ビデオ:工作機械工場が作業前にロボット加工セルを作成

このロボット加工セルは、自動車の燃料システム用のチューブを製造します。テネシー州クックビルにある Custom Tool で、ワークホールディング、パーツ ディスペンサー、セーフティ スキャナー、パーツ コレクターなど、このセルに含まれるものを発見してください。

いつかは役に立つと思って購入したものの、その時はずっと気になっていたもの以外に購入する理由がなかったという経験はありませんか?私は、この質問に「はい」と答えることができ、投資を後悔していないマシン ショップを訪問する機会がありました。実際、1 つの大量の機械加工ジョブのスループットが向上し、自動化チームは新しいスキルを習得しました。このスキルは、今後の多くの自動化されたマシン テンディング プロジェクトで有利になると考えています。

2018 年、Custom Tool Inc. (テネシー州クックビル) の経営陣は、チーム メンバーにとってなじみのないテクノロジに興味を持っていました。この工場は、自動溶接セルによる自動化に精通していましたが、マシンテンディング ロボットの自己統合の経験はありませんでした。したがって、自動化が有益である可能性がある将来の仕事のためにロボットの統合について学ぶという唯一の目的で、チームはロボットアームを購入し、それをプログラムする方法、エンドエフェクタコンポーネントを追加する方法、および機械とインターフェースする方法に慣れるために時間をかけました。

チームの予測は賢明であるだけでなく、タイムリーであることが証明されました。ロボットへの投資後まもなく、マシン ショップはチームが自動化の恩恵を受けると信じている注文を受けました。この自動化プロジェクトが効率を超えて実行され、一貫性、時間の節約、スループットの向上、および人間の頭脳が必要な製造現場の他の工作機械にオペレーターを配置する機能を提供したとき、経営陣のビジョンは最終的に検証されました。

運か運命か?

この話の詳細がうまく収まったので、店は「ラッキー」にちがいないと言う人もいるかもしれません。しかし、ここでは「運は自分で作る」という言葉が響きます。 Custom Tool の副社長である Bob Young と、彼の兄弟で同社の社長である Gillen Young は、自動化の機会に目を光らせています。したがって、私がこれから語ろうとしているこの話を言うのは、運が良かったということです。しかし、ロボットの自己統合の旅でいくつかの障害がチームを待っていたとしても、スターはショップのために整列していると結論付けることができました.

このロボット加工セルは、Hardinge Bridgeport V480 VMC を管理する FANUC M-10 6 軸ロボットで構成されています。自動化により、人間の相互作用のほとんどの要素が取り除かれますが、オペレーターの監視が必要です。この設定により、オペレータはカスタム ツールの製造現場で必要な他の作業を行うことができます。

Custom Tool は 2018 年までロボットを自己統合していませんでしたが、主に航空宇宙、防衛、医療、自動車市場にサービスを提供している同社は、2008 年に製造現場の既存の CNC ターニング センターにバー フィーダーを追加したときに自動化を開始しました。 . それ以来、同社は自社の多くの機械で完全自動加工を信奉してきました。さらに、

カスタム ツール自動化チームは柔軟性を維持する必要があります。部品の注文仕様がすぐに変更される可能性があることを学習します。ロボット マシン セルは、当初、片側に 5.5 mm の穴が開いた長さ 27 インチのチューブを製造していましたが、顧客は注文を 34 インチのチューブに変更しました。また、注文の製造を開始した後、穴にバリがないように言われました。

は、自社開発の生産ログ計画戦略のために、夜間に機械加工された複数の部品の測定ルーチンとデータ収集 (サイドバーを参照) を自動化しました。ショップの仕事の大半は直径 2 インチ以下の部品を含みますが、顧客のニーズを満たすために分岐することもあります。たとえば、顧客の特定の修理作業を完了するために購入したロボット溶接セルも所有しています。

次の自動化プロジェクトは、2018 年にサプライヤーから自動車燃料システム用のステンレス鋼チューブの穴あけを工場が発注されたときに現れました。Bob Young と自動化チームは、同社の製造マネージャーと 2020 生産加工 新たなリーダーである Clay Adcock は、その年の初めにロボットを統合する方法を学ぶためだけに購入したロボットを、垂直マシニング センターに接続して、受け取った大量の部品注文に最適なセルを作成できると判断しました。チームは、事前に購入した FANUC M-10 ロボットと組み合わせるため、パレット チェンジャー付きの Hardinge Bridgeport V480 APC VMC を注文しました。ロボットは、一貫性を必要とするこのアプリケーションのワークピースのロードとアンロードに適していると彼らは考えました.

