli cyklovému času vykonávať druhý kolaboratívny robot.

https://www.youtube.com/watch?v=yhq90S2BOF8&feature=emb_imp_woyt
Nordbo robotics riešenie intuitívneho učenia dráh s 3D joystickom

www.nordbo-robotics.com

https://www.youtube.com/watch?time_continue=43&v=AmNm1Ekxg-A&feature=emb_logo
Nordbo robotics riešenie intuitívneho učenia dráh s 3D kamerou s umelou inteligenciou a aktívnym prítlakom

Kamery Pickit3D – intuitívny interface, spoľahlivosť a robustnosť riešenia

Pickit3D patrí medzi lídrov v 3D vision. Medzi výhody patrí do detailu prepracovaný intuitívny interface, možnosť učiť nové diely nielen pomocou CAD ale aj vytvorením 3D snímok, či použitím umelej inteligencie pri rozpoznvaní špecifických clustrov. www.pickit3D.com

Mobilné riešenie s fixnou 3D kamerou Pickit3D, prepolohovaním na 3D slideri a ukladaním 2 dielov do každého okienka.

Aplikácie klipov v automotive

Spolupracujeme s výrobcom technológie identifikácie a triedenia klipov najnovšej generácie. Pracuje na základe vibračných dosiek a presnej identifikácie kamerovým systémom. Dosahuje sa tak podstatne vyššia spoľahlivosť a životnosť riešenia ako pri klasických vibrákoch. Okrem toho je riešenie univerzálne a dokonca umožňuje triediť až 3 typy klipov, alebo dielov naraz vo veľkosti od 1mm až teoreticky do 300mm.

Identifikácia a nasadenie klipov robotom. Podľa možností cyklového času riešené pomocou Moico, alebo druhého robota

Pre viac info volajte / píšte:

Andrej Bielik | +421 907 414 389 | [email protected] | https://www.linkedin.com/in/andrej-bielik/

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/

Obsluha CNC sústruhu kolaboratívnym robotom UR10e | Bauer

Bauer Gear Motor je popredný svetový výrobca motorov a prevodoviek (automatizácia v automotive, využitie v bielej technike,…) so závodom v Zlatých Moravciach. Výroba pastorkov a ozubených kolies je pomerne náročná strojárska výroba s toleranciami v tisícinách milimetra. Výrobný proces musí byť dokonale odladený. Najmenšia chybička ústi do nezhodnej výroby.

Bauer | obsluha CNC | zakladanie ozubených kolies a pastorkov s UR10e

Problém vo výrobe: Stabilita procesu a fluktuácia.

Sortiment výroby na CNC sa mení niekoľko-krát za zmenu. Rýchly takt výroby. Každých pár mesiacov 3-mesačné zaúčenie novej obsluhy a s tým späté nezhody vo výrobe. V prekrytom čase je potrebná koncentrácia na meranie, obslužné činnosti, nastavovanie.

Robotizáciou sa podarilo celý proces stabilizovať, minimalizovať výkyvy a lepšie predvídať výstupy z výroby. Universal robots UR10e tentokrát nie je používaný čisto v kolaboratívnom režime. Je však pre užívateľov jednoducho použiteľný. Sami si vedia po jednoduchom zaškolení vytvárať modifikácie programu, presúvať robota do vhodných polôh pre prípady údržby a podobne.

Zadanie: 2 rodiny výrobkov – pastorky a ozubené kolesá.

Ozubené koleso s váhou cca 1,1 kg. Najväčšie majú cca 1,8kg (rôzny priemer / šírka)

Celkovo cca 140 typo-rozmerov – materiálovo od 0,1kg po 1,8kg/kus. V prípade ozubených kolies vždy nanovo pretáčané čeluste sústruhu. Potreba dokonalého, kolmého upnutia „na čelo“ do čelustí. V prípade pastorkov s odlišným upínaním – rôzne priemery / dĺžky.

Pastorky – na obrázku je jeden z najmenších predstaviteľov v sortimente

Výsledok: 2 programy kolaboratívneho robota UR10e

S kontrolným mechanizmom správnosti upnutia grippra. Vytvorili sme aktívnu komunikáciu kolaboratívneho robota UR10e s CNC systémom stroja. V prípade ozubených kolies sú programy generované automaticky. V prípade úplne nových programov pastorkov sú upravované 2 traťové body v priebehu niekoľkých minút.

