夜勤を機械を使ったコボットで埋める

Rapid DesignSolutionsのTroyOjalehto（左）が最初のアプリケーションを開発した後、Toolcraftの自動化エンジニアであるBrian Laulainenは、コボットであるUR5eのアプリケーションアドオンとして部品のすすぎと乾燥ステーションを開発することに加えて、日常業務を処理することができました。ユニバーサルロボット。 Laulainen氏は、UR Academyを通じてトレーニングを行い、その後、Ojalehto氏との数時間の実地トレーニングで補われました。

シアトルの小さな機械工場であるToolcraftは、CNCマシン内で、やりがいのある3つの操作のマシンテンディングタスクを自動化する必要がありました。 Universal Robots（UR）の新しいフラッグシップコボットであるUR5eと、その30ミクロンの再現性と力/トルク検知機能に感銘を受けたこのショップは、この作業を引き受け、生産コストを23％節約し、スループットを43％向上させました。

この動きを促した決定的な瞬間は、大量注文がToolcraftに24時間年中無休の生産のための3番目のシフトを追加するよう促したときでした。 「この辺りで3番目のシフトを実行したいと思う人は誰もいません」とオペレーションディレクターのSteveWittenbergは言います。失業率が3％の地域では、ショップは求人広告にあまり反応していませんでした。彼はさまざまな自動化オプションを検討し始め、当初は従来の産業用ロボットを検討していました。

ハードウェアだけを見ると、従来のロボットのように見えたので、より費用効果の高いソリューションになると、ヴィッテンベルク氏は言います。 「しかし、安全ケージを建てる必要がないことの節約と、多くの複雑なプログラミングを回避することで使いやすさの節約を考慮し始めると、ユニバーサルロボットが適切なソリューションになりました。」

このマルチスレッド医療機器コンポーネントには、工作機械内での高精度で3段階の処理が必要であり、3番目のシフトを追加する必要がありました。 Toolcraftのソリューションは、協働ロボットUR5eに対応する機械を引き渡すことでした。

コボットワークスナイトシフト

この投資に拍車をかけた注文は、医療機器用のマルチスレッド部品に対するものでした。この部品は、3番目のシフト中に実行される3ステップのCNC機械加工操作にロードする必要がありました。 Toolcraftは、ユニバーサルロボットの認定システムインテグレーターであるRapidDesignSolutionsとこの課題について話し合いました。

「マルチオペレーションの精密機械加工を行う場合、精度要件は大幅に高まります」と、RapidDesignsSolutionsのオーナーであるTroyOjalehto氏は述べています。 「UR5eの再現性が30ミクロンまで下がったと聞いたとき、私たちは非常に興奮していました。それは従来の産業用ロボットと同じ空間で本当に競争しているので、それは私たちにとって大きなものでした。他のコボットがこのようなマルチオペレーションパーツでこのレベルの精度を処理し、原材料が入ってきて完成した精密パーツが出てくるのを見たことがありません。」

導入から6か月後、ヴィッテンベルク氏は、この店ではすぐに生産量が増加したと述べています。 「私たちはその3番目のシフトにスタッフを配置することができ、週に255個の部品を生産することから週に370個の部品を生産するようになりました。それに伴い、今年の生産を7週間早く終えることができたため、その機械を解放して他の仕事用の部品を生産することができました。」

Toolcraftは約12か月のROIを見ていると彼は付け加えます。

人間味のあるロボット

ユニバーサルロボットの主力製品ラインの新機能の1つは、すべてのジョイントでの力のフィードバックです。これは、部品が工作機械の固定具にしっかりとはまるようにするための鍵です。 「X、Y、回転Z軸の自由な力の動きを使用して、パーツをそこに押し込み、小刻みに動かし、そのコンプライアンスを非常に簡単にプログラムして、基本的にロボットとの人間の接触を可能にします」とOjalehto氏は言います。彼が話すとき、Toolcraftの所有者であるKarl Niemelaが立ち寄り、彼の会社がロボットにClarenceという名前を付けることにしたと報告します。 「それは洗練されたロボットの洗練された名前です」と彼は笑顔で言います。