この自動化セルのアイデアは解決策のように見えましたが、セルの内外を学習することは、迅速で簡単なプロセスではありませんでした。チームの学習曲線は始まったばかりで、試行錯誤が続きました。ただし、結果は努力する価値がありました。経営陣は他の方法でそれを行うことはなかったでしょう.

自己統合のプロセスと課題

VMC が納入されてから、Custom Tool の自動化チームが FANUC ロボットとの統合プロセスを理解し、顧客の部品要件を満たすために必要な方法でセルを稼働させるのに約 8 か月かかりました。しかし、学習期間中、同社は、長さ 27 インチと 34 インチ、体積 250,000 に及ぶ、直径 3/8 インチのステンレス鋼管の片側に 5.5 mm の穴を開けるという注文を履行しなければなりませんでした。

システムは、「カスタムツールがデザイン・制作した「つまようじディスペンサー」。ビンにはセンサーがあり、ビンが少なくなったときにコントロールに知らせます。

そのため、オペレーターはその間 VMC を手動でロードおよびアンロードしました。これで仕事は完了しましたが、後で証明された自動化ほど効率的ではありませんでした。自己統合プロジェクトが完了し、自動化セルが稼働した後、経営陣は一貫性の向上とスループットの 20% の向上を実現しました。

「ビッグ ブラザーをプレイしようとしているからではなく、その観点から学ぼうとしているだけです」とヤングは説明します。 「そして、オペレータがこれらのマシンのフロント エンドで行う大変な作業に感謝しますが、それは物理的な作業です。彼らの最善の努力にもかかわらず、自動化の側面から得ることができた一貫性はまだ見られませんでした。」彼は、自動化が「時計仕掛けのように」提供する新たな一貫性について説明しています。

オペレータのアンディ・ポールがステンレス鋼管の穴をバリ取りしていますロボット加工セルを降りた後。この部品は、自動車の燃料システムに使用されます。

このシステムには、Young が愛情を込めて「つまようじディスペンサー」と名付けた正確な部品表示が必要です。カスタム ツール チームが設計および作成したこのアルミニウム製ビンは、チューブを整列させて、ロボットが簡単にピックアップできるようにします。次に、ロボットは VMC の機械加工ゾーンの外側にあるパレット上の治具にチューブを積み込み、VMC は他のパレットの治具に取り付けられたチューブに穴を開けます。

マシン内のパレット上のすべてのチューブに穴が開けられると、パレットチェンジャーが回転して、完成した部品をマシンの外に、新しいワークピースをマシン内に運びます。次に、ロボットは完成した各部品をピッキングして治具から取り外し、マシンが新しいワークピースの穴あけを開始するときに材料ビンに配置します。そこから、完成した各パーツを検査してバリ取りを行い、梱包に移します。

ロボットのタスクは単純に聞こえますが、Young 氏のチームは、適切な統合にはいくつかの大きなハードルがあることを発見したと言います。固定、ロボットへのパーツの提示、セルの PLC のプログラミングです。

これらのハードルは克服可能であり、克服されましたが、事前に課題を知っておくと役立ちます.彼は、固定具のわずかな動きによって、ロボットが部品を適切につかまなくなる可能性があると述べています。また、ロボットの部品提示は重要ですが、ロボットが要求するとおりに正確に行うことは容易ではありません。プロセスのあらゆる細部を考慮する必要がある、と彼は説明します。たとえば、ロボットが材料を取得する方法と、材料が完成したときにロボットが何をするかなどです。

PLC にとって、ソフトウェアを購入し、その仕組みを理解することは、同様に大きな仕事であると Young は説明します。

適切な機器の選択

ヤングが腕の先端工具を探し始めたとき、彼と彼のチームは、Schunk Inc. の電動式グリッピング システムを採用することにしました。

Custom Tool は、空気圧式ではなく、Schunk Inc. の電動式グリッピング システムを使用しています。それぞれのタイプには長所と短所がありますが、Bob Young は電気バージョンの方がショップにとって賢明な選択だったと考えています.