Odoberanie pastorku kolaboratívnym robotom UR10e
Odoberanie pastorku kolaboratívnym robotom UR10e

Force senzor kolaboratívneho robota Universal robots UR10e

Tradičný prístup programovania hovorí buď o absolútnom alebo parametrickom programovaní všetkých typov výrobkov. Avšak v tomto prípade sa miesta odobratia nového dielu aj uloženia a odobratia hotového s každou dávkou mierne menia.

Ozubené kolesá | pomocou relatívnych pohybov a silového senzora

Väčšinu uzlov programu sme vyriešili pomocou silového senzora (hmatu) a relatívnych pohybov robota. Cobot UR10e pár cm pred odobratím kusu z prípravku (na základe pokynu od snímača v automatickom móde a snímača+obsluhy v poloautomatickom nastavovacom móde) spomalí a priblíži sa citlivo ku kusu, ktorého sa dotkne. Prípravky sú určené pre rodinu dielov a tým pádom majú mieru voľnosti. Počas pohybu smerom k stroju využívame gravitáciu pre presné uchytenie gripprom.

Pri odoberaní zo skľučovadla (čeluste a poloha sa menia s každou dávkou) zopakujeme rovnaký postup. Dotyk. Ústup 2mm. Uchytenie gripprom. Pokyn stroju na otvorenie skľučovadla. Odobratie.

Obdobne pri zakladaní. Tu bol však problém s presným dosadnutím na čelo. Pri odlaďovaní dochádzalo po čase k chybe na úrovni 0,01° prípadne až 0,05°. Vyriešené adaptívnym mechanickým dotláčacím mechanizmom.

Pastorky | rýchla SMED výmena grippra robota

Pri prestavení výroby stačí pomocou rýchlovýmenného systému do 1 minúty manuálne zmeniť gripper (systém výmeny nástrojov má integrované prepojenia pneumatiky aj senzorov). Technológ/obsluha zoradí sústruh. Pri spustení programu pastorky si len vyberie príslušný kód výrobku. Prípadný nový výrobok v sortimente technológ pridá len jednoduchým pridaním koncových traťových bodov v priebehu pár minút.

Bezpečnosť aplikácie a kolaboratívny robot

Bauer patrí pod americký koncern Altra Industrial Motion. S mimoriadnym dôrazom na bezpečnosť. Robot sa nachádza v úzkom priestore medzi dvomi strojmi. Po diskusii o použití, potrebách a limitáciách sme došli k záveru použiť pevné ohrady, svetelné závory a bezpečnostné rohože.

Milanko: Jednoduchosť používania kolaboratívneho robota

Používame však aktívne ostatné benefity novej generácie robotiky: jednoduchosť, prehľadnosť a intuitívnosť programovania. Technológovia si pred samotných zaškolením prešli zdarma online Universal robots Academy. Je úžasné sledovať, ako si aj obsluha robota (napríklad 2 ľudskí Milanovia pracujú s našim robotickým Milankom) zvykla v prípade nastavovania stroja robota jednoducho chytiť a premiestniť kde treba. Nebáť sa použiť jednoduché funkcie.

2 módy používania robotického pracoviska

Pri CNC stroji je potrebné správne odladiť proces. Jednoduchým podržaním multifunkčného tlačítka si obsluha mení režim z poloautomatického na automatický a naopak. Pri poloautomatickom robot naberie nový kus až po stlačení tlačítkom (po premeraní kusu a korekciách v stroji). Pri automatickom mu stačí pokyn od prítomnostného senzoru a neprítomnosť končatiny v malej svetelnej závore.

EKOM | Podobná aplikácia obsluhy CNC sústruhu:

https://www.stimba.sk/obsluha-cnc-kolaborativnym-robotom-ekom/

Obsluha CNC kolaboratívnym robotom | EKOM

Ekom Piešťany je popredný slovenský výrobca dentálnych a medicinálnych kompresorov s exportom do celého sveta s viac ako 200 zamestnancami. Majitelia firmy sú špičkoví technici, ktorí dokázali nielen vytvoriť excelentné spoľahlivé produkty, ale ich aj neustále zlepšovať a dlhodobo uspieť na náročnom globálnom trhu. A to bez zahraničného kapitálu. Veľká inšpirácia pre nás všetkých.