「URのフリードライブ機能により、ロボットのポイントを教える時間が大幅に短縮されます」とOjalehto氏は言います。 URコボットは、ティーチペンダントのプログラムに追加された目的のウェイポイントを介してアームを動かすだけで、ティーチ方式で簡単にプログラムできます。コボットが使用されているとき、ToolcraftはURシミュレーターを使用して、部品のすすぎおよび乾燥ステーションのプログラム全体をオフラインで作成し、プログラムをティーチペンダントに転送するときにウェイポイントを挿入しました。

コボットのクリーンアップ

コボットはショップが24時間年中無休で生産を実施するのに成功しましたが、コボットはまだその潜在能力を十分に発揮していませんでした。加工サイクルは合計56分続きますが、UR5eは部品の手入れに6分間しか忙しくありません。 「残りの時間、コボットは次のサイクルを待ってぶらぶらしていました。忙しくしたかったのです」とヴィッテンベルク氏は言います。コボットの時間をより多く占有するために、ショップは部品のすすぎと清掃のステーションを追加しました。

30ミクロンの再現性を備えたUR5eは、マルチスレッド部品をフィクスチャに正確に挿入することができました。 CNCサイクルには、垂直マシニングセンターでの3つの操作が含まれます。バイスフィクスチャで2つ、4軸回転ユニットで1つです。

UR5eは機械加工された部品をCNCから取り出すときに、部品をすすぎ液に浸し、エアジェットに通し、洗浄および乾燥した部品をラックに置いて輸送します。機械工場は、UR5e I/Oインターフェースを介して空気圧フィクスチャとドアアクチュエータを制御することもできました。 「これにより、CNC配線の必要性が大幅に減少し、CNCの標準的な安全機能がすべて維持されます」とOjalehto氏は説明します。

プログラムの学習

Toolcraftは、最初のアプリケーションを稼働させるためにシステムインテグレーターの支援を求めましたが、機械工場は、独自にすすぎおよび乾燥ステーションをプログラムおよびインストールすることができました。 「これを本当に可能にしたのは、ユニバーサルロボットが提供するすべての無料オンラインサポートでした」とヴィッテンベルク氏は言います。 「自動化エンジニアがオンラインのURアカデミーコースを受講した後、彼はインテグレーターと数時間過ごし、そのステーションをコボットサイクルに追加することができました。」

Toolcraftは、UR5eのエンドオブアームツーリングとしてPHDのPneuConnectグリッパーを選択しました。 UR +認定を受けているということは、グリッパーがURコボットとシームレスに連携し、すべてのプログラミングソフトウェアがURコボットのティーチペンダントに直接統合されていることが認定されていることを意味します。

「Toolcraftでのロボットの経験はまったくありませんでした」と、Toolcraftの自動化エンジニアであるBrianLaulainenは言います。 「URアカデミーは非常に直感的でインタラクティブで楽しいコースでした。ただ本を読むよりも、学ぶことのほうがずっと面白かったです。」

当初、ヴィッテンベルク氏は、コボットが通常の機械の手入れ業務から引き離されるため、リンスステーションのプログラミング段階で生産が低下することを恐れていました。しかし、チームは、ユニバーサルロボットのシミュレーターを使用して、コボットが動作し続けている間、サイクルへの追加のほぼすべてをオフラインでプログラムできることを発見しました。オフラインプログラムは、USB経由でUR5eのティーチペンダントに直接ロードされます。 「オフィスで行ったプログラムでは、空白のウェイポイントを設定するだけでした。コボットの隣にいると、フリードライブモーションをすばやく使用して、ロボットを正しい位置に移動し、新しいウェイポイントを教えることができました」とLaulainen氏は言います。

UR5eを使用すると、Toolcraftは肉体労働よりも7週間早く年間生産を完了することができました。

別の年、別のコボット

Toolcraftは、コボットの設置に初めて成功し、今後毎年1台のコボットを追加で設置することを計画しています。 「私たち自身の自動化エンジニアが入って、出てくるものすべてをトラブルシューティングできるようになったという事実は、この目標を達成するための鍵となるでしょう」とヴィッテンベルク氏は言います。彼が製造現場で自動化されることを期待している次のタスクは、横型マシニングセンターの手入れです。 「これは潜在的な課題です。ミルは、フライス盤の内外で交換される回転式の墓石を使用しているため、固定にいくつかの問題が発生します。しかし、ユニバーサルロボットとフィクスチャの革新を使用して、これらの問題を解決できると確信しています。」