対空気圧のもの。それぞれのタイプには長所と短所がありますが、電気バージョンがカスタム ツールのより賢明な選択であると彼は信じています。彼の目標は、構成をできるだけ単純に保つことだったので、電動式システムに必要なアクセサリが少ないという事実は魅力的でした。たとえば、電気的に作動するグリップを備えた FANUC M-10 は、数本のケーブルだけで「クリーン」であると彼は説明しますが、空気圧システムにはエアラインが必要であり、構成が複雑になります。

M-10 は、小さな作業セル用に特別に設計された 6 軸ロボットで、最大 12 kg まで持ち上げることができます。ヤングは力センサー付きのロボットを購入しました。力センサーにより、ロボットはエンド エフェクターに加えられた力とトルクを検出できます。これにより、ほぼ人間の触覚が得られます。 Young 氏と彼のチームが驚いたことに、力センサーのセットアップと使用は難しくありませんでした。

「力センサーはより困難な側面の 1 つになると考えていましたが、かなり簡単でした」と彼は言います。 「時には、うまくいかないと思うことの壁を乗り越える必要があります。」

ロボットの購入と注文が入った後、仕事に適した工作機械を探す時が来ました。 Hardinge Bridgeport V480 APC VMC は、スピンドルのアップタイムを最大化するパレット交換システムを備えているため、Young にとって魅力的でした。

「原動力となったのはマシンのサイズではありませんでした。なぜなら、私たちは主に手のひらに収まるサイズのパーツを作っているからです」とヤングは説明します。 「それは、サイクル、インデックス、プロセスを継続する機械の能力でした。非常に予測可能なプロセスとなり、スケジューリングと計画に最適です。」

キーエンス SZ-V シリーズ エリア スキャナは、 27.56フィート。 Custom Tool のロボット加工セル周辺の保護ゾーン。ロボットのシャットダウンの原因となった領域を蛾が飛んでいるのを感知することが知られている印象的な感度を提供します。

ロボット/工作機械セルが統合されると、ロボットは最初はケージに入れられました。しかし、使いやすさと機械へのアクセスの点でより良いオプションがあることに気付いた自動化チームは、ケージを約 1 年使用した後、代わりにキーエンス SZ-V シリーズ エリア スキャナに投資することを決定しました。

Young 氏は、ロボットの電源を切り、ケージのドアを開閉するのに必要なスペースと時間を節約し、全体的に機械加工環境を改善するため、スキャナーは最高の購入品の 1 つだったと説明しています。

また、スキャナーの感度はチームにとって印象的です。ある日、蛾がスキャナーのゾーンに飛んだ後、ロボットがシャットダウンするのを目撃したとき、Young は驚きました.

若い兄弟も、工作機械からデータを収集することの重要性を理解しています。そのため、このセルを実装したとき、生産ログ計画システムにフィードする情報を収集するためのインターフェイスとして MT Connect も実装しました。

自己統合のメリット

ロボット セルの自己統合には時間、スキル、および労力がかかるため、Custom Tool がこの困難な作業を行うためにインテグレーターを雇う代わりに、なぜ「難しい」ルートを選択したのか疑問に思うかもしれません。 Young 氏は、将来のプロジェクトへの投資として、また加工インテリジェンスを獲得する方法として、社内で統合を行うことに専念していると説明しています。彼は、チームが製造現場での将来の仕事のために、より多くのロボットを自己統合できるように努力しているだけでなく、彼らの DIY アプローチにより、機械やロボットに精通し、何を理解する必要があると述べています。 M コードとすべてのコンポーネントがどのように連携して機能するかを含む、コントロール パネル内にあります。