Kolaboratívna robotická bunka – zadanie

Cieľom projektu bola (takmer) bezobslužná prevádzka CNC sústruhu pri výrobe medicinálnych piestikov počas 1 pracovnej smeny. Kolaboratívny robot UR10e rieši okrem komplexného zakladania do prípravku aj rôzne formy ofuku a čistenia dielu. Obsluha sa tak môže sústrediť na kontrolu kvality, korekcie a výrobu na ďalších dvoch CNC sústruhoch.

Realizačnou úlohou bolo vytvoriť kolaboratívnu robotickú bunku, ktorá funguje plug&play (premiestniteľná podstava) a zároveň má zásobu polotovarov na 8 hodín práce v bezobslužnom režime (2 palety po 80ks). V prípade potreby je bunka odpojiteľná a stroj pripravený na manuálny režim, prípadne je bunku možné presunúť na iné pracovisko/proces. Zároveň sa jednalo o prvé uvedenie robota do prevádzky firmy.

Presunuteľný kolaboratívny robot - obsluha CNC v Ekom
Presunuteľný kolaboratívny robot – obsluha CNC v Ekom

Precízna CNC výroba a presné zakladanie cobotom UR10e

Typ výroby je náročný na presnosť upnutia a orientáciu upnutia kusu v skľučovadle. Drobné odchýlky vedeli ľahko spôsobiť hádzavosť väčšiu ako 0,01mm na konci kusu, zlomený nástroj, zlé zrazenie hrany, či ovalitu kusu.

Kalibrácia systému robotická bunka – CNC stroj

Tím Stimba úzko spolupracoval s technologickým tímom Ekom. Postupný vývoj a nepatrné malé korekcie procesu trvali v konečnom dôsledku trvali asi rok. Menili sa upínacie prípravky, stanovil sa kalibračný postup systému CNC-robot, doplnili sa kontrolné a autokalibračné podprogramy, korigovali sa technologické postupy – podobne ako pri zavedení akéhokoľvek nového procesu vo výrobe, či nového výrobku = kontinuálne zlepšovanie.

Prípravok pre presné pripojenie robotickej bunky k CNC sústruhu
Prípravok pre presné pripojenie robotickej bunky k CNC sústruhu
Upnutie robotickej bunky k fixnému bodu
Upnutie robotickej bunky k fixnému bodu

Obsluha CNC robotom s presnosťou vyššou ako 0,1mm | 0,1°

V súčasnej podobe robot obsluhuje CNC stroj v toleranciách pod 0,1mm vo všetkých osiach, vykonáva taktiež čistenie prípravku, kusu a odihlenie/leštenie otvorov. Viaceré presné polohy nie je možné overiť vizuálne ani nástrojom, keďže sú vnútorne skryté.

Proces z hľadiska bežnej obsluhy:

  • rýchloupínkami pripojí robotickú bunku na presný prípravok, pripojí konektor pre aktívnu komunikáciu robot – CNC
  • naloží polotovary na ľavú a pravú paletu (160ks). Potvrdí tlačítko a naobrazovke robota zvolí pozíciu od ktorej chce pokračovať v procese (pre prípad prerušenia výroby)
  • skontroluje prvé kusy (a následne ďalšie v stanovenej sekvencii) a vykoná prípadné korekcie na CNC.
  • v prípade problému so zakladaním prevedie manuálnu kalibráciu podľa stanoveného postupu. (kus sa môže vzpriečiť  pri odchýlke v ktorejkoľvek osi X, Y, Z ,RX, RY, RZ o cca 0,1mm, resp. 0,1°. Je to obrazne povedané obdoba kalibrácie napríklad pri zoradení nového nástroja pri presnej výrobe. Vykonáva sa napríklad po servisnom odstránení presnej upínacej platne.

Silový (force) senzor, freedrive mode, súradné systémy cobota (features), komunikácia s CNC

Pri odlaďovaní procesu sme použili viaceré princípy a výhody použitia kolaboratívnych robotov Universal robots e-series UR10e.

Force senzor pri zakladaní kusov

Používame ho pri automatickom zrovnaní niektorých presných pozícii, napríklad v presne kalibrovanom súlade osi grippru a osi skľučovadla. Pomáha zrovnať presné mikrotolerancie.

Force senzor pri odihlovaní / leštení kusov

V rámci odlaďovania procesu sme používali rôzne nástroje a prípravky. Nakoniec sa osvedčilo najlepšie to, ako to „chlapi robili roky“. Na podstavu robota sme pripevnili nízkootáčkovú „Narexku“, zostrihli ukrúhly maliarsky štetec a prepojili s riadením robota. Samozrejme štetiny majú tendenciu sa drať, takže pohyby sa vykonávajú so stálym prítlakom kusu 15N. Pohyby sa takto automaticky prispôsobujú aktuálnej výške „odihlovacieho“ nástroja.

Force senzor: kontrolný prípravok pre overenie správneho založenia kusu. Robot ako sonda.

Presnosť/tolerancia prípravok v skľučovadle – kus je taká úzka, že v niektorých prípadoch sa aj manuálna rotácia o 90°(+/- 0,1°) vykonáva ťažko a kus môže mať tendenciu sa vzpriečiť a následne čeľuste grippra (senzormi nezachytiteľne) len prekĺznu po jeho povrchu. Po cca 7000 vyrobených kusoch sa nám stalo, že z tejto príčiny došlo k opakovanému zlomeniu odihlovacieho nástroja.

Večer sme naskicovali kontrolný prípravok a na ďalší deň bol už 3D tlačou vyrobený. Po záverečnej sekvencii zakladania kusu overí kontrolným (oranžovým) prípravkom správnu orientáciu bočnej diery. V prípade zlej orientácie, pozastaví výkon programu a zobrazí informáciu s ďalšími pokynmi pre obsluhu.

Využitie módu freedrive (voľný pohyb) pri autokalibrácii polôh robota Universal robots UR10e.

Kolaboratívne roboty majú natívne vstavanú funkciu uvoľnenia pohybu (freedrive). V prípade UR10e sa štandartne spúšťa na zadnej strane teach pendantu (tabletu). Používa sa na rýchle učenie traťových bodov a všeobecne na presuny ramena robota. Jednou z vlastností je aj vyrovnanie pôsobiacich síl na rameno robota a jeho uvedenie do optimálnej polohy.

V minulosti nám tento princíp pomohol pri viacerých náročnejších aplikáciách. Používame ho v určitých fázach odoberania a zakladania kusov do prípravku v skľučovadle CNC stroja, keď je v ňom kus upevnený a zároveň uchytený gripprom.

Na niekoľko desatín sekundy vypneme automatické generovanie pohybov robota, prepneme do režimu freedrive. Gripper a os skľučovadla sa zrovnajú a následne vykonáme všetky pohyby relatívne voči novej presnej pozícii.

Paletizácia resp. depaletizácia kusov z paliet

Jednotlivé platne na kusy sú vyrobené strojovo presne. Taktiež musí byť presné odoberanie kusov z platní (výška, rotácia,…). Na jednej sa nachádza 80 ks. Universal robots UR10e má vstavané paletizačné podprogramy. Pre nastavenie odoberania/zakladania stačí nastaviť 4 rohové body a s pomocou sprievodcu stanoviť sekvenciu pre prvý kus.

Pre zjednodušenie procesu a zjednotenie úchopu pre správne zakladanie do CNC používame prechytávací/kalibračný tŕň a gravitačný princíp. Stačí nám teda odoberať kusy z palety spresnosťou do 0,2mm /0,2°. Problém nie je presnosť robota, ale prípadné odchýlky na paletách. V každom prípade je spoľahlivejšie riadiť 1 proces tŕň – CNC, ako 160 procesov / odchýliek paleta-CNC. Najmä ak to dovoľuje taktový čas.

Aktívna komunikácia robota s CNC sústruhom so Siemens Simatic systémom

Použili sme základné vstupy a výstupy robota. CNC posiela informácie o stave pripravenosti, otvorenie / zatvorenie skľučovadla, či dverí. Robot posiela naopak pokyny napríklad na otvorenie / zatvorenie skľučovadla, spustenie programu a podobne. Pri takýchto aplikáciách vytvárame priamo v CNC stroji podprogramy, ktoré si technológ/obsluha vyvolá updatovaním existujúcich výrobných programov v CNC pomocou „M“ funkcii.

viac videí: https://www.stimba.sk/video-universal-robots/