カスタム ツールの一部の機器が消灯しますが、 、ヤングは、このロボット加工セルを消灯させないことを決定しました。それは、注文がお客様の材料を使用して実行されるためです。そのため、消灯中にミスが発生してスクラップが発生した場合、会社は顧客の材料を無駄にする危険があります。

あるいは、会社がロボット インテグレーターと協力することを選択した場合でも、まだ学習曲線があると、Young 氏は説明します。管理者が参加するという統合の考慮事項と、機器について学ぶことの苦労と課題に加えて、統合が承認されると、セルを稼働させ続けるのはショップの仕事です。したがって、時間をかけて自己統合してすべてのシステムの内外を知ることは、エネルギーを費やす価値があると考えました。このオプションにより、外部のインテグレーターを雇う費用を節約できます。

Custom Tool は成長を続け、資本設備に投資するため、Young はロボット インターフェースを備えた工作機械のみを購入し、機会が再び訪れたときにロボットを簡単に統合できるようにしています。

成長への備え

カスタム ツールのオートメーション セグメントを拡大するという完全な意図を持って、Young はロボット インターフェースを備えた機械への最近の投資により、彼のビジネスはこれらの仕事をさらに引き受ける準備ができていると感じています。 「マシンの準備ができたら、あとはロボットをプログラムして、マテリアル ハンドリングを理解するだけです」と Young 氏は言います。 「私たちはすでに統合を行う準備ができています。」彼は、自分の店では、次にどんな仕事が来るか分からないと付け加えています.

自動化の考え方を持つということは、会社が常にあらゆる注文の可能性として自動化を検討していることを意味します。実際、Young は、現在見ている仕事の傾向が続くなら、今から 12 か月後に別の統合プロジェクトについて話し合うだろうと完全に期待していると言います.

自己統合型セルが十分に確立されたので、同社は 1 日 14 時間から 16 時間、週 5 日、作業を監視するライト オペレータのみで稼働させることができます。チームはセルを 1 日 18 ～ 20 時間稼働させるという目標を達成できるでしょうか?これは、顧客からの材料の入手可能性に依存します。

株式会社カスタムツール | 931-432-6609 | customtoolinc.com

ハーディング株式会社 | 800-843-8801 | hardinge.com

ファナックアメリカ | 800-477-6268 | fanucamerica.com

自動データ収集システムが 20 分ごとに情報をコンパイル

社長のギレン・ヤングが開発したカスタム ツールの自動データ収集およびレポート システムは、Web ベースの産業用モノのインターネット (IIoT) プラットフォームを使用して、オープンソース MTConnect 通信プロトコルのエージェントを備えたマシンからデータを取得します。同社の JobBoss エンタープライズ リソース プランニング (ERP) ソフトウェア。プラットフォームは、IIoT モジュール、ソフトウェア、および接続サービスとソフトウェアを提供する Telit の Devicewise for Factory です。

Gillen 氏によると、このシステムの利点は、さまざまなコントローラーと連携し、データ収集にカスタム プログラミングが必要ないことです。 ERP データ (ジョブ番号、ジョブの説明、注文日、注文数量、納期など) だけでなく、以前に手動でマシンから収集されたすべてのデータ (部品数、マシン コードなど) を自動的に取得するように構成されています。クラウドに保存します。 Web ダッシュボードからデータにアクセスできます。その後、レポートを作成して、以前は運用ログ スプレッドシートで利用できたものをよりグラフィカルに表示できます。

このシステムは、2018 年 6 月初旬から 20 分ごとにデータを収集しており、実行中のマシンのエントリを見逃すことはありませんでした。現在、3 つのターニング センターと 1 つのミルが接続されています。別の工場では、接続する前に MTConnect エージェントをインストールする必要があります。 Gillen 氏は、利用可能な優れた機械監視製品が数多くあると述べています。しかし、彼の技術的なバックグラウンドは、ショップが最も知りたいビジネス情報に対処する社内ソリューションを検討する機会を与えてくれました。彼はまた、このデータ収集機能は、切削時間を特定の種類の切削工具やインサートに結び付けるなど、さらに高度な分析にもつながる可能性があると感じています.